CuSO4의 수용액법을 이용한 단결정 성장과 결과분석

소개

CuSO4를 수용액법을 이용하여 단결정을 성장시키고, 그 결과를 분석하기 위해 광학현미경과 XRD, JCPDS card를 이용하였다. 또한 시뮬레이션을 이용하여 실제 예상되는 결정 구조를 3차원으로 나타내 보았다. CuSO4는 대기중에서 수화물 상태로 존재하며 그 사실을 확인하기 위해 직접 peak에 해당하는 문헌값을 찾아 대조해보았다.

목차

1. 실험개요
1.1 실험의 목적
1.2 CuSO4(Copper Sulfide, 황산제이구리)
1.3 단결정 성장의 메커니즘

2. 실험방법

3. 실험결과
3.1 결정계
3.2 광학현미경을 통한 결정관찰
3.3 X-선 회절 분석기(X-ray Diffractometer)를 이용한 결정관찰
3.3.1 X-선 회절(X-ray Diffraction)
3.3.2 XRD 결과분석

4. Reference

본문내용

1. 실험의 개요
1.1 실험의 목적
여러 가지 단결정 성장방법의 조사를 해보고 그중에서도 특히 간단한 성장법인 수용액법을 이용하여 직접 단결정을 성장시킨 후 결정 분석 장비와 문헌정보를 이용하여 단결정의 여러 특성에 대하여 알아보는것이 실험의 목적이다. CuSO4의 물리,화학적 특성에 CuSO4의 결정구조가 관계있는지에 대해 알아보고 단결정 성장의 메커니즘등에 대하여 함께 연구조사하여 고찰해 본다.

1.2 CuSO4(Copper Sulfide, 황산제이구리)
산화 구리(II)나 구리에 진한 황산을 작용시켜 통기시키면 황산구리가 된다. 실험에 사용된 청색의 CuSO4는 5수화물 상태로 가열되는 온도에 따라 수분의 함량이 달라져 육안으로 보이는 시료의 색깔이 달라진다. 푸른색의 CuSO4 시료를 약 250℃에서 가열하면 모든 물분자가 모두 증발하여 무수물이 되며 투명하게 변한다. 투명해진 황산구리의 분자식은 Cu2SO4이며 습기에 노출시키면 다시 청색의 CuSO45(H2O)가 된다. 청색의 CuSO4는 보통 물분자 5개와 결합하여 5수화물로 존재하고 있으며 결정화된 CuSO4의 문헌상 격자상수는 a=6.105Å, b=10.72Å, c=5.949Å, α=97.34°, β=107.17°, γ=77.26°이다. 실제 시편은 문헌값과 차이가 있을 수 있다.

2. 실험 방법
실내온도를 잰 후 용해도 곡선의 온도별 포화도에 따라 40g의 DI Water에 정량의 CuSO4 시료를 용해시킨다. 습도와 증류수의 온도등에 따라 포화용액이 되는데 오차가 발생할 수 있으므로 가열이 가능한 교반기에서 stirring bar를 넣고 혼합하며 온도와 DI Water의 가감으로 완전 용해시킬 수 있도록 한다. 실제 실험시 포화도 곡선에 따른 CuSO4시료의 적정량은 20.8g이었으나 실내온도 보다 2배이상 높은 온도로 가열하고도 DI Water를 첨가한 후에야 포화용액이 되었다.

참고자료

· 1. ICSD(무기결정구조 데이터) // icsd.kisti.re.kr
· 2. 재료연구정보센터 // www.icm.re.kr
· 3. XRD 2000 software // www.softdisc.co.kr
· 4. the Fundamentals of Materials Science and Engineering 2ed. // W.D. Callister //
· Willey
· 5. 결정학개론 // 정수진 // Pearson Education Korea
· 6. 재료결정학 // 이정용 // 청문각
· 7. 광학현미경 원리와 사용법 // 안태인 // 아카데미서적
· 8. 단결정 X-선 구조해석 지침서 // 이욱, 박기민 // 대영사