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[Co(NH3)5(H2O)]Cl3 합성

[Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3 , [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 , [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3 의 합성목차 - 실험목적 - 이론 - 실험방법 - 실험결과 및 고찰실험 목적 [Co(H 2 O) 6 ](NO 3 ) 2 ↓ [ Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3 ↓ [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 ↓ [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3 이 과정의 착물 합성 및 구조를 알아본다 .실험 이론 전이원소 원자의 전자배치에서 , 가장 바깥부분의 d Orbital 이 불완전한 양이온을 만드는 원소 . d 또는 f Orbital 의 전자도 원자가전자의 역할을 할 수 있기 때문에 산화 상태의 다양성이 나타남 . d, f orbital 과의 Energy 준위의 차이가 적어서 이들 Orbital 간의 전자가 이동할 때 가시광선영역의 파장을 흡수 하기 때문에 색깔이 나타남 . 최 외각 안쪽에 불완전한 d , f Orbital 을 가지고 있어 배위할 수 있는 전자쌍을 더 받을 수 있기 때문에 여러 가지 착 이온의 중심원소가 된다 .배위결합 두 원자가 공유 결합을 할 때 결합에 관여하는 전자가 형식적으로 한 쪽 원자에서만 제공되어 결합된 경우를 말한다 . 보통의 공유 결합과 배위결합간의 차이는 인위적으로 구분된다 . 배위 결합은 루이스 염기 ( 전자쌍 주게 ) 가 루이스 산 ( 전자쌍 받게 ) 에게 전자쌍을 주는 것으로 형성된다 . 전자쌍 받게가 음전하를 받아들일 때 , 전자쌍 주게가 양전하를 받는다 .ligand 리간드 : 금속이온과 결합을 형성하는데 쓸 수 있는 고립 전자쌍이 있는 중성분자나 이온을 말함 배위수 (Coordination Number) : 리간드와 중심이온간에 이루어진 배위결합의 수 착이온 (Complex ion) : 리간드가 어떤 중심금속이온에 배위 결합하여 이루 어진 새로운 이온ligand exchange 착화합물의 중심 원자에 배위되어 있는 원자 또는 원자단 ( 배위자 ) 이 , 같은 능력을 갖는 배위자와 교환하는 반응으로 , 리간드 교환 이라고도 한다 . 착물 속의 리간드가 약한 리간드를 치환하여 그 자리에 들어가는 것 . I- Br- Cl- F- , OH- H 2 O NCS- NH 3 en CO, CN- 6 개의 NH 3 리간드 전자쌍이 Co 3 + 와 결합하려면 , 즉 6 개의 동등한 결합을 이루려면 혼성궤도함수가 필요하다 ex) 팔면체 착물 Cr 3+결정장 (crystal field) 금속 - 리간드 상호작용으로 인해 금속이온 d 궤도함수의 에너지의 달라짐 → 착 이온의 색깔과 자기성의 변화 6 개의 리간드의 비공유전자쌍에 의해 형성되는 팔면체장에서 d- 궤도함수에너지 준위는 두 그룹으로 분리된다 . t 2g 준위 : d xy , d yz , d zx . e g 준위 : dx 2 -y 2 , dz 2코발트 주기율표 9 족 4 주기 ( 원자번호 27) 에 속하는 원소 산화 상태에 따라 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 가 있다 . 전자 배열 상태 : 1S 2 2S 2 2P 6 3S 2 3P 6 4S 2 3d 7 1) Co(Ⅰ) : p- 결합 리간드와 착물 형성 , 제일 계열의 전이원소에서 보기 드문 특징 2) Co(Ⅱ) : 팔면체와 사면체를 모두 형성하나 , 모두 치환성이 있으며 , 산소분자에 의하여 산화되는 경향이 크다 . 착물은 공기의 접촉을 피하며 제조하여야 한다 . 3) Co( Ⅲ ) : 착화제가 없는 수용액에서는 Co(Ⅲ) 는 Co(Ⅱ) 로 환원되고 , 암모니아 같은 리간드가 존재할 때 더 안정하다 .Co(Ⅲ ) 의 6 배위 팔면체 착물 +2 가 ex)CoCl 2 , CoSO 4 +3 가 ex)CoF 3 , Co 2 (SO 4 ) 3 Co(Ⅲ) 착물은 극히 안정하여 쉽게 환원되지 않는다 Co(Ⅲ) 이온은 큰 전기 음성도를 가지는 리간드와 6 배위 착물 을 형성할 수 있다 전기음성도의 크기가 작을수록 Co(Ⅲ) 이온과 상호작용이 약하며 , 이 착물은 대체로 용이하게 치환된다 .전기 전도도 원리 - 전류는 전해질 용액 속에서 양이온과 음이온이 서로 반대 방향으로 이동함에 의해서 전도된다 . 내용 - 전도도 저항의 역수로서 정의되는 이온 수 , 각 이온의 전하 , 그리고 이온이 이동하는 속도에 비례한다 . - 온도 가 올라가면 이온의 속도가 증가하고 용매의 점성도가 감소하며 이온간의 정전기적작용이 줄고 흔히 약전해질의 경우에는 이온화가 증가하기 때문에 용액의 전도도가 증가한다 .[Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3 합성실험 1. [Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3 합성 1.(NH 4 ) 2 CO 3 12.5 g (0.10 mol) + H 2 O 30 ml (1.67 mol) + NH 4 OH 30 ml (1.29 mol) 2. H 2 O 15 ml (0.83 mol) + Co(OH 2 ) 6 (NO 3 ) 2 7.5 g (0.03 mol) (2 번을 1 번에 첨가 한다 .) 3.H 2 O 2 4 ml (0.16 mol) 천천히 가한 후 농축 4.Ice bath 에서 식힌 후 filter 후 약간의 물로 washing 후 차가운 ethanol 로 washing 5.Dry결과 1. 수득률 수득률 계산 이론치 : 7.50 g / (291.04 g/mol) = 0.026 mol [Co(OH 2 ) 6 ](NO 3 ) 2 실제값 : 5.16 g / (249.06 g/mol)= 0.021 mol [Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3 수득률 : (0.021 mol / 0.026 mol) X 100% = 80.77 % [Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3결과 1. UV spectrum 문헌 최대 흡수 파장 524 nm 실험 최대 흡수 파장 522 nm결과 1. IR spectrum N-H : 3300~3500cm -1 NO 3 : 1300~1370cm -1 O-H N-H NH 3 NO 3 Co-N결과 1. 전기 전도도 용액의 전도도 증류수의 전도도 116.6 us/cm 6.39 us/cm Λ M = 110.21 s cm -1 mol -1 이온수 몰 전도도 s/cm 2 118-131 3 235-273 4 408-435 5 -560[Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 합성1. [Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3 2.5 g + H 2 O 25 ml 용해 2. HCl 5 ml (CO 2 가 모두 증발할때까지 ) 3. NH 4 OH 6 ml ( 중화 ) - pH 시험지 확인 4. 가열 - 끓지 않게 한다 . 5. [Co(NH 3 ) 5 (OH 2 )] 3+ 형성 6. 용액 식힘 + 농축 HCl 45 ml 7. 20 ~ 30 분간 가열 8. 상온에서 식힌 후 , 감압필터 한다 . 9. Dry 실험 2. [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 합성결과 2. 수득률 수득률 계산 이론값 = 2.500 g / 249.060 g/mol = 0.01 mol [Co(NH 3 ) 4 CO 3 ]NO 3 실제값 = 1.37 g / 250.250 g/mol = 0.0055 mol [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl2 수득률 = (0.0055 mol / 0.01 mol) x 100 % = 55 % [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2결과 2. UV spectrum 문헌 최대 흡수 파장 527 nm 실험 최대 흡수 파장 529 nm결과 2. IR spectrum O-H N-H NH 3 NO 3 Co- Cl N-H : 3300~3500cm -1 NH3 :1560~1640cm -1 NO 3 : 1300~1390cm -1결과 2. 전기 전도도 용액의 전도도 증류수의 전도도 265 us/cm 6.39 us/cm Λ M = 258.61 s cm -1 mol -1 이온수 몰 전도도 s/cm 2 118-131 3 235-273 4 408-435 5 -560[Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3 합성1. [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 0.5 g + 5% NH 4 OH 7.5 ml 2. Ice bath 에서 냉각 (10 ºC) 3. HCl (NH 4 Cl 연기가 나지 않을 때 까지 ) 4. Stirring ( 냉각 , 감압필터 ) 5. [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3 형성 실험 3 . [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3 합성결과 3. 수득률 수득률 계산 이론값 = 0.500 g / 250.450 g/mol = 0.0019 mol [Co(NH 3 ) 5 Cl]Cl 2 실제값 = 0.27 g / 268.450 g/mol = 0.001 mol [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3 수득률 = (0.001 mol / 0.002 mol) x 100 % = 52.6 % [Co(NH 3 ) 5 (H 2 O)]Cl 3결과 3. UV spectrum 문헌 최대 흡수 파장 495nm 실험 최대 흡수 파장 507nm결과 3. IR spectrum O-H N-H NH 3 NH 3 Co- Cl N-H : 3300~3500cm -1 NH3 :1560~1640cm -1 NO 3 : 1300~1390cm -1결과 3. 전기 전도도 용액의 전도도 증류수의 전도도 340 us/cm 6.39 us/cm Λ M = 333.61 s cm -1 mol -1 이온수 몰 전도도 s/cm 2 118-131 3 235-273 4 408-435 5 -560감사합니다 .{nameOfApplication=Show}

화학| 2015.11.12| 30페이지| 3,000원| 조회(842)

IR, NMR, Co, 코발트, [Co(NH3)5(H2O)]Cl3

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인간과 자연

인간과자연제출일2012, 4, 24전공과목인간과자연학번담당교수이름주제물리주의자생기론자유기체주의자창발론자목차정의와 그 의미출현배경대표적인 사상가와 그 업적 및 의미주장과 반론결론정의와 그 의미물리주의자물리주의자란 수학과 논리학을 제외한 모든 과학의 개념을 물리학에 나오는 개념으로 그리고 모든 과학의 명제를 물리학의 명제로 환원할 수 있다고 보는 입장이다. 따라서 물리주의는 환원주의이며 또한 강력한 실증주의적 경향을 띤다. 물리주의는 빈학파를 중심으로 한 논리실증주의의 핵심 입장이었다. 그러니까 모든 것은 물리적이다 또는 모든 현상은 물리적이다라고 생각하는 견해를 가진 사람들이다.생기론자활력설(活力說)이라고도 한다. 기계론에 대립하는 생명론이다. 기계론이 생명 현상을 무기적 자연의 법칙에 의해 전면적으로 설명하는 데 반대하면서, 생명 현상은 무생물계의 현상과는 근본적으로 다른 원리에 의해 지배되는데, 그것은 물리ㆍ화학적인 힘과는 관계가 없는 독특한 생명력 내지는 활력(vital force)에 의해 만들어진다고 주장한다. 이해하자면 생기론을 다르게 표현하자면 활력론이라고도 한다. 생명현상의 발현은 비물질적인 생명력이라든지 자연법칙으론 파악할 수 없는 원리에 지배되고 있다는 이론이다.유기체주의자하나의 자연을 마치 유기체(즉 생물체)처럼 하나의 독립된 전체로 보고, 이 전체를 이루는 부분들은 필요한 위치에 배열되어 필요한 역할을 담당한다고 하는 주장이다. 즉 유기체주의는 형식과 내용의 분리, 기계적인 형식 파악 및 장식적인 비유나 표현법에 반대하는 입장을 나타내기 위해 주장된 것이라고 할 수 있다. 그런데 현대에 이르러서 이 유기체주의는 부분을 전체와의 긴밀한 관련 속에서 파악해야 한다는 관점을 강조하기 위해 흔히 쓰인다.창발론자창발론자에 설명하기에 앞서 우리는 창발이라는 생소한단어에 대해서 이해하는게 먼저이다. 창발은 새로운 것의 일시적인 과정, 창조가 성장이나 진화로서 일시적이 아닌 것으로 고찰되는 것을 말하고, 사물이 지닌 성질이 그 어느 구성부분에 의해서도 가지과 갈릴레이에서 뉴턴에 이르는 물리주의에 반대하는 것이었다. 생기론은 동물이 기계에 불과하며 생명의 모든 현상들은 물질의 운동으로 완전하게 설명할 수 있다는 주장에 대하여 격렬히 저항했다. 생기론자들이 제시한 주장들의 대부분은 유기체의 독특한 특성들을 설명하려는 것이었다. 오늘날 그것들은 유전 프로그램에 의해 설명된다. 생기론자들은 기계론에 대한 타당한 논박을 완전하게 제시했지만, 당대의 미숙한 생물학적 지식으로는 생명과정에 대한 올바른 설명을 제시할 수는 없었다. 결과적으로 생기론자들의 주장은 대부분 비판적인 것에 머물렀다.유기체주의자생기론의 몰락은 기계론의 승리가 아니라 새로운 설명체계로 귀결된다. 새로운 패러다임은 분자 수준의 과정들이 전적으로 생화학적 메커니즘에 의해 설명될 수 있으나, 그 메커니즘이 상위의 통합과정에서는 대단히 사소한 역할을 한다고 주장한다. 거기서 메커니즘의 역할은 조직된 체계의 창발적 특성들에 의해 보완되거나 대체된다. 살아 있는 유기체의 독특한 특성은 구성이 아닌 조직에 기인한다. 이런 식의 사유는 오늘날 통상 ‘유기체주의’라고 불린다. 그것은 고도로 복잡한 질서체계의 특징들과 유기체 내 유전 프로그램의 역사적 성격을 특별히 강조한다. 유기체주의자들이 가장 반발하는 것은 물리주의의 기계론적 측면이 아니라 환원론적 측면이다. 물리주의자들은 그들의 설명을 기계론적 설명이라고 말하곤 하지만, 그들 설명의 더욱 중요한 특징은 환원론적이라는 점이다. 환원론자들에게 설명이란 문제는 가장 작은 구성요소들로의 환원이 이루어질 때 원리상 완료된다. 그들은 이들 구성요소의 목록과 그것들 각각의 기능을 확정짓기만 한다면, 상위 단계의 조직에서 관찰되는 모든 것을 설명하기는 아주 쉬운 일이라고 주장한다.창발론자창발성의 개념은 창발적 진화에 관한 로이드 모건의 책에서 처음 부각되었다. 그럼에도 불구하고 창발적 진화를 채택한 다윈주의자들은 그에 대해 상당한 오해를 갖고 있었다. 그들은 창발적 진화가 반점진주의적이라는 점을 우려했다. 사실 초기의 몇몇 창발을 창안하여 근대 수학의 큰 줄기를 바꾸었고, 1672년부터 1975년까지 3년에 걸친 연구 끝에 을 출간하여 실험 물리학의 토대를 마련하였다. 여기서 그는 빛을 입자로 보고 프리즘을 사용해서 백색광을 굴절시켜 여러 단색광으로 분리한 다음 그 단색광이 특유의 굴절률을 가진다는 사실도 보여주었다. 수학과 광학, 천문학, 역학 등에 대한 방대한 연구의 토대가 이루어진 것이 바로 이 때였다. 떨어지는 사과를 보고 만유인력의 법칙을 발견했다는 전설같은 이야기도 이 시기를 배경으로 한 것이다. 이 이론을 통해 뉴턴은 케플러가 제시한 행성의 타원궤도 운동을 수학적으로 완벽하게 설명할 수 있었다. 만유인력을 중심으로 한 그의 역학체계는 1687년에 출간된 에서 체계적으로 소개되었는데, 이것은 다윈의 과 함께 인류 역사상 가장 중요한 과학책으로 일컬어지고 있다.생기론자할러의 업적 중 가장 중요한 것인 신경과 근육활동에 대한 이해이다. 다수의 정밀한 인체해부와 풍부한 동물실험 그리고 예리한 통찰력과 치밀한 논리를 통해 수많은 신발견과 새로운 생리학이론을 구축하여 그 후의 해부학·생리학에 영향을 주었다. 근육의 수축력을 단순한 물리적 탄성이라기보다 근육에 내재하는 성질이라고 보고 심장도 같은 성질을 갖는다고 역설하였다. 그의 업적 가운데서 특히 유명한 것은 자극 감응성설이다. 그는 동물체의 근본 현상으로서 자극성과 감응성을 상정했다. 자극성은 근육의 특성이며, 근육은 기계적·전기적 등의 자극에 의해서 수축한다. 또 자극을 전달하는 성질, 즉 감응성은 신경의 특성이다. 그리고 이들은 근육 및 신경에 내포된 특성이며, 물리학·화학에 의해서 해명할 수 없는 종류의 것이다. 이와 같은 할러의 설은 생물에 자연과학의 힘을 초월한 어떤 것을 상정하는 생기론의 입장이며, 후대의 학계에 미치는 영향은 지극히 컸다.드리슈(Hans Driesch;1867-1941)독일의 동물학자이자 철학자.프라이부르크·뮌헨·예나 대학에서 동물학과 화학 물리학을 공부하였고, 1920년 쾰른 대학, 1921년 라이적인 형이상학을 탈피하는데 있었다. 대학 재학 중에 당시의 신사상이었던 뉴턴역학에 특히 관심을 두었다. 이 방면에 대한 연구는 대학 졸업 후 10년이 지나 모교의 강사직을 얻은 1755년에 천계의 일반자연사와 이론으로 결실을 보았다. 이 저작에서 그는 뉴턴역학의 모든 원리를 확대 적용하여 우주의 발생을 역학적으로 해명하려고 하였는데, 후일 ‘칸트-라플라스의 성운설’로 널리 알려지게 된 획기적인 업적을 수립하였다. 그는 순수이성비판에서 뉴턴의 수학적 자연과학에 의한 인식구조에의 철저한 반성을 통하여, 종래의 신(神)중심적인 색채가 남아 있는 형이상학의 모든 개념이 모두 인간 중심적인, 즉 넓은 의미에서의 인간학적인 의미로 바뀌어야 되는 이유를 들고, 나아가 일반적 ·세계관적 귀결을 제시하였다. 다시 말해서 인간적 인식이 성립되는 장면을 해명해야 할 인간학적 형이상학을 새로 수립하는 일을 통하여, 종래의 신적 형이상학이 이론적으로 성립하지 않는 이유를 제시한 것이다.생물철학자 윌리엄 리터는 유기체주의를 처음 사용했다. 그는 생명체의 전체는 그 부분들과 긴밀히 관련되어 있으며 전체는 부분들의 합목적 상호의존에 있다고 주장했다. 이러한 관점의 연장선상에서, 유기체와 같은 자연적 전체는 복잡하고 복합적이기 때문에 물리, 화학적 단위의 환원적 해석체계에서 이해될 수 없다는 것이다. 유기체주의자는 유전체에 염기 서열의 형태로 기록되어 있는 유전 프로그램이란 것이 결코 모든 형질을 결정할 수는 없으며 수정란 전체에 퍼져 있는 발생 프로그램이 대안으로 제시될 수 있다고 한다.창발론자프리고진은 복잡계 이론을 주창한 화학자이자 사상가이다. 프리고진은 완벽한 수학적 이론을 근거로 자연을 이해하는 새로운 방법인 이른바 '복잡성의 과학'을 정립하고 이 과정에서 그동안 부분적으로 논의돼 온 카오스이론을 통합, 과거의 결정론적이고 기계적인 세계관에서 벗어나 확률론적인 입장에서 자연법칙을 이해해야 한다는 새로운 패러다임을 제시했다. 프리고진은 물질과 에너지의 출입이 가능한 열린계가 평형에서물질상태와 관련된다고 주장했다. 반면 다른 생기론자들은 물리주의자들이 말하는 힘과는 다른 종류의 특별한 생기력이 있다고 주장했다. 생기론자들이 제시한 주장들의 대부분은 유기체의 독특한 특성들을 설명하려는 것이었다. 오늘날 그것들은 유전 프로그램에 의해 설명된다. 생기론자들은 기계론에 대한 타당한 논박을 완전하게 제시했지만, 당대의 미숙한 생물학적 지식으로는 생명과정에 대한 올바른 설명을 제시할 수는 없었다. 결과적으로 생기론자들의 주장은 대부분 비판적인 것에 머물렀다.유기체주의자유기체론자들이 가장 반발하는 것은 물리주의의 기계론적 측면이 아니라 환원론적 측면이다. 물리주의자들은 그들의 설명을 기계론적 설명이라고 말하곤 하지만, 그들 설명의 더욱 중요한 특징은 환원론적이라는 점이다. 그들은 이들 구성요소의 목록과 그것들 각각의 기능을 확정짓기만 한다면, 상위 단계의 조직에서 관찰되는 모든 것을 설명하기는 아주 쉬운 일이라고 주장한다. 유기체주의자들은 그러한 주장이 절대 참일 수 없다고 강조한다. 왜나하면 환원론은 상위 조직단계에서 나타나는 유기체의 특성들을 설명할 수없기 때문이다. 흥미롭게도 거의 모든 기계론자들이 순수한 환원론적 설명의 불충분성을 인정한다. 전체론의 선구자들은 대단히 설득력 있게 환원론의 관점을 비판했으며, 전일론의 관점이 유기체의 행동과 발달의 현상들을 얼마나 잘 설명할 수 있는지 보여주었다. 그러나 전일론적 현상의 실질적인 핵심을 설명하지는 못했다.창발론자창발에 대한 설은 생물학과 관련된 것으로 “역학적 반응과 화학적 반응만을 알고 있는 자는 생명에 대해 예측할 수 없다”라는 주장이다. 이 주장은 사실에 있어서 불분명한 점이 있다. 만일 성질을 기술하는 단어가 관찰-술어적 이어서 명시적으로(ostensively)만 정의될 수 있다면, 성질에 대한 첫 예시성이 예견되어질 수 없다고 주장하는 것은 진부한 것이다. 그 이론가는 어떤 예상을 앞서서 공식화할 단어가 모자라게 되는 것이다. 반면에, 만일 단어로서 성질을 상술할 수(specify)있다면T 2

자연과학| 2012.06.11| 13페이지| 1,000원| 조회(73)

인간과 자연, 출현배경, 과학사 + 철학/ 기계, 창발론자, 유기체주의자, 생기론..

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탄소동소체의 종류와 각각의 특징 평가B괜찮아요

탄소동소체의 종류들과 각각의 특징제출일2012,05,16전공과목학번담당교수이름다이아몬드다이아몬드는 순수한 탄소로 이루어져 있는데, 각 탄소 원자가 4개의 다른 탄소 원자와 정사면체 형태로 결합된, 지구상에서 가장 단단한 물체이다.물리적 특징1 .경도: Moh's scale에서 10을 차지 하는 지구상에서 가장 단단한 물질이다.2. 강도: 깨짐에 대한 저항은 내부구조에 따라 다르다. 즉 다이아몬드는 나무결처럼 특정한 방향에서는 강도가 보통 정도이다. 따라서 이곳을 이용해서 다이아몬드를 연마한다3. 안정성: 화학적 변화 온도, 열등에 대한 저항 다이아몬드는 안정성이 대단히 높은 물질이다. 따라서 다른 보석들과는 달리 보관이 용이하고 변색이나 탈색 혹은 부식 등의 염려가 거의 없는 물질이다화학적 특징1. 다이아몬드는 C(탄소)로만 이루어진 보석이다보석용 다이아몬드는 보통 99.95%이상의 탄소로 이루어져 있다한 가지 물질로만 된 유일한 보석이 바로 다이아몬드이다2. 등축정계: 다이아몬드의 내부구조는 입방정계 형태를 띤다즉 각설탕을 쌓아놓은 듯 한 모양이다다이아몬드는 4C로 품질과 가격이 결정되는데, 4C란 빛깔(color)·흠(clarity)·커트(cut)·캐럿(carat)을 말한다. 청색을 띤 백색을 최고의 보석으로 치며, 같은 품질의 경우 일반적으로 캐럿 수의 제곱으로 가격이 형성된다. 그리고 이와 같은 조건에 그다지 맞지 않는 경우 공업용으로 쓰이게 되는데 선반용 공구날과 유리 절단기, 다이아몬드 톱 등 다른 물질을 자르는 데 많이 쓰인다. 그만큼 경도가 강한 광물이기 때문이다.Graphite(흑연)수정과 같은 결정구조를 가지는 육방정계에 속하는 광물로 석묵이라고도 한다. 흑색을 띠며 금속광택을 가진다. 전기의 양도체, 연필심·도가니·전기로·아크 등의 전극 등에 사용되며 활마재로도 사용용된다.용도 - 전극봉, 흑연 도가니, 감마제, 연필심탄소의 동소체① 금속과 비금속과의 중간적인 성질.② 브리넬 경도 약 1로 유연하고 강도는 거의 없다.③ 비중 2.2④ 금속 광택을 가지고, 흑색 내지는 강회색⑤ 용융하기 어렵다.⑥ 내소성이 있다.풀러렌(fullerene)탄소원자가 5각형과 6각형으로 이루어진 축구공 모양으로 연결된 분자를 통틀어 이르는 말축구공처럼 속이 텅 빈 구조와 탄소 원자끼리 강한 결합을 하여 반응성이 적은 대신 인체에 독성이 없다는 특징은 의학계의 주목을 끌었다. 의약 성분의 저장 및 체내 운반체 등으로 이용하려 한다. 풀러렌 안에 약체를 투입한 후 체내에서 적당한 시기와 위치에서 문이 열리게 하는 약품의 개발이 가능하리라는 생각 때문이다풀러렌의 전기적, 광학적 성질도 관심을 끌고 있다. 빛을 흡수하고 전자를 잘 받는 성질이 있는 C60으로 이루어진 결정에 알칼리 금속을 적절히 결합시키면 초전도체가 된다는 보고 이후 연구가 폭발적으로 증가하고 있다.여러 금속원자를 섞어 도체, 초전도체로 이용하거나 수많은 풀러렌을 서로 연결해 새로운 섬유, 촉매, 센서 등으로 활용할 수 있다. 미세한 구조로 인해 매우 예민한 반응을 보이기 때문이다.풀러렌의 이런 다양한 쓰임새는 나노과학기술(NT)을 현실화하고 구체화하는 데 큰 역할을 하였다. 즉 세상에 나노라는 말을 널리 알리는데 풀러렌이 일등 공신 역할을 한 셈이다.그래핀(Graphene)흑연에서 벗겨낸 한 겹의 탄소 원자막으로, 원자들이 6각형 벌집 구조로 결합된 나노 소재로 그래핀의 전자 이동도는 실리콘의 140배, 두께는 0.35나노미터(㎚),강도는 강철의 200배로 강한 물질그래핀 응용 분야1. 휘어지는 디스플레이(flexible display:종이처럼 얇고 접는 디스플레이)로 기존의 터치스크린은 투명전극 소재인 산화인듐주석(ITO)의 특성상 늘리거나 구부리면 깨지거나 쉽게 전기 전도성 파괴되고이때문에 태양전지에서는 충격에 약한 산화인듐주석을 보호하기 위해 튼튼한 외부 케이스를 사용함2. 반도체 분야로 기존 소재인 실리콘(Si)의 트랜지스터가 수십억개씩 탑재된 반도체의 성능을 높이려면트랜지스터의 크기를 줄여 전자의 이동거리를 좁히거나전자의 이동도가 더 높은 소재를 사용해 전자를 빠르게 움직이게 해야 한다후자의 용도로 그래핀은 가장 적합하지만 금속성을 지니고 있어 전류를 차단할 수 없다는 점이 문제였으나그래핀과 실리콘을 접합해 `쇼키장벽(Schottky Barrier)`을 만들고,이 장벽의 높이를 조절하는 방법으로 전류의 흐름과 차단을 조절할 수 있게 함으로써문제를 해결한 신 소자를 삼성전자는 `배리스터(Barristor)`로 명명.그래핀을 활용한 반도체가 상용화된다면 입는 컴퓨터(wearable computer)가 현실화 될수 있다.3. 태양전지 분야로 구성요소들중 전극이 (기존 산화인듐주석사용) 필요한데전극은 전도성뿐아니라 태양빛을 잘 투과 시키지 못하면 태양전지의 효율을 떨어뜨림.그래핀는 빛을 최대 98%까지 투과하는 성질이 있어 이를 활용한 태양전지 연구가 진행중.탄소 나노튜브(Carbon nano tube, CNT)탄소원자들이 육각형 고리모양으로 벌집무늬를 형성하여 튜브형태를 띈 나노소자로튜브의 직경이 대략 수 나노미터 정도로 극히 작기 때문에 나노튜브라고 한다.탄소나노튜브에서탄소원자 하나는 주위의 다른 탄소원자 3개와 sp2 결합을 하여 육각형 벌집무늬를 형성하며,이 튜브의 직경이 대략 수 나노미터(nanometer, nm) 정도로 극히 작기 때문에 나노튜브라고 부르게 되었다.이 탄소나노튜브는 전기 세기가 클수록 더 수축하는 성질을 가지고 있다탄소 나노튜브(Carbon nanotube, CNT)의기본구조는 단일벽형, 다중벽형, 다발형 으로 구성된다나노튜브의 특성은 다양하다.1) 전기적 특성 ~ 탄소나노튜브는 금속보다 100~1000배의 많은 전류를 흘릴수 있다.2) 물리적 강도 ~ 철보다 약 100~300배 더 강하다.3) 열전도율 ~ 구리보다 100배 정도 좋다.4) 무게 및 밀도 ~ 가벼운 알루미늄보다 2배정도 더 가볍다.CNT특성에서 다중파장밴드 흡수물질로 활용자외선,가시광선,적외선(원적외선포함)까지를 99% 흡수하는 다중파장밴드물질로서다중벽 탄소나노튜브를 사용하여 99.5%흡수율을 만들었다.즉 적외선은 98%,자외선 과시광은 99.5%흡수한다.이것은 일반물질 대비 100배의 흡수율이다.튜브들사이의 작은틈들은 이런 과정을 돕는다.실리콘,타이타늄,기타물질상에 스테인레스강철 촉매층을 형성하고1382도화씨까지 오븐으로 가열하며 이때 탄속스를 공급한다.인공근육으로 활용탄소나노튜브 인공근육은 실 1mm만으로도 250도의 회전을 발생시키고,가해주는 전압의 변화를 통해 회전력 방향 조절이 가능해 양방향 회전이 가능한 모터가 개발될 수 있게 됐다.또한, 기존의 인공근육보다 1,000배나 우수한 단위 길이당 회전 성능을 자랑하며,낮은 전압이 발생되는 소규모 전지만으로도 탄소나노튜브 섬유를 전기화학적으로 충전·방전하여 회전력을 만들어 낼 수 있다.적은 비용과 간단한 방법으로 다양하게 활용될 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.또한 소형화, 경량화가 가능하고 작게 제작해도 전기모터와 같은 성능을 발휘한다.페들(paddle)을 붙이는 간단한 과정을 통해 마이크로 액체혼합 장치 제작도 가능하다.이번 인공근육은 간단한 구동 원리, 큰 회전각, 높은 회전 속도 및 마이크로 크기의 실 직경 특성 등이 조합되어마이크로 유체 펌프, 밸브 구동기나 믹서기 등의 응용에 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.카본나노파이버 (CNF: carbon nano Fiber)흑연 결정이 층상으로 단일 배향된 타원 형상의 단면을 가진다이 고도전성 CNF는 직선성이 높은 구조를 가지고 있으며, 섬유의 길이는 20um 이상으로 종래의 CNF와 비교하면 10배 이상에 이른다. 또한 전기저항이 종래의 소자에 비해 30~40% 낮다는 특징을 가지고 있다. 제조 공정에 있어서도 촉매를 전혀 사용하지 않기 때문에 고순도의 CNF를 제조하는 것이 가능하며, 제조 방법 상에서 세계 최초로 화학 섬유의 일반적인 제조방법인 용융 방사법을 이용하고 있기 때문에 기존 설비를 그대로 활용할 수 있다는 점에서 제조 비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.한편, 이번에 새로운 구조의 CNF 소재를 개발함에 있어서, 이 CNF의 낮은 전기저항 특성이 섬유가 길다는 점에만 기인하는 것이 아니라, 흑연 결정이 층상으로 단일 배향되어 있는 특징을 가진 고도로 발전된 구조를 취하는 점에 기인하고 있다고 추측할 수 있다. 또한 수 층의 그래핀이 루프를 형성하여 섬유 표면에서 고밀도로 노출되어 있는 점으로부터 (첨부그림 참조) 화학반응이 일어나기 쉽다는 특징을 가지고 있어, 종래의 탄소 섬유에서는 어려운 것으로 알려져 있던 수지 등의 소재와의 결합성 향상과 액상 물질 내에서의 높은 분산성을 기대할 수 있을 전망이다.앞으로 소재의 특성을 살려, 전기자동차용 리튬 이온전지를 비롯한 2차전지, 커패시터 등의 전극재료와 전극 첨가제, 수지첨가제, 연료전지 가스확산층 등의 전지 용도와 수지보강재 등 다양한 용도에 적용해 나갈 계획이다.그림은 섬유 단면 구조의 전자현미경 관찰 사진(왼쪽)이며, 오른쪽 사진으로부터 그래핀 표면이 고밀도로 노출되어 있음을 알 수 있다. PAGE * MERGEFORMAT 7

공학/기술| 2012.05.23| 7페이지| 1,000원| 조회(4,452)

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