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칼륨백반제조 평가A+최고예요

[pre report]칼륨백반의 제조수요일 8,9교시2조 - 오수린 이가영 이범종이우람 이원준 장소현1. 실험 목적· Al, Fe, Cr 등과 같은 3가 금속의 황산염과 K, Na, NH4 등과 같은 1가 금속의 황산염을 혼합시켜 명반을 합성하고, 그들의 과포화 용액으로부터 결정을 석출 성장시켜 봄으로써 그 결정구조를 관찰한다.2. 실험 이론(1) 명반 (Alum) MⅠ·MⅢ(SO4)2·12H2O 또는 MⅠ2(SO4)·MⅢ2(SO4)3·24H2O· 복염의 총칭으로 백반이라고도 한다.· MⅠ은 1가인 금속이온 또는 암모늄이온을 나타내고, MⅢ는 3가인 금속이온을 가리킨다.· 금속이온의 이름에 따라 영문명은 MⅢ, MⅠ의 순서로, 한국명은 MⅠ, MⅢ의 순서로 명명Ex) KAl(SO4)2·12H2O영문명 : Aluminium-Potassium Alum한국명 : 칼륨 알루미늄 명반(2) 명반의 종류① 크롬칼리백반 ( Chromic potassium alum )· 암자색의 팔면체결정, 300℃에서 무수물로 된다.· 수용액은 차가울 때는 암자색이나, 열을 주면 80℃에서 녹색이 되고 증발하면 녹색무정형 괴가 된다. 오래 방치하여 냉각 되면 서서히 청자색으로 변한다.· 물에 녹으며 알코올에는 불용성, 가성알칼리를 반응시키면 콜로이드 상 수산화크롬이 침 전 된다. ( 비중 1.84 mp 89℃ )· 용도 : 매염제), 유리, 도기 및 법량기의 유약, 직물방수제, 피혁가공제(크롬탄닌액), 사진 제판정착액, 카라코날 염, 잉크 및 기타 크롬 화합물의 제조, 도금(크롬도금)등② 칼륨백반 ( Potassium alum: 칼리나이트 K2SO4·Al2(SO4)3·24H20 = 명반 )· 무색, 무취의 팔면체 결정(등축정계), 백색분말, 약간의 감미가 있으며 대기 중에서는 표면 에 풍화되어 불투명하게 된다.· 명반의 결정은 어느 것이나 물에 녹는다.· 결정을 가열하면 결정수에 녹아 용액이 된다.· 칼륨백반은 응결제나 매염제 등에 사용된다.· 칼륨백반을 가열하여 탈수시킨 소백반)은 수렴제)로 사용된다.· 가열하면(92.5℃에서) 결정수 중에서 용해하고, 100℃이상에서 200℃로 가열③ 칼륨알루미늄백반(Aluminium Potassium Sulfate, KAl(SO4)2?12H20=황산알루미늄칼륨)· 밀도 : 1.57g/mL· m.p. : 92℃· 무색투명한 팔면체 결정.· 황산알루미늄칼륨은 물과 글리세린에 잘 녹고, 알코올에는 녹지 않는다.· 특히 온도가 증가될수록 용해도가 증가된다.· 10% 수용액의 pH 는 3.0-4.0이고 탄화수소나트륨 1g 의 반응당량은 1.88g이다.· 주로 빵이나 과자 등의 팽창제 원료로 사용된다. 물처리의 응결제, 매염제·방수가공·가죽 무두질·사진의 경막액 등에도 사용된다. 또 200℃에서 무수물이 되는데, 이것은 소성백반 이라고 하여 수렴제로 약용에 사용되고 있다.· 대기 중에 풍화되어 표면이 희게 되기 때문에 저장 시 밀폐용기에 보관한다.* 셀렌명반 MⅠ·MⅢ(SeO4)2·12H2O* 철 명반 (NH4)Fe(SO4)2·12H2O(3) 재결정 (Recrystallization)· 결정을 용융시켜 결정구조를 완전히 분열시킨 후 다시 새로운 결정을 형성하게 함으로써 용융 액이나 용액 속에 남아 있는 불순물을 감압하면 불순물이 제거되어 순도를 높이는 방법이다.· 온도에 따른 용해도 차를 이용한다. (고체가 뜨거운 용매에서 용해도가 큰 경우가 더 유 리하다.)* 큰 결정을 얻는 방법 *① 용액을 냉각시키기 전에 작은 결정을 결정핵으로 넣어준다.② 먼지가 들어가는 경우에는 이것이 결정핵이 되어 작은 결정을 많이 만들게 되므로 이것을 방지해야 한다.③ 서서히 냉각시킨다.④ 용기 벽면을 긁어준다.(4) 착염· 금속 배위결합물에 속한 착화합물로서 물에 녹인 수용액에서 복잡한 이론으로 전리하여 새로운 착이온을 생성시키는 염(5) 복염· 착염과 같이 금속 배위결합물에 속한 착화합물로서 물에 녹인 수용액에서 간단한 이온으 로 전리하여 마치 1차 화합물을 각각 녹인 때와 같이 이온이 전리됨으로써 생기는 염(6) 실험의 이론적 반응식① Al에서 알루민산나트륨 수용액의 제조② 알루민산나트륨 수용액에서 수산화알루미늄의 제조③ 수산화알루미늄에서 황산알루미늄의 제조④ 황산알루미늄 수용액으로부터 명반의 제조3. 실험 시약 및 기구(1) 실험기구· 비커, 피펫, 삼각플라스크(침전물 꺼내기 용이), 둥근바닥플라스크(가열할 때 바닥 전체를 골고루 하기 위함), 가열기, 물중탕기(특수무질을 중탕할 때), 흡입여과장치, 깔때기, 여과 지, 증발접시(재결정시), 메스플라스크, 유리막대(2) 실험 시약· Al 분말, 황산(H2SO4), 황산칼륨(K2SO4), 1N NaOH 수용액① 알루미늄 (Al, aluminium = 226.98g/mol )? m.p : 660.4℃? b.p : 2467℃? d(g/cm3) : 2.70(0℃)? 은백색의 부드러운 금속? 전성 ? 연성이 풍부함 - 박이나 철사로 이용? 공기 중에 산화? 산에 녹아 염을 생성? 알칼리에 녹아 수소를 발생하여 알루민산염이 된다.② 황산 ( H2SO4, sulfuric acid = 98.08g/mo )? m.p : 10.4℃? b.p : 317℃? d(g/cm3) : 1.84(℃)? 무색으로 점성이 있는 기름 같은 액체? 흡습성이 강해, 수분을 빼앗는 용도로 사용? 진한 황산 - 보통 98%의 황산을 포함하는 용액? 묽은 황산을 만들 때 - 물에 진한 황산을 조금씩 가하는 방법을 사용③ 알루민산나트륨 ( NaAlO2 또는 NaAlO2 ?xH2O, sodium aluminate )? 물에 잘 녹음 - 물에 녹으면 가수분해하여 알칼리성을 나타냄? 수산화알루미늄을 침전시키는데, 알칼리를 첨가해두면 안정하다.? 제조 반응식 : 2Al + 2NaOH + 2H2O → 2NaAlO2 + 3H2(수산화알루미늄을 수산화나트륨수용액에 녹이거나 산화알루미늄을 산화나트륨과 함께 강열하여 얻는다.)? 백반과 같이 물의 정화제, 연화제로 쓰임. 제지업, 요업 등에서도 쓰임.④ 수산화알루미늄 ( Al(OH)3, aluminium hydroxide )? 알루미늄의 수산화물: 양쪽성수산화물? d : 2.423? 물과 장시간 접촉하면 겔화 된다.? 흡착제 ? 이온교환체, 크로마토그래피의 고정제, 제산제 등으로 사용⑤ 황산칼슘 ( K2SO4, potassium sulfate = 174g/mol )? m.p : 1069℃? b.p : 1689℃? d(g/cm3) : 2.602(0℃)? 무색의 분말 상 결정? 물에 잘 녹고, 알코올, 아세톤 에 녹지 않음.⑥ 수산화나트륨 ( NaOH, sodium hydroxide = 40g/mol )? m.p : 328℃? b.p : 1390℃? d(g/cm3) : 2.13(0℃)? 조해성이 강함 - 습기와 이산화탄소 흡수? 알코올과 글리세롤에 잘 녹고 에테르와 아세톤에는 녹지 않는 다.4. 실험 방법(1) Al에서 알루민산 나트륨 수용액제조* Al에서 알루민산나트륨의 제조반응은 H2가스가 발생하는 격렬한 발열반응이다.통풍이 잘되는 장소 또는 후드 내에서 반응하도록 해야 한다.*① Al분말 0.4g을 50ml 플라스크에 넣는다. (0.015mol)② 1N-NaOH용액 10ml를 천천히 조금씩 적가하고, 물중탕상에서 가열하면서 다시 5ml 첨 가한다. (* 침전물의 용해도를 증가시키기 위해 온도를 높여주고 잘 저어주면서 침전제 를 서서히 가해야 한다.)③ 더 이상 Al이 용해하지 않으면 불용물을 여과하여 버린다.(2) 알루민산 나트륨 수용액에서 수산화알루미늄 침전 제조① (1)에서 얻은 여과용액에 진한 황산 4g(0.4ml)을 물 5ml에 희석한 용액의 반가량을 가 한다.② 생성한 침전을 흡입여과에서 더운물로 씻는다.

자연과학| 2010.03.21| 7페이지| 2,000원| 조회(1,756)

명반, 무기화학실험, 백반제조, 백반, 칼륨백반, 칼륨백반제조

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은경의 제조

[Pre-Report]은경의 제조수요일 8.9교시 2조오수린 이가영 이범종이우람 이원준 장소현1. 실험목적· 질산은은 유기화합물에 의해 환원되어 은(Ag)을 석출하는 성질이 있다. 알데하이드의 환원성을 이용하여 질산은을 환원시켜 은거울을 형성시키는 반응을 통해 제조 해본다.2. 실험이론(1) 착이온(Complex Ion)① 정의· 착화합물 어떤 금속 이온에 리간드(분자나 이온)가 배위 결합을 하여 생성되는 새로운 이온을 착이온이라고 하며, 착이온이 들어 있는 화합물을 착화합물이라 한다.[예]????[Cu(NH3)4](OH)2② 착이온의 생성· 황산구리 수용액에 암모니아수(NH4OH)를 조금 가하면 Cu(OH)2 앙금이 생성되나 계속해서 암모니아수를 가하면 진한 푸른색 용액이 된다. 이것은 용액 중에 착이온이 생성되었기 때문이다.Cu2+ + 2NH3 + 2H2O → Cu(OH)2↓ + 2NH4+Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-a. 리간드 중심 금속 이온에 비공유 전자쌍을 제공하는 분자나 이온b. 리간드로 작용할 수 있는 분자나 이온 반드시 비공유 전자쌍을 가지고 있어야 한다.c. 배위수 하나의 중심 원자에 결합되어 있는 리간드의 수d. 하나의 중심 금속 이온에 결합되는 리간드는 두 가지 이상일 수도 있다.(리간드는 물에 녹아도 이온화되어 떨어지지 않는다.)③ 착이온의 구조a. 선형 구조 배위수가 2인 착이온은 선형 구조를 이룬다.[Ag(CN)2]-b. 평면 사각형 구조 배위수가 4인 착이온 중에서 중심 금속 이온이 Cu2+, Pt2+, Ni2+의 착이온은 평면 사각형 구조를 가진다.[Cu(NH3)4]2+c. 정사면체 구조 배위수가 4인 착이온이나 착화합물 중에서 중심 금속 이온이 전형 원소인 Zn2+, Cd2+ 등은 정사면체 구조로 되어 있다.[Zn((NH3)4]2+d. 팔면체 구조 배위수가 6인 착이온이나 착화합물은 모두 8면체 구조를 가진다.[Fe(CN)]63-② 착이온의 리간드와의 결합성Ag(NH3)2? → AgNH3? + NH3 → Ag? + 2NH3? ........ (A)Ag(CO)2? → AgCO? + CO → Ag? + 2CO ........ (B)· 해리상수 : (B) < (A) (CO 가 더 큰 리간드),· 이것은 CO 가 NH3 보다 Ag?에 더 강하게 결합하는 것을 말하며, CO 가 많을수록 CO 의영향이 커서 알데하이드의 환원성이 잘 나타나지 않는다는 것을 뜻한다.· 만일에 CO보다 착이온의 안정도가 작은 리간드가 있다면 NH3보다 결합력이 그렇게 큰 리간드가 아닐 것이므로 알데하이드의 환원성은 NH3의 해리에만 의존할 것이다.· 리간드의 세기 : CO > HCHO > CH3CHO 이므로 HCHO 가 CH3CHO 보다 더 Ag?에 강하게 결합될 것이며, 결합된 HCHO 로 인하여 유효 반응농도가 줄어들므로 만일에 HCHO 의 환원성에 의한 은거울 반응을 실험하고자 한다면 HCHO 의 농도를 진하게 해야 할 것이다. 그리고 반응을 시키는데도 시간이 많이 걸릴 것이다.· 그러나 CH3CHO 를 사용한다면 -CO 기의 Ag?에 대한 리간드로서의 결합력이 약하여 Ag?에 리간드로 결합하는 양이 많이 없어져서 CH3CHO 의 환원성 반응의 유효농도가 크므로 알데하이드의 환원성에 의한 은거울반응은 잘 일어날 것이다.(2) 알데하이드의 환원성① 알데하이드의 제법 : 알코올의 산화과정CH3OH +[O] ? HCHO +H2OCH3CH2OH +[O] ? CH3CHO +H2O② 알데하이드의 산화과정HCHO + [O] → HCOOHCH3CHO +[O] → CH3COOHㄱ. 알데하이드 수용액의 평형(염기 촉매과정)ㄴ. 알데하이드의 산화- KMnO4와 같은 산화제를 환원시킴- Ag+과 같은 이온을 환원시킴(Tollens 시약))(3) Ag?농도의 NH3와의 결합성· 만일에 AgNO3를 직접 사용한다면 은거울이 만들어지지 않고 흑갈색의 은 콜로이드가 만들어질 것이다. 그 이유는 은 이온의 농도가 매우 커서 불안정한 알데하이드에 의하여 만들어지는 은 입자가 한꺼번에 쏟아져 나올 것이다. 그렇게 되면 유리벽에 차근차근하게 붙지 못하고 용액 속에서 은 입자끼리 쉽게 화합하여 콜로이드를 형성하게 된다.· 그러나, 적당한 크기의 리간드 장을 형성하고 있는 충분한 양의 Ag(NH3)2?는 적절하게 해리되어 항상 거의 같은 Ag?을 만들게 되므로 서서히 Ag원자를 만들어 SiO2의 비공유 전자쌍을 가진 산소가 있는 유리벽으로 확산되어 계속 달라붙게 된다.(4) 알데하이드 농도의 환원에 관한 영향· Cu2?에 반응하는 HCHO의 농도가 진하지 않을 경우 CuSO4는 Cu(OH)2가 되어 타르타르산나트륨칼륨의 존재 하에서 녹은 후 서서히 환원되어 Cu2O로 약간 환원되지만, HCHO를 다량으로 넣을 경우에 Cu로 완전히 환원되어 구리거울을 만들게 된다.∴ 알데하이드의 농도가 진할수록 환원성이 잘 나타난다.(5) 온도와 환원성과의 관계· 거울이 잘 생기지 않는 이유는 적정온도보다 낮은 온도라서 반응속도가 느리기 때문이다. 그러면 실험 시간 안에 반응이 다 끝날 지 알 수 없거나 아예 반응이 일어나지 않는 것처럼 보일 수도 있다. 따라서 가열을 해주어 적정온도까지 올려주면 반응 빨리 일어나 거울이 생성되는 것을 관찰할 수 있다. 하지만 온도가 너무 높을 경우 환원반응이 너무 빨리 일어나 콜로이드로 변할 가능성이 많다.∴ 온도가 높을수록 반응속도가 빨라지기 때문이다.(6) 시험관 벽의 청결상태· 시험관 벽이 더러울 경우 은이 잘 달라붙는다고 단정할 수 없다. 그 이유는 더러운 물질이 대체로 무극성 물질이 많으므로 친전자성인 Ag입자가 잘 달라붙을 수 없기 때문이다. 그리고 달라붙었다고 해도 금방 떨어져 나갈 수도 있다. 게다가 열을 가해주면 붙었던 것들도 쉽게 떨어져 나갈 수 있다.(7) NH3의 농도· 만일에 Ag2O의 침전용액에 NH3를 가할 때 겨우 침전이 사라질 정도라야지, 너무 많이 집어넣으면,Ag(NH3)2 + AgNH3? + NH3Ag? + 2NH3의 해리 평형반응이 좌로 치우쳐져서 Ag+가 잘 해리되지 않아 은거울이 잘 안 생긴다.그래서 진한 암모니아수를 가할 때 한 방울씩 넣은 후 잘 저어주어야 한다. 그리고 침전이 거의 사라질 때가 되면 아주 약간씩 가함으로써 지나치게 NH3를 가하지 않도록 한다.3. 실험 기구① 비커② 전자저울③ aspirator④ rubber policeman고무관을 잘라 유리봉 끝에 붙여 침전 등을 깨끗이 닦을 때 문질러 주는 막대, 고무로 닦는 것임.⑤ graduated pipette⑥ volumetric flask⑦ hot plate⑧ filter paper⑨ buchner funnel, suction flask4. 실험시약① silver nitrate (질산은)· 흰색 고체· Molecular formula : AgNO3· Molar mass : 169.87 g mol?1· m.p : 212?°C, 485?K, 414?°F· b.p : 444?°C, 717?K· density : 4.352② Ammonia water (암모니아수)· Ammonium hydroxide· Molecular formula : NH3H2O· Molar mass : 35.05g mol?1· m.p : -77°C· 밀도 : 액상가스밀도 0.7067g/ℓ (25℃). 가스증기밀도 (공기=1) 0.5967· 비중 : 암모니아수 (상온 25% 기준) 0.910· 암모니아수에는 NH3·H2O와 NH4OH의 중간형태의 구조를 가진 분자가 존재한다고 여겨 진다. 암모니아가 물에 녹으면서 다음과 같은 평형이 생성된다.NH3 + H2O ? NH4+ + OH?· 날카롭고 자극적인 냄새를 지닌 무색의 가스· 노출 시 점막, 피부, 눈, 호흡기관 등에 화상과 심한 자극을 야기한다. 흡입시, 열, 호흡곤란, 저혈압, 신장손상 및 쇼크의 위험성이 있다.· 제법 : 암모니아를 물에 녹인다. 1부피의 물에 670부피의 암모니아가 녹을 수 있다. 암모니아가 물에 녹는 과정에서 열이 나기 때문에 식혀줄 필요가 있다. 이 과정에서 공기 중의 이산화탄소가 약간 녹아들어가서 약간의 탄산염이 생성되나 일반적으로는 이를 제거하지 않는다.③ Potassium sodium tartrate tetrahydrate (로셀염)· 주석산나트륨 KNaC4H4O6?4H2O· Molecular formula : KNaC4H4O6?4H2O· Molar mass : 282.23g mol?1· m.p : 70~80?°C· b.p : 220?°C (decomp.)

자연과학| 2010.03.21| 8페이지| 2,000원| 조회(1,143)

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실리카겔의제조및성질

[pre report]실리카겔의제조 및 성질수요일 8,9교시2조 - 오수린 이가영 이범종이우람 이원준 장소현1. 실험 목적- 규산소다를 산분해하여 규산의 히드로겔) 및 규산의 )퀴세로겔(실리카겔 의 상품명)을 만들어 그 성질을 알아본다.2. 실험 이론(1) 실리카겔(Silica Gel, SiO2·nH2O)이란?- )실리카(silica)의 다공성·비결정성 형태이다.- 실리카가 )겔(Gel)의 상태로 바뀐 것- 제1차 세계 대전 중 흡착 성질을 방독면에 이용하면서 그 유용성을 발견- 작은 구멍들이 서로 연결되어 튼튼한 그물 조직을 이루고 그 사이에 용매 인 물 등이 들 어가 굳어버린 비결정형의 입자이다.- 인체에 무해하여 제습제로 많이 사용되는 물질- 크로마토그래피의 흡착제로도 사용되고 촉매의 운반체로 쓰이기도 한다.(2) 실리카겔의 특성- 흡습성 : 다공질 구조로, 내부 표면적이 크고 공기 중의 수분을 다량으로 흡착한다. (다공성물질로 부피밀도가 낮다 : 실리카[2.2g/ml], 실리카겔[0.7g/ml])- 안정성 : 주성분의 이산화규소는, 지각의 60%이상을 차지하는 매우 안정 된 물질로, 성분 변화가 없다.- 안전성 : 독성이 없어 식품첨가물, 의약품첨가물 등에 인가되어 있고 안전 한다.- 수분의 지시약 역할 : 파란색 실리카겔이 수분을 흡수하면 붉은색으로 변 한다. ⇒ 파란색 실리카겔은 무색의 실리카겔에 염화코발트()를 소량 흡수시킨 것이다. 염화코발트(Ⅱ)는 건조시 청색(CoCl2ㆍH2O), 습기를 흡 수시는 붉은색(CoCl2ㆍ6H2O)이CoCl42-(aq) + 6H2O(l) ↔ Co(H2O)62+(aq) + 4Cl-(aq)분홍색 - 수분 흡수력을 잃었다는 의미(포화상태)(재활용 - 분홍색으로 변한 실리카겔을 가열 하면 수분이 증발하여 푸른색으로 다시 변화 ? 열을 가하면 구멍 사이사이에 잡혀 있던 수분이 날아가기 때문)- 염화코발트의 발암성으로 인해 페놀프탈레인을 실리카겔에 첨가한다. 이는 흡수하면 노랗게 되고 노란색의 농도에 따라 수분의 흡수정도를 판별할 수 있다.- 화학적인 활성이 없으며 HF와 강염기를 제외하고는 어떤 것에도 녹지 않는다.(3) 실리카겔의 수분 흡수 원리 (흡습성)- 수분이나 기체를 잘 흡수, 흡착하는 다공성 물질로 표면적이 크다.(실리카겔 1g에 300~400㎡의 표면적)- 모세관 응축 : 실리카겔이 포함하고 있는 매우 작은 구멍의 지름은 대략 수십 혹은 수백 옴스트롱)으로 눈에 보이지 않는데 이러한 작은 구멍 및 구멍이 기다랗게 연결된 모세관에서는 분자의 종류에 상관없이 증기(수분) 가 응축이 일어나서 액화되는 현상이다. 구멍의 크기가 작을수록 모세관 응축이 잘 일어난다.(4) 실리카겔의 4대 효과- 흡습효과 : 다공질 구조로, 내부 표면적이 크고 공기 중의 수분을 다량으 로 흡착한다.- 방취효과 : 습도와 함께 악취 흡습 및 제거하는 특징이 있다.- 방충효과 : 건조를 싫어하는 진드기 등은 실리카겔의 효과에 의해 생식할 수 없게 된다.- 방 곰팡이효과 : 습기나 땀 등으로 발생하기 쉬운 곰팡이는 속건성에 의 해 발생을 막을 수가 있다.(5) 실리카겔의 사용 목적- 운송, 보관중인 상품의 수증기 응축에 의한 돌이킬 수 없는 손상을 최소화- 실리카 포장품은 물 분자를 흡착함으로써 포장내의 상대습도를 감소시키 고 수증기의 응축이 일어나지 않는 조건으로 생산된다.(6) 실리카겔의 대체품- 생석회는 위험물이고 흡수율이 낮아 부적합 하다.- 염화칼슘 함침류는 금속제품의 부식을 유발하기 때문에 알루미늄 소재의 간봉 안에 들어갈 건조제로는 적합하지 않다.- 모라큐라시브는 안전하고 수용성, 용해성이 없으나 흡습률이 실리카겔보다 낮으며 상당히 고가의 제품이므로 경제적으로 적합하지 않다.∴ 따라서 실리카겔을 사용하는 게 가장 적합하다.3. 실험 시약 및 기구· 실험기구 - 비이커300ml, 건조기, 전기로, 비중계, 리트머스지, 염화코발트지, 온도계① 건조기 (dryer)- 물체 속에 들어 있는 물기를 말리는 장치.- 가열하거나 뜨거운 바람을 보내는 방법, 물기를 흡수하는 약제를 쓰는 방 법 따위가 있다.증기건조기 : 증기 공급계에서, 포화 증기로부터 액체를 분리 해 내는 장치.진공건조기 : 감압한 용기에 건조제를 넣거나 가열하여, 상압 에서 빨리 건조하도록 만든 장치.② 전기로(electric furnace)- 전열을 이용하여 가열하는 노로 금속정제에 널리 사용된다.- 발열방식에 따라 분류하면 저항로, 아크로, 유도로로 나눈다.③ 리트머스지 (litmus paper)- 어떤 물질의 산성, 염기성을 판단할 때 쓰이는 종이.- 각종 지의류 특히 리스머스이끼, 바이올라리아, 레카노라 등을 분쇄하여 암모니아수로 축축하게 한 다음, 탄산칼슘이나 탄산나트륨으로 처리하여 발효시켜 만든다.- 산에 의해 적색, 알칼리에 의해 청색으로 변색→산염기 지시약으로 사용.- 염 오차나 단백오차가 큰 것이 단점.④ 염화코발트지 (cobalt chloride paper)- 염화코발트의 수용액을 흡수시켜 건조한 종이.- 건조 상태에서는 파란색, 물에 젖으면 분홍색 또는 붉은색으로 변색하여 건습 지시용의 시험지로 쓰임.⑤ 온도계 (thermometer)- 물체나 어떠한 공간에서의 온도를 측정하는 기구⑥ 비중계 ( specific gravity balance)- 물체의 비중을 측정하는 계기.- 피 측정물의 상태(고체, 액체, 기체)에 따라 여러 가지 방법이 있다.- 일반적으로, 액체 비중계를 가리키는 경우가 흔함.→ 아르키메데스의 원리를 이용하여 물체의 질량과 그것이 액 속에 있 을 때 받는 부력으로부터 액체의 비중을 측정하는 형식.· 실험 시약 : 규산소다, 묽은 염산, 실리카겔, 묽은 황산, 염화코발트① 규산소다 (Sodium silicate / NaSiO3)· 분자량:122.06· 무수물은 석영과 탄산나트륨의 혼합물을 1000℃로 가열, 융해하여 고체화 시킨다.· 규산나트륨의 진한 수용액을 물유리라고 하며 조성을 일정하지 않다.· 조성에 따라 메타규산나트륨 Na2SiO3, 그 수화물인 오르토규산나트륨 Na4SiO4, 이규산나트륨 Na2Si2O5 등 여러 가지가 있으나 보통은 메타규 산나트륨을 말한다.· 메타규산나트륨은 물에 잘 녹으며, 수용액은 가수분해 해서 알칼리성이 됨2Na2SiO3 + H2O -> Na2Si2O5 + 2NaOH (염기성 증거)· 규산나트륨의 진한 수용액을 물유리)라 하며 조성은 일정하지 않음.② 염산 (Hydrochloric acid / HCl)· 분자량:36.46 녹는점:-30℃ 끓는점:108.584℃ 비중:1.190· 염화수소의 수용액이며 보통무색, 이온화 경향이 큰 금속와 반응하여 수소 를 발생, 이온화 경향이 작은 금속과는 반응하지 않으나, 구리, 철, 니켈 등과는 가열하면 녹는다.· 금속의 산화물은 반응하여 염화물이 되고, 비금속과는 거의 작용하지 않음③ 실리카겔 (Silica gel / SiO2.nH2O)· 분자량:60.08· 황산과 규산나트륨의 반응에 의해 만들어지는 튼튼한 그물조직의 규산입자. 비결정형의 입자.· 표면적이 매우 넓어 물이나 알코올 등을 흡수하는 능 력이 매우 뛰어나고 인체에 무해하기 때문에 제습제 로 많이 사용된다.④ 염화코발트(Cobalt chloride / CoCl2 , CoCl3)· 분자량:129.85,165.4 녹는점:735℃· 끓는점:1049℃ 비중:3.348g/cm3(25℃)· 염화코발트는 2가의 코발트이온의 염화코발트(Ⅱ) CoCl2와 3가의 코발트 이온의 염화코발트 CoCl3(Ⅲ) 가 있으며, 이 중 염화코발트종이는 CoCl2로 만든다.· 습도 지시약으로 수분 검출 반응에 많이 쓰인다.· 증류수에 염산과 염화코발트 결정을 넣으면 붉은색이 된다. → 이 액에 여 과지 넣으면 붉은색 염화코발트 종이가 만들어진다.· 건조시키면 종이의 색이 파랗게 변함· 독성이 강하므로 가능한 적은 양 사용4. 실험 방법⑴ 실리카겔의 제조① beaker에 (규산소다 4g + 물40mL) 를 준비한다.② 2N HCl을 가하여(20ml정도) gel 화 되면 좀 더 가한다. (Litmus paper로 중성인지를 확인한다.)③ 용액을 얼마간 방치한 후 웃물을 버리고, Na+, Cl-을 제거한다. (NaCl 여부를 확인하기 위해 AgNO3를 소량 첨가)④ 건조시킨다.⑵ 규산 히드로겔의 제조① 비커에 물유리 20g과 물 100㎖를 넣고 잘 저어서 완전히 녹인다.

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Agarose Gel Electrophoresis(아가로스겔전기영동) 평가A좋아요

1. 실험 이론(1) 전기영동법의 원리① 전기영동은 전기장 안에서 하전 된 입지가 양극 또는 음극으로 이동하는 현상.② 이동하는 속도는 입자의 전하량, 크기와 모양, 용액의 ph와 점성도, 용액에 있는 다른 전해질의 농도와 이온의 세기, 지지체의 종류 등 여러 가지 요인에 의해 결정. 즉, 분자 자체의 성질에 따라서 결정된다.③ 전기영동법은 아미노산, 뉴클레오티드, 단백질들과 같은 하전 된 물질들을 분리하거나 분석하는데 매우 효과적인 수단으로 이용.(2) 아가로오스 겔 전기영동법① DNA를 200bp에서부터 50kb까지 분리, 정제하여 확인하는 방법으로 아가로오스 겔을 이용하는 전기영동법.② 방법이 간단하고 소요되는 시간이 짧을 뿐 아니라 밀도, 기울기, 원심분리법으로는 분리할 수 없는 DNA조각들의 혼합물을 분리.③ 겔 상에서는 DNA는 형광성 시약으로 처리하면 염색되므로 자외선 하에서 DNA를 직접적 관찰.ex) 형광성 시약 : 브롬화에티듐(ethidium bromide)④ 아가로오스 겔을 통한 DNA의 이동속도 : DNA분자의 크기, 아가로오스의 농도, DNA형태, 전류의 세기, 염기 조성 및 온도 등에 좌우.(3) 아가로오스아가로오스는 해초로부터 추출되는 물질로서 선형 중합체의 형태를 하고 있다. 투명하기 때문에 광도계를 쓰는 측정에 적당 하며 사용이 간편하다.특히 슬라이드를 이용하는 전기영동법에 많이 사용되며 한천 겔에서 agaropectin을 제거한 agarose는 최근에 DNA, RNA 및 플라스미드 등을 분리하는 데 유용하게 쓰인다.(a) (b)그림 1. 아가로오스의 화학적 구조(a)와 겔을 형성할 때 만들어지는 중합체의 구조(b).(4) 아가로오스 겔 전기영동 원리아가로오스 겔은 적당한 완충용액(buffer)에 녹여서 원하는 크기의 틀에 부어지며, 겔이 굳은 후에 사용된다. 겔이 굳는 동안 아가로오스는 지지체(matrix)형태가 되며, 그 밀도는 아가로오스의 농도(%)에 따라 정해진다. 이러한 겔에 전기장이 주어지면, 음전하를 띠는 DNA는 양극으로 이동한다.그림 2. 핵산을 분리하기 위한 전기영동 (주로 아가로오스 겔에서 사용)이 때, 전기장에서의 이동성은 전기영동 완충용액의 이온강도와 조성에 영향을 받는다. 이온 강도가 너무 낮으면 DNA이동이 너무 느리고, 이온강도가 너무 높으면 열이 발생하여 심한 경우 겔이 녹거나 DNA의 원래 구조가 변하게 된다. 실험실에서 많이 사용하는 완충용액은 TAE와 TBE완충용액이다. 일반적으로 전기영동 완충용액은 농축하여 만들며 상온에서 보관하여 사용한다.(5) TAE와 TBE의 비교TAE는 TBE보다 더 낮은 완충용량(buffering capacity)을 가진다. 그러므로 TAE를 너무 반복해서 사용할 경우 DNA band가 희미해 질 가능성이 높고, TBE는 좀 더 오래 사용가능하다.전기영동을 길게 할 경우, TAE 보다 TBE가 적합하다. TAE는 긴 DNA (>12kb)를 전기영동할 때, TBE는 보다 짧은 크기의 DNA를 전기영동할 때 (

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갈변현상(Browning Reaction)

Ⅰ. 갈변반응(Browning Reaction)- 사과의 껍질을 깎게 되면 점차 과육이 갈색으로 변한다. 이것은 사과 속의 효소에 의해 나타나는 현상으로 식품재료들을 수확, 조리, 가공, 저장하는 동안 효소나 비효소 반응에 의해 식품의 색이 갈색으로 변화하는 경우를 뜻한다.① 식품 본래의 색 → 퇴색,변색본래 식품 자체에 함유되어 있는 클로로필(chlorophyll), 카로티노이드(carotenoid)계 색소 미오글로빈(myoglobin)등이 광선이나 열에 의해 분해 또는 산화하여 본래의 색이 퇴색하거나 변색하는 경우② 무색인 식품 → 갈색물질본래 무색이었던 식품의 성분 사이에 서로 화학반응이 일어나 갈색물질로 변하는 경우장 점단 점① 간장, 된장 : 갈변 필수② 홍차, 커피, 맥주, 빵 : 오히려 색이나 풍미에서 큰 영향을 주어 품질을 향상시킨다.① 외관, 풍미 저하② 비타민, 아미노산 등 변화→ 품질 저하Ⅱ. 갈변반응의 분류1. 효소적 갈변 (Enzymatic Browning)- 사과, 배, 봉숭아 등 과일과 채소류의 껍질을 벗기거나 절단하여 공기에 노출시키면 효소에 의하여 산화반응이 진행된다. 주로 일어나는 현상으로 폴리페놀을 함유한 신선한 과실이나 채소가 손상을 받으면 효소가 공기 중의 산소와 결합하여 수분을 발생시키고 갈색(멜라민색소)으로 전환된다.- 갈변 3요소 : 효소, 기질, 산소- 가열처리한 가공식품에서는 효소가 열에 의하여 불활성화되므로 갈변이 일어나지 않는다.가) 폴리페놀옥시다아제(Polyphenoloxydase)에 의한 갈변- 폴리페놀옥시다아제 : 구리(Cu)를 함유한 금속효소- 폴리페놀류를 산소의 존재 하에 퀴논화합물로 산화 → 퀴논 계속 산화(퀴논이나 그 유도 체들은 반응석이 매우 강함) → 중합 또는 축합되어 갈색(멜라민 색소) 색소 형성- 활성 : Cu나 Fe 이온에 의해 촉진 / Cl 이온에 의해 억제⇒ 사과나 배의 갈변은 구리나 철로 된 도구를 피하고 소금물에 담그면 방지- 예외 : 일반적으로 갈변은 바람직하지 못하나 반대로 품aflavin))을 생성한다. 이로 인해 홍차의 홍색을 나타내게 된다. 그러나 과도하게 발효되면 테아루비긴(thearubigin))이 생성되어 품질이 저하된다.- 갈변이 일어나지 않는 예 : 감귤(vitamin C다량 함유),감(효소가 감의 tannin과 결합하여 불활성화)나) 티로시나아제(tyrosinase)에 의한 갈변- 티로시나아제 : 구리(Cu)를 함유한 금속효소- 활성 : Cu 이온에 의해 촉진 / Cl 이온에 의해 억제- 작용 : monophenol화합물인 tyrosine으로부터 DOPA를 생성하는 phenolhydroxidase의 작용)DOPA로부터 DOPA quinone을 생성하는 본래의 tyrosinase의 작용DOPA quinone은 더욱 산화되어 DOPA chrome 생성, 중합하여 멜라닌 형성★ 효소적 갈변의 억제방법종류방법예가열처리효소는 단백질로 구성되어 있으므로 불활성화 시킨다.채소나 과일의 통조림 제조 시 데치거나 끓인다.pH조절식품의pH를 산성으로 변화시켜 폴리페놀옥시다아제의 활성 억제(최적pH5.8-6.8)과일을 벗긴 후 구연산이나 염산 등 산 용액에 담근다.온도조절-10℃까지는 효소작용이 계속되므로 -10℃이하로 유지동결 저장한다.효소저해제이용아황산가스, 아황산염, 염소 등은 효소에 대해 강한 저해작용을 가진다.감자, 사과 등 가공 시, 아황산염, 소금 등을 이용한다.효소및기질제거갈변기질과 효소가 수용성인 경우:물에 담가 침출(폴리페놀화합물에 의한 갈변 방지)탄닌 제거:과즙에 젤라틴 등을 가하면 불용성 물질로 침전, 제거감자, 고구마, 밤 껍질을 벗긴 후 물에 담근다.산소제거산소 제거밀폐용기에 불활성 가스 충전과일을 소금물이나 맹물에, 과육을 설탕액에 담가 산소 차단환원성물질첨가갈색화반응은 산화반응이므로 환원성 물질을 가하면 억제 가능아스코르브산 첨가-SH화합물(시스테인, 글루타티온)첨가금속이온제거금속효소에 대한 활성 억제철제 금속용기 사용 억제과즙이용파인애플 주스에는 술프히드릴(-SH) 물질이 있고, 레몬에는 구연산과 비타민 Browning)- 무색의 성분이 성분 간에 화합반응을 일으켜 유색물질로 변하고 나아가 갈변하는 현상.- 성분과 반응 단계가 복잡하여 몇 가지 반응이 복합적으로 일어난다.(1) 메일러드 반응(Maillard Reaction)- 프랑스 화학자 Maillard가 1912년 glucose와 glycine 용액을 가열하면 갈색색소인 melanoidin이 생성된다는 결과에 기인하여 명명된 반응- 또다른 명명① melanoidin 반응 : 최종산물의 이름을 붙여서 명명② amino-carbonyl반응 : amino acid, ammine, peptide, protein등이 당류, aldehyde,ketone등과 반응하여 갈색물질이 생성되므로,즉 amino기와 carbonyl기에 의한 갈변반응이기 때문에- 특징 : 거의 모든 식품에서 일어날 가능성이 있고, 외부로부터 에너지 공급 없이 자연발 생적으로 잘 일어난다.★ Maillard 반응의 Mechanism ★① 초기단계(Primary step)a. 당과 아민의 축합 반응(Condensation reaction)- 환원당과 amino화합물이 축합반응 → 질소배당체)인 glycosylamine 형성- 당 중에는 pentose가 hexose보다 갈변되기 쉽고 uronic acid도 갈변하기 쉽다.b. 아마도리(amadori) 전위- 질소배당체는 산의 촉매작용을 받아 전위를 일으킨다.- 아미노산은 자신이 산으로서 촉매작용을 한다.② 중간단계(Intermediate step)- 아마도리 자리 옮김 생성물이 탈수되어 furfural류를 형성하고, 분해되어 aceto, diacetyl, pyruvaldehyde등을 형성한다. 이들 생성물은 무색이거나 황색을 띤다.- 센 자외선 흡수물질이 나타난다.가. 당의 탈수반응 : 반응액의 pH에 따라 furfural형성과 reductone류 형성으로 나눈다.A. furfural 형성(pH5이하의 약산성 조건)a. 3-deoxyosone의 형성- 아마도리 전위 생성물들의 분해와 동시에 당 부분의다 생성량이 많다.b. unsaturated 3,4-dideoxyosone의 형성- 3-deoxyosone이 계속 산화되면 3,4-dideoxy 불포화 ozone형성- 불포화 ozone의 enolform은 그 자체가 reductones에 속하는 당의 산화생성물 로 반응성이 매우 강하다.c. hydroxymethylfurfural(HMF)의 형성- 불포화osone의 enol형은 반응성이 커서 탈수반응을 거쳐 고리화 → 5-HMF형성B. Reductone류 형성(pH5이상 조건)- 2,3 enol화 반응을 거쳐 amine이 분해되어 1- deoxy-2,3-dicabonyl중간체의 enol형과 같은 reductone을 형성한다.- 분자 안에 enediol, enaminol, endiamine, thiol-enol기를 갖고,2,6-dichlorophenolindophenol을 환원시키는 성질을 지닌 indophenol환원성 물질을 이룬다.나. 당의 분열반응- 산화 생성물들은 계속 산화, 분열하여 탄소수가 적고 휘발성이 큰 물질 형성하고 이 물질 들은 갈색 색소의 형성과 식품에 특유한 냄새에 관여한다.다. 아미노산 분해- 활성이 큰 dicarbonyl 화합물과 아미노산이나 아미노 화합물은 strecker분해 반응에 의해 서 축합된 탈탄산되어 활성이 큰 enaminol과 aldehyde를 생성- enaminol은 그 자체가 일종의 reductone으로서 계속하여 갈색화의 반응에 참여한다.- 생성되는 aldehyde류는 휘발성 성분으로서 식품의 향미에 영향을 미친다.③ 최종단계(Final step)a. 알돌축합반응(Aldol condensation)- reductone류의 분열에 의해 생성된 활성이 강한 carbonyl화합물 중위치에 수소가 있는 화합물은 알돌 축합 반응을 일으켜 분자량이 큰 불포화 화합물을 형성한다.b. aldehyde-amine 중합반응 및 헤테로고리 질소 화합물의 형성- aldehyde와 amine은 저온에서도 쉽게 반응하여 착색 중합체 형성- 이러한 색소가 생성된다.★ Maillard 반응에 영향을 미치는 인자와 억제방법 ★종류갈변의 영향억제방법온도10℃상승 → 갈변3-5배 촉진80℃이상 : 산소유무에 관계없이 같은 정도로 갈변실온 : 산소가 있을 때 촉진저온 저장pHpH3이하 : 갈변속도느림pH6.5-8.5 : 갈변속도빠름pH조절: 달걀분말 제조 시 탈수 전에 산을첨가하고 재구성한 후로 중화당의 종류환원성단당류 속도 빠름(5탄당>6탄당>자당)반응물질 제거: 포도당 대신 자당을 사용하면유리카르보닐기가 없어 효과적아미노화합물아민>아미노산염기성아미노산>산성아미노산화학적 저해제 첨가: 환원당의 카르보닐기에 결합하여반응을 억제하는 아황산염, 황산 염, 티올, 칼슘염등 첨가수분,금속,빛,산소건조상태 : 갈변이 어렵다.수분10-15% : 쉽게 갈변철,구리 : reductone산화촉매자외선,산소 : 갈변 촉진수분조절 : 10%이하로 억제금속용기 사용 금한다.차광장치를 한다.산소제거 : 불활성가스 충전기질농도= melanoidine양= 환원당의 농도= 유리 아미노기를 가진질소화합물의 농도= 경과시간= 속도함수반응물질 희석 : 농축과즙 희석(2) 캐러멜화 반응(Caramelization)- 아미노화합물이나 유기산이 존재하지 않는 경우에 주로 당류만을 고온(180-200℃)으로 가 열시켰을 때 산화 및 탈수분해산물의 중합, 축합으로 갈색물질(caramel)을 생성하는 반응- 특징 : 자연발생적으로 일어나지 않는다.설탕이나 물엿을 주원료로 하는 식품에서의 갈변이 주로 캐러멜 변화에 기인한다.반응 시 생성되는 각종 가열 분해산물인 휘발성 성분은 식품의 향과 맛에 영향.산성조건과 염기성 조건에서의 반응형식을 달리한다.* 산성조건 : 당분자가 enol이 되어 1,2-endiol을 형성하고 1,2-endiol은 탈수반응을 포함하는 복합작용을 거쳐 hydroxymethyfrufral 및 이에 유사한 유도체를 만들고, 이들은 다시 furan유도체, lactone류등을 형성하고 이들은 산화, 중합, 축합과정을 거쳐 흑갈색의 캐러멜을 형성한다.

자연과학| 2010.03.21| 7페이지| 2,000원| 조회(2,008)

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