Surface Tension Of SolutionsPurposeDu Nouy Tensiometer의 조작법을 숙지한다. Du Nouy Tensiometer를 이용하여 농도가 다른 용액들의 표면장력을 구하고, 농도와 표면장력간의 관계를 알아본다.Abstract표면장력(Surface tension)이란? Gibbs 흡착 등온식 Du Nouy Tensiometer - 조작법 - 주의사항표면장력(Surface tension)이란?분자간 상호작용에 의해 액체가 수축하여 액체의 표면적을 될 수 있는 한 작게 하려고 작용하는 힘표면장력(Surface tension)이란?물질 내부의 분자 - 모든 주위의 분자에 의해 똑같이 끌어당겨 져서 전체 힘은 0이 됨 액체 표면의 분자 - 인력이 한쪽에서만 작용하여 결과적으로 액체의 내부를 향하는 힘 만 작용하게 됨표면장력(Surface tension)이란?액체방울이 구형인 이유31.233.234.236.938.746.5표면적( )구20 면체12 면체8 면체6 면체4 면체구조몇 가지 기하구조와 표면과의 관계(부피=16.38 )Gibbs 흡착 등온식용액속 용질들의 화학퍼텐셜 변화를 가지고 표면 장력 변화를 나타낸 식으로 Gibbs 표면장력식이라고도 함 - 표면장력, 농도(표면자유에너지), 흡착간 관계를 나타냄Du Nouy TensiometerDu Nouy 장력계를 이용하여 표면 팽창에 필요한 힘을 측정한다.Du Nouy Tensiometer조작법 - 다이얼의 보정 수평을 맞춘 후 다이얼을 읽는다 고리 위에 임의의 물체를 올려놓고 다시 수평을 맞춘 후에 다이얼을 읽는다Du Nouy Tensiometer조작법 - 표면장력의 측정 고리를 액체 표면 아래로 집어넣은 다음 수평유지 고리가 표면에서 떨어지는 순간의 비틀림에 대응하는 다이얼의 위치를 기록하여 처음 눈금과의 차이 계산Du Nouy Tensiometer주의사항 - 측정하는 동안 지침이 수평으로 유지되게 한다. - 고리를 깨끗하게 한다. - 고리가 원형이고 평평한가를 확인한다. - 다이얼 보정을 검사할 때는 증류수를 사용한다.Procedure① 와 를 각기 비율을 달리하여 시료용액을 준비한다.( 의 몰농도가 각각 다른 시료용액을 만든다) ② 각 용액을 비중병에 넣어 무게를 잰다. ③ Du Nouy장력계를 보정한다. ④ 한 눈금에 대한 장력을 구한다. ⑤ ①에서 만들어 놓은 시료 용액의 표면장력을 측정한다. ⑥ 농도-표면장력 간의 그래프를 작성한다.Data Result시료 용액 제조04.9319.86314.79419.72524.657몰농도(M)*************21620654321번호넣어준 시료의 부피 비(mL)Data ResultData Result1칸의 장력 구하기Data Result겉보기 표면장력, P 실제 표면장력,Data Result보정인자 F 구하기Data Result농도-표면장력 간 관계Discussion농도-표면장력 관계순수한 물의 경우(0M), 수소결합에 의해 분자 끼리 뭉치려는 경향이 강해서 물방울의 표면을 최소화 하려는 힘이 세다. - 가 물과 섞이면서 물의 수소결합을 깨고 그 사이로 들어감으로써 점차적으로 액체 속 분자간 인력이 줄어 순수한 물의 경우보다 혼합용액에서의 표면장력이 작아진다.0M, 순수한 물25M, 순수한 MeOHDiscussion표면장력에 영향을 주는 요인 - 액면의 근소한 더러움 - 온도 온도↑ 표면장력↓ - 액체의 종류 - 용액의 농도Discussion여러 액체의 표면장력(20℃)[Dyne/ cm]73물32이황화탄소27클로로포름29톨루엔29크실렌43아닐린23니트로벤젠500수은23초산에틸48글리콜23메틸알코올63글리세린32트리클로로에틸렌26사염화탄소23.3아세톤Discussion오차율 구하기 - 순수한 MeOH의 경우 - 순수한 의 경우Discussion오차 원인 파악하기 시료용액의 표면을 깨끗하게 유지X 백금고리가 완전히 정지된 상태에서 실험하지 못함 장력계의 수평유지가 자주 변함 용기에 넣어준 시료의 양이 정확히 일정하지 않음→눈금측정의 부정확성 나사 조절, 눈금 읽기 모두 수작업으로 이루어졌으므로 작업 기준이 항상 일정할 수 없음Reference물리화학실험/최재시外/형설출판사/1996/pp106~117 물리화학 제4판/Ira N.Levine/자유아카데미/1998/pp383~397 물리화학의 요점/P.W.Atkins/청문각/1997/43p. 물리화학 제2판/LAIDER外/자유아카데미/1997/pp998~1005 http://sugok.chongju-e.ac.kr/~parkcata/ chem2/ water/ html/t114.html{nameOfApplication=Show}
ZEOLITES학번 이름Crystalline microporous materialsCONTENTSHistory of zeolites Uses of zeolites Synthesis of zeolitesZeoliteCrystalline aluminosilicates 3-Dimensional frame work structure with uniformly sized pores 34 naturally occurring zeolites nearly 100 synthetic type zeolites zeoliteZeolite 주요특성3.5~5.0경도2.01~2.2비중6~9pH단사정계, 사방정계결정계입체망목구조, Channel구조유리견사광택(쪼개진 면)광택괴상, 백색, 황백색, 청회색외관완전 건조한 것은 물 속에서 기포 발생광물적 특성괴상으로 산출되며, 깨어지면 평판모양 단위결정은 침상결정이나, 분쇄 시는 입상으로 분쇄결정내지는 무수한 통로 및 pore를 보유산출형태80~100㎥/g비표면적70~130meq/100g양이온 교환용량3~10ÅPore sizeHistory of ZeolitesFirst discovered in 1756 (Baron von Cronstedt) In 1840, zeolites could be reversibly dehydrated (Damour) In 1896, various liquids could be occluded by zeolites (Friedel) In 1909, adsorption properties of zeolite using chabazite (Grandjean)In 1925, dehydrated zeolites, chabazite would adsorb small organic molecules, but reject larger ones (Weigel and Steinhoff) In 1932, activated or dehydrated chabazite could be sieve on a molecular scale (McBaently, electrochromic windows, mirror, displays, pH-micro electrochemical transistor, chemical sensor, 충전 가능한 고체상 건전지, etc…로 사용하기 위해 많은 연구가 진행 중…Zeolites as CatalystsThe presence of the cavities : very large internal surface area-accommodate as many as 100 times more than the amorphous catalysts Zeolite를 통과할 때 크기나 모양이 다른 분자들은 그 확산 속도가 다르기 때문에 원하는 반응의 반응속도와 수율을 증가시키고 원하지 않는 반응은 억제할 수 있음. Newly method : shape selective – 원유의 촉매분해공정Zeolite as adsorbentsopen porous structures – have large internal surface areas and capable of adsorbing large amounts of substances 스폰지 같은 친수성을 가지고 있어서 건조제로 사용할 수 있기 때문에, 이중창 사이에 넣어 안쪽에 이슬이 서리는 것을 방지하는데 이용Zeolite as molecular sievezeolite의 구멍 크기를 선택하면 그 크기보다 작은 분자는 통과시키고 큰 것은 흡착하게 할 수 있다 Example 기체의 흐름에서 질소는 붙잡아 두고 산소만 통과시키는데 사용해 옴Zeolites as ion exchangers한 가지 양이온을 다른 양이온으로 쉽게 교환할 수 있음 – 물의 연화 처리 ↑물의 경도에 기여 Some zeolites have a strong affinity for particular cations HEU – Cs+Formal compositionn=valence state of the mobile cation, M+Composed of tetrahedra each(albite) The size of the pore and the dimensionality of channel system are determined by arrangement of tetrahedra. more specifically,0.7412-ring0.5510-ring0.418-ringDiameter (nm)Size of the ringsDifferent frameworks are formed by stacking various subunits and/or with different stacking sequences 133 confirmed zeolite framework typeFig.6.12. Some subunits and the cages that recur in several frame-work types of zeolites -cages, channels, chains, sheets...2 schematics of zeolite frameworks : SOD and LTA typesfig. 6.13. The SOD framework type, having a body centered cubic arrangement of or sodalite cages The LTA framework type with a primitive cubic arrangement of -cages joined through single 8-rings (producing a sodalite cage in the center)Synthesis of zeolitesNormally prepared by hydrothermal synthesis techniques A typical synthesis procedure inolves the use of water, a silica source, an alumina source, a mineralizing agent and structure-directing agent The syntheses can be sensitive tof reactions and the synthesis temperature, at least 4 types of liquids can be yielded Clear solution that consists of molecular, monomeric and the ionic species only, Sol or colloidal consisting of amorphous clusters with open structure(dispersed low density gel) Sol or colloidal with dispersed amorphous clusters with dense structure(separated high density gel) Sol or colloidal with metastable crystalline solid nanoparticles(solid phase)3 types of Crystal building unit for the growth of Zeolites (crystal growth mechanisms at the molecular level ) Tetrahedral monomeric species are considered as the primary building units Secondary building units are the crystal building units Clathrates are the building units in the nucleation and crystallization of zeolitesTwo recent synthesis modelsA. Structure-direction crystal growth involving organic-inorganic composites in the synthesis (fig. 6.15.)nucleationCrystal growthSynthesis of TPA-Si-ZSM-5B. The “nanoslab” hypothesisTwo recent synthesis moe SSZ-24 tetrapropylammonium hydroxide ZSM-5Effects of heteroatomsAddition of Al, Zn, B etc. Different zeolite structures Examples ZSM-12 (ratio of to 50) Zeolite beta ZSM-20 (ratio of to =15)+Al+AlEffects of alkali metal cationsvast majority of zeolite synthesis at basic conditions [ ]is small in aqueous solutions, increase the dissolution rate of quartz up to 15times as much as the rate in deionized water (can accelerate the rate of nucleation, crystal growth of high-silica zeolites) Too much [ ], competition with the organic structure-directing agent (for interactions with silica to result in layer structured products) * [M+]=concentration of alkali metal cationOrganic-Inorganic hybrid zeolitesRecently, Yamamoto et al. succeeded in synthesis of organic-inorganic hybrid zeolites that contain an organic framework by partially superseding a lattice oxygen atom by a methylene group (≠zeolite of containing pentant organic group)일정한 배향으로 정렬시킨 zeolite 결정들의 전자현미경 사진zeolite-A의 단층막 (좌)과 ZSM-5ow}
![[화학] 표면장력 실험=du nouy 장력계](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2005/06/22/data3600357-0001.jpg)
![[화학] zeolite](https://image4.happycampus.com/Production/thumbnail/2005/05/22/data3504209-0001.jpg)
