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[공업화학실험] 니트로벤젠의 합성 평가B괜찮아요

1. INTRODUCTION1-1. 실험의 목적.- 친전자성 방향족 치환반응의 하나인 Nitration(니트로화)를 알고 Benzene을 혼합하여 촉매로 하여 적절한 반응조건과 절차를 거쳐 Ntrobenzene을 합성한 다.1-2. Nitration(니트로화)- 니트로화 반응은 순수한 질산, 진한 황산과 질산의 혼합물 그리고 빙초산 또는 acetic anhydride의 질산용액에 의하여 진행될 수 있으며, 적절한 니트로화 반 응의 시약 선정과 반응의 조건은 니트로화 반응을 진행시키는 화합물의 반응성 과 니트로화 반응 매체 안의 용해도 그리고 생성물의 분리와 정제의 용이성 같 은 요소들에 근거를 둔다.유기화합물 분자 내에 여러 가지 nitrating agent에서 생성되는 nitronium ion(NO2+)의 공격으로 -NO2기를 도입하는 반응이다.보통 니트로화합물을 제조하는데 사용되는 nitrating agents로서는■ 혼산(mixed acid) : 발연황산, 농황산, 무수초산, 무수인산 등을 혼합한 산■ 질산(nitric acid)■ 무수질산(nitric anhyride)■ 황산 존재하의 질산염(KNO3, NaNO3 등)■ N2O5등이 사용되나 혼산은 매우 강력한 탈수작용과 함께 nitryl ion(NO2+)에 의한 친 전자공격으로 니트로화 반응이 일어나는 것이다.{이런 니트로화 반응을 황산을 첨가시킴으로서 더욱 촉진시킬수 있다.{Benzene 을 니트로화 하면 질산의 농도, 반응온도와 같은 반응조건에 따라 m 위치에 니트로기가 주로 도입되는데 다음과 같다.{Figure 1. 벤젠의 니트로화 과정.또한 phenol, toluene 과 같은 양성기를 가진 물질은 질산만으로도 잘 니트로화 반응이 일어나 o, p - 위치에 니트로기가 쉽게 도입될 것이므로 여기에 혼산에 의한 니트로화반응으로 각각 picric acid 와 trinitro toluene을 합성할 수 있다.{Figure 2. picric acid 와 trinitro toluene을 합성.니트로 화합물폭약 외에 공업용으로도 사용된다.2 Dinitro Benzene- 분자식 C6H4N2O4. 분자량 168.11.니트로기의 치환위치에 따라 o-(오르토), m-(메타), p-(파라)의 세 이성질체가 존재한다. o-디니트로벤젠은 니트로화 (化)에 의해서 직접 얻을 수는 없고, o-니트로아닐린을 산화하여 만든다. 녹 는점 118 , 끓는점 194 (30 mmHg). m-디니트로벤젠은 벤젠 또는 니트로 벤젠을 발연질산(發煙窒酸)과 황산의 혼합물로 니트로화하여 만든다. 녹는점 89.6 , 끓는점 167 (14mmHg). 염료의 원료로서 중요한 m-페닐렌디아민의 합성원료로 쓰일 뿐 아니라, m-니트로아닐린이나 폭약의 제조원료로도 사용된 다. p-디니트로벤젠도 니트로화에 의해 직접 얻을 수는 없고, p-니트로아닐린 을 산화하여 만든다. 녹는점 174 , 끓는점 183 (34mmHg). p-니트로페놀 p-니트로페네톨의 제조원료로 사용된다.{Figure 3. Dinitro Benzene3 니트로벤젠(Nitrobenzene)- 벤젠을 혼합산(混合酸)으로 니트로화하면 얻어지는 방향족 니트로화합물. 분 자식 C6H5NO2. 무색의 액체로서 분자량 123, 녹는점 5.8 , 끓는점 211 , 비중 1.2(0 )이다. 물에는 잘 녹지 않지만, 유기용매(有機溶媒)와는 잘 섞 인다. 수용액은 단맛이 나며, 환원시키면 니트로소벤젠, N-페닐히드록실아민 을 거쳐 아닐린이 된다. 1834년 E.미처리히가 처음으로 합성했으며, 벤젠을 황산과 질산의 혼합산 속에서 니트로화시켜 얻는다. 아닐린의 원료로 염료공 업에서 중요하고, 또 유기반응의 용매로도 사용된다. 또한, 약한 산화작용을 나타내므로 온화한 산화제로 이용된다. 니트로벤젠은 독성이 강하고 피부에 흡수되기 쉬우므로 취급할 때 조심해야 한다.니트로화란 유기화합물에 한 개 또는 두게 이상의 니트로기를 도입하는 단위 공정으로 정의 되고, 니트로 화합물이란 일반적으로 니트로기가 탄소와 결합 되어 있는 구조의 화합물을 말한다.{Figure 4. Nit 이산화황을 사용함으로써 1881년 영국에 서 공업화하는 데 처음으로 성공하였다. 접촉식은 알리자린염료 공업이 발달한 20세기 초반부터 급격히 발전하였지만, 이 무렵부터 바나듐계 촉매의 연구가 진 전되어, 1913년 독일에서 실용적인 촉매 제조에 성공하였으며, 그 후 개량을 거 듭하여 오늘에 이르렀다. 순수한 황산은 무색으로 점성(粘性)이 있는 기름 같은 액체이다. 겨울철에는 결정화한다. 녹는점 10.4 , 비중 l.84(15 )이다. 많은 무기물 및 유기물을 녹이며, 가열하면 290 에서 분해하기 시작하여 삼산화황을 발생한다. 317 에서 끓기 시작하여 공비혼합물(98.54% 수용액)이 된다. 순 황산(100% 황산) 및 진한 황산은 물과의 친화력(親和力)이 강하여 혼합하면 강하게 발열한다. 또 물과 강하게 결합할 뿐만 아니라 강력한 탈수작용이 있어, 다른 여러 가지 화합물로부터 산소와 수소를 빼앗기 때문에 각종 건조제·탈수제 로 사용되며, 설탕이나 섬유 등에 황산을 작용시키면 탈수되어 탄소가 유리된 다. 진한 황산에 삼산화황을 녹인 발연황산은 탈수작용이나 산화작용이 휠씬 강 하다. 진한 황산은 저온에서는 산화작용이 강하지 않지만 가열하면 강한 산화작 용을 나타낸다. 황산수용액, 즉 보통 말하는 황산은 무색의 용액으로 강한이 염 기산이다. 해리도(解離度)는 1 N에서 51%, 0.1 N에서 59%, 묽은 용액에서는 H2SO4 H+＋HSO4- 으로 해리가 완전히 이루어진다. HSO4- H+＋SO42- 의 이온화상수는 ［H+］［HSO4-］/［H2SO4］=0.02(18 ) 이다. 아연·철·마그네슘· 알루미늄 등의 각종 금속은 묽은 황산에 녹아서 수소를 발생하고 황산염을 만든 다. 진한 황산은 낮은 온도에서는 이들 금속과 반응하지 않지만 가열하면 이산 화황을 발생하고 황산염을 만든다. 또한 각종 유기화합물, 특히 방향족 화합물 과 반응하여 술폰산을 만든다. 황산이온의 존재는 염화바륨을 가할 때 흰 앙금 이 생기므로 검출할 수 있다. 일반적으로 접촉식으로 만든 것은 일부는 물과 오산화질소 로 분해된다), 비중 1.502, 굴절률 1.397이다. 물에 임의의 비율로 섞이므로 농도의 질산을 만들 수 있다. 시판되는 진한 질산은 질산의 함량이 63, 67, 72%의 3종류이지만 비중은 각각 1.38, 1.40, 1.42이다. 금 ·백금 ·로듐 ·이리 듐 등의 귀금속 이외의 금속과 격렬히 반응하고 이들을 녹이지만, 철 ·크롬 ·알 루미늄 ·칼슘 등은 부동상태를 만들므로 침식되지 않는다. 많은 유기화합물을 니트로화시킨다. 진한 질산 1, 진한 염산 3의 비율로 혼합한 것을 왕수(王水) 라고 하며 금 ·백금 등을 녹인다. 강한 1염기산이지만(이온화도는 1 N 용액이 82%, 0.1 N 용액이 93%) 진한 질산은 산으로서의 세기가 같은 농도의 염산 보다는 떨어진다. 또한 진한 질산을 냉암소(冷暗所) 이외의 곳에 방치하면 햇 빛 등의 작용으로 서서히 분해되어 황갈색으로 변한다. 강한 산화제이며 황 ·인 등과 가열하면 각각 황산과 인산을 생성한다.3 제조법- 실험실에서 질산의 제조는 질산알칼리를 황산과 작용시켜 100∼120 에서 가 열하여 증류에 의해서 제조한다. 공업적으로는 다음과 같은 방법이 사용되고 있다.a 그리스하임법: 천연산 칠레초석 NaNO3와 황산 H2SO4를 복분해시켜서 얻 는다. NaNO3＋H2SO4 NaHSO4＋HNO3 와 같은 반응으 로 제조되지만 이 방법은 원료인 칠레초석의 부족으로 현재 거의 실시되지 않는다.b 전호식(電弧式)질산제조법: 공기 중에서 방전시켜 공기 중의 질소와 산소를 화합시켜서 산화질소 NO 및 이산화질소 NO2를 만들고 이것을 물에 흡수시켜서 질산으로 변화 시킨다. N2＋O2 2NO 2NO＋O2 2NO2 3NO2＋H2O 2HNO3＋NO 와 같은 반응으로 제조할 수 있지만 다량의 전력을 필요로 하는 결점이 있어 현재는 사용되지 않는다. 또한 이 와 유사한 방법으로 방사선원소의 조사에 의해 서 공기 중의 질소와 산소를 직접 화합시키는 방법이 개발되었다.c 암모니아산화법: 오스트발트법이라고도 하는데기 중 의 허용농도는 10 ppm이다.2. EXPERIMENTAL2-1. 실험 기구 및 시약.- 500ml Three 둥근 바닥 플라스크, 온도계, 환류냉각기, water bath, hot plate, 비이커, 피펫, 메스실린더, 분액깔때기, 스탠드, dropping funnel, Elenmeyer flask, Reflux condencer, benzene (25g), conc HNO₃(50g), conc H2SO₄(72g) MgSO4 소량, dil NaCO₃수용액 (5~10%), Distilling apparatus[4].2-2. 실험절차.- 500㎖ 플라스크에 Conc-H2SO4 50g을 취하고 서서히 흔들어 냉각하면서 Conc-HNO3 72g을 조금씩 가하여 주었다. benzene 25g을 dropping funnel에 넣고 온도가 60 가 넘지 않도록 혼합물을 저어 주면서 조금씩 가하고 환류냉각 기에 찬물을 통하면서 60 에서 약 40분간 가열하여 반응을 완결시켰다. 이 때 반응물에 마그네틱바를 넣어서 보다 효과적으로 반응이 일어날 수 있도록 했다. 플라스크 내의 반응물 중 윗층의 액 소량을 시험관에 취하여 물로 희석하여 흔 들때 기름상태의 액(노란색)이 밑으로 쉽게 가라앉게 되면 반응이 완결된 것으 로 보고 반응물은 실온으로 냉각하여 200㎖의 찬 물(황산, 질산제거)에 붓고 분 액여두를 사용하여 아래층에 있는 Nitrobenzene을 분리하였다. 잘 교반하고 정 치시킨 후 상수층을 대부분 경사법으로 제거하고 나머지 부분을 분액깔때기에 옮겼다. 산성 물층과 분리한 Nitrobenzene 은 70~100㎖ 증류수를 같은 부피만 큼 가해서 잘 흔들고 정치시켜 니트로벤젠을 분리한 후 다시 부액깔때기에 넣어 서 묽은 탄산나트륨 수용액(산 중화)을 가해서 잘 흔들어 유리산분을 중화한 후 다시 물로 세척한다. 이때 기체가 발생하므로 분액깔때기를 거꾸로 하여 콕크를 열고 내압을 제거하여 주었다. 이때 마른 elenmyer flask에 옮겨 (건조제, MgSO4)

공학/기술| 2004.06.03| 14페이지| 1,000원| 조회(1,588)

니트로화, 니트로벤젠, 공업화학, 합성, 공화실험

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[공업화학실험] 아스피린의 합성 평가A+최고예요

ABSTRACT이번 실험은 우리가 흔히 알고 있는 아스피린을 합성하는 실험이었다. 그러나 우리가 알고 있는 아스피린이란 것은 제품의 이름이며 정확한 화합물의 명칭은 아세틸살리실산이었다. 우리는 살리실산과 아세트산무수물을 반응시켜서 아세틸살리실산을 얻을 수 있었다.우리가 이론적으로 얻어야 할 시료의 무게는 1.98g이었지만 우리가 실험을 통해 얻은 무게는 1.24g이었다. 그리고 그 실험값에 따라 수율을 계산해 본 결과 62.62%라는 값을 얻을 수 있었다. 실험을 할 때 아세트산무수물이 가수분해 한다는 점을 고려해도 수율이 약 62%정도 나왔다는 것은 무엇인가 오차를 발생시킬만한 큰 원인이 있으리라 짐작을 했다. 그 원인들을 몇 가지 들어보자면 시료들의 반응에 있어서 완전한 반응이 일어났는지의 여부와 감압과 건조를 할 때 합성된 아스피린의 소실을 추정해 볼 수 있었다.실험을 할 때 아세트산 무수물은 가수분해하기 쉬우므로 반드시 비이커를 완전 건조 시킨 후 사용해야 했으며 감압을 할 때 거름종이에 구멍이 나지 않도록 주의를 해야 했다.TABLE OF CONTENTSAbstract ------------------------------------------- ⅠTable of Contents --------------------------------- Ⅱ1.Introduction -------------------------------------- 11-1. 아스피린 ----------------------------------- 11-2. 아스피린의 합성 -----------------------------11-3. 아스피린 정제 ------------------------------ 41-4. 에스테르화 반응 ---------------------------- 51-5. 살리실산 ----------------------------------- 61-6. 관련 물리상수 ------------------------------ 62.Experimental --------------- 93-3. Discussion --------------------------------- 94. References ------------------------------------- 101.INTRODUCTION1-1. 아스피린- 화학식 HOOC-C6H4-OCOCH3. 가정상비약으로 잘 알려져 있는 대표적인 비(非)피린계 해열?진통제. 화합물의 이름은 아세틸살리실 산이며 아스피린은 상품명이다. 약간 신맛을 지닌 무취의 백색 결정 으로 알갱이나 분말로 만들어지며 물에 잘 녹지 않는다. 습기를 흡 수하여 탈아세틸이 일어나서 살리실산과 아세트산으로 된다. 1853년 독일에서 처음 만들어졌으며 98년 의약으로서 처음 사용되었고 1900년 독일 바이엘사에 의해 발매되었다. 그 후 현재까지 사용되는 약물이며, 발매 당시의 상품명이 전 세계에 통용되고 있다. 진통?해 열?항류머티즘?혈소판응집 저해제로 감기?두통?발열?오한을 비롯하여 신 경통?관절통?요통류머티즘에 사용되며 최근에는 혈전증의 치료나 예방 에도 사용된다. 진통효과는 중추신경의 억제 및 말초신경에 작용하 기 때문이라고 생각된다. 또 해열 교과는 간뇌 시상하부의 온열중추 에 작용하여 말초혈관의 혈류량을 증가시켜 발한에 의한 발열을 촉 진시키기 때문이라고 한다. 항류며티즘 작용은 해열이나 진통작용의 결과로 나타나는 효력이 인정되어 있다. 이 밖에 뇌하수체 전엽에 작용하여 부신피질호르몬의 분비를 항진시킨다는 설도 있으며, 프로 스타글랜딘의 합성을 저해함으로써 항염증을 비롯하여 해열이나 진 통작용이 나타난다고도 한다. 상용량은 경구투여인 경우 1회 0.5g, 1일 1~1.5g인데, 급성류머티즘성 질환에는 1일 3~5g으로 좀더 다량 투여된다. 살리실산의 혈중농도가 30mg%(혈액 100g 중 30mg 포함)를 초과하면 오심?구토?현기증?귀울음이 나타난다. 또한 동물실험에서 기형을 유발하는 작용이 보고되어 있어, 임산부나 임 신 가능성이 있는 여성은 아스피린 복용시 신중을 기하여야 한다.1-2. 아합뿐만 아니라 3차원적인 구조까지 조절해야 하는 매우 복잡한 과정이다. 원자의 크기가 10-8 cm에 지나지 않 고, 1023개라는 엄청난 수의 분자들이 모두 똑같은 화학 반응을 일 으키도록 하는 실험은 다른 어떤 것과도 비교할 수 없는 어려운 일 임에 틀림이 없다. 유기합성에서 어쩔 수 없이 만들어지는 불순물은 유기합성의 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 유기합성으로 합성한 물 질을 실용적으로 이용할 수 없도록 만들기도 하기 때문에 반응의 효 율을 높여서 불순물이 생기지 않도록 하거나 불순물을 완전히 제거 하는 기술도 매우 중요하다.특히 의약품 합성의 경우에는 서로 거울상에 해당하는 광학 이성질 체들이 서로 전혀 다른 생물 화학적 특성을 나타내기 때문에 탄소를 중심으로 하는 비대칭 중심(chiral center)도 정확하게 조절해 원하 는 이성질체만을 선택적으로 합성해야하는 어려움도 극복하고 있다.Figure 1. 아스피린의 구조.현대 화학에서는 유기합성으로 수백 개의 탄소가 결합된 복잡한 구 조의 화합물도 비교적 쉽게 합성할 수 있는 단계에 있으며, 이제는 생체에서 생물학적 활성을 나타내는 지극히 복잡한 유기 화합물의 합성을 시도하고 있다.대부분의 유기합성은 시작 물질(starting material)로부터 시작하 여 여러 단계의 합성 과정을 거쳐서 이루어진다. 합성의 각 단계마 다 중간 생성 물질을 여러 가지 물리화학적 방법으로 확인하고 분리 하여 다음 합성 단계로 넘어가게 된다. 복잡한 경우에는 몇 년 동안 에 수십 단계의 합성 단계를 거치기도 한다.합성 의약품 중에서 가장 성공적인 것으로 알려진 아스피린 (aspirin)은 앞에서 보여준 것과 같은 구조를 가진 아세틸살리실산 (acetylsalicylic acid)이라는 화합물로 방향족 벤젠 분자에 카복실 기와 에스터기가 결합된 비교적 간단한 구조로 되어 있다.아스피린은 유기산의 일종으로 값이 싼 화합물인 살리실산에 결합되 어 있는 작용기(functional group) -OH를 에스터화 반응 (ester 합성한 아스피린은 불순물을 포함하고 있기 때문에 그 대로 의약품으로 사용할 수는 없고 재결정의 방법으로 정제해야 한 다. 순수한 아스피린은 녹는점이 135℃이다.1-3. 아스피린 정제- 실험을 통해 합성된 아스피린은 불순물을 포함하고 있기 때문에 정제 를 거쳐야만 의약품으로 사용이 가능하다. 아스피린은 녹는점이 13 5℃인 고체 화합물이므로, 재결정을 통하여 합성한 아스피린을 정제 할 수 있다.재결정법의 기본 원리는 얻고자 하는 결정과 불순물의 온도에 따른 용해도(solubility)차를 이용하는 것이다. 따라서 아스피린이 녹을 수 있는 용매(에틸 에테르)에 아스피린을 가열하면서 녹인다. 이 용액을 거른 다음 실온에서 방치하여 식히면 서서히 결정이 생기는데, 물에 담그거나 급하게 식히면 결정이 순수하지 않으므로 좋지 않다. 또한, 결정이 생기는 동안 흔들리지 않아야 하는데, 그 이유는 작은 결정이 생성되어 표면적이 커지면 용액 속의 불순물이 결정에 흡착되기 때문 이다.충분히 냉각되었는데도 결정이 생기지 않는 것은 과 냉각 현상 (supersaturated solution) 때문으로, 얻고자 하는 물질의 조그만 결정을 넣어주면(seeding) 쉽게 결정을 석출해 낼 수 있다.결정을 세척하기 위해 사용할 용매는 결정에 대한 용해도가 작아야 하며, 세척 전에 차가운 상태로 유지시켜 주어야 한다. 이것은 세척 시 용매에 결정이 용해되면, 수득율이 감소하기 때문이다. 아스피린 의 재결정을 세척할 때에는 보통 석유 에테르를 사용한다.1-4. 에스테르화 반응- 에스테르화 반응은 축합 반응의 일종이며, 이의 역반응은 가수 분해 반응이다. 에스테르화 반응은 가역 반응으로, 평형 상태에서 정반응 과 역반응이 동시에 일어난다. 그러나 유기산 대신에 산의 무수물을 사용하면 역반응이 거의 일어나지 않으므로, 유기산과 알코올의 반응 보다 에스테르가 더 쉽고 빨리 일어난다.-OH + CH3COOH → -OOCCH3 + H2OFigure 5. 에스테르화 반응.에스테르는 중요한 유기 화합에서 알 수 있듯이 역반응도 일어날 수 있 다. 에스테르는 과량의 물을 끓을 경우에 특히 촉매로 소량의 강산 을 가할 경우에, 알코올과 산의 성분으로 쉽게 분해된다. 흔히 에스 테르는 에탄올과 식초산으로부터 생긴 에틸 아세테아트라고도 한다. 에틸아세테이트는 휘발성 액체이며, 끓는점은 77℃로 독특한 과일향 을 낸다. 에스테르는 위의 반응식에서 보여준 반응에 의해서 제조할 수 있지만, 그 과정은 시약을 변화시킴으로써 반응 속도를 빠르게 할 수도 있다. 이것은 유기산 대신에 산 무수물을 사용하면 된다. 명명상의 의미와 같이 물 한 분자가 떨어져 나가고 산이 반응에 관 여한다. 무수 초산이 알코올과 반응하면 에틸아세테이트와 초산이 된다.1-5. 살리실산- 화학식 C7H6O3. 히드록시벤조산의 오르토형에 해당하는 화합물.분자 량 138.12. 가열?가압하에서 나트륨에 톡시드와 이산화탄소를 반응시 켜서 제조한다(콜베-슈미트반응). 녹는점 159℃, 꿇는점 211℃ (20mmHg)인 바늘 모양 결정의 무색 고체로 승화성이 있다. 카르복 시산의 일종으로 산성을 나타내며 페놀의 히드록시기를 갖기 때문에 염화철(Ⅲ)용액에 의해 보라색을 나타낸다. 의약품 외에 향료나 염료 의 합성원료에 사용된다.1-6. 관련 물리상수Table 1. 관련 물리상수FormulaMol.Wt (g/mol)Density (g/ml)살리실산C7O3H61381.44아세트산 무수물C4O3H61021.08아스피린C9O4H81801.352.EXPERIMENTAL2-1. 실험절차- 먼저 250㎖ 비이커를 사용해 물중탕을 준비했다. 100㎖ conical beaker에 1.5g 살리실산과 2.5㎖ 아세트산 무수물을 섞었다. 아세트산 무수물의 분해를 막기 위해 conical beaker는 완전 건조시킨 후에 사용한다. 그리 고 H2SO4를 촉매로서 2~3방울 넣었다. 시료를 흔들어 서 잘 섞은 후 뜨거운 물로 물 중탕을 하면서 10분간 가열하였다. 이때 시료는 투명한 노란 색으로 변하는 것 을 볼 수 있었다. 물 중다.

공학/기술| 2004.04.27| 13페이지| 1,000원| 조회(2,017)

아스피린, 공업화학, 살리실산, 아스피린의합성, 아스피린의제조

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[공업화학실험] 담배로부터 Nicotine 추출

1. Introduction3-1. 니코틴- 니코틴은 타르와 함께 담배의 주성분으로 강한 독성을 지니고 있다.니코틴은 담배잎에 함유되어 있는 알카로이드(alkaloid)로, 담배의 주요하고 특이한 성분 이다. 프랑스 리스본 주재대사 장니코에 의해 프랑스에 전파되었던 연후로 학명이 nicotiana로 붙여져 nicotine이란 물질명이 생겨났다. (1592년경)담배는 신대륙에서 유럽으로 전해졌는데, 스페인과 포르투갈에서 크게 유행했다. 포르투 갈에 파견되었던 프랑스 외교관 자끄 니꼬(jacques nicot)는 1560년 북미에서 돌아 온 포르투갈 선원들로부터 플로리다산 담배 씨앗과 담배 나무를 선물로 받았다. 그는 선물 로 받은 그 나무를 정원에 심었고 본국의 프랑수아 2세와 그의 어머니 카트린에게 담배 를 헌상했다. 이후 담배는 유럽전역으로 퍼져나갔고 담배의 알카로이드 성분에 니코를 기념해 니코틴이란 이름이 붙였다.니코틴의 주된 작용은 카테콜라민(catecholamine) 분비를 증가시켜 심장혈관계에 영향 을 미친다. 즉 혈압상승, 맥박상승, 심근근육에서의 산소소비량 증가, 말초혈관 수축 등 의 증상이 나타나게 된다.이 외에도 혈당 및 유리지방산을 증가시키며 이뇨억제호르몬 및 코티졸 호르몬을 증가 시키고 혈소판을 잘 엉기게 한다.니코틴은 60mg정도가 치사량으로 알려져 있다. 보통 한번 들이마시는 연기에 0.1~0.2mg 정도가 포함되어 있으며 담배 한 가치에 2mg 이하가 포함되어있다. 따라서 한번에 약 담배 30가치 정도를 핀다면 죽을 가능성도 있다.담배를 처음 피우거나 너무 많이 필 때 느끼는 구토, 현기증, 두통 등은 '니코틴'으로 인 하여 생기는 증상으로 폐로 흡입한 담배연기 속의 니코틴이 뇌에 도달하려면 약 7초 정 도 걸린다. 니코틴의 약리 작용 중 가장 중요한 것이 심리적 효과이다. 니코틴은 정신적 안정감을 느끼고, 긴장감이 해소되는 일시적인 진정효과가 있다. 그러나 무엇보다도 습 관성을 일으켜 담배를 계속 피우게 하는 주범이다.이처럼 니코틴은에 피해를 주기도 하고, 잇몸, 기관지 등에는 직접 작용하여 표피세포 등을 파괴하거 나 만성 염증을 일으키기도 한다. 담배 한 개피를 피울 때 흡입되는 타르의 양은 대개 10mg 이내로 한 사람이 하루에 한 갑씩 담배를 피울 때 1년간 모이는 타르의 양은 보 통 유리컵 하나에 꽉 찰 정도이다.타르는 그 자체로도 맹독성이 있어 적은 양으로도 작은 동물이나 곤충을 죽일 수 있다. 그래서 예전에 방충을 하는데 사용되었고 산에서 뱀을 퇴치하는 데에도 이용된다.3-3. 추출- 혼합물 속에서 산 ?알칼리에 의한 반응 또는 킬레이트생성과 같은 화학반응에 의해서 추출하거나 용매만 이용하여 추출한다. 고체에서 추출하는 경우를 고-액추출(固液抽出), 액체에서 추출하는 경우를 액-액추출(液液抽出)이라 하며, 고-액추출을 침출(浸出)이라 할 때도 있다. 실험실에서는 각종 분리 ?정제(精製) ?분석 등에 이용되고 있는데, 고 체에서 추출하는 데는 속슬렛(Soxhlet) 추출기, 액체에서 추출하는 데는 분액깔때기 등 을 사용하며, 용매로는 물 ?알코올 ?에테르 ?석유에테르 ?벤젠 ?아세트산에틸 ?클로로포름 등이 사용된다. 추출은 공업적으로도 분리 ?정제의 중요한 수단으로, 페놀?니트로벤젠 ?프로판과 같 은 용제추출(溶劑抽出)에 의한 윤활유의 정제, 적당한 유기용제(有機溶劑)를 사용한 콩으로 부터의 콩기름의 추출 등이 그 예이다.3-4. 피크르산- picric acid 화학식 CHON. 2,4,6-트리니트로페놀의 이름. 프랑스 J.B.A. 뒤마가 ＜쓴맛의 ＞를 뜻하는 그리스어 pikros에서 명명하였다. 피크르산은 페놀의 술폰화와 그에 이은 탈 술폰산니트로화반응을 사용한 술폰화법이나 클로로벤젠의 니트로화와 생성된 트리니트로 클로로벤젠의 가수분해로 얻어진다. 피크르산은 밝은 노란색 결정이며, 2가지의 다정형 (多晶形)으로 존재하는데, 에탄올로 재결정하면 사방정계의 길고 납작한 결정으로 얻어진 다. 화학식량 229.1, 녹는점 122.5℃, 끓는점 255℃(50㎜Hg), 비중 1.767(측. 디메틸에테르- 공간을 채우는 매질(媒質)로서 가상되어 왔던 물질. 그리스어의 빛나는 것, 상층의 공기 를 뜻하는 aither에서 연유되었으며, 라틴어로는 aethr이다. 에테르의 개념에 대한 내용 은 시대와 더불어 변천하였고, 최종적으로는 A. 아인슈타인의 상대성이론이 나옴으로써 부정되었다. 가장 오래된 에테르의 개념은 아리스토텔레스의 제 5 원소 에테르일 것이 다. 그는 지상계(달 아래의 세계)와 천상의 세계(달보다 바깥의 세계)를 구별하고, 지상 계를 구성하는 4원소에 대해 천계를 구성하는 원소를 에테르라고 하였다. 이러한 생각이 창공이라든가 상층의 공기라는 뜻으로 이어져 내려왔고, 행성 간의 공간을 메우는 매질이라는 개념의 형성과 더불어 그 명칭으로 에테르라는 말이 쓰이게 되었다. 에테르에 역학적 성질을 가지는 물질성을 부여한 사람은 R. 데카르트이다. 그는 연장(延長)으로서의 물체와 그 운동에 의해 세계를 해석하고 물리적 세계를 재구성하였다. 이것은 말하자면 연속성에 입각한 세계상(世界像)이며, 원격작용이나 공허한 공간은 부정되고, 공허로 보이는 것도 실은 힘을 전달할 수가 있거나 또는 다른 물리적 효과를 미칠 수 있으므로, 어떤 매질로써 채워져 있어야만 하였다. 그것이 눈에 보이지 않는 미립자인 에테르이며, 빛의 전파나 빛과 다양성도 에테르상(像)으로 설 명하였다. 데카르트의 에테르이론은 그의 역학이 비판된 뒤에도 적어 도 광학(光學)에 있 어서 큰 영향력을 가지면서 빛의 이론 속에 계속 남아 있었다. R.훅을 거쳐 1678년 C. 호 이겐스에 의해 빛의 탄성파동설(彈性波動說)이 전개되는 과정에서 에테르는 빛이라는 파동 을 전파하는 매질이 되었고, 빛은 다른 별로부터도 지구에 도달하므로, 그것은 온 우주에 충만한 실체적인 물질이라고 생각되었다. 그런데 탄성파의성질은 그 매질의 밀도나 탄성계 수 등의 역학적 성질에 의해 특징지어진다. 그러므로 빛에 대한 연구는 어떤 점에서는 에테 르라는 물질의 역학적 성질을 연구하는 것으로 귀착된다. 그러나 이 연구 ＜단단한＞ 에테르 속을 여러 천체나 지구는 어떻게 운행하고 있는지도 설명하기 어렵다. 두 번째 문제는 에테르 정지계 의 문제이다. 즉 온 우주에 충만해 있는 에테르는 무엇에 대해 정지하고 있는가에 대한 문 제이다. 광대한 우주속의 한 행성에 지나지 않는 지구에 대해 정지하고 지구와 더불어 움직 이고 있다는 견해는, 천동설을 부활시키는 것과 같은 도저히 받아들여질 수 없는 생각이다. 어딘가에 에테르 정지계가 있다면 지구는 그것에 대해 운동하고 있으며, 지구의 자전?공전을 생각하면 지구상에서의 광학현상에 그 영향이 나타날 것으로 추측된다. 그러나 그러한 사실 은 검출되지 않았다. 이윽고 1864년 J.맥스웰의 전자기학(電磁氣學)이 성립되고, 88년 전 자기파의 존재가 H.R. 헤르츠에 의해 실증되자, 빛은 전자기파의 일종이라고 하게 되었다. 이 사실은 에테르 개념의 승리, 즉 장(場)의 실체화로 보는 견해도 있었으나, 한편 일부에 서는 전자기파를 탄성파라고 생각할 필요가 없어진 것에 주의함으로써 전자기파로서의 빛의 매질인 에테르에서 역학적 성질을 제거하였다. 즉 에테르는 비역학적인 전자기 에테르로 변 모한다. 그러나 이렇게 해도 여전히 에테르정지계의 문제는 남는다. 왜냐하면 전자기학의 성립으로 에테르정지계에는 새로이 ＜이것에서 전자기학의 기초방정식이 성립되는 좌표계＞ 라는 성격이 덧붙여지게 되었는데, 어떤 좌표계에서 맥스웰방정식이 성립되면, 다른 운동을 하고 있는 좌표계에서는 빛의 속도가 변화해버리기 때문이다. 역학에서는 무한하게 있을 수 있었던 관성계(慣性系)가 전자기학에서는 유일한 절대정지계로 결정되어 버린다. 에테르에 는 이 절대정지계를 맡는다는 기능만이 남겨졌다. 그리하여 에테르에 대한 지구의 운동, 곧 절대정지계에 대한 지구의 운동을 검출한다는 것이 중대한 과제가 되었다. 그런데 이 일을 시도한 실험의 하나인 A.A. 마이컬슨과 E.W. 몰리의 실험(마이컬슨-몰리의 실험, 1887 년)은 명백하게 부정적인 결과를 내놓았다. 이 설명을 위해 로렌츠-피츠제다. 예를 들면 CHOCH는 디에틸에테르 또는 줄여서 에틸에테르라고 하며, 또 한 정식으로 에톡시에탄이라고도 한다. 또 혼성에테르의 예로서는 CHOCH를 메틸에틸에테르 또는 메톡시에탄이라고 한다. 또 고리모양의 에테르에는 산화에틸렌(에틸렌옥시드?에폭시에 탄이라고도 한다)이나 테트라히드로푸란 등이 있다. 또한 벤젠고리를 가지는 방향족에테르, 예를 들면 메틸페닐에테르 CHOCH 등도 있다.2. Experimental실험 전에 먼저 이번 실험에 필요한 주 재료인 담배를 구입했다.담배 안의 담배 잎을 꺼내어 8.5g을 측정한 후 5%의 NaOH 수용액 100㎖를 비커에 넣고 15분간 잘 저어주었다. 그런 후 원래는 Buchner 깔때기를 사용해야 하지만 우리는 실험 여건상 NaOH와 섞인 담배 잎을 손을 이용하여 염기 용액이 잘 빠지도록 짜주었다. 그 담배 잎을 다시 비커에 넣고 물 30㎖를 부은 후 잘 저어준 후 다시 짜주었다. 이 때 사용되었던 담배 잎은 버린다.위에서 얻은 염기 용액에 빠진 작은 입자들을 제거하기 위하여 다시 한번 여과하였다. 유리솜을 이용하여 여과 하는 것이 정석이지만 실제 실험에서는 깔때기에 일반 솜을 넣고 여과를 하였다. 이와 같은 여과를 세 번 정도 되풀이 해주었다. 여과 해준 여과액을 250㎖ 분액 깔때기에 넣고 50㎖의 ether로 추출하였다. 이때 여과액과 ether를 섞어주는데 압력을 줄이기 위해서 자주 cock를 열어주어야 했다. 잘 섞어준 후 가만히 두면 Ether층이 분리가 된다. Ether가 비중이 작으므로 층이 위에 생긴다. ether층과 물 층 사이에 emulsion이 생기는데 ether를 받아낼 때 emulsion을 함께 받지 않도록 유의하면서 층의 경계부분에서는 조심스럽게 분리하여 받아내었다. 이와 같은 ether로 추출하는 과정을 세 번 되풀이 하였다.추출된 ether 용액을 따뜻한 물에 담근 채로 감압 장치를 이용하여 ether를 제거하였다. 소량의 oil과 고체가 남게 되자 여기에 1㎖의 물과 4㎖의 메탄올을 부.

공학/기술| 2004.04.09| 9페이지| 1,000원| 조회(774)

담배, 추출, 니코틴, 공업화학실험, 공화실험

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[환경과학] `강의 해방`을 보고..

저번 시간에 봤던 “江의 분노”에 이어서 이번에는 “江의 해방”을 보았다. 강에 대한 오염이 심각해짐에 따라 우리의 생활에 미치는 악영향을 살펴보았던 저번 영상에 이어 이번에는 강에 오염을 제공해주는 댐을 파괴하는 것에 대한 영상을 보게 되었다.댐은 과거에 근대화의 상징이며 자연에 대한 정복을 의미하는 상징물이었다. 각 나라마다 앞다투어 댐을 건설하기 시작 했으며 댐 건설에 대하여 대단한 자부심을 가지고 있었다. 그러나 이제는 댐이 강을 해치고 이어 사람과 환경을 해친다는 것을 알고 그토록 자랑스러워하던 댐을 이젠 오히려 없애고 있다.프랑스는 1996년부터 1998년 해체한 비강댐을 비롯하여 벌써 3개의 댐을 해체했다고 한다. 프랑스는 우리나라가 한참 댐을 계획하고 건설한 때에 이미 환경에 대한 위협을 알고는 한발 앞서서 행동한 것이다.또한 세계에서 댐을 건설하는데 한껏 주력했었던 댐의 대국이라 일컬어져도 손색이 없는 미국도 이미 500여개의 작은 댐을 해체하였다. 그에 이어 미국은 최초의 대형댐을 해체하기에 이르렀다. 벤츄라강의 마틸라하댐이 그 첫 번째 댐이었다. 댐의 건설을 세계 여러나라에 권하면서 댐 건설을 강력하게 찬성했던 미국에서 왜 많은 돈을 투자해서 건설했던 댐을 해체했을까?? 거기엔 여러 가지 이유가 있었다. 먼저 첫째로 송어의 수가 급격하게 감소했기 때문이었다. 1974년에 마틸라하댐이 건설되기 이전에는 송어가 많았다고 한다. 그러나 댐이 건설되고 난 후 송어의 산란지까지의 이동이 차단되면서 캘리포니아에서 송어가 사라지고 있다고 했다. 둘째로는 댐이 건설된 후 산에서 흘러내린 흙이 강의 유속이 느려지자 그대로 댐 안에 쌓여서 댐안의 식물들이 척박한 곳에서 사는 식물 생태계로 변환된 것이다. 셋째로는 아름다운 해변을 자랑하였던 서퍼스 해변이 댐으로 인해서 고운 모래의 공급이 어려워 졌기 때문이다. 댐이 건설되면서 강의 유속이 느려져서 모래가 해변까지 도달할 수 없게 되어 이제 아름다운 모래사장을 자랑했던 서퍼스 해변은 이젠 돌투성이의 땅이 되어버렸다. 이로 인해서 관광업을 주요 직업으로 삼았던 서퍼스 해변 일대의 사람들은 생계에 위협을 느끼게 된 것이다. 이러한 이유들 때문에 미국은 댐 해체라는 단호하고도 대단한 결정을 내리게 된 것이다. 당장 눈앞에 닥친 이익만을 보고 건설하였던 댐이 이젠 우리의 생명과 생계를 위협하고 있는 것이다. 미국은 마틸라하댐을 비롯하여 1988년 울르밀즈댐, 1995년 샌드스톤댐, 1996년 윌리암스버그댐, 1999년 아나콘다댐 등 여러 댐을 경제성이 떨어진다는 이유로 해체하였다.또한 앞에서 잠시 언급했던 프랑스의 예를 들어보면 레게강의 께르낭스끼에댐을 1997년 해체하였다고 한다. 원래 이 댐은 제지공장에 에너지를 공급하기 위해서 건설되었지만 댐 안의 50%가 모래로 뒤덮이면서 저수량이 감소하여 댐의 제 역할을 충분히 해내지 못하였고 그로인해 생태계가 변하였으며 댐 안의 부영양화와 심각한 오염으로 연어, 파충류, 새, 수달 등이 사라지면서 문제점이 제기되어 댐 해체에 이르게 된 것이었다. 물론 댐 해체에 들어간 돈은 만만치 않은 비용이었지만 앞으로의 자연 생태계를 지키고 먼 미래를 보았을 때 해체하는 것이 더욱 이롭다 사려되어 해체한 것이다.그에 반해 우리나라는 어떠한가? 댐의 건설을 지양하고 이제는 댐 해체를 지향하는 세계의 추세에는 아랑곳하지 않고 계속하여 근시안적인 안목을 가지고 댐 건설을 추진하고 있다고 한다. 우리나라는 아직도 댐을 근대화, 고도성장의 상징이라 여기고 있는 것이다. 우리나라는 1957년 괴산댐을 시작으로 많은 크고 작은 댐들을 건설하였다. 그러나 여느 나라의 댐들에서 나타난 문제점인 댐 안의 퇴사량이 급격히 증가하면서 댐의 역할을 충분히 소화해 내지 못하고 있었다. 그리고 퇴사층을 분석한 결과 최초일수록 그 층이 두꺼운 것을 보아 퇴사가 점차 빠른 속도로 이루어진다고 했다. 댐 안의 환경은 영상에서 보여준 대로 일정하였다. 다양하지 않았으며 한정된 환경이었다. 이러한 환경에서는 한정된 물고기종이 살 수 밖에 없어서 다양한 종의 물고기들은 사라지게 되기 마련이다. 그 이유로 댐 건설 후 어느 나라에서든지 많은 물고기종이 사라지게 된 것이다.

자연과학| 2004.04.03| 2페이지| 1,000원| 조회(341)

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[환경과학] `녹색평화를 꿈꾼다-강의분노`를 보고..

『환경과학의 이해』라는 수업을 받게 되면서 일주일에 한편씩의 다큐멘터리를 볼 수 있게 되었다. 수업시간에 처음 접하게 된 다큐멘터리는 “녹색평화를 꿈꾼다.-江의 분노”라는 제목을 가졌었다. 녹색 평화..그리고 강.. 두 단어에서 알 수 있듯이 강에 대한 환경 문제를 다룬 다큐멘터리였다.우리 나라에 국한된 얘기가 아닌 세계에서 일어나는 주요한 강에 대한 문제를 심도있게 다루고 있었다. 다큐멘터리에서 처음 다룬 내용은 인도의 갠지스 강에 대한 얘기였다.갠지스 강의 주변의 마을에서는 농작물이 죽고 땅이 죽어가는 형상이 나타나고 있었다. 이것을 관심있게 지켜보고 알린 단체가 있었다. 바로 인도의 환경 운동 단체인 에코 프랜드였다. 에코 프랜드는 인도에서 널리 활동하고 있는 단체인데 갠지스 강의 오염 역시 간과하지 않고 문제점을 잘 파악하고 개선하는데 앞장서고 있었다. 인도는 우리나라가 과거에 그랬던 것처럼 이제 막 공업이 일어나고 있다. 그러면서 환경 오염에 대한 생각은 간과한 채 돈을 벌고 국가 경쟁력을 높이는데만 급급하여 인도인들이 어머니처럼 생각하는 갠지스 강의 오염에 대해서는 등한시하고 있었다. 그 예로 갠지스 강의 주변의 마을인 깐뿌르자지마오 마을의 실태에 대해서 보여주었다. 그 마을은 가죽공장을 운영하며 살아간다고 한다. 그러나 가죽 공장에서 나오는 폐수는 그대로 갠지스 강으로 흘려 보내기 때문에 강이 오염되는 데에 일조를 하고 있었다. 그러나 오염에 대한 지식이 희박한 인도인들은 오염이 된 강물을 먹기도 하고 강에서 목욕을 하기도 하였다. 그로인해 그 마을 사람들의 대부분이 백반증과 설사병을 앓고 있었다. 환경오염을 간과하고 무지에서 오는 결과였다. 또, 갠지스 강을 오염시키는데는 산업발달에 따른 공장의 폐수 뿐만 아니라 인도인들 자신의 사상이 큰 영향을 주고 있음을 알게 되었다. 인도인들은 갠지스 강에 대해 맹목적인 믿음을 갖고 있다고 한다. 갠지스 강은 어떠한 더러운 오염물이 들어와도 스스로 정화된다고 맹목적으로 믿고 있기 때문에 사람이 죽은 후 사체를 그대로 강에 버리기도 하고 강에서 빨래를 하고 목욕을 한다. 더욱 놀라운 것은 그 강물을 먹기도 한다는 것이다. 옆에서는 빨래하고 옆에서는 그 물을 마시고... 우리 나라 사람들로서는 이해 할 수 없는 행동이다. 이러한 생활폐수가 갠지스 강의 오염을 더욱 가속화 시키고 있다는 것이다. 에코 프랜즈는 사체를 강에 버리는 무지와 맹목적인 믿음에서 생겨난 구습에서 오는 관습을 이제 바꾸려 노력 중이라고 한다.두 번째로 우리에게 강의 오염에 대한 경각심을 불러일으켜 준 강은 동남아의 메콩강이다. 메콩강의 하나의 줄기인 문강은 한 때 최고의 어류서식지였다, 그러나 그 어류서식지에 4개의 댐이 들어서면서 파괴되어서 122종의 어류가 이제 9종의 어류밖에 살아남지 못했다고 한다. 이 댐들에 대한 설명을 들으면서 정말 어이가 없었다. 소금기가 있는 땅에 저수지를 만들어서 농업용수를 대다니.. 염분이 있는 물을 먹고 어떻게 식물이 자란단 말인가?? 이러한 간단한 생활 속의 상식조차 염두하지 않은 채 댐을 건설하여 환경을 해치는 것이 과연 국가에서 하는 정책인지 의문스러웠다. 또 하나의 댐에 대한 설명이 나왔는데 그 댐은 댐 설치시 물고기들이 다닐 수 있는 길인 어로를 설치하기는 하였으나 물고기들의 특성을 고려하지 않은 채 형식상으로 밖에 보이지 않는 어로를 설치하였다. 물고기는 제각각 이동할 때의 특성이 있는데 이를 감안하지 않은 채 어로를 단 하나만 만들었으니 물고기들이 살아남을 수 없게 되는 것은 뻔한 일이었다.

자연과학| 2004.04.03| 2페이지| 1,000원| 조회(349)

교양, 감상문, 환경과학, 강의분노, 녹색평화

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