On the basis of theory of Bratsch's electronegativity equalization the electronegativity equalization the group electronegativities and the group partial charges for cationic and amphoteric surface and amphoteric surfactants could be calculated using Pauling's electronegativity parameters. From calculated output we have investigated relationships between CMC(critical micelle concentration) and partial charge and group electronegativity of hydrophilic and hydrophobic groups structural stability of micelle for cationic and amphoteric surfactants. As a result CMC depends upon partial charge and electronegativity of hydrophilic group is decreased. With increasing the carbon number of hydrophilic group for cationic surfactant its partial charge is increased but CMC and its electronegativity are decreased. With increasing the carbon number of hydrophobic group for cationic and amphoteric surfactant its partial charge is increased but CMC andits electronegativity are decreased.
본 연구에서는 Bratsch의 전기음성도 동등화 원리를 바탕으로 Pauling의 전기음성도 파라미터를 이용하여 음이온과 비이온 계면활성제의 전기음성도 동등화 및 그룹 전기음성도와 그룹 부분전하를 계산하여 계면활성제의 친수성기와 소수성기의 그룹 부분전하, 전기음성도와 CMC에 대한 특성을 조사하였다. 그 결과 계면활성제의 CMC는 친수성기와 소수성기의 그룹 부분전하와 그룹 전기음성도에 의존한다는 것을 알 수 있었다. 음이온 계면활성제인 경우 소수성기의 탄소수가 증가함에 따라 소수성기에도 음의 부분전하가 비편재화되어 전기음성도가 매우 큰 친수성 그룹의 음의 부분전하가 감소하여 친수성기간의 반발력이 상대적으로 줄어들기 때문에 CMC가 낮아짐을 알수 있다. 비이온 계면활성제의 경우에 소수성기의 탄소수가 증가하면 소수성기에서의 부분전하가 증가하게되며, 전기음성도의 증가가 친수성기의 전기음성도를 감소시켜 CMC가 낮아짐을 알수 있다. 그러나 친수성기의 반복단위가 증가하면 친수성기의 음의 부분전하가 증가하게 되고 따라서 수화능이 증가하기 때문에 계면활성제는 미셀로 존재하기 보다는 물속에 수화되기 때문에 CMC는 증가하게 된다.
The acid strngth of cations, determined with ICP (Ionic Covalent Parameter): ICP=log(P)-1.38x+2.07 where P is the polarizing power and X its electronegativity expresses the competition between the covalent and ionic forces. This concept, together with electronegativity, is used to describe the properties of oxides with various electronic properties (insulators, metals, degenerate semiconductors, superconductors).
A simple relation exists between electronegativities of cations and their oxidation states and ionic radii. An empirical law is proposed: X = 0.274 z-0.15 z r - 0.01 r+1+${\alpha}$, z being oxidation number, r ionic radius in $\AA$ and ${\alpha}$ a term related to the atomic number. this relation permits to calculate an electronegativity scale covering a large set of electronic and crystallographic situations. An application to the calculation of acid strengths of cations is presented.
Density functional theory에서의 전기음성도의 정의에 의해 전기음성도를 가전자(valence electron)만을 고려하여 구하였다. 전기음성도는 Hartree-Fock의 궤도 에너지(orbital energy)로 표시되는데 이로부터 구한 분자의 전기음성도 값은 다른 값들과 좋은 상관관계(correlation)를 보여준다. 또한 분자를 형성할 때 Sanderson의 법칙(electronegativity equalization principle)이 만족됨을 보였다.
On the basis of the principle of Bratch's electronegativity equalization, we calculated group partial charges and group electronegativities for nonionic surfactants with Pauling's elecoonegativity parameters by using numerical calculation method. From calculated outputs we have investigated structural stability of micelle, characteristics of hydrophilic and hydrophobic groups, and relation between CMC(Critical Micelle Concentraion) and group partial charge and group electronegativity of hydrophilic and hydrophobic groups for nonionic surfactants. We have known that CMC by micelle formation depends upon group partial charge and group electronegativity of hydrophilic and hydrophobic groups for surfactants. Also, the structural stability of micelle in H2O solution is related to the electric double layer by the hydrophilic group of nonionic surfactants with H atoms in water CMC is diminished by the decrease of repeating units in hydrophilic group at constant hydrophobic group and is diminished by the increments of alkyl chains in hydrophobic group at constant hydrophilic group for nonionic surfactants. In conclusion, CMC is diminished because there is no electrostatic repulsion and is diminished of Debye length by the increments of partial charge of hydrophobic group.
본 연구에서는 DFT를 이용하여 Nucleophilicity와 Basicity의 연관성에 대한 계산화학적 분석을 수행하였다. Basicity는 선정된 모델 분자의 protonation 반응에서 생성물과 반응물의 enthalpy 변화량인 양성자 친화도(Proton affinity, PA) 값을 구하여 분석하였다. 계산한 결과는 실험을 통해 얻은 PA 결과와 경향성이 거의 일치함을 확인하였다. Nucleophilicity는 모델 분자들과 $CH_3Br$ (electrophile)의 $SN_2$반응에서 gibbs free energy of activation(${\Delta}G^{\ddag}$) 값으로 그 경향성을 분석하였다. 또한 용매의 종류를 다르게 하여 용매에 따른 ${\Delta}G^{\ddag}$ 값의 경향성도 확인하였다. 각 용매에 따라 구한 ${\Delta}G^{\ddag}$와 PA의 상관관계를 비교하였으나, 큰 연관성은 보이지 않았다. 이에 ${\Delta}G^{\ddag}$와 PA의 상관관계를 보여줄 수 있는 parameter를 찾기 위하여 각 모델 분자의 Electronegativity와 Polarizability를 계산하여 연관성을 비교해보았다. Polarizability를 적용했을 때 Nucleophilicity와 Basicity사이의 연관성을 나타낼 수 없었던 반면, Electronegativity를 적용하여 Basicity와 Nucleophilicity의 연관성 보일 수 있음을 이론적으로 규명하였다.
The parameters for an empirical net atomic charge calculation method, Modified Partial Equalization of Orbital Electronegativity (MPEOE), were determined for the atoms in organosilicon compounds and zeolites. For the organosilicon family, the empirical parameters were determined by introducing both experimental and ab initio observables as constraints, these are the experimental and ab initio dipole moments, and the ab initio electrostatic potential of the organosilicon molecules. The Mulliken population was also introduced though it is not a quantum mechanical observable. For the parameter optimization of the atoms in the aluminosilicates, the dipole moments and the electrostatic potentials which calculated from the 6-31G** ab initio wave function were used as constraints. The empirically calculated atomic charges of the organosilicons could reproduce both the experimental and the ab inito dipole moments well. The empirical atomic charges of the aluminosilicates could reproduce the ab initio electrostatic potentials well also.
두 가지 이상의 중금속이온이 토양에 존재할 때 토양입자표면에 흡착되는 중금속 이온은 복합적인 경쟁이온치환과 특정결합기작에 따라 흡착량이 결정된다. 본 연구는 충남 논산과 대전시 유성에 소재하는 밭토양에서 채취한 사질식양토와 식토를 공시토양으로 하여 중금속의 다중경쟁흡착특성을 조사하였다. 경쟁흡착은 조사 대상 중금속인 Cr, Cd, 및 Pb를 토양용액에 처리 농도를 달리하여 단일, 이중, 삼중체계로 처리하였다. 등온흡착은 평형농도가 증가함에 따라 흡착이 증가하는 경향을 보여주었으며 이중과 삼중체계에서는 동일 평형농도에서 흡착량은 각각의 중금속이온의 농도와 중금속 전하에 의해 영향을 받는 것으로 조사되었다. 3가지 중금속이온의 이중경쟁 흡착특성은 전기음성도는 낮으나 이온포텐셜이 높은 Cr 이온이 경쟁이온 보다 선택적 흡착특성을 보여주고 있으며 Cd와 Pb가 Cr 흡착에 미치는 영향은 유사한 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구 결과 3중 경쟁 흡착 시 중금속 이온의 흡착량이 단일과 이중 경쟁흡착보다 증가하는 특성을 구명하기 위해서는 다중 형태로 존재하는 중금속이온의 흡착기작과 다중 형태상의 중금속이온의 반응식, 그리고 반응식에 따른 가수분해상수를 구하여 흡착정도와 경쟁 상태에 대한 추가 연구가 필요하다. 결론적으로 다중 중금속이온이 존재하는 상태 하에서 흡착친화도는 토양 내 중금속이온의 이동성과 불용화 및 가용화 사이의 분배특성에 영향을 주는 것으로 판단되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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