Eu(III)이온과 간단한 리간드 사이의 착물형성에 대한 온도와 리간드의 영향을 형광방출 스펙트럼을 이용하여 연구하였다. 온도와 리간드에 따라 hypersensitive 전이($^5D0\; {\to}\;^7F_2$)와 nonhypersensitive 전이($^5D0\; {\to}\;^7F_1$)의 상대적 세기는 온도와 리간드의 영향을 크게 받는다. 이러한 상대적 세기변화를 내부권 착물 형성에 의한 평형상수의 변화로 해석하여 $Eu(H_2O)_X^{3+}$ 에서 EuL(H$_2O)_{X-1}^{2+}$로의 내부권 착물 형성시의 열역학적 함수들을 계산하는데 사용하였다. EuCl(H$_2O)_{X-1}^{2+}$의 내부권 착물 형성시의 $\Delta{H}$는 대략 15 kJ/mol이고 온도에 따라 거의 영향을 받지 않는다. 그러나, EuNO$_3(H_2O)_{X-1}^{2+}$의 내부권 착물 형성시의 $\Delta{H}$는 온도에 따라 25$^{\circ}C$에서는 -11 kJ/mol 그리고 250$^{\circ}C$에서는 47 kJ/mol로 증가하였다.
몇 가지 n-알코올들을 포함하는 수용액에서 Cetyltrimethylammonium bromide(CTAB)의 임계 미셀농도(CMC) 및 미셀 상태에서 반대이온의 결합상수$(\beta)$값을 $17^{\circ}C{\sim}41^{\circ}C$까지의 온도범위 내에서 전도도법으로 측정하였으며, CTAB 계면활성제의 미셀화에 대한 열역학 함수값($({\Delta}G^o_m,\;{\Delta}H^o_m,\;{\Delta}S^o_m,\;{\Delta}C_p)$)들을 온도에 따른 CMC 및 $\beta값$의 변화로부터 계산하였다. 또한 CTAB 계면활성제의 미셀화에 대한 n-알코올(프로판올, 부탄올, 펜탄올 및 헥산올)의 효과를 조사하기 위하여 n-알코올의 농도에 따른 CMC 및 $\beta$값의 변화를 측정하였다. n-알코올을 작은 양으로 첨가하였을 때 CMC값과 $\beta$값은 감소하였다. 그러나 과량의 n-알코올을 첨가하였을 때 CMC값은 오히려 증가하는 경향을 보였다. 이러한 현상들을 n-알코올 분자들의 미셀속으로의 가용화 및 n-알코올 분자들의 가용화로 인한 미셀의 표면전하값의 변화와 관련하여 설명하였다.
알칼리금속이온(Li^+, Na^+, K^+, Rb^+, and Cs^+)과 아미드기를 포함하는 피리디노아자 크라운 화합물인 DBPDA와 PDA의 착물형성에 대한 안정도상수, K를 전기 전도도법을 이용하여 여러 온도에서 측정하였다. 각 온도에서 K값은 DBPDA의 경우 Cs^+ > K^+ > Rb^+ > Li^+ > Na^+의 순서였으며, PDA의 경우는 Cs^+ > K^+ > Rb^+ > Li^+ > Na^+이었다. 또한 DBPDA가 PDA보다 이들 알칼리 금속 이온에서 더 큰 K값을 보여주었다. 넓은 의미를 갖는 "Hole-Size-Selectivity" 원리에 이들 착물은 적용되지 않는 것으로 나타났다. 온도 변화에 따른 K값으로부터 {\delta}H와 T{\delta}S를 각각 구했으며, 이들 반응들은 엔탈피 기여에 따르는 착물형성반응으로 나타났다. 그러나 PDA의 경우 부분적인 엔트로피 항의 증가도 착물의 형성에 기여함을 알았다.
텅그스텐산이온 용액의 다핵화반응과 다중음이온의 양성자화반응에 대한 이온세기의 영향을 1∼4M KCl 용액에서 헥사텅그스텐산이온과 헥사텅그스텐산 이온의 양성자화된 형태가 생성되었다. 20∼50 C 및 1∼4M KCl 용액에서 헥사텅그스텐산이온 및 헥사텅그스텐이온의 양성화된 형태가 생성되는 반응에 대한 평행상수를 계산하였다. Van`t Hoff방정식을 이용하여 계산한 헥사텅그스텐산이온의 양성자화된 형태가 생성되는 반응의 엔탈피변화는 이온세기에 관계없었다. $7H^++{6WO_4}^{2-}={HW_6O_{21}}^{5-}+3H_2O\;\;{\Delta}H^{\circ}=-62.4{\pm}0.6$$H^++{HW_6O_{21}}^{5-}={H_2W_6O_{21}}^{4-}\;\;{\Delta}H+_1^{\circ}=-4.12{\pm}0.10$$H^++{H_2W_6O_{21}}^{4-}={ H_3W_6O_{21}}^{3-}\;\;{\Delta}H_2^{\circ}=-4.36{\pm}0.30$위에 기술한 각 반응에 대한 자유에너지 변화 및 엔탈피변화를 계산하였고 이온세기의 영향을 고찰해보았다. 이온세기와 $log k_{6,7}$ 사이에 직선함수식이 성립하였다.$log k_{6,7}\;=\;D{\mu}+I,\;D\;=\;1.66{\pm}0.02$$logk_1$ 및 $logk_2$와 ${\mu}$ 사이에도 전체 이온세기 범위내에서 직선함수식이 성립하였다.$logk_1=D_1{\mu}+I_1,\;logk_2\;=\;D_2{\mu}+I_2$ 여기에서 $D_1=-0.065{\pm}0.001이었고\;D_2=-0.367{\pm}0.0006$이었다.
여러자리 시프염기인 BSDT(1,9-bis(2-hydroxyphenyl)-2,5,8-triaza-1,8-nonadiene), BSTT(1,12-bis(2-hydroxyphenyl)-2,5,8,11-tetraaza-1,11-dodecadiene)와 BSTP(1,15-bis(2-hydroxyphenyl)2,5,8,11,14-pentaaza-1,14-pentadodecadiene)를 합성하여 전위차적정법으로 산해리 상수값을 구하고, DMSO 용매에서 이들 리간드들과 구리(II), 니켈(II), 및 아연(II)등의 전이금속과의 안정도 상수값을 폴라로그래피를 이용하여 구하였다. 이때 금속과 리간드는 1:1착물을 형성하였고, 안정도 상수값은 금속으로서는 Cu(II)>Ni(II)>Zn(II) 순서로, 리간드로서는 BSTP>BSTT>BSDT 순서로 나타남으로서 주개 원자수의 증가에 의존한다는 사실을 알았다. 엔탈피와 엔트로피는 모두 음의 값을 나타내었는데 흡열반응으로서 금속이온과 리간드가 매우 강하게 결합하고 있음을 알 수 있고 극성을 가지는 금속착물이 생성되어 용매인 DMSO와 아주 강한 상호작용을 함으로써 큰 음의 엔트로피 값을 가진 것으로 생각된다.
석회를 대치하여 돌로마이트를 $SO_2$ 흡수공정에 사용하는 경우에 대하여 돌로마이트의 조성에 따른 생성물질의 구성 변화에 미치는 열적 효과를 열역학적 산정 방안을 적용해 검토하였다. $SO_2$의 수중 용해 시 흡수공정의 산물인 $CaSO_4$ 및 $MgSO_4$의 형성에 직접적으로 관련되는 반응은 $Ca^{2+}/Ca(OH)_2$ 평형반응과 $Mg^{2+}/Mg(OH)_2$ 평형반응, 그리고 $H_2SO_4$의 2차 해리 반응인 것으로 고려되었다. 돌로마이트의 조성 대비 $CaSO_4$ 및 $MgSO_4$의 구성비의 변화에 미치는 온도의 영향을 파악하기 위해서는 이들 평형반응에 미치는 온도의 효과와 함께 $CaSO_4$와 $MgSO_4$ 생성 반응의 엔탈피 변화를 조사할 필요가 있을 것으로 사료되었다. 온도 증가 시 Pourbaix Diagram 상에서의 $Ca(OH)_2$ 및 $Mg(OH)_2$ 의 안정영역은 증가하였으며 $Ca^{2+}$ 와 $Ca(OH)_2$ 간의 평형반응은 $Mg^{2+}$ 와 $Mg(OH)_2$ 간의 평형반응에 비해 온도의 영향을 더욱 크게 받는 것으로 파악되었다. Ca와 Mg, 그리고 $H_2SO_4$의 수중 평형반응들에 대한 열적 특성에 의거하여 온도가 상승함에 따라 $CaSO_4$ 및 $MgSO_4$의 생성량은 감소될 것으로 예상되었다. 돌로마이트에 포함된 칼슘과 마그네슘의 조성 대비 $CaSO_4$와 $MgSO_4$의 생성비는 동일한 온도 조건에서 더 큰 값을 보이는 것으로 파악되었으며 돌로마이트 중의 칼슘 함량이 증대될수록 온도 상승에 따른 $CaSO_4$와 $MgSO_4$의 생성비의 감소는 상대적으로 작아지는 것으로 검토되었다. 또한, 돌로마이트에 포함된 칼슘 성분의 함량 증가에 따라 돌로마이트의 조성과 비교한 생성물질의 구성비의 변화정도는 감소되는 것으로 파악되었다.
연구의 목적은 부산광역시 동래구에서 산출되는 온천수와 주변 지하수 및 지표수의 수리화학 및 동위원소 특성의 규명과 동래 온천수에 함유된 염수 성분의 기원에 대한 해석, 그리고 온천수의 열원을 포함한 생성 메커니즘을 밝히는 것이다. 동래 온천수의 수리화학적으로 Na-Cl 유형이며, 주변지하수(Na-HCO3, Ca-HCO3(SO4, Cl)), 지표수(Ca-HCO3(SO4, Cl))의 유형과는 다른 형태를 보인다. 이는 지하수에 비해 온천수가 보다 심부의 다른 지화학적 환경에 있음을 지시한다. δ18O와 δD 분석결과 온천수는 지하수에 비해 상대적으로 결핍된 값을 보여주며, 이는 온천수의 함양지역에 대한 고도효과를 반영하고, 온천수의 심부 순환과정을 지시한다. 온천수 내 헬륨과 네온 동위원소비(3He/4He, 4He/20Ne)는 맨틀기원(3He = 3.76~4.01%)과 지각기원(4He = 95.99~96.24%) 범위에서 대기기원 헬륨과의 단일혼합선상에 도시되어 온천의 열원이 암석내 방사성물질의 붕괴에 의한 열임을 간접적으로 지시한다. 실리카-엔탈피 모델, Giggenbach 모델 등으로 계산된 지열저장소 온도는 82~130℃의 범위로 계산되었으며, 지열저장소의 깊이는 지표로부터 약 1.7~2.9 km로 계산되었다. 동래 온천수의 Cl/Na 및 Cl/HCO3의 당량비 상관관계는 해수의 혼합영향을 지시하며, 해수의 유입은 잔류고염수의 용해로 해석된다.
$\omega$-Phenylalkylamine salt의 존재하에서 sodium dodecyl sulfate (SDS)의 임계 미셀농도(CMC)를 전기전도도법으로 구하였다. 유기염의 alky기의 길이가 길어짐에 따라 CMC는 감소하는 경향을 보여주었다. 유기첨가제의 존재하에서 $18^{\circ}C-50^{\circ}C$의 온도 범위에서 SDS의 미셀화 과정에 수반되는 열역학적 파라메터를 구하였다. 이 온도 범위에서 SDS의 미셀화 자유에너지 (${\Delta}G_m^{\circ}$)는 음의 값을 나타내며 미셀화 엔트로피(${\Delta}S_m^{\circ}$)는 큰 양의 값을 나타내었으며 미셀화 엔탈피(${\Delta}H_m^{\circ}$)는 낮은 온도($18^{\circ}C$)에서는 양의 값을 나타내지만 높은 온도($>25^{\circ}C$)에서는 음의 값을 나타내었다. 미셀화는 자발적인 상전이 현상임을 알 수 있었다. 이들 열역학적 파라메터들은 유기염의 소수성 부분의 길이가 길어짐에 따라 감소하는 경향을 보여주었다. 비전도도 값의 차(${\Delta}\kappa$)가 유기염의 mol 비가 증가할수록 큰 값을 나타내었다. 그러므로 유기염의 소수성 부분의 길이가 길어질수록 유기염들은 더 쉽게 SDS 미셀내의 palisade층까지 깊이 침투하여 안정한 혼합 미셀을 형성함을 알 수 있었다.
여러가지 전분에서 AL-complex의 형성에 lysolecithin의 첨가가 미치는 영향과 cyclodextrin의 첨가에 의한 CL-complex 형성효과를 AL-complex 형성과의 관계로 DSC를 이용하여 비교하였다. 옥수수, 밀, 쌀 전분은 모두 $100^{\circ}C$ 전후의 높은 온도에서 endothermic peak을 나타냈으며 2차 가열에서도 그대로 존재하여 AL-complex의 용융은 가역반응이고 3가지 전분에 상당량의 AL-complex가 존재함을 보여주었다. Lysolecithin의 첨가에 의해 AL-complex의 용융엔탈피는 증가하고 용융온도도 증가하는 경향을 보여 lysolecithin에 의한 AL-complex 형성효과가 뚜렷하였다. 형성된 AL-complex에 ${\beta}-CD$을 첨가하면 AL-complex의 peak가 감소하는 반면 $70^{\circ}C$ 근처에서 새로운 peak가 나타났으며 ${\beta}-CD$의 농도를 증가하였을 때 AL-complex의 peak가 비례하여 감소하였다. 이는 $lysolecithin-{\beta}-CD$ complex가 형성되어 lysolecithin이 ${\beta}-CD$으로 전이되었으며 동시에 amylose가 complex로부터 유리되었음을 시사하고 있다. 이를 증명하기 위하여 ${\beta}-CD$의 존재하에 AL-complex를 가열한 후 amylase를 착용시킨 결과 가수분해속도가 현저히 증가하여 AL-complex로부터 amylose가 유리됨을 알 수 있었다.
화석연료의 사용과 그 2차오염으로 인해 매년 수도권의 초미세먼지(PM2.5)는 점점 증가하는 추세에 있다. 본 연구는 초미세먼지의 주된 원인물질이라고 알려져 있는 자동차의 매연에서 발생하는 $NO_x$의 제거에 저렴한 Cu 촉매의 이용 가능성에 초점을 두었다. 이를 위하여 일산화질소(NO) 분자가 Cu에 결합하여 형성할 수 있는 Cu-NO 복합체의 가능한 3가지 구조에서의 에너지와 결합길이, IR 및 라만 스펙트럼의 변화를 알아보기 위하여 Gaussian 09 프로그램에서 MPW1PW91 법을 이용하여 기저함수 6-311(+)G(d,p) 수준에서 계산을 수행하였다. 그 결과, Cu-NO 복합체의 생성 엔탈피는 선형, 굽은형, 다리형 구조에 대하여 각각 ${\Delta}H=104.89$, 91.98, -127.48 kJ/mol의 값을 얻었고, NO 결합길이는 복합체가 되었을 때 약 $0.03{\sim}0.10{\AA}$ 정도 NO 분자보다 길어지는 경향을 보여 Cu-NO 결합으로부터 O가 보다 쉽게 환원될 수 있음을 보여준다. 또한 NO와 Cu-NO 복합체의 IR 및 라만 스펙트럼은 각 진동 모드에 대한 피크의 위치와 세기가 확연히 달라져 Cu 촉매에서 Cu-NO 복합체의 생성 여부도 적외선 또는 라만 분광법으로 손쉽게 확인될 수 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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