Transcript Environmental Chemistry

이상기체 상태방정식
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보일, 샤를 및 아보가드로의 법칙은 네 개의 변수(부피, 압력, 온도, 기체
의 양)로 기체에 관한 관계
PV = nRT
(P = 압력 V = 부피 n = 몰농도 R = 기체상수 T = 절대온도)
기체상수 R값의 계산
P=1기압, T=273.15 k, V=22.4 L, n=1 mol(표준상태)
R = PV / nT = 1 atm×22.4 L / 1 mol×273.15 K
= 0.082057 L·atm / K·mol
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헨리(Henry)의 법칙
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기체의 용해도와 압력 사이의 정량적인 관계
일정한 온도에서 일정한 부피의 액체에 용해하는 기체의 양은 그 액
체 위에 미치는 기체의 압력에 비례
Cequil = hPgas
Cequil는 평형상태에서 액체에 용해된 기체의 농도
Pgas는 액체 위에 기체의 부분압력
h는 주어진 온도에서 그 기체의 Henry의 법칙상수
상수단위는 mol / L·atm
Gas space
= head space
Liquid space
매 순간마다 용액에 진입하는 기체분자의 수와 용해된 분자가 기체상태로
이동하는 수가 같을 때를 동적 평형상태
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그래이엄(Graham)의 법칙
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기체 확산에 관한 법칙으로서, 같은 온도와 같은
압력에서 기체의 확산속도는 기체 밀도의 제곱
근에 반비례
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반응속도론
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반응물이나 생성물이 모두 같은 상(phase)을 가지는 균일 반응의 경
우 반응물과 생성물의 특성이나 농도, 반응이 일어나는 온도, 촉매의
존재유무와 그것의 농도 등에 따라 반응속도가 영향 줌.
반응속도와 농도 = K[A]m[B]n
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적분속도법칙(시간과 농도관계)
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반응차수
속도
적분 속도식
그래프의 축
(y축 vs x축)
기울기
0
k[A]0
[A] = -kt + [A]0
[A] vs t
-k
1
K[A]
ln[A] = -kt + ln[A]0
ln[A] vs t
-k
2
K[A]2
1/[A] = kt + 1/[A]0
1/[A] vs t
k
0차 반응식
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1차 반응식
2차 반응식
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반응속도에 영향을 주는 요인
1)
2)
3)
4)
5)
반응물과 생성물의 화학적 특성 : 결합의 생성/분해
서로 접할 수 있는 반응물의 능력
반응물과 생성물의 농도
반응온도
반응속도를 증가시키는 촉매의 영향 ( 유/무 )
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흡착 (adsorption)
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Sorption – absorption 흡수
adsorption 흡착 → 표면에만 달라붙은 상태
Adsorbate 흡착물 ( 피흡착제 )
흡착된 물질
ex) 오염물질, 농약, 달라붙은 상태
Adsorbent 흡착제
흡착을 하는 고체
ex) 토양 → 토양은 왜 오염물질을 흡착 시킬까 ??
일정한 온도와 압력에서 흡착제는 일정한 양의 피흡착제를 흡수
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등온흡착식(adsorption isotherm)
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등온 흡착식은 피흡착제의 용액에서의 농도( 질량/부피 )
와 수착농도( 피흡착제의 질량/흡착제의 질량 )사이의 평
형관계를 정량적으로 표현한 식
1)
2)
3)
4)
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선형 (Linear)
랭뮤어 (Langmuir)
프로인드리히 (Freundlich)
BET
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랭뮤어 등온식(Langmuir)
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단일 피흡착제가 흡착제의 단일 자리와 결합하며 흡착제의 모든 표면 지점
이 흡착제에 대하여 같은 친화도를 가진다고 가정
q = qm X (Kads‧C / 1+Kads‧C)
q : 수착농도(피흡착제의 질량/흡착제의 질량)
qm: 흡착제의 최대 피흡착제 수용능력(피흡착제의 질량/흡착제의 질량)
C : 피흡착제의 수용액 농도(질량/부피)
Kads : 흡착제의 피흡착제에 대한 친화도
C(피흡착제의 수용액 농도)가 커질수록 흡착제의 지점은 포화되고 q는 qm에
접근
1/q = 1/qm·Kads(1/C) + 1/qm
① 흡착에너지는 일정하고, 표면적에 의존하지 않는다.
② 흡착은 일정 표면적에서 일어나고, 흡착된 분자들 사이의 상호작용은 없다.
③ 가능한 최대의 흡착은 완전한 단일분자층을 이룬다.
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프로인드리히 등온식 (Freundlich)
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광범위한 흡착현상의 연구를 통해 용액으로부터의 흡착을 다음과 같은 경험식
q = K∙C1/n
q : 수착농도
K : 흡착제의 능력을 나타내는 척도
C : 피흡착제의 수용액 농도
n : 수착농도의 변화에 따른 피흡착제의 친화도의 변화 척도
n=1일 경우 프로인드리히 등온식은 선형등온식과 같아지며 이는 모두 흡착
제의 자리가 피흡착제에 대하여 동일한 친화도
n>1인 경우에는 흡착밀도가 감소함에 따라 친화도가 감소
위의 식을 선형으로 변화시키면 K와 n값을 구할 수 있음
Log q = log K + 1/n∙log C
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