[무기화학실험] 제올라이트를 이용한 이온 교환 예비보고서

목차

1. 실험제목
2. 실험목적
3. 실험이론
4. 시약 및 기구
5. 실험방법

본문내용

1. 실험 제목 : Zeolite

2. 실험 목적 : 전하 이동과 주개, 받개 개념을 이해하고 제올라이트 Y에서의 전하 이동을 관찰한다.

3. 실험 이론
1) 제올라이트 (zeolite)
3차원 미세 다공성(microporous) 결정성 물질이다. 이 물질은 규산 알루미늄 염이기 때문에 많은 금속 양이온을 함유하고 있으며, 이 금속 양이온들은 제올라이트 골격에 느슨하게 결합하고 있기 때문에 쉽게 교환될 수 있다. 현재 40여 종의 천연 제올라이트와 130여 종의 합성 제올라이트가 알려져 있다.
알려진 제올라이트들 중에서 산업적으로 유용하게 사용되고 있는 것들은 A, X, Y, Modenite, ZSM 유형의 제올라이트다.

2) 제올라이트 일반식
M_(x/n)^(n+) [(〖AlO〗_2 )_x 〖(〖SiO〗_2)〗_y]∙zH_2 O
위 일반식으로 제올라이트의 화학적 조성을 표시할 수 있다.
여기서 n은 교환가능한 양이온 M의 전하이고, x, y, z는 제올라이트 유형에 따른 상수이다.
3) 제올라이트의 구조
모든 제올라이트를 구성하는 가장 기본적인 두 단위는 정사면체 구조의 〖SiO〗_4와 〖AlO〗_4이다. Si 원자와 Al 원자가 꼭짓점 산소 원자들을 공유하여 다양한 제올라이트를 형성하는데, 이 때 결합 방식은 제올라이트에 따라 고유하다.
〖Al〗^(3+)이온은 〖Si〗^(4+) 이온보다 양전하가 하나 작기 때문에, 〖Al〗^(3+)이온이 〖Si〗^(4+) 이온을 치환할 때 잉여 음전하를 보상하기 위하여 양이온(보통 1족 혹은 2족 금속)이 필요하다.
제올라이트의 공동(cavity) 혹은 통로(channel)에는 양이온이나 물 분자들이 위치하고 있다. 공동 내 물 분자들은 가역적으로 탈수가 가능하지만, 제올라이트가 완전히 탈수되면 제올라이트 골격 구조가 붕괴되는 경우도 있다.

참고 자료

없음