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영동 일라이트 광석의 표면 화학특성:영 전하점과 표면전하 밀도
Surface Chemical Properties of the Youngdong Illite Ore:the pH of Zero Proton Charge and Surface Site Density 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.14 no.1, 2001년, pp.12 - 20  

조현구 (경상대학교 지구환경과학과) ,  김은영 (경상대학교 지구환경과학과) ,  정기영 (안동대학교 지구환경과학과)

초록
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충북 영동군 동창광산에서 산출되는 일라이트(illite)광선의 표면화학특성을 전위차 적정 실험과 FITEQL3.2 프로그램을 이용하여 연구하였다. 정량 Xtjs 회절 분석에 의한 일라이트 광석의 광물조석은 석영 46.6% 일라이트 41.6% 카올리나이트(kaolinite) 11.8%이며 $N_2$BET 방법에 의하여 구한 비표면적은 $6.52 m^2$g이다. 전위차 적정 실험결과를 그란(Gran)법을 적용하여 구한 일라이트광석의 영전하점($pH_{pznpc}$ )은 pH 3.9 총표면 자리 밀도는 21.24 sites/$nm^2$이다. 표면 복합체 모델중 일정 용량 모델을 적용해 일라이트 광석의 표변 특성에 알맞는 모델을 찾아보았다. 일라이트 광석의 표면을 사면체 자리와 팔면체 자리로 나누어 설정한 2sites$-3pK_{ a}$s 모델은 변수값이 수렴되지않았으므로 부적절하다고 판단된다. 일라이트 광석의 표면을 하나의 균질한 흡착표면으로 가정해서 설정한 1 site -1 $K_{a}$ 와 1 site -2 $pK_{a}$ s 모델 사이에는 뚜렷한 차이는 없지만, 1 site -1 $pK_{a}$ 모델의 WSOS/DF 값이 17, 1 site - 2 $pK_a{s}$ 모델은 26으로서 앞 모델이 보다 적절하다. 이 결과는 일라이트 광석 표면에서 수소의 해리와 첨가 반응 중 첨가 반응을 무시하여도 표면반응을 설명하는 데 큰 무리가 없음을 시사한다. 가장 적절하다고 판단되는 1 site -1 $pK_{a}$ 모델의 $pK_{a}$ 값은 4.17, specific capacitance는 $6F/m^2$ 표면 자리 농도는 $1.15\Times10^{-3}$ mol/L 이다.

주제어

#일라이트   #전위차 적정   #영전하점   #표면 화학특성  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 이 연구의 목적은 단일 광물이 아닌 광물 혼합체인 일라이트 광석의 표면 화학 특성을 연구하는 것이다. 전위차 적정 실험을 통해서 영전하점, 총 수소이온 농도, 양성자 표면 자리 밀도 및 총 반응자리 밀도를 계산하였다.

가설 설정

  • 비교 연구하였다. 일라이트 광석 표면이 균질한 하나의 표면(≡SOH)을 이루며, 표면에서 수소의 해리 반응만 일어난다고 가정하여 1 site - 1 pKa 모델을 설정했다. 표면이 균질하지만, 수소의 해리와 첨가 반응이 모두 일어난다고 가정하여 1 site - 2 pKas 모델을 설정했다.
  • 광물 표면의 특성 연구에 널리 사용되고 있다. 표면이 균질하고, 전위차 적정 실험 결과 표면 전하 밀도가 pHpzc 이하에서도 음전하를 띠고 있으므로(Fig. 2), 수소 해리 반응만 일어난다고 가정해서 설정한 모델이다.
  • 일라이트 광석 표면이 균질한 하나의 표면(≡SOH)을 이루며, 표면에서 수소의 해리 반응만 일어난다고 가정하여 1 site - 1 pKa 모델을 설정했다. 표면이 균질하지만, 수소의 해리와 첨가 반응이 모두 일어난다고 가정하여 1 site - 2 pKas 모델을 설정했다. 일라이트 광석이 석영과 점토광물로 구성되어있으므로, 표면을 사면체 자리(≡SOH)와 팔면체 자리OAIOH)로 나누고, 사면체 자리는 수소 해리 반응(pKai)만 고려하고, 팔면체 자리는 수소 첨가(pKai) 반응과 해리 (pKg) 반응을 모두 고려하여서, 2 sites - 3 pkas 모델을 설정했다.
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