Environmental Chemistry

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1 Environmental Chemistry
이상기체 상태방정식 Environmental Chemistry 보일, 샤를 및 아보가드로의 법칙은 네 개의 변수(부피, 압력, 온도, 기체의 양)로 기체에 관한 관계 PV = nRT (P = 압력 V = 부피 n = 몰농도 R = 기체상수 T = 절대온도) 기체상수 R값의 계산 P=1기압, T= k, V=22.4 L, n=1 mol(표준상태) R = PV / nT = 1 atm×22.4 L / 1 mol× K = L·atm / K·mol

2 Environmental Chemistry
헨리(Henry)의 법칙 Environmental Chemistry 기체의 용해도와 압력 사이의 정량적인 관계 일정한 온도에서 일정한 부피의 액체에 용해하는 기체의 양은 그 액체 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 매 순간마다 용액에 진입하는 기체분자의 수와 용해된 분자가 기체상태로 이동하는 수가 같을 때를 동적 평형상태 Gas space = head space Liquid space

3 Environmental Chemistry
그래이엄(Graham)의 법칙 Environmental Chemistry 기체 확산에 관한 법칙으로서, 같은 온도와 같은 압력에서 기체의 확산속도는 기체 밀도의 제곱근에 반비례

4 Environmental Chemistry
반응속도론 Environmental Chemistry 반응물이나 생성물이 모두 같은 상(phase)을 가지는 균일 반응의 경우 반응물과 생성물의 특성이나 농도, 반응이 일어나는 온도, 촉매의 존재유무와 그것의 농도 등에 따라 반응속도가 영향 줌. 반응속도와 농도 = K[A]m[B]n

5 Environmental Chemistry
적분속도법칙(시간과 농도관계) Environmental Chemistry 반응차수 속도 적분 속도식 그래프의 축 (y축 vs x축) 기울기 k[A]0 [A] = -kt + [A]0 [A] vs t -k 1 K[A] ln[A] = -kt + ln[A]0 ln[A] vs t 2 K[A]2 1/[A] = kt + 1/[A]0 1/[A] vs t k 0차 반응식 1차 반응식 2차 반응식

6 Environmental Chemistry
반응속도에 영향을 주는 요인 1) 반응물과 생성물의 화학적 특성 : 결합의 생성/분해 2) 서로 접할 수 있는 반응물의 능력 3) 반응물과 생성물의 농도 4) 반응온도 5) 반응속도를 증가시키는 촉매의 영향 ( 유/무 )

7 Environmental Chemistry 일정한 온도와 압력에서 흡착제는 일정한 양의 피흡착제를 흡수
흡착 (adsorption) Environmental Chemistry 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

8 등온흡착식(adsorption isotherm)
Environmental Chemistry 등온 흡착식은 피흡착제의 용액에서의 농도( 질량/부피 )와 수착농도( 피흡착제의 질량/흡착제의 질량 )사이의 평형관계를 정량적으로 표현한 식 1) 선형 (Linear) 2) 랭뮤어 (Langmuir) 3) 프로인드리히 (Freundlich) 4) BET

9 Environmental Chemistry q = qm X (Kads‧C / 1+Kads‧C)
랭뮤어 등온식(Langmuir) Environmental Chemistry 단일 피흡착제가 흡착제의 단일 자리와 결합하며 흡착제의 모든 표면 지점이 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.

10 프로인드리히 등온식 (Freundlich)
Environmental Chemistry 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 흡착제의 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