생각하는 공대생

원자가 결합 이론(Valence Bond Theory : VBT) 분자의 전자 구조에 대한 양자 역학적 이론은 원자 궤도함수 (atomic orbital)에서 출발하여 크게 두가지가 있다. 첫번째는 원자가 결합 이론(Valence-bond theory : VB 이론)이다. 이는 공유 결합의 개념에서 출발한다. 공유 결합에 대한 파동함수를 표현하고 이것으로 다양한 분자 구조를 설명한다. σ 결합(sigma bond), π 결합(pi bond), 혼성(hybridization) 등의 용어는 바로 VB 이론에서 나온 것이다. 두번째는 분자 궤도함수 이론(Molecular Orbital theory : MO 이론)이다. 분자 궤도함수 이론은 원자 궤도함수 이론을 확장시켜 분자의 모든 원자에 퍼져있는 궤도함수를 ..

흡착(adsorption) 흡착(adsorption)이란 흡착질(adsorbate)이 흡착제(adsorbents)에 접촉하여 부착되는 결합 방식으로, 흡착은 고체의 계면(interface) 또는 표면(surface) 어느 곳에서 일어날 수 있다. 이때 흡착제가 다공성(porous) 구조일수록, 즉 미세한 공극이 많을수록 흡착량이 증가한다. Physisorption(물리적 흡착)과 Chemisorption(화학적 흡착) Physisorption이란 흡착(adsorption)중에서 원자 또는 분자간 반데르 발스 힘(Vander Waal’s Force) 을 이용하기 때문에 반데르발스 흡착이라고도 한다.여기에는 쌍극자간 상호작용(dipole-dipole interaction)이나 유도 상호작용(induced d..

표면(Surface)와 내부(Bulk)의 차이 어떤 물질의 표면(surface) 성질을 분석하는 것은 매우 중요하다. 표면(surface)이란 물질을 구성하는 원자들이 이루는 특정한 면에 대해 평행하게 자른 원자층을 의미한다. (top few atomic layer) 같은 물질이라도 surface과 bulk의 성질은 상당히 다른 경우가 꽤 있다. 이는 고체 내부(bulk)의 원자는 사방으로 bonding이 이루어져 있는 반면, surface에 존재하는 원자들은 non-paired electron인 dangling bond가 존재하기 때문이다. Dangling bond란 surface에 존재하는 결합하지 않은 extra electron이며 immobilized free electron이라고도 한다. 그림의..

1. 정의 AFM은 Atomic Force Microscope의 약자로써 탐침(probe)을 통해 스캔한다는 의미의 SPM(Scanning Probe Microscope)의 일종이다. Probe와 시료사이의 간격이나 상호작용에 의하여 달라지는 반데르발스 힘(Van Der Waals Force)에 의하여 probe가 움직이게 된다. 절연된 미세한 탐침을 절연 시료 표면에 원자 단위의 미세한 크기까지 근접시키면 양자의 원자간에 힘이 작용하게 되고 원자간의 힘을 측정하는 방식으로 표면의 원자 구조와 형태를 측정하는 현미경이다. STM이나 SEM과는 다르게 전자의 이동과는 무관하며 따라서 시료표면에 금속을 증착시키는 일을 하지 않아도 되며 진공장치가 필요 없다. 광학현미경과 전자현미경의 뒤를 잇는 제3세대 현미..

기본식 (The Fundamental equation) 열역학 제1법칙과 제2법칙은 물질의 성질을 표현하는 열역학의 기본 법칙들 중 하나이다. 이 두 법칙을 결합하여 하나의 식을 만들어 보자. 열역학 제1법칙은 식으로 로 표현 할 수 있다. 닫힌계에서 비팽창 일이 포함되지 않은 가역적 변화가 일어날 때 dw와 dq는 다음과 같이 각각 쓸 수 있다. (w = 일, q = 열, p = 압력, T = 온도, V = 부피, S = 엔트로피)(rev는 reversible로 가역적 변화) 이를 에 다시 대입을 해주면 아래와 같이 식을 다시 쓸 수 있다. 이 식을 기본식(Fundamental equation)이라고 한다. 이 식에서 dU는 완전 미분인데, 이것은 다시말해서 dU는 상태함수이므로 변화가 가역적이든 비가..

영구기관의 개요와 정의 Perpetual motion machine. 영구기관이란 외부로부터 에너지 혹은 에너지원을 공급 받지 않고도 외부에 대하여 영원히 일을 계속하는 가상의 기관을 말한다. 이를 제1종 영구 기관이라고 분류하기도 한다. 확장된 개념으로 열원에서 공급한 열을 100% 역학적인 일로 바꿀 수 있는 제2종 영구 기관도 있다. 각각은 열역학 제1법칙(에너지 보존의 법칙), 열역학 제2법칙(엔트로피의 법칙)에 위배되므로 실제로는 존재하지 않는다. 이외에도 외부에 일을 하지 않으면서 운동을 계속 하는 기관을 제3종 영구 기관이라고도 하는데, 제3종 영구기관의 경우 물리 법칙에 위배되지는 않는다. 제 1종 영구기관 외부로부터 에너지 혹은 에너지원을 공급받지 않고 외부에 대하여 영원히 일을 계속하는..

유효숫자(Significant figures) 유효숫자란, 어떤 측정값이 있을 때, 그 측정값의 정확도에 영향을 주는 숫자들을 말한다. 유효숫자 구별하기소수점 자릿수를 표현하기 위한 0은 유효숫자가 아니다.0.000253의 0유효숫자 사이에 있는 0은 유효숫자다.12006의 0, 10.073의 0소수점 끝에 존재하는 0은 유효숫자다.71.2200의 00만 있으면 유효숫자가 아니다.0.0000은 유효숫자가 없다.기수법의 경우, 유효숫자만이 10n에 곱하는 수가 된다.1200의 유효숫자가 세 개면, 1.20 × 103으로 표기가 되고, 유효숫자는 1, 2, 0의 세 개다.측정값의 경우, 측정 기구의 정확도에 따른다. 측정기구의 정확도보다 낮은 자리는 유효숫자가 아니다.눈금이 0.1cm 단위인 자로 12.34..

지방족 화합물 (Aliphatic compound)과 방향족 화합물 (Aromatic compound) 모든 유기화합물은 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있다. 하나는 지방족 화합물(Aliphatic compound)이고 다른 하나는 방향족 화합물(Aromatic compound)이다. 원래 Aliphatic의 의미인 '지방'이라는 의미와 Aromatic의 의미인 '향이나는' 이라는 뜻은 다른 여러 화합물이 발견되면서 이제는 큰 의미가 없는 상징적인 이름이다. 지방족 화합물은 대체로 열린-사슬 화합물(open chain compound)이며 지방족 화합물의 고리 화합물(cyclic compound)도 성질은 열린-사슬 화합물과 비슷하다. 하지만 페닐기(C6H5)의 성질은 지방족 화합물과는 상당히 다르다. ..

루이스 전자점식(Lewis electron-dot diagram)은 원자 사이에 몇개의 결합이 있는지 공명구조의 가능성이 있는지 보여준다. 이 글에서 소개하는 방법은 Moller가 개발하고 Malerich가 종합한 것으로 일반 화학 교과서에 있는 방법과는 약간 다를 수 있다. 분자 내에 존재하는 결합의 수를 계산하는 일반적인 방법은 다음 과정을 따르면 된다. 루이스 전자점식(Lewis electron-dot diagram) 그리는 법 1. 각 원자가 독립적으로 있을 때 nomal valence structure를 충족시켜줄 전자의 수를 계산한다. 즉, 수소는 2개의 전자를, 나머지 원자들은 8개의 전자를 필요로 한다. NH3와 NO3-를 그 예로 들어보자. NH32개의 전자를 필요로 하는 3개의 수소3 ..

질량 분석법(Mass Spectrometry) 질량 분석법(Mass Spectrometry)은 시료를 기체화 후 이온으로 만들고 가속시켜 질량 대 전하 비에 따라 이온을 분리하여 질량 스펙트럼을 얻게 된다. 질량 분석법은 시료 물질의 원소 조성에 대한 정보와 분자 구조에 대한 정보, 복잡한 혼합물의 정성 및 정량 분석, 고체 표면의 정보, 시료에 존재하는 동위원소 비에 대한 정보를 얻을 수 있다. 또 ICP를 같이 사용하여 금속원소를 분석할 수 있고 μLC나 CZE, SFC를 같이 사용하여 초미량 혼합물을 분석할 수도 있다. 보통 질량 분석법은 광학분광법보다 많은 원소들의 검출 한계가 다른 광학법보다 103배 정도 더 좋고, 스펙트럼이 매우 간단하여 쉽게 해석이 가능하고, 원자의 동위원소 비를 측정할 수..