생각하는 공대생

연습문제 1 원통형 모양의 반응기 내부에서 액화산소와 액화수소의 반응이 진행되고 있다. 반응기는 직경이 50 cm이고 길이는 100 cm이다. 이때 반응기는 연소공정에 의해 생성되는 배기가스를 180 kg/s의 속도로 배출하고 있다. 연소가 완료된 경우 수소와 산소의 반응속도를 구하시오. 풀이 반응유체의 부피기준으로 구하면 된다. 즉 다음 값을 구하자. 우선 반응기의 부피 V는 이다. 수소와 산소의 화학반응식은 이므로 생성물의 몰수는 다음과 같다. 화학반응식에서 반응 몰수비가 2 : 1 : 2 이므로사용된 수소와 산소의 몰수를 알 수 있다. 이를 반응속도 정의에 따라 대입하면 중간에 - 부호가 사라진것은 반응물은 소비되는것이 기준이기 때문이다. 연습문제 2 몸무게가 80kg인 성인 남성은 매일 8000 ..

혼성 오비탈(Hybrid orbital) 오비탈(orbital) 이론이 정립되고, 원자들이 결합하여 분자를 형성하는 이유에 대한 가장 직관적인 설명은 전자 구름이 겹쳐서 공유 결합을 형성한다는 것이 었다. 그런데 이러한 원자 오비탈의 모형으로는 이미 알려져 있는 각종 분자의 결합 형태를 설명할 수가 없었다. 예를들어 메테인 (CH4) 분자에서 C가 H와 결합할 때 2s와 2p 오비탈이 결합에 참여하는데, 본래 C에 존재하는 3개의 2p 오비탈은 서로 직각이다. 따라서 이들이 C-H 결합을 형성하면 결합각이 90°가 되어야 하지만 실제 메테인의 결합각은 109.5°으로 정사면체 구조를 이룬다. 또한 C의 2p와 H의 1s 사이의 중첩에 의한 3개의 결합과 C의 2s와 H의 1s 사이의 중첩에 의한 1개의 ..

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 ..

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..