모설 데이

고분자의 거대 분자에서 골격 원자들이 평면이 아님을 고분자 구조(2)에서 설명하였다. 이들은 구부러져서 지그재그 배열을 하고 있다. 단일 사슬 결합은 3자춴적으로 회전하거나 구부러질 수 있다. 이런식으로 탄소 골격으로 보았을 때 결합각 109도를 유지하면서 원뿔의 밑면 원의 어디든 위치 할 수 있으므로 많은 부분이 구부러지고, 비틀린 모양을 하게 된다. 이는 마치 주머니 속 이어폰 줄을 연상 시킨다. 무작위로 형성된 사슬 구조에서 끝부분과 끝부분을 직선으로 연결한 말단거리는 물론 사슬 전체 길이보다 짧을 것이다. 이러한 무작위한 꼬임과 얽힘은 고무 성질의 물질이 가진 탄성 인장을 포함한 고분자의 많은 중요한 특성의 근원이다. 이런 모양의 사슬이 분자구조는 어떤 형태를 지니게 될까? 고분자의 물리적 특성은..

매우 긴 사슬을 가진 거대 분자의 경우 분자량이 매우 큰데, 작은 분자로 부터 거대분자로 합성하는 중합과정에서 모든 고분자 사슬이 동일한 길이로 성장하진 않는다. 따라서 사슬 길이와 분자량은 일정한 값을 갖지 않고 어떠한 분포를 가지게 된다. 따라서 평균 분자량을 사용하게 되는데, 이것은 점도, 삼투압과 같은 여러가지 물리적인 성질로부터 측정할 수 있다. 평균 분자량을 정의 하는 방법은 크게 2가지가 있다. 1. 수평균 분자량 2. 무게평균 분자량 먼저 수평균 분자량에 대해 알아보자. 수평균 분자량은 Mn=ΣXiMi 여기서 Mi는 분자 크기 범위 i 의 평균(중간) 분자량이고, Xi는 해당 범위의 크기를 가진 사슬의 전체 수이다. 이렇게 표를 보며 M의 평균과 X를 곱하여 모두 더해 주면 수평균 분자량이..

고분자 분자는 고분자 구조(1)에서 설명한 탄화수소에 비하여 거대하다. 따라서 이들을 거대분자라고 부른다. 거대분자 속에서 강한 공유결합으로 연결되어 길고 유연한 사슬을 가지고 있다. 고분자의 중심이 되는 골격은 탄소원자로 된 긴 줄이다. 대부분 각 탄소는 단일 결합으로 연결 되어 있으며 이러한 구조로 되어 있다. 각 탄소의 2개의 남은 전자들이 옆에 있는 원자나 유기화학기와 결합할 수 있다. 긴 분자는 반복기라는 것이 연속적으로 반복된다. 따라서 여러가지 형태의 모습이 나올 수 있는데, 예를들어 폴리에틸렌을 살펴보자. 에틸렌은 C2H4로 이러한 형태이다. 에틸렌을 적당한 온도와 압력에서 촉매로 처리하면 고체 물질인 폴리에틸렌으로 변환된다. 이러한 모습으로 말이다. 이중 네모친 사각형 안이 반복기로 me..

대부분의 고분자의 근원이 유기물이다. 따라서 유기물 분자구조에 대한 지식이 필요하다. 많은 유기 물질은 수소와 탄소로 구성되어 있는 탄화수소이다. - 유기: 탄소성분 o 무기: 탄소성분 x 탄화수소 분자를 이루고 있는 원자 사이의 결합은 공유결합이고 이때 탄소는 공유결합에 사용할 전자 4개, 수소는 1개를 가지고 있다. 전자 1개를 공유하고 있을 경우 단일결합, 2개는 이중결합, 3개는 삼중결합이 된다. 탄화수소의 예시로 일부 단순한 구조인 파라핀 계열을 소개하겠다. 파라핀 화합물은 단순한 구조의 탄화수소 사슬형태인데, CnH2n+2의 화학식을 가진다. 각 분자내에는 공유결합으로 강하게 결합되어 있지만, 사슬간에는 약한 반데르발스 결합이 이루어져 있다. 이 때문에 낮은 용융점이 특징이다. 파라핀 화합물의..

이번에는 고체 재료중 세라믹의 결정 구조에 대해 알아보자. 세라믹 재료는 금속과 비금속의 화합물으로 특성상 조합이 중요하다. 이 조합은 이온 결합성에 의존하는데, 이온 결합성은 원자들의 전기 음성도에 의존적이다. 전기 음성도 차이가 클수록 이온 특성이 증가한다. -> %이온특성 = (1- exp( -0.25 (Xa - Xb) ^2)) x 100 금속이온(양이온)과 비금속이온(음이온) 들의 구성으로 구성 이온들의 두가지 특성이 결정구조에 영향을 미친다. 1. 양이온과 음이온들의 상대적 크기 양이온과 음이온의 상대적 크기는 적층되었을때 어떤 형태가 될지를 결정하는 큰 요인이다. 크기 비율에 따라 배위수가 결정되기 때문이다. 2. 양전하와 음전하의 균형 합쳐졌을때 중성이 맞춰져야한다. 그중 상대적 크기에 대해..

결정구조 3가지 FCC, BCC, HCP를 알아보았다. 이번에는 단위정에서의 원자의 밀도를 계산해보자. 밀도는 질량/부피 인데, 같은 원리로 계산하면 된다. 따라서 밀도 = 단위정내 원자수x원자량 / 부피x아보가르도 수 이다. 아보가르도 수로 나누는 이유는 원자량이 1몰 당으로 계산되어 있는 값이기 때문이다. 한번 예시를 들어 계산해보자. 이 원자는 Cr크로뮴 원자 이다. 크로뮴은 원자량이 52.00g/mol , 원자 반지름 0.125nm 이다. 밀도는 BCC이므로 계산을 해보면 n=2 --> 2x52g/mol / a^3x6.022x10^23 (a=4r√3=0.2887nm) 이라는 결과를 얻게 된다. 같은 방법으로 세라믹의 밀도 또한 구해볼 수 있다. 세라믹은 금속과 다르게 다른 이온들이 구성 되어 있으..

2차원 단위에서 6각형 모양으로 쌓는 형태의 결정구조는 FCC외에 HCP가 있다. HCP는 FCC와 다르게 abab구조를 채택하는데, 이렇듯, 1층에서의 역삼각형 빈틈에 2층을 쌓는다면, 3층은 다시 1층의 위치에 적층하게 되는 구조이다. 입체적으로 나타내면 위와 같은 형태가 된다. 1. hcp 결정구조를 채택한 원자는 Cd(카드뮴),Mg(마그네슘),Ti(티타늄),Zn(아연) 등이 있다. 2. 배위수는 위아래 3개씩, 같은층에 6개 총 12개이다. 3. 단위정내에 원자가 1/6개씩 12개, 1/2개씩 2개 중간에 3개 총 6개가 있다. (FCC와 비교하여 비슷하게 적층되 있으나 단위정이 HCP의 경우 더 큰 모양이므로 더 많이 들어 있음) 4. APF(원자 충진률) = 0.74 5. c/a = 1.633

금속의 결정구조(1)에서 설명한 2차원 쌓기 형태중 6각형 모양으로 쌓은 형태인 FCC구조에 대해 설명해 보겠다. 1층 기준해서 2층에 역삼각형 모양의 빈틈마다 원을 채우고 3층에는 삼각형 모양의 빈틈마다 원을 채워 1/2/3층이 쌓이게 된다. 이렇게 abcabc... 의 적층구조를 띄는 것이 fcc구조이다. 이것을 입체적으로 보면 이렇게 된다. fcc구조는 1. 육각형 형태로 쌓여 abcabc.. 적층구조 2. fcc구조를 채택한 원자는 Al(알루미늄) , Cu(구리) , Ag(은) , Au(금) 등이 있다. 3. 배위수 - 이것은 첫번째 그림으로 보자. 위 아래 3개씩 , 같은 층에 6개 총 12개이다. 4. 단위정 내에 1/2 원자 6개, 1/8원자 8개 총 4개 이다. 5. 4r = √2a 이다...