[자연과학] [화학실험 보고서] 금 나노입자의 합성과 분석

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[자연과학] [화학실험 보고서] 금 나노입자의 합성과 분석

[화학실험 보고서] 금 나노입자의 합성과 분석

실험목적
여러 가지 크기의 금 나노 입자를 합성하고, 그 성질과 색을 관찰한다.

실험원리
나노입자 - 적어도 한차원이 천만분의 1미터(〓100nm) 이하인 분자.나노기술이 다루는 나노 입자의 크기는 최소한 1~100nm가 되어야 하고, 나노 크기의 물리, 화학적 성질을 근본적으로 제어할 수 있는 과정을 통해 만들 수 있어야 하고 더 큰 구조물로 합쳐져야 한다.
(1nm 〓 10-9m)

금 나노 입자에 따른 색깔 - 100nm 이상 : 금색
75nm ~ 100nm : 검정색
10nm ~ 75nm : 청색
10nm 이하 : 붉은색

→ Au(Ⅲ)이온을 몇 가지 다른 조건과 다른 환원제를 이용하여 환원시켜 크기에 따른 금 나노 입자의 색깔을 통해 그 크기를 알 수 있다. 금 나노 입자에 흡착된 음이온의 종류에 따라 크기가 변한다. 나노 입자의 크기가 커지면 표면 플라스몬(surface plasmon)의 흡수 파장은 길어진다. 또 나노 입자의 모양이나 매질의 굴절률도 흡수 파장에 영향을 끼친다

콜로이드 - 물질의 분산 상태를 나타내는 것으로 지름이 1~100nm 정도의 미립자가 기체 또는 액체 중에 분산된 것은 콜로이드 상태라고 부른다.
◆ 콜로이드의 분류 - 상태에 따른 분류 : 우유, 녹말과 같이 유동성이 있는 상태 를 졸(〓sol), 묵이나 한천과 같이 반고체 상태를 겔(gel)이라고 한다.
- 전하에 따른 분류 : +전하를 띈 양성 콜로이드와 -전하는 띈 음성 콜로이드로 나누어진다.
- 콜로이드 생성에 따른 분류 : 한 개의 분자로 이루어진 분자 콜로이드, 다수의 분자나 이온으로 이루어진 미셀 콜로이드, 특수한 분산법으로 만들어진 분자나 이의 모임인 분산 콜로이드가 있다.

◆ 콜로이드 용액의 성질 - 브라운 운동 : 콜로이드 입자가 분산매의 충돌에 의해 불규칙하 게 움직이는 운동
- 틴들 현상 : 콜로이드 입자가 빛을 산란시켜 용액에서 빛의 진 로가 밝게 보이는 현상
- 흡착 : 콜로이드 입자가 겉넓이가 넓어서 입자 표면에 다른 분 자나 이온이 쉽게 달라붙는 현상
- 엉김 : 소수 콜로이드에 전해질을 넣으면 콜로이드 입자들이 전 기력에 의하여 서로 덩어리로 뭉쳐서 엉기게 되는 현상
- 전기 이동 : 대전된 콜로이드가 어느 한쪽의 전극으로 끌리는 현상
엉김(응석)과 염석의 차이 :
엉김과 염석이 일어나는 현상은 전해질의 양에 의해서 결정되는게 아니라 콜로이드 자체의 물성 때문에 일어나는 현상이다. 다시 말해 엉김현상은 소수 콜로이드, 염석은 친수 콜로이드에서 나오게 되는 것이다. 그렇다면 왜 엉김현상은 소수의 전해질을 그리고 염석은 다량의 전해질을 필요로 하게 되냐면 소수 콜로이드 주위에는 물 분자들이 콜로이드 주변을 가리우지 않고 있다. 다시 말해서 소수 콜로이드 주위에는 물분자들에 의해서 둘러쌓여 있지 않다는 것을 말하는 것이다. 따라서 소수 콜로이드는 콜로이드간 반데르발스 인력이 작용이 되다가 전해질의 이온성분이 들어가게 되면 콜로이드 입자와 반대전하를 띤 이온이 모여 콜로이드 입자가 서로 엉켜 침전되는 현상이 일어나게 되는데 이를 엉킴이라고 한다. 그리고 염석은 친수콜로이드 주위에는 다량의 물분자들이 둘러쌓고 있다. 따라서 물분자들이 주위를 감싸고 있기 때문에 콜로이드와 콜로이드간에는 서로 간섭하려고 해도 할 수가 없는 상황이죠. 이때 많은 양의 전해질을 가하게 되면 전해질과 물이 정전기적 인력이 작용하여 친수 콜로이드에서 물분자들이 떨어져나가기 시작한다. 이때 친수 콜로이드끼리 뭉치면서 침전되게 되는데 이를 염석이라고 한다.

실험결과
[실험 1.]
① 실험 1에서 사용한 환원제는 1%　trisodium citrate dihydrat


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[문서정보]

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