【환경화학】 2010 국가공무원 5급(기술) 제4문

2010 국가공무원 5급(기술) 제4문

 

추천글 : 【환경화학】 환경화학 목차 

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a. 전기화학 

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Q. 물 및 저니층의 혐기성 조건에 다음 현상에 대하여 답하시오.

 

Q1. 다음은 흔히 electron tower라고 하는 대표적인 분자들의 표준상태에서의 전위차를 표현한 것이다. 산소가 거의 없는 혐기성 조건에서 최종전자수용체로 사용되기에 유리한 분자를 순서대로 나열하고, 그 이유를 설명하시오.

 

NO₃^- + 8e^- + 10H⁺ → NH₄⁺ + 3H₂O, Eº = 0.878 V 

SO₄^2- + 8e^- + 9H⁺ → HS^- + 4H₂O, Eº = 0.248 V 

Fe³⁺ + e^- → Fe²⁺, Eº = 0.769 V

MnO₂(s) + 2e^- + 4H⁺ → Mn²⁺ + 2H₂O, Eº = 1.227 V

 

A1.

환원전위가 클수록 화학종이 전자를 수용하려는 경향이 커진다.

따라서 MnO₂ > NO₃^- > Fe³⁺ > SO₄^2- 순으로 전자 수용체로 사용되기에 유리하다.

 

Q2. 저니토(sediment)를 굴착해 보면 흔히 검은색을 띠고, 계란썩는 듯한 악취를 낸다. 저니토와 표토의 황함량이 거의 같더라도 표토에서는 저니토에서와 같은 냄새가 거의 나지 않으며 색깔도 일반적으로 다르다. 그 이유를 설명하시오.

 

A2. 

표토는 유산소 환경(aerobic environment)이기 때문에 황이 황산염(SO₄^2-)으로 존재한다.

반면, 저니토는 무산소 환경(anaerobic environment)이기 때문에 황이 황화수소(H₂S)로 존재한다.

 

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 Figure. 1. 황순환^]

 

황화수소는 악취로 유명하며 검정색 침전을 형성한다.

 

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Figure. 2. 용해된 황화수소(좌)와 침전된 황화수소(우)^]

 

Q3. 혐기성 환경에서 활동하는 황산염 환원균(sulfate reducing bacteria) 혹은 철환원균(iron reducing bacteria)은 잔류성이 큰 유기염소계 화학물질의 분해에도 관여한다. 이들이 어떻게 잔류성 유기염소계 화학물질을 분해하는지 설명하시오.

 

A3. 

황산염 환원균 혹은 철환원균이 생성한 Sº, Feº은 유기염소와 반응하여 염소를 Cl-로 환원시키고 Sº, Feº은 산화될 수 있다.

즉, 직접적으로 대사를 하지 않아도, 산화-환원 짝지음 반응으로 잔류성 유기염소를 분해할 수 있다.

다음은 Feº에 의한 유기염소의 분해 반응 예시이다.

 

R-X + Fe(Ⅰ) → R· + X^-+ Fe(Ⅱ)

 

입력: 2019.04.04 11:58