【공업화학】 2018 국가공무원 5급(기술) 제4문

2018 국가공무원 5급(기술) 제4문

 

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Q. 화학반응을 조절하여 유리와 세라믹의 미세구조를 제어하는 졸겔(sol-gel)법은 저온합성 및 환경친화성 측면에서 우수한 무기화합물 제조방법으로 알려져 있다. 특히, 알콕사이드(alkoxide)를 출발물로 삼아 실리카 젤(silica gel)을 제조할 경우, 수화-축합 과정을 거치며 이대 반응조건에 따라 생성물의 특성이 달라진다. 다음 물음에 답하시오.

 

Q1. 알콕사이드 출발물로 널리 사용되는 TEOS(tetraethyl orthosilicate)의 구조식을 나타내시오.

 

A1. 

Figure. 1. TEOS의 구조식

 

Q2. TEOS의 수화(hydroxylation), 축합(condensation) 반응을 거쳐 생성물을 얻게 될 때, 이에 해당하는 다양한 반응식을 단계적으로 나열하시오.

 

A2. 

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 2. TEOS condensation reaction

TEOS로 인해 입자가 커지는 걸 막기 위해 일부러 무수 환경에서 반응시키는 경우도 있음

 

Q3. TEOS의 수화, 축합 반응에 영향을 줄 수 있는 요인들을 제시하고, 각각의 요인에 따른 영향을 설명하시오.

 

A3. 

요인 1. TEOS의 농도 : TEOS의 농도가 커지면 입자 크기 분포가 커지며, 구형에서 벗어남 

요인 2. 물의 농도 : 물의 농도가 너무 많으면 가수분해가 촉진됨

요인 3. 알코올의 농도 : 알코올의 농도가 많으면 젤 합성 반응이 억제됨

요인 4. pH : pH가 높아야 축합반응 촉진

요인 5. 반응온도

요인 6. 기타 : 알콕사이드의 농도, 암모니아의 농도

 

입력 : 2019.05.13 22:30