콜로이드 상태에 있는 여러 물질의 미시적 구조와 연관시켜 물리적·화학적 성질을 다루는 물리 화학의 한 영역으로 콜로이드 과학에 관한 입자의 구조적 특징과 원리 그리고 각 물질간의 계면 현상을 통하여 표면활성에 대한 특성을 고찰하고 표면에서의 흡착현상과 물질의 유변학적 거동 등과도 관련지어 기술하였다.
콜로이드 상태에 있는 여러 물질의 미시적 구조와 연관시켜 물리적·화학적 성질을 다루는 물리 화학의 한 영역으로 콜로이드 과학에 관한 입자의 구조적 특징과 원리 그리고 각 물질간의 계면 현상을 통하여 표면활성에 대한 특성을 고찰하고 표면에서의 흡착현상과 물질의 유변학적 거동 등과도 관련지어 기술하였다.
[머리말]
콜로이드계는 식품, 의약, 농약, 화장품, 고분자, 세제, 페인트 및 석유산업분야에 걸쳐 매우 중요하며, 우리생활에 치약, 버터, 우유, 크림, 마요네즈, 인쇄 잉크, 화장품류, 혈액 등을 비롯하여 진흙, 토양, 스모그 등 이루 다 헤아릴 수 없을 정도로 여러 가지 물질들을 미립자 상태로 이용하고 있다. 미립자는 대략 1 0 마이크론 이하의 크기가 되면 이보다 큰 입자가 가지고 있지 않는 특유한 성질, 예로서 브라운운동을 한다든지, 또는 색깔이 물질 고유의 것이 아니라는 것 등의 특성을 나타내게 된다. 이와 같은 성질을 나타내는 크기의 입자를 가진 물질을 콜로이드 입자 또는 교질입자라 하며, 콜로이드 입자 주위의 매질을 포함하는 계를 콜로이드라고 한다. 그런데 이것을 연구하려면 표면 또는 계면의 존재를 알아야 하므로 ?콜로이드와 계면?과의 관계는 분리해서 생각할 수 없다.
콜로이드 상태에 있는 물질의 물리적?화학적 성질을 연구하는 물리화학의 한 부문으로 간주되는 콜로이드(교질)화학에서 콜로이드 상태는 무기물이나 유기물을 통해서 보편적으로 실현되는 것이다. 이것은 대부분의 자연물이나 합성품과도 밀접한 관계를 가지고 있으므로 교질화학의 영역은 점차 확대되어 가고 있으며, 화학의 한 분야라기보다는 오히려 물리학, 생물학, 생화학, 유전과학, 지질학, 환경학, 공학, 의학, 약학, 농학 등의 각 부문에 걸친 자연과학의 한 분야라고 하는 특징을 가지게 되어 콜로이드화학이라고 하는 대신에 주로 물리학과 화학의 관점에서 넓은 의미로 ?콜로이드과학?이란 이름이 사용되기도 한다.
콜로이드화학은 그 대상이 되는 물질상태의 특성으로 보아 특히 계면화학과 밀접한 관계를 갖고 있으며 계면화학은 대체로 두 개의 상, 즉 기?액, 액?액, 고?기, 고?액, 고?고 등의 경계면의 물리적?화학적 현상을 다루는 물리화학의 한 분야인 계면을 보통 표면이라고도 하므로 표면화학이라 부르는 경우도 있다. 계면화학은 원래 콜로이드화학의 기초로서 개척된 부분이었으나 현재에서는 그 자체로서 독자적인 입장을 가지고 발전되어 가고 있다.
특히 이 책의 내용은 보통 물리화학 교과서에서 하나의 장에 수록된 사항과, 또 보다 더 광범위하고도 전문적인 콜로이드화학과 계면화학 서적에 기술된 사항의 중간적 내용들을 중심으로 하여 수록되었다. 또한 물질의 미시적 구조와 연관시켜 정량적인 기반에서 서술되었고, 특히 흡착현상에 관한 이론을 적은 분량이지만 언급하여 환경공학적인 관점에서도 연구 개발할 수 있는 원리와 응용을 간략하게 제시하였으며, 더욱이 마이크로 에멀션의 제조기술을 응용할 수 있도록 연구의 접근방향을 언급하였다는 점에서 대학교의 이공계 학부 학생－화학과, 생물공학과, 유전공학과, 화학공학과, 공업화학과, 식품공학과, 바이오생체공학과, 고분자공학과, 약학과, 농예화학과 등－은 물론 대학원생에게 필요한 교과서로서 큰 손색이 없을 것으로 생각된다.
오늘날 이 분야의 현황에 있어서 실험사실에 대한 내용은 그런대로 적은 편은 아니나 그에 관한 이론적 해설, 특히 정량적인 기술이 매우 빈약하고 계통성이 결여되어 있는 감이 적지 않아 이 분야의 연구개발이 소홀히 취급되고 있는 점도 사실이다. 그런데 ...최근에 이르러 이 분야의 진보는 현저히 가속화되고 있는 추세이다.
오늘날 콜로이드 산업은 전체 정밀화학 산업시장의 약 70%를 차지하며, BT?NT?ET 등 관련 기술 및 산업의 발전에 따라 향후에도 높은 성장률을 보일 것으로 전망되고 콜로이드 분산계에 관한 응용 연구 개발은 학계와 산업계에서 매우 다양하게 시도되고 있다.
끝으로 저자는 주로 "Introduction to Colloid and Surface Chemistry"(D. J. Shaw), Applied Colloid and Surface Chemistry(R. M. Pashley and M. E. Karaman) 등을 이용하였으며, 전문용어 해설과 화학물질명에 대한 외래어 표기법은 ?화학공학술어집?과 ?최신 화학용어사전? 및 ?이화학 백과사전? 등을 활용하였다. 그리고 난해한 용어에 관해서는 각 장의 내용 중에 간략하게 설명하였고 미흡한 부분은 앞으로 수정 보완해 나가고자 한다.
CHAPTER 01 콜로이드 상태
1.1 서론
1.2 콜로이드계의 분류
1.2.1 분산계
1.2.2 계면의 중요성
1.2.3 친액성계 및 소액성계
1.3 구조적 특징
1.3.1 입자의 형상
1.3.2 굴절성
1.3.3 용매화
1.3.4 다분산성과 그 평균
1.4 콜로이드계의 조제 및 정제
1.4.1 콜로이드계의 일반적 성질
1.4.2 콜로이드용액의 제법
1.4.3 콜로이드용액의 정제
1.4.4 콜로이드 분산계
1.4.5 결정핵의 생성과 성장
1.4.6 단분산 졸
1.4.7 거대분자 콜로이드
1.4.8 에멀션중합과 고분자 라텍스
1.4.9 투석과 겔 여과
1.5 콜로이드 분산계의 특성과 응용
1.5.1 일반적 고찰
1.5.2 콜로이드 분산계의 특징
1.5.3 콜로이드 분산계의 안정화방법
1.5.4 콜로이드 분산계의 응용
1.6 기능성 콜로이드 입자 제조와 응용
1.6.1 일반적 고찰
1.6.2 콜로이드 입자의 제조방법과 응용 가능성
CHAPTER 02 운동학적 성질
2.1 액체 매질 속에서의 입자의 운동
2.1.1 침강속도
2.1.2 마찰비
2.2 Brown 운동과 병진확산
2.2.1 Brown 운동
2.2.2 병진확산
2.2.3 확산계수의 측정
2.3 초원심분리기
2.3.1 침강속도법
2.3.2 침강평형...법
2.3.3 전하효과
2.4 삼투압
2.4.1 삼투압의 측정
2.4.2 Donnan 막평형
2.5 회전 Brown 운동
2.5.1 유동복굴절
2.5.2 유전분산
CHAPTER 03 광학적 성질
3.1 광산란
3.1.1 Tyndall 효과-혼탁도
3.1.2 산란광의 측정
3.1.3 작은 입자에 의한 산란
3.1.4 입자 간의 간섭
3.1.5 광산란 측정으로부터의 상대분자량
3.1.6 큰 입자
3.2 광학 및 전자현미경법
3.2.1 광학현미경-분해능
3.2.2 투과전자현미경
3.2.3 주사전자현미경
3.2.4 암시야 현미경법-한외현미경
CHAPTER 04 액체-기체 및 액체-액체 계면
4.1 표면장력과 계면장력
4.1.1 계면에서 분자 간 힘의 부가성
4.1.2 굽어진 계면에서의 현상-캘빈식
4.1.3 온도에 의한 표면장력의 변화
4.1.4 표면장력 및 계면장력의 측정
4.2 계면에서의 흡착과 배향
4.2.1 표면활성
4.2.2 계면활성제의 분류
4.2.3 흡착속도
4.2.4 용액에서의 흡착-Gibbs의 방정식
4.2.5 흡착의 열역학-Gibbs의 흡착식
4.2.6 Gibbs식의 실험적 증명
4.3 회합콜로이드-미셀입자생성
4.3.1 계면활성제용액의 물리적 성질
4.3.2 미셀의 구조
4.3.3 표면의 거동
4.3.4 전기전도도
4.3.5 임계미셀농도의 예민성
4.3.6 미셀화반응에 대한 에너지론
4.3.7 Krafft 현상
4.4 퍼짐
4.4.1 부착과 응집
4.4.2 다른 액체표면에서의 한 액체의 퍼짐
4.5 단분자막
4.5.1 불용성 단분자층의 연구에 대한 실험방법
4.5.2 단분자막의 물리적 상태
4.5.3 기체막
4.5.4 응축막
4.5.5 팽창막
4.5.6 단분자막의 물리적 상태에 영향을 주는 인자
4.5.7 단분자층을 거치는 증발
4.5.8 단백질의 표면막
4.5.9 혼합막에서의 상호작용
4.5.10 생체막
CHAPTER 05 고체-기체 계면
5.1 흡착 및 흡착제
5.2 고체에 대한 기체 및 증기의 흡착
5.2.1 물리흡착 및 화학흡착
5.2.2 기체흡착의 측정방법
5.2.3 흡착등온선의 분류
5.2.4 모세관 응축
5.2.5 흡착등온식
5.2.6 흡착에너지
5.2.7 표면면적
CHAPTER 06 고체-액체 계면
6.1 접촉각과 젖음
6.1.1 퍼짐젖음
6.1.2 부착젖음
6.1.3 액침젖음
6.1.4 접촉각의 측정
6.1.5 접촉각과 젖음에 영향을 미치는 인자
6.1.6 젖음제
6.1.7 발수성
6.2 부유선광
6.3 세탁능
6.3.1 세탁메커니즘
6.3.2 젖음
6.3.3 때의 제거
6.3.4 때의 재부착
6.3.5 세탁제 첨가물
6.4 용액으로부터의 흡착
6.4.1 용액흡착등온선
6.4.2 등온식 및 표면면적
6.4.3 크로마토그래피법
CHAPTER 07 하전계면
7.1 전기이중층
7.1.1 표면전하의 근원
7.1.2 확산이중층
7.1.3 이중층의 내부 부분
7.1.4 이온교환
7.2 계면동전기현상
7.2.1 전기영동
7.2.2 유동전류 및 유동전위
7.2.3 전기삼투
7.3 계면동전기이론
7.3.1 ka가 작을 때의 H?ckel식
7.3.2 ka가 클 때의 Smoluchowski식
7.3.3 Henry의 식
7.3.4 표면전도도
7.3.5 완화작용
7.3.6 유전율과 점성도
7.3.7 유동전류와 유동전위
7.3.8 전기삼투
CHAPTER 08 콜로이드 안정도
8.1 소액성 졸
8.1 소액성 졸
8.1.1 임계응석가-Schulze-Hardy 규칙
8.1.2 Deryagin-Landau 및 Verwey-Overbeek 이론
8.1.3 이중층 상호작용에너지
8.1.4 콜로이드 입자 간의 van der Waals 힘
8.1.5 포텐셜 에너지곡선
8.1.6 이차극소
8.1.7 임계응석가의 측정 및 예측
8.1.8 응집에 대한 속도론
8.1.9 침강부피 및 겔화
8.2 친액성 물질을 포함하는 계
8.2.1 고분자용액
8.2.2 안정제를 포함하는 분산
8.2.3 증감화작용
CHAPTER 09 유변학
9.1 서론
9.2 점성
9.2.1 Newton 점성도
9.2.2 점성도의 측정
9.2.3 묽은 콜로이드용액과 분산계의 점성도
9.3 비 Newton 흐름
9.3.1 정상상태현상
9.3.2 시간에 의존하는 현상
9.3.3 비가역적인 현상
9.4 점탄성
9.4.1 실험방법
9.4.2 시간에 의존하는 변형과 구조특성
9.4.3 고무탄성
9.4.4 비선형 점탄성
9.4.5 바이센베르크 효과
CHAPTER 10 유탁액과 거품
10.1 물 속의 기름방울형 유탁액과 기름 속의 물방울형 유탁액
10.1.1 에멀션화제와 에멀션의 안정도
10.1.2 에멀션화제와 에멀션형
10.1.3 에멀션의 파괴
10.1.4 계면활성제
10.2 거품
10.2.1 거품의 안정도
10.2.2 거품의 배수
10.2.3 막의 파열
10.2.4 소포제
? 연습문제
? 참고문헌
? 부 록
? 찾아보기
임재석 [저]
저서 [콜로이드과학 및 표면화학]
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