Hydrogen Insertion into WO3_결과

목차

1. 실험 결과
2. 토의 및 해석
3. 참고문헌

본문내용

이번 실험에서는 H 원자가 WO3의 O3 층 사이에 삽입(Intercalation)하는 HxWO3를 합성하였다. H의 삽입으로 물성이 달라진 WO3와 HxWO3의 구조 및 전기전도도의 차이를 관찰하였다.
이번 실험에서 가장 중요한 이론으로는 ‘Intercalation’으로 층상구조가 있는 물질의 층간에 분자 · 원자· 이온이 삽입되는 현상이다. 이것의 특징은 다음과 같다.

원자 층으로 만들어진 층상물질은 층 내에서는 공유결합을 한다.
원자 사이의 격자는 금속결합 등의 강한 결합을 한다.
층과 층 사이에는 반데르발스 힘으로 약하게 결합하므로 깨지기 쉽다.

삽입(Intercalation)을 이용하여 WO3에서 HxWO3를 합성하였다.

[HxWO3의 합성]에서는 0.5g의 WO3와 3M HCl 50mL을 혼합하였다. 이때 색의 변화는 나타나지 않았다. 그다음 위의 혼합용액에 1g의 Zn을 첨가하였다. Zn와 HCl의 반응으로 수소를 발생하였다. 금속의 이온화 경향으로 반응성이 큰 Zn은 H 보다 산화되기 쉬우므로 환원제로 작용하였다.
실험에서 Zn은 가루가 아닌 큰 덩어리를 사용하였다. 이것은 표면적이 넓은 Zn와 H로 인해 더 많은 H2를 생성할 수 있으므로 WO3와의 반응이 더 잘 일어날 수 있기 때문이다.
[ Zn+ + 2H+ → Zn2+ + H2(g)↑ ]

1시간 동안 교반하고 고체 생성물을 감압여과로 걸러낸 다음 몇 분 동안 공기 중에 말리었다. 수소기체(H2)가 WO3의 입체 구조에 삽입(Intercalation)하므로 HxWO3의 x값이 증가하고 W의 산화수가 +6에서 +5로 환원되었다. WO3는 노란색 ~ 연두색이고 HxWO3는 어두운 청색이므로 육안으로 구별할 수 있는데 색이 어두운 청색으로 변했으므로 이는 HxWO3의 생성임을 알 수 있다.

참고 자료

무기화학/ miessler torr/ 자유아카데미 / 2005/ p121~183