안녕하세요. 장준원 전문가입니다.
Q. 증류가 순수 물질 분리에 어떻게 사용 되나요?
증류는 혼합물의 성분이 가진 끓는점 차이를 이용해 성분을 분리하는 공정을 일컷습니다. 화학공정에서 증류는 증류탑을 통해 이루어지게 되며 혼합물을 가열해 휘발성이 높은 성분이 먼저 증발하도록 합니다. 증기는 상단에서 냉각되어 액체로 응축되고 이렇게 분리된 액체가 모여 원하는 성분을 얻을 수 있습니다. 단순 증류는 두 성분의 끓는점 차이가 클 때 분별 증류는 끓는점 차이가 작은 여러 성분이 있을 때 유효하겠습니다.
Q. 화학 공정에서 촉매는 어떤 역할을 하는 건가요?
증류는 혼합물의 각 성분이 가진 끓는점 차이를 이용해 특정 성분을 분리하는 과정을 말합니다. 화학 공정에서 증류는 주로 증류탑을 통해 이루어지는데 혼합물을 가열해 휘발성이 높은 성분부터 증발시켜 이를 다시 응축하여 분리합니다. 단순 증류는 끓는점 차이가 큰 혼합물에 사용하게 되고 분별 증류는 성분이 여러 개일 때 순차적으로 분리하는 데 적합한 방법입니다. 진공 증류는 열에 민감한 물질을 낮은 온도에서 분리할 때 유용합니다.
Q. 폴리머 합성에서 단량체와 중합체의 차이가 무엇인가요?
단량체들이 연결되어 중합체 되는 과정은 중합 반응입니다. 중합 반응은 주로 추가 중합과 축합 중합 두 가지로 나뉘는데요. 추가 중합에서는 이중 결합을 가진 단량체들이 결합하며 촉매와 열, 압력 조건이 중요한 역할을 하고 축합 중합은 단량체들이 결합하여 물, 암모니아 등의 부산물이 생성되며 이때 반응 속도와 수율을 높이기 위해 적절한 온도와 촉매가 필요합니다. 이 과정에서 반응 조건에 따라 폴리머의 분자량, 구조, 물성이 달라지기에 원하는 특성을 가진 중합체를 생산할 수 있습니다.
Q. 열역학 이 화학공학에서 중요한 이유는 무엇인가요?
열역학은 화학공학에서 반응의 자발성, 평형 상태, 에너지 변화 등을 예측하기 위한 필수적인 학문입니다. 엔탈피와 엔트로피 변화를 통해 반응이 자발적으로 진행되는지 판단하고 공정에서 에너지 효율을 극대화할 수 있습니다. 또한 열역학적 평형 상태를 분석하게 되면 최적의 반응 조건을 설정할 수 있어서 원하는 제품의 수율을 높이고 불필요한 에너지 소비를 줄입니다. 이는 공정 설계, 에너지 관리, 원가 절감 등 화학 공정의 전반적인 효율성과 경제성에 큰 영향을 미치게 됩니다.
Q. 화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인이 무엇인지 궁금합니다
화학 반응 속도는 온도, 압력, 농도, 촉매 등의 요인에 의해 크게 좌지우지됩니다. 온도가 높아지면 반응물 입자의 에너지가 증가해 반응 속도가 빨라집니다. 압력이 높아지면 특히 기체 반응의 경우 입자들이 더 가까이 밀집돼 충돌 빈도가 늘어 속도가 증가하게 되고 농도가 높으면 반응물 입자 간 충돌 확률이 높아져 속도가 빨라집니다.촉매는 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 높이고 공정 효율과 생산 속도를 향상시키는 역할입니다. 이러한 요인들은 화학 공정에서 비용 절감과 생산성에 중요한 영향을 미치겠습니다.