토양환경기술사시험자료집 - 토양일반(24)

※ 미셀(Micelles), 토양교질(미셀)의 전위

 

1. 미셀(Micelles)

      (1) 보통 토양교질은 철, 알루미늄의 규산염복합체와 부식산염복합체로서, 

           염기성이 약하고 음전하를 띠고 있다.

      (2) 미셀이란 토양콜로이드 같은 하전된 입자들이 배지(Medium)에서 평형을 유지하며 형성한 

           군집이다. 토양콜로이드는 음으로 하전되어 있으므로, H+, Al3+, Ca2+, Mg2+ 같은 많은 

           양이온이 표면에 흡착되어 이온이중층을 형성한다.

      (3) 미셀은 음성교질이 구형을 이루어 입자의 주변부는 음전하권에 포함되고, 

           그 외측은 Ca2+, Mg2+, Na+, K+, H+ 등의 양이온권을 이루어, 

           전기적평형(전기적이중층, Inner Ionic Layer 와 Outer Ionic Layer)을 유지하는, 

           교질입자 또는 교질입자의 덩어리이다.

            

 

2.  토양교질(미셀)의 전위

       (1) 미셀에서 음전하권과 양전하권의 전위차는, 

            대전량과 이중층간의 거리에 비례하며, 입자직경(입경)의 제곱에 반비례한다.

        

                                                       e : 입자의 대전량에 그 외측의 반대성 대전량

                                                       d : 음, 양이온층간의 거리

                                                        r : 입자의 직경

                                                       D : 이중층간 기질의 전매항수(물 : 76)

      (2) 미세한 입자가 전위차가 크며, 양이온의 수화도가 크면 전위차가 크다. 

           즉 2가 이온보다는 1가 이온이, 이온반경이 작을수록 전위차가 커짐을 의미하는데, 

           이는 분산(Dispersion)이 잘 됨을 의미한다.

      (3) 콜로이드입자의 전위차는 입자와 해리이온간의 전위차이며, 이를 제타전위(Zeta Potential)

           라 한다.  

              1) 확산이중층내에는 교질표면쪽으로 갈수록 양이온의 밀도가 높아지며 외부용액 쪽으로 

                  갈수록 양이온의 밀도가 낮아지고, 음이온은 이와 반대로 분포한다. 교질표면과 거리가 

                  떨어진 외부용액에서는 양이온과 음이온의 밀도가 동일해진다. 따라서 이중층내의 각 

                  점에서는 교질표면으로부터의 거리에 따라 양이온과 음이온의 분포가 달라지며 그에 

                  해당하는 전기적 전위가 생기는데 이를 제타포텐셜이라 한다.

              2) 제타포텐셜은 교질표면에서 가장 높은 값을 가진다. 이 전위는 이중층내부로부터 

                  양이온을 외부용액으로 운반하는데 필요한 일의 척도가 된다. 이 포텐셜은 토양입자의

                  응집, 분산, 입단화에 크게 영향을 미친다. Na+와 같이 수화도가 높은 이온이 교질표면

                  에 흡착되면 토양의 제타포텐셜이 높아져 입자들이 분산되기 쉽다.