황산구리 전해욕에 분산제인 콜리이달 실리카(SiO2현탁액)를 첨가시키는 분산도금의 방법을 이용하여 음극에 석출하는 전해 석출물의 결정구조, 표면형상, 결정방향 등의 변화를 검토하였고 내식성, 물리적 특성 또한 조사하였다. 콜로이달 실리카를 분산시킨 구리 전해욕의 석출피막의 특성에 대해서 조사한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 전해 석출피막의 결정입자가 미세화 되고, 균일하게 성장됨은 물론, 결정 수가 증가하였으며, 콜로이달 실리카의 분산 효과에 의해서 전해 석출피막의 경도가 대략 16%까지 상승하였다. 또한 콜로이달 실리카를 분산시킨 극리 전착층의 X-선 회절패턴이 (111)면, (200)면과 (311)면이 거의 소멸되어 우선 방위가 (111)에서 (110)면으로 변화되었다. 부식전위의 측면에서도 콜로이달 실리카의 흡착 효과에 의해서 구리 전착층의 전위가 귀하게 이동하는 효과를 얻을 수 있었다.

This study examined how to produce new methods of copper (II) sulfate crystallization by using a small-scale chemistry tool such as small-scale reaction surface and petri dish. The making of copper(II) sulfate is included in the 5th grade elementary science textbooks. Various copper(II) compounds were reacted with a 2 M sulfuric acid solution. The result of this study is as follows: Seven small amounts of copper(II) compounds were reacted with a few drops of 2 M sulfuric acid solution at room temperature to make a copper(II) sulfate crystal of triclinic shape. Using the petri dish method, a copper(II) sulfate crystal could be identified within one hour of reacting copper(II) hydroxide, copper(II) carbonate, copper(II) nitrate, copper(II) perchlorate, cupric(II) formate from a few drops of 2 M sulfuric acid solution at room temperature. When using the lap top method for copper(II) perchlorate, cupric formate, a proper crystal could be identified within one hour as well. SSC methods were used for the first time to make a copper sulfate crystal via chemical reaction. We can make a copper(II) sulfate crystal using a simple method which is easier, safer and saves time in class. And since a small quantity of chemicals are being used in SSC chemical methods, waste is greatly reduced. This lessens the amount of environmental problems caused by the experiment. This can be helpful in preserving nature. In addition the cost of chemical and laboratory equipment is greatly reduced because it uses material that we find in our daily lives. There will be continued study of small-scale methods such as improvement of new programs, study and training of teachers, and securing SSC tools. I would like to suggest such as SSC methods are applicable in elementary School Science. I would like it to become a wide spread program.

이 연구의 목적은 황산구리를 통해 초등학교 4학년과 6학년 학생들의 물질에 대한 관찰능력과 사전지식 수준 및 종류를 조사하고 비교하여, 초등학교 실험 학습 활동을 위한 학습 자료를 마련하기 위한 것이다. 연구를 위하여 80명의 초등학교 4학년과 6학년 학생들을 대상으로 시범실험을 실시하고, 끝이 열린 질문지로 설문조사를 수행하였다. 연구 결과, 첫 번째, 황산구리 결정보다는 황산구리 가루에 대한 시각과 촉각의 감각기관을 통한 관찰 활동에서 더 많은 학생들이 더 다양하게 관찰을 하였다. 두 번째, 황산구리의 물리적 변화에 대한 관찰 활동에서 4학년과 6학년 학생들의 대부분이 용해 개념에 대한 이해가 부족하였으며, 재결정에 대해서도 다양한 의견을 제시하였다. 세 번째, 황산구리의 화학적 변화에 대한 실험 학습 활동에서 4학년 학생들의 응답이 6학년 학생들의 응답보다 다양했다. 그러나 4학년 학생들의 응답은 화학반응 과정 중의 일부 현상에 한정된 장면 관찰이었고, 6학년 학생들의 응답은 화학반응으로 변화되는 과정을 포함한 과정 관찰이었다. 네 번째, 황산구리의 구조에 대한 예상에서 학생들은 다양한 유형의 구조를 제시하였으나, 아무도 과학적으로 인정되는 구조를 제시하지는 못했다. 그러나 초등학교 학생들이 관찰 활동과 시범 실험을 통하여 나름대로 다양한 형태의 황산구리 구조를 예상하는 것으로부터 초등학교 학생들의 다양한 탐구 능력을 엿볼 수 있었다. 따라서 초등학교 학생들에게 황산구리와 같은 친숙한 학습 자료를 이용하여, 물질 분야의 과학적 개념을 지도하는 실험 학습 활동 중심의 과학교육을 지속적으로 시도해야 할 것이다.

Adsorption on goethite of individual component from a solution containing phosphate, sulfate, or copper ion was investigated. Competitive adsorption in the binary and ternary solution systems composed of phosphate, sulfate, and copper ions was also investigated. In competitive adsorption systems with phosphate and sulfate ions, the presence of phosphate ion reduced the adsorption of sulfate ion largely. On the other hand, the presence of sulfate ion caused only a small decrease in phosphate adsorption. This result suggests that phosphate ion is a stronger competitor for adsorption on goethite than sulfate ion, which is consistent with the higher affinity of phosphate for the surface compared to sulfate ion. Compared to the results from single-sorbate systems, adsorption of copper ion in the binary system of sulfate ion and copper ion was found to be enhanced in the presence of sulfate ion. Addition of sulfate ion to the binary system of copper ion and phosphate ion resulted in a small enhancement in copper sorption. This result implies that the presence of sulfate ion promotes adsorption of the ternary complex FeOHCuSO4. The adsorption isotherms could be well described by the Langmuir adsorption equation.

Adsorption of phosphate, sulfate, and copper ion to goethite was investigated. Goethite was prepared in the alkaline solution. In the single adsorbate systems, the final equilibrium plateau reached within 20 min. The adsorption isotherms of the individual ions could be well described by the Langmuir equation. The maximum adsorption capacities (qmax) were calculated as 0.483 mmol/g and 0.239 mmol/g at pH 3 for phosphate and sulfate ion, and 0.117 mmol/g at pH 6 for copper ion, respectively. In competitive adsorption system with phosphate and sulfate, phosphate ion was a stronger competitor for adsorption on goethite than sulfate ion, which was consistent with higher affinity of phosphate ion for the surface compared to sulfate ion. The existence of sulfate ion enhanced the adsorption of copper ion but the adsorption of sulfate was inhibited when copper ion was present.