[물리화학] Conjugation 염료의 흡수 스펙트럼

목차

Conjugation 염료의 흡수 스펙트럼

1. Introduction

2. Principle

3. Equipment & Reagent

4. Procedure

5. Data & Calculation

6. Result & Discussion

7. 참고 문헌

본문내용

합물의 스펙트럼이 가시광선 영역에서 나오는 이유는 아래 그림에서 볼 수 있듯이 상호작용하는 원자 궤도함수의 수가 많아질수록 궤도 함수간 에너지 준위 차이가 줄어들어 파장이 커지기 때문에 자외선 영역에서 가시광선 영역으로 이동한 것이다. 반면에 C-C나 C-H와 같은 단일 공유 결합에 있는 전자는 전자를 전이시키는데 많은 에너지를 필요로 한다. 따라서, 포화탄화수소는 자외선 영역의 160nm 이상의 대단히 높은 에너지 복사선의 흡수 스펙트럼이 관찰된다.
L값의 정의
L값의 정의는 particle in a box에서는 양 벽사이의 길이로 정의하였었다. 그러나 이번 실험에 사용된 컨쥬게이션 화합물인 메틸렌블루의 경우 사슬모양이 아닌 고리모양의 컨쥬게이션 화합물로서 고리모양 π-전자계를 전자의 입장에서 하나의 긴 통로로 가정하여 이 고리모양을 사슬모양으로 펼친 후 그 거리를 L값으로 정의하였다.
π-전자계 속 이웃하는 원자간 거리는 벤젠이나 그와 유사한 결합이 있는 분자의 결합길이라 생각하여 0.139nm로 가정하였다. 그러나 외부 π-전자계에는 14개의 결합수가 존재하고, C-N의 결합과 C-S의 결합이 벤젠류의 C-C의 결합보다 작고 내부 2개의 결합을 고려하여 더욱 안정화 될 것으로 예상하여 평균 결합길이가 짧아질 것이라 생각했다.
실제로 실험값 를 에 대입하여 풀어보면 거꾸로 L값을 구할 수가 있는데 계산해보면,
이는 π-전자계 속 이웃하는 원자간 거리가 약 0.125 nm 정도로, 상호작용하는 원자 궤도함수가 많아 비교적 많이 가까워지면서 안정화되었다는 것을 의미한다.
또한 값을 구하지 못한 상태에서 이론값을 계산하였기 때문에 의 값이 크게 나왔고 실험값과의 오차가 커졌다.
용액을 희석시키는 이유
투과도(T) =
분광기에서 시료로 빛을 쬐어줄 때, 쬐어주는 빛의 양을 I라고 하면 시료를 투과해서 나오는 빛의 양은 I보다 작은 I이다.
흡광도(A) = -logT
= abc (b:시료의농도 ,c:시료의길이)
위의 beer-lambert 법칙을 보면, 분광기가 읽을 수 있는 흡광도의 범위는 정해져있기 때문에 시료의 농도가 높으면 흡광도가 높아져 어느 일정 수준이상의 흡광도는 모두 갖게 표시하게 된다. 따라서 농도를 희석하여 흡광도를 낮춰서 흡광도 피크가 1이 되는 곳까지 낮춰야한다.
메틸렌블루의 농도에 따라 흡광도가 다른 이유
시료의 흡광도는 용액의 농도(c), 셀의 두께(b) 그리고 몰흡광계수(ε)에 의하여 결정이 된다. 두 용액 모두 메틸렌블루이므로 몰흡광계수면에서 같고, 같은 셀을 사용하므로 그 두께 역시 같다. 따라서 농도에 비례하여 흡광도가 나타남을 알 수 있다.
7. 참고 문헌
「Quantum Chemistry And Spectroscopy」 (Hardcover / 1st Ed. ) -Engel, Thomas
「물리화학 (제8판) Physical chemistry 」-Atkins, P. W
「ORGANICCHEMISTRY」-2/E -SMITH
「Organic Chemistry」 -McMurry, John E.

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