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목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 적외선분광법의 원리
1. 분자의 진동
2. 분자 진동의 종류
3. 작용기 진동수

Ⅲ. 적외선분광법의 스펙트럼

Ⅳ. 적외선분광법의 시료
1. 액체시료(salt plate)
2. 고체시료(KBr Pellets)
3. 적외선분광법의 화합물
1) 알칸 화합물
2) 알켄 화합물
3) 방향족 화합물
4. 에테르 화합물
5. 카르보닐 화합물
1) 컨주게이션 효과(conjugation effect)
2) 고리 크기의 효과(ring size effect)
3) α-치환 효과(α-substitution effect)
4) 수소 결합 효과(hydrogen bonding effect)

Ⅴ. 적외선분광법의 응용
1. 물질의 구조 확인
2. 반응 속도 및 반응 과정의 연구
3. 수소 결합의 검정
4. 정량 분석 및 순도 측정

참고문헌

본문내용

의 흡수 피크를 보면, C=O기가 고리 바깥에 있을 경우, 고리의 크기가 감소할수록 높은 에너지 옮김을 하고 있다. 이것은 고리의 크기가 작을수록 고리 스트레인이 증가하기 때문이다.
즉, 고리의 크기가 작을수록 고리 안의 C-C 결합의 성격이 sp3에서 sp2 또는 sp 로 됨으로써 p 궤도 함수의 특성이 점점 증가하며, 그로 인하여 C=O결합에서는 오히려 p특성이 감소되는 반면 s 궤도 함수 특성이 커짐으로써 결국 C=O 의 결합 세기를 증가시키기 때문이다.
이와 같은 현상은 고리 밖의 C=C 결합에서도 마찬가지의 결과를 나타낸다. 그러나 고리 안의 C=C 결합이 있을 때 에는 그 반대임을 유의해야한다.
3) α-치환 효과(α-substitution effect)
C=O 에 결합된 α탄소에 전기 음성도가 큰 할로겐 등과 같은 치환기가 있을 때에는 전자 끌기 효과로 인하여 C=O 결합의 세기를 강화 시키므로 높은 에너지 옮김을 일으킨다.
4) 수소 결합 효과(hydrogen bonding effect)
C=O가 수소 결합을 일으키면 C=O결합의 세기가 약화되므로 낮은 진동수 쪽으로 옮긴다.
Ⅴ. 적외선분광법의 응용
1. 물질의 구조 확인
각 화합물의 작용기에 대한 특성적인 스펙트럼이 얻어지므로, 이를 확인하면 그 구조를 확인할 수 있다는 것은 이미 설명하였다.
합성에서 방응 물질을 알고 있을 때 생성물질의 확인은 여러 개의 흡수띠를 해석하지 않아도 반응 물질의 어떠한 흡수띠가 없어지고 새로운 것이 나타나느냐의 여부로 생성물을 예상할 수 있다.
전혀 미지의 단일 시료일 경우에는 IR스펙트럼만으로는 확인이 곤란하므로, 확인에 도움을 줄 수 있는 여러가지 실험적 자료를 얻는 것이 좋다.
가령, 원소분석과 분리량을 측정하여 그 결과로부터 분자식을 구하고, 끓는점, 녹는점, 선광도 및 특수한 시약과의 반응성 등과 같은 물리 화학적 성질을 측정, 비교함과 동시 에, NMR, UV-Vis 및 MS 등의 스펙트럼을 함께 이용해야 할 것이다.
그러나 혼합물이거나 고분자 물질인 경우에는 스펙트럼이 매우 복잡하여 위와 같은 과정으로는 확인이 곤란하다. 따라서 이 경우에는 적당한 방법으로 분리한 다음 스펙트럼을 얻어 해석해야 할 것이다.
IR 스펙트럼은 광학 이성질체를 제외하고는 물질이 다를 때에는 동일한 조건에서 측정한 스펙트럼은 서로 다르다.
따라서 흡수띠를 해석하기 곤란한 경우일지라도 두 물질의 스펙트럼 자체를 비교하면 같은 물질인지의 여부를 쉽게 판단할 수 있다.
또, Sadtler 또는 Aldrich 등에서 제공된 많은 유기 화합물의 표준 스펙트럼과 비교해도 좋다.
그러나 반드시 유의해야 할 점은 같은 물질이라 하더라도 그 조건에 따라서는 흡수 위치 나 모양이 변한다는 사실이다.
2. 반응 속도 및 반응 과정의 연구
반응 물질 및 그 중간체, 그리고 생성 물질에 특성적인 흡수 피크를 나타내는 작용기가 있을 때, 이들에 의한 흡수 피크의 소멸 및 생성 과정을 추적함으로써 반응의 완결 및 속 도, 그리고 그 메커니즘을 측정할 수 있다.
예를 들면, 2가 알코올을 산화시켜 케톤의 C＝O 피크가 증가 할 것이다.
또, 1가일코올이 산화될 때 알데히드를 거쳐 산이 생성되는지, 아니면 직접 산으로 반응 이 진행되는지의 여부도 확인 가능하다.
이와 같은 반응의 진행 과정에서 반응 물질과 생성 물질의 농도를 시간에 따라 측정하면 반응 속도의 측정이 가능하다.
이 때, 반응 물질과 생성 물질의 농도는 두 물질의 특성 흡수 피크의 세기로 구할 수 있다.
3. 수소 결합의 검정
적외선 스펙트럼의 이 분야에 대한 응용은 최근에 들어와 생체 내 단백질 및 핵산의 입체적 구조와 생체 내에서의 다른 물지로가의 상관 관계를 추정하는 데 많이 이용되고 있다.
분자 내에 존재한 -OH나 -NH등은 대부분이 전기 음성도가 큰 원자들과 수소결합을 하 고 있으며, 이러한 경우 0-H의 신축 진동 운동에 의한 흡수 피크를 관찰함으로써 용이 하게 알 수 있다.
즉, 수소 결합을 하지 않는 유리 O-H나 N-H의 경우 비교적 흡수 세기가 큰 예민한 피크로 3650 ∼ 3590㎝-1 및 3500 ∼ 3300㎝-1에서 각각 나타나지만, 수소 결합을 하 는 경우 -OH나 -NH의 신축 진동의 흡수가 낮은 파수 쪽으로 이동하며, 흡수 피크의 강도가 감소하고 둔하게 나타나는 것이 특징이다.
또, 이들 수소 결합은 물질의 물리적 상태, 시료의 농도, 측정 용매, 측정시의 온도 등 여러가지 인자에 따라 변화하므로 필요한 조작 조건이 요구된다.
4. 정량 분석 및 순도 측정
적외선 분광법에 의한 정량 분석은 사용하는 용매에 많은 제한이 있기 때문에 표준 시료 의 제조가 용이하지 않아 특수한 경우를 제외하고는 별로 사용되고 있지 않지만, 이러한 어려운 점을 극복할 수 있다면 Beer-Lambert법칙에 따라 자외선 분광법에서와 같이 정 량에 응용할 수 있다.
특히, 2개의 시료가 혼합되어 있을 경우, 이들 흡수 피크 중에서 서로 겹치지 않는 독특 한 피크를 표준으로 하여 측정한다면 서로의 혼합비를 알 수 있다.
이러한 원리는 혼합물 중의 두 물질의 확인에도 이용될 수 있다.
예를 들면, 미반응의 원료나 부산물이 혼합되었을 경우, 이들의 순수한 흡수 스펙트럼과 혼합물질의 스펙트럼을 비교한다면, 각각에 의한 흡수 피크가 서고 겹치지 않은 부분에 모두 존재할 것이므로 혼합물의 단일 성분을 추정할 수가 있다.
참고문헌
1. 김욱수 외 1명(2008), 적외선 분광법을 이용한 perfluorostearic acid의 이온화 연구, 한국공업화학
2. 박지영(2009), 적외선 분광법을 이용한 연소가스 독성평가 기법연구, 한양대학교
3. 임철호 외 4명(2010), 적외선 분광법을 이용한 대기중의 온실가스 측정, 한국대기환경학회
4. 이정우(2009), 적외선 분광법을 이용한 요당 분석의 임상적 유용성, 동국대학교
5. 조남욱 외 4명(2010), 적외선분광법을 이용한 내화피복재 일치성 평가방법 연구, 한국화재소방학회
6. 주기탁(2005), 적외선 분광법을 이용한 위암 및 전암성 병변 진단, 고려대학교

키워드

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