소개글
"컨쥬게이션 염료 흡수 스펙트럼 연구"에 대한 내용입니다.
목차
1. 실험개요
1.1. 실험제목
1.2. 실험목적
1.3. 실험원리
1.3.1. 분광법
1.3.2. 발색의 원리
1.3.3. 분자궤도함수 이론
1.3.4. 에너지 흡수에 따른 전자전이
1.3.5. 컨쥬게이션
1.3.6. 자유전자 모델
1.3.7. Beer-Lambert 법칙
1.4. 가시광선 분광기 구성 및 사용법
2. 실험 방법
2.1. 시약 및 기구
2.2. 용액 제조
2.3. 흡수 스펙트럼 측정
3. 실험 결과 및 분석
3.1. 측정 결과
3.2. 자유전자 모델 적용
4. 참고 문헌
본문내용
1. 실험개요
1.1. 실험제목
컨쥬게이션 염료의 흡수 스펙트럼이다.
이 실험에서는 컨쥬게이션 구조를 가지는 세 가지 염료의 가시광선 흡수 스펙트럼을 측정하고 분석하는 것이 목적이다.
1.2. 실험목적
이 실험의 목적은 UV-분광기의 측정법을 이해하고, 컨쥬게이션 염료의 가시광선 흡수 스펙트럼을 측정하여 분석하는 것이다.""
이를 통해 염료의 실험값과 이론값을 비교하고, 자유 전자 모델을 이용하여 에너지 준위에 대해 particle-in-a-box 모델을 적용하고자 한다.""
특히, 컨쥬게이션 정도에 따른 HOMO와 LUMO 사이의 에너지 차이를 분석하고, 이를 바탕으로 염료의 최대 흡수 파장(λmax)을 예측하는 것이 주요 목적이다.""
이를 통해 UV-VIS 분광법을 활용한 화합물의 구조 분석에 대한 이해를 높이고자 한다.""
1.3. 실험원리
1.3.1. 분광법
분광법은 원래 파장에 따른 빛과 물질 간의 상호작용을 연구하는 학문을 의미했지만, 이후 이 개념이 확장되어 파장 혹은 주파수에 따른 어떤 양을 측정하는 것을 뜻하게 되었다. 파장이나 주파수의 함수로 주어지는 반응 값을 도표로 나타낸 것을 스펙트럼이라고 한다. 분광법이란 물질에서 방출되거나 물질이 흡수하는 light의 spectrum을 이용하여 물질을 구분해내는 방법이다. 특정 wavelength의 light의 absorption 혹은 emission으로부터 물질을 구분할 수 있게 된다. 이러한 원리는 물질의 에너지가 특정 에너지 준위를 갖는다는 가설에서 출발한다. 고립된 분자의 에너지가 E1 → E2로 이동할 때 방출·흡수되는 에너지는 다음의 식을 통해 구할 수 있다. hv=hc {bar{V}}=l {vec{E _{1}}}- {vec{E _{2}}}l light absorption/emission은 E1과 E2의 크기 비교로 결정한다. E1 > E2 이면 에너지 준위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 것이므로 photon이 방출된다. E1 < E2이면 에너지가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동해야 하므로 photon의 E 준위가 증가해야한다. 따라서 light absorption이 일어난다.
1.3.2. 발색의 원리
대부분의 물체의 색깊은 가시광선과 원자 또는 분자 사이의 상호작용에 의해 일어나는 것이다. 물체는 백색광의 특정 파장을 흡수하고 우리는 그 나머지 빛들을 보게 된다. 물질은 에너지를 흡수하여 전자 전이를 일으키게 되는데, 물질의 특성에 따라서 흡수하는 에너지의 범위가 다르다. 이 때 우리가 흔히 말하는 가시광선 영역의 에너지를 흡수하는 물질의 경우 가시광선 영역에서 특정 에너지 (특정 파장의 빛)을 흡수함으로서 우리는 그 물질이 흡수한 이외의 파장에 대한 나머지 부분의 에너지가 조합된 빛을 볼 수 있게 된다. 그러므로 물체의 색을 설명하기 위해서는 분자의 가능한 에너지의 배열을 알아야만 한다.
1.3.3. 분자궤도함수 이론
원자 내에서 atomic orbital이 존재하는 것과 같이 분자 내의 전자들은 분자궤도함수에 존재한다. 예를 들어, H₂ 분자의 에너지 도표를 살펴보면 각 수소 원자의 1s 오비탈이 시그마 결합을 하여 bonding orbital 과 anti-bonding orbital을 형성하게 된다. 이 경우에, 전자들은 에너지 적으로 더 안정한 bonding orbital을 우선적으로 채우게 되며 이 때의 bonding과 anti-bonding orbital을 분자 오비탈이라고 한다. p ...
참고 자료
wikipedia, “전자궤도함수”, “훈트규칙”, ”파울리 배타원리”, “자유전자모델”,
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%96%B4%EB%8A%94%EC%A0%90_%EB%82%B4%EB%A6%BC, (2020.11.27)
MSDS, “1,1’-diethyl-4,4’-cyanine iodide”, “1,1’-diethyl-2,2’-cyanine iodide”,
https://msds.kosha.or.kr/kcic/msdssearchMsds.do, (2020.11.27)
김성규, 『물리화학실험』, 대한화학회, 청문각, p118~121
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