소개글
"자외선 분광기를 이용한 카페인 함량 분석 보고서"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
1.1. 분광광도법의 개요
1.2. Beer-Lambert 법칙
1.3. 전자 전이와 금지된 전이
1.4. UV-Vis 분광기의 구조
2. 재료 및 방법
2.1. 실험 장치 및 시약
2.2. 실험 과정
3. 결과
3.1. 농도 계산
3.2. 검정 곡선
4. 고찰
4.1. 정량 분석 방법
4.2. 매질 효과
4.3. 외부 표준물법
5. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
1.1. 분광광도법의 개요
분광광도법의 개요는 다음과 같다. 분광광도법은 시료가 흡수하는 빛의 양, 즉 흡광도를 이용하여 시료의 농도나 성분을 확인하는 정량분석 및 정성분석 방법이다.
분자들은 일반적으로 회전 에너지, 진동 에너지, 전자 에너지 등의 세 종류의 에너지 준위를 갖는다. 자외선-가시광선 분광법은 비교적 큰 크기의 전자 에너지를 갖는 전자 전이를 이용하여 시료의 특성을 관측한다. 분자의 결합 구조에 따라 흡수되는 에너지의 크기와 세기가 달라지므로, 이를 통해 시료의 농도와 구조를 파악할 수 있다.
특정 시료에 빛을 조사하면 그 시료가 빛을 흡수하게 되어 초기 투입 빛의 세기(I0)보다 작은 투과 세기(I)를 나타내게 된다. 이때 투과도(T=I/I0)와 흡광도(A=-log(T)=log(I0/I))라는 개념을 도입할 수 있다. 흡광도는 시료의 농도, 흡광 계수, 빛의 경로 길이에 비례하는데, 이를 Beer-Lambert 법칙이라고 한다.
이와 같은 원리를 바탕으로 UV-Vis 분광기는 다음과 같은 구조로 구성된다. 광원에서 생성된 빛은 단색화 장치를 거쳐 특정 파장대로 거르고, 이를 시료가 담긴 큐벳에 조사한다. 시료가 흡수한 빛의 세기를 검출기로 측정하여 컴퓨터로 처리하여 결과를 도출한다. 큐벳의 재질에 따라 측정 가능한 파장 범위가 달라지므로, 시료의 특성을 고려하여 적절한 큐벳을 선택해야 한다.
1.2. Beer-Lambert 법칙
용액의 흡광도는 그 광로의 길이와 농도의 양쪽에 비례한다고 하는 법칙이 바로 Beer-Lambert 법칙이다. 두께 d의 용매층 및 용액층을 지난 빛의 세기를 각각 I0 및 I로 하고, 용액의 농도를 c, 비례 상수를 α로 하면 다음 식으로 나타내어진다. Log10(I0 / I)=αcd 이 법칙은 흡광도가 물질 속의 광로의 길이에 비례한다고 하는 람베르트의 법칙과 용액의 농도에 비례한다고 하는 베르의 법칙을 조합한 것이다. 용액의 농도가 묽은 용질 분자끼리의 상호 작용이 없을 때는 이 법칙이 상당히 잘 성립하지만 농도가 커져 상호 작용이 있을 때는 성립하지 않는다. 법칙이 성립하는 범위에서는 광흡수하여 용질의 정량 분석을 쉽게 할 수 있다.
1.3. 전자 전이와 금지된 전이
전자 전이와 금지된 전이는 분자의 에너지 준위 변화에 대한 개념이다. 일반적으로 분자의 에너지는 회전 에너지, 진동 에너지, 전자 에너지로 구분되며, 자외선-가시선 분광법은 전자 에너지의 준위 변화를 이용한다.
분자 내 전자가 에너지 준위 간 전이가 일어날 때 몇 가지 선택 규칙이 적용되는데, 이를 허용된 전이와 금지된 전이로 구분한다. 허용된 전이에는 σ → σ*, n → σ, π → π*, n → π*의 4가지 경우가 있으며, 이 중 자외선-가시선 분광법에서는 π → π*와 n → π* 전이가 주로 관찰된다. 반면 σ → π* 및 π → σ* 전이는 Laporte sele...
참고 자료
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Win-Q 화학분석기사 필기 [박지은 저 | 시대고시기획 | 2021.03.05]
Harris 분석화학 (제10판) [Daniel C. Harris 지음, 강용철 외 저 | 강용철 역 | 자유아카데미 | 2021.02.05]
