소개글
"코발트와 kscn을 사용한 팔면체와 사면체로 변화하는 실험"에 대한 내용입니다.
목차
1. 코발트 착물의 입체화학
1.1. 개요
1.2. 이론
1.2.1. 배위결합과 결정장 이론
1.2.2. 사면체 및 팔면체 구조의 특징
1.2.3. 금속 착물의 색과 자기성
1.3. 실험 방법
1.3.1. 실험 시약 및 기구
1.3.2. 실험 과정
1.4. 실험 결과
1.4.1. 용액의 제조
1.4.2. UV-VIS 흡수 스펙트럼 분석
1.5. 토의 및 결론
1.5.1. 사면체 및 팔면체 착물의 특성
1.5.2. 실험 결과 분석
2. 참고 문헌
본문내용
1. 코발트 착물의 입체화학
1.1. 개요
코발트 착물의 입체화학에 대한 개요는 다음과 같다.
이 실험은 코발트 착물의 입체화학 변화를 관찰하는 것을 목적으로 한다. 코발트는 전이금속 이온으로, 코발트 착물은 배위결합을 통해 형성된다. 이때 리간드의 종류와 배위 구조의 변화에 따라 코발트 착물의 흡수 파장과 색깔이 달라진다.
팔면체 구조의 코발트 착물은 [Co(H2O)6]2+로, 녹색을 띤다. 사면체 구조의 코발트 착물은 [Co(SCN)4]2-로, 보라색을 띤다. 이는 배위 구조의 변화에 따른 결정장 갈라짐의 차이에 기인한다. 사면체 착물의 결정장 갈라짐이 팔면체에 비해 작기 때문에, 사면체 착물은 장파장 영역의 빛을 흡수하여 보라색을 나타낸다.
따라서 이번 실험에서는 Co(NO3)2·6H2O 수용액에 KSCN을 첨가하여 팔면체 착물이 사면체 착물로 바뀌는 과정을 관찰할 것이다. UV-Vis 분광기를 이용해 흡수 스펙트럼을 측정함으로써, 결정장 이론을 바탕으로 코발트 착물의 입체화학 변화를 확인할 수 있을 것이다.
1.2. 이론
1.2.1. 배위결합과 결정장 이론
배위결합은 비어있는 d오비탈이 존재하는 전이금속 이온과, 비공유 전자쌍이 존재하는 리간드가 만나서 한쪽 원자에서 일방적으로 전자를 제공하면서 생기는 결합이다. 즉, 리간드는 전자쌍 주개로써 사용되어 Lewis base로 작용하고, 전이금속 이온은 전자쌍 받개로써 Lewis acid 역할을 한다.
결정장 이론에 따르면, 중심금속의 d오비탈은 리간드의 점전하에 의해 에너지 변화를 겪게 된다. 리간드가 중심금속에 가까이 오면 금속의 전자 간 상호작용이 달라져 겹쳐져 있던 d오비탈의 에너지 상태가 깨지게 된다. d오비탈의 전자와 리간드의 전자들이 강하게 반발하면서 d오비탈이 갈라지는 현상이 발생하는 것이다.
정팔면체장에서는 축방향의 궤도함수 에너지 준위가 상대적으로 높아지며, 사면체에서는 전자쌍이 축 사이에 위치하여 축 방향의 궤도함수 에너지 준위가 상대적으로 낮은 에너지를 가지며 팔면체와는 반대 모양으로 에너지가 갈라진다. 이처럼 사면체 배위 구조에서의 낮은 에너지 준위와 높은 에너지 준위의 차이인 결정장 갈라짐 에너지 ΔTRI가 팔면체 착물의 준위 차이인 ΔO의 약 4/9배에 해당한다.
이러한 결정장 갈라짐은 리간드의 종류, 중심금속 이온의 종류와 산화수 등에 따라 달라지며, 특히 리간드의 종류가 가장 큰 영향을 미친다. 약한장 리간드와 결합한 경우 결정장 갈라짐이 작아 높은 스핀 상태의 전자배치를 갖게 되고, 강한장 리간드와 결합한 경우 결정장 갈라짐이 커 낮은 스핀 상태의 전자배치를 가지게 된다.
1.2.2. 사면체 및 팔면체 구조의 특징
사면체 구조의 특징은 다음과 같다.
사면체 착물에서는 중심 금속 이온의 d 오비탈과 리간드의 전자 간 상호작용으로 인해 d 오비탈이 에너지 준위가 ...
참고 자료
Stephen J. Osborne, Royal Society of Chemistry, 2015, 44, 11286-11289.
무기화학실험Van Vleck, J. (1932). "Theory of the Variations in Paramagnetic Anisotropy Among Different Salts of the Iron Group". Physical Review.[3] Inorganic Chemistry, Gary L. Miessler, Pearson Education, Inc, 5th, 2014.
Penney, William G.; Schlapp, Robert (1932). "The Influence of Crystalline Fields on the Susceptibilities of Salts of Paramagnetic Ions. I. The Rare Earths, Especially Pr and Nd". Physical Review.
안전보건공단 화학물질 정보,
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