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분광적정에 의한 구리 분석 평가A+최고예요

Photometric titration of copper구리 용액을 EDTA로 적정해 종말점을 구해보고 그 종말점으로부터 미지 시료에 구리가 얼마나 들어가 있는가를 확인해보도록 한다. 흡광도, 투과도, 흡광계수의 관계를 알아보고, baush rohm spectronic 20 spectrophotometer의 원리를 알아보고, EDTA가 뭔지 또한 구리용액과 어떻게 작용하는지를 알아본다.용액의 빛을 흡수하는 정도를 나타내는 양. 같은 두께의 순용매 및 용액의 투과광 강도를 각각 I0, I라 할 때 log10(I0/I)으로 정의된다. 넓은 뜻으로는 I0를 입사광의 강도, I를 기체ㆍ액체ㆍ고체 물질을 투과한 빛의 강도로 잡는 수도 있다. Lambert-beer 법칙이 적용되는 경우에는 log10(I0 / I)=ε cd(여기서 ε : 분자 흡광 계수, c : 몰 농도, d : 흡수층의 두께)라는 관계가 성립되므로 분자 흡광 계수 기지의 산란이 없는 물질에 대해서는 두께를 앎으로써 흡광도의 측정으로부터 몰농도를 구할 수 있다는 것을 알 수 있다.어떤 화합물의 용액 내를 빛이 통과할 때, 빛의 투과율, 용액을 빛이 통과하는 거리(광로길이 l ), 용액의 농도(c) 사이에 성립하는 법칙. A=log(I0/I)=ε c l I0는 용액에 입사하는 빛의강도 It는 용액을 통과한 빛의 강도 ε는 흡광계수(입사광의 파장이나 화합물 특유의 상수) 이 법칙은 log(I0/It)가 빛을 흡수하는 물질의 두께(l)에 비례한다는 람베르트의 법칙과, log(I0/It)가 빛을 흡수하는 물질의 농도(c)에 비례한다는 비어의 법칙(Beer's law)을 합친것이다.물질이 빛을 흡수하는 정도를 나타내는 계수. Lambert-Beer law이 성립하는 계에서 흡광도A는 시료 용액의 두께 l과 농도 c의 곱에 비례하므로 비례계수를 a로 하면 A=alc로 적을 수 있다. 이 a를 흡광계수라 한다. 특히 l을 cm, c를 mol dm－3의 단위로 하였을 때의 비례계수는 ε로 나타내며, 몰 흡광계수라 한다. 물질이 1 mol당 어느 정도의 빛을 흡수하는가를 나타내는 수 보통 uv-vis분광학에서 봉우리의 세기를 나타내는 척도시료를 투과한 에너지와 시료를 투과하기 전에 투여한 에너지와의 비율. 용액 내의 투과와 용매만의 투과로 비율을 나타낸다. 흡광분석에 있어서 강도 I0의 단색광속이 농도 C, 길이 ℓ의 액층을 통과하면, 빛이 흡수되어 그 강도가 감소된다. 통과한 직후의 광속의 강도를 It라고 하면, It와 I0사이에는 Lambert-Beer의 법칙에 의해서 다음의 관계가 성립된다. It= I0ㆍ 10-εl 여기서 ε는 비례상수이며 흡광계수라고 일컫는다. It와 I0와의 관계에서 It/ I0= t를 투과도라고 한다. 투과도와의 관계를 그림으로 나타내면 지수곡선이 된다.일반적으로 금속이온 주위에 배위하여 착이온을 생성하는 분자 또는 이온을 착화제라고 한다. 착화합물을 만드는 근본이 되는 물질을 착화제라 한다.금속-킬레이트 착물 EDTA-Ethylene Damine Tetra Acetic Acid 금속이온과 1:1 착물형성.EDTA : H6Y2+ 로 표시되는 육양성자성계 - 가장 흔히 사용되는 지시약 :( pKa1 = 0.0 pKa2 = 1.5 pKa3 = 2.0 pKa4 = 2.66 pKa5 = 6.16 pKa6 = 10.24 ) 처음 4개의 pKa 값은 카르복시기의 양성자들에 대한 값이고, 나중 2개의 값은 암모늄기의 양성자들에 대한 값이다. 중성 산은 H4Y로 표시되는 사양성자성 산이다. 물에 난용성이므로 보통 알칼리성에 녹인다. 실험실에서는 보통 이나트륨염인 Na2H2Y∙2H2O 를 사용한다.( pKa1 = 0.0 pKa2 = 1.5 pKa3 = 2.0 pKa4 = 2.66 pKa5 = 6.16 pKa6 = 10.24 ) 처음 4개의 pKa 값은 카르복시기의 양성자들에 대한 값이고, 나중 2개의 값은 암모늄기의 양성자들에 대한 값이다. 중성 산은 H4Y로 표시되는 사양성자성 산이다. 물에 난용성이므로 보통 알칼리성에 녹인다. 실험실에서는 보통 이나트륨염인 Na2H2Y∙2H2O 를 사용한다.EDTA 적정곡선착물: 금속과 리간드 사이의 배위공유결합에 의해 생성 금속: Lewis 산(전자쌍받게), 리간드: Lewis 염기 (전자쌍주게) Ligand 1) 한자리 ligand : ex) 2) 여러 자리 ligand: Chelating ligand (킬레이트 리간드) ex) 두 자리 ligand킬레이트 효과 (chelate effect) 여러자리 ligand가 한자리 ligand보다 더 안정한 착물 형성 - 킬레이트 화합물은 그 착물내에 고리구조를 가지고 있어 안정도가 높아진다. 한 개의 착물분자에 포함되는 고리수가 많으면 많을수록 안정화 된다.1) 직접 적정법 - EDTA 표준용액을 사용하여 금속이온을 직접 적정 ex) Mg2+, Zn2+ - 금속이온이 EDTA 와 빠르게 반응할 수 있어야 함 - 종말점 검출에 적당한 지시약이 있어야 한다. - 분석 용액의 pH는 완충용액으로 적절히 조절해 준다. 이때의 pH는 금속-EDTA 착물의 조건 형성상수가 종말점을 명확하게 알수 있을 만큼 충분히 크게 되는 영역.2)역 적정법 - EDTA 표준용액보다 EBT지시약과 반응을 잘하는 경우는 EDTA 표준용액으로 직접 적정할 수가 없다. 그러므로 이와 같은 경우에는 일정한 과량의 EDTA 표준용액을 분석시료용액에 가한다. 그 다음 과량의 EDTA 표준용액을 다른 금속 이온 표준용액으로 적정한다. 역적정법은 시료가 EDTA를 가하기 전에 침전물을 형성하거나, 적정조건에서 EDTA와 너무 천천히 반응하거나, 혹은 지시약을 막는 경우세 사용된다.3)치환적정 - 사용할 적당한 지시약이 없는 금속 이온들의 경우에 사용. 4) 간접적정 - 특정한 금속 이온과 침전물을 형성하는 음이온인 경우에 사용.용액에 어느 정도의 산 또는 염기를 가해도 거의 일정한 수소이온농도(pH)를 유지하는 작용 완충용액 : 완충작용을 갖는 용액EDTA 착물은 중성 또는 염기성 용액에서 안정도가 높고 산성용액에서는 Y4- 이온의 일부가 수소이온과 반응하기 때문에 EDTA 킬레이트가 분해하는 경향이 커진다. MYn-4 + 2H+ = Mn+ + H2Y2- 중성이나 염기성에서는 주로 H2Y2-, HY3- 가 많이 존재한다. 이들이 금속이온과 반응하면 다음과 같은 수소 이온을 내놓게 된다. Mn+ + H2Y2- MYn-4 + 2H+ Mn+ + HY3- MYn-4 + H+1. Disodium EDTA dihydrate 3.7g을 100ml 메스플라스크에 넣고 눈금선까지 증류수를 채운다(EDTA 표준용액) 2. Sodium acetate 7g을 100ml의 물에 녹이고 6M acetic acid 6ml를 가한다.(완충용액) 3. 100ml 메스플라스크에 미지의 시료를 받고 완충용액을 눈금선까지 채우고 충분히 섞는다.4. 2.5ml의 시료를 정확히 피펫으로 취하여 깨끗한 분광기기 용기에 넣고, 600nm에서 흡광도를 측정한다. 5. 표준EDTA용액을 0.05ml씩 가하여 적정을 진행한다. 6. 가해진 표준EDTA용액이 0.35ml가 될때까지 적정을 진행한다.EDTA 농도 : 0.099M 표준용액의 pH : 4.57 미지시료량 : 0.1229g 시료부피 : 2.5ml흡광도(600nm)흡광도(보정)0.00ml0.0578830330.0578830330.05ml0.0819571430.0835962860.10ml0.1194946950.1242744830.15ml0.1310925370.1389580890.20ml0.1338553540.1445637820.25ml0.1258460380.1384306420.30ml0.1118290920.1252485830.35ml0.1324193440.150958052구리양 : 0.014909736 mmol = 1.49097E-05 mol 시료양 : 0.0030725 g 퍼센트 : 30.83367302 %disodium EDTA dihydrate 분자량:372.24 색깔:흰색 녹는점:240°C 이상 섭취,흡입,눈 및 피부 접촉시 자극acetic acid(CH3COOH) 형태:투명한 액체 분자량:60.05 끓는점/어는점:118°C/17°C 비중:1.0492 흡입, 피부 및 눈 접촉, 섭취시 화상위험Sodium acetate(CH3COONa) 분자량: 82.03 색상:흰색이거나 무색 끓는점:324°C 비중:1.528 흡입과 섭취 시 위험하며 눈 및 피부 접촉시 자극흡입시 맑은 공기를 마실 것 접촉부위는 15분이상 물로 씻어낼 것 섭취시 구토를 유발하지 말것 구토를 할 경우 기도가 막히지 않도록 주의 의사처치 즉시 시행할 것Exploring Chemical Analysis 4ed.,Daniel C.Harris, Freeman 위키피디아 백과{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2013.05.21| 31페이지| 2,000원| 조회(824)

분석화학실험, 분광적정에 의한 구리 분석, 구리분석

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지시약

1. 실험 제목 : Statistical Evaluation of Acid-Base Indicators2. 실험 목적 : 지시약의 정의와 종류에 대해서 알고 지시약의 사용과 평균, 표준편차, 상대표준편차, 역 가, Q-test의 통계적 개념에 대해서 알아본다.3. 이론 및 원리(1) 지시약(Indicator)의 정의지시약이란 적정에서 당량점을 판정하는 데 사용되는 당량점 부근에서 물리적 특성(보통 색깔)이 갑자기 변하는 화합물이다. 지시약은 각각 변색하는 pH 범위가 정해져 있다. 그 범위를 변색범위(color change interval)라 하고 이 범위보다 산성 측으로 나타나는 색을 산성색, 또 염기성 측으로 나타내는 색을 염기성 색이라 한다. 색이 변하는 것은 당량점에서 분석물질이 갑자기 소멸되거나 과량의 적정시약이 갑자기 나타나기 때문이다. 지시약으로 가장 널리 사용되고 있는 정색지시약에는 종말점에서 무색으로부터 유색으 로 또는 유색으로부터 무색으로 바뀌는 단색 지시약과, 어느 색으로부터 다른 색으로 바뀌는 2색 지시약이 있다. 색의 변화, 형광의 생성, 소멸, 화학발광, 탁함, 침전 생성 등의 현상을 직접 눈으로 관찰함으로써 종말 점을 지시하는 것과 물리적 성질의 변화에 따라 종말점을 지시하는 것이 있다. 수소이온농도를 알기 위해서 도 사용된다.식품과 다른 천연물에는 지시약이 풍부하다. 소량의 레몬 주스를 한 컵의 차에 넣으면 차의 색깔이 갈색에 서 연한 노란색으로 된다. 이것은 레몬 주스자체의 옅은 색깔과 무관하며, 주스의 시트르산에 의해서 차의 pH가 감소되므로 일어난다. 이 산은 차에서 색깔을 변화시키는 천연의 지시약으로 작용한다. 특별히 놀랄만 한 예로 시아니딘 지시약을 들 수 있는데, 양귀비의 붉은 색과 옥수수꽃의 파란색을 모두 띠게 한다. 양귀비 의 수액은 강한 산성이므로 시아니딘은 붉은 색이 되며, 옥수수꽃은 염기성이므로 파란색이 된다. 시아니딘 산성형은 마디풀과의 대황에서도 색깔을 띠게 한다. 비슷한 천연 염료로 안토시아닌은 나무딸기, 다. 산화환 원 지시약은 산염기 지시약에 비해 종류도 적고 또 전위가 용액조성 등의 조건으로 바뀌므로 사용조건에 제한이 있는 경우가 많다. 중화적정은 일반적으로 산을 염기로, 염기를 산으로 적정해도 산염기 지시약의 변색은 빠르고 가역적이므로 특별한 이유가 없으면 어느 방법도 사용할 수 있으나, 산화환원적정에서는 보통 발색이 불안정하고,비가역적이라서 대부분 적정방법이 한정되는 경우가 많다.③ 금속 지시약 : 금속색소 지시약 또는 금속변색 지시약이라고도 하며, 그 자체가 금속이온과 그 정도로 안 정적이지는 못한 킬레이트를 만드는 유기색소로, 킬레이트 적정에 사용되는 지시약이다. 지 시약이 금속이온과 반응하여 생성되는 킬레이트는 지시약 자체의 색과 다른 색을 나타내어 야 하고, 또 적정제인 킬레이트 시약과 금속이온 사이에서 생기는 킬레이트보다 불안정하 므로 당량점의 pM(금속이온 농도 지수)값 근방에서 킬레이트 시약에 대해 금속이온을 방 출하지 않으면 안 된다. 금속 지시약은 산염기의 성질도 겸비하고 있는 것이 보통이며, pM 지시약으로도 작용하므로, 적정 때 금속지시약이 용액 중에 나타내는 색을 확실히 검지하 기 위해서는 용액의 pH값을 일정하게 해두지 않으면 안 된다. 용액의 pH값을 일정하게 하 는데 완충용액이 사용된다.④ 침전 지시약 : 침전적정에 사용되는 지시약이며 다음 3가지로 분류된다. ⅰ) 유색침전의 생성(모어 법):1856년 독일의 C.F. 모어에 의해 제창된 방법으로, 중성이나 약산성 용액 속의 염화 물 이온 또는 브롬화 이온을 은 이온으로 적정할 때 첨가하는 크롬산 염은 이 적정에 쓰 이는 지시약의 한 예이다. 당량점을 지나면 크롬산은의 적갈색 침전이 생성되므로 그 점 을 종말점으로 한다. 이 예와 같이 침전적정에서 생기는 침전과 다른 유색침전을 생성하 는 지시약의 예는 그다지 많지 않다. ⅱ) 유색착물의 생성(폴하르트법):1874년 독일의 J. 폴하르트에 의해 제창된 방법으로, 은 이온을 티오시안산 이온으로 적정할 때 첨가하는 철명반 즉 황산철FI은 염화물 이온이 과잉으로 존재하는 한 염화은의 침전에 흡착되는 일은 없다. 그런데 은 이온이 과잉으로 되면 FI는 양으로 대전한 입자 표면에 흡착한다. 그 결과 침전은 분홍 색으로 되고 종말점 판정을 할 수 있다. 침전적정의 종류에 따라 적당한 흡착지시약이 선택된다.⑤ 형광 지시약 : 중화적정에 사용되는 지시약으로 일반 산염기 지시약과 마찬가지로 지시약 자체는 약한 산 또는 약한 염기이며 고유의 변색범위가 있고 산성과 알칼리성(염기성)의 색 차이를 이 용하여 적정의 종말점을 판정한다. 지시약은 보통 한 종류를 사용하나, 때로는 둘 이상을 섞어서 사용하는 경우도 있다. 이와 같은 경우를 배합 지시약이라 하고, 배합지시약에는 혼 합 지시약, 가리기(마스크) 지시약, 만능 지시약 등이 있다. 혼합지시약의 예로는 Methyl red(산성색 적색, 변색범위 pH4.2～6.3, 염기성색 황색)와 Bromocresol green(산성색 황 색, 변색 범위 pH3.8～5.4, 염기성색 청색)을 2:3 비율로 혼합한 것은 pH 5.1에서 선명하게 변색하여 산성색은 와인레드, 염기성색은 녹색이 된다. 또 만능 지시약은 더욱 잘 조합된 것으로, 예를 들면 Thymol blue, Bromothymol blue, Bromocresol green, Bromocresol purple을 적당량 혼합하면 pH 1.0부터 pH7.0 사이에서 1pH 단위마다 적색, 오렌지색, 황색, 녹색, 남색 등으로 변한다.(3) 중화적정과 지시약의 선택산염기 지시약은 그 자체가 산이나 염기로서 각 양성자성 화학종(protonated species)에 따라 다른 색을 띠 게 된다. 즉 지시약은 양성자와 결합하면 다른 색깔을 갖는 산 또는 염기임을 말하는 것이다. 약한 산 지시 약인 HIn에 대해서, pH ? pKHIn - 1이면 용액은 HIn의 색깔을 띠고, pH ? pKHIn + 1이면 In-의 색깔 을 갖는다. pKHIn - 1 ? pH ? pKHIn + 1 범위에서는 두 색깔의 혼합색이 관찰된다.s, Phenol red 등의 다양한 지시약을 사용할 수 있다. 그러나 약 한 산인 아세트산을 수산화나트륨으로 적정할 경우에는 당량점 부근에서의 pH변화가 작기 때문에 지시약을 현명하게 선택해야 한다. 이 경우에는 당량점에서의 용액이 약 염기성이기 때문에 Phenolphthalein, Thymol blue, Alizarin yellow등이 적당하다. 반대로 약한 염기를 센 산으로 적정할 경우에는 약 산성 용액에서 변색 이 되는 지시약을 사용하는 것이 좋다. 적정법에 있어 종말점이 당량점에 일치할 때는 이상적인 경우이며 일반적으로 지시약은 그 변색 범위가 적정곡선의 가장 가파른 부분에 가능한 한 밀접하게 중첩하는 것이 바 람직하다. 지시약의 변색범위는 적정용액의 농도, 이온세기, 유기용매, 콜로이드 입자 등에 의해서 다소 변하 는 수가 있기 때문에 반드시 시료만이 들어 있지 않은 바탕용액을 이용하여 지시약의 바탕 실험을 하는 것 이 중요하다.산염기 지시약에 또 다른 산염기 지시약을 혼합하거나 산염기 지시약이 아닌 적절한 염료를 혼합한 혼합 지시약은 혼합하지 않은 지시약보다 더 좁은 범위의 pH에서 변색된다. 따라서 혼합 지시약을 이용하면 종 말점에서의 변색이 예민하여 더욱 정확한 종말점을 확인할 수 있으므로 더욱 정확한 결과를 얻을 수 있다.① 산염기 지시약의 종류산염기 지시약으로 쓰이는 화합물의 수는 대단히 많으며, 여러 가지가 있다. 이들 지시약을 그 구조상으로 분류해 보면 대체로 5내지 6가지로 나눌 수 있다. 이들 중에 중요한 것은 프탈레인, 술폰프탈레인, 아조계 통 등 3가지이다.ⅰ) 프탈레인계 지시약이 부류의 지시약은 대개 산성 용액에서 무색이고, 염기성 용액에서는 각종 색을 띤다. 이들은 물에 난용 성이고, 알코올에는 잘 녹는다. 그러므로 알코올 용액으로 만들어 쓴다. 가장 잘 알려져 있는 것을 Phenolphthalein이고, 그 구조는 다음과 같다.최후의 평형관계는 pH 8.0～9.82 사이에서 일어나고 붉은색을 띠는 것은 퀴노이드 구조 때문이다다.Methyl red는 Methyl orange의 -SO₃기 대신 카르복실산기가 치환되어 있다. 그리고 아미노질소와 벤 젠 고리에 다른 작용기가 치환되면 여러 가지 비슷한 성질의 지시약을 얻을 수 있다.② 산염기 지시약의 원리산염기 적정에 쓰이는 지시약은 용액의 pH변화에 따라 변색하데 이들 자체가 약한 산이나 약한 염기이 고, 일반적으로 A색을 띤 산형 HIn의 지시약이 양성자를 버리면 B색을 띤 짝염기형 In-로 변하게 된다.HIn(A색) ? H+ + In-(B색)HIn + H₂O ? H₃O + In- =====> KHIn = [H+][In-] / [HIn]이와 같이 이온화상수에서 얻은 -log KHIn = pKHIn값을 지시약 상수라 한다. 용액의 A색의 세기와 B색 의 세기는 이들 화학종의 농도에 비례한다.A색의 세기 / B색의 세기 = [HIn] / [In] = [H+] / KHIn일반적으로 사람의 눈에는 용액 중에 A화학종의 수가 B의 수보다 10배 이상 많으면 A색으로 보이고 반대 로 B화학종의 수가 A의 수보다 10배 이상 많으면 B색으로 보인다.즉, [HIn] / [In] ? 10 / 1 때는 A색으로 보이고[HIn] / [In] ? 1 / 10 때는 B색으로 보인다.그러므로 [H+] / KHIn ? 10 / 1 즉 pH ? pKHIn - 1 이면 A색을 띠고[H+] / KHIn ? 1 / 10 즉 pH ? pKHIn + 1 이면 B색을 띤다.즉 용액의 pH가 (pKHIn - 1)과 (pKHIn + 1) 사이는 A색과 B색이 섞여 있는 범위이고, 이것을 변색범위라고 하며 pH단위 2정도이다. 용액의 수소이온 농도가 크면 대부분의 지시약은 산형의 색깔을 나타내며,수소이온 농도가 작으면 염기형의 색깔로 변하게 된다. 산형과 염기형 사이에서 지시약의 분자 분포는 수소이온 농도에 달려있으므로, 지시약이 들어있는 용액의 색깔도 수소이온 농도에 따라 변한다. 따라서 몇가지의 지시약을 써서 색깔을 비교함으로써 대략적인 pH값을 알아낼 수 있다. 그러나 지.

자연과학| 2013.05.21| 7페이지| 2,000원| 조회(250)

화학실험, 지시약, 예비보고서

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형광체의 PL 측정

Luminescence에 대해 알아보고, LED, Niobate등에 대해서 알아본다.정의 : 물체의 전자가 들뜬 상태에서 바닥 상태로 이동하면서 에너지 준위차이 만큼의 에너지를 빛으로 내놓는 현상 형광(Fluorescence) : 에너지를 받아 높은 에너지 준위(들뜬 상태)로 올라갔다가 곧 낮은 에너지 준위로 내려오면서 빛을 내는 것 인광(Phosphorescence) : 처음의 들뜬 상태에서 다른 에너지 준위의 들뜬 상태로 이동했다가 내려오는 것그림 1그림 2아무런 자극이 없을때 때 excitation3) recombination 4) emissionLuminescence의 종류 Photo Luminescence : Band gap보다 큰 에너지를 빛의 형태로 가하는 것 Electro luminescence : 전압을 걸어주는 형태로 가하는것. Thermo luminescence : 열을 가하는 것. chemi luminescence : 화학반응을 통해 가해주는 것 sono luminescence : 음파를 가해주는 것Emission: sample의 특성에 따라 방출되는 빛의 spectrum이 결정된다. 여러 에너지 준위는 각각의 excited state로 갈 때 분자는 그만큼의 에너지를 흡수하게 된다. Vibrationol levels은 사이가 비교적 큰 energy levels이고 이것은 곧 peak로 나타날 수 있다.0-0 레벨의 피크가 가전자대 전도대 사이만큼의 에너지 레벨의 Band gap을의미 Band gap 차이가 다르므로 각각의 금속별로 특유의 광택이 있는 것. 즉, 각각의 band gap 차이로 인해 고유의 색을 발하는 것. 이러한 현상을 응용한 것이 LED나 태양광전지.정의 : 화합물 반도체의 특성 즉, n층의 전자와 p층의 정공이 결합하면서 그 에너지 차이를 이용해 전기 신호를 적외선 또는 빛으로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 반도체의 일종 종류 1) Infrared LED chip (빛을 내지 않는 LED) : TV 리모컨, 광학스위치, IR LAN, 무선 디지털 데이터 통신용 모듈 등 2) Visible LED chip (빛을 내는 LED) : 각종 전자제품의 표시나 신호등 및 전광판 등.●램프타입1.Chip : 반도체 2.Lead frame : 반도체 칩에 전기를 공급하고 이를 지지해 주는 역할을 한다. 3.Gold wire : 전선 4.Epoxy : 열경화성 수지 5.Cathode : 양극 6.Anode : 음극●SMD 타입SMD은 부품을 회로기판에 단지 얹어 놓은 상태로 납땜 사용한다. SMD 타입은 주로 휴대폰, 모바일 기기에 사용한다.높은 궤도에서 전자는 서둘러서 낮은 궤도로 내려가려고 하며, 높은 궤도로 올라오기 위해서 '먹었던 에너지를 뱉어내야' 한다. 여기서 뱉어내는 에너지의 형태를 빛으로 조절해 놓은 것이 발광다이오드의 원리물질의 종류에 따라서 전자의 에너지 준위 차이가 있다. 같은 빛이라 하더라도 높은 에너지준위에서 만들어지는 빛은 짧은 파장을 가지고 있어서 파란색이 되며, 낮은 에너지준위에서 만들어지는 빛은 긴 파장을 가지고 있어서 적색 등 이 되는 것.N형 반도체를 이용하면 전도대에 전자를, P형 반도체를 이용하면 가전자대에 정공을 생성할 수 있다. 전자는 에너지 상태가 높은 전도대에서 낮은 가전자대로 전이하게 됨. 이 전이과정에서 에너지를 광으로 방출한다. 이와 같은 원리에 의한 발광소자가 발광다이오드이다.http://www.cyworld.com/bleulight/3439011 http://blog.samsungdisplay.com/93 http://blog.naver.com/tripostech?Redirect=Log logNo=140099892509{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2013.05.21| 16페이지| 2,000원| 조회(289)

분석화학실험, 형광체의 PL 측정, 형광체 PL 측정

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[물리학실험] 일과 에너지 결과 REPORT

[결과보고서]일과 에너지[1] 측정값 및 데이터 분석실험 1마찰력과 마찰계수의 계산:실험 20.13608-0.005570.124690.01139.실험 3추 증가 후 정지상태에서 출발a=0.04722 (kg),실험 그래프 첨부< 실 험 1 >< 실험 2 >< 실험 3>결과 및 토의1. 질문에 대한 토의①실험 2의 결과와로부터 일 에너지 정리의 유효성에 관하여 토의하시오- 일 에너지 정리란 한 물체에 일을 해주면 그 일이 에너지로 전환되어 물체에 에너지가 증가한다는 정리이다. 다시 말하자면에서 분모인 에너지의 변화량은 마찰력이 해 준 일의 양과 같아야 할 것이고,에서 전체 에너지는 보존력과 비보존력 에너지의 합일 것이기 때문이다. 그러므로 식와 식가 모두 1이되면 일 에너지 정리가 유효한 것이다. 실험 2에서 두식은 각각 0.48917, 0.87531 이므로 우리의 실험에서는 아쉽게도 1과는 약간 차이가 있는 값들이 나와서 유효성에 대해 판단하기가 힘들다.②실험 3으로부터 정지마찰력과 운동 마찰력의 특징을 비교 검토하시오.이론적으로는 최대정지마찰력이 운동마찰력보다 커야한다. 실험값 또한 최대정지마찰력과 운동마찰력은 각각의 계수가 0.5654609, 0.453350 이기 때문에 제대로 된 실험값이 나왔다고 볼 수 있다.③충돌수레의 운동마찰계수와 나무토막의 운동마찰계수의 비를 구하시오. 이로부터 볼 수 있는 마찰력의 특징은 무엇인가? 바퀴의 효과를 음미하시오.충돌수레의 운동마찰계수와 나무토막의 운동마찰계수의 비= 0.00209 : 0.453350 = 1 : 216.914지금까지 배운 내용을 봤을 때 마찰력은 마찰계수와 수직항력의 곱이기 때문에 물체가 닿는 단면적의 넓이는 마찰력에 아무런 상관이 없다. 그러므로 바퀴가 닿는 면적이 나무토막이 닿는 면적보다 작아서 마찰계수가 작은 것은 아니다. 바퀴가 구를 때 운동마찰계수가 그대로 작용하는 것이 아니라 구름 마찰력이라고 하는 원래의 운동 마찰력보다 작은 마찰력이 작용한다. 그러므로 바퀴로 인하여 마찰력은 많이 줄어들고 이것이 바퀴의 효과이다.④실험 2의식은 근사식처럼 보이지만, 이 식으로 인한 이론오차는 없다. 이를 설명할 수 있는가?이 운동은 등가속도 운동이다. 그러므로 힘이 일정하게 작용하고 가속도가 일정하므로 전후의 속도의 평균값은 원래의 값가 된다.2. 실험과정 및 결과에 대한 토의이번 실험에서는 일 에너지 정리를 확인하기 위해서 트랙과 충돌수레 운동센서를 이용해서 등가속도 운동을 측정하였다. 컴퓨터의 Data Studio를 이용하여 등가속도운동의 그래프를 그렸다. 실험 1에서는 충돌수레를 이용하여 운동마찰계수를 측정하는 것이었다. 먼저 추의 질량을 잰 후 등가속도운동을 관찰하여 마찰력과 운동마찰계수를 측정하였는데 충돌수레에는 바퀴가 있기 때문에 운동마찰력 그 자체가 작용하기 보다는 바퀴의 구름 마찰력이 작용하였다. 실험 2 에서는 먼저 운동 수레를 정지시킨 상태에서 순간 놓음으로서 처음속도와 마지막속도를 재어 일 에너지 정리의 성립을 알아보았다. 일 에너지 정리의 성립에 관한 식은와이었는데 모두 1이 되면 일 에너지 정리가 유효한 것이다. 우리 실험에서는 각각 0.48917, 0.87531이 나왔다. 모두 1이 아닌 값이라 일 에너지 정리가 이 실험에서는 유효하다고 볼 수가 없었다. 두 값이 1이 아닌 이유는 중간에 에너지의 손실이 있었기 때문이라고 볼 수 있다. 실험 3 에서는 나무토막을 이용하여 최대정지마찰력과 운동마찰력을 측정해 보았다. 하지만 최대정지마찰력을 측정할 때 추와 클립의 질량이 조밀하게 있지 않았기 때문에 최대정지마찰력을 완벽하게 측정하는 것을 불가능 하였다. 하지만 대강의 최대정지마찰력은 측정이 가능하였다. 또한 운동 마찰력을 측정하여 최대정지마찰력과 비교해보았는데 이론상으로 최대정지마찰력이 운동 마찰력보다 더 커야한다는 사실에 일치했다. 최대정지마찰력과 운동 마찰력은 각각의 계수가 0.5654609, 0.453350 이기 때문에 제대로 된 실험값이 나왔다고 볼 수 있다. 그리고 충돌수레와 나무토막의 운동계수를 구해본 결과값은 확연하게 달랐다. 이러한 이유는 바퀴의 효과 때문이라고 볼 수 있다. 바퀴가 구를 때는 구름 마찰력이 작용하는데 구름 마찰력은 일반 마찰력보다 작기 때문이다. 그러므로 운동마찰계수가 실험1과 실험3 이 다른 값이 나온 것 같다. 이번 실험을 통해서 일 에너지 정리에 대해 알아보았고 구름 마찰력이라는 새로운 사실에 대해 알았고 최대정지마찰계수가 운동마찰계수보다 크다는 사실도 다시 한 번 확인할 수 있었다.

자연과학| 2013.04.15| 4페이지| 1,500원| 조회(653)

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형광체의 PL 측정

형광체의 PL 측정Luminescence 에 대해 알아보고 , LED, Niobate 등에 대해서 알아본다 . 실험목적정의 : 물체의 전자가 들뜬 상태에서 바닥 상태로 이동하면서 에너지 준위차이 만큼의 에너지를 빛으로 내놓는 현상 형광 (Fluorescence) : 에너지를 받아 높은 에너지 준위 ( 들뜬 상태 ) 로 올라갔다가 곧 낮은 에너지 준위로 내려오면서 빛을 내는 것 인광 (Phosphorescence) : 처음의 들뜬 상태에서 다른 에너지 준위의 들뜬 상태로 이동했다가 내려오는 것 LuminescencePhoto-Luminescence 그림 1 그림 2아무런 자극이 없을때 때 excitation 3) recombination 4) emissionLuminescence 의 종류 Photo Luminescence : Band gap 보다 큰 에너지를 빛의 형태로 가하는 것 Electro luminescence : 전압을 걸어주는 형태로 가하는것 . Thermo luminescence : 열을 가하는 것 . chemi luminescence : 화학반응을 통해 가해주는 것 sono luminescence : 음파를 가해주는 것Emission: sample의 특성에 따라 방출되는 빛의 spectrum이 결정 된다 . 여러 에너지 준위는 각각의 excited state로 갈 때 분자는 그만큼의 에너지를 흡수하게 된다 . Vibrationol levels은 사이가 비교적 큰 energy levels이고 이것은 곧 peak로 나타날 수 있다 .0-0 레벨의 피크가 가전자대 전도대 사이만큼의 에너지 레벨의 Band gap 을의미 Band gap 차이가 다르므로 각각의 금속별로 특유의 광택이 있는 것 . 즉 , 각각의 band gap 차이로 인해 고유의 색을 발하는 것 . 이러한 현상을 응용한 것이 LED 나 태양광전지 .정의 : 화합물 반도체의 특성 즉 , n 층의 전자와 p 층의 정공이 결합하면서 그 에너지 차이를 이용해 전기 신호를 적외선 또는 빛으로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 반도체의 일종 종류 1) Infrared LED chip ( 빛을 내지 않는 LED) : TV 리모컨 , 광학스위치 , IR LAN, 무선 디지털 데이터 통신용 모듈 등 2) Visible LED chip ( 빛을 내는 LED) : 각종 전자제품의 표시나 신호등 및 전광판 등 . L E D (Light Emitting Diode)●램프타입 LED 구조 1.Chip : 반도체 2.Lead frame : 반도체 칩에 전기를 공급하고 이를 지지해 주는 역할을 한다 . 3.Gold wire : 전선 4.Epoxy : 열경화성 수지 5.Cathode : 양극 6.Anode : 음극● SMD 타입 SMD 은 부품을 회로기판에 단지 얹어 놓은 상태로 납땜 사용한다 . SMD 타입은 주로 휴대폰 , 모바일 기기에 사용한다 .높은 궤도에서 전자는 서둘러서 낮은 궤도로 내려가려고 하며 , 높은 궤도로 올라오기 위해서 ' 먹었던 에너지를 뱉어내야 ' 한다 . 여기서 뱉어내는 에너지의 형태를 빛으로 조절해 놓은 것이 발광다이오드의 원리 LED 의 동작 원리물질의 종류에 따라서 전자의 에너지 준위 차이가 있다 . 같은 빛이라 하더라도 높은 에너지준위에서 만들어지는 빛은 짧은 파장을 가지고 있어서 파란색이 되며 , 낮은 에너지준위에서 만들어지는 빛은 긴 파장을 가지고 있어서 적색 등 이 되는 것 .N 형 반도체를 이용하면 전도대에 전자를 , P 형 반도체를 이용하면 가전자대에 정공을 생성할 수 있다 . 전자는 에너지 상태가 높은 전도대에서 낮은 가전자대로 전이하게 됨 . 이 전이과정에서 에너지를 광으로 방출한다 . 이와 같은 원리에 의한 발광소자가 발광다이오드이다 . LED 발광원리LED 의 쓰임새Niobate 의 발광 niobate 의 발광은 La, Y, Gd, Ca 등에서 나오는 발광 X 전자배치가 d0 (closed-shell) 인 Nb 이온과 관련된 발광 O 산소 2p 궤도 전자중의 하나가 Nb5+ 의 비어있는 4d 궤도함수로 옮겨가는 전하전이 (charge transfer) 에 의해 발광도핑 불순물을 넣는 행위 반도체에 불순물을 많이 첨가할시 전도율이 10 억 배 이상 증가 N 형 도핑 /P 형 도핑N 형 도핑 물질에 운반자 역할을 할 전자를 많이 만드는 것 N형 도핑된 물질은 보통 전기적으로 중성을 띤다P 형 도핑 양 공 을 많이 만들기 위해서 붕소(B) 불순물을 포함하고 있는 파란 다이아몬드(IIb 형)는 자연에 존재하는 P형 반도체의 예P-N 접합 반도체에 P형과 N형 도펀트를 인접하게 도핑 P형으로 도핑된 부분에 +바이어스 전압을 걸어주면, P형 반도체의 다수 운반자(양공)가 접합면 쪽으로 밀려간다. 동시에 N형 반도체의 다수 운반자(전자)도 접합면 쪽으로 끌려간다발광분광 분석법은 금속원자가 높은 온도에서 원자화가 되게 되고 , 원자화된 금속원자는 높은 열 에너지에 의해 전자가 양자화된 에너지 준위로 들뜨게 된다 . 이때 들뜬 전자가 다시 이완되면서 그 에너지 준위 차이만큼의 에너지를 빛 에너지로 방출 할 때 그 빛을 감지하여 금속원자가 어떤 종류인지 알아 맞추는 분광 법을 말한다 . Luminescence spectrometer 원리E = hc / λ 로 계산 실험결과http://www.cyworld.com/bleulight/3439011 http://blog.samsungdisplay.com/93 http://blog.naver.com/tripostech?Redirect=Log logNo=140099892509 참고문헌{nameOfApplication=Show}

의/약학| 2013.04.15| 23페이지| 1,500원| 조회(278)

분석화학, 형광체의 PL 측정, 형광체 PL 측정

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