옥살레이트-철 착화합물의 합성과 광화학반응 결과 보고서

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고려대학교 화학실험 A++ 결과 보고서 입니다.

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본문내용

푸른색과 흰색의 대비가 아닌, 연한 녹색과 진한 녹색임을 확인할 수 있다.

2. 토의
연한 녹색을 띄던 시약이 반응이 진행됨에 따라 진한 녹색을 띄고 많은 시간이 지난 후에는 푸른색을 띌까. 이에 대해 생각해보자.
의 착물, 는 2자리 리간드가 3개 결합된 6배위 착이온이다. 이는 정팔면체 구조를 이룬다. 이 물질이 반응하여 를 형성하고 생성된 와 이 반응하여 최종생성물인 을 생성한다. 여기서 형성된 착 이온의 경우도 와 마찬가지로 6배위인 정팔면체 구조의 착이온을 형성한다.
두 착이온의 색을 살펴보면, 반응물인 의 경우 녹색을 띈다. 즉 옅은 녹색의 보색인 진한 빨강의 빛을 흡수하는 것이다. 의 경우 진한 파랑을 띈다. 연한 주황색의 빛을 흡수하는 것이다. 이 현상은 전자 전이 과정을 통해 흡수하는 빛의 세기가 증가된 형태로 반응물이 형성됐음을 알 수 있다. 이 두 물질의 차이는 전이금속의 산화수와 리간드의 차이 뿐인데, 어떻게 이러한 차이가 영향을 미쳤을까.
이는 리간드장 이론으로 설명할 수 있다.
전이 금속의 오비탈과 리간드()들이 제공하는 전자 오비탈들이 만나 분자 오비탈을 이룬다. 정팔면체 구조의 경우 리간드들이 축방향으로 접근하기 때문에, 축방향 오비탈이 , 의 오비탈이 불안정해져 결정장의 갈라짐이 발생한다.
그림에서 볼 수 있듯이, d 오비탈의 경우 3 오비탈이 non-bonding 상태이며 축방향의 두 오비탈은 만큼 에너지 준위의 변화가 발생한다. 이는 를 고려한 것이다. 다음으로 를 생각해보면, 금속의 오비탈은 리간드와의 상호작용에 가장 적절한 오비탈이다. 즉, 리간드의 에 전자가 많이 차있는 경우, 이의 상호작용에 의해 오비탈이 에너지적으로 불안정해지며 에너지 준위가 상승한다. 또한 기본적인 에너지 레벨도 영향을 미치는데, 리간드의 의 에너지 준위가 금속의 준위보다 에너지 준위가 낮을수록 더욱 에너지 준위를 높여준다. 이러한 리간드들의 분광화학적 순위를 정리하면 다음 과 같다.

참고 자료

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