Vibration-Rotation spectroscopy of HCl

소개글

"Vibration-Rotation spectroscopy of HCl"에 대한 내용입니다.

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental Methods
4. Result and Discussion
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

Abstract
적외선 흡수 분광기를 이용하여 진동과 회전 스펙트럼을 얻는다. 그리고 이 스펙트럼으로부터 분자의 진동 에너지와 전이, 스펙트럼의 분리 등을 관찰하고 분석함으로써 회전에 관한 관성모멘트, 평형 핵간 거리, 힘 상수 등을 계산해본다. 이 실험에서는 이원자 분자, HCl의 스펙트럼을 측정하여 이원자 분자의 진동-회전 운동을 양자역학적으로 이해한다.

Introduction
이원자 분자의 내부 운동에는 진동(두 핵 간의 거리인 R의 변화), 회전(선을 잇는 핵들의 공간적 배열이 변화하는 것)이 있다. 그리고 좋은 근사를 위해 보통 진동 운동과 회전 운동을 별개로 취급한다. 진동하는 이원자 분자의 가장 간단한 모형은 조화 진동자(Harmonic Oscillator)이다. 진동에 의한 슈뢰딩거 방정식에는 환산질량(μ=(m_1 m_2)/(m_1+m_2 ))의 가상의 입자에 대한 운동에너지 연산자와 퍼텐셜 에너지의 연산자가 포함된다. 조화 진동자의 퍼텐셜 에너지는 다음과 같고, 에너지의 형태는 포물선으로 나타난다. 그리고 퍼텐셜 에너지의 최소값은 두 해들이 평형거리에 도달했을 때 값이다. (k : 힘 상수, R_e : 평형 결합길이)
V(r)=1/2 k(R-R_e)
또한 조화 진동자의 에너지는 다음과 같이 나타낸다.
E(v)=hν(v+1/2)
h : 플랑크 상수, v : 진동 양자수 (0, 1, 2…), ν(cm^(-1)) : 고유 진동수
선택 규칙에 의해서 진동 양자수 v가 v+1로 전이할 때의 전이 에너지는 다음과 같다.
∆E=E(v+1)-E(v)=hν

또한 ν는 결합이 얼마나 단단한지를 나타내는 힘 상수 k와 이와 같은 관계가 성립한다.
ν=1/2πc √(k/μ)
적외선 분광법은 물질과 적외선 간의 에너지 교환 현상을 이용한 측정법이다. 특정 물질의 적외선 흡수 스펙트럼은 그 물질의 화학적, 물리적 특성들에 관한 매우 중요한 정보를 제공한다. 일반적으로 유기화합물의 분석에 폭넓게 적용되고 있으며 다원자 무기화합물과 유기 금속 화합물의 분석에도 유용하게 사용된다. 다른 분광법과 비교할 때에 고체, 용액 모두에서 간편하게 측정할 수 있는 장점이 있으며, 수용액에서는 강한 물의 흡수로 방해되어 곤란하다.

참고 자료

네이버 지식백과 <진동 회전 스펙트럼>
Physical Chemistry 10th, Atkins