화공생명공학실험 (화공실) 콜로이드 나노 입자의 안정성 레포트

소개글

화공생명공학실험(화공실) 콜로이드 나노 입자의 안정성 실험 레포트입니다.
해당 레포트 점수 16/16 입니다.
구리 나노 입자를 이용한 실험이며, UV/Vis Spectrophotometer을 이용해 얻은 그래프와 DLS(Particle Size Analyzer)을 이용해 얻은 나노 입자의 크기 분포 그래프, 각 시약의 역할과 오차의 발생 원인 등이 포함되어 있습니다.

목차

1.실험 방법
1.1. 시약
1.2. 실험 장비
1.3. 실험 과정
1.4. 변경 사항

2.실험 결과 해석
2.1. Cu 나노 입자 합성
2.2. Cu 나노 입자 산화
2.3. Cu 나노 입자 응집
2.4. UV/Vis Spectrophotometer 측정
2.5. DLS(Particle Size Analyzer) 측정

3.토의 및 결론
3.1.각 시약의 역할은 무엇인가?
3.2.UV/Vis 그래프에 있는 피크를 통해 알 수 있는 것은 무엇인가?
3.3. 오차의 발생 원인은 무엇인가?
3.4.구리 나노 입자를 합성할 수 있는 다른 방법에는 무엇이 있는가?
3.5. 금속 나노 입자가 응용되는 곳은 어디인가?
3.6.콜로이드를 안정화시킬 수 있는 방법에는 어떤 것들이 있는가?

4.참고문헌

본문내용

실험 방법
1.1. 시약
CuSO_4 (Copper(Ⅱ)sulfate), NaBH_4 (Sodium borohydride), KI(Potassium iodide), H_2 SO_4 (Sulfuric acid)

1.2. 실험 장비
Particle size analyzer, UV/Vis spectrophotometer

1.3. 실험 과정
(1) Cu 나노 입자의 합성
CuSO_4와 KI, H_2 SO_4를 각각 증류수에 녹여서 0.2M, 0.1M, 1M 용액을 만든다.
20mL 증류수를 얼음물에 중탕하여 온도를 낮춘다. 이는 NaBH_4 용액의 용매로 사용된다.
스터링 바와 증류수 50mL를 바이알에 넣은 후, 얼음물을 넣은 크리스탈라이징 디쉬에 바이알을 넣어 증류수 온도를 낮춘다. 이 때 스터링 조건은 200RPM이다.
KI와 CuSO_4를 순서대로 0.25mL씩 넣는다. 이 때, KI부터 넣는 것이 중요하다.
얼음물에 중탕한 증류수에 NaBH_4를 4mg/mL의 농도로 녹여 준다.
바이알에 NaBH_4 용액을 초당 2~3방울씩 떨어뜨린다. 이 때, NaBH_4를 증류수에 녹이자마자 넣어야 한다.
바이알의 뚜껑을 닫은 뒤, 반응이 끝날 때까지 약 1시간 반 기다리며 육안으로 색 변화를 확인한다.
(2) Cu 나노 입자의 산화
합성한 Cu 나노 입자 중 5mL를 바이알에 넣은 후, 스터링 바를 돌리며 공기 중에 색이 변할 때까지 노출시켜 준다. 이 때 스터링 조건은 200RPM이다.
Cu 나노 입자 용액의 색이 변하는 것을 관찰한다.
(3) Cu 나노 입자의 응집
합성한 Cu 나노 입자 중 10mL에 H_2 SO_4용액을 0.2mL 넣은 후 손으로 흔들어 주며 용액이 옅은 검은색으로 변하는지를 확인한다.

<중 략>

3.2.UV/Vis 그래프에 있는 피크를 통해 알 수 있는 것은 무엇인가?
UV/Vis 스펙트럼에 존재하는 피크는 화합물 안에 있는 발색단의 들뜸으로 인해 발생한다. 주변에 연결되어 있는 원자의 종류나 개수, 그 구조에 따라서 발색단의 흡수 파장이 약간씩 이동할 수 있으며, 피크의 세기나 그 모양도 일정하지 않다. 이 피크가 발생하는 파장과 그 세기를 database와 비교하면 어떤 발색단으로 인해 전자 전이가 발생하여 피크가 생긴 것인지를 유추해 볼 수 있다. 이를 통해, 합성하고자 하는 화합물이 제대로 합성되었는지를 확인할 수 있다.

참고 자료

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https://sgsg.hankyung.com/article/2022040166521
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Basic 고교생을 위한 화학 용어사전, 틴들 현상[Tyndall phenomenon]
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