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1. 6배위 Co(III) 착물의 합성과 특성
1.1. 실험 목적
이 실험의 목적은 6배위 Co(III) 착물 [Co(NH3)6]Cl3의 합성을 통해 팔면체 착물의 결정장 이론(Crystal Field Theory, CFT)과 리간드장 이론(Ligand Field Theory, LFT)을 이해하는 것이다. 구체적으로 UV-Vis 스펙트럼을 측정하여 결정장 갈라짐 에너지(Δ = 10Dq)를 계산하고, 리간드의 변화에 따른 리간드장의 세기를 비교해 보고자 한다. 또한 강한장 리간드와 약한장 리간드를 가지는 {Co}3+의 전자 배치를 이해하는 것도 이 실험의 목적이다.
1.2. 코발트(Cobalt)의 화학적 특성
코발트(Cobalt)의 화학적 특성은 다음과 같다.
코발트는 주기율표 제 9족에 속하는 전이금속 원소로, 원소 기호는 Co, 원자량은 58.933 g/mol이다. 코발트의 녹는점은 1,495℃, 끓는점은 2,927℃이며, 밀도는 8.90 g/cm³이다.
일반적으로 코발트의 산화상태는 +2가 가장 많이 나타나며, 이러한 코발트 단순염으로는 CoCl2, CoSO4 등이 있다. 또한 일부 +3 산화상태의 코발트 단순염인 CoF3, Co2(SO4)3가 알려져 있는데, 이들은 강력한 산화제로 사용된다.
코발트(III) 착물은 매우 안정한 화합물이며, 쉽게 환원되지 않는 특징을 가지고 있다. 이러한 코발트 전이금속은 다양한 6배위 팔면체 착물을 형성할 수 있는데, 이들은 배위화합물과 착이온의 성질 및 반응성을 이해하는 데 상당히 중요하다.
코발트(III) 이온은 큰 전기음성도를 지니는 리간드(NH3, OH2, C2O4 2-, SO4 2-, F-, Cl-, Br- 등)와 6배위 착물을 형성할 수 있다. 전기음성도가 작을수록 코발트(III) 이온과의 상호작용이 약해져 이러한 착물은 대체로 쉽게 치환된다. 반면에 암모니아(NH3)와 같이 전기음성도가 큰 리간드는 치환이 어렵다.
또한 코발트(III) 착물은 주로 저스핀 상태로 존재하며, 결정장 분리 에너지(Δ0)가 크여 안정한 특성을 보인다.
1.3. 착화합물(Complex Compound)과 리간드
착화합물(Complex Compound)은 착이온을 포함하는 물질을 말한다. 전이금속이 중심 원자인 착화합물은 특유의 색을 가지며, 촉매로 사용되는 것이 흔하다. 중심금속이 2개 또는 그 이상의 여러자리의 배위가 가능한 리간드와 배위결합하여 생긴, 고리모양의 구조를 가진 착화합물을 킬레이트라 한다.
리간드(ligands)는 배위 화학(coordination chemistry)에서 중심 금속 원자에 결합하여 배위 착화합물(coordination complex)을 형성하는 이온 또는 분자를 뜻한다. 이때 금속과의 결합은 일반적으로 하나 이상의 리간드로부터 전자쌍을 제공받아 이루어진다. 금속-리간드 결합의 특성은 공유 결합에서 이온 결합까지 다양하며 그 결합 차수는 일반적으로 ...