본문내용
1. 실험 개요
1.1. 실험 제목
Electric absorption Spectrum of conjugated dye이다.
1.2. 실험 목적
1,1'-diethyl-4,4'-cyanine iodide와 1,1'-diethyl-4,4'-carbocyanine iodide의 흡수 스펙트럼을 측정한다.
이 실험의 목적은 두 가지 conjugated dye 화합물인 1,1'-diethyl-4,4'-cyanine iodide와 1,1'-diethyl-4,4'-carbocyanine iodide의 흡수 스펙트럼을 측정하는 것이다. 이를 통해 conjugation 확장에 따른 흡수 스펙트럼의 이동 현상을 관찰하고, 농도 변화에 따른 스펙트럼의 변화를 분석하고자 한다.
1.3. 실험 배경 및 이론
1.3.1. Huckel 근사법
Hückel 근사법은 π-전자 분자의 분자 궤도 에너지와 모양을 결정하기 위해 사용되는 선형 결합 분자 궤도 이론의 한 형태이다. 이 근사법에 따르면, 각 탄소 원자에는 모든 π-결합을 포함하는 평면에 수직인 2py 궤도가 있으며, 각각의 2py 궤도는 하나의 전자를 포함하고 있다.""
예를 들어, 부타디엔(H2C=CHCH=CH2)의 경우 4개의 π-전자를 가지고 있다. 그중 두 전자는 α+0.618β의 에너지를, 나머지 두 전자는 α+1.618β의 에너지를 가지고 있다. 방사선 흡수로 인해 전자가 n=2(E=α+0.618β) 상태에서 n=3(E=α+1.618β) 상태로 전이하게 된다.""
이 실험에서는 부타디엔의 전자를 길이 L인 1-D box에서 움직이는 입자로 취급한다. box의 길이 L은 2×135 pm(C=C 결합) + 154 pm(1개의 C-C 결합) = 424 pm에 해당하며, 이에 따른 에너지 값은 119 nm로 계산된다.""
따라서 부타디엔은 119 nm에서 빛을 흡수할 것으로 예상된다. 이번 실험에서는 1,1'-diethyl-4,4'-cyanine iodide와 1,1'-diethyl-4,4'-carbocyanine iodide의 흡수 스펙트럼을 측정할 것이다.""
1.3.2. 전자 전이와 흡수 스펙트럼
전자 전이와 흡수 스펙트럼은 원자 또는 분자가 외부에서 빛 에너지를 흡수하면 전자전이 및 진동, 회전, 병진운동이 일어나는 현상이다. 바닥 상태에 있는 원자나 분자는 그 종류에 따라 특정 파장의 자외선 및 가시광선을 흡수하며 전자전이를 일으키면서 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 이때 흡수하는 파장은 원자 또는 분자의 전자구조와 조성을, 흡수하는 빛의 세기(흡광도)는 원자나 분자의 농도를 결정한다. 분자의 경우 HOMO에서 LUMO로의 전자전이가 일어나면서 특정 파장의 빛을 흡수하게 된다. 이는 Hückel 근사법으로 설명할 수 있는데, 이는 π-전자만을 고려하여 분자 궤도함수의 에너지와 모양을 결정하는 방법이다. 예를 들어 butadiene의 경우 4개의 π-전자가 있어 바닥 상태에서 2개는 α+0.618β, 2개는 α+1.618β의 에너지를 가지며, 빛 에너지 흡수로 인해 n=2에서 n=3 상태로의 전이가 일어난다. 이때 해당하는 파장이 119 nm이다. 따라서 전자 전이와 이에 따른 특정 파장의 흡수는 분자의 전자구조와 직접적으로 관련되어 있다고 볼 수 있다.
1.4. 실험 장비 및 시약
실험 장비 및 시약은 다음과 같다.
1,1-diethyl-4,4-cyanine iodide와 1,1-diethyl-4,4-carbocyanine iodide의 흡수 스펙트럼 측정을 위해 사용되는 주요 장비 및 시약은 다음과 같다. MeOH(methanol)은 용매로 사용되며, Hewlett Packerd UV/Vis Spectrophotometer-8452A가 흡수 스펙트럼 측정에 사용된다. 또한 UV cell, 마이크로 피펫, 실험용 vial 2개, centrifuge tube, 증류수 등이 실험에 필요하다.
1,1-diethyl-4,4-cyanine iodide와 1,1-diethyl-4,4-carb...
