유기공업화학실험 A+ 레포트 크로마토크래피(chromatography)

문서 내 토픽

1. 크로마토그래피

이번 실험에서는 전개제의 비율을 달리하여 여러가지 시료가 전개제에서 전개되는 정도에 따라 Rf값을 비교해보았다. 먼저 모세관에 열을 가해 기존의 모세관을 보다 가늘게 만드는 모세관 세공의 과정을 거쳤다. 그 후 사용할 시료들인 aniline, acetanilide, p-chloroaniline, benzoic acid, naphthalene, azobenzene을 준비하고 azobenzene을 제외한 나머지 시료들은 소량을 덜어낸 후 ethyl acetate와 섞어서 용해시켜준다. Azobenzene은 이미 액체 상태이기에 용해시켜 주지 않아도 되며, 대신 소량을 따라내어 빛과 반응을 시켜준다. 이렇게 빛을 받으면 광이성질화 현상이 발생한다. 용매로 ethyl acetate를 사용하는 이유는 극성 용매이면서도 동시에 양옆에 메틸기를 가지기에 무극성의 성질도 띠어서 극성물질과 무극성 물질을 모두 용해시킬수 있어서이다. 용질들을 충분히 용해시켜주었다면 그 후 무극성 용매인 hexane과 극성 용매인 ethyl acetate를 섞어서 전개용액을 제조해준다. 극성 용매 : 무극성 용매의 비율이 1:9, 3:7이 되도록 용액을 만들었으며 따로 정확한 부피를 계산하지는 않았다. 그 후 developing chamber를 준비하고, 혼합용액을 TLC의 끝부분이 잠길 정도로 넣어준다. 이때 이 혼합용액은 TLC판을 타고 위로 이동하기에 이동상에 해당하고 TLC판은 고정상에 해당한다.
2. 아조벤젠의 광이성질화

azobenzene에 빛 반응을 시켜주었을 때 광이성질화 현상이 일어나 분자의 구조가 변한다. 아조벤젠은 2개의 벤젠고리가 -N=N- 결합으로 연결된 분자이기에 질소의 비공유 전자쌍이 2개씩 존재하여 cis형과 trans형의 두 가지 기하이성질체(cis-trans 이성질체)가 존재한다. 안정한 trans형 아조벤젠이 trans 이성질체가 흡수하는 영역의 파장에 해당하는 빛을 받아 cis형 아조벤젠으로 이성질화하고, cis 이성질체는 빛 혹은 열이완으로 인해 trans형 아조벤젠으로 다시 이성질화가 일어난다. 이러한 이성질화 반응은 빛이 존재하는 환경 속에서 가역적으로 일어나는 가역반응의 일종이다. 이렇게 광이성질화 현상이 일어나면 쌍극자모멘트와 기하학적 크기에 변화를 일으키기에 녹는점, 끓는점, 극성 등 물리적 특성에 영향을 미칠 수 있다.
3. 정상 크로마토그래피와 역상 크로마토그래피

정상 크로마토그래피는 고정상이 극성으로 나타나 극성 작용기를 갖는다. 따라서 고정상으로 극성 물질인 실리카겔이나 산화 알루미늄을 사용하고, 이동상으로는 n-헥세인, 염화 메틸렌같은 무극성 용매를 주로 사용한다. 이러한 극성 고정상은 무극성 물질보다 극성 물질과 친화도가 강하여 더 오래 머무르게 하므로, 극성이 가장 작은 성분이 먼저 분리되고, 극성이 큰 성분은 나중에 분리된다. 반면 역상 크로마토그래피는 고정상이 무극성으로 나타나 실리카에 보통 n-옥타데실, n-옥틸, 페닐기 등의 탄화수소 알킬기가 붙어있는 형태로 구성되어 있다. 역상 크로마토그래피에서는 무극성 고정상이 무극성 물질과 친화도가 강해 더 오래 머물게 하므로, 극성이 가장 큰 성분이 먼저 분리되고, 극성이 작은 성분은 나중에 분리된다.
4. UV 램프를 이용한 시료 관찰

우리가 실험에서 사용한 시료들은 모두 벤젠고리를 모체로 갖고 있는 형태이다. 벤젠고리는 자외선을 흡수하는 성질이 있다. 따라서 uv lamp를 사용하면 254mn의 자외선을 흡수하기에 시료가 찍힌 부분만 어두운 색으로 나타나고, 나머지 TLC판은 형광색으로 나타나면서 시료의 전개 정도를 보다 정확하게 관찰할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 크로마토그래피

크로마토그래피는 화학 분석 및 분리 기술의 핵심으로, 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 기술은 복잡한 혼합물을 구성 성분으로 분리하고 정량화할 수 있어 매우 유용합니다. 크로마토그래피의 원리는 물질의 이동 속도 차이를 이용하는 것으로, 고정상과 이동상의 상호작용에 따라 다양한 유형의 크로마토그래피가 발전해 왔습니다. 이를 통해 화학, 생물학, 환경 분야 등에서 중요한 분석 및 분리 작업이 가능해졌습니다. 앞으로도 크로마토그래피 기술의 발전은 계속될 것이며, 새로운 응용 분야가 지속적으로 개발될 것으로 기대됩니다.
2. 아조벤젠의 광이성질화

아조벤젠은 광이성질화 현상을 보이는 대표적인 유기 화합물입니다. 이 화합물은 자외선이나 가시광선에 의해 trans 형태에서 cis 형태로 전환될 수 있으며, 이 과정은 가역적입니다. 이러한 광이성질화 특성은 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어 광스위치, 광메모리, 광변색 재료 등의 개발에 활용되고 있습니다. 또한 생물학적 시스템에서도 아조벤젠의 광이성질화 현상이 중요한 역할을 할 수 있습니다. 예를 들어 광활성화 효소 조절, 광유전학 등의 분야에서 활용되고 있습니다. 앞으로도 아조벤젠의 광이성질화 현상에 대한 연구가 지속되어 새로운 응용 분야가 개발될 것으로 기대됩니다.
3. 정상 크로마토그래피와 역상 크로마토그래피

정상 크로마토그래피와 역상 크로마토그래피는 크로마토그래피 기술의 두 가지 주요 유형입니다. 정상 크로마토그래피는 극성 고정상과 비극성 이동상을 사용하는 반면, 역상 크로마토그래피는 비극성 고정상과 극성 이동상을 사용합니다. 이러한 차이로 인해 두 기술은 서로 다른 분리 메커니즘을 가지며, 다양한 화합물 분리에 활용될 수 있습니다. 정상 크로마토그래피는 주로 극성 화합물의 분리에 적합하고, 역상 크로마토그래피는 비극성 화합물의 분리에 더 효과적입니다. 이 두 기술은 서로 보완적이며, 화합물의 특성에 따라 적절한 크로마토그래피 기술을 선택하는 것이 중요합니다. 앞으로도 이 두 기술의 발전과 더불어 새로운 크로마토그래피 기술이 개발될 것으로 기대됩니다.
4. UV 램프를 이용한 시료 관찰

UV 램프는 화학 및 생물학 실험에서 널리 사용되는 중요한 도구입니다. UV 램프를 이용하면 시료 내 특정 화합물을 선택적으로 관찰할 수 있습니다. 예를 들어 크로마토그래피 분석에서 UV 램프를 이용하면 분리된 화합물의 존재와 농도를 확인할 수 있습니다. 또한 형광 물질의 검출에도 UV 램프가 활용됩니다. 이 외에도 UV 램프는 살균, 소독, 분석 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 최근에는 LED 기반의 UV 램프가 개발되면서 에너지 효율과 사용 편의성이 향상되고 있습니다. 앞으로도 UV 램프 기술의 발전과 더불어 새로운 응용 분야가 지속적으로 개발될 것으로 기대됩니다.