[A+ 과목] 무기화학실험 - Cr(III) 화합물의 결정장 갈라짐 에너지 결정, Determination of Delta o in Cr(III) complexes

문서 내 토픽

1. 배위화합물

배위결합은 두 원자가 공유결합을 이룰 때 결합에 관여하는 전자가 한 쪽 원자에서 일방적으로 제공되어 결합된 경우이다. 여기서는 금속-리간드 결합을 형성하는데, 리간드에서 일방적으로 금속으로 전자가 제공되며 결합을 형성한다. 여기서 사용되는 금속은 전이금속원소로, d orbital의 일부만 채워져서 다른 족 원소와는 다른 물리적 특성과 화학반응을 나타낸다.
2. 리간드장 이론

중심 금속의 원자가 orbital이 octahedral 착물의 금속-리간드 결합 축에 위치한 6개의 리간드 오비탈들과 분자오비탈을 만든다는 관점에서 출발된 이론이다. 약한 장 리간드인 할로젠 음이온 같은 음이온 리간드의 py 오비탈은 중심 금속의 dxy오비탈과 강한 반발을 일으켜 t2g 오비탈의 에너지를 증가시키게 된다. 이와는 반대로 강한 장 리간드인 CO와 CN-에서는 π-back bonding을 통해 t2g 오비탈의 에너지를 감소시켜 결정장 갈라짐 에너지를 증가시키게 된다.
3. Tris(2,4-pentanedionato)chromium(III) 합성

Erlenmeyer flask 안에 Stirring bar를 준비시켜놓고 CrCl3·6H2O 증류수를 넣고 전부 녹인 뒤, Urea를 과량으로 넣는다. Water bath를 고정시키고 물중탕으로 Magnetic hot plate에서 0.5시간 가열해준다. 이후 실온까지 냉각시킨 후 감압 여과한다. 처음에는 수득률이 10%도 나오지 않았으나, 반복하며 합성하며 문제를 개선하여 마지막 실험 때는 처음에 얻은 수득률에 비해 3배나 더 많은 양을 얻을 수 있었다.
4. Tris(etylenediamine)chromium(III) chloride 합성

Zinc를 사용하기 이전에 HCl로 표면을 씻는다. 물중탕으로 1시간정도 가열 및 교반한다. 실온으로 냉각한 뒤 생성된 결정을 직접 제작한 En/MeOH로 씻는다. 처음에는 아예 수득이 안되었으나, 계속되는 예비실험, 그리고 본 실험까지 합쳐서 3번의 실험 끝에 수득률 18.2 %를 얻을 수 있었다.

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1. 배위화합물

배위화합물은 중심금속 원자 주변에 리간드가 배열된 화합물입니다. 이러한 배위화합물은 다양한 구조와 성질을 가지고 있어 화학, 생물학, 재료과학 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 배위화합물의 구조와 성질은 중심금속 원자와 리간드의 종류, 배위수, 배위 기하 등에 따라 달라집니다. 이러한 특성을 이해하고 활용하는 것이 중요하며, 새로운 배위화합물의 합성과 응용 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
2. 리간드장 이론

리간드장 이론은 배위화합물에서 중심금속 원자와 리간드 사이의 상호작용을 설명하는 이론입니다. 이 이론에 따르면 리간드의 전자쌍이 중심금속 원자의 d 궤도함수와 상호작용하여 d 궤도함수의 에너지 준위가 변화하게 됩니다. 이러한 에너지 준위 변화는 배위화합물의 구조, 자기적 성질, 전자 스펙트럼 등 다양한 물리화학적 성질에 영향을 미칩니다. 리간드장 이론은 배위화합물의 성질을 이해하고 예측하는 데 매우 유용한 이론적 틀을 제공합니다.
3. Tris(2,4-pentanedionato)chromium(III) 합성

Tris(2,4-pentanedionato)chromium(III) 합성은 크롬(III) 이온과 아세틸아세톤 리간드의 반응을 통해 이루어집니다. 이 반응에서 크롬(III) 이온은 아세틸아세톤 리간드 3개와 결합하여 팔면체 구조의 배위화합물을 형성합니다. 이 화합물은 녹색의 결정성 고체로 존재하며, 열적 안정성과 화학적 안정성이 높아 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 특히 촉매, 염료, 안료 등의 분야에서 유용하게 사용될 수 있습니다. 이러한 Tris(2,4-pentanedionato)chromium(III) 합성 반응은 배위화합물 합성의 대표적인 예라고 할 수 있습니다.
4. Tris(etylenediamine)chromium(III) chloride 합성

Tris(etylenediamine)chromium(III) chloride는 크롬(III) 이온과 에틸렌디아민 리간드의 반응을 통해 합성되는 배위화합물입니다. 이 화합물은 녹색의 결정성 고체로 존재하며, 팔면체 구조를 가지고 있습니다. 에틸렌디아민은 이dentate 리간드로 작용하여 크롬(III) 이온과 강한 배위 결합을 형성합니다. 이러한 배위 결합 형성은 화합물의 안정성과 반응성에 영향을 미치게 됩니다. Tris(etylenediamine)chromium(III) chloride는 화학, 생물학, 의학 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 중요한 배위화합물입니다. 이 화합물의 합성과 성질 연구는 배위화합물 화학 분야에서 매우 중요한 의미를 가집니다.