[물리화학실험] 2. Conjugation 염료 흡수 스펙트럼 (보고서 점수 A+)

목차

1. 실험제목
2. 실험날짜
3. 실험목적
4. 이론
5. 실험기구 및 시약
6. 실험방법
7. 참고사항
8. 실험결과
9. 토의

본문내용

1. 실험제목
Conjugation 염료 흡수 스펙트럼

2. 실험날짜
2023년 9월 15일

3. 실험목적
Conjugation 염료 흡수 스펙트럼을 통해 conjugation 정도에 따른 스펙트럼 변화를 배운다.

4. 이론
1) 실험 기초 이론
가시광선 영역에서 스펙트럼의 흡수띠는 170~300kj/mol 높은 들뜬 상태로 바닥 상태에서의 전자전이가 발생할 때 나타나게 된다. 많은 물질들에서 HOMO-LIMO 갭이 200kj/mol 이상에 존재하며 가시광선 스펙트럼은 관측되지 않는다.
일반적으로 색을 띤(=가시광선을 흡수하는) 이런 화합물들은 자유 라디칼 속의 홀전자나 컨쥬게이션 유기 분자 속의 파이 전자와 같이 약한 결합이나 비편재화된 전자들을 가지고 있다.
Polymehine 염료에 대한 가시광선 흡수띠는 polymethine 사슬을 따라 존재하는 파이 전자들의 전자 전이로부터 생긴다. 이들 띠의 흡수 파장은 전자 에너지 준위들의 간격에 의존한다. 이들 염료들에 대해서 결합 궤도함수와 분자 궤도함수의 계산을 수행하였으나 계산으로부터 예측된 값은 실험에 의해 관찰된 값과 잘 일치되지 않는다. 본 실험에서는 Kuhn에 의해 최초로 제안된 간단한 자유 전자 모델을 소개하겠다. 이 모델은 약간 과장된 가정이 포함되어 있지만 컨쥬게이션 염료와 같은 분자들에 대해서는 상당히 잘 들어맞는다.
예를 들면 일명 cryptocyanine의 묽은 용액을 생각해보자. 수용액 상태에서 이 분자의 양이온은 상단 그림과 같이 두 개의 공명 구조를 가진다. 이 사슬을 따라 존재하는 모든 결합들은 결합 차수가 1.5로 동등하다고 간주할 수 있다. 따라서, 사슬에 존재하는 각 탄소 원자와 끝에 존재하는 각 질소 원자는 3개의 편재화된 결합(σ결합)에 의해 3개의 원자들과 결합을 형성하고 있고, 사슬의 탄소 원자에 존재하는 여분의 원자가 전자와 2개의 질소원자에 남아있는 3개의 전자들은 사슬을 따라 움직이는 π전자 구름을 형성한다(=π결합).

참고자료

· 없음