IR Spectrometer을 이용한 고체와 기체의 정량분석

소개

IR Spectrometer을 이용한 고체와 기체의 정량분석

목차

Ⅰ. 실험목표
Ⅱ. 이론적 배경
Ⅲ. 실험과정
Ⅳ. 실험결과 및 분석
Ⅴ. 결론

본문내용

Ⅰ. 실험목표
1. 고체 시료와 기체시료를 통해 올바르게 분석하는 방법과 사용법을 안다.
2. IR을 통해 원하는 미지의 시료를 분석할 수 있다. 다음을 분석한다.
- search 기능을 이용하여 같은 물질이 나타나는지 확인
- peak가 두개로 나타나는 이유
- peak와 peak 간격의 의미
- 이원자분자의 결합길이와 힘상수 k

Ⅱ. 이론적 배경
1. IR은 무엇인가
먼저 IR은 Infrared의 줄임말로서, 적외선을 의미한다. 적외선은 가시광선보다는 파장이 길며 약 700nm에서 300μm정도의 영역을 차지한다. 적외선 복사는 우리가 일반적으로 열, Heat, 혹은 열복사, Heat radiation이라고 부른다. 적외선의 특징 중 하나는 분자 내 원자간의 결합에서 원자의 결합각을 바꾸는 진동 운동이 특정 파장의 적외선을 흡수하면 운동 에너지의 준위가 변화한다. 이것이 적외선 분광분석법, 즉 IR Spectroscopy의 원리이다. 원하는 시료에 연속적으로 변화하는 파장을 비추면, 분자 내에 존재하는 여러 가지 작용기 (하이드록시기, 카보닐기, 아미노기 등) 이 특정 파장을 흡수하면서 스펙트럼을 만들고 이를 통해 물질을 분석할 수 있다.

적외선 분광기에서는 적외선 광선이 나뉘어 하나는 시료로, 하나는 Reference를 통과한다. 이 빛들을 다시 감지기로 입사되고, 두 신호가 비교되어 Printout 된다.

2. 분자의 회전에너지와 진동에너지
강체로서 고정된 형태를 가지고 운동 중에 뒤틀림이 없는 분자를 고려하면 회전 에너지는 분자의 관성 모멘트에 의하여 결정된다. 이원자 분자의 경우 다음과 같이 정의되는 관성 모멘트를 가진다.
(는 결합길이, 는 환산질량)
회전에너지 인데 양자역학에서 각운동량 이므로, 는 다음과 같다.
(J=0, 1, 2…)
Selection Rule에서 이므로 파수 피크와 크기, 간격은 다음과 같다.
,
우리는 스펙트럼의 간격으로부터 B를 구할 수 있고, 관성모멘트를 구한 후 결국 결합길이를 구할 수 있다. 실제로는 간격이 조금씩 다른데 그것은 회전에 의해 원자 사이 결합길이가 달라져 관성모멘트가 달라지기 때문이다. 하지만 일반화학의 범위를 넘어가므로 이번 실험에서는 무시하기로 한다.

참고자료

· -Introduction to spectroscopy 3th Edition, Donald L. Pavia
· -Wikipedia(www.wikipedia.org)
· -http://www.dartmouth.edu/~chem81/labs/hcl.html
· -http://www.chem.uic.edu/chem343/343/IR.pdf
· -http://bint.kr/110003144210
· -Peter Siska, "University Chemistry", Pearson International Edition
· -Pavia, Lampman, Kriz, "분광학적 분석이분“, 자유아카데미
· -Oxtoby, Gillis, Campion, "Principles of Modern Chemistry", Science Plus
· -http://en.wikipedia.org/wiki/Infrared_spectroscopy_correlation_table
· -http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgibin/direct_frame_top.cgi - Ether Spectrum
· -http://www.chem.ucla.edu/~webspectra/irtable.html - IR absorption table
· -http://ask.nate.com/qna/view.html?n=4778129