일반화학실험I Dry Lab 3: Atomic and Molecular Structure

목차

1. Introduction
2. Materials and Method
3. Results
4. Discussion
5. Dry Lab Questions
6. References

본문내용

1. Introduction
원자와 분자의 구조의 선스펙트럼과의 관계
화합물의 서로 다른 분자들은 각각의 고유한 에너지 준위(energy state)를 갖는다. 분자의 진동하는 결합에너지, 전자의 에너지, 회전 에너지 준위는 양자화(quantized)되어 있다. 즉, 분자에 전자기파를 쏘면 분자는 두 에너지 준위의 차이에 해당하는 에너지만을 흡수하고 들뜬 상태가 된다. 한편, 단독의 원자 하나는 전자의 에너지 준위가 양자화되어 있다.
백색광이 시료를 통과하면 시료가 흡수하지 않는 파장의 빛만 관측된다. 따라서 우리가 관측하는 빛의 색(transmitted light)은 시료가 흡수하는 색의 보색이다.
원자가 전자기파를 흡수하면 전자들이 에너지를 얻어 들뜬 상태가 된다. 전자가 다시 바닥상태로 돌아올 때 에너지 준위의 차이에 해당하는 만큼의 에너지를 광자의 형태로 방출한다. 다양한 에너지 준위에서부터 바닥상태로 돌아오는 전자에 의해 다양한 에너지의 광자가 방출되고, 이 빛이 프리즘을 통과하면 선스펙트럼을 관찰할 수 있다. 선스펙트럼의 선들은 고정된 에너지와 파장의 광자를 나타낸다. 각각의 원소들은 서로 다른 전자의 에너지 준위를 가지기 때문에 고유한 선스펙트럼을 나타낸다. 따라서 선스펙트럼을 관찰하면 미지의 시료가 어떤 원소인지 판별할 수 있다. 분자는 주로 적외선을 방출하는데, 이것을 분석하여 분자 내에 어떤 원자들의 결합이 있는지 알 수 있다.
분자의 3차원 구조
분자의 루이스 구조식을 결정하면 VSEPR 이론 (원자가 전자쌍 반발 이론)을 적용하여 분자의 3차원 구조를 결정할 수 있다. 공유전자쌍, 비공유전자쌍의 수를 더해 SN(입체수)를 얻어 기본적인 입체 골격을 찾고, 비공유전자쌍의 반발력이 결합전자쌍보다 크다는 점을 이용하여 최종 모형을 결정할 수 있다.
2. Materials and Method
A. The Mercury Spectrum
교과서 뒤 표지에 있는 color plate에서 연속스펙트럼과 여러 원소의 선스펙트럼을 볼 수 있다.

참고자료

· Laboratory Manual for Principles of Modern Chemistry 9th Edition, J.A.Beran