물리화학실험 계면활성제(surfactants)의 Critical Micelle Concentration(CMC) 측정 결과보고서

소개

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목차

1. 제목

2. 실험 결과
1) 수용액과 미셀용액에서 얻은 BZA의 UV 흡수 스펙트럼(흡광도 vs 파장)으로부터 enol과 keto forms에 기인하는 두 흡수띠의 최대흡수파장을 구한다.
2) 각 시료 용액의 흡수 스펙트럼에서 앞에서 결정한 두 최대흡수파장, lambda _{max}(enol)과 lambda _{max}(keto)에서의 흡광도를 구한다. 흡광도 vs 계면활성제의 농도의 그래프(2개)를 그리고 이로부터 계면활성제의 CMC를 구한다.
3) HCl을 첨가제로 사용할였을 때, BZA 수용액의 흡광도 vs 계면활성제의 농도의 그래프를 그리고, 이로부터 계면활성제의 CMC를 구한다.
4) <실험 보고서>

3. 고찰

본문내용

1. BZA의 흡수 스펙트럼에서 두 개의 흡수띠(absorption bands)를 볼 수 있다. 이는 BZA의 keto와 enol tautomers에서 어떠한 전자전이에 기인하는가?
두 개의 흡수띠는 BZA의 keto형과 enol형에 의한 피크이다. enol 형을 보면, keto형에 비해 콘쥬게이션이 많다는 것을 알 수 있다.

컨쥬게이션이 많아질수록 HOMO와 LUMO의 차이가 줄어들어 전자전이에 필요한 에너지도 적어진다. 이는, 콘쥬게이션이 많아지면 같은 방향으로 결합한 파이결합도 또 다시 반대방향과 같은 방향으로 결합한 상태로 나뉘게 되면서 HOMO의 에너지가 증가하고, 반대방향으로 결합한 파이결합도 마찬가지로 나눠지면서 LUMO의 에너지가 낮아지기 때문이다. 이를 통해 콘쥬게이션이 많이 된 enol이 keto보다 더 긴 파장, 즉 낮은 에너지 차이로 전자전이가 일어난다.keto는 pi ` -> ` pi ^{*}전이, enol은 n` -> ` pi ^{*}전이에 기인한다.

2. 흡수 스펙트럼에서 isosbestic piont란 무엇인가? BZA의 흡수 스펙트럼에서 isosbestic point가 나타나는 이유를 설명하라.
등훕수점은 분광학에서 화학반응 또는 물리적 변화시 시료의 총 흡광도에서 변하지 않는 특정 파장을 말한다. 이는 두 성분의 혼합비율을 바꿔 여러 농도에서 흡수 스펙트럼을 그렸을 때, 각 곡선이 어떠한 점에서 교차할 때 이 점이 바로 등흡수점이다. 즉, 이번 실험에서는 keto형과 enol형의 흡광도가 같아지는 지점이다. 등흡수점을 기준으로 두 성분의 농도는 반전됨을 의미한다. 이러한 점이 나타나는 이유는 계면활성제 농도가 증가하면서 미셀이 형성됨에 따라 enol형으로 존재하려는 경향이 커져, keto형은 줄어들고, enol형이 늘어나면서 두 성분의 농도가 반전되기 때문이다.

참고자료

· 물리화학/Peter atrins/oxford/2006/p. 237
· 이공학도를 위한 물리화학/Raymond chang, John W. Thoman, Jr/자유 아카데미/2015/p. 610-639
· 물리화학실험서