무기화학실험 Cr(III) 착물의 델타 오 결정 및 비교 실험

소개

Cr(III) 착물의 리간드장 분할 에너지(ΔO)를 UV-Vis 분광법으로 결정하고, 서로 다른 리간드(acac, en, H₂O)에 따른 ΔO 값의 변화를 비교하여 Spectrochemical Series를 실험적으로 검증하는 무기화학 실험입니다.

목차

I. 실험목표

II. 이론
1. Crystal Field Theory(CFT)
2. Ligand Field Theory(LFT)
3. Ligand Field Stabilization Energies(LFSE)
4. Spectrochemical series
5. Tnanabe-Sugano diagram
6. d-d transition spectrum(d3)

III. 시약 및 실험기구
1) 실험기구
2) 시약

IV. 실험방법
[Part A : Tris(2, 4-pentanediaonato)chromium(III) 합성]
[Part B : Tris(2, 4-pentanediaonato)chromium(III) 합성]
[UV-vis 측정]

V. 결과해석
1. 수득률 계산

VI. 고찰

VII. 참고문헌

본문내용

I.실험목표
이온과 여러 종류의 리간드와의 반응을 통하여 착물을 형서하고 리간드의 종류에 따른 흡수 스펙트럼의 변화를 통하여 10Dq(=)의 변화를 관찰한다. Spectrochemical Series와 비교하여 리간드장 세기 순서를 확인해본다.
II.이론
1. Crystal Field Theory(CFT)
결정장 이론(Crystal Field Theory)은 전이 금속 착물에서 금속 d 오비탈의 에너지 분할과 전자배치를 정전기적 상호작용으로 설명하는 모델로 다음 세 가지 가정을 바탕으로 한다.
① 리간드는 점 전하(point charge) 또는 쌍극자로 취급한다.
② 금속-리간드 결합은 순수 정전기적 상호작용한다.
③ 공유결합 성분(오비탈 중첩)은 무시한다.
그림2. Octahedral Crystal Field Spliting Diagram
그림2. Octahedral Crystal Field Spliting Diagram
그림1. 5개의 d 오비탈
그림1. 5개의 d 오비탈

자유 금속이온에서 5개의 d 오비탈은 동일한 에너지를 가지는데 6개의 리간드가 접근하며 착물을 형성할 때, 전자 간의 반발력에 의해 spliting이 일어나게 된다. 6개의 리간드가 금속이온을 축 방향으로 둘러싸며 축 방향의 오비탈은 리간드와 정면으로 마주하며 에너지 준위가 높아지고 축 사이 오비탈은 에너지 준위가 낮아진다. spliting 사이 에너지 차이는 로 정의되고 그림 2에서 보이듯 는, 는 로 분할된다.
결정장 이론은 간단하고 직관적이지만 실제 금속 착물의 복잡한 전자 구조와 결합 특성을 설명하기에는 부족함이 존재한다. 결정장 이론은 중심 이온의 d 오비탈과 주변 리간드가 만드는 전기장에 의한 에너지 분리만 다룰 뿐 d 오비탈 내 전자들 간의 반발력은 제대로 반영하지 못한다. 또한 기본적으로 이온 결합 중심 이론으로 리간드와 금속 사이의 공유결합 성격을 충분히 설명하지 못한다.

참고자료

· 안전보건공단 화학물질정보, https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/kcic/msdssearchMsds.do
· Chemistry LibreTexts. Introduction to Ligand Field Theory (Octahedral complexes). Accessed May 15, 2026. https://chem.libretexts.org/Courses/Saint_Marys_College_Notre_Dame_IN/CHEM_431%3A_Inorganic_Chemistry_(Haas)/CHEM_431_Readings/11%3A_Ligand_Field_Theory_(LFT)_and_Crystal_Field_Theory_(CFT)_of_Octahedral_Complexes/11.02%3A_Introduction_to_Ligand_Field_Theory_(Octahedral_complexes)
· Dunne, T. G., Spectra of Cr(III) Complexes, Journal of Chemical Education, Vol. 44, No. 2, 1967.
· Miessler, G. L.; Fischer, P. J.; Tarr, D. A., Inorganic Chemistry, 5th ed., Pearson, 2014.