[화학공학]분광분석 파이널

소개

분광분석기의 원리 이해하고, 시료처리 기법의 습득하여 물질의 화학구조와 빛의 흡수관계(정성분석법)와 농도와 빛의 흡수량과의 상호작용(정량분석법)을 이해한다

목차

목적
이론
실험방법
결과
결론

본문내용

40~4000Å영역에 걸쳐 있는 자외선은 근자외선 영역(near ultraviolet region; 2000~4000Å)과 원적외선 영역(far ultraviolet region; 40~2000Å)으로 나누어진다.
원자외선은 습기 때문에 대기에 의해 흡수되고, 또한 대기 중의 산소, 질소, 탄산가스의 전자전이 때문에 흡수된다. 그러므로 원자외선을 연구하는 데는 진공 장치를 사용해야 하는데, 이러한 자외선 영역(2000Å이하)을 진공영역(vacuum region)이라 한다. 더군다나 유리는 3000Å보다 짧은 파장의 복사선을 흡수하므로 원자외선을 연구하는데 사용하는 기기는 유리 대신에 석영(quartz)을 사용해야 한다. 그 때문에 2000~3000Å 사이의 자외선 영역을 가끔 석영 영역(quartz region)이라고 한다. 또한 자외선-가시광선 분광법은 유기 화합물의 구조를 결정하고, 정성분석에 유용하게 쓰인다.
자외선 분광광도계는 시료가 자외선 영역 및 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 정도를 이용하여 시료를 정성 및 정량 분석하는 기기이다. 자외선 및 가시선 영역에서의 분자의 광흡수는 분자의 전자구조와 관련된다. 분자의 에너지는 회전에너지, 진동에너지 및 전자 에너지 등 세 가지로 구분할 수 있다. 자외선 및 가시선은 에너지로 환산할 경우 1eV에서 12.4eV로 위의 세 가지 분자에너지 중 전자에너지에 해당하며 따라서 자외선 및 가시선의 흡수는 분자내의 전자 특히 원자가 전자의 전이를 일으키게 된다. 이러한 전자 전이는 분자내의 전자 구조 즉 분자의 화학결합 상태 및 기하학적 구조 등의 특징에 따라 흡수되는 빛 에너지의 크기(frequency) 및 세기(intensity)가 다르게 나타나므로 자외-가시선 분광학은 분자의 전자 구조적 성질을 규명하고, 이러한 분자의 전자 구조적 성질을 이용하여 화합물의 정량, 정성분석에도 널리 이용되고 있다. 일반적으로 자외-가시선 분광학에서는 빛의 파장(λ㎚) 또는 진동수(ν,㎝-1)에 따른 물질의 흡광도를 측정, 기록하게 되어 있다. 그러나 물질의 흡광도를 직접 측정하는 것은 용이하지 않으므로 실제로는 일정한 세기의 빛을 물질에 통과시킨 후 통과전후의 빛의 세기를 비교하여 흡광도로 가름한다. 따라서 측정하고자 하는 물질은 반드시 투명한 상태로 측정해야 하며 그렇지 못할 경우 빛의 반사, 산란 등에 의하여 많은 오차가 유래하게 된다.
•정성분석
복사선의 광자가 입자를 지날 때 광자의 에너지가 입자의 바닥상태와 보다 높은 에너지 상태 사이의 에너지 차이와 정확하게 일치하면 흡수가 일어난다.
M + hν → M*
짧은 시간(10-6-10-9초)후, 들뜬 화학종은 매질에 있는 다른 원자나 분자로 여분의 에너지를 전달하면서 원래의 바닥 상태로 이완되며, 그 결과 용매의 온도는 약간 상승한다.
M* → M + hν
이 때 M*의 수명은 매우 짧아서 어느 순간의 이것의 농도는 보통 무시할 수 있다. 그리고 이완하는 동안 방출하는 열에너지의 양은 보통 매우 작아서 검출 할 수도 없다.

참고자료

· 1) 송승구 외 3인 공역, " 화학반응공학", 희중당.
· 2) W. L. McCabe, J. C. Smith and P. Harriott,"Unit Operations of Chemical Engineering