Absorption Spectra of Conjugated Dyes

소개

Spectrophotometer를 이용하여 몇 가지 대칭 polymethine dye(염료)의 가시광선 영역에서 흡수 스펙트럼의 파장(λ)을 측정하고, 이것을 자유전자모델을 적용하여 얻은 이론값과 비교, 분석하는 실험에 관한 결과보고서.

목차

Abstract

Ⅰ. Introduction

Ⅱ. Experimental Method

Ⅲ. Results

Ⅳ. Discussion
1. 각 dye 비교
2. Discussion

References

본문내용

Polymethine dyes는 polymethine chain의 π 전자들이 가시광선 영역(170~300kJ/mol)에 해당하는 에너지를 흡수하여 전자 전이(electronic transition)를 일으키므로 absorption spectra를 얻을 수 있다. 이 흡수는 the highest occupied electronic energy level (HOMO)와 the lowest unoccupied electronic energy level (LUMO) 사이의 전자 전이와 일치한다.
이러한 polymethines dye의 π-electron들은 정전기적 효과 (σ 결합한 전자와의 반발, 다른 양전하로 하전된 탄소와 질소와의 인력)에 의해 하전된 전자 구름형태인 electron-gas를 형성하게 되는데, 이를 conjugation이라 한다. 이 때 p-orbital에 있는 π-electron들은 비편재화(delocalized)되어 있고, electron-gas는 polymethine의 chain을 따라 형성된다.



Figure 1의 구조에서 π 전자들이 chain의 두 질소 원자 사이에서 비편재화(delocalized)된 것을 볼 수 있다. 이 양이온은 위의 A와 B 사이에서 두 가지 major “공명(resonance)” 구조를 가진다. 양자역학적으로, 이것은 분자의 wave function이 두 가지 상태에 똑같이 관여함을 의미한다. 그래서 이 chain의 결합들은 benzene의 C-C bond처럼 1.5 bond order을 가진 동일한 결합이 된다.
탄소원자 각각의 1개의 원자가전자와 2개의 질소원자에 남아 있는 3개의 전자들이 사슬을 따라 움직이는 electron-gas를 형성한다. 이 경우 퍼텐셜 에너지는 사슬을 따라 변함 없이 일정하다가 각 끝에서 무한대로 급격히 증가한다고 가정할 수 있다. 즉, Figure 1의 경우, 양쪽에 결합길이 하나씩을 더한 질소원자들 사이에 존재하는 사슬의 길이를 (electron-gas가 형성되어 있는) 길이 L인 1차원의 상자로 놓고, conjugation dye의 delocalized electron을 분자의 퍼텐셜 상자 내에 있는 자유 입자들로 간주하여 양자역학적으로 해석할 수 있는 것이다.

참고자료

· 문서 내 표기.