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원소의 방출 스펙트럼

원소의 방출 스펙트럼1.이론적 배경(1) 원자의 방출 스펙트럼원자나 분자 또는 그 집합체가 높은 에너지준위로부터 낮은 에너지준위로 전이할 때 방출하는 전자기파 스펙트럼으로 흡수스펙트럼과 구별하기 위하여 이렇게 부르며, 발광스펙트럼 또는 복사스펙트럼이라고도 한다. 원자마다 양자화 된 일정한 에너지 값을 가지므로 에너지 차이로 생기는 전자기파의 값이 원자마다 다르게 나타나게 된다.(2)리드베리 상수 (Rydberg constant)리드베리가 1890년 도입한 것으로, 예를 들어 수소스펙트럼의 각 선의 파동수를 상수 R = 1.0973732×107m-1 와의 관계로 나타낼 수 있다.(>,과은 모두 정수)리드베리 상수는 분광관측의 실험값으로 정해졌지만, 보어(Niels Bohr)의 원자모형에 의해 전자가 바깥 궤도에서 안쪽 궤도로 전이할 때 방출되는 광자의 주파수를 구하는 이론적인 과정에서 파장으로 표현한 식이 리드베리 함수와 같음을 알 수 있다. 따라서 이 리드베리 상수는이다.(3) 듀테륨과 수소의 질량비 구하기위의 식을 통하여 수소와 듀테륨의 질량비를 구할 수 있다.2. 실험내용(1) 실험1Power supplier을 이용하여 원소의 스펙트럼을 분석한다. 이를 Grating paper로 관찰하고 Lab Junior을 통해 원소의 방출스펙트럼을 분석한다.(2) 실험2미지의 시료 속 3가지 원소를 방출스펙트럼을 분석하여 찾아낸다. AAS를 이용하여 미지의 시료의 불꽃색을 얻은 뒤 이를 위 실험과 마찬가지로 Grating paper과 Lab Junior를 이용해 방출 스펙트럼을 분석하여 사용한 시료 3가지를 찾는다.3. 실험결과(1) 실험1우리가 직접 실험을 통하여 얻은 선 스펙트럼과 이미 알려져 있는 선 스펙트럼을 서로 비교해 보았다. (왼쪽 : 실험 / 오른쪽 : 자료, 정리된 자료가 없는 것은 찾지 못했음)① H실험 자료② Duterium③ H2O④ He실험 자료⑤ I실험 자료⑥ Hg실험 자료⑦ 형광등위의 각 자료들은 살펴보면 원소에 따라서 교유한 방출 스펙트럼을 가지고 있음을 알 수 있다.(2) 실험2미지의 시료의 스펙트럼을 Lab Junior로 얻은 결과이다.위의 스펙트럼을 분석해보면 미지의 시료에서 460nm, 589nm, 604nm, 670nm, 681nm의 빛이 세게 방출된다는 것을 확인할 수 있다.4. 실험 결과 분석(1) 수소의 선 스펙트럼을 통해 리드베리 상수 구하기그중에서 가장 간단한 원소인 수소의 방출 스펙트럼을 살펴보면, 각각 656nm, 486nm, 434nm의 빛이 상대적으로 세게 방출된다는 것을 알 수 있다. 이를 리드베리의 식에 대입해보아 리드베리 상수를 구해보자.에서를 알 수 있다.위의 식에서 우리가 관찰한 스펙트럼의 가시광선의 영역이므로 발머영역인데 이때이고 또라고 생각할 수 있다.ⅰⅱⅲ위의 결과에서 얻은 리드베리 상수가 알려진 값과 거의 일치함을 알 수 있다.(2) 미지의 시료에 포함된 원소 찾기위의 세 가지 원소의 스펙트럼과 미지의 시료의 스펙트럼을 비교해보면 공통된 부분이 있음을 쉽게 알 수 있다. (Na : 580nm / Li : 670nm / Sc :670nm ~ 680nm)

자연과학| 2010.04.26| 7페이지| 1,000원| 조회(2,263)

분석, 분석화학, 일반화학, 스펙트럼, spectrum, 원소분석, 방출 스펙트럼, lab junior

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무기합성 - Oxalate Complexes 합성

무기합성 - Oxalate Complexes 합성Ⅰ. 실험목표1. 착물을 합성하여 리간드와 금속의 영향을 본다.2. 합성한 화합물이 올바르게 합성되었는지 분석한다.3. 합성한 Complex를 통하여 청사진을 찍어본다.Ⅱ. 이론적 배경1. 배위화합물전이금속은 여분의 전자쌍을 가지고 있는 루이스 염기와 배위결합을 형성하면서 다양한 기하학적인 구조를 만든다. 전이금속에 배위결합을 할 수 있는 루이스염기를 리간드라고 하며, CO, CO2, NH3, H2O, SCN-, OH- 등과 같이 C, N, O, S등의 원소를 포함한 작은 분자 또는 이온이거나 F-, Cl-, Br-, I-과 같은 할로젠화 이온이 흔히 리간드의 역할을 한다.리간드는 그 특성에 따라서 여러 방법으로 구분한다. 리간드가 전이 금속과 1개의 배위결합을 형성하는 경우에는 한 자리 리간드라고 하고, 전이금속 원자와 2개 또는 3개의 배위결합을 형성하는 경우에는 두 자리 또는 세 자리 리간드라고 한다. 앞에서 예로 든 리간드는 모두 한자리 리간드이고, 두 자리 리간드로는 옥살산 이온, 에틸렌디아민(en), 아세틸아세토네이토 이온(acac)등이 있다.전이금속 원자에 두 자리 이상의 배위결합을 하는 리간드가 결합되어 만들어진 배위화합물을 특별히 킬레이트 화합물이라고 부른다. 이런 분자의 모양이 리간드가 집게와 같은 모양으로 중앙의 전이금속을 붙잡고 있는 모양을 하고 있다고 해서 집게를 의미라는 그리스어의 “chela”를 이용해서 붙여진 이름이다. 하나의 리간드가 6자리 배위결합을 형성하는 EDTA가 전이금속과 결합해서 만들어지는 배위화합물이 대표적인 킬레이트 화합물이다. 킬레이트 화합물은 매우 안정한 경우가 많아서 전이금속 이온의 분리를 포함하여 다양한 목적으로 활용된다.Oxalate는또는와 같이 Oxalic acid가 두 개의 양성자를 잃은 diabalent anion이다. 또는 이러한 음이온을 포함한 염과 Oxalic acid(dimethyl oxalate, (와 같은)을 말한다.2. Preparation ofStep 1Step 2Ⅲ. 실험과정[실험 1] Preparation of① 15ml의 물에 sulfuric acid 원액을 4방울 떨어뜨렸다.② Ferrous ammonium sulfate hexahydrate ()을 5g을 넣고 Magnetic bar를 이용하여 섞었다. 이때 5g은 다른 조가 넣은 양의 절반으로 변인 factor다.③ 6g의 oxalic acid를 녹인 50ml의 물과 섞고 저어주었다. 그러자 노란색으로 변화했다.④ 조심스럽게 가열하면서 유리막대로 계속 저었다.⑤ 계속 높은 온도를 유지하면서 약 10분간 가라앉기를 기다리고 상층액을 조심스럽게 버렸다.⑥ 상층액을 버리고 난 시료에 미지근한 물을 붓고 다시 상층액을 버렸다.⑦(180.24)을 6.64g을 물 18ml에 녹여 solution을 만든 뒤에 위 과정에 남은 고체와 섞었다.⑧ 위 혼합물을 40℃ 로 유지했다.⑨ 28%3.6ml와13.4ml을 섞은 뒤 위의 solution에 매우 천천히 한 방울 씩 넣었다. 넣는 동안 색은 갈색, 진한 노란색, 연두색 순서로 변했다.⑩ 1.7g의 oxallic acid(, 90)과 15ml의 물을 섞어 만든 solution을 15ml 부었다.⑪ 감압 플라스크를 이용하여 거른 뒤 50% ethanol을 이용하여 남은 양도 걸렀다.⑫ 저울을 이용하여 생성물의 질량을 측정했다.⑬ 일주일 뒤 확인했을 때 보관하던 시료를 누군가 엎질러 다시 주워 담았다.[실험 2] Photosensitive Reaction - Blue print Process① [실험 1]에서 생성된 생성물 5g을 샬레에 넣고에 녹였다.② 거름종이를 샬레에 담갔다.③ 원하는 모양 (지, ㅋ, 석)을 호일로 오려 거름 종이에 올린 뒤 조명으로 약 10분간 비췄다.④ Pl이 제공한 0.1M용액에 거름종이를 3분간 담그고 흔든다.⑤ 거름종이를 물에 3~4번 세척한 뒤 말렸다.[실험 3] 생성물 분석①IR을 이용하여 생성물이 예상대로 생성되었는지 확인한다.Ⅳ. 실험결과 및 분석1. 청사진 그리기실험 과정을 거쳤지만 아무 모양이 나오지 않았다. 청사진 결과2. 생성물 분석생성물은 연두색을 띄었으며 약간의 하얀색이 섞여있었다.IR을 이용하여 분석한 결과 Hydrogenoxalate ; Potassium (, 146.14g/mol, 그림 4 참조)이 가장 높은 비율을 차지했다. peak의 위치를 통해 작용기를 파악했을 때() 이것이 옳은 분석이라는 것을 알 수 있다. 이러한 잘못 생성된 화합물은 [실험 1]의 ⑦과정에서에서 기인한 것으로 보인다. 왜냐하면 Potassium을 함유하고 있는 유일한 화합물이기 때문이다. 이 화합물의 생성을 유도한 반응은 많은 가능성이 있기 때문에 예상할 수 없었다.의 구조peak의 위치()결합의 종류3433.10O-H1717.97C=O1274.73C-O IR에서의 작용기 분석3. 수득률반응물의 몰수는(180.24)을 6.64g 첨가한 것을 이용하여 계산할 수 있다. 반응물과 생성물의 비는 2:1 인것을 알고 있으므로 이를 이용하여 생성물의 이론적 생성몰수를 계산할 수 있다.이론적 생성 질량 := 10.77g실험에서 생성 질량 : 2.961g수득률이렇게 낮은 수득률이 나타난 원인으로는 2가지를 예상할 수 있다.① 일어난 반응은 예상된 반응이 아니었기 때문에 어떤 화학반응이 실험 중에 일어났는지 정확하지 않다. 때문에 한계반응물이 바뀌었을 가능성이 매우 크다. 즉, 예상하지 못한 반응이었기 때문에 애초에 적은 반응이 일어날 수 있었다는 것이다.② [실험 1]에서 ⑬과정을 보면 일주일 동안 엎질러진 생성물이 많아 주워 담았지만 여전히 책상에는 생성물이 조금 남아 있었다. 뿐만 아니라 일주일이란 시간동안 공기에 노출되면서 공기중에 흩어지거나 다른 반응의 반응물로 작용했을 가능성이 높다.4. 예상치 못한 반응이 일어난 이유우리 조의 변인 factor는 반응물인 Ferrous ammonium sulfate hexahydrate을 절반으로 줄이는 것이었지만 이것은 다른 반응이 일어난 직접적인 이유라고 설명되어질 수 없다. 왜냐하면 이것은 반응 자체의 양이 달라진 것일 뿐 전체 화학반응에는 영향을 줄 수 없을 것이기 때문이다. 우리는 다른 반응이 일어난 원인을 다음 두 가지로 분석했다.

자연과학| 2010.04.26| 5페이지| 1,000원| 조회(484)

일반화학, IR, 무기합성, 무기합성실험, Oxalate Complexes

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대장균의 DNA 분리·분석과, 제한 효소를 이용한 λ DNA 분석

대장균의 DNA 분리·분석과, 제한 효소를 이용한 λ DNA 분석서 론DNA는 생명체의 기본 유전정보를 가지는 물질로써 생명체 하나의 개체는 DNA에 기인한다고 말할 수 있다. DNA는 이처럼 생명체를 결정짓는 중요한 물질로써 연구를 통하여 다양한 유익한 활동들을 창출 할 수 있다. 실제적으로 DNA연구를 통한 유전공학의 발달로, 난치병의 치료, 생산량 확대 등 셀 수 없는 곳에서 DNA 연구가 도움을 주고 있다. 무엇보다도 DNA기술은 앞으로 무한한 가능성을 내포한다는 점에서 앞으로 인류의 핵심 기술 중 하나가 될 것이라 과감히 예측할 수 있다. 하지만 사용방법에 따라 매우 위험한 기술이 될 수 있는 이 물질을 올바르게 사용하기 위해서는 어떻게 다루어야 하는지 아는 것이 매우 중요할 것이다. 이번 실험에서는 이것의 기초가 되는 DNA의 분리와 분석하는 가장 기본적인 방법 중 하나인 전기영동에 대해 다뤄보고자 한다.실험 재료 및 방법DNA 분리DNA를 E.coli로부터 분리하기 위해 미리 준비된 E-tube안의 대장균 배양액을 원심분리기하에(7500rpm) 돌린 후에 상층액을 제거했다. 상층액을 제거한 대장균 배양액을 180 μl, ATL buffer와 20μl의 proteinase k와 함께 피펫을 이용하여 섞은 뒤에 vertexing하고 56℃도 하에서 30분간 incubate했다. 200μl의 AL buffer와 200μl의 에탄올(96~100%)을 샘플에 넣은 뒤 다시 vortexting 했다. 혼합물을 Dneasy Mini spin column에 넣은 뒤 2ml collection tube를 연결하여 원심분리기에서 1분간 (8000 rpm) 돌린 뒤에 결과물이 쌓인 Dneasy Mini spin column에 새로운 2ml collection tube를 연결하고 500μl의 buffer AW1을 넣고 다시 원심분리기에 1분간(8000 rpm) 돌렸다. 다시 한번 2ml collection tube를 교체하고 500μl의 buffer AW2를 넣고 3분간 원심분리기에(14,000rpm)에 돌렸다. 결과물이 담긴 Dneasy Mini spin column을 1.5ml E-tube에 옮기고 200μl buffer AE를 membrane위에 피펫팅하여 결과물을 모았다. 1분간 실온에서 incubate 한 뒤 1분간 원심분리기를(8000rpm) 이용하여 돌렸다. 이 앞의 과정을 2번 시행하여 각각 3ml의 E.coli 배양액으로부터 DNA와 4.5ml의 E.coli 배양액으로부터의 DNA를 얻었다.DNA 정량대장균의 DNA를 분리하여 얻은 두 개의 샘플의 농도를 측정하기 위하여 TE buffer(PH 8.0)로 50배 희석하여 1분간 vortexing 했다. 희석한 sample을 큐벳에 넣고 빛이 통과하는 부분에 투명한 부분이 가도록 주의하면서 흡광광도계에 넣었다. 흡광광도계에서 absorbance 옵션을 선택하여 260과 280nm에서의 흡광도를 측정했다. 측정한 값을 바탕으로 OD260/OD280으로 순도를, OD260*dillution factor*50으로 DNA의 농도를 계산했다.제한효소 처리분리한 E.coli의 DNA를 E-cube(C)(2μl, 10x buffer 2μl, E.coli로부터 분리한 DNA 15μl, 그리고dIII 제한효소 1μl를 혼합, 총 20μl)와 E-cube(D)(5μl, 10x buffer 0μl, E.coli로부터 분리한 DNA 15μl, 그리고dIII 제한효소 0μl를 혼합, 총 20μl)로, 각각 제한효소를 처리한 tube와 처리하지 않은 tube로 분리했다. λ DNA 또한 E-cube(A)(11μl, 10x buffer 2μl, λ DNA 6μl, 그리고dIII 제한효소 1μl를 혼합, 총 20μl)와 E-cube(B)(14μl, 10x buffer 0μl, λ DNA 6μl, 그리고dIII 제한효소 0μl를 혼합, 총 20μl)로, 각각 제한효소를 처리한 tube와 처리하지 않은 tube로 분리했다. 총 4가지 tube A, B, C, D로 분리한 뒤에 37℃하에서 1시간 가량 incubate 했다.전기영동을 통한 DNA 절편길이 측정제한효소로 처리한 DNA의 절편길이를 측정하기 위해 미리 만들어진 1% gel의 cob를 well이 망가지지 않도록 조심스럽게 제거한 후, electrophoresis chamber에 수평하게 놓고 gel이 잠길 만큼의 충분한 양의 Electrophoresis buffer (Tris-borate-EDTA, TBE)를 electrophoresis chamber에 부었다. 샘플들을 tubes안에서 피펫을 이용해 loading buffer(50% glycerol, 0.4% Bromphenol Blue, 0.4% Xylene Cyanol 포함)와 섞은 뒤에 gel의 well에 A(제한 효소를 처리한 λ DNA), B(제한효소를 처리하지 않은 λ DNA), DNA marker(500~10,200 bp), C(제한효소로 처리한 E.coli의 DNA), D(제한 효소를 처리하지 않은 E.coli의 DNA) 을 순서로 넣은 후에 전압을 가해 전기영동을 시작했다. DNA는 positive electrode를 향해 움직였다. loading buffer의 Bromphenol Blue는 300bp와, Xylene Cyanol는 1500bp와 같은 속도로 움직이는 것을 이용하여 쉽게 어느정도 전기영동됬는지 확인하였다. 적당한 길이만큼 전기영동 된 후에 전압장치를 정지시키고 gel을 분리하여 ETBR에 담갔다. ETBR에 담가진 gel을 transilluminator에 넣어 적당한 시간 뒤에 띠의 위치를 확인하고 촬영했다.결 과DNA 정량E.coli DNA(3ml)E.coli DNA(4.5ml)Sample DNAOD2600.023 A0.024 A0.107 AOD2800.011 A0.011 A0.058 AOD260/OD2802.0912.1821.845dillution factor505050DNA concentration(ng/ul)57.560267.5E.coli DNA(3ml)과 E.coli DNA(4.5ml)를 dilliute된 샘플을 흡광광도계에서 260nm와 280nm에서의 흡광도를 측정하였을 때의 값과 순도(OD260/OD280), 그리고 그 값에 기인한 DNA concentration을 나타내고 있다.(표 1)E.coli DNA와 λ DNA의 전기영동대장균의 E.coli의 DNA와 λ DNA,그리고 DNA size marker의 전기영동결과를 보여주고 있다 (그림 1). 이동거리 S =(는 상대적인 값)이므로 DNA size marker의 이동결과에 의해(표 2)는 각각 825.4, 170.4로 정해진다(가운데 값인 3k bp와 2k bp를 이용). 이값을 이용하여 res- λ DNA의 절편 size를 계산한 결과가 표 3에 나타나 있다. natural λ DNA는 오직 이동거리가 133(상대값)인 곳에서만 선이 나타나 11,571의 bp만 나타난다.marker의 bp10,2008k6k5k4k3k2k1.6k1k500이동거리(상대적인 값)1**************************396절편의 이동거리1*************7261383절편의 bp11,5719,0736,6004,6172,4802,052395고 찰본 실험에서는 대장균 E.coli의 DNA를 분리, 정량하고 전기영동으로 natural한 DNA와 제한효소를 처리한 DNA를 관찰하였다. 우리가 정량한 대장균의 DNA는 흡광광동계를 통해 260nm, 280nm 에서의 흡광도를 이용하여 측정한 순도가 2.1 ~ 2.2로 1.8을 조금 벗어난 값이지만 DNA를 실험을 하기에 큰 오차가 없는 순도였다. 양이 많은 4.5ml를 분리했을 때보다 3ml를 분리했을 때 더 적은 단백질을 가져 조금 더 큰 순도를 얻을 수 있었다. 미리 만들어졌던 샘플인 sample DNA는 1.845로써 1.8에 매우 가까워 보다 정확한 실험값을 얻을 수 있는 수치였다. 전기영동을 통하여 대장균의 DNA를 분석하고자 할때 이번 실험에서는

자연과학| 2010.04.26| 4페이지| 1,000원| 조회(380)

제한효소, 대장균, 일반생물, dna 분리, DNA 분석, 대장균 DNA

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계산화학

일반화학실험 보고서계산화학Ⅰ. 실험목표1. 컴퓨터를 이용하는 새로운 화학분야인 계산화학이 무엇인지 알아보고 계산화학을 이용하여 무엇을 할 수 있는지 안다.2. 계산화학프로그램인 Gauss View와 Gaussian 98W의 사용법에 대해 알고 사용하여 다음에 대해 분석한다.①와의 2번 탄소의 수소를 염소로 치환한분자 비교 분석② 생물의 주 에너지원인 ATP와 ATP에서 인산기가 하나 떨어진 ADP의 형태와 에너지 비교 분석Ⅱ. 이론적 배경1. 계산화학계산화학 또는 계산기화학이라고도 한다. 컴퓨터를 이용해 이론 계산을 하고 복잡한 화학ㆍ물리 현상을 분자 수준에서부터 해명하려는 것이다. 미국 캘리포니아대학교의 물리학자 Walter Kohn과 노스웨스턴대학교의 수리화학자인 John Pople에 의하여 새로 개척된 분야이다. 두 사람은 그 공로로 1998년도 노벨 화학상을 수상했다. 이 분야는 크게 분자궤도 계산과 계산기 시물레이션 및 데이터베이스의 3개 영역이 포함된다. 이 새로운 화학의 분야는 신물질과 신반응 프로세스의 개발에서 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다.컴퓨터 화학에는 분자궤도(MO:molecular orbital) 계산과 계산기 시뮬레이션, 그리고 데이터베이스의 3개 영역이 포함된다. 첫번째 영역인 분자궤도 계산은 이론적으로 도출한 파라미터(매개변수)를 사용하는 애비니시오(abinitio)법이 주된 내용을 이루고 있으며, 분자의 구조나 에너지를 계산한다.두 번째 영역인 계산기 시뮬레이션은 액체와 고체, 유리, 단백질이나 생체막과 같은 분자집단의 성질을 계산하는 것으로, 분자를 구(球:원자)와 용수철(결합)에 근사시켜 그 에너지를 계산하는 분자역학(MM: molecular mechanics)법과 통계역학의 분배함수(계의 열역학적 성질을 도출할 수 있는 함수)의 계산을 실행하는 몬테카를로(MC:Monte Carlo)법, 분자집단계의 운동방정식을 풀어서 각기의 분자 궤적을 구하는 분자동력학(MD:molecular dynamics)이다.세 번째 영역은 데이터베이스로, 방대한 수의 화합물을 다루는 화학에서는 화합물의 데이터베이스 구축과 운용이 극히 중요한 위치를 차지하는 것이다.우리가 주로 다룰 내용은 첫 번째 영역인 분자궤도를 계산하는 것이다.2. Hartree Fock EnergyAtomic fundamental physical constant used as atomic unit of energy:==where is the Planck constant divided by,the electron rest mass and a0 the Bohr radius.3. ATP와 ADPATP(Adenosine triphosphate)는 세포 내의 대부분의 에너지 연계를 중재하는 책임이 있으며, 대부분의 경우 세포작업에 동력을 공급하는 직접적인 에너지원으로서 작용한다. ATP는 질소성 염기인 아데닌을 갖는 리보오스 당과 그것에 결합된 일련의 3개의 인산기를 갖는다. ATP 인간기들 간의 결합은 가수분해로 끊어진다. 말단 인산결합이 끊어지면, 한분자의 무기인산()이 ATP에서 떨어지고 아데노신 2인산인 ADP가 된다.ATP의 가수분해 식은 다음을 따른다.Ⅲ. 실험과정와분자 비교 분석①GaussView 3.09를 실행한다.②왼쪽 상단 위의 Element Fragment 옵션을 이용하여 원하는 분자를 그린다.③의 분자 모양을 그린다.④ 왼쪽 상단 텝에 Calculate - Gaussian을 사용한다.⑤ Jop Type 탭에서 Opt + Freq를 선택하고 Optimize to a Minimum ; Calculate Foce Constatnts Never ; Compute Raman Default로 체크한다. Opt + Freq는 Optimization 과 Frequency를 한 번에 계산하는 기능으로 가장 안정한 구조를 찾은 뒤에 Vibration에 대한 계산도 수행한다.⑥Method 탭에서Method : Ground State ; Hartree-Fock ; Default SpinBasis Set : 6-31GCharge : 분자의 Charge (여기선 0)를 선택한다.⑦Link 0 탭에서 Checkpoint File을 저장한 뒤 Submit 을 클릭하여 계산을 시작한다.⑧ 계산을 마친 뒤에 저장된 Log 파일을 실행하여 결과를 확인한다. 이때 로그파일을 직접 열어서 구체적인 계산과정을 확인할 수 있다.⑨ 계산 결과는 왼쪽 상단에 Result 옵션에서 Summary에서 Energy와 Basis Set, , Charge에서 각 Atom에서의 부분 전하, 그리고 Vibration에서 분자의 진동에 대해 계산결과를 확인할 수 있다.⑩ 중앙 상단에 Molecule Orbital을 클릭한 뒤 저장한 Checkpoint File을 열어 로드한다.⑪ Visualize탭 - uptate 로 각 상태에서의 MO에 대해서 확인한다.⑫ 왼쪽 상단에 Modify bond, Modify angle을 통해서 각각의 Atom에 대해 결합길이와 결합각을 확인한다.⑬에서 같은 방법으로 Optimization으로 안정화된 구조를 찾고에서와 결합길이, 결합각, Charge, 그리고 MO를 비교하고 분석한다.ATP와 ADP의 비교 분석① ADP의 분자를 위에 명시된 Gaussian 사용법에 따라 Optimization 을 사용해 가장 안정화된 구조를 찾는다.② ATP에서 같은 방법으로 가장 안정화된 구조를 찾고 Opt 후에 어떠한 변화가 있는지 확인한다.③ ATP와 ADP의 에너지 차이를 비교한다.Ⅳ. 실험결과와분자 비교 분석1. 결합길이B11.074891.07313-0.00176B21.072391.06949-0.0029B31.327381.31996-0.00742B4*1.076981.824290.74731B51.464451.46097-0.00348B61.076981.07578-0.0012B71.327381.324730.00265B81.074891.07110-0.00379B91.072391.07210-0.000292. 결합각A1116.3751117.57401.1989A2121.7910122.62780.8368A3121.8339119.7982-2.0357A4119.5315118.0663-1.4652A5124.3086125.38151.0729A6116.1599116.55230.3924A7116.1618112.9819-3.1799A8124.3079127.46063.1577A9119.5303119.5575-0.0272A10121.7913120.5510-1.2403A11121.8336122.63310.7995A12116.3751116.81580.44073. Charge4. MO ( Molecule Orbital ) ATP와 ADP의 에너지와 형태 비교 분석1. Shape가. ADP나. ATP2. EnergyADPATPEnergy(HF)-2087.11152915-2652.06601388-564.95448473Ⅴ. 결과 분석와분자 비교 분석1. 결합길이에 의하면의 2번 탄소의 결합한 수소가 염소로 치환되면서 C-Cl결합인 Bond4(그림 2)을 제외한 나머지 Bond 1~9의 결합길이가 대부분 감소했다. 이는 염소가 전자친화도가 3.16으로 2.20인 H보다 더 크기 때문에, 전자가 염소에 편재되어있기 때문이다. 전자 확률밀도가 작아진 나머지 결합들은 반발력이 감소하였기 때문에 결합길이가 짧아졌지만, 전자친화도가 큰 염소에 의하여 큰 전자확률밀도를 갖게 된 Bond 4는 오히려 반발력이 증가되어 0.72532Å 전도의 큰 폭으로 결합길이가 증가한 것이다. 다른 Bond들과 다르게 결합길이가 작게 감소한 bond 9와 조금 증가한 bond 7은 염소 원자와 멀리 떨어져 있기 때문에 영향을 적게 받은 것으로 예상된다.2. 결합각에 의하면 A1, A2, A5, A6 ,A8, A11, A12의 각이 증가했다. 이는 분자사슬이 안쪽으로 구부러진 것으로 다른 분자들이 Cl에서 멀어지려는 경향을 가지는 것에 기인한다. Cl 주위는 높은 전자밀도이기 때문에 전자들의 반발력에 의하여 자연스럽게 분자사슬이 구부러지는 것이다.3. Charge2번 탄소의 수소를 Cl로 치환하기 전에 Charge는 0.182로 비교적 강한 양전하를 나타내었다(그림 4-a). 수소(전자친화도 2.20)를 전자친화도가 더 큰 염소(전자친화도 3.16)로 치환한 뒤에 전자 밀도가 Cl주변에 치환하기 전보다 높아졌기 때문에 비교적 낮은 Charge(0.053)가 되었다. Cl이 H보다 전자친화도가 높기 때문에 2번 탄소에 결합된 Atom의 부분전하가 0.129감소한 것이다.4. MOH를 Cl로 치환하면서 추가적인 node가 발생했다. 이것은 치환한이 더 불안정함을 알 수 있따. ATP와 ADP의 에너지와 형태 비교 분석1. ShapeATP의 Charge 분포를 보면왼쪽의 인산기에 음전하가 집중되어 있다는 것을 알 수 있다.(붉은색) 따라서 인산기는 음전하끼리 매우 근접해 있기 때문에 매우 불안정하다. 이러한 전하에서는 구부러진 형태가 좀 더 안정한 형태이기 때문에 Optimization 실행 뒤에 인산기가 탄소사슬 가까이 구부러졌다. ADP에서도 마찬가지로 불안정한 인산기를 가지고 있기 때문에 Optimization 후에 구부러졌음을 알 수 있다.

자연과학| 2010.04.26| 16페이지| 1,500원| 조회(1,470)

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UV-visible을 이용한 식용색소 정량 평가A+최고예요

일반화학실험 보고서 08-123 지민수UV-visible을 이용한 식용색소 정량Ⅰ. 실험목표1. UV-visible의 원리와 사용에 대해 안다.2. 현재 시중에 유통되는 음료수(게토레이, 파워에이드)에 있는 색소의 농도를 UV-visible을 이용해 구한다.Ⅱ. 이론적 배경1. UV의 원리가. 전자의 들뜸에너지를 흡수하면 원자와 분자는 낮은 에너지 상태에서 높은 에너지 상태로 들뜨게 되며, 전자기 복사선의 에너지가 들뜬상태와 바닥상태 사이의 에너지 차이와 같을 때 흡수가 일어난다. 자외선과 가시광선 흡수 분광법의 경우 이 스펙트럼 영역의 전자기 복사선을 흡수한 후 일어난 전이는 전자 에너지 준위의 전이이며, 이는 대개 30∼150kcal /mol의 에너지에 해당한다. 유기화합물에 있어서의 치환 또는 구조 변화는 흡수대의 파장 및 흡수강도에 변화를 가져 온다. 파장이 장파장쪽으로 이동하는 것은 적색이동(bathochromic shift)이라 하며, 단파장으로의 이동을 청색이동(hypsochromic shift)이라 한다. 어떤 흡수대의 세기가 증가하는 것은 농색효과(hyperchromic effect)라고 부르며, 세기가 저하하는 것은 담색효과(hypochromic effect)라고 부른다.나. 복사선 광원흡수 분광 광도법의 복사선 광원은 두가지 기본적인 요건을 가지고 있다. 첫째는 흡광도를 측정하는 전 파장 영역에 충분한 복사선 에너지를 공급하여야 한다. 둘째는 측정이 이루어지는 동안에 일정한 세기를 유지시켜야 한다. 만일 흡광도를 측정하는 영역에서 세기가 약해지면 시료를 통과하는 파장범위를 넓혀서 필요한 출력에너지를 공급하여야 한다. 이와 같이 파장범위가 넓어지면 흡광도 측정시 오차가 발생하게 된다.1) 수소 혹은 중수소 방전등 : 가시선의 광원으로는 텅스텐, 필라멘트 등이 있고, 자외선의 광원은 파장이 180∼360nm이어야 하는데 수소 방전관은 165∼375nm의 파장 범위로 파장범위는 넓으나 빛 세기는 약하며 중수소 방전관은 빛의 세기의 약 3∼5배 정nm의 파장범위로 보정용으로 흔히 사용된다.2) 광원의 안정성 : 백열등이나 방전광원의 단기간 고도 안정성은 홑빛살(single beam) 분광광도계에는 반드시 필요하다. 백열등이나 방전광원에서 나오는 복사선의 세기는 1 이상의 차수로 상승된 램프전압에 비례한다. 분광광도법에서 얻을 수 있는 정밀도인 0.2% 이내로 광 전류를 안정화시키려면, 백열등 광원의 전압은 수천분의 1 이내로 조정될 수 있어야 한다. 광원의 안정성은 정전압 변환기와 전자 전압 조정기를 사용하면 얻을 수 있다.3) 파장 선택 : 분광 광도법은 보통 불연속적인 복사선 피크를 분리시킬 것을 필요로 한다. 정량분석의 기본이 되는 Beer의 법칙은 단색 복사선이라는 가정에서 비롯되며, 또한 방출법에서는 바탕과 분석 방출성간의 가장 좋은 신호비율을 선택하여야 한다. 복사선을 각 성분파장으로 분리분산시켜 원하는 파장영역을 분리하기 위하여 필터나 혹은 단색화장치를 사용하여야 한다.다. 자외선-가시광선 분광광도계(UV-visible spectrophotometer)의 조작1) 투과율의 측정 : 광전광도계나 수동식 분광광도계를 사용할 때의 조작방법은 광도계를 작동시켜 두 용기집게에 끼워 넣고, 측정파장부근의 광학 필터를 넣어 적당한 광전판을 쓴다. 기준용기를 빛이 지나는 길에 넣고, 검출기 앞면에 덧문을 닫고, 조작다이얼을 돌려 어둠전류를 영점조절회로로 소거하여 미터 눈금이 0 %T를 가리키도록 조절한다(영조절). 다음에 덧문을 열어 빛의 양 또는 감도조절 다이얼을 돌려 눈금이 100 %T를 가리키도록 조절한다(100조절). 용기집게를 움직여 시료용기를 빛이 지나는 길에 놓을 때 지시계의 눈금이 %T또는 -logT가 된다.2) 스펙트럼 측정 : 흡수분광법으로 정량분석할 때에 전체범위의 흡수 스펙트럼을 매번 측정할 필요는 없으나, 측정파장의 선정과 발색조건이나 방해물질의 검토 등에는 스펙트럼을 측정해야 한다. 흡광봉우리가 나타날 때에는 슬릿나비를 좁게 하여 여러 파장에서 측정해야 한다.3) 파장의 선정 : 좋으나 발색시약 자신의 흡광과 공존물질에 의한 흡광이 상당히 일어날 때에는 감도보다 그들의 영향이 적은 파장을 선택한다.4) 측정의 오차 : 측정이나 기기에 의한 오차, 파장선정이 나쁠 때, 흡광도 눈금의 부정확, 지시계의 눈금을 그을 때 나타나는 오차, 영조절과 100조절의 오차, 각 흡광용기의 두께나 재질의 차이 등이 있다.라. 발색단(Chromophore)비록 자외선의 흡수는 바닥상태에서 들뜬 상태로의 이동에 의해 이루어지지만, 흡수광의 파장이 정해지는데 있어서는 결합상태에서 전자를 붙잡아두고 있는 핵이 큰 역할을 한다. 핵은 전자가 핵에 결합된 강도를 좌우하므로 바닥상태와 들뜬상태간의 에너지크기를 결정한다. 따라서 특정의 전이 에너지와 흡수광의 파장은 전자 자체의 성질이라기 보다는 원자집단의 성질이라고 해야 할 것이며, 이렇게 흡수를 일으키는 원자집단을 발색단이라 하며, 이들의 구조적 변화에 의해 흡수에너지와 강도가 변하게 된다. 유색물질이 색을 가지는 것을 한 개 또는 그 이상의 불포화결합의 존재에 의존하는 것으로 알려져 있다. 그 자체만으로서는 물질에 색을 나타내지 않는 어떤 종류의 원자단이 발색단의 발색력을 증대시키기도 한다. 이와 같은 원자단을 조색단이라고 칭한다. 유기분자의 전자스펙트럼을 관찰하면 어떤 일반성이 존재하고 있음을 알 수 있다. 포화 유기분자는 근자외선 및 가시광선(200∼800nm)에서 전혀 흡수가 없다. 포화탄화수소에 조색단을 도입하면 흡수극대점이 장파장으로 이동하는 것이 보통이다. 그렇지만 다중결합과 같은 발색단이 존재하면 일반적으로 200∼800nm에서 흡수가 일어난다. 따라서 간단한 분자에서는 전자스펙트럼을 조사하면 발색단을 쉽게 판별할 수 있다. 발색단의 를 지배하는 인자는 2중결합을 만드는 원소의 전기음성도의 차 및 2중결합 형성의 상대적인 용이성이다.마. 일반적인 정량과정원칙적으로 정량하고자 하는 물질의 최대 흡수파장과 몰흡수율을 정확히 알고 있으며, 다른 물질에 의한 간섭이 없고, Lambert-Beer의 법칙을 하므로써 Lambert-Beer의 법칙으로부터 농도를 계산할 수 있다.1) 표준용액의 제조 : 측정하고자 하는 농도 범위에서 일련의 표준 용액을 만든다. 표준 용액의 조성은 가급적 시료용액과 비슷해야 하며, 흡광도가 농도 오차 곡선에서 밑부분에 들도록 해야 한다. 만일 시료용액속에 어떤 알려진 오염물질이나 간섭물질이 있다면 표준 용액제조시 똑같이 재현시켜야 한다.2) 바탕액의 제조 : 바탕용액의 조성은 시료용액의 측정성분을 뺀 나머지 조성과 동일해야 한다.3) 바탕선의 확인 : 측정파장에서 셔터를 닫고 0% 투광도를 맞춘 다음, 셔터를 다시 열고 바탕용액을 넣은 후 100% 투광도를 맞춘다.4) 분석 파장(흡수파장)의 선택 : 자외선-가시선 분광 광도법으로 시료를 정량분석할 때, 우선 시료의 흡수 스펙트럼을 조사하여 를 결정해야 한다. 왜냐하면 에서 흡광도를 측정하면 농도 변화에 따른 흡광도의 변화가 크지 않기 때문에 감도가 크고 높은 정확도를 갖게 된다. 또한 에서는 흡광도가 최대이므로 검정곡선이 Beer의 법칙을 잘 따른다. 그러나 실제분석을 할 때는 를 분석파장으로 선택하는 데 문제점이 있는 경우도 있다. 정량분석에서 선택되어야 할 근본적인 파장 조건은 그 파장에서 분석하고자 하는 성분의 흡수를 보여주며 공존하는 용매, 반응시약 및 방해 물질의 흡수가 함께 일어나서는 안된다. 그러므로 경우에 따라 를 선택할 수 없을 때는 제2의 파장을 선택해야 한다. 이때는 후자의 파장이 분석 파장이 된다. 물론 대부분의 분석파장은 와 일치한다. 분석파장이 와 다른 경우를 보면 먼저 분산된 빛의 띠폭이 비교적 넓은 경우이다.5) 검정곡선 : 측정파장이 결정되면 이 파장에서 미리 제조한 표준용액들의 흡광도를 측정한다. 흡광도 대 농도곡선을 그래프로 그리고 Lambert-Beer의 법칙의 만족 여부를 확인한다. 이렇게 실험적으로 얻은 검정곡선이 Lambert-Beer의 법칙을 따를 경우 원점을 지나는 직선으로 얻어진다.6) 시료 용액의 흡광도 측정 : 시료용액의 흡광도를 측바. Lambert beer의 법칙위에서 언급했듯이 Lambert beer의 법칙은 흡광도와 농도의 관계에서 가장 기본이 되는 식이다. 단색광을 사용할 때, 흡광도(A)는 복사선이 통과하는 매질의 길이 b와 흡수종의 농도 c의 곱에 비례한다는 것을 바탕으로 하고 있다. 즉 Lambert beer의 법칙은 다음과 같이 나타낼 수 있다.여기서, a는 흡광 계수라고 불리는 비례상수이다. 흡광계수의 크기와 차원은 사용하는 b와 c 의 단위에 달려있습니다. 흡수종이 액체일 때에 b의 단위는 cm 이고 c의 단위는 mol/L 이다.2. 식용색소가. 식용색소 황색 제4호(Food Yellow No.4)1) 화학식2) 분자량534.383) 함량를 85%이상 함유4) 성상황색-황등색의 알갱이 또는 분말로써 물에 용해되어 황색을 나타낸다.나. 식용색소 황색 제5호(Food Yellow No.5)1) 화학식2) 분자량452.393) 함량를 85%이상 함유4) 성상등적색의 알맹이 또는 분말로써 냄새가 없다.다. 식용색소 청색 제1호(Food Blue No.1)1) 화학식2) 분자량789.823) 함량를 85%이상 함유4) 성상금속광택이 있는 붉은색을 띤 보라색 알갱이 또는 가루로써 냄새가 없으며 물에 용해되어 푸른색을 나타낸다.Ⅲ. 실험과정① 묽히기 전 원액을 제조한다. 이때 원액은 100ml 증류수에 다음 조성의 녹색시료 1g을 녹인다.glucose 93.13%청색 1호 1.09%황색 4호 5.78%② 원액 용액을 부피 플라스크에 2ml넣고 증류수를 23ml 넣은 뒤 흔들어준다.(희석률(dilution factor) : 12.5, 희석률 =)③ 희석된 용액의 흡광도를 측정하여 그래프를 얻고, 최고점에서의 파장과 Absorbance을 찾는다.④ 위 ①~③과정을 dilution factor를 25, 45로 하여 반복한다.⑤ dilution factor를 이용하여 색소의 농도와 Absorbance의 상관관계 그래프를 구한다.⑥ 색소의 농도를 알고자 하는 청색 제 1호를 포함한 음료수(한다.

자연과학| 2010.04.26| 9페이지| 1,000원| 조회(935)

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