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electrodeposition

Electrodeposition of ZnOContents1. 산화 • 환원반응 및 분극현상 2. 전지의 도식적 표시법 / 갈바니전지 와 전해전지 3. 기준전극 (은 ㆍ염화은 전극) 4. 기준전극 (표준수소전극)/표준 환원 전위(기전력 계산) 5. 산화아연(ZnO)의 특성 및 성장 매커니즘 6. 산화아연의 전기화학적 합성법 7. 산화아연의 구조적 특성(XRD)/ Bragg의 법칙1. 산화환원반응 및 분극현상 2. 전지의 도식적 표시법 갈바니와 전해전지산화 • 환원반응산화 (oxidation) - 산소를 얻음 - 전자를 잃음 - 산화수의 증가(전자를 잃음) Mg → Mg2+ + 2e- 0 +2 (산화수) 환원 (reduction) - 산소를 잃음 - 전자를 얻음 - 산화수의 감소(전자를 얻음) Cu2+ + 2e- → Cu +2 0 (산화수)산화 • 환원반응두 물질 사이에 전자를 주는 산화 반응과 전자를 받는 환원 반응이 동시에 일어나는 화학 반응산화제(oxidizing agent) 다른 화학 종으로부터 전자를 빼앗는 시약 환원제(reducing agent) 다른 화학 종에게 쉽게 전자를 내주는 시약전기화학전지전기화학전지? 서로 다른 금속막대와 같이 금속의 이온화 경향 차이가 큰 두 금속을 전해질 용액에 담근 것을 말함 환원전극(cathode) : 환원반응이 일어나는 전극 산화전극(anode) : 산화반응이 일어나는 전극전기화학전지의 구조산화제와 환원제가 분리된 상태에서 전자가 이동하기 위한 도선이 연결되어 있는 구조산화 전극 (Anode) : 물질이 산화되면서 도선으로 전자를 방출하는 전극. ex) Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e- [산화반응] 환원 전극 (Cathode) : 외부 도선으부터 전자를 받아 물질이 환원되는 전극. ex ) Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) [환원반응] 염다리 (salt bridge) : 두용액을 이어주는 다리로서, 두 반쪽전지 용액간의 전하중성화를 하여 이온들의 이동을 가능하게 한다.전지의 도식적 표시법고체전극 ｜수용(Galvanic cell) 자발적인 산화반응을 통해 전기에너지를 생성하는 전 기화학전지. 전해 전지 (Electrolytic cell) 외부의 압력(전기에너지)을 가하여 비자발적인 화학반응을 일으킴.전기화학전지의 종류갈바니전지 (Galvanic cell) = 볼타전지ZnㅣH2SO4ㅣCu 아연판과 구리판을 묽은 황산에 담그 고 도선으로 연결한 전지 Zn판(－) 극 : Zn → Zn2＋＋2e－ (산화, 질량 감소) Cu판(＋) 극 : 2H＋＋2e－ → H2↑ (환원, 질량 변화×) 전체 반응 : Zn ＋ 2H＋ → Zn2＋＋H2↑전기화학전지의 종류분극현상 양극에서 발생한 H2 기체가 Cu판에 붙어서 H＋의 환원반응을 방해하여 전지의 기전력이 급격히 떨어지는 현상 해결책: 감극제 첨가 감극제 분극 현상을 없애기 위해 사용하는 산화제로서 (＋)극에서 발생하는 H2 기체를 물로 산화시킨다. ex) H2O2, MnO2, KMnO4전기화학전지의 종류전해전지(Electrolytic cell) 자발적인 반응인 볼타전지와는 달리, 외부에서 전기에너지를 가해서 비자발적인 반응이 일어나게 만드는 전기분해를 이용한 전지. 전해전지의 원리 외부전기에너지를 가해주면, 볼타전지와는 반대로 반응이 일어난다. 산화반응 : 볼타전지의 –극, 전해전지의 +극 환원반응 : 볼타전지의 +극, 전해전지의 –극전기화학전지의 종류산화전극(+) Cu2+(aq) + 2e- ← Cu(s) 환원전극(-) Zn(s) ← Zn2+(aq) + 2e- 전기를 소모, 외부의 에너지 필요, 비자발적 반응.전기화학전지의 종류(-)극 (산화전극 Zn판) Zn(S) - Zn2+ (aq)+ 2e- (+)극 (환원전극 Cu판) Cu(s) - Cu2+(aq) + 2e-(+)극 (산화전극 Cu판) Cu(s) - Cu2+(aq) + 2e- (-)극 (환원전극 Zn판) Zn(s) - Zn2+(aq) + 2e-갈바니전지와 전해전지3. 기준 전극 (표준수소전극/은-염화은전극) 4. 표준 환원 전위 (기전력 계산)기준 전극■ 전극 전위(El력 또는 전극전위를 측정할 때, 사용하는 전극전위가 일정하여 기준이 될 수 있는 전극 : 기준전극과 다른 전극으로 전지를 만들어 그 다른전극의 기전력을 측정하면, 기준전극의 전위는 이미 알고 있으므로 다른 전극의 전위 측정가능 : 전극전위가 이미 알려져 있고 항상 일정한 전극 유지 1. 표준 수소전극 : 기체반응, 화재 등의 이유로 잘 사용하지 않음 2. 은 / 염화은전극 : 가장 많이 사용되는 기준전극표준 수소전극■ 표준 수소전극(Standard Hydrogen Electrode, SHE) : 표준 상태 조건하에서 작동하는 수소전극(1atm의 수소기체, 1M HCl용액) : 백금의 기능 1. 수소의 산화/환원 일어나는 표면제공하는 촉매 (H2 ↔ 2H+ + 2e-) 2. 외부 회로에 대해 전기 도체의 역할 : 촉매성 백금 전극 표면에 수소 이온(활동도가 1) 산성 수용액에 접촉하게 하고, 1기압의 수소기체를 전극이 담긴 통속으로 넣어주어 구성한 전극으로, 표준전위의 기준점이 되도록 구성한 전지 (Eº = 0.0 V) : 모든 온도에서 Eº = 0.0 V : 상대방 반쪽전지의 전위가 SHE보다 낮으면 (+)극, 높을때에는 (-)극으로 작용2H+(1M, 25℃) + 2e- H2(1 atm) Eº = 0.0 V* Eº = 표준환원전위은 / 염화은전극■ 은 / 염화은전극 : 은 금속(Ag), 난용성 염화은(AgCl), 염화칼륨용액(KCl)으로 구성 : 이온이 발생하지 않고, 대부분 고체로 되어있으므로 비교적 안정 : 염화이온농도가 일정할 때 기준전극으로 이용AgCl(s) + e- Ag(s) + Cl- Eº = 0.222 V표준 전극 전위■ 표준 전극 전위(standard eletrode potential) : 25℃, 1atm에서 산화/환원 반쪽반응에 참여하는 모든 반응물과 생성물의 활동도 값이 1일 때의 전극 전위 : 대부분 환원 반쪽반응을 기준으로 하여 표준 환원전위로 나타냄 : SHE에 대하여 Eº 양의 값, 음극 → 수소이온보다 쉽게 환원(금속 석출), 정반tm일 때 산화되는 반쪽전지를 SHE로 하고, 여기에 연결된 환원 반쪽전지가 나타내는 전위 : 기호로는 Eº (º는 표준상태의 조건) : SHE와 비교하여 전자를 받아들이는 정도를 나타낸 값 (SHE는 표준 수소전극, 표준 환원 전위가 0) : 표준환원전위의 특징 1. 모든 반응은 환원되는 형태, 반쪽반응은 오른쪽/왼쪽으로 진행 가능 2. 표준환원전위값이 클수록 환원 잘됨, (-)극(작을수록 산화 잘됨, (+)극) 3. 표준환원전위값의 차이가 클수록 전지의 기전력 커짐 4. 전지의 기전력은 농도에만 의존할 뿐 양은 관계없음기전력■ 기전력 : 양극과 음극 사이의 전극의 전위차 ■ 표준기전력 : 용질농도 1M, 기체압력 1atm 일때의 기전력 ■ 표준기전력 계산식Eº전지 = Eº음극 - Eº양극 (Eº전지 = Eº환원전극 - Eº산화전극)기전력의 계산Ex) Zn(s) │ Zn2+(1 M) ∥ Cu2+(1 M) │ Cu(s) 에서의 표준 기전력? Cu2+ + 2e- → Cu (Eº = + 0.34 V) Zn2+ + 2e- → Zn (Eº = - 0.76 V) 양극(산화) : Zn(s) → Zn2+(1M) + 2e- 음극(환원) : Cu2+(1M) + 2e- → Cu(s) 전체 반응 : Cu2+ + Zn → Cu + Zn2+ Eº전지 = Eº환원전극 - Eº산화전극 = Eº음극 - Eº양극 = + 0.34 V -( -0.76 V) = 1.10 V ∴ Eº 값이 양의 값을 가지므로 이 반응은 자발적으로 이루어짐을 예측 (Cu2+ 이온은 Zn → Zn2+ 으로 산화시키고, 자신은 금속형태인 Cu로 환원)활동도서열5. 산화아연의 특성 및 성장 매커니즘 6. 산화아연의 정기화학적 합성법산화아연의 특성-Structure: Hexagonal WurziteⅡ-Ⅵ족 화합물 -상온에서 3.27eV의 넓은 밴드갭을 가지는 반도체 -큰 엑시톤에 에너지를 가지는 장점⇒고효율 발광에 유리한 재료 -가시광선은 잘 투과한다.(투명한 반도체 성질 높은 투과성) -우수한 압전 열적 안전성에 의해 0.7V ~ -1.2V 사이에서 0.1V간격으로 변화산화아연의 전기 화학적 합성법0.01M에서 전압증가에 따른 표면 SEM 사진전압이 증가함에 따라 rod의 diameter가 커지면서 점점 박막형태0.0005M에서 전압증가에 따른 표면 SEM 사진전압이 증가함에 따라 density는 증가하지만, rod의 diameter가 점점 줄어든다.* 시간변화 전해질 농도 : 0.0005M 성장온도 : 80ºC 증착전압 : -0.9V 증착시간 : 30초, 1분, 2분, 3분, 5분, 10분, 15분으로 변화산화아연의 전기 화학적 합성법0.0005M에서 증착시간에 따른 표면 SEM 사진둥근 particle 형태에서 2분 이후 Hexagonal rod형태를 띠며 rod의 길이가 점점 길어짐*온도 변화 전해질 농도 : 0.01M, 0.0005M 증착전압 : -0.9V 온도 : 50ºC ~ 90ºC 사이에서 10ºC 간격 으로 변화산화아연의 전기 화학적 합성법0.01M에서 온도증가에 따른 표면 SEM 사진70ºC 이전에는 particle 형태로 성장하다가 80ºC 이후에서 rod 모양을 가지게 됨0.0005M에서 온도증가에 따른 표면 SEM 사진70ºC 이후부터 rod의 모양을 보임7. Bragg의 법칙 산화아연의 구조적 특성(XRD)X선 회절 (X-Ray diffraction)회절: 파의 경로에 있는 대상물 때문에 생기는 간섭 회절 대상의 크기가 복사파장과 비슷할 때 일어남 간섭: 똑같은 두 파동이 중첩되어 더욱 강해지거나 약해지는 현상X선 회절 (X-Ray diffraction)회절에 필요한 조건을 나타낸 식 nλ = 2dsinθ λ: X선의 파장 d : 층의 간격 θ: 광자의 입사각Bragg의 법칙Bragg의 법칙Bragg의 법칙X-ray Diffractometer (XRD)X선 회절을 조사함으로써 물질 내부의 미세한 구조를 알 수 있다산화아연의 구조적 특성OZn* hexagonal wurtzite 결정구조 * O이온이 hexagonal site에 위치하고 Zn이온이 tetow}

자연과학| 2010.06.07| 48페이지| 3,000원| 조회(236)

산화반응, 화학, 산화아연, 기준전극.

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tBP의 열분해 반응속도 및 활성화 에너지 측정

tBP의 열분해 반응속도 및 활성화 에너지 측정ContentsArrhenius식반감기2차 반응속도 정리1차 반응속도 정리반응속도 개념Contents열분해연쇄반응, 라디칼이란?tBP의 열분해 mechanism 및 반응속도 상수 정리정류 상태 근사법반응속도반응속도란? 단위 시간에 따라 변화된 반응물 및 생성물의 mol농도 반응속도의 단위: mol/L·s반응속도시간에 따른 반응물의 농도변화A + B → C반응속도식일정온도에서 반응물질의 몰농도를 이용하여 반응 속도를 나타낸 식 ① 반응속도 상수(k) : 농도와 무관, 온도에 의해서만 변함. ② 반응차수 : 반응 물질의 농도에 따라 반응 속도가 어떻게 변하는지 보여주는 값 A에 대하여 m차, B에 대하여 n차 반응. 전체반응차수=m+n차 반응aA + bB → cC + dD에서 V=k[A]m[B]n , m+n=반응차수H2 + I2 → 2HI 반응속도 식 v = k[H2][I2]이면 H2에 1차, I2에 1차 , 전체 = 2차 반응반응속도식반응계수(a, b)와는 무관. 실험적으로만 구해짐 A → B에서 v = k[A]m 0차 반응 : m=0인 경우 v=k[A]0= k 반응속도(v)는 [A]에 관계없이 항상 일정 1차 반응 : m=1인 경우 v=k[A]1=k[A] 반응속도(v)는 [A]에 비례 2차 반응 : m=2인 경우 v=k[A]2 반응속도(v)는 [A]에 제곱에 비례aA + bB → cC + dD에서 V=k[A]m[B]n , m+n=반응차수반응속도식A의 농도에 관계없이 반응속도 일정하다. V=k시간에 따른 농도의 변화량이 줄어든다. 즉, 속도가 줄어든다.일정온도에서 두 가지 이상의 반응물인 경우 2NO(g) + O2 (g) → 2NO2(g)① m은 2,3 실험에서 농도 2배 증가 ▶ v= 4배 증가하므로 m=2 ② n는 1,2실험에서 농도 3배 증가▶ v=3배 증가하므로 n=1차반응 ∴ v=k[NO]2[O2] ③k = V /[NO]2 [H2O]1= (2.8 x 10-6 M/s)/(1.0 x10-4 M)2(1.0 x10-4 M)V = k [NO]m [H2O]n1차 반응속도1차 반응 : 반응속도가 단지 한 가지의 반응물 농도에 비례 - 1차 반응속도 A→B의 반응, 속도가 에 비례1차 반응 적분속도식y = b + m x2차 반응속도2차 반응 : 반응속도가 반응물질 농도의 2차 식에 비례 - 2차 반응속도 2A → P ,속도가 에 비례2차 반응 적분속도식y = b + m x1차, 2차 반응2차 반응1차 반응반응물과 생성물ABP처음 농도0농도 변화-x-x+xt 초 후의 농도- x- xx1차 반응의 적분속도식1차 반응의 반감기반응물의 농도가 처음 값의 반으로 줄어드는 데 걸리는 시간2차 반응의 적분속도식2차 반응의 반감기Arrhenius 파라미터Arrhenius 식 화학 반응의 속도가 온도의 상승에 따라 증대하는 관계를 나타내는 식정류 상태 근사법소반응 1분자도 반응 2분자도 반응소반응소수의 분자나 이온이 관여하는 반응 대부분의 반응들이 소반응의 순차적 과정 Ex)H + Br2 → HBr + Br1분자도 반응한 분자가 단독으로 쪼개지거나 원자를 떼어버리고 새로운 배열을 이루는 반응 - 1차 반응 - A → P 이면 - d[A]/dt = - k[A] (농도변화/시간변화)2분자도 반응한 쌍의 분자가 충돌하여 원자나, 원자단을 교환하는 등의 반응을 하는 것 - 2차 반응 - A + B → P - d[A]/dt = -k[A][B] - Ex)CH3I + CH3CH2O- → CH3OCH2CH3 + I-정류 상태 근사법일부 반응들은 중간체가 형성되는 과정을 거쳐서 일어난다. 반응 메카니즘이 3단계 이상이 되어 복잡해질 때 이용한다. 정류상태 근사법이란 모든 중간체의 농도는 반응이 일어나는 동안 일정하다고 가정하는 것이다.농도의 시간에 따른 변화 - d[A]/dt = -ka[A] - d[I]/dt = ka[A] - Kb[I] - d[P]/dt = Kb[I]근사법으로 계산 - d[A]/dt = -ka[A] - d[I]/dt = 0 - ka[A]- Kb[I] ≒ 0 - d[P]/dt = Kb[I] ≒ ka[A]A → I → PKaKb정류 상태 근사법전체반응식 ((CH3)3CO)2 → 2(CH3)2CO + C2H6 Mechanism ((CH3)3CO)2 → 2(CH3)3CO• v1 = k1[((CH3)3CO)2] (CH3)3CO • → CH3 • + (CH3)2CO v2 = k2[(CH3)3CO •] CH3 • + CH3 • → C2H6 v3 = k3[CH3 •]2tBP의 열분해 mechanism결합 세기 C-O C-C O-O 따라서 tBP 열분해 과정에서 결합이 끊어지는 순서는 O-O, C-C 이다.tBP의 열분해 mechanismCH3+CH3CH3+C2H6[1] ((CH3)3CO)2 → 2(CH3)3CO•[2] (CH3)3CO • → CH3 • + (CH3)2CO[3] CH3 • + CH3 • → C2H6+tBP의 열분해 mechanism반응속도상수 - 물질의 반응속도를 나타내는 비례상수 - 일정한 온도에서 변하지 않는 값 - 농도와는 무관 - 모두 실험에 의해 결정됨 - 온도가 증가하면 반응속도상수도 증가v(속도) = k[A]m [B]nK= Ae(-Ea/RT)반응속도상수라디칼(radical)짝짓지 않은 전자를 가지고 있는 원자나 원자단을 일컬음. 활성전자에 의해 일반적으로 불안정하여 매우 큰 반응성을 가지며, 수명이 짧다. 높은 에너지 상태에 있어 대부분 반응 중간체로 발견된다.라디칼 반응라디칼이란?라디칼(radical)산소와 반응하여 과산화물을 생성한다. 할로겐과 반응하여 할로겐화물을 생성한다.라디칼 반응다른 분자와 부딪히면 쌍을 이루지 않은 전자가 쌍을 이루게끔 반응한다. 다른 분자로부터 한 원자를 빼앗는다.한 분자가 반응하여 생성되는 에너지나 생성물질이 다른 분자에 작용하여 다음 반응이 계속해서 일어나는 메커니즘에 의해 진행되는 반응 연쇄 반응의 사슬을 전파시키는 중간체를 사슬 운반체(chain carrier)라고 한다. ex) 라디칼, 중성자연쇄반응(Chain Reaction)연쇄반응의 메커니즘 - 개시 단계 - 전파 단계 - 종식 단계 - 지연 단계 - 종결 단계 - 저해 단계연쇄반응(Chain Reaction)(1) 개시단계 운반체가 생성되는 단계 (2) 전파단계 다른 분자를 공격할 때 마다 새로운 중간체가 만들어지는 단계연쇄단계의 분류(3) 종식단계 한번의 공격에서 2개 이상의 라디칼이 생기는 단계(4)지연 단계 생성물의 실효 생성속도를 감소 시키는것(5) 종결단계 라디칼들이 결합하여 사슬을 끝나게 하는 단계(6) 저해 단계 라디칼들이 사슬 종결 반응 이외의 다른 과정에 의해서 제거되는 단계열의 작용에 의해 일어나는 분해를 말함. 열분해란 외부에서 열을 가하여 분자를 활성화시켰을 때 약한 결합이 끊어져서 새로운 물질을 만드는 반응을 말한다. 화합물이 흡열반응으로 내부에너지(enthalpy)보다 무질서도(entropy)가 증가하게 되면 열분해가 잘 일어나게 된다.열분해무기화합물인 탄산칼슘은 열을 받아서 생석회(CaO)와 이산화탄 소(CO2)로 분해되어 다음과 같이 생석회를 만들 수 있다. CaCO3 → CaO + CO2 또한 탄산수소나트륨은 베이킹파우더의 원료로 쓰이며 가열에 의해 빵을 부풀게 한다. 이것은 탄산수소나트륨이 열분해되어 이산화 탄소를 생성하는 과정에서 기포가 형성되기 때문이다. 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2무기화합물유기화합물유기화합물에서는 온도를 높이는 것에 의해 간단한 분자가 이탈하는 경우가 많다. 다음과 같은 말론산 유도체는 가열에 의해 쉽게 지방산과 이산화탄소로 분해된다. RCH(COOH)2 → RCH2COOH + CO2 유기화합물의 열분해는 공업적으로는 단일화합물보다 고분자혼합물의 분해 에 유용하게 이용된다. 예를 들면 목재를 열분해하여 목초액, 나무 타르 및 목탄 을 제조하기도 하며 석탄을 열분해하여 서탄산, 타르, 코크스를 얻기도 한다. 또 한 나프타를 열분해하여 석유화학산업의 중요한 원료를 얻기도 한다.유기화합물의 열분해 중 가장 중요한 것은 석유의 열분해이다. 1910년 미국에서 자동차의 보급으로 많은 가솔린이 필요하게 되었다. 이때 미국 의 스탠다드 오일회사(Standard Oil Co. of Indiana(Whiting))에서 1913년에 버톤 (Burton)식 열분해 장치를 최초로 개발하여 등유.경유.중유 등을 높은 압력에서 열분해 하여 가솔린을 만들었다. 이러한 열분해 방식을 단순하게 크래킹이라고 부르는 일도 있지만, 크래킹(분해)이 열분해와 접촉분해 두 가지 양식으로 갈라진 오늘날에는 이 호칭이 정확하지 않다.Ex)무기화학-탄산칼슘 CaCO3 → CaO + CO2 Ex)유기화학-말론산 RCH(COOH)2 → RCH2COOH + CO2열분해{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2010.06.07| 46페이지| 3,000원| 조회(1,002)

반응속도, 화학, 라디칼, 반감기, 연쇄반응, Arrhenius식

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FT-IR을 이용한 진동 회전 스펙트럼의 측정 및 분석 : Fourier Transfer – Infrared spectroscopy의 기기원리를 이해하고 실험으로 얻은 IR spectrum의 진동및 회전 에너지 레벨의 분석1) 빛의 파장별 구별 (IR 이란?) 2) Vibration and normal mode (linear non-linear)1) 빛의 파장별 구별 빛의 파장별 구분1) 빛의 파장별 구별 IR 이란?가시광선보다 파장이 긴 전자기파 진동 회전 병진등의 여러 가지 분자 운동일 일으킴 분자 진동에 의해 나타나는 특성적 흡수 스펙트럼을 IR스펙트럼이라함 분자 내 결합 중 쌍극자 모멘트 변화가 있는 결합들만 적외선을 흡수할 수 있음 분자들의 진동수가 서로 다르기 때문에 적외선 스펙트럼이 같지 않음 적외선 스펙트럼의 peak를 비교해 물질을 구분하고 분자 구조를 알아 낼 수 있음 IR 원리 : 분자의 진동 에너지를 흡수하여 상응하는 적외선 스펙트럼으로 나타냄신축운동(stretching vibration) :원자들 사이의 결합 길이 변화 굽힘진동 (bending vibration) :원대의 결합축에 대하여 원자 들의 위치변화 즉, 원자들 사 이의 결합각 변화2) Vibration and normal mode Vibration mode대칭신축 (Symmetric stretch)비대칭신축 (Asymmertic stretch)2) Vibration and normal mode Stretching vibration가위질 (scissoring)앞뒤흔듦 (wagging)좌우흔듦 (rocking)꼬임 (twisting)2) Vibration and normal mode Bending vibration이원분자 :원자 사이의 결합각이 없기때문에 굽힘 진동은 일어나 지 않고 신축운동만 일어남 다원자 분자 비직선형 다원자 분자일 경우:(3n-6)개 직선형 다원자 분자일 경우:(3n-5)개 n은 원자의 개수2) Vibration and normal mode 진동 방식의 종류3opy : 시료에 적외선을 비추어서 쌍극자 모멘트가 변화하여 분자 골격의 진동과 회전에 대응하는 에너지의 흡수를 측정. 분자의 진동모드와 대칭성, 형태 등을 파악 Raman spectroscopy : IR spectroscopy와 거의 같은 용도로 사용 진동운동을 하고 있는 분자에 분자의 진동에너지 보다 큰 에너지의 빛(가시광선이나 자외선)을 조사하였을 때 발생하는 산란광을 관찰. 분자의 진동구조를 연구하고나 물질의 정성, 정량분석에 이용4) IR vs Raman IR vs RamanIR 의 범위 : 12500~10Cm-1영역파장 범위 Wavelength(㎛)파수 범위 Wave number(cm-1)근적외선0.78~2.54000~12,820중적외선2.5~25.0400~4000원적외선25.0~25040~400적외선 영역의 분리4) IR vs Raman IR vs RamanIR Spectroscopy 기본원리 : 분자의 진동 IR을 쪼이면, 진동을 일으키는 데 필요한 고유한 진동 주 파수의 빛을 흡수하여 이 에너지에 대응하는 특성적인 적외선스펙트럼을 표시. 분자의 적외선 흡수 -분자가 적외선을 흡수하려면 그 분자는 진동과 회전운동에 의한 쌍극자 모멘트의 알짜 변화를 일으켜야 함. -이런 조건하에서만 복사선의 전기장이 분자와 작용할 수 있고, 분자의 진동 및 회전운동의 진폭에 변화를 일으킬 수 있다. -N2, H2, O2 분자와 같은 이원자 분자의 경우에는 분자의 진동 또는 회전운동에 의해 쌍극자 모멘트의 알짜 변화가 일어나지 않으므로 적외선을 흡수하지 않는다.4) IR vs Raman IR spectroscopyIR의 이용 -분자의 작용기에 의한 특성적 스펙트럼을 비교적 쉽게 얻을 수 있다. -광학이성질체를 제외한 모든 물질의 스펙트럼이 서로 차이가 있어, 분자 구조를 확인하는데 결정적 정보를 제공4) IR vs Raman IR spectroscopy산란(scattering): 빛이 어떤 매질을 통과할 때 빛의 파장을 변화시켜 빛의 일부는 진행 방향에서 이탈해 다.4) IR vs Raman IR vs Raman라만 산란 과정의 양자학적 이해4) IR vs Raman IR vs Raman라만 산란 과정의 양자학적 이해4) IR vs Raman Raman spectroscopy라만 산란 과정의 양자학적 이해 물질이 흡수 혹은 방출하는 에너지는 각 물질을 구성하는 분자 구조와 밀접한 관계가 있고 라만 산란에 따른 산란광은 각 물질에 따라 고유하므 로 산란광을 분석하면 물질의 분자구조를 추론 할 수 있다.4) IR vs Raman IR vs Raman5) IR, Raman selection rule 6) Harmonic oscillator and anharmonicity전이에 대한 선택규칙 어떤 전이가 허용되는가를 나타내는 것 어떤 분자가 주어진 종류의 스펙트럼을 나타내기 위해 가져야 할 성질 특정한 허용준위로만 들뜰 수 있다.5) IR, Raman selection rule Selection Rule총괄적 선택규칙 : 분자의 진동에 따라서 전기쌍극자 모멘트(dipole moment)의 변화가 있는 모드 동핵 이원자 분자의 진동 : 적외선 미활성 (결합이 아무리 길더라도 쌍극자 합=0) 이핵 이원자 분자의 진동 : 적외선 활성 비대칭 분자의 회전 → 주기적 쌍극자 변동 유발→ 복사선과 상호작용 동핵분자→ 진동운동 또는 회전운동→ 쌍극자 모멘트의 알짜 변화가 일어나지 않음 → 적외선을 흡수하지 못함5) IR, Raman selection rule IR Selection Rule양자론에 의하면 진동양자수가 1단위로 변하는 전이만이 일어난다. -특정 선택규칙: Δv= ±15) IR, Raman selection rule IR Selection Rule총괄적 선택규칙 : 분자의 진동에 따라서 분자 편극률도 변해야 한다는 것. 쌍극자 모멘트가 변해야 한다는 IR 분광법에 대한 선택규칙에 대응 동핵 이원자 분자의 진동 : 라만 활성 이핵 이원자 분자의 진동 : 라만 활성 특정 선택규칙 :Δv= ±1 (조화진동일 경우)5) IR, Ram선택률의 차이harmonic oscillator 가장 간단한 진동체로서 단진동자 라고도 한다 조화진동을 하는 질점 (고전역학에서 질량) 과 그밖의 역학계, 고전역학과 양자역학 모두에서 중요하게 다루어진다. 고전역학에서 다루는 기본적인 계들 중의 하나로 써 평형점에서 물체 이동 시 훅의 법칙에 의한 F=-kx 의 복원력을 가진다.6) Harmonic oscillator and anharmonicity Harmonic osillator단순조회진동자 : F가 계에 작용하는 유일한 힘인 경우. 이 계의 운동은 진폭과 진동수가 일정한 사인모양진동을 보여준다. 감쇠진동자 : 속도에 비례하는 마찰력이 존재하는 경우. 이 경우에는 마찰이 없는 경우에 비해 진동수가 작아지고 진폭 도한 시간에 따라 점점 줄어드는 운동을 보인다. 강제진동자 : 마찰력이 아닌 다른 외력이 이 계에 작용하는 경우6) Harmonic oscillator and anharmonicity F= -kx 에서Anharmonic oscillator 실제 분자의 진동은 조화 진동이 아니다. 진동이 높게 들떠서 원자들이 평형 결합 길이로부터 멀리까지 때는 복귀력이 더 이상 변위에 비례하지 않으며 따라서 진동이 비조화적이다. 높게 들뜬 상태에서는 에너지 준위들이 더 가깝게 인접되어 있어야 한다. 비조화 진동의 potential은 morse potential로 나타낼 수 있다.6) Harmonic oscillator and anharmonicity Anharmonic osillator6) Harmonic oscillator and anharmonicity Harmonic Anharmonic osillator7) IR light Source 8) Fourier TransForm 이란?적외선은 파장에 따라 가시광선 영역에 가장 가까운 짧은 파장으로 크게 3가지 영역으로 나눌 수 있다.7) IR light source IR light sourceSPECTRAL REGIONWAVELENGTH RANGE (microns)TEcold molecular cloudsNear IR 농업, 석유화학, 약학, 바이오 등에서 응용, 정량 분석에 이용 사용하는 광원 : Ceramic air-cooled source Mid IR 빛을 흡수하여 분자의 진동, 회전, 병진과 같은 분자운동을 일으킨다. 정성분석에 이용 사용하는 광원 : Tungsten halogen source Far IR 무거운 원자의 결합분석에 응용7) IR light source IR light source신호를 주파수의 성분으로 분해하는 조작 In such applications as signal processing , the domain of the original function is typically time and is accordingly called the time domain . That of the new function is frequency , and so the Fourier transform is often called the frequency domain representation of the original function.8) Fourier Transform 이란? Fourier Transform 이란?A time domain spectrum A frequency domain spectrum8) Fourier Transform 이란? Fourier Transform 이란?9) CO2 분자의 Vibration mode 10) FT-IR의 구조 및 원리9) CO2 분자의 진통모형 CO2 분자의 진동모형Symmetric stretch O=C=O Asymmetric stretch O=C=O Vertical Bend O=C=O Horizontal Bend O=C=O9) CO2 분자의 진통모형 Symmetric stretchingSymmetric stretching mode 1480 cm-1 IR inactive Raman active9) CO2 분자의 진통모형 Asymmetric stretchingAsymmew}

자연과학| 2010.06.06| 47페이지| 3,000원| 조회(1,281)

IR, FT-IR, Dipole moment

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컴퓨터를 이용한 양자화학 계산

컴퓨터를 이용한 양자화학 계산컴퓨터를 이용한 양자화학 계산목차 1. Quantum chemistry 2. Schrödinger equation 3. Eigenvalue equation 4. Hamiltonian operator 5. Born-Oppenheimer Approximation 6. Ab Initio and DFT and Semi-empirical methods 7. Basis set 8. Conformer and potential energy Surface 9. Surface optimization and vibration calculation컴퓨터를 이용한 양자화학 계산실험 목적 순수한 이론계산으로 복잡한 분자를 계산하기 위한 기본 원리를 이해하고 Gaussian03 상용프로그램을 이용하여 FT-IR 실험을 했던 CO2의 IR spectrum의 mode를 vibration 계산을 통해서 확인한다.Quantum chemistryQuantum chemistryㆍ양자(quantum) 입자의 운동, 에너지, 전하, 각운동량을 비롯한 물리적 성질을 나타내는 불연속적인 최소단위의 물리량 ㆍ양자화학이란? 고전역학으로는 작은 알갱이의 행동을 설명할 수 없어서 나타난 새로운 개념과 수식 계의 모든 성질을 슈레딩거 방정식을 풀어서 얻는 파동함수를 가지고 나타내는 것Quantum chemistry고전역학vs양자역학거시적 대상미시적 대상입자입자+파동연속적불연속적Quantum chemistry 원자 및 분자의 불연속성스펙트럼-분자를 투과하거나 이것에 의해서 산란되는 빛의 세기를 진동수, 파장,파수의 함수로 기록 한 것광자 에너지Quantum chemistry파동-알맹이 이중성 전자기 복사의 알맹이적 특성 광자 : 전자기 복사 알맹이들 광전효과 : 금속에다 자외선을 쬐어 주었을 때 전자가 튀어나오는 현상Quantum chemistry 알맹이의 파동성전자살이 얇은 금박을 통과하면 전자가 회절 됨. 회절 : 파의 결로상에 있는 물체에 의해서 일어나는 간섭파동은 서로 간섭 (a)보강간섭 : 봉우리 골 일치할때 (b)상쇄간섭 : 봉우리 골 일치 하지 않을때De broglie 관계식파장( ), 플랑크상수( ), 선형 운동량( )전자기파는 입자(양자)로서 취급될 수 있으며 따라서 어떤 상황하에서는 파동과 같이 움직인다고 가정하고 전자의 굴절현상을 관찰함으로써 파동 입자의 이중성을 증명한식Schrödinger equation파동성을 지닌 물질의 운동방정식으로써 슈뢰딩거 방정식을 풀면 파동성을 지닌 물질의 파동적 성격을 기술해 주는 함수를 얻을 수 있고 이것을 파동함수라고 한다. 이 파동이 외부의 영향에 의해 어떻게 변하는가를 기술한다Schrödinger equationSchrödinger equation슈레딩거 가정 1.양자 파동 방정식 2차 미분방정식 가져야 함 2.에너지 보존 되야 함 드브로이식 사용 1차원 시간-무관 슈레딩거 방정식 유도 고전역학 에너지 보존 드브로이식 파동방정식 (A 파동의진폭, k 파동의파수, w 각진동수)Schrödinger equationfor 3-Dpolar coordinateTime-independent 1-D Schrödinger equationHAMILTONIAN OPERATOR EIGENVALUE EQUATION BORN-OPPENHEIMER APPROXIMATIONHAMILTONIAN OPERATOR ;; Schrödinger equation Hamiltonian operator는 계의 Kinetic E와 Potential E의 합인 전체 에너지에 대응한다EIGENVALUE EQUATION(Operator)(Function) = (Constant factor)(Same function)eigenvalueeigenfunctionEIGENVALUE EQUATION;Schrödinger equation (연산자)(함수) = (수치인자)(동일함수) y: wavefunction E: Energy 수학적으로 슈레딩거방정식을 푼다는것은 어떤시스템에 대한 Hamiltonian operator의 eigenvalue와 eigenfunction을 구하는 것이다. 그리고, 이때 구한 해는 그 계의 wavefunction이고 구해진 E값들은 허용되는 에너지이다.BORN- OPPENHEIMER APPROXIMATION단순한 원자가 아닌 복잡한 분자(혹은 고체 등등)에 대한 문제를 풀기는 이론상가능하지만 현실적으로는 불가능하다. 전자보다 수 천배 이상 무거운 핵을 고정된 것으로 보고 핵에 의한 정전기장안에 전자의 운동으로 표현하는 것이다. 즉, 많은 전자로 이루어진 시스템문제를 푸는 것이다. 바닥상태 분자에 대해서는 잘 맞는다.BORN- OPPENHEIMER APPROXIMATION특수한 경우에 대해서는 잘 맞지 않는다. 예를 들면, 들뜬 중합체 분자나 바닥상태의 양이온을 들 수있다.Ab Initio and DFT and Semi-empirical methods계산화학계산으로 이론화학의 문제를 다루는 화학의 분야중 하나 분자궤도함수 이론(MO) 밀도 범 함수 이론(DFT) 몬테카를로 방법(MC) 분자역학(MM) 분자동역학(MD)분자 궤도 함수 이론VSEPR이론으로는 분자의 대략적인 구조 나 각 원자의 위치만을 알 수 있지만,분자 궤도 함수 즉 분자 orbital 로는 원자 사이의 결합 각 이나 전자의 존재 확률 또한 계산해 낼 수 있다. 전자의 위치는 확률적으로만 결정된다.파동함수의 제곱으로 나타낸다. 파동함수의 해로 구하는 값은 물리적 의미가 없기 때문에 제곱의 확률을 구하게 된다.Semi empirical methodfree electron mo method huckeel mo method pariser-parr-pople schrodinger equation중 매개변수를 실험값으로 이용하여 푸는 방법Ab initio method순 이론적 방법 계산이 다른 경험적 수량을 전혀 사용하지 않고 계산했다는 것을 뜻한다 제 1 원리 전자구조 계산은 순간적인 쿨롱 전자-전자 반발이 고려되지 않는 하트리 포크 방식으로 전자간 힘은 평균적으로 고려된다. H-F근사법Basis setBasis set하나의 분자함수에서 orbital을 수학적인 함수식으로 나타낸것Ψ : 분자의 오비탈 (MO) Φ : 각 원자의 오비탈(AO) c : 전개계수Basis set↙basis set에서 나온 Ψ를 넣음 Ω * Ψ = ω * Ψ ↖Born-Oppenheimer approximation에서 나온 operator를 넣음 이를 통해 기하학적 E 를 얻고 Electronic structure 을 알 수 있음Basis set 종류minimal basis sets 기본적 orbital의 표현 STO , GTO , STO-NG Slater type orbital 정확도는 높으나 시간이 오래 걸린다. Gaussian type orbital 시간은 짧게 걸리나 정확도가 낮다.Sto-NG STO 와 Gto를 보완 Gaussian type 으로 n개의 Gaussian을 더하면서 STO 의 정확도를 높인다 Extended basis sets DZ , TZ , SV , VDZ 전자분포 , orbital의 모양, 결합길이 등을 고려한다.밀도 범 함수 이론분자 내부에 전자가 들어있는 모양과 그 에너지를 양자 역학으로 계산하기 위한 이론의 하나 전자 보다 수천 배 이상 무거운 핵을 고정된 것으로 보고 핵에 의한 정전기장안에서 전자의 운동으로 표현하는 것 파동함수들 대신 전자 밀도함수로 대체함으로써 손쉽게 계산 하고 있다Conformer and Potential Energy Surface Optimization and Vibration Calculation20082088 김정영Conformer의 어원Conformational + Isomerism (형태이성질체)Isomer(이성질체)의 분류Conformer(형태이성질체)란?시그마 결합주위의 회전때문에 여러개의 형태가 생기는 것ConformerAnti, Gauche and Eclipsed -Anti : 두 개의 메틸 분자가 가장 멀리 떨어져 있는 형태 -Gauche : 두 개의 메틸 분자가 서로 이웃하고 있는 형태 -Eclipsed : 두 개의 분자가 겹쳐져 있는 형태Potential Energy Surface(PES)반응에 참여하는 모든 원자들의 Potential Energy를 상대적 위치의 함수로 나타낸 것이다. 2원자(H2)분자 : Potential Energy Curve 3원자(H3)분자 : Potential Energy Surface ***왜 PE를 상대적 위치의 함수로 나타내는가?Potential Energy Curve(PEC)두 원자가 공유결합을 형성할 때, 분자의 에너지가 결합길이에 따라 어떻게 변하는지 살펴보는 것이 분자 Potential Energy Curve 이다.Potential Energy Surface(PES) 많은 수의 기하학적 배열을 가지고 체계적으로 계의 에너지를 계산하는 것Optimization(최적화)조건 변수 등을 넣어 실제 가능하고 가장 적합한 구조를 밝혀 내는 것이 최적화이다.Vibration CalculationVibration 신축진동 : 분자결합길이가 변화하는 진동 -대칭 -비대칭 굽힘진동 : 결합각이 변화하는 진동자유도(Degree of Freedom)3차원의 공간 안에서 분자를 이루는 N개의 입자가 가지는 모든 변위의 수자유도(Degree of Freedom)자유도 = (전체변위의 수) – (제한조건의 수) (전체변위의 수) : 공간을 자유로이 운동할 수 있는 N개의 입자는 X,Y,Z축 안에서 3N의 자유도를 가짐 (제한조건의 수) : 3방향축(x,y,z)으로의 병진운동과 회전운동자유도(Degree of Freedom)선형 분자 ex)CO2 비선형 분자 ex) H2O자유도(Degree of Freedom)선형 분자의 자유도 Ex) CO2 (N=3) 진동자유도 : 3N-5=4자유도(Degree of Freedom)비선형 분자의 자유도 Ex) H2O (N=3) 진동자유도 : 3N-6=3{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2010.06.06| 46페이지| 3,000원| 조회(509)

슈레딩거, Quantum, Hamiltonian, Schrodinger, Sur..

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컨쥬게이션염료의흡수스펙트럼

MO (Molecular Orbital), HOMO, LUMO자유전자모델Particle in a box124SchrÖdinger equation3Conjugation5Beer-Lambert Law6UV-Visible Spectrometer의 구조 및 원리7분자궤도함수이론 원자궤도함수를 일반화하여 분자 전체에 전자가 분포하여 원자들을 결합한다. 한 분자의 일정한 공간영역에서 전자를 발견할 수 있는 확률을 구할 수 있다. 원자궤도함수들의 선형결합으로 볼 수 있다.linear combination of atomic orbitals,LCAO ① 분자궤도함수는 2개 이상의 원자궤도함수의 결합 혹은 상호작용에 의해 생성된다. ② 원자가전자만이 결합할 수 있고, 원자가전자의 궤도함수만이 상호작용에 의해 분자궤도함수가 생성된다.③ 궤도함수의 수는 보존된다. 즉, 참여하는 원자궤도함수의 수와 생성되는 분자궤도함수의 수는 같다. ④ 분자궤도함수의 특성은 원자궤도함수와 비슷하다. Hund의 법칙과 Pauli의 배타성원리가 적용된다.Hund의 법칙 : 각 오비탈에 들어가는 전자들은 되도록 서로 다른 오비탈을 차지하려한다. Pauli의 배타법칙 : 각 오비탈에는 전자가 최대로 두 개까지 채워진다.⑤ 동일한 대칭성을 갖는 원자궤도함수만이 상호작용할 수 있다. ⑥ 궤도함수의 혼합은 원자궤도함수가 서로 비슷한 에너지 준위를 갖고 있을 때 가장 의미있으며, 에너지 준위차가 커짐에 따라 궤도함수의 겹침이 덜 효과적이다.결합성 분자궤도함수 (bonding molecular orbital) 반결합성 분자궤도함수 (antibonding molecular orbital)반결합성결합성결합성궤도함수 두 원자궤도함수 간 보강간섭에 의해 원자핵간의 파동함수의 진폭증가반결합성궤도함수 궤도함수 간의 상쇄간섭에 의해 파동의 진폭이 상쇄되어 마디 평면형성결합성 궤도함수 : 궤도함수간의 겹침이 증가하여 결합을 강하게 한다. 반결합성 궤도함수 : 마디 평면에서 전자 밀도가 0이 되기 때문에, 두 원자들 사이의 반발 ital) : 최저 비점유 분자궤도함수 전자가 채워지지 않은 가장 낮은 에너지 준위에 해당하는 분자궤도함수CO 의 분자궤도함수 CO의 HOMO : 5σ 분자궤도함수 CO의 LUMO : 2π* 분자궤도함수HOMO자유 전자 모델(Free Electron Model)은 자유 전자들을 이상 기체처럼 행동하는 것으로 간주하여 그 행동을 분석하는 모델이다. Kuhn에 의해서 제안되었고, 약간 과장된 가정이 포함되어 있지만 컨쥬게이션 염료 같은 분자들계는 상당히 잘 들어 맞는다. 자유전자의 띠구조(Ek 곡선)는 으로부터 포물선까지이며 페르미 표면의 형상은 공 모양이 된다. 페르미표면:결정 안의 전자에 대하여 전자의 에너지가 페르미 에너지와 같은 운동량 공간 내의 면 페르미 에너지:절대 영도에서 금속 안의 전자가 취할 수 있는 에너지 준위 가운데 가장 높은 준위의 에너지.전자를 통과할 수 없는 기벽으로 막힌 1차원 영역 안의 알맹이로 자유롭게 움직인다고 가정 Particle in a box로 퍼텐셜에너지 계산 퍼텐셜 에너지 x=0과 x=L 사이 : 0 기벽과 만나자마자 곧 무한대크립토사이아닌 분자 양이온의 두 개의 공명구조 : 이온에 대한 파동함수에 동등하게 기여 사슬의 탄소 원자에 존재하는 여분의 원자가 전자와 2개의 질소 원자에 남아있는 3개의 전자들은 사슬을 따라서 움직이는 π전자구름을 형성 퍼텐셜 에너지는 사슬을 따라 변함없이 일정하다가 각 끝에서 무한대로 급격히 증가한다고 가정 - π전자계가 길이 L인 `1차원 상자' 안에서 움직이는 자유 전자들로 대치되었다고 가정빛은 파동의 성질을 가진다전자기파 : 전기장과 자기장 진동은 결합되어 빛의 속도로 전파되고 전형적인 파동의 성질을 갖는다. 전자기파의 전기적성분과 자기적성분은 서로수직이며 또 이들 성분은 모두 파의 진행방향의 수직이다 C = 1/(ε0μ0)1/2 = 2.998×108 m/s  진공복사에너지의 파장분포식 (플랑크의 복사식)흑체복사와 레이-라이 실험의 결과로 고전물리의 실패  에너지는 hv로 양자화 되어 열차가 퍼텐셜 우물 속에 갇혔다고 한다.질량이 m인 입자가 x=0 와 x=L 사이에 있는 무한히 깊은 퍼텐셜 우물 안에서 다른 외부의 힘을 받지 않고 1차원 적인 운동만을 한다. 양쪽의 퍼텐셜이 무한한 부분에서는 입자의 운동이 제한 되어 발견되지 않는다. V(x)= 0 (0≤x≤L) = ∞ (x＜0 , x＞L)우물의 외부 지역에서의 슈뢰딩거 방정식에서 퍼텐셜 E가 무한하고 반면 전체 E는 유한하기 때문에 등식이 성립 되기 위해 ψ(파동함수)=0이 되어 성립된다. 하지만 우물 내부에서는 V(x)=0이므로 슈뢰딩거 방정식이 과 같이 성립되게 된다.이 선형 미분 방정식을 정리하면 = 위와 같은 식이 나오게 된다. 이 식은 다음과 같은 절차를 거쳐 다음과 같은 식을 성립시킨다.(1) X = 0 ψ는 모든곳에서 연속되어야 하기 때문에 ψ는 옆의 그림에서와 같이 0이 되어야 한다. ∴ C = 0 ( cos0 = 1 이기 때문) (2) X= L D = 0 이거나 sin(kL) = 0 의 두가지 가능성을 가진다. 그러나 D=0 이 된다면 파동함수 전체가 사라지기 때문에 sin(kL) = 0 이 된다. 이 경우 kL = n(정수)π 일 때만 sin(kL) = 0이 성립되고 k 값은 k=nπ/L 로 제한된다.여기서 E는 다음과 같이 식이 나타나게 되는데 k = nπ/L 의 값을 가지고 = h/2π 의 값을 가지기 때문에 의 정해진 E 만을 가지게 된다.E는 n 으로 불연속적인 에너지이고 따라서 는 과 같이 나타난다. 이때 는 다음과도 같이 나타낼 수 있다.염료 3가지를 분석하기 전에 간단하게 식을 먼저 정리하기로 하자 여기서 탄소 수가 n' 이라면 L = n'ℓ 이다. (ℓ = 0.140nm)①1,1-diethyl-2,2-carbocyanine iodide 8 x (0.480kg/mol / 6.022x1023) x (0.140x10-9 x 8 )2 λ = = 524nm 6.626 x 10-34 x (2 x 11 + 1)②1,1-diethyl-4,4-carbocyanine io교대로 들어있는 화합물컨쥬게이션 됨 : 이중결합과 단일결합이 교대로 있음컨쥬게이션 되지 않음 : 이중결합과 단일결합이 교대로 있지 않음1,3 –부타디엔의 가장 안정한 형태 2개의 파이결합의 p-궤도함수가 일직선으로 된 평면 형태H2C=CH-CH=CH2전형적인 c-c 단일결합은 두 탄소의 sp3 궤도함수와의 시그마 겹침의 결과 컨쥬게이션 다이엔의 c-c-단 일 결합은 두 탄소의 sp2 궤도함 수의 시그마 겹침의 결과 sp2 궤도함수가 s성격을 더 많이 가지고 있음1,3-부타디엔에서 c2-c3 결합(1.48Å)은 알칸에서의 탄소-탄소 단일결합(1.53Å)보다 짧음4개의 p궤도함수 조합에 의해 두 개의 결합성 궤도함수와 두 개의 반 결합성 궤도함수가 형성됨 핵 사이의 마디수가 증가하면 궤도함수의 에너지 준위는 증가함4개의 전자는 에너지가 낮은 결합성 궤도함수에 채워진다.UV 영역은 가시광선 바로 넘어의 주파수 범위 보통 200~400nm 범위에서 작동 가시광선 영역(더 긴 파장, 더 낮은 에너지)까지 확장되면 이를 UV-가시광선 분광계 (UV-visible spectrometer)라 함스펙트럼의 자외선 영역에서 전자 전이의 결과로 에너지를 흡수. Conjugation Dien에 자외선(hv) 을 비추면 에너지를 흡수하거나 통 과하고, 흡수된 에너지는 π전자를 HOMO에서 LUMO로 들뜨게 함 HOMO 와 LUMO 사이의 에너지 차이는 전자 전이에 필요한 파장 컨쥬게이션 이중결합의 긴 사슬을 포함하는 화합물일수록 더 긴 파장에서 빛을 흡수한다.1,3-부타디엔의 HOMO와 LUMO사이의 에너지 차이는 π→π* 전자 전이에 필요한 파장인 217nm 의 자외선 빛과 같음자외선-기사광선 분광법은 일종 의 흡수 분광법 시료에 쬐어준 빛의 양(I0)보다 적은 양(I)의 빛이 투과 : I0-I만큼의 빛이 흡수 투과도 (Transmittance) T = I/I0Beer 법칙 : 흡수된 빛의 분율은 시료의 농도에 비례 k/2.303 = ac (c: 농도) Lambert 법칙 : 흡수질이 자외선(Ultra Violet)과 가시광선(Visible)파장 영역의 빛을 흡수하는 성질을 이용하여 정성 및 정량 분석하는 기기.UV-VIS Spectrometer의 원리 1. 원자 또는 분자가 외부에서 빛 에너지를 흡수. - 분자운동(전자 전이 및 진동, 회전, 병진) 2. 바닥 상태에 있는 원자나 분자는 그 종류에 따라 특정 파장의 자외선 및 가시선을 흡수하여 전자 전이를 일으키면서 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 3. 흡수하는 파장 - 원자 또는 분자의 전자구조, 조성. (정성적 분석) 4. 흡수하는 빛의 세기(흡광도) - 원자나 분자의 농도 결정. (정량적 분석)흡광도 = 시료를 통과한 빛의 세기 시료에 쪼여준 빛의 세기분자마다 잘 흡수하는 파장의 빛이 다름.자외선-가시광선 분광법 광원 (light source) 단색화 장치 (Monochromator) 시료용기 (sample cell) 검출기 (detector) 기록기 (recorder)빛을 내는 물체 또는 도구. 중수소, 수소등 (자외선의 광원) 낮은 압력에서 중수소나 수소외전기적 들뜸에 의해서 자외선 영역의 연속스펙트럼이 생김. 160nm~375nm에서 유용한 연속 스펙트럼 생산. 텅스텐/할로겐 가시 및 근적외선 복사선의 광원. 350nm~2500nm간의 파장 영역에 유용.입사광 속에 있는 임의의 파장의 단색광 만을 추출하는데 사용되는 분광기. 1가지 색깔의 빛이나 파장 폭이 작은 빛을 끌어낸다. 구성 : 입사슬릿 , 분산장치 , 방출슬릿1. Filter2. Prism3. GratingCuvette (큐벳) 1cm의 빛 통과 길이 가짐. 해당 스펙트럼 영역의 복사선을 투과시키는 물질로 되어야함. 유리 : 350nm~2000nm사이. 석영, 용융 실리카 : 자외선 영역(350nm이하), 가시선영역, 적외선영역 . 플라스틱 용기 : 가시광선영역.적절한 신호처리와 표시를 위해 복사선을 전류나 전압으로 바꾸어 주는 장치. 주로 PMT (Photo Multiplier Tube)사용. 자외선, 가시광선 범위의how}

자연과학| 2009.12.15| 66페이지| 3,000원| 조회(854)

화학, Conjugation, Particle in a box, MO (Mol..

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