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[화학] 도료

도료Ⅰ 도료▶정의페인트나 에나멜과 같이 고체 물질의 표면에 칠하여 고체막을 만들어 물체의 표면을 보호, 아름답게 하는 유동성 물질의 총칭.▶구성도료는 일반적으로 여러 성분으로 구성.① 전색제도료의 최종 목적인 도막의 주성분이 되는 것. 아마인유 ?콩기름 ?동유 ?옻 ?합성건성유 등의 액체나 셸락 ?코펄 등의 천연수지, 석회로진 등의 가공수지, 페놀수지 ?요소수지 ?멜라민수지 ?비닐수지 등의 합성수지, 니트로셀룰로오스 ?아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로스 유도체, 합성고무 등의 고무유도체 및 폴리비닐알코올 ?카세인 등의 수용성화합물 등의 고체가 사용.② 도막형성부요소도료의 분산 ?건조 ?경화 등의 여러 성질의 향상을 위해 주요소에 소량 첨가.③ 도막조요소 ― 도료를 칠하기 쉽게 하기 위하여 사용하는 용제.건조하는 동안 증발하여 도막에는 남지 않음. 에탄올 ?부틸알코올 등의 알코올류, 나프타 ?등유 등의 탄화수소류, 아세트산에틸 ?아세트산부틸 등의 에스테르류, 아세톤 ?메틸에틸케톤 등의 케톤류, 부틸세로솔브 등의 에테르류가 단독 또는 혼합하여 사용.이상의 3가지 구성 성분으로 이루어진 도료를 투명도료라고 하는데, 실제로는 이것에 착색안료 ?체질안료 ?방청안료 ?발광안료 ?시온안료 등의 여러 가지 특수안료 등을 용도에 따라 첨가함으로써 착색도료가 된다.도료를 물체에 칠하여 도막을 만드는 조작을 도장. 도장에서는 물체 표면을 먼저 처리하여 형성도막이 벗겨지거나 변질되는 것을 막을 필요가 있다. 표면을 깨끗하게 하고, 도면을 평활하게 하기 위하여 용제 ?계면활성제 ?충전제 등을 사용. 도장할 때 평활 ?균일 ?고능률로 칠하기 위하여 주로 도막형성의 속도, 도료의 조도, 건조 방법 등을 선택.도료는 앞에서 언급한 각 원료를 잘 혼합하여 만드는데, 제조의 열쇠는 바로 이 혼합기술에 있다. 제조공정은 균일하고 안정된 도료를 만들기 위하여 수지 ?안료의 분쇄 ?혼합에 에지 러너(edge runner)를 비롯하여 여러 가지 기계가 사용되고 있다. 도료를 그 주성분에 따라 분류하고, 대표적인 것을 들면 다음과 같다.Ⅱ 도료의 분류1. 천연수지 도료옻 ?캐슈계 도료 ?유성페인트 ?유성에나멜 ?주정도료 등이 대표적.① 옻옻나무 껍질에 상처를 내고, 채취한 수액(생옻)에서 얻은 도료, 옻액에 건성유 ?수지 등을 배합. 주성분은 우루시올 산화효소 락카아제를 함유. 락카아제가 촉매가 되어 우루시올을 산화 중합시켜서 도막을 만든다. 용제가 적게 들며, 우아하고 깊이 있는 광택성을 가지는 도막을 형성.② 캐슈계 도료캐슈 열매 껍질에 추출한 액과 포르말린의 축합물을 주성분, 각종 합성수지를 가한 것 전색제로 한 도료 도막은 옻과 비슷하고 값이 싸다.③ 유성페인트보일유를 전색제로 하는 도료, 보일유의 원료 건성유는 아마인유 ?콩기름 ?동유 ?어유 등. 건조가 약 20시간 정도 걸리고, 도막도 좋지 않지만, 내후성이 좋고 값이 싸 널리 사용. 그러나 근래 합성수지페인트로 대치.④ 유성에나멜천연수지 ?합성수지 또는 역청질과 건성유를 혼합하여, 나프타 등의 용제로 희석한 유성니스를 전색제로 하는 도 료, 건조제로 금속비누 첨가한 것. 니스에 함유되는 기름 의 양에 따라 장유성(스파니스), 중유성(코펄니스), 단유성 (골드사이즈)으로 분류. 건조 ?광택 ?경도는 좋으나 내후 성이 떨어진다.⑤ 주정에나멜주정도료를 대별하면 수지를 알코올에 용해한 니스와 여기에 안료를 가하여 착색. 많은 종류. 널리 사용되고 있는것 셸락니스와 속건니스이다. 휘발성 용제 건조 ?광택 ?경도가 양호하지만 도막이 약하다.2. 합성수지 도료가장 종류가 많고, 새로운 도료 계속 나오고 있다. 내알칼리성이기 때문에 콘크리트나 모르타르의 마무리 도료로 사용.① 래커본래 속건성 도료, 현재는 도막형성 주요소 셀룰로오스 유도체를 사용한 도료의 총칭. 유도체 중에서 니트로셀룰로오스가 널리 사용. 전색제는 니트로셀룰로오스 ?수지 ?가소제, 용제로는 에스테르류 ?케톤류 ?에테르류 등 사용, 조용제로는 알코올, 희석제로는 탄화수소류 사용. 수지의 사용은 광택 ?부착성 ?휨성 ?내후성의 향상을 위하여 알키드수지 등이 사용. 전색제의 배합 방법에 따라 여러 가지 성상의 것을 얻기 쉽지만 화기에 민감하고 광택을 얻기 힘든 결점이 있다.② 비닐 수지 도료아세트산비닐, 아세트산비닐-염화비닐계의 것 등.③ 알키드수지 도료다가알코올과 프탈산 등의 다염기산과의 축합물을 기름 또는 지방산으로 변성시켜 가용성으로 한 축합형 수지를 전색제로 하는 자연건조 도료의 총칭. 건조는 유성도료와 같은 산화중합이다. 도료의 적성을 개선로진 ?페놀 ?스티렌 등을 첨가한 변성 알키드수지로 되어 있다.④ 아미노알키드수지 도료멜라민이나 요소수지와 알키드수지의 혼합물로 이루어진 우수한 베이킹(구워붙임) 도료.⑤ 에폭시수지 도료에폭시수지 분자 내에서 여러 가지 다리결합반응이 일어날 수 있기 때문에 각종 도료를 만들 수 있다. 주된 것에 고온베이킹 에폭시수지 도료 ?2액형 에폭시수지 도료 ?에폭시에스테르 도료 등이 있다.⑥ 폴리에스테르수지 도료불포화 폴리에스테르수지와 스티렌 단위체를 혼합한 것, 후자는 도액의 상태에서는 용제 역할을 하고, 경화할 때는 다리결합반응에 참가하여 전색제의 역할을 하므로, 즉 용제를 사용하지 않는 도료로서 특수한 용도를 가진다.⑦ 폴리우레탄수지 도료우레탄결합을 가지는 고분자 도막을 형성하는 도료, 2액형 ?베이킹 ?유변성 폴리우레탄 도료.3. 수성도료? 아교 ?카세인류를 전색제로 사용.? 유기계용제 대신 물을 사용하여 경제적, 발화성이 낮아 안전하고 취급이 간편.? 에멀션도료와 수용성 베이킹 수지도료가 대표적.①에멀션도료비닐 ?아크릴 ?스티렌 부타디엔계. 단위체를 에멀션 화중합, 지름이 마이크로미터 이하의 입자로 이루어 진 라텍스(전색제)사용. 종류로는 아세트산비닐계, 고급품은 아크릴계가 많다.②수용성 베이킹 수지도료변성알키드수지 ?페놀수지 ?멜라민변성아크릴수지 ?아미노수지 등의 수용성 수지를 원료, 용제로 물을 사용한 도료. 전착도장법은 대규모의 도장 생산성을 향상.4. 기타 도료:① 플라스티졸 도료미립자의 염화비닐수지에 가소제를 혼합해서 만든 페이스트를 도포한 후, 가열 용융하여 도막을 만드는 도료.② 오르가노졸 도료가소제만으로는 유동성이 충분하지 못할 경우에 희석제를 혼합한 것.③ 분말도료플라스틱분말로 도막을 만드는 도료. 내약품성이 양호. 도장법-유동침지법과 정전법.Ⅲ. 도료의 건조도료는 붙체의 경우를 제외하고 도장시에 유동성을 부담시키기 때문에 용액상태이다. 이 도료를 얇은 막으로 고화시키는 것을 건조라고 하고 특히 가열하여 고화시키는 것을 소부라고 한다. 소부의 방법으로는 열풍순환 전열 적외선 조사, 가스 적외선 조사, 고주파 유전가열 등이 있다.

자연과학| 2004.11.30| 5페이지| 1,000원| 조회(741)

도장, 페인트, 도료, 응용화학

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[생화학] 유전병을 가진 유전자

『서 론』최근 사회경제적 여건의 변화, 산모 연령층의 증가, 소수의 건강한 자녀만을 바라는 경향, 환경의 오염 및 공해에 대한 우려와 비례해서 유전병에 대한 관심이 급증하고 있다. 많은 사람들이 유전병이라 하면 예방과 치료가 전혀 불가능한 천형으로 생각하는 경향이 있어서 남에게 알려지는 것을 꺼려 쉬쉬하며 숨긴다. 따라서 다음에 태어날 아이의 예방이 불가능하거나 치료가 늦어지는 경우가 허다하다. 모계의 탓이니 부계의 탓이니 하여 가정이 파탄에 이르는 경우도 있다.그럼 먼저 유전이란 뜻은 무엇일까? 부터 풀어나가야 되겠다.좁은 의미의 유전이라 함은 부모의 특이한 소질이 다음세대에 전달되는 것을 뜻한다. 넓은 의미의 유전은 선천적 장애를 통칭한다. 선천적 장애 중에는 유전적 장애로부터 오는 경우가 있다. 거꾸로 모든 유전적 장애는 반드시 출생시부터 장애를 동반하는 것이 아니다. 선천적 장애는 출생 신생아의 2～4%에서 발생한다고 보고되고 있다. 이들 선천적 장애의 약 반수는 유전적 원인에 의한 것으로 알려져 있다. 여러 증후군에 동반된 선천성 기형(증후군이라 함은 일정한 기형들의 집합이 서로 연관되어서 규칙적으로 발생하는 임상적 기형군을 뜻한다)과 염색체이상 질환들이고, 또한 단일유전자에 의한 유전병들도 약400여 종 알려져 있다.『본 론』◎ 유전병의 정의간단히 설명하면 유전병이란 유전자 이상에 의해 생기는 질환이다. 보다 정확히 정의하면, 체세포 내에 존재하는 유전자 이상이 표현형으로 나타나며, 같은 유전자 이상이 생식세포(정자, 난자)에도 존재하기 때문에 그 표현형이 자손에게도 전달되는 질환을 통칭하는 것이다. 이러한 유전자 이상이 일어나는 데는 몇 가지 원인들이 존재한다. 우선 DNA가 복제될 때, 자연적으로 생기는 오류가 있으며, 둘째로는 여러 가지 화학물질 및 환경적 요인들에 의해서 일어날 수 있는 가능성이 있다. 위와 같은 원인들로 인해 체세포에서만 이상이 생길 경우에는 자식에게 그 질환이 유전되지 않지만, 부모의 생식세포에서 이상이 생기거나 재발생 단 알려져 있다. 현재 알려진 돌연변이는 결실, 염기치환, 삽입, 전좌 등이 보고되어져 있다. 대동맥판상부협착증의 발병률은 1/20,000정도이다.3. 진단대동맥판상부협착증은 초음파심음향법(echocardiography)으로서 진단이 가능하다. 또한 혈관조영술(angiography)로 더욱 정확한 진단을 할 수 있다.4. 치료현재까지 알려진 대동맥판상부협착증의 치료법은 외과적 수술밖에 없다.5. 최근 연구최근에는 ELN specific probe를 이용한 FISH(fluorscence in situ hybridization) 조사를 통하여 ELN 유전자의 미세 결실을 검정하고, DNA 염기 서열 분석으로 점돌연변이(단일 염기치환; point mutation)를 검색하는 연구를 수행중이다. 대동맥판상부협착증에 대한 연구는 ELN 유전자의 구조와 돌연변이의 관계, 돌연변이의 양상보고에 초점이 맞추어지고 있다.낭포성 섬유증 (cystic fibrosis)1. 낭포성 섬유증이란?낭포성 섬유증은 백인에게서 흔하게 나타나는 치명적인 유전성 질환입니다. CF는 체내에서 점액의 과생산으로 인한 폐의 이상(infection)과 췌장의 이상을 유발하여 소화효소가 소장에 도달할 수 없게 만듭니다. 또한 환자의 땀에서의 염분의 양이 변하게 되며 생식기관의 이상도 수반됩니다. CF의 발병빈도는 유럽의 경우 2000~2500명당 1명의 꼴입니다.2. 원인과 유전양상CF는 상염색체성 열성으로 유전됩니다. 원인 유전자는 7번 염색체의 장완의 31.2부분(7q31.2)에 존재하는 cystic fibrosis conductance regulator(CFTR) 유전자라고 알려져 있는데, 이 유전자의 이상에 의해 CF가 발병된다고 알려져 있습니다. 이 유전자는 상피세포의 표면에 존재하는 나트륨과 염소 수송단백질을 만드는데, 이 유전자의 돌연변이로 인해 CF가 발병하는 것입니다.3. 진단낭포성 섬유증의 진단은 땀에서 염소이온을 측정하거나 폐의 감염, 췌장의 이상등의 특이적 증상으로 진단할 수 있다.분석을 시도할 수 있다.이 연관 분석에 이용되는 short tandem repeat (STR) sequence는 highly informative length polymorphism으로 PCR로 쉽게 증폭이 되고 polyacrylamide gel electrophoresis로 분석한다. 이 분석에 이용되는 STR sequence의 subclass는 (dC-dA)n, (dG-dT)n로서 human genome에는 대략 50,000 -100,000정도의 (dC-dA)n, (dG-dT)n locus가 있다. 이 loci의 일부는 dystrophin 유전자의 5', 3', 그리고 central, deletion-prone regions에 있으며 특정 위치에서 반복 숫자는 아주 다양하여 heterozygote frequency가 90%정도로 보고되어 있다. 그래서 이런 높은 수준의 heterozygosity는 각 염색체에 있는 유전자의 검색을 가능하게 하여 결과적으로 연관 분석을 거친 보인자 진단이나 산전진단을 가능하게 한다. 게다가 이 STR 분석은 stated paternity의 확인과 융모막에서 모체 세포 오염율의 동정을 가능케도 한다. 최근에는 형광체를 표지(label)하여 보다 정확한 진단을 할 수 있다.4. 치료１）Prednisone과 같은 약물치료：Prednisone이라는 약을 투여함으로써 근육기능의 개선을 유도할 수 있다. 그러나 체중증가, 백내장, 약물성 쿠싱증후군과 같은 부작용을 수반하기 때문에 지속적으로 쓸 수 없다는 단점이 있다. 또한, deflazacort라는 부작용이 덜한 약물이 연구중에 있다.２）근육모세포 이식(Myoblast transfer):근육모세포는 발생과정에서 서로 합쳐져서 다핵섬유세포(multinucleated fiber)를 만든다. 즉, Myoblast가 근육세포를 만든다는 것이다. 성숙된(성인의) 근육에서도 myoblast가 존재하여, 상처나 병이 생겼을때 근육을 재생산하게 됩니다.그리하여 뒤시엔느 근위영양증의 경우 정상 dys과의 길항제/마약길항제(?opiate antagonist)로 중독자들의 환각상태를 완화시키 는 데 사용되는데 이 약이 불규칙한 호흡과 발작을 조절하고 소리지르는 것을 완화시킬 수도 있는 것으로 나타났다. 그러나 식욕상실이 부작용으로 나타날 수 있다.▷Bromocriptine(Parlodel)은 뇌 속의 도파민 체계의 기능을 증진시키는 약이다. 이 약은 증상이 가벼운 아이들에게서 가장 효과적인 것으로 밝혀졌다.5. 최근 연구몇몇 전문가들은 레트에 한 가지 이상의 원인이 있어서 두세 가지의 생화학적 오류에 연관되는 두세 개의 유전자위치(genetic sites)의 가능성을 의심하고 있다. 이에 따르면 같은 레트 아이들이 보여주는 다양한 능력수준이 오류의 각기 다른 조합 때문일 거라는 설명이 가능하다. 예를 들어 다운증후군에도 세 가지 유형이 있고 자폐증은 적어도 열 가지의 다른 병들을 뜻하는 것으로 여겨진다. 그러나 또 다른 전문가들은 레트가 한 개의 유전자 장애라고 예상하고 있는데 이런 관점에서는 증상정도의 다양성이 아이마다 다른 X-비활성화(X-inactivation)로 설명되며 세포 내에서 레트 유전자의 작용을 억제하고 안하고의 차이로 말하고 있다.마르판 증후군 (Marfan syndrome)1. 마르판 증후군이란?마르판 증후군은 1896년 프랑스의 소아과 의사인 Autoine Bernard Jean Marfan에 의해 보고되었다.이는 연결조직(connective tissue)의 문제로 인하여 뼈와 폐, 눈, 심장와 혈관계에 이상을 야기하는 유전질환으로 약 1/10,000의 비율로 발병하며 환자의 15∼30%는 새로운 돌연변이에 의해 나타나기도 하는 유전병이다.임상적인 증상은 큰 키와 긴 얼굴, 사지, 손가락이 가늘고 길며 관절이 매우 유연하다는 것이다. 대동맥의 확장과 약화, 역류도 마르판환자에게서 나타나는 특징이기도 하다. 또한 수정체전위증(ectopia lentis)도 마르판환자의 전형적인 증상이다. 마르판환자들은 다양한 임상적 증상을 나타내며 이 형질 염색체상의 위치는 8p11.2이다. 이 유전자는 7개의 엑손(exon)과 6개의 인트론(intron)으로 구성되어 있으며, 전령 RNA(mRNA)의 크기는 1.0kb정도이다. 부신과 성선에서만 발현되며, 태반을 포함한 다른 조직에서는 발현되지 않는다. StAR단백질은 트로픽 호르몬(tropic hormone)에 자극받은 2차 신호전달 물질인 cAMP의 신호를 받아 콜레스테롤을 프레그니놀론으로 전환시키는데, 이 과정은 스테로이드 호르몬 합성에 있어 필수적인 첫 번째 단계이다. 즉 이 단계는 미토콘드리아 내에서 사이토크롬 P450scc( P450 side chain cleavage )효소에 의해 촉매되는데, 이 때 StAR단백질은 콜레스테롤을 P450scc가 위치하고 있는 미토콘드리아 내막 안으로 수송해 주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다.선천성 부신과형성은 다음 두 가지 문제점을 갖는다.1. 돌연변이 StAR 단백질이 스테로이드 호르몬 합성에 필요한 콜레스테롤 사용을 저지한다. (steroidogenesis의 유전적 결함.)2. 환자는 불완전한 StAR 단백질이 만들어지므로 부신 피질에 스테로이드 호르몬 합성(steroidogenesis) 과정의 중간 산물인 콜레스테롤이 쌓이게 되어 염분 손실, 과칼륨혈증(hyperkalemia), 산성증(acidosis), 저나트륨혈증(hyponatremia), 저혈량증(hypovolemia), 탈수 등의 임상 증상을 나타낸다. 성선에서는 스테로이드 호르몬인 테스토스테론 호르몬을 합성하지 못해 46, XY 핵형임에도 불구하고 여성의 표현형을 나타내게 된다.▶ 유전적 변이1. [IVS4AS, T-A, -11] 다소 약화된 형태의 선천성 부신과형성을 가지고 있는 46, XY 환자에게서 splice acceptor site 돌연변이가 발견되었다. StAR의 고환(testicular)의 RNA는 엑손5에서 185bp가 결실되었는데, 그 전령RNA는 특정한 활성을 갖는 단백질을 암호화하지 못한다. 그 원인은 지놈 DNA 엑손5(ge

자연과학| 2004.11.25| 25페이지| 2,500원| 조회(605)

유전자, 다운증후군, 유전병, 터너증후군, 파브리병

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[생화학] DNA chip 파포+설명<한글> 평가B괜찮아요

DNAchip 정의유전자 검색용으로서 엄청나게 많은 종류의 DNA를 고밀도로 붙여 놓은것DNAchip은 붙이는 유전물질의 크기에 따라 cDNA chip과 oligonucleotide chip으로 나누어진다.실리콘 표면 개질 유리, 폴리프로필렌, 활성화 폴리 아크릴 아마이드와 같은 고체 표면에 염기서열을 알고잇는 8~25 염기 크기의 탐침에 올리고 cleotide를 적게는 천여 개 많게는 백만개 까지 정해진 위치에 부착시켜 배열한 것이다. cDNA chip 에는 최소한 500 bp 이상의 유전자 (full-length open leading frame 또는 EST)가 붙여져 있고, oligonucleotide chip 에는 약 15~25개의 염기들로 이루어진 oligonucleotide 가 붙여져 있다.

자연과학| 2004.09.15| 13페이지| 1,000원| 조회(528)

DNA, dna chip,   &#

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[분자분광학] 물리화학 Atkins 16장 정리 평가B괜찮아요

by skysunny분광학의 일반적 특징? Spectroscopy : 어떤 물질(원자나 분자 또는 이온 등)의 energy level,structure(구조) 그리고 intensity 등에 관한 정보를 제공.이론적으로는 양자화 개념을 도입하여 이해할 수 있다.= plank 상수= 쪼여진 빛의 진동수E2E116.1 Experimental techniquesⅰ) Emission (방출) spectroscopy : 어떤 분자가 높은 에너지(E2) 상태에서 낮은 에너지(E1)로 전이 될 때 여분의 에너지가 빛 알갱이로 방출E2～～〉E1ⅱ) Absorption (흡수) spectroscopy : E1 → E2E2〈～～E1◆ 단위(frequency) 진동수,, s-1(vacuum wave number) 파수,-1, (-1)λ (vacuum wave length) 파장,, ()◆ 관계식예) E2 E2 → E1으로의 전이에서～～〉 파장이(λ) 486.1 nm인 빛이나왔다면E?E1 또, 이 빛의 진동수와 파수는?※ 전자기 스펙트럼 (spectrum)NMR rot. spec. vib. spec. (UV, VIS) spectroscopyRadio freq.microwaveFar IRIRVISUVVacuum UVX-rays, γ-rays라디오파마이크로파적외선가시광선자외선단파,초단파장파(3 km)빨 보단파(3 pm)700 nm 420 nm파장 (λ) 大〈--------------------------------------〉小IR : InfraredUV : Ultraviolet◆ Emission spectrum → UV, VIS 에 이용Absorption spectrum → 보다 일반적으로 널리 이용되면 해석이 용이? 에 초점을 맞춤◆ Spectrometer (분광기)a) source of radiationthree part b) a sample cellc) a detector (각각은 어떤 영역의 spectrum을 얻을것인가에 따라서 결정되어진다.)a) Sources of rad 나타나므로 해석상에 어려움이 있다.liquidsolid? X-ray : 고체? NMR : 액체16.2 The intensities of spectral lines1) Beer-Lambert 법칙실험적 관찰의 결과I : 입사한 빛의 세기 (intensity)[J] : sample의 농도l : sample의 길이k : 비례상수, 양변 적분 [I]0 → I for I , 또 0 → l for l= molar absorption coefficient (or extinction coefficient)A : absorbance (또는 광 밀도, optical density)결국, A는에 의해서 실험적으로 측정가능[예] Benzene 과 Toluene 의 혼합물의 sample 이 255 nm의 빛을 흡수. 이때, molar extinction coefficient (ε) = 23.4 L/mol?cm 이고, the optical density A = 0.8 이며, cell 의 길이= 0.1 cm 일 때, Benzene의 농도를 계산하라.A = 0.8 = ε?[J]?= 234 L/mol?cm × [J] × 0.1 cm[J] = 0.8/23.4 mol/L = 0.034 mol/L2) Absorption intensities (동일한 실험조건에서 이론적 고찰)stimulated stimulated spontaneous~~> absorption emission ~~> ~~> emission(자극흡수) (자극방출) (자발적 방출)i) absorption 의 전이속도ω = Bρω : 입자 하나 하나의 속도B : Einstein 의 자극흡수 계수ρ : radiation 의 energy density=The total rate of absorptionW = N?ω [ N : the population of the lower state ]ii) emission 의 경우ω'(자극방출속도) = B'ρ B' : Einstein 의 자극방출계수자발적 방출속도 = A A : Einstein 의 자anent dipole moment 는 0 이지만,ν1의 경우 dipole moment가 변하므로μ ≠ 0 (allowed)그러나, ν2의 경우 μ = 0 (forbidden)즉, homonuclear diatomic molecule의 경우 → inactive보기16.3⒜ N2, CO2, OCS, H2O, CH2=CH2, C6H6 중 순수한 회전 흡수 (rotational absorption) spectrum 을 나타낼 수 있는 것은? → OCS 와 H2O⒝ vib. 흡수 spectrum을 나타낼 수 있는 것은?→ N2를 제외한 모든 분자의 경우 하나 이상의 vib. mode에서 나타낼 수 있다.16.3 Line widths (스펙트럼의 선폭)1) Doppler broadeningDoppler effect : 광원(source)이 observer (관측자) 이동하거나 혹은 관측자로부터 멀어질 때 그 진동수가 다르게 보인다.? 기체 속에서 분자의 운동은 모든 방향으로 매우 큰 속력을 가질 수 있다. 따라서 어떤 분자는 관측자를 향해서 또 어떤 분자는 멀어지는 운동을 한다.결국, spectrum의 선모양은 이 분자들이 속도분포에 따라 매우 좌우될 것이다. (Maxwell, 24장 2절) →Gauss 곡선을 나타낸다. → 이때, 이 Gauss 곡선의 선폭은 온도 T에 의존한다.2) Lifetime Broadening◎ Heisenberg의 uncertainty principle(불확정성 원리)에 기인.↑(energy level 의 불확정 값)결과적으로, excited state의 life time(τ)이 짧을수록(즉 불안정할수록) peak는 broad 해진다. ↓무한히 긴 수명을 갖는 excited state는 없으므로 선폭이 0이 될 수는 없다.※들뜬 상태의 수명(lifetime) 에 기인하는 요소① 충돌 → 충돌을 줄이기 위하여 낮은 압력을 사용하면 상대적으로 sharp한 peak를 얻을 수 있다. (collisional lifetime)② 자연적 소멸 → 자발에너지 levels의 splitting 이 일어난다. Zeeman effectNuclear energy level 이 magnetic field를 걸어 주었을 때 splitting 이 일어나는 경우.ⅱ) K≠0 인 경우K, -K 2개의 degeneracy for each J.∴ 2 (2J+1)ⅲ) spherical top ⇒ (2J+1)25) Centrifugal distortion: 실제 분자의 경우 회전하게 되면 원심력(centrifugal force)에 의해서 분자 구조가 일그러짐.⇒ 이것이 energy level 에 영향을 미침.이 원자 분자의 경우(diatomic)R R 이 증가 (원심력에 의해)⇒ I 증가 ⇒ E 감소E(J) = BJ(J+1) - DJJ2(J+1)2 (DJ : centrifugal distortion constant)16.6 Rotational transitions전형적인 B 값은 0.1 ～ 10 cm-1 정도 (작은 분자의 경우)↓(microwave region, 영역) ex) H-Cl ⇒ 10.59 cm-11) Rotational selection rulesㆍ gross selection rules : 분자가 a permanent electric dipole moment 가있어야 한다. ⇒ 즉, 극성ex) (CO2, CH4, H2O, N2) 중 rot. spectrum 에 나타나는 것은? H2Oㆍ specific selection rules ⇒ 양자역학에 의해 해결.예제 16.3NH3 의 rotation spectrum을 예측하라.풀이) selection rule: ?K = 0, ?J = ±1B = 9.977 cm-1= 2B(J+1)J = 0= 2B ⇒ 19.95 cm-1J = 1= 4B ⇒ 39.91 cm-1J = 2= 6B ⇒ 59.86 cm-1⇒ degeneracy 에 반비례※population에 비례2) The appearance of rotational spectra이 rot. spectrum으로부터 알 수 있는 정보: er(책 표현)예)※(같은 k에서)(예)의 IR spectrum υ=0 에서 2886.0라면의 IR spectrum 은 어느 위치에서 나타나겠는가?즉 약 817 cm-1 red shift가 일어난다.16.10 selection rules◎ gross selection rules : 분자의 electric dipole moment가 진동이 일어나는 동안 변해야한다.(모든 homonuclear diatomic molecule은 inactive)예): anti-sym. stretching mode (active)◎ specific selection rule:ⅰ) harmonic oscillator 의 경우υ=0 → υ=1ΔE = hνυ=1 → υ=2ΔE = hν < 특징 ΔEv는 항상 일정하다. >예)의 force constant k = 516 N/m 이면 어디서 peak가 나타나겠는가?(IR 영역)16.11 Anharmonicity: anharmonicity constant =일반적으로=(υ+)-(υ+는 실험에 의해 결정된다◆ 한편, 상온에서또한(예:인 경우 N' : N = 1:)∴ IR spectrum에서 υ=0 → υ=1 transition 이 가장 중요하다.즉, single peak 그러나 anharmonicity 때문에 약간의 다른 line들이 나타날 수도 있다.◎ Birge - Sponer extrapolationanharmonicity를 이용해서 IR spectrum으로부터(Dissociation E)를 구하는 방법.]16.12 Vibration-rotation spectra(생략)P branch : J = 1 → J'= 0ΔJ = -1 인 경우J = 2 → J'= 1 ΔE =- 2BJQ branch : J = 0 → J'= 0 ΔJ = 0 인 경우J = 1 → J'= 1 ΔE =R branch : J = 0 → J'= 1ΔJ = +1 인 경우J = 1 → J'= 2 ΔE =+ 2B(J+1)16.13 Vibrational Raman spectra of 13

자연과학| 2004.10.11| 26페이지| 1,500원| 조회(1,233)

물리화학, 화학, 스펙트럼, 분자분광학, 선폭

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[분자분광학] 물리화학 Atkins 17장 정리

by skysunny17장 Spectroscopy 2: electronic transitionsⅠ The characteristics of electronic transitions그림 17.117.1 The vibrational structureelectronic transition ;◎ spin selection rule: singlet ↔ singlet or T ↔ T (allowed)singlet ? triplet (forbidden)◎ group theory ⇒ molecular term symbol에 대한 selection rule 적용.* The Frank - Condon pronciple○ 핵 운동이 전자의 운동보다 느리게 일어나기 때문에 전자전이 (electronic transition) 이 일어나는 동안 핵간 거리() 가 고정되어 있다고 생각. ⇒ 즉 vertical transition 이 일어난다.◎ Frank - Condon factors: Frank - Condon FactorEx 17.1 Vibrational ground state과정 생략put-' = x∴= 0 일 때 최대 즉=‘17.2 Specific types of transitionsV, VIS spectrum에서특정 functional group의 흡수 spectrum은 거의 일정하다.예) Carbonyl group ⇒ 약 290 nm 에서 peak 가 나타난다.◎ 이러한 group 들을 chromophores(colour bringer, 발색단) 라고 부른다.이것을 이용하여 물질의 색을 설명할 수 있다. (이유: visible 영역)< 여러 electronic transition의 예 >1) d-d transitions◎ 전이 금속에 해당d-orbital은 전자가 채워져 있지 않을 경우에 degenerate 되어 있지만실제 원자에서 전자가 채워지게 되면 energy level이 분리된다.예)(octahedral) complex의 경우g ↔ u u ? u2) vibronic transitions (생략) ⇒ u ↔ g g ? gallowed forbidden3) charge - transfer transitions☆ 리간드(ligand)로부터 중심 원자의 d-orbital로 전자 전이⇒ 일반적으로 흡수선의 세기가 크다.4) (←) 와 (← n) transitions.◎ C 〓 C double bond 가 있는 경우 (←transition)◎ butadiene◎의 경우 (← n transition )n (non-bonding) orbital (n)로부터(anti-bonding) orbital로의 electronic transition.Ⅱ The fates of electronically exited states< excited state 의 운명 >전자가 exited 된 분자의 경우 에너지가 높아져서 불안정하다. 따라서 여러 가지 방식으로 에너지를 낮추고자 한다.① radiative decay 여분의 에너지를 빛(복사선)으로 방출하고 g.s.로 돌아가는 경우② non-radiative decay여분의 에너지를 주변 분자에 열에너지로 전달하고 g.s.로 되돌아가는경우 (thermal decay라고 도 한다.)(즉 주변 분자의 vibration, rotation, translation 등의 운동에너지 형태로 전달)17.3 Fluorescence and phosphorescence (형광 과 인광 )* 형광과 인광은 spontaneous emission(자발적 방출)에 의한 radiative decay에 해당한다. 형광의 경우는 excited state 의 radiation 이 제거되면 즉시 방출을 멈추게 되고, 인광의 경우는 보다 장기간 지속 될 수도 있다. (보통은 수 초 또는 수분이지만 몇 시간 정도 지속하는 경우도 있다.1) 형광 (Fluorescence)< steps >① excitation② radiation less decay③ spontaneous emissionradiation 방출 ⇒ Fluorescence(형광)2) 인광 (phosphorescence)☆ unpaired two electron system 의 경우즉 ⇒ ground state singlet exited states singlet and triplet이 두 state는 일반적으로 potential energy curve 가 교차하는 곳에서 같은 geometry를 갖는다. 따라서 그 곳에서 inter-system crossing (ISC)이 일어 날 수 있다.T → S transition 은 quantum mechanically spin forbidden 그러나 spin-orbital coupling 때문에 완전히 forbidden 된 것은 아니다. 단지 약하게 emission 이 일어나므로 오래 동안 지속할 수 있다.< steps >① excitation② radiationless decay within singlet excited state③ inter-system crossing (S→T) at intersecting point④ radiationless decay within triplet excited state (until vibrational ground state)⑤ spontaneous emission fromto┕―>이때 radiation을 방출, phosphorescence (인광) 이라고 부른다17.4 Dissociation and predissociation※ excitation이 dissociation limit 위로 일어나면 continuum energy level을 갖는 translational motion의 상태로 가서 dissociation이 일어난다. 이때 dissociation limit을 알 수 있다면 bond dissociation energy를 구할 수 있다.※ Predissociation어떤 경우에 어떤 electronic excited state가 다른 potential curve 와 교차될 경우가 있는데 이때에는 internal conversion 이 일어나서 dissociation limit 이전에 dissociation이 일어날 수 있다. ⇒ predissociation {같은 multiplicity(즉 S-S or T-T 등에서)}Ⅲ. Lasers(Light amplification by stimulated emission of radiation)17.5 General principles of laser action형광인 인광 : spontaneous emission에 기인laser : stimulated emission에 기인* population inversion ← pumping* Laser 의 기본 조건 : ① metastable excited state 가 존재② 항상 upper state의 population 이lower state의 population 보다 커야 한다.실제 예) ruby laser 의 경우* 이점 : 강한 단색광 (하나의 파장을 갖는 빛)을 만들어 낼 수 있다.*ruby laser의 경우(694.3nm 의 빛)* Laser 의 power는 laser 의 enery 에 비례하며 쪼여준 시간 (pulse)에 반비례한다.예제 17.2laser의 energy 0.1 J (파장으로 표시 가능)?pulse = 3.0 nsW(Watt) = J/sⅣ Photoelectron spectroscopy (PES)◎ 분자의 ionization energy를 측정하는데 이용17.8 The technique(Einstein의 광전 효과를 이용)즉 실험적으로 튀어나온 전자의 운동에너지와 쪼여준 빛의 frequency()를 알면 뛰어나온 전자의 ionization energy(즉 orbital energy)를 알 수 있다.(일반적으로 PES는 UV region의 빛을 사용)예 He(I) line⇒ 58.43 nm 의 빛 source 제공 p.519He(I) light을 이용하여로부터 PES를 얻었을 때 튀어나온 전자의kinetic energy는 5.63 eV 였다. 이때 ionization energy(I)는?UV-PES ⇒ (UPS) 일반적으로 valence electron을 연구하는데 이용x-ray-PES ⇒ core eletron을 연구하기 위해서는 더 높은 energy를 갖는 x-ray 파필요17.9 UPS예) HBr (그림 17.41)◆ ground stateexcited states:or (2개로 분리, j 때문)※에 대한 spectrum이 복잡하게 나타나는 이유⇒ Frank - Condon principle 때문에즉 HBr 과의 equilibrium geometry가 σ-bonding orbital의전자가 튀어나올 경우에는 크게 다를 수 있다.: light source: 21.22 eV= 9 eV 그리고 vibrational spacing = 0.41 eV =ΔE = hνnon-bonding orbital로부터 전자가 튀어나옴17.10 x-ray PES (XPS)Core electron을 연구하기 위해서는 더 높은 energy를 갖는 x-ray 파가 필요.

자연과학| 2004.10.11| 11페이지| 1,000원| 조회(947)

형광, 화학, 레이져, 인광, 분자분광학

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