1. 전이 금속 이온의 주위에 여분의 전자쌍을 가진 리간드가 배위결합 하여 만들어지는 착화합물은 빛을 받아서 일어나는 광화학 반응을 다양하게 일으킨다.
2. 복사기가 대량으로 보급되기 전, 많이 사용하던 청사진에 이용되었던 철의 옥살레이트 착화합물을 합성하고, 착화합물의 광화학반응을 살펴본다.
광화학 반응
빛을 받아서 일어나는 화학 반응. 전자구름에 의하여 화학 결합을 형성 하고 있는 분자들은 가시광선이나 자외선의 에너지를 흡수하면 전자구름의 모양이 바뀌면서 불안정하게 되어 화학 결합이 끊어지면서 분해되거나 다른 화합물과 쉽게 반응하게 된다. (ex. 광합성)
또한 전자구름에 의하여 화학결합을 형성하고 있는 분자들은 가시광선이나 자외선의 에너지를 흡수하면 전자 구름의 모양이 바뀌면서 불안정하게 되어 화학결합이 끊어지면서 분해되거나 다른 화합물과 쉽게 반응하게 된다. 빛을 받아서 일어나는 화학반응을 광화학반응이라고 하고, 녹색 식물의 엽록소에서 일어나는 광합성 반응도 광화학반응의 하나이다.
착화합물
어떤 금속 이온에 리간드(분자나 이온)가 배위 결합을 하여 생성되는 새로운 이온을 착이온 이라고 하며, 착이온이 들어 있는 화합물을 착화합물이라 한다. 비공유 전자쌍을 가진 원자나 분자가 그 전자쌍을 일방적으로 제공하여 형성된 공유결합 금속이온에 결합되는 분자나 음이온은 비공유 전자쌍을 갖는 것으로 이러한 분자나 음이온을 리간드(ligand) 혹은 배위자라고 한다.
실험 방법
실험 1. K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 의 합성
① 100㎖ 삼각 플라스크에 K2C2O4·H2O 2.76g을 넣고 증류수 7㎖를 가한 후 물 중탕하여(80～90℃에서 가열) 녹인다. 다 녹지 않을 경우 항온수조에서 중탕하면서 녹인다.
② 50㎖ 비커에 FeCl3·6H2O 1.49g을 넣고 3㎖ 증류수를 넣어 녹인다.
③ ①의 플라스크에 ②의 용액을 가하고 잘 섞어준다.
④ 플라스크에 쿠킹 호일을 감싸 햇빛을 차단한 후 얼음물에서 냉각시켜 결정이 생길 때까지 기다린다.(15분정도) 결정이 생기지 않으면 처음부터 다시한다.
⑤ 감압장치를 이용하여 생성된 결정을 거르고 소량의 아세톤으로 씻어서 오븐에서(110℃) 건조시킨 후 무게를 재어 수득률을 계산한다.
⑥ 생성물은 다음 실험을 위해 vial병에 담고, 은박지를 이용하여 빛이 닿지 않도록 한다.
실험 2. K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 의 광반응
① 실험A에서 만든 시료(K3[Fe(C2O4)3]·3H2O) 0.1g을 20㎖의 증류수에 녹인다.
② ①의 용액 10㎖를 덜어내어 H2SO4 (H2SO4 : H2O = 1: 150) 용액 150㎖와 잘 섞는다.
③ 쿠킹호일로 감싼 3개의 시험관에 ‘가’, ‘나’, ‘다’ 등으로 표시한 후 ②의 용액 10㎖씩을 넣는다.
④ ‘가’ 시험관은 그대로 쿠킹호일로 감싸두고, ‘나’ 시험관은 쿠킹호일을 제거한 후 1분간, ‘다’ 시험관은 5분간 백열전등의 빛에 쪼인 후 다시 쿠킹호일로 감싸 빛을 차단한다.
⑤ 각 시험관에 0.1M K3[Fe(C2O4)3] 용액을 1㎖씩 가한 후 일정시간이 지난뒤 시험관의 색깔을 비교하여 Fe2+의 환원된 정도를 알아낸다.
⑥ 마지막으로 UV-visible spectrometer를 이용해서 흡광도를 측정한다.
실험 3. 청사진 만들기
① 실험B에서 사용하고 남은 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O 용액 10㎖에 용액 1㎖를 가하고 잘 섞은 후 시계접시에 붓고, 이 용액에 여과지를 적신다.
② 여과지를 어두운 곳(70～80℃의 오븐)에서 말린다.(직사광선을 피한다.)
③ 건조된 여과지 위에 열쇠 등 빛을 차단하는 물체를 두고 위에서 빛을 쪼인다.
④ 20분이 지난 후에 여과지를 시계접시에 올린 후 0.1M K3[Fe(CN)6] 용액으로 적시고 증류수로 씻는다.
⑤ 관찰 결과를 기록하고 현상을 설명하여라.
[일반화학실험]옥살레이트 - 철 착화합물의 합성과 광화학반응 레포트
(1) 광화학 반응 빛을 받아서 일어나는 화학 반응. 전자구름에 의하여 화학 결합을 형성 하고 있는 분자들은 가시광선이나 자외선의 에너지를 흡수하면 전자구름의 모양이 바뀌면서 불안정하게
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