무기화학실험 | Spectrochemistry of Cobalt(II) complexes Electronic Spectra

 

 

 

TIP

 

 

1. Co(II)와 KSCN 조성에 따른 흡광도 분석, Co(II) compound의 입체화학을 이해한다.
2. Co(NO₃)₂와 KSCN의 혼합용액을 특정 파장에서 스펙트럼을 찍어본다. Data를 그리고 최대 파장과 최대흡광도 계수를 구한다.

 

 

 

Cobalt(II)의 색변화

금속 Cobalt 또는 Cobalt의 수산화물이나 탄산염은 묽은 산에 녹아 담홍색의 아쿠아 이온이 되고 여러 수화염을 생성한다.

 

 

담홍색 아쿠아이온에 Cl^-를 가하게 되면 남(청)색으로 변한다.

 

 

 

금속이온의 정의

1. d-d trasitions, 전이 금속의 d-오비탈 내의전이

금속이온이 가시영역의 색을 가지는 이유는 낮은 에너지의 d-오비탈에 있는 d-전자가 빛을 흡수해 높은 에너지 상태의 전자가 체워지기 때문이다. 다시 말해 전이 금속원자에 속한 두 세트의(e, t₂) d orbitals 사이의 전자 전이 에너지 간격(Δ)이 그리 크지 않으므로 대개 가시광선 영역에서 나타난다. 이 d-d전이 에너지는 금속주위의 리간드의 종류, 금속-리간드 결합상태, 금속이온의 종류, 금속이온 원자가에 영향을 받으므로 이를 이용해 전자구조를 규명하는데 유용하다.

 

 

Fig. 2에서 d-분자궤도 함수는 5개의 방향성을 지닌 모양으로 같은 에너지 상태로 존재한다. 그러나 금속이온 주위에 용매 분자나 다른 리간드가 접근하면 리간드 배위 전자가 5개의 궤도와 상호작용이 같지 않고 반발해 d-궤도 함수는 전체적으로 불안정화 된다. 이처럼 리간드장에 의해 d-궤도함수의 에너지가 서로 다른 상태로 갈라지는 것을 결정장 분리(Crystal field splitting)라고 한다.

 

 

Fig. 3과 4는 d 오비탈 리간드장의 영향으로 갈라지는 효과를 보여준다. 이 갈라지는 크기는 금속이온의 종류, 원자가, 결합상태, 리간드장의 세기에 의해 달라진다.

 

 

 

실험 방법

1. 아래와 같은 착물 용액을 준비한다.

1) 0.1M CO(NO₃)₂ 10㎖ + 5.0M KSCN 20㎖

 

2) 0.1M CO(NO₃)₂ 10㎖ + 5.0M KSCN 40㎖

 

3) 0.1M CO(NO₃)₂ 50㎖ + 5.0M KSCN 50㎖

 

4) 0.1M CO(NO₃)₂ 25㎖

 

2. Spectra(Spectrum) 측정

1) 위 처음 3개 용액 1), 2), 3)용액을 750~550㎚, 4)용액을 650~400㎚ 까지 10㎚ 간격으로 흡광도 측정한다.

 

3) 1)~4) 용액의 흡광도와 파장의 그래프를 그린다.

 

4) λ_max와 ε_max 값을 찾는다.

 

3. Hydrolysis

1) Spectra를 찍고 나머지 용액 10㎖를 작은 비커에 넣고 H₂O로 적정하여 색변화를 관찰한다.

 

2) Spectra solution 10㎖를 또 다른 비커에 넣고 0.1M HCl로 적정하여 색변화 관찰한다.

 

3) H₂O와의 비교분석을 통해 차이점을 찾는다.

 

4) 네가지 용액의 흡광도와 파장의 Graph를 작성한다.

 

5) λ_max와 ε_max를 계산한다.

 

 

 

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