물리화학실험 | The Visible Spectra of Cyanine Dyes

 

 

 

TIP

 

 

1. 대칭 폴리메타 염료인 Cyanine dyes의 visible spectra를 측정해 본다.
2. 자유 전자 모델을 이용하여 에너지 준위들에 대해 The electron-in-a-box model을 적용해 본다
3. Dye solution in method의 흡광도를 측정한다.
4. Spectrum에서 나온 실험값과 이론값을 비교하여 상대오차를 구한다.

 

 

 

Quantization(양자화)

크립토사이아닌(1,1-diethyl-4,4-carbocyanine iodide) 양이온은 두 개의 공명구조를 갖는다. 사슬에 존재하는 각 탄소 원자와 끝에 존재하는 각 질소 원자는 3개의 σ결합에 의해 3개의 원자들과 결합을 형성하고 있다. 그리고 사슬의 탄소 원자에 존재하는 여분의 원자가 전자와 2개의 질소 원자에 남아있는 3개의 전자들은 사슬을 따라서 움직이는 π전자구름을 형성한다. 포텐셜 에너지는 사슬을 따라 일정하다가 각 끝에서 무한대로 급격히 증가한다고 가정할 수 있다. 즉 π전자계가 길이 L인 1차원 상자 안에서 움직이는 자유 전자들로 대치되었다고 생각할 수 있다.

 

 

UV/VIS Spectrophotometer

어떤 분자에 대해서 흡수(혹은 방출)되는 빛의 파장을 조사함으로써 분자가 가지고 있는 에너지 준위에 대해 알아보는 학문분야를 분광학이라고 하는데, 분광학의 한 방법으로 자외선-가시광선 분광법(ultraviolet-visible)이 있다. 자외선-가시광선 분광법은 일종의 흡수 분광법이다. 400～700㎚의 파장에 해당하는 가시광선과 200～400㎚의 파장을 갖는 근자외선으로 분자의 전자 에너지 준위간의 전이를 일으켜 스펙트럼을 얻는다.

 

자외선-가시광선 분광법의 요소로는 광원(light source), 단색광 장치(monocromater), 시료용기(sample cell), 검출기(detedtor), 기록기(recorder)로 나눌 수 있다. 광원은 충분한 양의 자외선과 가시광선을 발생시키는 물체로서 보통 자외선-가시광선 분광기에서는 여러 종류의 램프를 사용한다. 대개 가시광선 영역에서 텅스텐 램프를 쓰지만 자외선 영역에서는 빛의 양이 적어서 D2 램프로 교체되게 되어 있다. 단색광 장치는 프리즘이나 회절발(grating)을 사용하여 다색광을 공간적으로 분산시킨 후 원하는 파장의 빛만 선택적으로 슬릿을 통과시켜 주는 역할을 한다. 최근의 단색광 장치에는 대부분 회절발이 쓰이고 있으며, 회절발은 단계적 모터(stepper motor)에 의해 각도가 제어됨으로써 슬릿을 통과하는 빛의 파장을 스캔하게 된다.

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

① 기기 사용 전에 spectronicⓇ20에 관한 배경지식을 쌓도록한다.

 

② 각 염료의 메탄올 용액이 1.00X10-3 M의 염료가 되도록 만든다.

 

③ 1㎖ pipet을 써서 보관용액 #Ⅰ의 1㎖를 메스플라스크로 100㎖로(1/100 희석), 또 #Ⅰ의 1㎖를 250㎖로(1/250 희석) 묽힌다.

 

④ 한 쪽 큐벳에는 표준용액으로 메탄올을 쓰고 다른 큐벳에는 각 용액을 교대로 넣어 10nm 간격으로 470nm에서 550nm까지 청색용 광전관을 가지고 각 용액의 흡광도를 측정

 

⑤ #Ⅱ의 1㎖를 250㎖로 (1/250 희석), #Ⅱ의 1㎖를 500㎖로(1/500 희석) 각각 묽힌다.

 

⑥ #Ⅲ의 1㎖를 250㎖로 (1/250 희석), #Ⅲ의 1㎖를 500㎖로(1/500 희석) 묽힌다.

 

 

 

[물리화학실험]The Visible Spectra of Cyanine Dyes 레포트