일반화학실험 - 원소 스펙트럼

일반화학실험 - 원소 스펙트럼

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설명 : Ⅰ.실험 목표 원소의 선스펙트럼에서 원자의 전자 상태의 양자화와 분광학의 원리를 배운다. Ⅱ.이론 1. 선스펙트럼 빛은 파장에 따라 굴절률이 다르다. 따라서 여러 가지 파장이 섞여 있는 햇빛을 프리즘에 통과시키면 파장에 따라 굴절률이 다르기 때문에 각 파장별로 빛이 분리되는데 이것을 빛의 분산이라고 하며, 빛이 분산되어 생긴 띠를 스펙트럼이라고 한다

스펙트럼의 원리 금속을 가열하면 기체 상태로 변화된다. 낮은 압력에 있는 기체에 에너지를 충분히 가하면 그 기체의 원자나 분비는 들떠서 불안정한 상태가 된다. 그러나 들뜬 원자나 분자는 즉시 어떤 특정한 크기의 빛에너지를 방출하면서 안정한 상태인 바닥상태로 떨어진다. 이 때 방출하는 빛에너지는 특유의 색깔에 해당하므로 분광기를 통해 스펙트럼으로 나타난다.  분광기의 원리 모든 chemical이나 물질들은 원자들로 이루어져있다. 이 원자들이 chemical bond에 의해서 결합되어있는 것을 분자라고 한다. 그리고 분자를 이루고 있는 원자들은 항상 운동을 하고 있고 이 운동을 vibration(진동)이라고 한다. 기본적으로 분자의 운동은 Bending, Stretching(Symmetrical, Asymmetrical)로 나눌 수 있고, 그 vibration rate은 단위 초당 수백만 회에 해당된다. 그리고 각 분자들의 진동은 고유의 진동수(주파수)를 가진다. 이 주파수는 원자들 사이의 화학결합의 길이와 각 원자의 질량에 의해 결정된다. 적외선 분광학(Infrared Spectroscopy)은 Sample이 적외선 영역에서 흡수하는 파장에 기초한 분석이다. 적외선 light source에서 방출된 IR beam의 일부가 sample에 의해서 흡수가 되고 나머지는 detector에 도달하여 측정이 된다. 따라서, 나머지 IR beam은 light source에서 방출된 IR beam과 비교하여 주파수(frequency, wavelength, wavenumber)의 함수로 sample의 IR spectrum을 그린다. <첨부: Sprectrum Definition 참조 요망> 분자들이 진동을 함에 따라서 이 분자진동의 주파수가 IR beam주파수와 일치를 하게 되면 그 주파수가 흡수되게 된다. 분자가 dipole moment를 가지고 있으면 IR beam을 흡수한다. 그러나 all noble gases(He, Ne, Ar, Kr)와 all homonuclear molecular species(H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2)등은 dipole moment가 0이므로 IR beam을 흡수를 하지 않는다.

출처 : 해피레포트 자료실