일반화학실험-결정장 갈라짐 에너지의 측정 [예비, 결과 보고서]

목차

-예비보고서-

1.목적

2. 원리

3. 실험방법

4. 실험시 유의사항

5. 기구 및 시약

-결과보고서-

1. 실험에서 사용한 크로뮴 배위화합물의 농도와 색.

2. 분광광도계를 통해 얻은 스펙트럼

3. 각 배위 화합물에 대한 결정장 갈라짐 에너지의 계산.

4. 실험에 사용한 크로뮴 배위화합물의 리간드에 대한 분
광화학적 계열을 쓰고 결정장의 세기를 비교

*참고문헌

본문내용

하여 다양한 색깔이 나타난다. 결정장 분리 크기에 따라 리간드를 배열한 것을 분광화학적 계열이라고 하고, 그 크기가 클수록 강한장 리간드라고 한다. 그 순서는
I- < Br- < Cl- < F- < OH- < H2O < NCS- < NH3 < 에틸렌디아민(두자리) < CO < CN-
이다. 결정장 분리가 클수록 짧은 파장의 빛을 흡수하고, 홀전자의 수가 적은 저스핀 착화합물을 형성한다.
우리는 실험 결과를 통해 그래프를 도시하였고, 그 흡광도가 최대가 되는 파장을 이용해서 전이금속의 색을 유추했다. 전이 금속이 색을 띄는 이유는 전이금속의 경우 d궤도가 eg 와 t2g 궤도함수로 나뉘어지고 이들 사이의 에너지 차를 결정장 갈라짐 에너지라고 말하는데,
가시광선이 전이금속의 화합물을 비추게 되면 전이금속은 가시광선의 일부 에너지를 흡수 한다. 바로 결정장 갈라짐 에너지 때문에 흡수 하게 되는 것이다. 결정장 갈라짐 에너지는 두 궤도함수 사이의 에너지차이라 할 수 있고, 에너지는 ΔE=hν 로 표현이 가능하다. 그러므로. 에너지의 차이에 의해서 진동수가 바뀌게 되고. 진동수가 바뀌므로 빛의 파장이 바뀌는 원리이다. 가시광선은 여러 파장의 집합이다. 그중에서 전이금속의 화합물이 흡수하고 남은 파장의 빛은 반사되어 우리에게 비추어 지는 것이다. 따라서 우리 눈에 보이는 전이금속화합물의 색깔은 화합물이 흡수하는 색의 보색이 되는 것입니다.
결정장 갈라짐 에너지, Δ는 리간드의 종류에 따라 달라지는데 리간드의 음전하가 클수록, 리간드가 금속에 보다 가까이 다가올수록 반발에 의한 효과가 크기 때문에 커진다. Δ가 크면 강한 장(strong field), 작으면 약한 장(weak field)이라고 한다. 이와 같은 원리로 분광학적 계열을 확인하면, 이어야하나, 우리의 실험 결과와는 다르다는 것을 알 수 있다. 이는 실험간에 중대한 오차가 발생하였을 가능성이 있다. 분광광도계 사용간에, 석영으로 제작된 cuvet를 각 용액마다 사용했어야 하는데, 증류수를 이용해서 닦아주었지만, 여러 번 사용해서 원치 않는 결과가 나왔을 수 있다.
우리가 미지시료 2개를 추가로 실험에 사용하였는데, 를 제조한 지 일주일 되는 것과 실험 당일 만든 것이 있었다. 이를 병(갈색)에서 추출한 용액과 비교 분석할 수 있다. 이들 시료는 시간이 지남에 따라 에너지가 작아짐을 알 수 있다.(3.27*-> 3.36*-> 3.26*) 이는 햇빛으로 인해 착물에서 리간드의 분해를 통한 성질 변화가 일어났음을 예측할 수 있다.
우리는 이번 실험을 통해 결정장 갈라짐 에너지에 대한 배경 지식을 습득한 후, 그에 대한 실험을 시행함으로써, 분광화학적 계열에 대해 이해할 수 있었다. 예상한 결과와 실험 결과가 다르게 나와서 안타깝지만, 남은 실험에서는 좋은 결과를 이끌어내야겠다.
*참고문헌
일반화학 5판, Zumdahl, 2002, 자유아카데미
화학실험, 화학교재편찬연구회 1999, 녹문당
일반화학실험, 김은경,김병철 1999, 북스힐
최신 일반화학실험, 이동섭 , 1999 동화기술

키워드

배위화합물,   결정장 갈라짐 에너지의 측정 ,   분광광도계