물리화학 보고서- Conjugation 염료의 흡수 스펙트럼

Conjugation 염료의 흡수 스펙트럼

1. Introduction

컨쥬게이션은 2개 이상의 다중 결합이 단결합 1개를 사이에 끼고 존재하는 경우, p-오비탈에 존재하는 -전자가 3개 이상의 인접한 p-오비탈의 -전자와 상호작용이 있는 것을 말한다. 이러한 컨쥬게이션 화합물의 -전자들은 p-오비탈 사슬을 따라서 움직이는 -전자 구름을 형성하는데 이로 인해 전자가 편재화 되어있지 않아 전자가 편재화된 비컨쥬게이션 화합물보다 결합길이가 짧고 에너지가 안정하다.

이 때 -전자가 p-오비탈 사슬 밖으로 벗어나게 되면 퍼텐셜 에너지는 무한이 되며 물리학적으로 입자는 퍼텐셜 에너지가 무한인 곳에서는 발견될 수 없다는 사실에 의해 파동함수 는 0이 되어야 한다. 이는 x= 0 ~ L 의 두 벽 사이에 갇혀 있는 질량이 m인 입자, particle in a box의 상황으로 유추해 볼 수 있다. 컨쥬게이션 화합물 내에 -전자는 근자외선이나 가시광선 영역의 빛을 흡수하여 에너지를 받아 -분자 궤도함수에서 *-분자 궤도함수로 전이가 되어 에너지를 가지는 파동함수로써 표현할 수 있으므로, 컨쥬게이션 화합물의 흡수 스펙트럼을 측정하여 나온 값을 자유전자 모델을 이용하여 해석할 수 있다.

2. Principle

1) → * 전이
컨쥬게이션 화합물에 근자외선이나 가시광선 영역의 빛을 주게되면 그 빛 에너지를 흡수하고 -전자는 최고 점유 분자궤도함수(HOMO)로부터 최저 비점유 분자궤도함수로(LUMO)로 들뜨게 된다. 이와 같이 전자가 결합성 -분자 궤도함수로부터 반결합성 -분자 궤도함수로 들뜨기 때문에 전이라고 부른다.

컨쥬게이션 화합물에서 전이에 영향을 주는데 필요한 복사선의 정확한 파장은 분자 궤도함수(HOMO 와 LUMO)사이에 에너지 차에 의존하므로 흡수 스펙트럼 값을 통해 컨쥬게이션 화합물의 -전자계 성질을 알아낼 수 있다.

2) Particle in a box
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