물리화학실험 실험 4 분자의 진동과 Raman 분광학 결과

목차

1. 실험결과
2. 고찰
3. 참고문헌

본문내용

<실험 결과 해석>
Part Ⅰ에서는 chloroform과 methylene chloride의 Raman 스펙트럼을 측정하였다. chloroform과 methylene chloride는 정사면체(tetrahedral) 구조로 총 5개의 원자로 구성되어 있기 때문에  ×    개의 기준진동방식을 가진다. 하지만 진동수가 같고 에너지가 같은, 즉 미분화(degenerate)되어 있는 진동이 존재하기 때문에 9개의 peak가 아닌 5개의 peak만이 관찰된다. 이때 편극도가 변하는 분자만이 Raman 활성을 띠게 되며 편극도와 쌍극자 모멘트는 비례하기 때문에 쌍극자 모멘트가 더 큰 methylene chloride가 더 강한 Raman 활성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서 대칭성이 감소할수록 Raman 스펙트럼이 활성화된다는 결론을 얻었다.
Part Ⅱ에서는 symmetric oxyanions의 Raman 스펙트럼을 측정하였다. CO32-,NO3-는 평면 삼각형(trigonal planar) 구조로 총 4개의 원자로 구성되어 있기 때문에  ×    개의 기준진동방식을 가진다. SO42-, SeO42-, ClO4-, IO4-,CrO42-는 정사면체 구조로 총 5개의 원자로 구성되어 있기 때문에 9개의 기준진동방식을 가진다. 이번 실험에서는 560nm 부근의 symmetric stretching band만을 관찰하였다. 진동수를 측정할 때, conjugation되어 있는 분자에서는 파이 전자가 비편재화 되기 때문에 이중 결합의 전자 밀도가 감소하고 결합이 약해지기 때문에 진동수가 감소하게 되며, 중심 원자의 친핵성이 클수록 X-O 결합에 전자를 제공하기 때문에 결합이 약해지고 진동수가 감소하게 된다. 또한 식   에 의해 질량이 증가할수록 진동수가 감소하게 된다. 이때 oxyanion의 Raman 스펙트럼은 공통적으로 800~1200 cm-1에서 peak를 가진다는 공통점을 관찰하였다.

참고 자료

물리화학, Raymond Chang, 자유 아카데미, 2020, p. 465~515
유기화학, L.G. Wade, Jr, 자유 아카데미, 2015, p. 570~593, 1352~1357