[분석화학실험] Quantitative of iron in vitamin by spectrophotometry

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1. 제목 : Quantitative of iron in vitamin by spectrophotometry

 

2. 목적 :  자회선- 가시광선 분광광도법의 원리를 이해하고 최대흡수파장에서의 철 배위화합물의 흡광도를 측정하여, 비타민정에 포함되어있는 철의 함량을 계산한다.

 

3. 이론

 1) 자외선-가시광선 분광 광도법

• 분광광도법(spectrophotometry)  : 시료 내에 존재하는 분자에 의해 흡수하고 방출하는 전자기 복사선을 통해 정량분석, 정성 분석에 이용하는 분석 방법 중 하나이다.
• 전자기 복사선(electromagnetic radiation) : 전자기파. 전기장과 자기장의 흐름 및 파동이다. 감마선, x선, uv, vis, ir, 마이크로파, 라디오파 등이 있다. 이때 uv와 vis는 분자의 전자전이, 진동 전이, 회전 전이에 관여하며 파장과 세기를 이용해 유기물, 무기물의 정량 분석 및 정성 분석이 가능하다.
• 자외선-가시광선 분광 광도법(UV-visible spectroscopy) : 

 2) 전자기 복사선의 흡수원리 : 에너지를 분자가 흡수시 색상의 강도는 화합물의 농도 측정에 사용될 수 있다. 물질과 가시광선/가시광선의 상호작용을 이용한 분석법.

• 전자전이가 일어나고
• 바닥 진동 상태에서 들뜬상태로의 진동 에너지 변화가 일어난다.
• 단일항 간의 전이가 일어난다. 
• 진동 전이와 회전전이가 이 과정에서 일어난다.

3) lambert-beer 법칙 : 빛이 시료를 통과할 때 시료의 농도와 흡광도 간의 상관관계를 나타낸 법칙이다. 

한계점은 아래와 같다.

• 단색광에만 적용되는 규칙이다. 이는 띠 넓이가 발색단 흡광띠에 비에 적기 때문이다.
• 0.01M 이하의 묽은 용액에서 사용된다. 고농도의 용액에서 사용할 시 ① 용질 분자들이 서로 근접해 상호 영향을 끼치고 ② 용액 속 흡광하지 않는 용질은 흡광하는 종과 상호작용하여 흡광 계수를 변화시키며 ③ 흡광하는 분자들이 농도에 의존하는 화학 평형을 이루고 있다면 흡광계수는 농도에 따라 변한다는 문제가 있다. 

4) 발색단과 조색단

• 발색단 : 발색의 기본이 되는 원자단. 즉, 유기물이 색을 가지는 원인이 되는 원자단이다. 기본적으로 불포합결합을 가지며 이가 공액화된 경우 더욱 강한 색상을 가진다.
• 조색단 : 흡광 능력은 없으나 발색단 원자단 고리 파이 전자와 상호작용할 수 있는 비공유 전자쌍을 가진 원자단. 발색단이 있더라도 조색단이 없으면 색이 렵고 염착성이 없어 염료로 사용할 수 없다. 

 

4) 투과도와 흡광도

• 투과도 (T, transmittance) : 단색광이 시료 통과시 투과되는 빛의 양이다. 
• 흡광도와 투과도는 아래와 같은 관계를 가진다.

 

4. 시약 및 기구 생략

 

5. 실험 방법 생략

 

6. 결과 생략

 

7. 토의 

 1) 흡광도 고려사항 5가지

• 단색광을 사용해 농도를 정량한다.
• 진한 용액에서는 용질 분자가 서로 근접해 상호 영향을 끼치므로, 고농도에서 용질이 용매가 되며 흡광하지 않는 종은 흡광하는 종과 상호작용하여 흡광 계수를 변화시킨다.
• 입사광은 큐벳과 90도를 이루어야 한다. (+평행광선) 그렇지 않으면 굴절이 일어난다.
• 순물질/단일물질/균일물질을 사용하여야한다.
• 광원의 세기가 클 시 미세한 차이를 알아내기 힘들다. 따라서 광원의빛의 세기가 너무 세면 안된다.

 2)

• bathochromic shift (=red shift) : 장파장 이동. 분자 중 발색단에 의해 생기는 장파장 흡수이다. 
• jypsochromic effect (=blue shift) : 단파장 이동. spectral banc position이 더 짧은 파장, 높은에너지 영역으로 이동하는 것이다.