[물리화학실험] 형광물질의 소광

으어어어ㅓ어어억

너무 공부하기 싫어요

하지만 시험이 일주일도 안남앗다니

이건 꿈일거야

으아아아ㅏㅇ아악

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1.TITLE

 형광물질의 소광

 

2. PURPOSE

 형광 분광기의 원리, 구성, 들뜸 전자상태의 에너지 이완 경로 등을 이해하고 형광 수득률의 정의, 확산에 의한 분자간 충돌이 전자 수명에 미치는 영향을 안다.

 

3. THEORY

 1) 형광은 무엇인가?+

발광 (LUMINESCENCE)	광발광 (PHOTOLUMINESECENCE)	발광원이 외부에 있음	형광(FLUORESCENCE) 즉시 빛 발산, 같은 스핀 양자수를 갖는 상태의 복사전이이다. 빛 흡수-VIBRATION RELATIVE-비복사전이(non-radiative)-안정화되며 형광.
			인광(phosphorescence) 시간이 흐른 뒤 방출되며, 형광보다 수명이 길다. 다른 스핀 양자수를 갖는 상태의 복사전이이다.  빛 흡수-계간교차-빛 발산
	화학발광 (CHEMILUMINESCENCE)	화학반응에서 결론적으로 나오는 빛에너지. 발광원이 내부에 있다. EX)반딧불이
	등등

이때 광발광은 흡수 에너지보다 방출 에너지의 에너지가 낮기에, 방출에너지는 상대적으로 긴 파장(낮은 진동수)를 가지고 있다. 또한 인광의 에너지는 형광의 에너지보다 작고, 긴 파장을 가졌다. 이러한 이유는 삼중항 상태는 단일항 상태보다 에너지가 낮기에 조금더 안정하고 형광보다 더 오래 머무른다는 특성에 기반한다.

 

내부전환(INTERNAL CONVERSTION, IC):같은 스핀 양자수를 갖는 상태 사이의 비복사 전이

계간교차(INTERSYSTEM CROSSING): 다른 스핀 양자수를 갖는 상태 사이의 비복사 전이

 

 2) 형광수득률

  형광수득률: 흡수된 광자 수에 대한 형광으로 방출된 광자수의 비로, 형광의 발생 정도 효율을 나타내는 지표이다.

방출된 광자수/ 흡수된 광자수 로 표현된다.

 

3) 형광물질의 소광(Quenching)

소광: 어떤 물질의 형광이 다른 화학종과의 상호작용에 의해 그 세기가 감소하는 현상.

pH 용액의 점도와 온도에 따라서 달라진다.

 

4) 형광 분광법

이미지 출처: 네이버 블로그, https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=betteryourlab&logNo=221065303808

위 그림과 같은 원리의 형광 분광기를 사용해서 총 2가지의 데이터를 얻을 수 있다. 첫 번째는 용액의 흡광도(uv-vis absorption spectrometer, 들뜸 스펙트럼)이고, 두번째는 고정된 파장의 빛을 쏘았을 때 용액은 어떤 파장의 빛 세기를 방출하는 가(fluorescence spectrometer, 방출 스펙트럼)이다. 발광은 주로 입사광에 90도로 설치된 두 번째 단색화 장치를 통해 관찰된다. 방출 스펙트럼은 입사하는 파장을 고정하고, 변화하는 파장을 측정한다. 이와 반대로 들뜸 스팩트럼은 변화하는 파장을 입사하고 고정된 파장으로 측정한다.

 

 5) 소광 과정(stern-volmer 식)

저보다는 위키디피아가 더 도움이 될 것 같으니 위키디피아 링크를 남길게용

https://en.wikipedia.org/wiki/Stern%E2%80%93Volmer_relationship

Stern–Volmer relationship - Wikipedia

 

 

4. APPARATUS&REAGENT

<APPARATUS>

 형광 분광기, 분광 광도계, 형광 측정용 큐벳, 시료용기

 

<REAGENT>

시약	분자량(g/mol)	밀도(g/cm^3)	BP	MP	주의점
이황산퀴닌 (QBS)	422.5				피부자극성, 건강장애 등
황산	98.079	1.83	337	10	강산
염화나트륨	58.44	62.17		800.7
쿠마린 175	146.145	0.935	301.71	71	흡입에 주의

 

5. PROCEDURE

 실험 A. 쿠마린 175의 형광 수득률

 1) 1M 황산의 QBS 용액과 쿠마린 175 수용액을 350nm에서 흡광도를 측정한다.

 2) 350nm에서 고정하고 400-700nm 사이의 형광 스펙트럼을 측정하여 들뜸파장을 측정한다.

 3) 흡광도˙형광스펙트럼의 면적을 비교하고, QBS 양자 수득률을 이용해 쿠마린 175의 형광소득률 값을 결정한다.

 

 실험 B. 이황산퀴닌의 형광소광실험

 1)1*10^-4 N QBS의 1N 황산 용액을 준비한다.

 2) 1)의 용액에 NaCl을 더하여 NaCl의 농도가 0.1~0.5M인 용액을 5개 준비한다.

 3) 순수한 QBS용액과 2)의 용액들의 형광스펙트럼을 측정한다.

 4) Stern-Volmer 도시를 그리고 직선의 기울기로부터 Stern-volmer 소광상수를 결정하여 소광과정에 대한 2차속도상수를 구할 수 있다.

 

6. RESULT

 결과처리는 다들 알아서 잘 하실 수 있으리라 믿어용

 

7. DISCUSSION

 실험오차 또한 독자님들을 믿어용

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우왕 이러케 자기전에 두 개의 레포트를 쓰네요

내일 또 2개를 올리고 잘 수 있겠죠?

솔직히 결과처리 넘 어려운데 어느정도는 해야하고 

제발 시험에는 안 나왔으면 좋겠어요.

그럼 여러분

공부 화이팅!!