의 합성 𝑪𝒐 𝑵 𝑯 𝟑 𝟓 𝑪𝒍 𝑪 𝒍 𝟐 𝑪𝒐 𝑵 𝑯 𝟑 𝟓 𝑶𝑵𝑶 𝑪 𝒍 𝟐 𝑪𝒐 𝑵 𝑯 𝟑 𝟓 𝑵 𝑶 𝟐 𝐂 𝒍 𝟐 2019 1학기 무기화학 실험 𝑪𝒐 𝑵 𝑯 𝟑 𝟓 𝑪𝒍 𝑪 𝒍 𝟐 𝑪𝒐 𝑵 𝑯 𝟑 𝟓 𝑶𝑵𝑶 𝑪 𝒍 𝟐 𝑪𝒐 𝑵 𝑯 𝟑 𝟓 𝑵 𝑶 𝟐 𝐂 𝒍 𝟐 의 합성 201638317 임지윤 201438321 호예린

CONTENTS 1. 실험목적 2. 실험원리 3. 시약 및 기구 4. 실험방법 5. 참고문헌 및 출처

리간드의 변화에 따른 IR 기기분석 스펙트럼의 차이를 통해 CH.1 실험목적 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 여러가지 코발트 배위 화합물을 합성하고, 리간드의 변화에 따른 IR 기기분석 스펙트럼의 차이를 통해 리간드장 효과와 분광화학적계열을 알아본다.

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 결정장 이론 결정 구조 내에서 금속 이온의 전자들이 그 주위에 위치하는 다른 음이온들로 인해 생겨나는 정전기장에 둘러싸일 때 어떻게 배치되는 지를 설명하기 위해 발전된 이론 중심에 금속이온 존재 -> 여기에 x,y,z축 방향으로 리간드가 접근 -> 멀리서 봤을 땐 금속이온은 구형의 전자구름(Spherical field)이기 때문에 다가오는 리간드와의 전자간 반발 -> 이 때, d 궤도함수들의 에너지 준위가 주변 정전기장의 영향으로 갈라짐.

실험원리 1. 결정장 이론 - 축방향으로 배치되는 d 궤도함수 -> 에너지 준위가 상대적으로 높아진다. CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 1. 결정장 이론 - 축방향으로 배치되는 d 궤도함수 -> 에너지 준위가 상대적으로 높아진다. - 리간드 사이로 배치되는 d 궤도함수 -> 상대적으로 리간드의 영향을 받지 않는다.

실험원리 결정장 이론 이 때 두 부류로 갈라진 d 궤도함수들 사이의 에너지 차이를 “결정장 갈라짐 에너지” CH.1 CH.2

실험원리 2. 결정장 갈라짐 에너지의 크기에 영향을 미치는 요인 금속 이온의 성질 3d < 4d < 5d CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 2. 결정장 갈라짐 에너지의 크기에 영향을 미치는 요인 금속 이온의 성질 3d < 4d < 5d 금속 이온의 산화상태 더 높은 산화 상태가 더 큰 갈라짐을 유발한다.

실험원리 2. 결정장 갈라짐 에너지의 크기에 영향을 미치는 요인 3) 금속 이온 주위의 리간드의 수와 기하 구조 CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 2. 결정장 갈라짐 에너지의 크기에 영향을 미치는 요인 3) 금속 이온 주위의 리간드의 수와 기하 구조 사면체형 < 팔면체형 4) 금속 이온 주위의 리간드 종류 및 특성 => 분광학적 계열

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 3. 분광학적 계열 I− < Br− < S2− < SCN− (S–측 결합) < Cl− < NO3− < N3− < F− < OH− < C2O42− < H2O < NCS− (N–측 결합) < CH3CN < py < NH3 < en < 2,2'-bipyridine < phen < NO2− < PPh3 < CN− < CO

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 3. 분광학적 계열 강한장 리간드 : 사이아노(CN-)나 카보닐(CO)과 같이 d-오비탈의 Δ를 크게 하는 리간드 높은 에너지 오비탈에 전자를 채우는 것이 어려움 -> 쌓음원리 적용 -> 낮은 에너지 오비탈이 완전히 채워진 후 그 오비탈에 전자가 채워지기 시작 => 저스핀 반자성

실험원리 상자성 3. 분광학적 계열 약한장 리간드 : I-나 Br-와 같이 d-오비탈의 Δ 갈라짐이 작은 리간드 CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 3. 분광학적 계열 약한장 리간드 : I-나 Br-와 같이 d-오비탈의 Δ 갈라짐이 작은 리간드 전자가 낮은 에너지 오비탈에 짝을 이뤄 채워지기보다 훈트 규칙을 따름 => 고스핀 상자성

실험원리 4. 결합이성질체 금속 이온과 리간드의 결합이 다른 이성질체를 말한다. CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 4. 결합이성질체 결합 이성질체는 배위 화합물에서 같은 분자 조성을 가지고 있으나, 금속 이온과 리간드의 결합이 다른 이성질체를 말한다. 예) SCN- (티오시안산염) SeCN-(셀레노시안산염) NO2-(아질산염) SO32- (아황산염)

실험원리 4. 결합이성질체 - 나이트리토(nitrito) 리간드: 산소원자가 금속에 배위 [(NH3)5Co-ONO]2+ CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 4. 결합이성질체 - 나이트리토(nitrito) 리간드: 산소원자가 금속에 배위 [(NH3)5Co-ONO]2+ - 나이트로(nitro) 리간드: 질소원자가 금속에 배위 [(NH3)5Co-NO2]2+ => 낮은 안정성을 갖는 붉은색의 나이트리토 이성질체는 빛에 의하여 노란색의 나이트로 이성질체로 바뀐다.

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 5. IR 스펙트럼의 필요성 전자 흡수 스펙트럼(가시광선)은 nitrito 이성질체와 nitro 이성질체를 확인하는 데 별로 도움을 주지 않는다. 실온에서 액체가 아닌 고체 상태에서는, 위의 평형 반응이 아주 느리게 진행되기 때문에 고체상태 IR 스펙트럼은 두 이성질체를 구분하는 데 매우 유용하다.

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 6. IR 스펙트럼의 피크비교 두 이성질체의 IR스펙트럼 피크

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 7. IR 스펙트럼의 원리 IR(Infrared)은 가시광선(visible)과 초단파(microwave)사이의 빛을 의미한다.

실험원리 8. IR 스펙트럼의 원리 IR을 가하면 진동을 일으키는 데 필요한 CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 8. IR 스펙트럼의 원리 IR을 가하면 진동을 일으키는 데 필요한 고유한 진동 주파수(vibrational frequency)의 빛을 흡수하여 이 에너지에 대응하는 특성적인 분자의 작용기가 IR스펙트럼 표시

실험원리 9. IR 스펙트럼의 이용 두 물질이 같은지 아닌지 판단 CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 9. IR 스펙트럼의 이용 두 물질이 같은지 아닌지 판단 : 특정한 화학 결합이 흡수하는 복사선의 진동수는 고유하지만 서로 다른 화합물에 존재할 때, 다른 환경에 처해 있으므로 IR 스펙트럼에서 동일한 패턴(피크의 세기, 위치, 모양 등)을 나타내지는 않는다. → 스펙트럼 비교 통해 판단

실험원리 9. IR 스펙트럼의 이용 IR 스펙트럼을 통해 분자의 구조적 정보(작용기)를 얻을 수 있다. CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 9. IR 스펙트럼의 이용 IR 스펙트럼을 통해 분자의 구조적 정보(작용기)를 얻을 수 있다. : 각 형태의 결합(N-H, C-H, O-H, C-X, C=O, C-O, C-C, C=C 등)의 흡수는 적외선 영역의 어떤 좁은 영역에서만 고유하게 나타난다.

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험원리 9. IR 스펙트럼의 이용 이성질체 구별

시약 및 기구 1. 시약 염화암모늄(NH4Cl), 암모니아, 염화코발트(Ⅱ) 6수화물(CoCl2·6H2O), CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 시약 및 기구 1. 시약 염화암모늄(NH4Cl), 암모니아, 염화코발트(Ⅱ) 6수화물(CoCl2·6H2O), 30 % 과산화수소수, 진한 염산(6 M), 95 % 에탄올, 아질산소듐(NaNO2), 리트머스 시험지

시약 및 기구 시약 염화암모늄(NH4Cl) 분자량 53.49 용해도 28.3g/100ml(25℃) 녹는점/어는점 520.1℃ CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 시약 및 기구 시약 염화암모늄(NH4Cl) 분자량 53.49 용해도 28.3g/100ml(25℃) 녹는점/어는점 520.1℃

시약 및 기구 1. 시약 암모니아(NH4OH) 분자량 35.05 용해도 100g/100ml(25℃) 녹는점/어는점 -77℃ CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 시약 및 기구 1. 시약 암모니아(NH4OH) 분자량 35.05 용해도 100g/100ml(25℃) 녹는점/어는점 -77℃

시약 및 기구 1. 시약 염화코발트(Ⅱ) 6수화물(CoCl2·6H2O) 분자량 147.85 녹는점/어는점 86℃ CH.1

시약 및 기구 1. 시약 과산화수소수(H2O2) 분자량 34.01 용해도 100g/100ml(25℃) CH.1 CH.2

시약 및 기구 1. 시약 염산(HCl) 분자량 36.5 용해도 67g/100ml(30℃) 녹는점/어는점 -114℃ CH.1

시약 및 기구 1. 시약 에탄올 (C2H5OH) 분자량 46.07 용해도 100g/100ml(25℃) 녹는점/어는점 -114.1℃

시약 및 기구 1. 시약 아질산 나트륨(NaNO2) 분자량 69 용해도 82g/100ml(20℃) CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 시약 및 기구 1. 시약 아질산 나트륨(NaNO2) 분자량 69 용해도 82g/100ml(20℃) 녹는점/어는점 280℃(분해)

시약 및 기구 2. 기구 250 ml 삼각플라스크, 뷰흐너 깔때기, 감압 여과기, 뷰렛, 가열판, 자석 막대, CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 시약 및 기구 2. 기구 250 ml 삼각플라스크, 뷰흐너 깔때기, 감압 여과기, 뷰렛, 가열판, 자석 막대, 거름종이, 얼음 중탕, 온도계, IR 분광광도계

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 시약 및 기구 2. 기구

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험 방법

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험 방법

CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 실험 방법

참고문헌 및 출처 무기화학 / 미즐러 / 자유아카데미 / 제 5판 / p. 215 ~ 225 CH.1 CH.2 CH.3 CH.4 CH.5 참고문헌 및 출처 무기화학 / 미즐러 / 자유아카데미 / 제 5판 / p. 215 ~ 225 네이버 지식 백과/ 화학백과 / 결정장이론 안전보건공단 화학물질정보 / MSDS 무기화학실험/ 노동윤 외 10인 / 자유아카데미 / 2014 / p. 91~97

THANK YOU