2009. 09. 18. ( 금 ) 정영림 (010-8797-6803, 기기분석학 Instrumental Analysis.

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1 2009. 09. 18. ( 금 ) 정영림 (010-8797-6803, imsrim@naver.com) 기기분석학 Instrumental Analysis

2 - 2 - 1 분광분석법

3 - 3 - 2  빛, 전자기 복사선을 이용 : - 물체의 구조에 대한 이론적 연구 - 물질의 정성 및 정량분석 분광법의 종류 X-ray 내부전자 전이 uv/visible 결합전자 IR/Microwave 분자의 진동 / 회전 Spectroscopy

4 - 4 - 3

5 - 5 - 4

6 - 6 - 5

7 - 7 - 6 ( 전자기 복사선 )

8 - 8 - 7

9 - 9 - 8

10 - 10 - 9

11 - 11 - 10

12 - 12 - 11

13 - 13 - 12 반사 : 복사선이 굴절률이 다른 두 매질 사이의 경계면을 지났을 때 일어남 빛살의 반사분율 : n 1, n 2 로 표시 I r (n 2 - n 1 ) 2 -- = --------- (5-15) I o (n 2 + n 1 ) 2 I o : 입사 빛살의 세기 n 1, n 2 : 두 매질의 굴절률 I r : 반사 빛살의 세기 반사 (Reflection)

14 - 14 - 13  산란 : 복사선이 물체를 통과 시, 복사 Energy 가 원자 / 분자에 순간적 (10 -14 ~ 10 -15 sec) 으로 머문 후 분자 상태로 돌아올 때 모든 방향으로 복사선은 방출한다. * 산란 복사선의 세기 ∝ particle size  Rayleigh Scattering : 복사선의 파장보다 매우 작은 分子나 분자의 집합체에 의한 산란 eg) 푸른 빛 하늘 (visible 中 단파장이 더 많이 도달 됨 ) 저녁 노을의 붉은 빛 ( 먼지에 의해 단파장 산란, 장파장 통과 )  큰 분자에 의한 산란 - Tyndall effect : colloid 입자의 크기가 되면 산란 복사선이 매우 세다 - 산란 복사선 측정 => 중합체 ~ colloid 입자의 모양과 크기 측정 - colloid 입자의 침강 속도 -> 분자량 측정  Raman scattering 산란 복사선의 일부가 양자화된 진동수만큼 변화를 받을 때 산란 (Scattering)

15 - 15 - 14

16 - 16 - 16 UV-Visible 분자흡수분광법  UV-visible (160 ~ 780 nm) 파장영역 흡수분광법에 필요한 기본이론 : 용액을 통과한 입사복사선의 분율 : 투광도의 이온지수 형태 A. Transmittance 및 Absorbance 의 측정 1. 투광도 (Transmittance) 2. 흡광도 (Absorbance)

17 - 17 - 17 A = abc = εbc a : 흡광계수 (l/g·cm for cm & g/l) ε : 몰흡광계수 (unit : l/mol · cm for cm & mol/l) → Abs : b, c 에 정비례 → Abs : 파장 (λ) 에 따라 변화 eg.) UV-Visible spectrum : Abs vs. λ 실제 측정 - 정의한 A, T (×) - 용기에 의한 빛살 감소 ( 반사, 산란 )  판독장치 조정 : 측정 전 예비조정 ⅰ ) 0% T 조정 : 광전류 조정 (0 눈금이 나타나도록 역전류 ) ⅱ ) 100% T 저장 : shutter open 광원의 복사선 출력을 조절 쐐기의 위치를 조절 ⅲ ) 시료의 % T 측정 4. 투광도와 흡광도의 측정 3. 흡광계수 (Absorptivity) 와 몰흡광계수 (Molar absorptivity)

18 - 18 - 18  Spectrum : Absorbance 를 파장 (λ) 에 따라 도시한 것 - 흡수 Spectrum 의 성격  원자 흡수 eg) Hg, Na 중에 ← UV or Visible ⇒ 몇 개의 선 spectrum ( 단원자 매질 ) 흡수 원자의 가능한 Energy 준위의 수 ; 한정 * Excitation ; Electronic transition 에 의해만 가능 Na vapor. 589.0, 589.6 nm ; 3s → 3p 1/2,3/2 E 1. 285 nm( 고 Energy) ; 3s → 5p E 2 E 2 〉 E 1 〉 E 0 UV/visible ; 원자의 Valence election 을 전이 X-ray ; core election 을 전이 * 원자 Spectrum : 한정된 개수의 narrow peak( 좁은 봉우리 )

19 - 19 - 19  분자 흡수 more complicated than atomic spectrum → 분자의 Energy 상태의 준위수가 원자보다 많음 분자의 Energy ; E = E elec + E vib + E rot *┌─E 0 ; ground state 에 있는 electron energy │ E 1, E 2 ; 2 가지 Excited state 에서의 electron energy └─ei, ei'.ei“ ; Electron - Vibration energy 준위를 표시하는 전체 Energy

20 - 20 - 20 A = εbc P o : 입사복사선의 세기 n : 흡광 입자수 P : 투과복사선의 세기 b : 시료의 두께 S : 복사선 통과 단면적 dx : 무한히 작은 두께 ( 단면 내에 dn 개의 흡광 입자 ) ds : 광자포획면적의 총합계 ds/S : 광자포획 면적비 dx b POPO P S B. Beer 의 법칙

21 - 21 - 21 AB 띠 띠 파장 농도 띠 띠 B A Beer 의 법칙에 미치는 다색복사선의 영향. ( ∵ 파장의 변화가 적을수록 좋다 )

22 - 22 - Thank you ! Ph.D. Young-Rim Jung, Department of Environmental Health, College of Health Science, Korea University E-mail: imsrim@naver.com Phone: 010-8797-6803 Q ? / A !