Chap. 2. Spectrophotometry

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1 Chap. 2. Spectrophotometry
빛의 파동성 : 매질의 변화가 단색 복사선 빛살을 변화 빛의 속도 (3x1010 cm /sec) 파장 = 진동수 (주파수) - 파의 겹침 현상 : Fournier 변환 빛의 입자성 빛의 에너지 = h (주파수) h: Planck 상수

2 Quiz. 어떤 광학 필터가 평균파장 6500 A인 적색광을
통과시킨다고 할 때. 파장은 ?nm ? Cm인가 1A = 1 x10 –10 m 2. 파수는 얼마인가? 파수= 1/ 파장 = cm –1 3. 주파수는 얼마인가? 주파수 = 빛의 속도/파장 = 4.61 x 1014 sec –1

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7 I0 A= log --- = E.c.l = am. c. l (am = 몰 흡광계수:M-1.cm -1) I 몰흡광계수 = E x MW Quiz. 어떤 물질의 용액 (2 g/l)의 규정조건에서(1cm chamber) 280nm의 입사광 중 75%를 투과하였다. 1) 4 g/l, 1 g/l , 6 g/l, 5.4 g/l 일때 투과율은? 2) 이 물질의 분자량이 250 이라면 몰 흡광계수는 얼마인가? A= log ( 1/0.75)= (?) ?= 1) 4 g/l, A= (4) (1) = log (1/?) ….. 2) = E x MW = x 250 = M-1.cm -1

8 Report for next week. Quiz. 10 –5 M ATP를 함유하는 용액의 투과율은 1cm cuvette 에서, 260 nm 에서 (70.2%) 이었다. 3cm cuvette사용시 투과율은? 1cm와 3cm cuvette에서의 흡광도는 ? 1cm 큐뱃에서 5x 10 –5 M ATP용액의 흡광도는?

9 I0 A= log --- = E.c.l = am. c. l (am = 몰 흡광계수:M-1.cm -1) I 몰흡광계수 = E x MW 몰흡광계수 결정 log (100/70.2) = Am (10 –5 M ) (1cm) Am = 1.54 x 10 4 1) 빛 통과길이가 3 cm 일때 3cm cuvette사용시 투과율은? log (100/ ?) = Am (10 –5 M ) (3cm) log? = (?=34.5%) 2) 1cm와 3cm cuvette에서의 흡광도는 ? A = log (100/70.2) = 0.154 A = log (100/34.5) =0.462 3) 1cm 큐뱃에서 5x 10 –5 M ATP용액의 흡광도는? A = (1.54 x 10 4) (5 x 10 –5 M ) (1cm) = 0.77 Log (Io/I) – A = log (100/?) = ?= 17%

10 광학분광기: 구성 광원 파장선택기 시료용기 전기신호 변환기 신호처리기, 독해장치

11 UV-Vis spectrophotometer : p43,

12 광원 : 연속광원: 이웃파장끼리 세기가 같고, 갑자기 파장이 바뀌지 않는 복사선 UV : 수소, 중수소등 가시광선: 텅스텐, 크세논 아아크등 IR: Nernst 백열등, 백열광원 불연속광원: 원자흡수분광법, Raman 분광법, 굴절법, 편광법 수은, 나트륨 증기등, 속빈 음극등 레이져 (Light amplification by stimulated emission of radiation) - 유도 방출 복사선에 의한 빛의 증폭

13 Good light source: High intensity, small surface Wide spectral range Lack of emission lines braking Stable output Long life at reasonable cost

14 Monochromator (p45, 46) 슬릿, 렌즈, 거울, 창문, 프리즘, 회절발 등을 이용 Minimum absorption of light as it passes through the system 2. High degree of accuracy in wavelength selection 3. High spectral purity over a broad spectral range.  Black non-reflecting painting.

15 Sample chamber 석영, 용융실리카 재질 빛의 반사손실 방지 – 빛살의 방향에 완전히 수직 유지, 보수 Never allow abrasive materials to come in contact with a cuvette 2. Never leave materials in cuvettes when measurements are completed 3. Use lens paper rather than facial tissues to wipe the cuvettes

16 Detector 복사선 검출기 광전검출기 ; 광자 검출기, 열 검출기 가. 광자 검출기 - 광전압전지 (Photovoltaic cell), - 광전관 (phototube), - 광전자증배관 (photomultiflier tube) - 반도체 검출기 (semiconductor detector) - 규소다이오드검출기(silicone diode) 나. 열법 검출기 - 적외선과 같은 파장은 광전자 방출을 일으키지 못하므로 열법 검출 및 광전도 검출을 사용 - 볼로메터, 파이로전기 검출기, 골레이검출기..

17 선광도 측정법 선광성: 편광성을 회전시키는 물질의 능력 A o = [a] c. l A o = 선광도 [a] = 일정 온도, 파장에서의 어떤 화합물의 비선광도 c = 용액의 농도 (g/ml) l = 길이 (dm) 만약 농도가 %이면 ( g/100ml) A o x 100 [a] = c. l

18 Quiz. L-leucine 용액 (6g/100ml, 6N HCl) 을 20cm
관에 넣어 선광도를 측정한 결과 o 였다. 비선광도 [a]를 구하라 몰선광도 [a]m 를 게산하라 A o x [a] = = = o c. l x 2 [a]m = x 131 = +1,980

19 적외선 흡수분광 광도법 적외선 : 12,800 cm-1 ~ 10 cm -1 실제 이용 (4000 ~ 670 cm-1 ) = (2.5 ~15 um) 특정 물질의 적외선 흡광 스펙트럼은 물질의 고유한 특성 - 유기화합물의 확인에 가장 많이 이용 - 혼합물 분리 없이 정성, 정량 가능 구성: 적외선 광원 - Nernst 백열등 파장선택기 (간섭필터, 필터쐐기, 프리즘) 시료용기 검출기 시료: 기체 (진공상태에서 주입), 액체 (용매들은 일반적으로 강하게 IR 흡수 – 얇은 박막) 고체 (브롬화칼륨과 함께 만들어 박막 원판 제조)

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21 저에너지 때문에 전자전이가 아닌 분자 진동으로 표현됨
회전전이 : 100 um 보다 긴 복사선 진동-회전전이 : 0.75~15 um 에 해당하는 복사선 분자 진동의종류 신축진동 (stretching) : 원자건의 거리가 변화하는 운동 굽힘진동 (bending) : 두 결합사이의 각도 변화

22 적외선의 중요한 스펙트럼 영역 수소신축영역 (3700 ~ 2700) 지방족 C-H : 2. 3중결합 영역 (2700 ~ 1850) -C=-N (2250~2225) -c =-C- (2180~2120) 3. 2중 결합 영역 (1950~1550) 4. 지문영역 (1500 ~ 700) : 조금의 차이가 급격한 변화 동일 패턴이면 동일 물질일 가능성이 높다.

23 형광광도 분석법 장파장 전이 현상에 의한 형광발생 특정 파장만이 특정화합물을 여기할 수 있으므로 선택적 - 여기스펙트럼 - 형광스펙트럼