적외선 분광법으로부터 기본 진동 주파수 및 힘 상수 계산
적외선 (IR) 분광법은 분자의 진동 모드에 대한 정보를 제공합니다. IR 스펙트럼에서 흡수 피크를 분석하여 기본 진동 주파수 및 힘 상수에 대한 정보를 추출 할 수 있습니다.
방법은 다음과 같습니다.
1. 흡수 피크 식별 :
- IR 스펙트럼을 얻으십시오 : 관심 분자의 IR 스펙트럼을 기록하십시오.
- 흡수 피크를 찾으십시오 : 진동 모드에 해당하는 스펙트럼의 피크를 식별하십시오. 이 피크는 일반적으로 IR 빛의 전송에서 딥으로 나타납니다.
2. 기본 진동 주파수 계산 :
- 피크 할당 : 관심있는 특정 진동 모드에 해당하는 피크를 식별하십시오. 여기에는 컨설팅 데이터베이스, 이론적 계산 또는 유사한 분자와 비교할 수 있습니다.
- 파수를 주파수로 변환 : IR 스펙트럼은 일반적으로 파수 장치 (CM⁻¹)로 표시됩니다. Hertz (HZ)에서 진동 주파수 (ν)를 얻으려면 다음 방정식을 사용하십시오.
ν =c * ν c
어디:
* C는 빛의 속도 (2.998 x 10 ℃)입니다.
* ν̃는 CM ¹의 파수입니다
3. 힘 상수 계산 :
- Hooke의 법률 모델을 적용하십시오 : 규조토 분자의 경우, 진동 주파수는 Hooke의 법칙을 사용하여 힘 상수 (k)와 관련 될 수 있습니다.
ν =(1 / 2π) * √ (k / μ)
어디:
* μ는 규조토 분자의 감소 된 질량이다. 다음과 같이 계산됩니다.
* MAL과 MAL은 규조토 분자에서 두 원자의 질량입니다.
- 힘 상수를 위해 해결 : 위의 방정식을 재 배열하여 힘 상수를 얻습니다.
K =4π²μν²
4. 제한 및 고려 사항 :
- 단순화 : Hooke의 법률 모델은 단순화입니다. 그것은 실제 분자에 항상 정확하지 않은 고조파 잠재력을 가정합니다.
- anharmonicity : 실제 분자는 잠재적 에너지가 엄격하게 2 차가 아닌 인하 성을 나타냅니다. 이것은 IR 스펙트럼에서 오버 톤과 조합 밴드로 이어집니다.
- 다 원자 분자 : 다 원자 분자의 경우, 분석이 더욱 복잡해져 정상 모드와 그룹 이론에 대한 이해가 필요합니다.
예 :
IR 스펙트럼에서 2143 cm ¹에서 흡수 피크가있는 규조토 분자 CO가 있다고 가정 해 봅시다.
- 주파수 : ν =c * ν c =(2.998 x 10 ⁸ m/s) * (2143 cm ¹) =6.42 x 10¹³ Hz
- 감소 된 질량 : μ =(12.011 u * 15.999 u) / (12.011 u + 15.999 u) =6.857 u
* 참고 :'u'는 원자 질량 단위이며, 여기서 1 u ≈ 1.66054 x 10 ²⁷ kg입니다.
- 힘 상수 : k =4π² μν² =4π² * (6.857 * 1.66054 x 10 → kg) * (6.42 x 10¹³ hz) ² ≈ 1.90 x 10³ n/m
참고 : 힘 상수는 분자에서 결합의 강도에 대한 정보를 제공합니다. 더 높은 힘 상수는 더 강한 결합을 나타냅니다.
결론 :
IR 스펙트럼을 분석함으로써, 우리는 기본 진동 주파수를 얻고 분자의 힘 상수를 추정 할 수 있습니다. 이 정보는 분자의 구조와 역학을 이해하는 데 중요하며 화학, 재료 과학 및 생화학과 같은 다양한 분야에서 적용됩니다.
