Vibration-Rotation spectroscopy of HCl

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Result
4. Discussion
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

1. Abstract
이번 실험에서는 Rotational-vibration spectroscopy를 이용하여 Infrared 영역의 빛을 이용하여 HCl의 원자간 결합을 확인해 볼 것이다. Spectrum을 통해 P, R Q branch 에 대해 알아보고 vibrational frequency와 force constant k 간 관계식을 통해 원자 결합에 대해 알아본다. 또한 rotational constant를 이용해 bond length를 구하고 분자의 dissociation energy를 구해본다.

<중 략>

4. Discussion
이번 실험에서는 IR spectrum을 이용하여 gas phase HCl의 Vibration-Rotation spectrum을 찍어 보았다. 실험결과 데이터를 이용해 x축이 wavelength, y축이 absorption인 그래프를 그렸고 이 때 나오는 peak를 R-branch와 P-branch, 그리고 Q-branch로 나눈 후 각각의 peak에 해당하는 J값과 m값을 부여했다. 이 때 피크의 높이를 통해 얼마나 더 많이 존재하는가를 알 수 있었다.
그래프 상에서 하나의 J값에 해당하는 피크를 자세히 보면, 피크가 깔끔하게 한 개가 있는 것이 아니라 doublet으로 나왔다. 제일 긴 피크 한 개와 그것보다는 상대적으로 작은 피크 한 개가 겹쳐서 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 Cl의 동위원소 때문이다. gas phase에서 원자량이 37인 Cl과 35인 Cl의 두가지 동위원소가 있으며 그 population은 약 3:1임을 알 수 있었다.
각각의 피크에 J와 m값을 부여한 후 x축은 m, y축은 진동수가 되도록 그래프를 그려보면 양의 기울기를 갖는 그래프가 나온다. 이것은 2차 함수의 일부분으로 y=ax2+bx+c 꼴로 fitting을 하면 이차함수의 식을 얻어낼 수 있다.
실험에서 먼저 이원자분자의 vibrational energy를 알아보고 분자의 운동은 복잡하기 때문에 그 후 vibration은 임의로 고정시킨 후 rotational energy를 보았다.

참고 자료

Atkins, Physical chemistry 9th. Oxford
Physical Methods in Chemistry1 수업 자료
https://www.wikipedia.org. Wikipedia 웹사이트
http://terms.naver.com. NAVER 지식백과