염료의 UV-Vis 분광법

빛이 물질에 도달하면 일부는 물질에 흡수되고 나머지는 반사되거나 전달됩니다. 우리가 인식하는 물질의 색상은 어떤 파장을 반사할 가능성이 가장 높은지에 따라 다릅니다. 예를 들어, 파란색으로 보이는 천 조각에는 청색광을 강하게 반사하고 주황색과 적색광을 강하게 흡수하는 염료가 포함되어 있습니다.

염료는 일반적으로 접합 화합물이며, 이는 이중 결합과 단일 결합이 번갈아 가며 있음을 의미합니다. 전자는 공액계 내에서 자유롭게 이동할 수 있습니다. 다른 색상의 염료는 흡수하는 빛의 파장이 다양해야 합니다. 몇 가지 예를 살펴보면 흡수된 파장이 접합의 양에 따라 증가한다는 것을 알

수 있습니다.

그렇다면 파장은 켤레의 정도와 어떤 관련이 있습니까? 분자 에너지 수준을 고려해 보겠습니다. 비편재화된 전자는 분자 궤도(molecular orbitals, MO)를 차지하는 것으로 생각할 수 있습니다. 분자는 전자를 더 높은 에너지의 분자 궤도로 여기시키는 데 필요한 정확한 에너지로 빛을 흡수합니다. 가장 가능성이 높은 전이는 HOMO라고 하는 가장 높은 점유 분자 안와에서 가장 낮은 비점유 분자 안와(LUMO)로의 전환입니다. 따라서 가장 많이 흡수된 파장이 HOMO - LUMO 에너지 갭과 일치할 것으로 예상합니다.

접합이 거의 또는 전혀 없는 분자는 일반적으로 HOMO - LUMO 갭이 큽니다. 그들은 자외선을 흡수하고 모든 가시 광선을 반사하므로 흰색 또는 무색으로 보입니다. 공액 결합은 특히 높은 에너지에서 에너지 수준을 낮춤으로써 분자를 안정화합니다. 켤레 정도가 높을수록 HOMO-LUMO 갭이 작아지고 흡수된 파장이 커집니다. 금속과 대체품도 갭에 영향을 미칩니다.

예를 들어 보겠습니다. 레티놀은 작은 공액 시스템을 가지고 있는 반면 엽록소 a는 질소와 마그네슘이 큰 시스템을 가지고 있습니다. 레티놀은 325nm에서 흡수하는 반면 엽록소 A는 430nm와 662nm에서 모두 흡수합니다. 예상대로 레티놀의 에너지 격차는 더 큽니다.

UV 및 가시광선 또는 UV-Vis 분광 광도계를 사용하여 흡수를 연구할 수 있습니다. 분광 광도계는 샘플이 받는 파장을 제어하는 방법인 광원과 광 검출기로 구성됩니다. 샘플은 일반적으로 투명한 용액입니다. 흡광도는 특정 파장에서 측정하거나 화합물이 종종 두 개 이상의 파장에서 흡수하기 때문에 파장 범위에서 측정할 수 있습니다. 또한, 우리는 분자가 서로 다른 방향과 진동 상태에 있기 때