UV-VIS 분광기

1.     UV-VIS

2.     UV-VIS 분광기를 통해 폴리머의 분자구조를 파악할 수 있다.

3.     이론적 배경

[그림1] 일상생활에서도 UV는 익숙한 단어이다.

 

UV-VIS,, 분광학을 전공하지 않는 사람들에게는 매우 생소한 단어이다. 그러나 VIS는 몰라도 UV는 한 번쯤 은 다들 들어보았을 것이다. 특히 여름이 되면 꼭 필수품으로 선크림을 챙기곤 하는데 선크림에서 UV를 보았던 기억들이 존재할 것이다. UV, 자외선 이에 따라 VIS는 visible, 가시광선의 약자라고 유추해 볼 수 있다. 따라서 자외선과 가시광선을 이용해 물질을 분석할 수 있는UV-VIS 분광기에 대해서 이야기해 볼까 한다.

[그림2] UV-vis 분광기의 모식도이다

 

UV-VIS 흡수분광법은 여러 가지 무기 및 유기화합물의 편리한 분석법 중 하나이다. 이들 영역의 복사선은 원자가 전자를 전이시키는 데 충분한 에너지를 가지고 있다. 이에 대한 원리를 효과적으로 이해하기 위해서는 일련의 개념에 대해 알 필요가 있어 간략하게 훑어보려고 한다.

 

[그림3] 선스펙트럼을 나타낸 그림이다.

 

모든 물체는 연속적인 파장의 분포로 특성화되는 열복사를 방출한다. [그림2]를 참고하여, 연속적인 분포 스펙트럼에 대조되는 것은 저압기체에서 전기방전이 진행될 때 관찰되는 불연속적인 선 스펙트럼이다. 이 처럼 물질마다 고유의 선 스펙트럼이 존재한다. 이때 원자들에 특정 파장을 가진 전자기파를 쏘면 그 물체는 전자기파를 흡수해 들뜬상태가 되는데, 이러한 분자들의 전자기파 흡수를 이용해 물질의 구조와 성질을 알아낼 수 있다.

 

[그림4] Beer-Lambert의 법칙의 이해를 돕는다.

 

이처럼 물질들은 빛을 흡수할 수 있다. 효과적인 이해를 돕기 위해 예시를 들어보려고 한다. 물은 투명하지만 황산구리 용액은 파란색을 띤다. 이는 구리이온이 백색광 중 보색인 빨간색을 흡수하기 때문이다. 이처럼 전자기파의 흡수 농도와 흡광도 값의 선형관계를 나타낸 법칙이 바로 Beer-Bouguer의 법칙이다.

 

[그림5]- Beer-Lambert의 수식을 나타난 그림이다.

 

[그림5]을 참고하여, 상수알파는 흡수계수이다. 이처럼 일정한 파장이 빛이 조사된 경우데 대해서 투과하는 빛의 세기가 두께에 따라 지속적으로 감소한다는 법칙을 이해할 수 있다. (물질의 농도와 빛의 흡수량 사이의 관계를 설명하는 법칙이다. 이를 이용해 특정 파장에서의 빛의 흡광도를 측정하여 물질의 농도를 결정할 수 있다.)

 

위와 같은 원리들을 이용하여 다음과 같이 측정할 수 있다.

1. 광원에서 다양한 파장을 갖는 빛을 방출한다.

2. 단색화장치에서 특정 파장의 빛을 분리한다.

3. 분리된 단일파장의 빛이 분석시료를 통과된다.

4. 시료를 통과한 빛의 세기를 측정하여 시료 투과 전과 후를 비교하여 얼마만큼의 빛이 시료에 흡수되었는지를 결과값을 계산한다.

 

 

 

 

 

 

 

4. 참고

최주환, 박용성 , UV-VIS 및 원자흡수 분광분석법, 우용출판사, pp17~105

Raymond A serway John W jewett 일반물리학 교재집필위원회, 일반물리학, 북스힐, pp407~555

박정호외4명 전자재료물성및소자공학 MC graw hill pp468~472