exp.9 산화타이타늄 광촉매에 의한 분자의 분해

목차

1. Purpose

2. Theory
1) 광화학
2) 광촉매
3) 이산화 타이타늄(TiO2)
4) 반도체(semi-conductor)
5) Beer-Lambert 법칙
6) 말라카이트 그린

3. Procedure

4. Data & Results
1) Beer-Lambert 법칙 보정을 위한 농도 별 500~650nm 흡광도
2) Beer-Lambert 법칙을 보정한 직선 (617nm 최대 흡광)
3) UV 조사 시간에 따른 흡광도 그래프 (500~650nm)
4) UV 조사 시간에 따른 617nm에서의 흡광도 변화
5) 시간에 따른 Malachite green의 농도 계산
6) 반응 속도와 반응 차수

5. procedure

본문내용

Purpose: 광촉매인 산화 타이타늄(TiO2) 콜로이드를 이용해서 유해한 염료 말라카이트 그린을 분해하는 과정에서 가시광선 영역의 흡수 스펙트럼이 사라지는 것을 관찰한다. 그리고 이 실험을 통해 광촉매의 역할을 이해한다. (구해야할 물리량: 농도와 시간에 따른 흡광도)

Theory
1. 광화학
광화학은 빛을 흡수하거나 방출하는 현상과 함께 화학 반응이 일어나는 것을 의미한다. 이는 물리화학의 분야 중 하나이며, 광화학 반응을 설명하는 2가지 법칙이 존재한다. 먼저 광화학 제 1법칙은 그로투스-드레이퍼의 법칙으로, 광화학 반응이 일어날 때, 반응의 원인이 되는 빛은 물질이 흡수한 빛으로 한정됨을 설명한다. 그리고 제 2법칙은 광화학 당량의 법칙이라고 불리는 법칙으로, 빛의 흡수가 일어날 때, 광량자 단위로 일어나는 것을 설명한다. 광화학 반응의 대표적인 반응에는 식물의 광합성, 빛에 의한 자유 라디칼 형성, 형광(들뜬 상태에 있는 전자가 바닥상태로 떨어질 때 방출되는 빛으로, 스핀 다중도가 같을 때 발생하는 빛이다), 인광(스핀 다중도가 다를 때 발생하는 빛이다) 등이 있다.

2. 광촉매
우선 촉매는 반응 과정에서 소멸되지 않고, 반응이 끝난 후에도 남아있는 물질이다. 반응에 촉매를 넣어주면 활성화 에너지가 낮아지기 때문에, 반응물이 더 쉽게 전이 상태가 되며, 더 빠르게 반응을 진행할 수 있게 된다. 광촉매의 경우 촉매의 일종으로, 빛을 흡수해서 광화학반응이 더욱 빠르게 일어날 수 있도록 도와준다. 대표적인 광촉매로는 광합성에 사용되는 엽록소와 반도체 등이 있다.

참고 자료

Daniel C. Harris, 분석화학, 자유아카데미, 2021, 10판, pp493-506
대한화학회, 개정판 물리화학실험, 교문사, 2000, 2판. pp203-207