[분석화학] IR Spectroscopy Introduction -IR 분석법과 조화진동자 모델 소개-

IR 분광법에 대한 간단한 소개 동영상입니다. IR 분광기를 주로 활용하는 방법과 IR 스펙트럼을 해석하는데 이론적 도움을 주는 조화진동자 모델에 대한 소개하고 있습니다

[@terra1711]

입사후 공부하는데 큰 도움이되고있습니다. 도대체 어떻게 이 자료를 말끔하게 정리하시고 영상으로까지 공유하시나요? 학생일때 광학을 아예안들어서 여러모로 해맷는데 여기 유튜브에서 uv vis 이론다보고 지금은 FT-IR을 배워야해서 넘어왔습니다. 감사합니다.. 필요한게 어떻게 쏙쏙 다있는지 최고네요.

[@choijaesun]

"TERRA"님 ㅎㅎ 감사합니다. 예전 연구실에서 동기나 후배들에게 설명하는 마음으로 영상들을 준비해서 올렸는데, 도움이 되었다니 다행이네요! 영상은 틈틈이 예전에 공부한 내용을 정리하고, 부족한 부분을 추가로 공부하는 식으로 준비하고 있습니다. 영상을 만들면서 생각을 정리하는 느낌을 받아서, 개인 공부에도 도움이 되거든요!

[@user-lf3sh6ik1e]

목소리가 나오면 더 집중하기 쉬울 듯~ 그래도 정말 좋은 자료 감사합니다.

[@immigranta9382]

미쳤다.. 감사합니다. 이걸 왜 이제야 봤을까요

[@choijaesun]

"Immigrant A"님 영상에 대한 칭찬 감사합니다 ㅎㅎ

[@choijaesun]

화학분석기구 사용중에 궁금한 점이나, 특정 기기에 대한 소개를 원하시면 댓글을 달아주세요. 주기적으로 확인하여 답변드리도록 하겠습니다

[@user-qd5xw3wn6j]

많은 도움되는 자료입니다. 감사합니다

[@user-mh2uu3kr4w]

영상 감사합니다.

[@choijaesun]

"이앙죠"님 친절한 댓글 감사합니다!

[@user-hj5jo9zy6w]

박사분이신가요?? 진짜 이런 미친 강의가 한국에 있다니.... 대학원생들 여럿 살릴겁니다 아마 ㅋㅋㅋ

[@choijaesun]

"누누"님 과분한 칭찬 감사합니다 ㅋㅋ

[@user-tz2or4gt2x]

너무나도 좋은 영상 감사합니다!!!💕💕💕

[@choijaesun]

김유리님 감사합니다! ㅎㅎㅎ

[@Coca-Cornla]

유기화학2 를 던져버려서 nmr, ir 스펙트럼 해석하는 방법을 전혀 몰라서 걱정이었는데 쉽게 설명해주셔서 너무 감사합니다 ㅠㅠ

[@choijaesun]

"Corn"님 감사합니다! 천천히라도 좀더 도움이 되는 영상을 올릴께요! ㅎㅎ

[@DavidFPV]

좋은 자료 감사히 잘 봤습니다.

[@choijaesun]

시청해 주셔서 감사합니다!

[@user-hi1dm5mm2x]

너무 큰 도움이 되었어요. 정성스러운 영상 정말 감사드립니다 !!

[@choijaesun]

"yoonjong cho"님 고마운 댓글 감사합니다! ㅎㅎ

[@bechan0522]

도움이 많이 되었습니다. X축은 Wavenumber 즉 파수 라는 건 알겠는데 Y축인 Transmittance는 어떤 걸 표현하는건가요. 투과율, 투과도 인건 알겠는데, 어떤 차이점이 있는지.

[@hyowonlee6251]

영상 잘 봤습니다..!♡

[@choijaesun]

"nana 7"님 친절한 댓글 감사합니다!! ㅎㅎ

[@lightspot4829]

저도 얼른 선생님처럼 화잘알이 되고싶어요ㅠ 존경합니다..

[@choijaesun]

"light spot"님 존경이라뇨 아닙니다 ㅎㅎ. 매번 학기가 지나가도 늘 대학원 신입생 때의 마음으로 공부하고 실험하시면, 분명 저보다 화학에 대해 잘 아실거 예요! 신입생이면 많이 배우고 적응하는 시기라 힘드실텐데, 건강하시고요!!

[@byk8820]

아니 미쳤다 너무 잘 보고 갑니다. 욕심 같아서는 음성도 부탁드리고 싶지만 바쁘실 것 같아서, fig 전부 ppt로 만드시나요 놀랍게 잘 만드시네요

[@choijaesun]

"강병연"님 칭찬 감사합니다 ㅎㅎ 나중에 올린 영상에는 음성도 같이 있으니 한번 시청해주세요!

[@astro2025]

thx :)

[@user-mo5le8lj1b]

좋은 영상 감사해요 질문이 있어요! 반응물 IR 스펙트럼과 생성물 IR 스펙트럼을 비교한다고 표현을 하셨는데 각각의 스펙트럼을 나눠서 비교를 한다는 것 인지 아니면 스펙트럼에 나온 값을 뺀다는 것 인지 궁금합니다.

[@choijaesun]

시청해 주셔서 감사합니다!! 보통은 각각의 스펙트럼을 X축을 파수, Y축을 투과도로 설정하고 일정한 간격으로 쌓아서(stack) 비교하는 경우가 많습니다. 하지만 목적에 따라서는 하나의 스펙트럼에서 다른 스펙트럼을 뺀 값을 보는 경우도 종종 있고요. 정답은 없고 원하는 것을 잘 관찰하기 위해 편한 방식을 그때 그때 선택하신다고 생각하면 좋을 것 같아요.

[@choijaesun]

아니면, 간단한 합성실험을 예시로, 반응물과 결과물을 IR로 해석하는 과정을 보여드리는 영상을 올려드릴까요??

[@user-mo5le8lj1b]

@@choijaesun 네 아주 좋아요! 그리고 번외로 UV 측정시 blank는 zero 설정으로 알고 있는데요 blank 와 reference의 명확한 차이를 알고 싶습니다 Double beam 구조에선 reference와 sample을 찍기전 blank를 찍는데 Single beam 구조에선 blank 찍고 바로 sample을 찍는거 같은데 blank에 흡수가 되는 reference를 넣어 측정해도 상관 없는지요??

[@user-mo5le8lj1b]

@@choijaesun 좋은 답변 감사해요~ 꼬박꼬박 다 챙겨서 보고 있어요 정말 좋은 자료 깔끔하게 올려주셔서 감사합니다 정말 도움 많이 되었습니당~ 이번 ICP에 이어서 AAS, GC, LC, IC 자료도 올려주시면 감사하겠습니당 ~~

[@choijaesun]

감사합니다! Blank와 Reference에 대한 정말 좋은 질문입니다! 다만 정확한 기기의 구조를 모르니 설명이 길어요; . 먼저 Double beam 구조에서의 Blank 측정을 보면, 고가의 UV장비라면 Sample과 reference를 동시에 측정하기 위한 검출기가 각각 독립적으로 설치되어 있습니다. 그리고 설계상 동일한 검출기와 광 경로를 가지더라도 실제로는 검출기마다 Spec.이 다르고 광 경로도 시간이 지나면서 조금씩 틀어지기 때문에 광원에서 같은 세기의 빛이 방출되더라도 검출기에서 읽어내는 값은 각각 미세하게나마 차이가 발생합니다. 보통은 위의 문제를 해결하기 위해 Blank로 측정을 진행하여 Sample과 Reference 쪽의 검출기들이 광원에서 나오는 파장별 빛의 세기를 같은 값으로 인식하도록 보정상수 Beta값을 파장별로 얻고, 이후 측정에서 자동으로 보정되도록 합니다. 아마도 위의 경우라서 Blank측정을 진행하는 것 같아요. 혹은 Blank 측정을 기기 상태 점검으로 사용하는 기기도 본적이 있으니 상태 점검을 위해서 할 수 도 있고요.그리고 보통 Reference라고 말할때는 (Blank) reference를 의미한다는 걸 말씀드릴께요. 그러니 Blank라고 말할 때는 보통 "아무것도 없다라는 것"을 강조하는 의미로, (blank) referece라고 말할 때는 "관찰하길 원하는 시료가 없는" 용매를 의미한다고 간단하게 이야기해도 될 것 같아요. 어느정도 질문에 답이 되었으면 좋겠습니다 ㅎㅎ

[@haechanpark1363]

좋은 자료 감사합니다. 진동 전이도 주로 v0 에서 v1으로 발생함으로 조화진동자가 좋은 approximation이다 라고 해주셨는데요. v0에서 v2로의 전이는 peak로 보이지 않을 만큼 적은가요? 혹시 그 이유를 알 수 있을까요? 다시말하면, v0에서 v1사이의 에너지 차이를 두번 흡수하면 v0에서 v2로 가겠지만 한번에 가는 프로세스도 있을까 싶어서요 그러면 그것에 해당하는 absorption peak이 나올 수도 있지 않을까 싶어서 질문 드려봅니다.

[@choijaesun]

"Haechan park"님 친절한 댓글 감사합니다! 질문주신 내용은 우선, v0에서 v2로 이동하는 것은 원칙적으로 불가능해요. 선택규칙에 의해 전자 하나씩이니, 진동 양자수는 +-1 변하거든요. 물론 IR은 Raman보다 overtone현상이 자주 발생해서 그렇게 보이기도 하지만요. 추가로 v1에서 v2로 이동하는 전이도 관측 됩니다. 시료의 온도가 높을수록 초기 진동양자수가 v1인 확률이 커지니까요. 그래서 시료의 온도를 증가시키면 점점 peak이 커지는 현상도 볼 수 있고요. 마지막으로 상온에서 진동양자수가 v0인 확률이 높은 이유는, 상온의 열에너지는 약 20meV정도이기 때문입니다(열통계학이니 물리화학 초반에 배우는 볼츠만분포로 간단히 계산되어요) 20 meV정도의 열에너지는, 대부분의 유기 화합물의 진동양자수를 v1이나 v2에 주로 존재하는 분포를 가지게 하기엔 작거든요. 그러니 v0의 진동 양자수를 주로 가지게 됩니다.

[@haechanpark1363]

@@choijaesun ​ 화학 튜터 오오 빠르고 친절한 답변 감사합니다. v0에서 v2로의 전이가 선택규칙에 의해 불가능하다고 하셨는데 그 부분은 살짝 동의하기가 어렵습니다ㅜ 선택규칙은 말씀하신대로 "전자"에 해당하는 내용이지 핵의 진동에 관해서는 적용될 수 없다고 생각되어서요... 근데 생각하다보니 왜 안되는지 이유를 좀 알거 같습니다! 어떤 노말모드에서 v0과 v1의 에너지차이가 200cm-1이라고 했을 때, v0에서 v2로 가는 에너지차이는 400cm-1이긴 하나 그렇다고해서 400cm-1의 빛을 흡수할 수는 없는 것이, 분자의 조화진동자가 이 photon을 흡수하려면 진동수가 맞아야, 즉 같은 진동수로 진동해야되기 때문에 그런 것이라고 생각됩니다. 그럼 제 생각이 맞는지를 확인하기 위해서 마지막으로 질문을 드려보면, IR spectroscopy를 할 때 IR의 intensity를 높이면, 즉 시료를 결국 heat up 하게 되면 v0에서도 v2로 가게 되지 않을까요? 같은 진동수에서 진폭만 커지는 것 이니까요. 저는 실험에대해서는 잘 몰라서 흥미로워요. 시간 될때 NMR영상도 꼭 시청하겠습니다.

[@choijaesun]

@@haechanpark1363 안녕하세요. 좋은 접근과 해석 감사합니다. 다만 중간중간 제 생각을 알려드리자면, IR에서 핵의 진동은 상관없으며 IR 광원의 세기 증가로 인한 overtone(∆v=1, v0에서 v2로위 전이 같은)은 온도영향으로 일부 증가될 수 있으나 일반적인 실험 조건에서는 신호의 세기가 매우 약할 것 같습니다. IR을 통해서 관찰하는 전이는, 기본적으로 결합에 참여하는 최외각전자의 진동전이입니다. 핵과의 상호작용도 다른 전자기파로 관찰할 수는 있지만, 실험실에서 사용하는 IR장비로는 핵과의 상호작용을 살펴보기 함들어요. IR은 중심전자와 상호작용하기에도 작은 에너지라서요. 질문이나 댓글주신 내용 참고하여, 나중에 IR 기기분석에 대한 영상을 리뉴얼하면서 보충해서 만들께요! 감사합니다.

[@haechanpark1363]

@@choijaesun 구독자가 빠르게 늘고 계신거 같아요! 축하드립니다.. 앞으로 채널 발전을 위해서 다른 구독자/시청자 분들을 위해 한가지만 마지막으로 덧붙이자면 조화진동자 모델은 핵의 진동이 맞습니다. 다른 구독자분들을 위해서라도 쉽게 말씀을 드리면 effective potential이라고 표현해주신 그래프는 이원자 분자에서 두 핵간의 위치를 조금씩 변경하여 그 포지션에서 전자들에의해 만들어진 potential energy를 계산하여 만들어낸 그래프 입니다. 그래프의 x축이 internuclear distance인 이유도 그 때문이지요. 또한 핵간의 거리가 너무 늘어나버리면 그것은 dissociation을 표현하는 것이 되므로 핵의 진동이 맞습니다. 태클이나 그런건 절대 아니니 ㅠ 오해 없으시길 바래요.. 더 자세한 사항을 알고 싶으신 분은 굉장히 도움이되는 아티클을 하나 링크 해 놓을테니 공부해보시면 좋을거 같습니다. vergil.chemistry.gatech.edu/notes/bo/bo.pdf 화학튜터님 화이팅!

[@choijaesun]

@@haechanpark1363 님 자세한 댓글 감사합니다! 부족한 부분이 있는지 다시 공부하고, 다음 IR 영상에 반영해서 만들께요. 링크해주신 보른-오펜하이머 근사를 예전에 공부하면서, 저는 간단히 원자핵을 고정시키며 전자위주로 계산하고 원자핵의 위치 변화에 대한 건 나중에 반영하면 상관없다고 생각하고 넘겼거든요. ps나 fs시간 단위로 일어나는 전이에 무거운 원자핵의 영향이 크게 반영되지 않을꺼라는 생각으로요. 간단한 진동전이 관련 파동함수 계산에서도 원자핵은 고려하지않고 계산했으니까요. 제가 지나치게 전자위주로만 살펴본 것 같아요, 이런 종류의 전이에서 핵이 가지는 영향이 어떻게 나타나는지 좀더 공부하도록 하겠습니다! ㅎㅎ 감사합니다!

[@jiunmun8155]

"파장이 100nm 라면 파수는 얼마일까요." 여기에서 파장 100nm 마다 파동이 한개씩 있다면으로 해석해야 하나요?

[@choijaesun]

"Jiun Mun"님 안녕하세요. '파수는 1 cm안에 존재하는 파동의 갯수'라는 점을 이용해서 계산하시면 됩니다. 파장이 1 cm라면 파수는 1 /cm입니다. 그러니 어떠한 파동의 파장이 100 nm라면 1 cm안에 100,000개 존재하니 파수는 100,000/cm입니다. 단위로 nm는 10^-9 m, cm는 10^-2 m이니, 100 nm는 10^-7 m 또는 10^-5 cm입니다. 파장인 10^-5 cm의 역수를 취하면 10^5/cm인 파수가 나오고요. 파장을 파수로 또는 파수를 파장으로 변환하는 컨버터는 인터넷에서 쉽게 검색가능하니 한번 사용해도 좋고요. 구글에서 1번째로 검색되는 링크를 첨부드릴께요. convert.impopen.com/

[@jiunmun8155]

@@choijaesun 아하 그러면 만약에 파수(1cm 안에 있는파동의 개수)가 6cm-1이면 파장은 1666666.67nm인데 파장이 1666666.67nm인 파동 6개가 1cm 안에 들어있다 라고 생각해도 될까요?

[@MIN-se4mp]

소리다 안나오는거 맞나요

[@hyunsubkim6803]

화학튜터님은 혹시 IR 공부하실 때 어떤 교재를 이용하셨는지 알 수 있을까요?!

[@choijaesun]

"Hyun Sub Kim"님 안녕하세요. 소중한 댓글 감사합니다. NMR과 달리 IR은 따로, 대학원 수준의 전문적인 교재로 공부한 적은 없어요;; 그래서 대학원 수준의 분석 교재를 원하시면 추천하기가 어렵습니다. 대신, 학부 또는 대학원 신입생 수준의 교재라면 추천드릴 수 있어요 저는 주로 실험조교 당시에 설명을 위해 "pavia spectroscopy"의 IR부분을 자주 읽고, 장비의 구성에 대해서는 해당 회사에서 제공하는 메뉴얼을 공부했어요. 기기에 대한 부분은 장비사에서 재공하는 메뉴얼+분석 tip에 대해서는 pavia 교재를 추천드립니다! 아참, 기초적인 부분은 학부 때 배우셨을 유기화학교재의 IR 부분을 복습하는 걸 추천드리고요!

[@hyunsubkim6803]

화학 튜터 답변 감사합니다!!

[@bhhurs]

소리가 나오지 않네요

[@choijaesun]

"bhhurs"님 안녕하세요. 초기 영상중 일부는 처음부터 소리 없이 제작했어요. 처음이라 이것저것 시도했거든요;;

[@bhhurs]

@@choijaesun 네. 감사합니다.