개념 한 쪽
자외선/가시선 분광법은 빛의 흡광도를 측정해 물질 농도를 산출하는 방법이며, 장치는 광원·파장선택부·시료부·측광부 순으로 구성된다는 점이 핵심이라고 정리한다 측정파장에 따라 흡수셀 재질과 감광소자를 적절히 선택해야 정확한 분석 결과를 얻는다고 강조한다
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출제기준 단원 「장치의 구성 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 장치 구성·감광소자 판단 | 1 | 장치 구성 요소와 감광소자의 파장대별 용도를 판별하는 능력 |
| 흡수셀 재질·길이 적용 | 1 | 측정 파장에 따른 흡수셀 재질과 농도에 따른 셀 길이 선택을 묻는 문제 |
| 시료 전처리·방해물질 제거 | 1 | 시안 등 방해물질의 제거법과 규정된 시약·용량을 적용해 선택하는 문제 |
자외선/가시선 분광법의 장치는 광원에서 출발한 빛을 파장선택부(단색화 장치)로 보내 특정 파장을 취한 뒤 시료를 통과시켜 측광부에서 전기신호로 변환해 측정하는 방식으로 작동한다고 설명한다 장치의 기본 구성 요소별 기능을 이해하면 출제된 선지의 적합성을 빠르게 판별할 수 있다고 안내한다
흡광도 측정에서는 흡수셀의 재질과 액층 길이(셀 길이)가 핵심 변수로 작용한다고 밝힌다 석영(quartz) 흡수셀은 자외선 영역(약 370nm 이하)을 투과하므로 자외선 측정에 적합하고, 경질유리나 일반 유리 셀은 가시광선(약 370nm 초과) 영역에 적합하므로 파장 범위에 따라 셀을 바꾸어야 한다고 지적한다 램베르트-베르 법칙(A=εbc)에 따라 흡광도는 액층 길이에 비례하므로 고농도 시료는 짧은 셀을 쓰고 저농도 미량 시료는 긴 셀(예: 50mm 이상 특수셀)을 사용하는 것이 원칙이라고 정리한다
측광부의 감광소자는 측정 파장대에 따라 선택한다고 명시한다 광전도셀(CdS 등)은 주로 가시광선 특히 장파장 영역에 감도가 좋아 가시부에 적합하고, 자외부 측정에는 광전관 또는 광전증배관을 사용해 자외선 신호를 검출한다고 설명한다 감광소자와 측정 파장대의 불일치는 오답을 유발하므로 유의해야 한다고 경고한다
자외선/가시선 분광법을 실제 분석에 적용할 때는 시료 전처리와 방해물질 제거가 중요하다고 강조한다 예를 들어 시안(CN) 분석에서는 약산성(pH 5.5~6.0)에서 증류해 HCN으로 유출시키는 전처리가 필요하고, 잔류염소는 L-아스코르빈산(10W/V%)으로 규정된 양만큼 제거해야 한다고 안내한다 또한 특정 원소 분석에서는 발색시약과 그 조건(pH, 측정 파장, 흡광도 범위 등)을 정확히 지켜야 올바른 결과를 얻는다고 당부한다
1) 측정 파장이 350nm인 성분을 분석할 때 유리흡수셀을 사용하면 셀 자체가 자외선을 흡수해 측정이 불가능하므로 석영흡수셀을 사용해야 한다는 사실을 적용해 셀 재질을 선택하는 문제가 출제될 수 있다
2) 흡광도 범위가 너무 높아 측정이 곤란한 고농도 시료에 대해 셀 길이를 줄여 측정 범위를 맞추는 사례가 출제될 수 있으므로 '고농도→짧은 셀, 저농도→긴 셀' 원리를 적용해 정답을 결정해야 한다고 제시한다
일반적으로 사용되는 흡광광도 분석장치에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?
정답 ④ · 흡광광도 분석장치의 구성 요소에 대한 설명 중 적합하지 않은 것을 고르는 문제이다. 측광부의 감광 소자 중 광전도셀(CdS 셀)은 주로 가시부 파장 영역의 측광에 사용되며, 자외부에는 광전관이나 광전증배관을 사용한다.
흡광광도계 감광소자 중 광전도셀은 가시부용이며, 자외부에는 광전관·광전증배관을 사용한다.
흡광광도 분석장치의 흡수셀에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ① · 흡광광도 분석장치의 흡수셀에 관한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 램베르트-베르 법칙에 따라 흡광도는 액층 길이에 비례하므로, 고농도 시료에 액층 길이가 50mm 이상인 긴 셀을 사용하면 흡광도가 과대측정되어 오차가 생긴다.
흡광도는 액층 길이에 비례하므로 고농도 시료는 짧은 셀, 저농도 시료는 긴 셀(50mm 이상)을 쓴다.
시안분석시 시료 중에 함유된 잔류염소를 제거하기 위한 적절한 방법은? (단, 자외선/가시선 분광법 기준)
정답 ① · 시안을 자외선/가시선 분광법으로 분석할 때 시료 중 잔류염소의 제거 방법을 묻는 문제이다. 잔류염소는 시안의 발색을 방해하므로 전처리 단계에서 제거해야 하며, 잔류염소 20mg당 L-아스코르빈산(10W/V%) 용액 0.6mL를 넣어 제거하도록 규정되어 있다.
시안분석의 잔류염소 제거는 잔류염소 20mg당 L-아스코르빈산(10W/V%) 0.6mL를 넣는다.
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