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논문 상세정보

Fluoran계 염료의 열변색 현상에 관한 열역학적 분석

A thermodynamic analysis on thermochromism of fluoran dyes

초록

기능성 염료의 일종인 fluoran계 염료의 열 변색현상으로부터 열역학적인 함수들을 구하였다. 양성자성 용매와 비양성자성 용매에서 온도변화에 따른 UV-Vis 스펙트럼을 측정함으로서 평형상수와 엔탈피 값을 측정하였다. 양성자성 용매에서는 락톤형으로만 존재하나 비양성자성 용매에서는 락톤형과 쯔비터 이온형이 같이 존재함을 확인하였다. 평형 상수를 결정하는 요인은 용매의 극성도가 아니라 수소결합 주게의 성질에 큰 영향을 받음을 확인하였다. 엔탈피 변화량도 측정하였다. 온도 변화에 따라 열 변색 현상이 잘 일어나므로 엔탈피 변화량은 약 -2.0 kJ/mol정도이며, 따라서 열린형이 닫힌형보다도 에너지가 안정함을 확인하였다. 산에 의한 엔탈피 변화량은 양성자성 용매에서는 거의 0 kJ/mol에 가까우며 비양성자성 용매에서는 일정한 경향성을 찾기 어려웠으며. 또한 엔트로피와 깁스 자유에너지도 일정한 경향성을 보이지 않았다. 이러한 열역학적인 분석 결과는 기능성 염료의 디자인이나 합성에서 중요한 정보를 제공할 수 있다.

Abstract

The thermochromism of fluoran has been examined. The DCF exists as a colorless lactone in aprotic solvents. However, the DCF exists in the form of an equilibrium mixture of a colored zwitter-ion and a colorless lactone in protic solvents. When an acid is added to the solution, the DCF exists an equilibrium mixture as a colorless lactone and a colored cation even in aprotic solvents. In order to understand the interaction between the DCF and the solvent, absorption spectra of the DCF in various solvents were measured. The thermodynamic parameters of the DCF have also been investigated. From the variation of absorbance with temperature, the standard enthalpy changes ${\Delta}H^0$ of the equilibrium between the lactone and the zwitter-ion in various solvents have been determined. The standard enthalpy change ${\Delta}H^0$ is approximately -2.0 kJ/mol in protic solvents. In acidic solution, the standard enthalpy change is measured to be to zero in protic solvents within the experimental error. When the carboxylic group is protonated in acidic solution, a poor interaction between the dye and the solvent is expected.

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