[논문]색상 분석법을 이용한 농도 및 촉매반응속도 측정

이은아; 장지웅

doi:10.14478/ace.2022.1024

색상 분석법을 이용한 농도 및 촉매반응속도 측정
Evaluation of Concentration and Reaction Kinetics through Color Analyses 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.33 no.3, 2022년, pp.279 - 283

이은아 (금오공과대학교 화학공학과) , 장지웅 (금오공과대학교 화학공학과)

초록
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반응물과 생성물이 자외선 및 가시광선 영역에서 빛을 흡수하는 경우 시료의 농도 및 화학반응의 특성을 평가하는데 자외선가시광선분광법을 사용할 수 있다. 하지만 고농도와 높은 반응 온도 조건에서는 자외선가시광선분광법을 사용하는데 한계가 존재한다. 색을 가지고 있는 시료의 촉매 반응을 색상 분석으로 농도 및 조성을 외부에서 수집한 이미지를 분석하여 자외선가시광선분광법에서 동일한 결과를 얻을 수 있다. Resazurin은 촉매 및 환원제에 의해 resorufin으로 환원되며 농도에 따라 적색변광이 일어나며 카메라를 통해 수집하여 분석할 수 있다. 색상 분석을 위한 색공간은 CIE L^*a^*b^*를 사용하였고 소프트웨어를 통해 각각의 색상좌표 값을 추출하고 각 시료의 농도를 분석하였다. 시료의 농도와 촉매 반응에 대해 색공간을 이용한 분석법과 자외선가시광선분광법의 결과와 비교하여 제시된 방법의 유효성을 확인할 수 있다. 더욱이 색상 분석을 통한 농도 분석에서는 자외선가시광선분광법과 다르게 흡수파장이 중복이 있는 경우에도 디콘볼루션 없이 독립적으로 두 물질의 농도 측정이 가능하다.

Abstract ▼ AI-Helper

UV-vis spectroscopy is one of the powerful tools for measuring the concentrations of reactant and products during a chemical reaction. However, there is an limitation of using the technique when the reaction undergoes in high concentration and high temperature. Color analysis using camera images can provide the identical results with UV-vis analysis with regardless of the sample concentration and temperature. The catalytic reduction reaction of resazurin to resorufin was investigated using the color analysis with the color spaces such as CIE L*a*b*. Moreover, the color analysis enabled the independent analysis of two different material's concentrations without the deconvolution of overlapped wavelengths unlike the case of using UV-vis spectroscopy.

주제어

표/그림 (8)

그림 Figure 1. UV-vis spectroscopy of resazurin and resorufin at low concentration: (a) UV graph of resazurin. (b) UV graph of resorufin. (c) concentration-dependent absorbances at 601 nm of the resazurin. (d) concentration-dependent absorbances at 571 nm of the resorufin. Conditions: concentration: 1, 2, 4, 7 and 10 μM, solvent: 9 mM hydroxylamine solution.
그림 Figure 2. Color of resazurin, resorufin. (a) Images of resazurin at 10, 7, 4, 2, 1 μM. (b) Images of resorufin at 10, 7, 4, 2, 1 μM. [(R, G, B) RZ 10μM (150, 189, 255), 7 μM (160, 196, 254), 4 μM (175, 204, 249), 2 μM (190, 210, 243), 1 μM (196, 213, 240), RF 10 μM (236, 157, 246), 7 μM (232, 170, 249), 4 μM (224, 189, 247), 2 μM (215, 203, 244), 1 μM (209, 210, 240)].
그림 Figure 3. L*a*b* color coordinates depending on the concentrations of (a) RZ and (b) RF.
그림 Figure 4. (a) UV-vis spectroscopy of reduction reaction of resazurin. (b) Time-dependent absorbances at 601 and 571 nm in the mixture. (c) Time-dependent concentrations of RZ and RF. Condition: RZ 4 μM, hydroxylamine 9 mM, and gold NPs 16.05 μM.
그림 Figure 5. Plots for integral method of reaction mechanism using the UV-vis spectroscopy. (a) 0^th order, (b) 1st order, (c) 2nd order, and (d) 3rd order.
그림 Figure 6. Color of reduction reaction of resazurin. Condition: RZ 4 μM, hydroxylamine 9 mM, gold NPs 16.05 μM. [(R, G, B) 0 min (179, 198, 245), 5 min (201, 206, 251), 10 min (211, 204, 251), 15 min (215, 203, 251), 20 min (217, 203, 253), 25 min (219, 200, 253), 30 min (200, 199, 253), 60 min (255, 197, 252), 90 min (227, 198, 252), 120 min (226, 196, 251), 150 min (228, 198, 252), 180 min (227, 198, 252)].
그림 Figure 7. Concentrations obtained by substituting the color coordinates into color analysis relationship using CIE L*a*b*.
그림 Figure 8. Plots for integral method of reaction mechanism by the color analysis using CIE L*a*b*. (a) 0^th order, (b) 1st order, (c) 2nd order and (d) 3rd order.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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