Chapter 01 광화학의 개요 1.1 이 책의 윤곽 ... 2 1.2 빛의 성질 ... 11 1.2.1 빛의 파동 운동 ... 11 1.2.2 빛의 입자성 - 광자 ... 14 1.2.3 광흡수에 관한 법칙 ... 14 (a) Lambert-Beer의 법칙 ... 14 (b) Stark-Einstein 원리 ... 16 (c) Grotthus-Draper 원리 ... 16 Chapter 02 전자 상태와 전자 전이 2.1 에틸렌의 분자 궤도함수 ... 19 2.2 카보닐 화합물의 분자 궤도함수 ... 23 2.3 들뜬 상태의 전자 상태 ... 27 2.3.1 스핀 양자수와 Pauli의 배타 원리 ... 28 2.3.2 들뜬 상태의 스핀 다중도-단일항 상태와 삼중항 상태 ... 30 2.4 전자 전이와 선택 규칙 ... 35 2.4.1 전자 전이와 전자 스펙트럼 ... 35 2.4.2 전자 전이의 선택 규칙 ... 40 (ⅰ) 분자 궤도함수의 대칭성에 관련된 전이 확률 ... 43 (ⅱ) 궤도함수 간의 공간적 겹치기 정도에 따른 전이 확률 ... 45 (ⅲ) 스핀 다중도에 따른 전이 확률 ... 45 (ⅳ) 핵 진동과 관계된 전이 확률(Franck-Condon 인자) ... 46 2.4.3 전자 궤도함수와 핵 진동함수 또는 스핀 함수와의 짝지음 ... 47 (ⅰ) 전자-진동 짝지음(Vibronic Coupling) ... 47 (ⅱ) 스핀-궤도 짝지음(Spin-Orbit Coupling)-단일항 상태와 삼중항 상태 간의 전이 ... 49 2.4.4 전위 에너지 평면의 교차와 전이 ... 53 Chapter 03 들뜬 상태 분자의 동적 거동 3.1 분자의 전자 상태와 기본 과정 ... 58 3.2 전자 전이와 Franck-Condon 원리 ... 61 3.3 들뜬 상태의 수명과 기본 과정의 속도 ... 63 3.3.1 들뜬 상태로부터 진행하는 물리 과정의 속도 ... 63 (ⅰ) 복사 과정 - 형광 및 인광 ... 63 (ⅱ) 비복사 과정 - 내부 전환 및 계간 교차 ... 66 3.3.2 화학 과정의 속도 ... 69 (ⅰ) 일분자 반응 과정(Unimolecular Reaction Process) ... 69 (ⅱ) 분자간 반응 과정의 기초 ... 70 3.4 들뜬 상태에서의 분자간 상호작용 ... 74 3.4.1 에너지 이동 - Forster Mechanism 및 Dexter Mechanism ... 74 3.4.2 들뜬 복합체 및 들뜬 이합체의 형성 ... 80 3.4.3 전하 이동 복합체의 들뜬 상태 ... 86 3.4.4 광 유발 전자 이동 ... 88 Chapter 04 광화학 과정의 반응속도론적 해석 4.1 양자 수득률 ... 101 4.1.1 양자 수득률의 개념 ... 101 4.1.2 발광 양자 수득률의 측정 ... 102 4.1.3 광화학 반응 양자 수득률 ○의 측정 ... 103 4.2 일정 상태 가설에 따른 반응속도론적 해석 ... 105 4.2.1 일분자 과정 양자 수득률을 구하는 반응 속도식 ... 105 (ⅰ) 형광 및 인광의 양자 수득률 ... 105 (ⅱ) 일분자 화학 과정의 속도식 ... 106 4.2.2 분자간 상호작용에 대한 속도식 ... 109 (ⅰ) 들뜬 상태의 소광과 Stern-Volmer식 ... 109 (ⅱ) 분자간 광화학 반응에 대한 속도 식 ... 113 4.3 시간분해 분광법 ... 116 4.3.1 발광 수명 및 발광 소광 속도의 측정 ... 116 4.3.2 과도기 흡수 분광법 ... 118 Chapter 05 광화학의 실제와 기본 반응 형식 5.1 광화학의 실험 방법 ... 121 5.1.1 광원 ... 121 5.1.2 광파장의 선택 ... 123 5.1.3 광화학 반응 장치와 실험 요령 ... 125 5.2 광화학 반응의 대표적 형식과 구조ㆍ반응성 관계 ... 126 5.2.1 대표적 광화학 반응과 반응 메커니즘 ... 127 (ⅰ) 케톤에 의한 광화학적 수소 빼내기 반응 - 전자 상태와 반응성과의 관계 ... 127 (ⅱ) 올레핀의 (E)-(Z) 이성질화 반응 - ¹π, π* 및 ³π, π*의 동적 거동 ... 129 5.2.2 광화학 반응에 관여하는 반응 활성종 ... 135 5.2.3 감광 반응 ... 143 (ⅰ) 삼중항 에너지 이동 감광 반응 ... 143 (ⅱ) 들뜬 복합체 감광 반응 ... 145 (ⅲ) 들뜬 상태 전자 이동 감광 반응 ... 148 (ⅳ) Redox 감광 반응 ... 151 5.2.4 광화학 반응의 입체화학 ... 154 5.2.5 불안정 중간 생성물을 경유하는 반응 ... 159 5.2.6 들뜬 상태 단열 반응 ... 160 5.2.7 고리생성 광이합체화 반응 ... 162 (ⅰ) 직접 광흡수에 의한 반응 ... 163 (ⅱ) 삼중항 상태에서의 이합체화 반응 ... 166 (ⅲ) 고체 상태에서의 광이합체화 반응 ... 168 Chapter 06 각종 발색단에 따른 광화학 반응 6.1 올레핀 및 폴리올레핀 ... 171 6.1.1 에틸렌의 알킬 유도체 ... 171 (ⅰ) 직접 광조사에 의한 반응 ... 172 (ⅱ) 감광 반응 ... 173 6.1.2 다이엔 및 트라이엔 ... 175 6.1.3 다이-π-메테인 재배열 ... 177 6.2 벤젠 및 그 유도체의 재배열 반응 ... 179 6.2.1 벤젠 고리의 재배열 반응 ... 179 6.2.2 치환기의 재배열 반응 ... 181 6.3 방향족 헤테로고리 화합물 ... 182 6.3.1 피리딘 및 그 유사체 ... 182 6.3.2 방향족 5각환 헤테로고리 화합물 ... 184 6.4 케톤 ... 187 6.4.1 Norrisch TypeⅠ반응 ... 187 6.4.2 Norrisch TypeⅡ반응 ... 190 6.5 엔온 및 다이엔온 ... 192 6.5.1 β,γ-엔온 ... 192 (ⅰ) 옥사-다이-π-메테인(ODPM) 재배열 ... 193 (ⅱ) 아실기의 1,3-이동 ... 194 6.5.2 α,β-엔온 ... 196 (ⅰ) 사이클로헥센온(Cyclohexenone) 유도체의 재배열 반응 ... 196 (ⅱ) 고리화첨가 반응 ... 198 6.5.3 다이엔온 ... 199 (ⅰ) 2,5-사이클로다이엔온(2,5-Cyclodienone) ... 199 (ⅱ) 기타 연결 콘쥬게이션 다이엔온 ... 201 (ⅲ) 2,4-사이클로헥사다이엔온 ... 202 Chapter 07 광화학의 응용 7.1 고분자로의 응용 ... 206 7.1.1 광중합 개시제 ... 206 (ⅰ) 라디칼 중합 개시제 ... 208 (ⅱ) 산 또는 염기 발생제 ... 216 7.1.2 자외선 흡수 안정제 ... 218 7.2 화상 및 정보의 화학적 기록 ... 220 7.2.1 오프셋 인쇄판 및 광레지스트 ... 220 7.2.2 내부 전환을 이용한 열 방식 정보 기록 ... 222 7.2.3 전자 사진(Xerography) ... 224 7.3 발광 현상의 응용 - 빛이 목적 생성물 ... 227 7.3.1 화학발광 ... 227 7.3.2 전기발광 ... 230 7.4 태양광 에너지의 전환 및 저장 ... 234 7.4.1 태양 전지 ... 235 (ⅰ) 유기 박막 태양 전지 ... 235 (ⅱ) 염료감응 태양 전지 ... 245 7.4.2 광합성과 인공 광합성 ... 249 (ⅰ) 광합성의 광화학 과정 ... 249 (ⅱ) 인공 광합성의 기초 ... 252 (ⅲ) 염료감응 수소 발생 촉매 ... 254 (ⅳ) 산화 촉매와 물의 광분해 ... 256 (ⅴ) 다전자 산화환원 분자 촉매 ... 258 찾아보기 ... 263