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화학/Inorganic chemistry

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수소의 또 다른 분류, para hydrogen & ortho hydrogen? 최근에 세미나 듣다가 알게 된 흥미로운 사실. 보통 수소 (hydrogen)의 종류라고 하면 H2, D2 (Deuterium, 중수소), T2 (Tritium, 삼중수소)등 isotope를 먼저 생각하기 마련인데, spin isomer에 의한 분류로 ortho/para hydrogen으로도 나눌 수 있다고 한다. 알다시피 수소는 한 개의 양성자와 한 개의 전자를 가지고 있고, nuclear spin은 1/2이다. 이 nuclear spin은 +1/2, -1/2 상태를 가질 수 있는데, 두 수소 원자가 합쳐져서 분자를 형성함에 따라 spin의 방향이 ortho (+/+) 혹은 para (+/-)로 갈릴 수 있다고 한다. 이들의 관계를 spin isomer라고 부르는데, ortho 인 경우 nuclear s..
Redox-active ligand란? 보통 metal complex라고 하면 metal center가 화학 반응에서 중요한 역할을 하고, ligand는 이 반응에 참여하는 대신 metal에 전자를 주거나 받는 정도의 역할을 하는 경우가 많다. 하지만 리간드도 반응 과정에 참여하면서 산화, 환원 반응을 일으키는 리간드는 redox-active ligand라고 한다 (혹은 redox non-innocent ligand) 이런 리간드가 새로 정의된 이유는 우리가 metal center의 산화상태를 계산하는 경우 보통 쉽게 계산할 수 있지만 실험적으로 나타난 산화상태와 다른 경우가 관찰되었기 때문이다. 보통 halogen이나 oxygen, sulfur가 있는 리간드의 경우 -1로 생각하고 N, P등은 0으로 쳐서 metal center의 산화상태를..
Dry solvent 만들기, 결국은 Molecular Sieves가 짱이구나! 많은 화학반응, 특히 무기화학은 산소, 물에 반응이 영향을 받는 경우가 많다. 그래서 글러브 박스에서 많은 활동을 수행하고, 여기에서 사용할 용매를 집어 넣을 때도 갖은 노력을 다해서 산소와 물을 제거해 주어야 한다. 여러가지 방법으로 용매에 남아있는 산소와 물을 제거할 수 있는데, 우선 SPS (Solvent Purification System)을 사용하면 가장 편하다. 여기서 대부분의 물이 제거된 dry solvent를 만들 수 있는데, 보통 여러 단계의 컬럼을 거치게끔 만들어서 용매가 건조되고 산소가 제거된다. 하지만 이 시스템이 실험실 급에서는 5-6종류의 용매만 집어넣을 수 있는데, 그럼 여기에 해당되지 않는 용매는 어떻게 산소와 물을 제거해야 하는지가 관건이다. 대체로 distillation을..
Oxidative addition & Reductive elimination 기본적으로 Oxidative addition은 open coordination site와 18-electron rule을 만족하지 않는 상태에서 잘 일어난다. 특히 Oxidative addition은 Electron-rich metal center에서 잘 일어나는데 왜냐하면 새 리간드를 받아들이는 과정에서 전자를 리간드에 줘야하는데 전자가 부족하면 이 과정이 잘 일어나지 않기 때문이다. Metal center에서 전자를 더 다른 리간드에 공유하려고 하지 않을 것이다. 심지어 이 과정에서 metal center의 oxidation state가 2만큼 증가하기 때문에 higher oxidation state에서 안정할 수 있어야 함은 물론이다. 이 과정에서 electron-rich environment가 도..
Grubbs' catalyst, 노벨화학상 수상 과학자 Robert H. Grubbs 타계 2022년을 목전에 둔 작년 12월, Grubbs catalyst로 유명한 미국의 화학자 Robert H. Grubbs가 타계했다. 향년 79세. 여러 학교를 거쳐 CalTech에서 교수로 오래 활동하셨다. Metathesis라고 불리는 치환반응을 매우 효과적으로 만들어주는 착물을 개발한 공로로 다른 두 명의 화학자와 함께 노벨화학상을 받았고, 무기화학시간에 반드시 짚고 넘어가는 부분중에 하나이다. Metathesis는 이해하기 쉽게 설명하자면 네 명의 댄서가 두 명씩 짝을 지어서 춤을 추다가 음악이 바뀌면서 파트너를 바꾸고 다시 춤을 추는 것이라고 생각하면 좋다. C=C 결합은 꽤나 강한 결합이고, 이를 깔끔하게 위처럼 잘랐다가 붙이게 만들어주는 catalyst는 Grubbs가 개발하기 전에는 효율이 ..
Metal 없이도 cross-coupling reaction이 가능하다고? (metal-free cross-coupling reaction의 실체) 화학 반응중에 cross-coupling reaction이라는 것이 있다. 서로 다른 두 물질을 레고로 조립하듯이 뚝딱뚝딱 붙여내는 반응인데, 마치 벽돌을 하나하나 쌓아서 집을 만드는 것보다 조립식으로 모듈을 만들어서 집을 완성하는 것이 더 효율적이고 빠른 것처럼 화학에도 이를 가능하게 해주는 것이 cross-coupling reaction이다. 가령, 왼쪽의 두 물질이 오른쪽의 한 물질로 만들어지는 반응인데, 간단한 구조의 분자에서부터 매우 복잡한 분자구조까지 이어붙일 수 있는거라 활용 가능성이 무궁무진하고, 현재도 많은 연구가 이뤄지고 있는 반응이다. Cross-coupling reaction은 기본적으로 transition metal 을 필요로하는 반응이다. 대표적으로 Pd, Ni 등이 있고 다른 ..

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