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赤外分光理論、方法および使用
の 赤外分光法 分子がどのように赤外線を吸収し、最終的にそれを熱に変換するかの研究です。.
このプロセスは3つの方法で分析することができます：吸収、放出および反射を測定する。この精度により、赤外分光法は今日の科学者に利用可能な最も重要な分析技術の1つになります。.
赤外分光法の大きな利点の1つは、事実上あらゆるサンプルをほぼすべての状態で研究できることです。.
液体、粉体、フィルム、溶液、ペースト、繊維、気体および表面は、サンプリング技術を慎重に選択して調べることができます。改良された機器の結果として、以前は難治性のサンプルを検査するために様々な新しい高感度技術が今開発されました.
赤外分光法は、他の多くの用途および用途の中でも、ポリマーの製造における重合度を測定するのに有用である。特定のリンクの量や性格の変化は、特定の頻度を経時的に測定することによって評価されます。.
現代の研究機器は、関心のある範囲にわたって毎秒32回もの赤外線測定を行うことができます。.
これは、他の技術を使用して同時測定が行われている間に行うことができ、化学反応およびプロセスの観察をより迅速かつより正確にします。.
赤外分光法の理論
有機構造の決定と検証における貴重なツールには、4000から400 cm-1の間の周波数（波数）の電磁放射（REM）のクラスが含まれます。.
ＥＭ放射の範疇は赤外線（ＩＲ）放射と呼ばれ、有機化学へのその応用はＩＲ分光法として知られている。.
この領域の放射線は有機化合物中の原子間結合によって吸収されるという事実を利用して有機構造の決定に使用することができる。.
異なる環境における化学結合は、さまざまな強度およびさまざまな周波数を吸収します。それ故、ＩＲ分光法は吸収情報を集めそしてそれをスペクトルの形で分析することを含む。.
ＩＲ放射の吸収がある周波数（ピークまたは信号）は、問題の化合物内のリンクと直接相関させることができる。.
各原子間リンクはいくつかの異なる動き（伸縮）で振動する可能性があるため、個々のリンクは複数のIR周波数を吸収できます。.
伸縮吸収は曲げよりも強いピークを生成する傾向がありますが、弱い曲げ吸収は同種の結合を区別するのに役立ちます（例：芳香族置換）。.
対称振動がIR放射の吸収を引き起こさないことに注意することもまた重要です。例えば、エチレンまたはエチレンの炭素 - 炭素結合はいずれもＩＲ放射を吸収しない。.
構造決定の機器による方法
核磁気共鳴（NMR）
高周波照射による原子核の励起原子の分子構造と結合性に関する広範な情報を提供します.
赤外分光法（IR）
それは赤外光の照射を通して分子振動を発射することからなる。主に特定の官能基の有無に関する情報を提供します。.
質量分析
試料への電子の衝突および得られた分子断片の検出。分子量と原子の結合性に関する情報を提供します.
紫外分光法（UV）
分子に紫外線を照射することによる、より高いエネルギーレベルでの電子の促進。共役π系と二重および三重結合の存在に関する情報を提供します。.
分光法
それはスペクトル情報の研究です。赤外光を照射した後、特定の結合は振動により早く反応します。この応答は検出され、スペクトルと呼ばれる視覚的表現に変換されます。.
スペクトル解釈プロセス
- パターンを認識する.
- パターンと物理パラメータを関連付ける.
- 考えられる意味を特定する、つまり説明を提案する.
スペクトルが取得されたら、主な課題は、それが抽象的な形式または隠された形式で含まれている情報を抽出することです。.
これには、特定のパターンの認識、これらのパターンと物理的パラメーターとの関連付け、およびこれらのパターンの意味のある論理的な説明に関する解釈が必要です。.
電磁スペクトル
ほとんどの有機分光法は、物理的刺激として電磁エネルギーまたは放射線を使用します。電磁エネルギー（可視光など）は検出可能な質量成分を持ちません。言い換えれば、それは "純粋なエネルギー"と呼ぶことができます.
ヘリウム原子核からなるアルファ線のような他の種類の放射線は、検出可能な質量成分を持っているため、電磁エネルギーとして分類することはできません。.
電磁放射に関連する重要なパラメータは次のとおりです。
•エネルギー（E）：エネルギーは、周波数に正比例し、波長に反比例します。次の式に示します。.
- 頻度（μ）
- 波長（λ）
- 方程式：E =hμ
振動モード
- 共有結合は、伸縮、揺動、はさみなど、さまざまな方法で振動する可能性があります。.
- 赤外線スペクトルの最も有用なバンドは伸縮周波数に対応します.
伝送と吸収
化学サンプルがIR LIGHT（赤外線放射光）の作用を受けると、ある周波数を吸収し、残りを透過させることがあります。光の一部は光源に反射することもできます.
検出器は透過周波数を検出し、その際に吸収された周波数の値も明らかにします。.
吸収モードのIRスペクトル
ＩＲスペクトルは、基本的に、透過（または吸収）周波数対透過の強度（または吸収）のグラフである。周波数はx軸に逆センチメートル（波数）の単位で表示され、強度はy軸にパーセント単位で表示されます。グラフは吸収モードのスペクトルを示しています。
透過モードのIRスペクトル
グラフは透過モードのスペクトルを示しています。これは最も一般的に使用されている表現であり、ほとんどの化学書や分光学書に見られるものです。.
用途とアプリケーション
赤外分光法は信頼性が高く簡単な技術であるため、有機合成、ポリマーサイエンス、石油化学工学、製薬産業および食品分析に広く使用されています。.
さらに、ＦＴＩＲ分光計はクロマトグラフィーによって消毒することができるので、化学反応のメカニズムおよび不安定な物質の検出はそのような機器によって調査することができる.
用途と用途は次のとおりです。
品質管理
赤外線ガスアナライザーを使用した温室内および成長チャンバー内のCO2濃度の長期無人測定など、品質管理、動的測定および監視アプリケーションに使用されます。.
フォレンジック分析
それは刑事事件および民事事件の法医学分析、例えばポリマーの劣化の識別に使用されます。飲酒の疑いのある運転者の血中アルコール濃度を測定するために使用することができる.
切断することなく固体サンプルを分析
切断する必要なしに固体試料を分析するための有用な方法は、ＡＴＲまたは減衰全反射分光法を使用することである。この方法を使用して、サンプルを単結晶の面に押し付けます。赤外線はガラスを通過し、2つの材料の間の界面でサンプルと相互作用するだけです.
顔料の分析と同定
IR分光法は、絵画やその他の美術品、例えば照明付き原稿の中の顔料の分析と識別に使用されてきました。.
食品業界での使用
赤外分光法のもう一つの重要な用途は、食品業界において、さまざまな食品中のさまざまな化合物の濃度を測定することです。.
精密スタディ
コンピュータのフィルタリング技術の進歩と結果の操作により、溶液中のサンプルを正確に測定することができます。いくつかの機器はまた、何千もの保存された参照スペクトルの保存からどの物質が測定されているのかを自動的に教えてくれる.
実地試験
機器は今では小さく、実地試験で使用するためであっても輸送することができます.
ガス漏れ
赤外線分光法は、DP-IRやEyeCGAなどのガス漏れ検知装置にも使用されています。これらの装置は、天然ガスと粗ガスの輸送における炭化水素ガスの漏れを検出します。.
宇宙で使う
NASAは、宇宙における多環芳香族炭化水素の追跡のために、赤外分光法に基づいた最新のデータベースを使用しています.
科学者によると、宇宙の炭素の20％以上が多環芳香族炭化水素、生命の形成のための可能性のある出発物質に関連付けられることができます.
多環芳香族炭化水素は、ビッグバンの直後に形成されたようです。それらは宇宙中に広がっていて、そして新しい星と太陽系外惑星と関連しています.
参考文献
- ナンシーバークナー（2015）。マインドタッチ。 FTIRスペクトロメータの動作以下から取得しました：mindtouch.com.
- コルテス（2006） IRスペクトルの理論と解釈ピアソンプレンティスホール。以下から取得しました：utdallas.edu.
- Barbara Stuart（2004）。赤外分光法ワイリー取得元：kinetics.nsc.ru.
- ウィキペディア（2016）赤外分光法ウィキペディア、フリー百科事典。取得元：en.wikipedia.org.