赤外線 吸収 スペクトル。 赤外線(IR)吸収スペクトル法

赤外吸収スペクトル(IRスペクトル)って何だ?

赤外線 吸収 スペクトル

概要 [ ] 物質は、赤外線を照射すると、それを構成しているが光のを吸収し、されたあるいはの状態が変化する。 したがって、ある物質を透過(あるいはある物質で反射)させた赤外線は、照射した赤外線よりも、分子の運動の状態遷移に使われたエネルギー分だけ弱いものとなっている。 この差を検出することで、分子に吸収されたエネルギー、言い換えれば対象分子の振動・回転のに必要なエネルギーが求まる。 分子の振動・回転の励起に必要なエネルギーは、分子のによって異なる。 したがって、照射した赤外線のを横軸に、を縦軸にとる ことで得られる 赤外吸収スペクトルは、分子に固有の形を示す。 これにより、対象とする物質がどのような構造であるかを知ることができ、特にのによく使われている。 スペクトルのうち、波数が1500cm -1以上の部分を 診断領域、それ以外の部分を 指紋領域という。 前者は、そして水素原子と結合するものの、後者はの 振動励起の結果が表される。 また、同じ分子であっても、や周囲の状況(自由に動いているか、何かの表面に吸着しているか、など)によって、赤外スペクトルは微妙に変化する。 これより、物質の表面構造などについても知ることができる。 赤外分光法は、他の分光法に比べて感度が高いため、や微量の試料を対象とすることの多いの研究においてもよく使用されている。 特に小さな分子の振動・回転スペクトルは非常に細かい構造まで観測できるため、によって得られた結果に実験的な裏付けを与えるものとしても利用されている。 理論 [ ] 赤外線の吸収は、に伴ってが変化する場合に生じる。 一方、は分子の振動によりが変化する場合に観測される。 CO や HCl などの振動は、赤外分光法でもラマン分光法でも観測される。 一方、 H 2 や N 2 などの等核二原子分子では、振動が起こっても双極子モーメントは変化しないため、赤外吸収は示さない(分極率は変化するため、ラマン散乱は観測される)。 の赤外線吸収スペクトル。 赤外線吸収スペクトルは、比較的簡単な装置で測定できるため、古くから化学物質のに用いられてきた。 赤外線の吸収されるは、分子の(金属の場合は)にだいたい固有なので、測定対象分子に含まれる官能基が分かる。 特に 1300~650cm -1の領域(指紋領域)には細かい吸収が多数みられ、そのパターンは物質に固有のものとなる。 したがって、この領域の吸収を既知試料や と照合することで、その物質が何かをすることが可能である。 吸収バンド [ ] 装置構成 [ ] 現在よく用いられている赤外分光装置は、型赤外分光 FT-IR のものである。 この装置は、主に光源、試料設置部、分光部、および検出器からなる。 ここでは、その構成の概要を示す。 なお、FT-IR以外に回折格子を用いた分散型赤外分光光度計(の原理を用いた分光光度計)もある。 光源 [ ] 主な光源としては、12500~3800cm -1の領域は・ランプが、7800~240cm -1の領域では高輝度光源が用いられる。 試料部 [ ] 試料の調製法には、測定対象に応じて以下の方法が用いられる。 透過測定 [ ] ヌジョール法 測定物質を赤外線を透過する溶媒に溶かし、岩塩板で挟む。 溶媒は多くの場合、流動が用いられる。 液膜法 測定物質がである場合に、測定物質を NaCl や KBr 等の、赤外線を透過する窓板で挟む。 錠剤法 KBr の粉末に測定物質を均一に混ぜ、プレスして錠剤に成型する。 これらの測定法は、窓板を左右に挟んだ筒型等の特殊なセルを用いた場合は、気体(ガス)を透過測定する事も可能である。 反射測定 [ ] 反射吸収 Reflection absorption, RA 法 金属表面上の薄膜や分子吸着種の赤外スペクトルを、高感度に測定できる方法。 通常、赤外線のを大きな入射角 grazing angle で入射し、その反射光を測定する。 外部反射法 非金属表面上の薄膜や分子吸着種の赤外スペクトルを測定する反射測定法。 および のいずれも利用できる。 入射角に応じて、吸収スペクトルの形状や強度、さらには符号まで変化する、複雑なスペクトルを与える。 特に符号は分子吸着種のの配向を反映しているため、利用価値が大きい。 しかし、一般に非金属上での反射率は非常に低く、MCT検知器を用いても の良い測定は難しいことが多い。 減衰全反射 attenuated total reflection, ATR 法 内部反射法に分類される。 試料を屈折率の大きい媒質結晶に密着させ 、入射角をより大きくとり、試料とATR結晶間で全反射が起きるように設定する。 全反射が生じるとき、界面で光は試料側に少しだけもぐりこんで反射されてくる()。 試料に吸収のある領域では、吸収の強さに応じて反射光のエネルギーが減少する。 この反射光を測定することによりスペクトルが得られる。 反射回数は1回の単反射のものから7-21回程度の多重反射型まで選べる。 単反射の場合は、半筒型による入射角を変えた測定も可能だが、多重反射型の場合は固定入射角の台形(または平行四辺形)プリズムを用いる。 全反射条件を守るため、プリズムと試料の屈折率をあらかじめ調べ、臨界角より十分大きな入射角に設定する必要がある。 分光部 [ ] FT-IR の分光部は、分光素子(プリズムや回折格子)の代わりに、主としてが用いられる。 この干渉計は一枚の と二枚の( 固定鏡と 移動鏡)より構成される。 干渉計に入射した光は、ハーフミラーによって反射光と透過光に分割される。 一方の光は固定鏡で反射され、もう一方は移動鏡で反射されて、再びハーフミラーに戻り、合成されて検出器へと進行する。 ハーフミラーから2枚の反射鏡までの光路が等しい場合は、光のは生じないため、強度は最大となる。 一方、移動鏡が動いて光路に差が生じた場合、2つの反射光間で干渉が生じ、光の強度に変化が生じる。 移動鏡を連続的に動かすと、検出器で観測される光の強度はを描く。 実際の測定では光は連続光であるから、観測される光の強度は各波長の描くサインカーブの重ね合わせとなり、干渉パターン()はの形を示す。 この干渉パターンを FFT することによって、各周波数成分を横軸としたスペクトルに変換できる。 この分光計では、FFT演算に堪えうる正確な干渉図形の測定を必要とするため、移動鏡の位置を精密に測定することが不可欠である。 このため、He-Neを分光器内部に備え、赤外光のみならずレーザー光線の干渉図形も同時に測定されるように設計されている。 この結果、波数ドメインのスペクトルに変換した後も、正確な横軸が再現性良く得られ、積算測定を理想的に行うことができる。 検出部 [ ] FT-IR の検出器には、主として型の(HgCdTe、通称)検出器または型の(、通称 TGS(あるいは水素イオンを重水素化した DTGS))検出器が用いられる。 このため、透過率や反射率の高い試料を測定するには TGS が向いており、逆に外部反射法や多重反射型ATR の測定には MCT が適していることが多い。 関連項目 [ ]• 脚注 [ ].

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赤外線吸収スペクトル(せきがいせんきゅうしゅうスペクトル)とは

赤外線 吸収 スペクトル

A ベストアンサー PETボトルの樹脂を、可視光と赤外線は透過しますが、紫外線は波長により吸収されます。 下記URLにPETフィルムとシートの「光線透過率の波長依存性」のデータが有ります。 teijindupontfilms. html 紫外線の波長区分は次の通りですから、一般的なPET(G2 のUV透過性は次の様にまとめられます。 UV : 10~400 nm; 高波長側は透過、 UV-A: 315~400 nm; 平均で7割方透過、 UV-B: 280~315 nm; ほとんど透過しない、 UV-C: 10~280 nm; 透過しない。 紫外線吸収剤入りのPET(HB は紫外線を100%カットする優れものです。 ただしPETボトルにこの樹脂グレードは使われていません。 PETに限らず、樹脂は一般的に紫外線を吸収します。 プラスチックレンズのメガネを掛けると眼のぎらつき感が緩和されるのは、 可視光と紫外線の一部を吸収してくれるためといわれています。 Q 冷結晶化温度が存在するとは具体的にどのような現象が生じていると考えるのでしょうか? 例えば、A-Bのグラフト共重合体(主鎖:A,側鎖:B)を熱分析(ここではDSC測定)すると、結晶融解後、急冷し再び昇温すると冷結晶化による発熱のピークが観られる場合があります。 ポリマーBのホモポリマーのみの測定では発熱ピークが観られない。 上の現象は側鎖のB成分の分子量が大きい、または側鎖B成分の組成が大きい場合に観測されました。 まず、私なりの考察なんですが、発熱ピークがあるということは昇温中に結晶化しているということで、側鎖Bがガラス転移温度以上の温度で昇温されていく内に、かなり自由に動ける状態になり、しかも主鎖ポリマーAに束縛される形態となる。 (主鎖ポリマーAのガラス転移温度はかなり高いものである。 )したがって、近隣する側鎖同士が接近するような状態となり、結晶化構造を形成する。 側鎖の分子量が低い、あるいは側鎖本数が少ない場合は、結晶化できないので冷結晶化温度は現われない。 ホモポリマーBに冷結晶化温度が存在しなかったのは、グラフト共重合体のように分子が固定されていないため、分子同士が近接して結晶化ができないためである。 まぁ、このように考えてみましたが、いかがでしょう? この考えた方でよろしいのでしょうか?間違いやご意見がございましたら、お返事をお願いします。 長文ですみません。 冷結晶化温度が存在するとは具体的にどのような現象が生じていると考えるのでしょうか? 例えば、A-Bのグラフト共重合体(主鎖:A,側鎖:B)を熱分析(ここではDSC測定)すると、結晶融解後、急冷し再び昇温すると冷結晶化による発熱のピークが観られる場合があります。 ポリマーBのホモポリマーのみの測定では発熱ピークが観られない。 上の現象は側鎖のB成分の分子量が大きい、または側鎖B成分の組成が大きい場合に観測されました。 まず、私なりの考察なんですが、発熱ピークがあるということは昇温中に... A ベストアンサー 結晶性ポリマーはあまり詳しくないのですが,だいたい,おっしゃる通りの 説でぼくも納得できます。 ただひとつ,ホモポリマーBで発熱ピークがでない 理由がよくわからないですね。 ホモポリマーBの発熱ピークの測定は,ABと全く同じ条件でやったのですか? グラフト体でない方が立体障害がない分,結晶化しやすいように思えますね。 あと,回答になってないのですが,結晶化度は冷却速度に大きく依存しますよね。 双方について,冷却速度を変えた実験をやってみればヒントが得られるかも 知れませんね。 A ベストアンサー No. 1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、 ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。 分子には分子間力 水素結合・ファンデルワールス力など があり、 それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。 一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が 小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。 従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、 1 まず、充分に安定化されていないガラス部分の固定が解かれ、 2 次に、さらに温度が上昇することで、安定化されていた結晶部分も 固定が解かれる ことになります。 高分子では、全ての部分で「最も安定な配列」になることは難しいため、 「ガラス転移点=融点」となることはまずなかったと思います。 前後の文脈がわからないのでなんとも言えませんが、引用された回答は、 好意的に解釈するなら、『ガラス転移点以下「に」急冷したから。 』の つもりだったのかもしれません。 例えば「水などで」といった言葉を入れていたのを途中でやめたものの、 そのときに消す助詞を間違えた、とか そちらの記述を見られて混乱しただけと思いますので、恐らく不要とは思いますが、 一応参考URLを挙げておきます。 wikipedia. ecosci. html 特に最後の図で、端的に表現されています No. 1の方の回答の通り、また、ashlley-kateさんが最初に思った通り、 ガラス転移点は非晶質部分の分子が動けるか否かの境界点です。 分子には分子間力 水素結合・ファンデルワールス力など があり、 それが最も強くなる状態に配列された状態が「結晶」です。 一方、「ガラス」というのは、この配列化が間に合わないまま熱運動が 小さくなったために、不安定な状態のまま配列が固定された状態です。 従って、結晶とガラスが混ざった高分子を加熱した場合、 1 まず、充分に安定化されていないガラス部...

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赤外吸収スペクトル測定法

赤外線 吸収 スペクトル

赤外吸収スペクトル IRスペクトル って何だ? 昔、スペクトルマンという特撮ヒーローがいました。 今から何十年も昔の話です。 スペクトルって何だ? 物質に光(電磁波)を当てると、ある波長のエネルギーは吸収され、他の波長のエネルギーは透過します。 ここで電磁波の波長 または波数 を横軸にとり、縦軸に試料に吸収された電磁波の強度をプロットします。 こうして得られた2次元図のことを「スペクトル」と呼びます。 スペクトルは物質固有の情報集合体であり、スペクトル縦軸の電磁波強度は物質の量 濃度 を表しています。 波長が異なる エネルギーが異なる 多くの種類の電磁波を物質に照射し、どの波長の電磁波が吸収されたかを調べれば、その物質の吸収スペクトルを得ることができます。 赤外吸収スペクトル IRスペクトル って何だ? 一般に横軸に赤外線の波数、縦軸に透過率をプロットしたスペクトルを赤外吸収スペクトル IRスペクトル と呼びます。 分子の赤外スペクトル測定で利用されるのは波長2500nm 2. 赤外領域の電磁波は主として原子間の結合に吸収されるので、特定の化学結合 官能基 には特定のエネルギーの赤外線が吸収されます。 これにより分子中にどのような官能基が存在しているのか、定性分析することができます。 IRスペクトルのミクロ的なイメージ 試料分子は特定の波長の赤外線を吸収し、ほかの波長の赤外線は吸収しません。 分子はすべてエネルギーを持っており、このエネルギーは結合の伸縮や変角、原子の縦ゆれや横ゆれ、および他の分子振動を引き起こします。 分子が持っているエネルギーの量は連続的なものではなく、量子化されています。 これはあるエネルギー準位に対応する振動数でのみ、分子は振動することができることを意味します。 試料分子に赤外線を照射し、振動している化学結合の振動数が照射光の振動数と一致すれば、赤外線のエネルギーが吸収されます。 エネルギーが吸収されると、その振動している化学結合の振幅が増大します。 イメージとしては、原子間をつないでいるバネ 化学結合 が赤外線の照射以前よりも激しく伸び縮みします。 これが赤外吸収スペクトル IRスペクトル です。 IRスペクトルから分かること IRスペクトルを測定することにより、分子がどのような種類の運動を持っているか調べることができます。 そして、その分子運動を解析することによって、その分子中にどのような種類の結合 官能基 が存在するかが分かります。 特に特定の官能基の存在を意味する特定吸収帯の存在は、未知試料がどのような性質を持っているかについての有力な情報となります。 IRスペクトルの応用 赤外吸収スペクトルは分子ごとに特有なスペクトルが得られるので、未知物質の同定などに広く利用されています。 たとえば考古学の分野では赤外分光法は繊維や琥珀 こはく のような有機物質の産地推定に用いられることがあります。 さらに古い絵画の素材調査といった試料が極少量の場合の分析にも用いられます。 赤外吸収スペクトル活性であることの条件 赤外分光法で重要なのは双極子モーメントの変化を伴う振動(伸縮振動と変角振動)です。 赤外吸収という現象を量子力学的に考えると、分子が赤外線と相互作用して低い振動エネルギー準位から高い振動準位は遷移が生じる際に、これらの準位の間隔に対応する振動数の赤外線が吸収されます。 赤外線吸収スペクトルに現れる振動は、その振動によって分子または結晶の双極子モーメントが変化するものだけなのです。 例えばCO 2分子の逆対称伸縮振動や変角振動は赤外吸収スペクトルに活性ですが、対称伸縮振動は赤外不活性です。 このように分子の赤外線吸収は分子振動に伴って双極子モーメントが変化する場合に生じます。 一方、対称芯を持つ分子で、赤外スペクトルに現れない振動はラマン効果に基づくラマンスペクトルに現れます。 例えば直線2原子分子のH 2、O 2、N 2、Cl 2などは赤外吸収スペクトルに不活性で、ラマンスペクトルに活性です。 ラマン分光法とは ラマン分光法とは、分子振動のうち分子の分極率の変化を起こすものによって生じる入射光の波数変化を測定する分析法のこと。 なお、この入射光の波数変化をラマン散乱というので、ラマンスペクトル法とも呼ばれています。 ラマン分光法は有機官能基の分析に使うことができ、水溶性試料の測定などでIRにできないことを補完することができます。 赤外分光法とラマン分光法 ラマン効果は分子の振動により分極率が変化する場合に観測されます。 対象芯を持つ分子では、赤外吸収スペクトルとラマンスペクトルとの間に交互禁制律が成り立ち、一方のスペクトルで活性の振動は、他方では不活性になります。 1 赤外分光法とラマン分光法の「両方で」観測される振動 一酸化炭素COや塩化水素HCl 2 赤外分光法はダメ ラマン分光法のみ観測される振動 直線2原子分子のH 2、O 2、N 2、Cl 2など 酸素分子や窒素分子などの「等核」2原子分子では、振動が起こっても双極子モーメントは変化しないため、赤外不活性。 ただし、分極率は変化するためラマン活性。 MICROWAVE.

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