La 分光法 これは、電磁放射と物質の間の相互作用を研究するために科学のさまざまな分野で使用される技術です。 これは、光または他の形態の電磁放射の詳細な分析に基づいており、それらを個々の成分に分解し、それぞれの特有の特性を調べます。
この記事では、分光法とは何か、その特徴と重要性について説明します。
分光法とは
簡単な言葉で、 私たちは光をさまざまな色や波長の組み合わせとして理解できます。 分光法を使用すると、X 線やガンマ線などの短い波長からマイクロ波や電波などの長い波長まで、光をそのスペクトルに分解することができます。 電磁スペクトルのこれらの各領域には、異なる特性と動作があります。
分光法は、物理学、化学、天文学、生物学など、多くの科学分野で使用されています。 それは物質の組成、構造、特性に関する重要な情報を提供します。 物質によって放出、吸収、または散乱される放射線のスペクトルを研究することにより、その物質を構成する原子、分子、または粒子に関する情報を得ることができます。
分光法にはさまざまな手法がありますが、 それぞれは、さまざまな種類の電磁放射を分析し、さまざまな目標を達成するために使用されます。 一般的な技術には、いくつか例を挙げると、吸収分光法、発光分光法、蛍光分光法、核磁気共鳴分光法などがあります。
分光法の種類
分光法は、化学物質が吸収する光の量を分析することによって化学物質の特性を理解するために使用されます。 これ 物質の組成を決定するのに役立ちます。 使用目的に応じて、いくつかの種類の分光法があります。 これらは最もよく知られています:
- 質量分析
- 原子吸光分光法。
- ラマン分光法
- 赤外分光法
質量分析 (または原子質量分析) は、化学物質をイオン化し、比率、質量、または電荷に基づいてイオンを分類することにより、サンプル内の原子または分子の原子質量を決定するために使用される方法です。
ほとんどの質量分析計は、電子衝撃イオン化と呼ばれる手法を使用します。 この技術では、電子ビームを使用して分子から電子を XNUMX つまたは複数除去し、ラジカルカチオンを形成します。 このようなラジカルカチオンは、親イオンまたは分子イオンとしても知られています。
を示すグラフ 検出器信号の強度とイオンの原子質量の関係は、質量スペクトルと呼ばれます。 同位体は、同じ元素の原子であり、陽子の数（原子番号）は同じですが、質量数（中性子の数）が異なります。
原子吸光分光法
原子吸光分光法は、可視スペクトルまたは紫外スペクトルを分析して、ガス原子から放出される化学光を定量的に測定するプロセスです。 これは、サンプル中の特定の元素である分析物の濃度を測定するために化学で使用されるプロセスです。
それでは、原子吸光分光法がどのように機能するかを見てみましょう。 この技術はランベルト・ベールの法則に基づいており、 これは、元素による光の吸収に関係し、それを特定の元素の特性に関連付けます。 電子はエネルギーを吸収するため、より高いエネルギー準位に移動できます。 これは、特定の波長の光に対応しており、各波長が特定の元素に対応しているため、サンプル中にどのような元素が含まれているかを知ることができます。
ラマン分光法
ラマン分光法は、光と物質の間の相互作用を分析するために使用される技術です。 この技術は、1928 年にインドの科学者 CV ラマンによって発見されたラマン効果に基づいています。 これには、光がサンプルと相互作用するときの光のエネルギーの変化が含まれます。
光がサンプルに当たると、光の一部が散乱し、そのエネルギーが変化します。 このエネルギーの変化は、光のフォトンとサンプルの分子の相互作用によるものです。 一部の光子はエネルギーを獲得しますが、他の光子はエネルギーを失います。 この光の散乱をラマン散乱といい、散乱した光をラマン光といいます。
ラマン分光法はこの現象を利用して、サンプルの組成と分子構造に関する情報を取得します。 散乱ラマン光は、入射光とはわずかに異なる波長を持っています。、この差はラマン シフトとして知られています。 ラマン シフトは、サンプル内の分子の振動と回転モードに関する情報を提供します。
これを実行するには、ラマン分光計と呼ばれる機器が使用されます。 この機器は、サンプルに向けて照射される単色光を発する高出力レーザーで構成されています。 レーザーからの光がサンプル内の分子と相互作用すると、ラマン散乱が発生します。 散乱ラマン光は収集されて検出器に向けられ、検出器は光の強度を波長の関数として記録します。
赤外分光法
赤外分光法は、有機分子の官能基を特定するために使用される分析手法です。 赤外分光法では XNUMX 種類の分光計が使用されます。 分散型赤外放射分光計およびフーリエ変換型赤外放射分光計.
赤外分光分析プロセスでは、次の手順が実行されます。
- 放射線ビームはサンプルを通過します。
- 分光計内のサンプルは赤外線を吸収します。
- 吸収が検出および分析されると、吸収スペクトルが印刷されるか、コンピューターに表示されます。
すべての有機化合物は、分子間の結合を通じてさまざまな波長の赤外線を吸収します。 原子がペアになると、原子は常に振動します。 有機分子が赤外線を吸収すると、 異なる原子間の結合はさらに振動します。 このため、分子内の共有結合も振動し、伸びたり、曲がったり、ねじれたりすることになります。 すべての分子は特定の周波数で振動します。 分子内の各結合には固有の固有振動数があります。
この情報により、分光法とその特性についてさらに詳しく学んでいただければ幸いです。