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第67回目

第67回「赤外線分析(IR)」について

 

 

(1)<赤外線分析とは何か>
赤外線分析(せきがいせんぶんせき)の説明をします。
普通の生活の中で赤外線分析ということを聞くことは少ないと思います。
赤外線分析は英語ではIR分析といわれています。
IR(アイアール)といいます。
赤外(infrared ;インフラレッド);赤外線の外という意味です。
赤外線より波長が短い(エネルギーが高い)可視光線の、一番波長が長い赤色より波長の長い(エネルギーが低い)のが赤外線と言われるわけです。


(赤外線分析機)

赤外線は、暖房のこたつに使っているものです。
こたつの写真では赤くなっていますが、赤外線自体は人間の目には見えません。
こたつの場合は、暖かく見えるために可視光線(人間が見えることができる光線)が混ざっています。
光線と言いましたが、光線には紫外線、可視光線、赤外線とあります。
光線は少し難しくなりますが、いわゆる電磁波の1種です。
電磁波は波ですので、波の長さと1秒間に繰り返す振動数があります。
この振動数が大きいほど光のエネルギーが高くなります。

紫外線 > 可視光線 > 赤外線

紫外線が1番エネルギー高く、次に可視光線、赤外線は1番エネルギーが低い
紫外線はエネルギーが可視光線より高くて、皮膚に当たると肌の色をかえてしまう。

 

(2)<赤外線分析は何に使われるのか>
赤外線分析は、通常プラスチックのような有機物の分析に使われます。

有機物とは無機物に対することばです。
無機物はいわゆる、金属や陶器などのような火にあぶっても燃えないものです。
一方、有機物とは燃やすと燃えて炭化物(炭のような物)になるものです。
ほとんどの有機物は炭素に酸素や水素が結合したかたちで分子ができています。

有機物は、プラスチックとか木とか繊維とか紙とかをさします。
有機物とは、無機物に対することばです。無機物とは金属や鉱物や陶器などのように通常燃えないものです。
有機物とは、無機物とは違って通常燃えるものを表します。
プラスチックとか木とか繊維とか紙とかをさします。
炭素と水素から構成されていて、酸素とか硫黄や窒素などがふくまれます。

次に、分析とは分けて詳しく調べることです。
プラスチックと言っても、いろいろな種類があります。
簡単な構造のポリエチレンからポリプロピレン、ポリスチレン、塩化ビニル、アクリル、ナイロン、ウレタン、エポキシなど種類が多くあります。
それぞれ構造式がちがいます。
この構造式の違いを調べるのに最も適しているのが、赤外線分析機です。
調べるプラスチックを傷つけることなく、1分以内で分析できます。
分析としては、費用が少ないです。

 

(3)<どのようにして調べるのか>
赤外線分析とは、分析しようとする物(その物質がなにか)に赤外線をあてて赤外線の吸収する赤外線の波長からどんな構造式かを調べるものです。
赤外線は、波長の短いものから長いものまでいろいろあります。
波長の短いほどそのエネルギーが高くなります。
有機物が赤外線を当てられと、すべてを吸収するわけではありません。
有機物の中に赤外線の波長のあるエネルギーだけを吸収するのです。
逆に吸収された波長のエネルギーを吸収する物が、その有機物の中にあることを示しています。
プラスチックは炭素とか水素とか酸素とか窒素が結びついて色んなプラスチックになっています。
炭素と炭素の結びつく力と、炭素と水素の結びつく力はちがいます。
また、炭素と酸素の結びつく力もちがいます。
この結びつく力に応じて、赤外線の吸収する波長が違います。

 

(4)<赤外線の波長と構造式の関係>
赤外分析では、4000カイザーから400カイザーまでの赤外線を当てる。
カイザーとは、1cmあたり赤外線の波の数を言います。

代表的な化学結合の吸収カイザーをあげます。

O-H   3600カイザー(cm-1)1cmあたりの振動数(数字が多き程エネルギーが高い
C=O   1715カイザー
C-H   3000カイザー
C-C   1000カイザー

というように、この波長の吸収があれば、このような原子の結合があるといえる。

 

 

(5)<赤外線分析のまとめ>
KTRニュースの赤外線分析は、過去第6回第27回第59回第60回にも書いています。
赤外線分析は機器分析では最も普通に使われる分析です。
最初はちょっと取組にくいですが、少し慣れれば非常に利用できる測定です。
JISにも赤外線チャート(上のような図です)が載っています。
ぜひこの機会に赤外線分析にチャレンジしてください。

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