プロセスシステム工学特論 第二回 １．吸光度測定による分光分析（復習） 分光分析法では、試料溶液が光源からの電磁波（光）を吸収し、吸光量と溶液中 の分析成分濃度との間に関係があることを利用している。 分光光度計（ spectrophotometer ） 分光吸光光度計は、単色光を作り出して、これを試料に照射し、透過した光の量 を測定して、試料の、その波長における吸光度を求める。 光源 190～400 nm 350～2500 nm 重水素ランプ D2 タングステンランプ W モノクロメーター 広範囲の波長の光を空間的に分散させ、それをスリットなどで狭い範囲の波長の みを取り出す分光器である。例：プリズム、回折格子 回折格子（かいせつこうし、Grating：グレーティング） 種々の波長が混ざった光（白色光）を波長ごとにわける （分散）光学素子。最も単純な回折格子は、多数の平行 スリットが等間隔で配列した構造をしている。白色光が 回折格子に入射すると、波長ごとに決まったある角度で 光が強め合い（回折）、この強め合った光を取り出すこと で波長選択が可能。右図のように隣り合う開口に入射し た平行光線について、その光路差が波長の整数倍になる とき光は強め合う。同様に、すべての開口からの光もこ の方向に強め合い、この強め合った光を回折光と呼ぶ。 シングルビームとダブルビーム シングルビーム ダブルビーム 検出器 1 検出器面に入った光の電磁気的エネルギーを電流、電圧に変えるものです。 代表例 190～1100nm で強い感度を示す Si フォトダイオード検出器 1000～3200nm の広い波長域に感度を示す PbS 検出器 900～1800nm に強い感度を示す InGaAs 検出器 185～900nm に強い感度を示す光電子増倍管 光電子増倍管で、光電面に光が当たると、真 空中に光電子が放出し、集束電極によって電 子増倍部に導かれる。電子増倍部で生じる 2 次電子放出効果によって光電子を増倍し、100 万倍～1000 万倍に増幅することが可能。 光電子増倍管 ２．色相環と補色 銅水溶液が青く見えるのは、白色光から補色の黄色を吸収し、残りの青色光を透過 させるから。 可視光領域 吸収波長/ nm 380 ～ 440 表 1 吸収波長と色の関係 吸収される色 透過する色（補色、見える色） 紫 黄緑 440 ～ 490 青 黄 490 ～ 500 青緑 赤 500 ～ 560 緑 赤紫 560 ～ 580 黄緑 紫 580 ～ 595 黄 青 595 ～ 620 橙 緑青 620 ～ 750 赤 青緑 図 1 色相環 ３．吸光現象 図2 三原色光の加算 2 図3 光の種類と色の関係 電子が基底状態から励起状態に遷移するエネルギー順位の差に応じた波長の光を 吸収。分子衝突などの熱としてエネルギーを放出する、あるいは分子間エネルギー移 動によるエネルギー放出。 2－1．有機化合物の吸収スペクトル 電子、電子および非共有電子対（n 電子）の励起 我々が測定するのはほとんど電子の励起。 （最長波長吸収帯） ベンゼン環（一個） 255 nm ナフタレン 312 nm アントラセン 375 nm スチレン 282 nm in ethanol アニリン 280 nm in water ヘム 405 nm あたり in water ＊吸収帯は溶媒によって移動する。 H2N 2－2．金属錯体の吸収スペクトル 金属錯体の電子遷移： d-d 遷移吸収帯、配位子吸収帯、電荷移動吸収帯 3-(2-Pyridyl)-5,6-bis(4-sulfophenyl)-1,2,4-triazine, salt (PDTS or Ferrozine) 比色試薬として Co2＋, Cu＋, Fe2＋, Os8＋, Ru3＋ ４．Lambert-Beer の法則 吸光度 A c l log( I ) I0 I は透過光強度 c: 溶質濃度 [M] l: セル光路長 [cm] : モル吸光係数 [M─1·cm─1] 混合物に関しては、加成性が成り立つ。 A ( M cM N cN ) l 3 disodium ヘム b の構造 ５．溶液セル ガラスセル（可視光）、石英セル（紫外・可視兼用）＋プラスチック 図 図 PYREX ガラスと石英ガラスの光透過性 石英セルの光透過率（200 nm 以下） 石英セルにもいろいろある。 精度の高い測定をするために 毎回、セルを使用する向きを揃える セルホルダ内の同じ位置で測定する ６．吸収スペクトル 横軸に波長、縦軸に吸光度（または透過率）を 取る測定方法 図 4 ゼイン（トウモロコシタンパク質）の吸収 スペクトル どれくらい少量まで測定可能か？ 数l でも測定可能 図 青色 1 号と赤色 102 号の吸収スペクトル 4 ７．溶媒のスペクトル測定 試料セルに溶媒、参照セルに空セル 参照セルに 10mm、試料セルに 20mm のセルを置いて測定 光路長の差である 10mm で測定した場合と同様の結果が得られる。 ８．分光光度計におけるバンド幅 ９．ストップトフロー法 ２種の溶液を①急速に流れを開始し ②混合し， ③液の流れを停止し,記録開始。信号を送出， ④反応セル内で進行する反応に伴う物理量を高速記録する。 測定は、可視・紫外・近赤外領域の吸収スペクトル・蛍光、CD スペクトル、 伝導度、界面張力などの変化を高速に測定する方法 どれくらい高速で測れるか？ ミリ秒 おまけ 日焼け止めクリームの性能 昔は、被験者による皮膚パッチテストで評価し ていた。日焼け止めクリームの効果の表示方法と して、SPF 値（280～320nm の赤くなる日焼け に対する効果）と PA 値（320～400nm の黒くな る日焼けに対する効果）の二つがある。 波長の 異なる SPF 値、PA 値の算出に、紫外可視分光光 度計を活用するというニーズに対し、 試料を専 用セルに塗布して測定し、SPF 値・PA 値の算出 が可能に。 5 病気の名前を覚えよう インフルエンザ flu [flúː] 糖尿病 diabetes [dàiəbíːtiːz] 肺炎 pneumonia [njuːmóuniə] 気管支炎 bronchitis [brɑŋkáitis] ぜんそく asthma [ǽ zm ə] はしか measles [míːzlz] 風疹 rubella [ruːbélɑ] 花粉症 発作 pollen allergy [pɑ́lən ǽlərdʒ] attack 内科医 外科医 physician surgeon 皮膚科医 歯科医 dermatologist dentist [də̀ːrmətɑ́lədʒist] 6
© Copyright 2024 ExpyDoc
