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IRスペクトル【あいあーるすぺくとる】

IRスペクトルとはinfrared absorption spectrometryの略称で、赤外吸収分析のことである。試料に赤外線を照射して得られるスペクトルを測定することにより試料中に含まれる化合物の官能基の情報を得ることができる。IRスペクトルは分子に固有の形を示すため、化合物の同定や定量および構造解析などに利用されている。

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IRスペクトル測定法

IRスペクトル測定法では、分子を構成する原子核間における振動エネルギーの変化により光が吸収される現象を利用している。そのため、物質の状態に関わらず固体・液体・気体いずれの場合でも測定が可能であり、結晶多形の確認にも用いられる。通常、波数4000~400cm-1(測定波長2.5~25μm)の範囲で測定され、横軸に波数ν(cm-1)、縦軸に透過率T(%)または吸光度(A)をとる。化学結合における振動数は元素や結合の種類によって異なるため、赤外吸収スペクトルの吸収波数と強度は、化合物の化学構造や濃度によって決定される。また、赤外線の吸収は一定濃度範囲内においてLambert-beerの法則に従う。

特性吸収帯と指紋領域

一般的にIRスペクトルの波数約1500cm-1以上を特性吸収帯、約1500cm-1以下を指紋領域と呼び、物質に含まれる官能基と分子固有のスペクトルがそれぞれから得られる。よって、類似した化学構造を持つ化合物特性吸収帯も同様に類似したスペクトルが得られるが、指紋領域では明らかな相違が見られる。

IRスペクトルとラマンスペクトル

ラマンスペクトルでは光の散乱を利用することのより、IRスペクトルと同様に分子の振動エネルギーを知ることができる。IRスペクトルとラマンスペクトルは互いにほぼ相補的な関係にあり、IRスペクトルで測定されない振動がラマンスペクトルで測定され、その逆も同様である。

問題

IRスペクトル測定法の原理を説明しなさい。

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