分光法
分光法とは、固体、液体、気体の中で放出、反射、または照射された波の長さの関数としての光の研究である。化学物質を分析するためには、化学物質を加熱しなければならない。輝きのさまざまな波長は、他の化学物質とは細部が異なるカラースペクトルを作る。分光法では、異なる波長の明るさを分離して測定します。混合物の中の化学物質を特定したり、物の温度などを測定することができます。
分光法によって、科学者たちは、分子や、陽子、中性子、電子などのさらに小さな素粒子のような、顕微鏡で見ることができないほど小さなものを調査し、探求することができます。これらの光の波を測定し、分析するための特別な装置があります。
アルコールの炎とそのスペクトル
メソッド
赤外分光法は、赤外の電磁スペクトルの光を測定するものである。赤外分光法のハイライトは、有機分子の官能基を特定するのに非常に有効なことだ。有機分子が赤外光を吸収すると、分子が振動する。その振動数は、個々の官能基に固有のものである。赤外スペクトルは、透過率(%)と波数(cm-1)の関係でグラフ化されます。
X線結晶学では、結晶性の分子の構造を見ることができる。各原子の電子雲がX線を回折させることで、原子の位置が明らかになる。この方法では、DNA、タンパク質、塩、金属など、さまざまな無機・有機分子を結晶化して利用することができます。分析に使用するサンプルは破壊されません。
紫外可視分光法は、可視光と紫外光を使って、液体中にどれだけの化学物質が含まれているかを調べるものです。UV-Visの仕組みは、溶液の色が基本となります。私たちが扱っている溶液の色は、その化学組成のために着色されています。つまり、溶液はいくつかの光の色を吸収し、他の色を反射し、その反射した光が溶液の色となります。UV-Vis分光法は、溶液のサンプルに光を通し、溶液に吸収される光の量を測定します。
核磁気共鳴は原子核を見ることができる。NMR装置は大きな磁場を発生させ、原子核を小さな棒磁石のようにします。原子核は、装置の磁場に合わせるか、逆らうかのどちらかです。次に原子核に電波を当て、αをβに変化させる。この変化の際にエネルギーが放出され、それが検出されます。データはコンピュータシステムによってグラフィカルに解釈される（強度と化学シフト（ppm）の関係）。NMRは、分析に使う試料を壊すことはありません。下の写真は、900MHzのNMRシステムです。
質問と回答
Q: 分光学とは何ですか。A: 分光学とは、固体、液体、気体を通して放射、反射、または照射された波の長さの関数として光を研究することです。
Q: なぜ化学者は分光の際に化学物質を加熱するのですか?
A: 化学物質は加熱されるとそれぞれ異なる輝きを放ちます。分光学は化学物質の輝きを分析し、他とは異なる波長のカラースペクトルを決定します。
Q: 分光法はどのようにして異なる化学物質を区別するのですか?
A: 分光法は、化学物質の輝きの異なる波長を分離し、その明るさを測定します。
Q: 分光学では、化学物質の識別の他に何がわかりますか?
A: 分光法は、分析対象物の温度を測定することができます。
Q: 分光法の利点は何ですか?
A: 分子や素粒子など、顕微鏡で見るには小さすぎるものでも、分光学によって調査・研究することができます。
Q: 分光学で光波を測定・分析するには何が必要ですか?
A: 分光学で光波を測定・分析するためには、特別な装置が必要です。
Q:分光で調べられる素粒子の例を教えてください。
A:陽子、中性子、電子などの素粒子は分光で調べることができます。
