Chemistry Labs

分析化学

原子吸光・発光分析(AAS、ICP)

励起された原子が決まった色の光を出す仕組みを、炎色反応から微量金属を測る装置まで通して見る。

直観直観:原子の色の指紋

食塩をひとつまみ炎に入れると黄色く光り、銅なら緑色になる。熱は電子をより高いエネルギー準位に押し上げ、電子が戻るときに原子が光を放つ。元素ごとに準位が決まっているので、色も決まっている。

塩をのせた白金線の輪をもつ3Dのブンゼンバーナー。炎の色は金属で決まる。
金属イオンを選ぶと、炎のおよその色が見える。色は目で見た印象であり、測定したスペクトルではない。

学校学校レベル:身近な金属の色

炎の色(おおよそ)
イオン色
Li⁺深紅
Na⁺濃い黄橙
K⁺薄紫
Ca²⁺橙赤
Sr²⁺赤
Ba²⁺淡い緑
Cu²⁺青緑

大学大学:色から測定へ

ΔE=hν=hcλ\Delta E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}

例: ナトリウム D 線

ナトリウムは λ=589\lambda = 589 nm 付近で発光する。光子のエネルギーを eV とモルあたりで求めなさい。

解答

E=hc/λ=6.626×10−34×2.998×108/589×10−9=3.37×10−19E = hc/\lambda = 6.626\times10^{-34} \times 2.998\times10^{8} / 589\times10^{-9} = 3.37\times10^{-19} J =2.10= 2.10 eV、NAN_A を掛けると約 203 kJ/mol。

原子発光(炎光光度法、ICP)では、選んだ輝線の強度が元素の濃度に比例する。原子吸光(AAS)では、同じ元素のランプの光を炎に通し、ランベルト・ベールの法則に従って減衰を測る。どちらも標準試料による検量線を使う。ICP は炎よりはるかに高温で、多くの元素を微量まで同時に測れる。