分析化学

蛍光・NMR分光

蛍光・NMR分光の原理を理解し、定量分析に応用する。

直観直観：測定の考え方

蛍光は励起後に放出される光を見て、NMR は化学環境に応じて共鳴がずれる核を見る。どちらも分子構造を読むがエネルギースケールが異なる。

対話型の分析信号で蛍光・NMR分光の測定原理を確認する。

蛍光強度は吸光度、量子収率、装置光学系に依存する。NMR の周波数は磁気環境、カップリング、プロトン数を示す。

定義:

まず測定対象量を定め、それに応答する信号を選び、校正標準または妥当性確認済みのモデルと試料を比較する。

\Delta E=h\nu,\qquad \delta=\dfrac{\nu-\nu_{ref}}{\nu_0}\times10^6\;\mathrm{ppm}

例: 計算例

示した測定値と方法式から分析対象量を求める。

解答

一次近似の CH₃–CH₂–OH ¹H NMR は J≈7 Hz の CH₃ 三重線と CH₂ 四重線を示し、積分比は3:2（OHは交換で変動）。

蛍光は Jablonski 図に従い、吸収・振動緩和・発光とストークスシフトや消光を含む。NMR では化学シフト、結合定数、積分、緩和が局所構造と動的性質を記述する。

校正、選択性、試料前処理、不確かさは方法そのものの一部であり、後付けではない。単位、条件、校正範囲を報告する。

\Delta E=h\nu,\qquad \delta=\dfrac{\nu-\nu_{ref}}{\nu_0}\times10^6\;\mathrm{ppm}

蛍光は非放射緩和、消光、内部フィルター効果と競合し、定量には補正と校正が要る。多次元 NMR はコヒーレンス移動、緩和、異核相互作用で複雑な構造を帰属する。

定量蛍光には内部フィルターと装置応答の補正が要る。単一分子・時間分解蛍光、超分極・多次元 NMR が感度と構造情報を拡張する。