赤外線(IR)吸収スペクトル法
～測定方法及びスペクトルの判定～
前回は赤外線吸収スペクトルの概念及
びFT-IRの原理について学んだ。
今回はスペクトルをとるための測定方
法と、その選び方、利点などを紹介をす
る。
あらすじ
測定方法と使用器具
一般測定法
特殊な測定法
目次
測定方法
使用器具
試料
液膜法 組立セル 液体 溶液法 固定セル 液体 ヌジョ－ル法 組立セル 固体 KBr法 錠剤成型器 及びホルダー 固体 ATR法 ATR測定器 固体、液体、気体 気体セル法 気体セル 気体 フィルム法 固定枠 高分子物質 簡易水溶液法 簡易セル 水溶液 一般測定法 特殊な測定法IRの測定方法
KBr法
操作
注意事項
KBrは湿気に弱いのでデシケーターで保管する。 水のピークを含むことがある。 再現性のあるすり方をする必要がある。操作
試料（1～2mg）を粉砕し、KBr(200mg) を加えすりつぶす。これをプレスし、 ホルダーに入れ測定する。 固体粉末や結晶の試料とKBrを均等に混合し、 プレスして透明な円盤を作って測定する方法。KBr法
特徴
ハロゲン化アルカリに圧力をかけると可塑性を示し、 赤外領域で透明な板になる性質を利用。 材質 使用可能領域 使用上の注意 溶融石英 NaCl KBr 臭化ヨウ化タリウム > 2500 cm-1 > 600 cm-1 > 350 cm-1 > 230 cm-1 ほとんど用いられない 湿気に弱い NaClより湿気に弱い やわらかい、有毒性 赤外透過材質 0.5cm厚の板をセルとして使用KBr法で測定できない物質
硫酸銅のようにKBrと反応し、臭素が発生する物質。 白糖のように吸湿性があり、大気中の水分を吸収す る物質。 酢酸ナトリウムのようなカルボン酸塩による物質。 水酸基などが水和してピークがなまるなど 著しくスペクトルが変化。 KBrとの相互作用によりスペクトルが著しく 変化。 ヌジョール法を用いて測定する。揮発性が低い一般の液体試料（沸点80℃以上） または濃厚溶液に用いられ、簡単に測定が可能
操作
二枚の窓板の間に試料1～2 滴をはさんで薄い液膜として そのまま測定する特徴
1.試料の調整操作がきわめて容易で簡単、さらに組立セルは窓の磨き直 しができるため測定のやり直しが簡単 2.全波長にわたり、他の介在物質なしに試料の吸収のみを測定できる液膜法
操作及び特徴
組立セル液膜法
特徴
スペーサー 試料が広がることを防ぎ、膜に厚みを 持たせることができる。 液体試料 必要な膜の厚さ(mm) 脂肪族炭化水素 芳香族炭化水素 含O，N化合物 含Si，F化合物 0.15 0.05 0.03 0.01 他の介在物質なく試料の吸収のみを測定する ことができる。液膜法
注意事項及び欠点
注意事項及び欠点
試料膜に気泡が入らないように注意して窓板を合わせる ① 強く締めすぎると窓板を破損してしまう ② 測定後は直ちにセルを分解し、窓板上の試料をしないとき CHCl3 ,CH3 COCH3を含ませた脱脂綿等で拭きとるまた、使 用はデシケーター中に保存する ③ 揮発しやすい物質、空気や湿気に不安定な物質は測定で きない。しかし、気密な薄い試料容器を用いれば測定可能 ④ヌジョ－ル法
操作
操作
試料（5～10mg）をすりつぶし、流動 パラフィンを1,2滴加え、よく練り、 ペースト状にする。 固体粉末あるいは結晶を流動パラフィンと練り混ぜて ペースト状にして測定する方法。 これを組立セルの窓板に塗り、測定する。 組立セルヌジョ－ル法
特徴
流動パラフィン ヘキサクロロブタジエン ニ種類の分散剤を用いることで 試料のスペクトルを全て知ること ができる。 これまでKBr法で測定したスペクトルは、KBrと相互作用し ているスペクトルかも知れないので、一度ヌジョール法でも 測定して確認すると良い。溶液法
操作及び特徴
高揮発性（沸点約80℃以下）の液体、または固体の 試料を溶媒に溶かして測定する方法操作
固定セルの注入口から試料を注射 器で窓板間に注入して測定。固定セ ルのため、測定ごとにセルの分解を 行わない特徴
1.調製操作が容易で、再現性がよいので定量的取り扱いも容易にでき精度も 他の方法に比べて最も良い 2.得られたスペクトルは他の方法に比べシャープで近接吸収帯の分離もよい 固定セ ル 3.固体物質の確認同定を行う時、結晶多形がないので都合がよい溶液法
注意事項及び欠点
注意事項及び欠点
① ② ③ ④ 水溶液は通常の窓板では測定できなく、特殊な窓板ま たはポリエチレン膜で行う 溶媒は特級試薬をそのまま用いてもよいが、充分脱 水されていることが必要である 測定終了後、注射器で試料溶液を吸い出し、使用溶媒で 2回洗浄し、さらに低沸点溶媒で2～3回洗浄後、乾燥させ るため空気を流し込む ほとんどの試料容器の窓板を溶かすため、溶媒とし て水の使用ができないATR法
原理について
ATR (Attenuated Total Reflection) 法とは屈折率が試料より高 い媒質を使い、赤外光を入射し試料に吸収され媒質で全反射 した赤外スペクトルを測定する 高屈折率 媒質 dpは媒質の屈折率と光の入射 角と波長に依存
ATR法
一回反射ATRモジュール
ダイヤモンドATR結晶で全反射が 一回のみでIRスペクトルを測定
ATR法
一回反射ATRモジュールの操作と特徴
操作
1.ダイヤモンドATR結晶に何も乗せてない状態でバックグラ ウンドを測定 2.試料をダイヤモンドATR結晶の上に乗せてプレッシャーを 下ろし測定特徴
1.試料の前処理をすることなく、簡単にスペクトルを得ることができる 2.耐久性の高いダイヤモンドを使用しているので試料の分析 に長期間使用できる 3.サンプリング表面が小さいためごく少量試料も測定が可能 4.試料の加圧を一定にするのと同時に、結晶への超過圧を 防ぐことができるATR法
一回反射の特徴
試料に化学的・物理的処理を加えることなく測定できる。 耐久性の高いダイヤモンドを使用しているので試料の 分析に長期間使用できる 測定した試料の回収ができる。 固体・液体の両方を測定できる。 揮発性の液体試料を測定する場合は 次の水平ATRセルを使うと良い。ATR法 水平ATRセル
媒質：ZnSe (セレン化亜鉛) 反射アクセサリ 測定方法 1.空のセルの状態でバックグラ ウンドを測定 2.溶液または液体試料をセル にいれ測定 特徴 使用できる溶媒は主に水、有 機溶媒 入射角が30°と固定されて いるため光学調製の必要が 無い 溶液状態でIRスペクトルが測 定できるスペクトルの判定
測定方法
一般的にはどのような状態（固体・液体・気体）の ものでも赤外吸収スペクトルを測定することができ、 測定方法には以下の種類がある。 1) 透過法（臭化カリウム錠剤法・溶液法など） 2) 拡散反射法3) 全反射法（Attenuated Total Reflection：ATR） 4) 顕微赤外法
