定性分析

定性分析とは

定性分析（ていせいぶんせき、英: qualitative analysis）は、特定の試料に含まれる成分や物質を調査し、その成分を特定する分析手法です。このプロセスは「同定」とも呼ばれ、化合物の構造決定を含むこともあります。定性分析は主に二つの状況で実施されます。一つは、成分が推定されている試料に対して、推定されている成分の確認を行う場合です。もう一つは、全く情報がない試料の成分を特定する場合です。

概要

1. 成分の確認

前者の場合、試料中の成分はすでに推定されていて、その成分の特異的な性質が確認されます。ここでは、純粋な推定成分を用いた標品（標準試料）を使い、様々な方法で比較を行います。具体的には、次のようなテストが行われます。

• - 各種分光法を用いて、スペクトル内で標品と同様のピークが存在するかを確認します。
• - クロマトグラフィーを運用し、標品と同じ保持時間で溶出するかどうかを調べます。
• - 特定の試薬と反応させ、標品と同じ沈殿や色変化が見られるかを確認します。

IR（赤外分光法）、NMR（核磁気共鳴分光法）、MS（質量分析法）、粉末X線回折など、これらの手法は非常に特異的であるため、既知のデータとの比較によって成分を明確に同定できる場合があります。

2. 成分の推定と確認

後者の場合、まず成分の推定を行い、続いてその特異的な性質を確認します。成分推定には、蛍光X線分析、原子発光分析法などを使用して元素分析を行います。さらに、赤外分光法や質量分析法も活用し、得られた情報と矛盾しない成分を明らかにすることが重要です。試料が単一成分ではなく複数成分の混合物の場合は、分離を行い、各成分の推定を再度行います。

対象と技術

定性分析では、対象となる物質の種類と同定すべき物質の分類レベルによって、使用される技術や戦略は異なります。現代の化学では、同じ原子の種類、数、配置を持つ試料は同じ物質と認識されることが一般的です。物質を同定することは、原子的なレベルでの確認が必要な場合もありますが、必ずしもそれが求められるわけではありません。

1. 元素の特定

試料内の元素を特定することは定性分析の一環です。特に微量な金属成分の分析は、化合物形態に依存せず金属元素の特定を意味します。また、環境分析の分野では、有機水銀と無機水銀のように、特定の元素を含む化合物の種類を識別することも重要視されています。

2. 物質の特定

有機分析において、物質同定は異性体の識別を含む分子の構造特定を意味しますが、一部の場合では物質の集まりを決定するにとどまることもあります。特にダイオキシンやPCB分析は、一群の異性体までを特定するケースが多いです。

構造解析の重要性

簡単な構造を持つ分子の場合、少数の物性測定によって同定が可能ですが、複雑な分子では多様な手法を駆使しなければ構造の特定が難しいこともあります。このように、構造を決定する行為は構造解析とも呼ばれ、特定の物質の詳細な特性を理解する手助けとなります。特に結晶構造解析や分子スペクトルによる解析が行われることが多いです。

定性分析は、物質の同定や構造の理解に欠かせない重要なプロセスであり、様々な分野で応用されています。

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