気体物質を対象とし,その中に含まれる成分を定性的あるいは定量的に検知する分析法。原理的には対象成分の化学的性質を利用する方法と物理的性質を利用する方法とがある。
ガスの定性分析とは,試料ガスに含まれている成分が何であるか,あるいは特定の成分が含まれているかどうかを決めることである。簡単な方法としては色や臭気から識別する方法もあるが信頼性が低い。ガス密度の測定,特定の成分とのみ反応して呈色する物質の利用,各種ガスセンサーの利用,ガスクロマトグラフィーにおける保持時間の測定,各種スペクトル(たとえば赤外,紫外あるいは可視スペクトル)から定性する方法などが,それぞれ単独に,あるいは組み合わせて用いられる。ガスクロマトグラフで分離した成分を直接赤外分光光度計や質量分析計に導いてスペクトルを得て定性する方法は,とくに信頼性が高い。
ガスの定量分析は,試料ガスに含まれている目的成分量を求めることで,次のような種々の方法がある。
(1)溶液吸収法 特定のガスを選択的に吸収する試薬溶液(たとえば水酸化ナトリウム水溶液は二酸化炭素を吸収する)を何種類か用意し,順次試料ガスと接触させてガス体積の減少量を測定し,各成分の体積%を知る方法。これにはヘンペル法,オルザット法などがある。
(2)検知管法 細長いガラス管に対象成分と選択的に反応,呈色する試薬(たとえば硫化水素H2S用には微粒シリカゲルに硝酸鉛を担持させたもの)をつめておき,一定体積の試料を吸引導入したときの呈色(H2Sの場合,褐色)した長さから濃度を求める。
(3)滴定法 吸収液に捕集したのち滴定によって目的成分量を求める方法。たとえばアンモニアは,希ホウ酸水溶液に吸収後,希硫酸で中和滴定することにより定量できる。
(4)吸光光度法 溶液中での選択的な発色反応を利用して定量する方法。有害ガスを対象にした例が多数ある。
(5)化学発光法 たとえば一酸化窒素NOはオゾンO3と反応する際発光する。そこで試料ガスをO3と混合し,発光強度を測定すればNO濃度が求められる。
(6)電気化学的方法 たとえば二酸化窒素NO2は2NO2+H2O─→HNO2+HNO3,HNO2+H2O2─→HNO3+H2Oの反応で生じた硝酸HNO3を硝酸イオン選択性電極で検出し,NO2濃度を決定できる。このほかに,対象成分を電解質中に吸収したのち電解を行い,電解電流や電圧の測定を行って定量する方法など各種ある。
(7)ガスセンサーの利用 古くから炭鉱のメタンガス検出用に使われている接触燃焼式ガスセンサーは,白金線上に担持した触媒上で可燃性ガスが接触燃焼したときの温度上昇を白金線の電気抵抗の増加として検出する。ほかに,半導体等の電気伝導度変化などから酸素,水(湿度),アルコールなどの濃度測定を行えるセンサーなど種々ある。
(8)紫外,可視あるいは赤外線吸収法 対象成分に特有な吸収波長の光を使って吸光度を測定する方法で,NO,NO2,CO,CO2そのほかの自動計測などで利用されている。
(9)クロマトグラフィー ガスクロマトグラフィー,ガスクロマトグラフ-質量分析法は,ほとんどすべてのガス成分を対象として分析することができる。
(10)その他 屈折率や熱伝導度を測定する方法,質量分析計による方法などがある。
以上のものは(1)(3)(10)を除き,ppmあるいはそれ以下の濃度まで定量できる例が多い。
執筆者:保母 敏行
出典 株式会社平凡社「改訂新版 世界大百科事典」改訂新版 世界大百科事典について 情報
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出典 森北出版「化学辞典(第2版)」化学辞典 第2版について 情報
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