元素分析

元素分析は、何らかの物質（土壌、廃棄物または飲料水、体液、鉱物、化合物など）のサンプルを分析して、その元素組成および場合によっては同位体組成を調べるプロセスです。^[要出典]元素分析は定性的（存在する元素を判定）なものと定量的（各元素がどれだけ存在するかを判定）なものに分けられます。元素分析は、私たちの世界の化学的性質を解読する機器である分析化学の範囲内にあります。

アントワーヌ・ラボアジエは、化合物の化学組成を評価するための定量的実験ツールとしての元素分析の発明者とみなされています。当時の元素分析は、燃焼ガスの選択的吸着の前後の特定の吸収物質の重量測定に基づいていました。 ^{[1] [2]今日では、燃焼ガスの}熱伝導率または赤外線分光法による検出、またはその他の分光法に基づく完全自動化システムが使用されています。

有機化学者にとって、元素分析または「EA」は、ほとんどの場合、サンプルの炭素、水素、窒素、およびヘテロ原子(X) (ハロゲン、硫黄)の質量分率の測定である CHNX 分析を指します。 ^[要出典]この情報は、未知の化合物の構造を判定するのに役立つだけでなく、合成された化合物の構造と純度を確認するためにも重要です。今日の有機化学では、分光技術 ( NMR、¹ H と¹³ C の両方)、質量分析法、およびクロマトグラフィー手順が、構造判定の主な技術として EA に取って代わりました。ただし、EA は依然として非常に有用な補足情報を提供します。

最も一般的な元素分析法であるCHNS分析は、燃焼分析によって行われます。現代の元素分析装置では、同じ測定でCHNと同時に硫黄も測定することができます。 ^{[3] [4] [5] [6]}

定量分析では、存在する各元素または化合物の質量を決定します。^[7]その他の定量分析法には、重量測定法、光原子分光法、中性子放射化分析法などがあります。

重量測定法では、サンプルを溶解し、対象の元素を沈殿させてその質量を測定するか、対象の元素を揮発させて質量損失を測定します。

光原子分光法には、原子の外部電子構造を調べる 炎原子吸光法、黒鉛炉原子吸光法、誘導結合プラズマ原子発光分光法が含まれます。

中性子放射化分析では、中性子捕獲プロセスを通じてサンプルマトリックスを活性化します。サンプルの放射性標的核は崩壊し始め、サンプル中に存在する放射性同位元素を識別する特定のエネルギーのガンマ線を放出します。各分析物の濃度は、各分析物の既知濃度の照射標準と比較することで決定できます。^[8]

サンプル中に存在する元素を定性的に判定する方法としては、原子の質量を調べる誘導結合プラズマ質量分析法などの質量分析原子分光法、原子の内部電子構造を調べる蛍光X線法、粒子誘起X線放出法、X線光電子分光法、オージェ電子分光法などのその他の分光法、ナトリウム融合試験やシェーニガー酸化法などの化学的方法があります。

結果の分析は、サンプル内の元素の比率を決定し、その結果に適合する化学式を算出することによって行われます。このプロセスは、送られたサンプルが目的の化合物であるかどうかを判断し、化合物の純度を確認するのに役立つため便利です。元素分析結果と計算値の許容偏差は0.3％です。^[9]

• 分子量測定のデュマ法