次に攻略するのは、化学発光方式よ。
化学発光方式は、NOxの測定方法の中でも比較的よく出題される重要な測定法。
だから「NOとオゾンが反応して光る」という基本原理だけでなく、なぜ光るのか、妨害成分には何があるのかまで押さえておきたいところね。
化学発光方式の仕組み
化学発光方式では、一酸化窒素(NO)とオゾン(O3)を反応させ、そのときに発生する光を測定するの。
反応は、次のように表されるわ。
$$\mathrm{NO+O_3\rightarrow NO_2^*+O_2}$$ここで重要なのが、生成する励起状態の二酸化窒素(NO2*)よ。
NOとO3が反応すると、通常の二酸化窒素(NO2)ではなく、エネルギーの高い励起状態のNO2*が生成するの。
このNO2*が、元の安定した状態(基底状態)に戻るとき、余分なエネルギーを光として放出するってわけ。
$$\mathrm{NO_2^*\rightarrow NO_2+h\nu}$$この光を検出器で測定するのが、化学発光方式の基本的な仕組みね。
そして、一定の測定条件では、化学発光の強度は試料ガス中のNO濃度に比例するわ。
発光しない。
化学発光方式で利用しているのは、NOとO3の反応によって生じるNO2*からの発光。 だから、化学発光式NOx分析計では、NO2をいったんNOに変換してから測定するの。
その変換(還元)を行うのが、コンバーターよ。
最後に妨害成分!
化学発光方式では、水分や二酸化炭素が妨害成分になることがある。
これらは、生成した励起状態のNO2*と衝突することで、NO2*が光を放出する前にエネルギーを失う、いわゆる消光(クエンチング)を起こすの。
その結果、発光強度が低下し、NO濃度の測定値が低めになるってわけ。
ほら、実力を試してみなさい!
選択肢1から順番に見ていく。
化学発光方式では、共存する二酸化炭素が妨害成分となることがあるの。
そのためJISでは、共存する二酸化炭素の影響を無視できる場合、またはその影響を除去できる場合に適用するとされているわ。
したがって、「二酸化炭素の影響を考慮する必要はない」とする選択肢1の記述は誤り。
【解答】1
解説化学発光方式では、一酸化窒素とオゾンを反応させ、そのときに発生する光を測定するの。
そして、一定の測定条件では、発生する化学発光の強度は、試料ガス中の一酸化窒素の濃度に比例するわ。
つまり、(ア)=一酸化窒素 (NO)、(イ)=オゾン (O3)、(ウ)=一酸化窒素 (NO)となる。
【解答】4
解説選択肢1から順番に見ていくわよ。
「排ガス・大気NOx」のところでは詳しく解説していないけれど、原子吸光やICP発光の測光部と同じように、光電子増倍管が使用されるの。
だから、この記述に誤りはないわ。
ここは、分からなければ無理に考えずパスしてもかまわないわよ。
選択肢2
「接ガス系」とは、試料ガスと直接接触する部分・部材の系統のこと。
当然だけど、ガスと直接接触する部材が腐食したら、正確な測定なんてできないわよね。
だから、試料ガスが接触する部分には耐食性のある材料を使用する必要があるの。
したがって、選択肢2の記述にも誤りはないわ。
選択肢3
NOxの測定に限った話じゃないけれど、試料ガスを通す導管をむやみに冷却すると、ガス中の水分が凝縮してしまう。
さらに、その凝縮水に測定対象のガス成分が溶け込んでしまえば、測定値にも影響するし、温度条件によっては凝縮水が凍結して、導管を閉塞させるおそれもあるわ。
だから「試料採取部の導管は十分に冷却する」とする記述は誤り。
【解答】3
解説選択肢1から順番に見ていくわよ。
この分析方法で測定できるのは、一酸化窒素(NO)と、コンバーターによって一酸化窒素に変換できる二酸化窒素(NO2)よ。
一方、一酸化二窒素(N2O)はコンバーターで一酸化窒素に変換できないの。
したがって、選択肢1の記述に誤りはないわ。
ここが分からなければ、無理に考えずパスしてもかまわないわよ。
選択肢2
化学発光方式は、「NOとオゾン(O3)が反応すると光を発する」という性質を利用した分析方法なの。これは化学発光方式の基本中の基本。
だから、選択肢2の「過酸化水素との反応によって生じる化学発光」という部分が誤り。
【解答】2
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