기체분석

요약 기체를 대상으로 하는 화학분석으로 기체의 색·냄새·연소성·조연성 또는 어떤 물질에 흡수되는가 등을 조사하여 정성적으로 기체의 성분 및 조성을 알아내는 일을 말한다.

가스분석이라고도 한다. 각종 기기를 사용하는 특별한 방법도 있으나, 일반적으로 다음과 같은 방법이 시행되고 있다. ① 흡수법: 각종 기체 흡수제와 시료기체를 혼합하여, 흡수제에 흡수된 양을 측정함으로써 정량하는 방법이다. ② 연소법: 시료기체에 산소 등을 가하여 연소반응을 일으키고, 이때 일어나는 부피의 변화, 발생한 탄산가스 등으로부터 성분의 함량을 결정하는 방법으로 수소·탄화수소·산소·메테인 등의 정량에 사용된다. ③ 적정법: 일정량의 시료기체를 흡수액에 통과시켜 흡수액을 적정하는 방법으로 예를 들면, 암모니아를 함유하는 기체를 황산에 통과시키고, 그것을 수산화나트륨으로 적정하면 암모니아의 양을 알 수 있다.

④ 중량법: 적정법과 같으나, 생긴 침전의 중량 또는 흡수제의 증가량을 측정하는 방법이며 예를 들면, 수증기를 함유하는 기체를 과염소산마그네슘 등의 건조제에 통과시켜 그 중량을 재면 물의 양을 알 수 있다. ⑤ 비색법(比色法): 시료기체를 흡수액에 통과시켜 발색하면 그대로, 발색하지 않으면 발색시약을 가하여 비색적량을 하는 방법이며 예를 들면, 황화수소를 함유하는 기체를 아세트산아연이나 수산화나트륨 수용액 등에 통과시켜 흡수시키고, 파라아미노다이메틸아닐린 황산 산성 용액과 염화철(III) 용액을 가하게 되면 푸른색으로 발색하는데, 이것을 비색정량한다.

⑥ 시험지법: 비색법의 변형으로, 시약을 흡수시킨 시험지의 변색을 보는 방법이며 예를 들면, 사이안화수소는 아세트산벤지딘·아세트산구리 시험지를 3∼30초 동안에 푸른색으로 변화시킨다. ⑦ 검지관법(檢知管法): 이것도 시험지법과 비슷한 방법이다. 검지관이란 기체와 반응하여 변색하는 시약을 실리카겔에 흡수시켜 가느다란 유리관에 채운 것을 말한다. 여기에 기체를 통과시켜 변색한 정도를 보아 성분을 정량하는 방법이다. 예를 들면, 40∼60메시의 실리카겔에 황산산성황산파라듐액 및 몰리브데넘산암모늄액의 혼합액을 흡착시킨 다음 진공 건조한 노란색 검지제에 일산화탄소를 통과시키면 푸른색으로 변하는데, 그 함유량은 표준색과 비교하여 정량할 수 있다.

⑧ 물리적 기체분석법: 기체의 밀도·점성도·음속·열전도율·굴절률·스펙트럼·자화율, 기타 각종 물리적 성질을 측정하여 정량하는 방법이다. 이 방법은 화학적 방법보다 정밀하고 신속한 분석법이나, 화학적 방법과 병용하여 분석 목적을 이루는 경우가 많다. 공장용 자동기체분석계, 비활성기체의 분석 등에 쓰인다. ⑨ 질량분석법: 질량분석계에 의하여 분석하는 방법으로 탄화수소 혼합기체·비활성기체·동위원소 등의 분석에 쓰인다.

⑩ 저온증류법: 시료기체를 냉각시켜 액화한 다음 정밀증류하는 방법으로 탄화수소 혼합기체의 분석에 쓰인다. ⑪ 기체크로마토그래피(gas chromatography): 이동상(移動相)의 기체(carrier)를 사용하고, 고정상(固定相)의 기체를 채운 관에 시료기체를 통과시켜 각 성분으로 분리시키는 방법으로 확인·정량을 동시에 할 수 있으며, 특히 유기가스의 분석에 많이 쓰인다. 이 밖에 흔히 기체의 부피측정을 이용하는 기체정량법·기체부피분석도 일반적으로 기체분석이라고 한다.