Chemia analityczna

Co to jest chemia analityczna?

Chemia analityczna Jest to gałąź chemii poświęcona badaniu lub analizowaniu (stąd jego nazwa) składu przedmiotu. Oznacza to, że jest odpowiedzialny za określenie, jakie substancje są wytwarzane, a także w jakim proporcji są jej składniki.

Jest to czysto eksperymentalna dyscyplina, która łączy wiedzę i umiejętności od różnych obszarów, od statystyki po nowoczesną i optyczną fizykę po opracowanie metod analitycznych, które pozwalają na określenie, z odpowiednim poziomem zaufania, co zawiera próbka.

Oprócz jego znaczenia w podstawowych badaniach naukowych, ta gałąź chemii jest stosowana w praktycznie wszystkich branżach. Dzieje się tak, ponieważ pozwala na monitorowanie od jakości chemikaliów lub żywności, po poziomy zanieczyszczeń obecnych w odpadach pobieranych do środowiska.

Krótka historia chemii analitycznej

Początki chemii analitycznej można prześledzić dziełom Antoine Lavoisier pod koniec XVIII wieku, który przeprowadził ważne badania związane z składem minerałów i powietrza, a także procesem spalania i oddychania zwierząt.

Lavoisier

Jednak dopiero w XIX wieku niemiecki uczeń farmacji Carl Freseenius Mohr opracowałby pierwsze marsze analityczne, które określają składowy skład próbki. Książka opublikowana przez Mohra jest uważana za pierwszy tekst chemii analitycznej, a wiele jej zasad jest nadal nauczanych w klasie.

Mohr zrobił coś więcej niż tylko opublikował swoje odkrycia. Wynalazł także techniki wolumetryczne oraz zaprojektował i zbudował niektóre z najważniejszych instrumentów analizy wolumetrycznej w chemii analitycznej, takich jak pipety i biuta objętościowa.

Dodatkowo, w swoim laboratorium we Frankfurcie, przeszkolił wielu innych uczniów w zakresie opracowanych przez siebie technik. Oprócz technik ilościowych, takich jak objętość i grawimetria, nauczał również jakościowych technik analizy chemicznej. Za to i wiele więcej jest uważany za ojca chemii analitycznej.

Gałęzie chemii analitycznej

Chemię analityczną można podzielić na szerokie uderzenia, w dwóch klasach, w zależności od celu analizy chemicznej:

Jakościowa chemia analityczna

Pierwszym problemem, który ma na celu rozwiązanie chemii analitycznej, jest ustalenie, co zawiera nieznaną próbkę. To znaczy znajdź lub określ ich komponenty. Ten rodzaj analizy nazywa się analizą jakościową, więc ta gałąź chemii analitycznej jest również nazywana jakościową chemią analityczną.

Może ci służyć: żelazo (element): charakterystyka, struktura chemiczna, używa

Ilościowa chemia analityczna

Ta gałąź chemii analitycznej jest odpowiedzialna za określenie, ile jest każdy składnik w próbce. Oznacza to, że dąży do zmierzenia w jakiej ilości, proporcjach lub stężeniu są różne składniki, które są nazywane anality.

W większości przypadków analiza ilościowa jest zawsze poprzedzona analizą jakościową, ponieważ nie można ustalić, ile analitu jest obecny w próbce, jeśli nie wiadomo, jakie analizy są w tym samym.

Właśnie dlatego, z wyjątkiem kilku okazji, gdy jest znane z góry, co jest analizowane, jakościowa i ilościowa chemia analityczna zawsze idzie razem.

Metody analityczne

Chemia analityczna wykorzystuje zarówno metody jakościowe, jak i ilościowe, aby zrozumieć skład materii:

1.  Metody jakościowe

Metody jakościowe oparte są na reakcjach chemicznych, takich jak wytrącanie i tworzenie złożone, a także na zastosowaniu technik separacji do identyfikacji składników próbki. Są to klasyczne metody i zawierają następujące przykłady:

• Kationowe marsze analityczne: systematyczny zestaw testów chemicznych, które identyfikują obecność niektórych kationów metalowych.
• Anioniczne marsze analityczne: Systematyczny zestaw testów chemicznych, które potwierdzają obecność niektórych wspólnych anionów.
• Testy płomienia: Prosta analiza, która pozwala zidentyfikować niektóre metale według koloru płomienia po spaleniu próbki.

2.  Metody ilościowe

Polegają one na określeniu stężenia gatunku w próbce. Metody analityczne są ogólnie podzielone na klasyczne techniki mokre, takie jak objętość i grawimetria, oraz nowoczesne techniki instrumentalne, takie jak techniki spektrometryczne i chromatografia, które zostaną wyjaśnione poniżej:

• Metody analizy wolumetrycznej

Analityk chemiczny, przeprowadzając stopień

Objętość odnosi się do zestawu technik pośredniego określenia stężenia analitu w próbce lub w tym samym podwielokrotności, w oparciu o pomiar objętości znanego odczynnika stężenia, który jest niezbędny do stechiometrycznego zużycia analitu analitu. Techniki te są również nazywane stopniami lub wyceną.

Może ci służyć: Oxácido

Wszystkie metody wolumetryczne oparte są na znalezieniu punktu równoważności, w którym się spełnia, że:

Ponieważ równoważniki są równe normalnym stężeniu przez objętość, a stężenie tytułowego jest znane, wówczas pomiar jego objętości oznacza, że ​​liczba równoważników tytlera będzie znana, a zatem analitu lub uprawniony, jak pokazano do kontynuacji:

Istnieje wiele metod analitycznych opartych na objętościach, które różnią się w zależności od rodzaju stosowanej reakcji chemicznej. W zależności od tego można rozróżnić następujące typy metod objętościowych:

• • Objętość kwasowo-zasadowa: W takich przypadkach albo analit jest kwasem, a tytuł podstawa lub odwrotnie. Reakcja jest neutralizacja kwasowo-zasadowa, a punkt końcowy stopnia jest określany przez zmianę koloru wskaźnika chemicznego.
  • Większość opadów: W tej technice reakcją jest tworzenie się nierozpuszczalnego osadu.
  • Ocena lub objętość tworzenia złożonego: W tym przypadku reakcja jest tworzeniem kompleksu metalu, czasem kolorowego, czasem nie.
  • Objętość redoks: Odnosi się do objętości, która implikuje utlenianie i reakcję redukcji między tytułowym a analitem. Jeden odgrywa rolę środka utleniającego, a drugi z redukcji.

• Metody analizy grawimetrycznej

Skale analityczne stosowane w analizie grawimetrycznej

W przeciwieństwie do poprzedniego przypadku metody te oparte są na pomiarze masy lub zmiany masy próbki po tym, jak poddanie się różnym rodzajom obróbki chemicznej i termicznej.

Niektóre przykłady wspólnych metod grawimetrycznych w laboratorium chemii analitycznej to:

• • Metody opadów: W takich przypadkach analit jest zwykle jonem wytrąconym ilościowo w postaci nierozpuszczalnego soli. Wspomniane filtry soli i wysycha, a następnie określają jego masę. Przy tej masie określono ilość analitu w pierwotnej próbce.
  • Metody ulatniania: W przeciwieństwie do poprzedniej, analit w tym przypadku jest oddzielony od macierzy próbki w postaci gazu. W niektórych metodach gaz ten jest zbierany przez reakcję z odpowiednim odczynnikiem, a następnie ważąc produkt wspomnianej reakcji. W innych masę gazu jest określana za pomocą różnicy masy przed i po uwieleniu.
  • Elektropozycja: Jest podobny do metod wytrącania, z wyjątkiem faktu, że analit jest osadzany na elektrodzie z powodu reakcji redoks generowanej przez prąd elektryczny. Wzrost masy elektrody pozwala określić ilość analitu w próbce.

• Metody instrumentalne

Zautomatyzowany instrument analityczny

Nowoczesne metody analityczne opierają się głównie na stosowaniu zaawansowanych instrumentów naukowych, które są w stanie efektywnie analizować złożone próbki, dokładnie i, w niektórych przypadkach, zautomatyzowane. Metody te oparte są na pomiarze niektórych właściwości fizycznych, które można skorelować ze stężeniem analitu w próbce.

Może ci służyć: metale alkaliczne: właściwości fizyczne i chemiczne, stosowanie, uzyskiwanie

Niektóre techniki mierzą różnice w potencjałych elektrycznych lub intensywnościach prądu, podczas gdy inne mierzą ilość światła emitowanego lub wchłaniane przez atomy lub cząsteczki przy określonych długościach fali.  Niektóre przykłady instrumentalnych metod analitycznych to:

• • Metody spektrometryczne: Metody te oparte są na zjawisku absorpcji światła przez atomy i cząsteczki lub na emisji światła, gdy atomy są ogrzewane w wysokich temperaturach. W pierwszym przypadku techniki nazywane są spektrometrią absorpcyjną (atomową lub molekularną, jak może być przypadek), aw drugim są one nazywane spektrometrią emisji atomowej.
  • Metody elektroanalityczne: W przeciwieństwie do poprzednich, te zmiany elektryczne lub właściwości elektryczne próbki w obecności analitu. Obejmuje to pomiary intensywności prądu (jak w przypadku polarografii), napięcie (jak w przypadku metod pH), przewodność elektryczna itp.

• Metody chromatograficzne

Chromatografię można uznać za klasę oprócz oddzielnej metody analitycznej, ponieważ obejmuje ona separację, identyfikację jakościową i kwantyfikację. Metody te można łączyć z technikami objętościowymi lub instrumentalnymi do analizy oddzielnych analitów.

W tej technice złożona próbka rozpuszcza się w odpowiednim rozpuszczalniku i przepływa przez porowaty materiał, taki jak żel, bibułka filtracyjna lub drobny piasek, pchany przez ten sam rozpuszczalnik.

Różne substancje rozpuszczone w próbce będą miały różne powinowactwa z powodu porowatego materiału, więc niektóre poruszają się szybciej niż inne. Ostatecznie frakcje, które opuszczają analizę, są gromadzone lub analizowane online za pomocą spektrometru absorpcji.