Analitična kemija

Kaj je analitična kemija?

The analitična kemija Podružnica kemije je namenjena študiju ali analiziranju (od tod tudi njeno ime) sestave predmeta. To pomeni, da je odgovoren za določitev, kakšne snovi so narejene, pa tudi v kakšnem deležu so njeni sestavni deli.

To je čisto eksperimentalna disciplina, ki združuje znanje in spretnosti z različnih področij, ki segajo od statistike do sodobne in optične fizike, da razvijejo analitične metode, ki omogočajo določitev z ustrezno stopnjo zaupanja, kaj vsebuje vzorec.

Poleg svojega pomena pri osnovnih znanstvenih raziskavah se ta veja kemije uporablja v praktično vseh panogah. To je zato, ker omogoča spremljanje od kakovosti kemikalije ali hrane do ravni onesnaževal, ki so prisotni v odpadkih, ki se prenesejo v okolje.

Kratka zgodovina analitične kemije

Izvor analitične kemije je mogoče zaslediti do del Antoina Lavoisierja konec 18. stoletja, ki so izvedli pomembne študije, povezane s sestavo mineralov in zraka, pa tudi s postopkom izgorevanja in živali.

Lavoisier

Vendar je bilo šele v devetnajstem stoletju, ko nemški farmacevtski vajenec Carl Freseenius Mohr razvil, kaj bi bile prvi analitični pohodi za določitev kvalitativne sestave vzorca. Knjiga, ki jo je objavil Mohr, velja za prvo besedilo analitične kemije in veliko njegovih načel se še danes učijo v učilnici.

Mohr je več kot samo objavil svoja odkritja. Izumil je tudi volumetrične tehnike ter oblikoval in zgradil nekaj najpomembnejših instrumentov volumetrične analize v analitični kemiji, kot so volumetrične pipete in birette.

Poleg tega je v svojem laboratoriju v Frankfurtu usposobil številne druge vajence v tehnikah, ki jih je razvil. Poleg kvantitativnih tehnik, kot sta volumetrija in gravimetrija, je poučeval tudi kvalitativne tehnike kemijske analize. Za to in še veliko več velja za očeta analitične kemije.

Veje analitične kemije

Analitično kemijo lahko v dveh razredih razdelimo v širokih udarcih, odvisno od cilja kemijske analize:

Kvalitativna analitična kemija

Prva težava, ki želi rešiti analitično kemijo, je ugotoviti, kaj vsebuje neznan vzorec. Torej najti ali določiti, kakšne so njihove komponente. Ta vrsta analize se imenuje kvalitativna analiza, zato se ta veja analitične kemije imenuje tudi kvalitativna analitična kemija.

Vam lahko služi: železo (element): značilnosti, kemična struktura, uporaba

Kvantitativna analitična kemija

Ta veja analitične kemije je odgovorna za določitev, koliko je vsaka komponenta v vzorcu. To pomeni, da želi meriti, kakšno količino, delež ali koncentracija so različne komponente, ki se imenujejo analita.

V večini primerov kvantitativna analiza vedno obstaja kvalitativna analiza, saj ni mogoče določiti, koliko je v vzorcu prisotno, če ni znano, kakšne analize so v istem.

Zato je, razen v nekajkrat, ko je vnaprej znano, kaj se analizira, kvalitativno in kvantitativno analitična kemija vedno skupaj gre skupaj.

Analitične metode

Analitična kemija uporablja tako kvalitativne kot kvantitativne metode za razumevanje sestave snovi:

1.  Kvalitativne metode

Kvalitativne metode temeljijo na kemičnih reakcijah, kot so padavine in tvorba kompleksa, pa tudi na uporabi tehnik ločevanja za prepoznavanje komponent vzorca. To so klasične metode in vključujejo naslednje primere:

• Kationski analitični pohodi: sistematični nabor kemičnih testov, ki prepoznavajo prisotnost nekaterih kovinskih kationov.
• Anionski analitični pohodi: Sistematičen nabor kemičnih testov, ki potrjujejo prisotnost nekaterih skupnih anionov.
• Plamenski testi: Preprosta analiza, ki vam omogoča prepoznavanje nekaterih kovin glede na barvo plamena.

2.  Kvantitativne metode

Ti so sestavljeni iz določitve koncentracije vrste v vzorcu. Analitične metode so na splošno razdeljene na klasične mokre tehnike, kot sta volumetrija in gravimetrija, ter sodobne instrumentalne tehnike, kot so spektrometrične tehnike in kromatografija, kar bosta razložena spodaj:

• Metode volumetrične analize

Kemični analitik z izvajanjem diplome

Volumetrija se nanaša na niz tehnik za posredno določanje koncentracije analita v vzorcu ali v alikvotu istega, ki temelji na merjenju volumna znanega koncentracijskega reagenta. Te tehnike se imenujejo tudi stopnje ali vrednotenje.

Vam lahko služi: oxácido

Vse volumetrične metode temeljijo na iskanju enakovrednosti, v kateri je izpolnjeno:

Ker so enakovredni enaki normalni koncentraciji po volumnu in je znana koncentracija titularnega do nadaljevanja:

Obstaja veliko analitičnih metod, ki temeljijo na volumetriji, ki se razlikujejo glede na vrsto kemijske reakcije. Glede na to je mogoče razlikovati naslednje vrste volumetričnih metod:

• • Volumetrija kislinske baze: V teh primerih je analit kislina in naslov A, ali nasprotno. Reakcija je kislina nevtralizacija, končna točka stopnje pa se določi s spremembo barve kemičnega indikatorja.
  • Volumetrija padavin: V tej tehniki je vpletena reakcija tvorba netopne oborine.
  • Ocenjevanje ali volumetrija zapletene tvorbe: V tem primeru je reakcija tvorba kovinskega kompleksa, včasih obarvanega, včasih ne.
  • Redox volumetrija: Nanaša se na volumetrijo, ki pomeni reakcijo oksidacije in redukcije med titularnim in analitom. Eden ima vlogo oksidacijskega sredstva, drugega pa reduktorja.

• Metode gravimetrične analize

Analitične lestvice, uporabljene v gravimetrični analizi

Za razliko od prejšnjega primera te metode temeljijo na merjenju mase ali spremembi mase vzorca, potem ko so bile podvržene različnim vrstam kemičnih in toplotnih obdelav.

Nekateri primeri skupnih gravimetričnih metod v laboratoriju za analitično kemijo so:

• • Metode padavin: V teh primerih je analit ponavadi ion, ki ga kvantitativno oborimo v obliki netopne soli. Je rekel soli filtre in se suši, nato pa določi svojo maso. S to maso se nato določi količina analita v prvotnem vzorcu.
  • Metode za snovi: Za razliko od prejšnjega je analit v tem primeru ločen od vzorčne matrice v obliki plina. Pri nekaterih metodah se ta plin zbira z reakcijo z ustreznim reagentom in nato tehtamo produkt omenjene reakcije. V drugih se masa plina določi z razliko v teži pred in po hlapnitvi.
  • Elektrodepozija: Podobno je s metodami padavin, razen dejstva, da se analit odlaga na elektrodo zaradi redoks reakcije, ki jo ustvari električni tok. Povečanje mase elektrode omogoča določitev količine analita v vzorcu.

• Instrumentalne metode

Avtomatizirani analitični instrument

Sodobne analitične metode večinoma temeljijo na uporabi naprednih znanstvenih instrumentov, ki so sposobni učinkovito, natančno in v nekaterih primerih analizirati kompleksne vzorce. Te metode temeljijo na merjenju neke fizične lastnosti, ki jih je mogoče povezati s koncentracijo analita v vzorcu.

Vam lahko služi: alkalne kovine: fizikalne in kemijske lastnosti, uporabe, pridobivanje

Nekatere tehnike merijo razlike v električnem potencialu ali intenzivnosti toka, druge pa merijo količino svetlobe, ki jo oddajajo ali absorbirajo z atomi ali molekulami pri določenih valovnih dolžinah.  Nekaj ​​primerov instrumentalnih analitičnih metod je:

• • Spektrometrične metode: Te metode temeljijo na pojavu absorpcije svetlobe z atomi in molekulami ali na emisiji svetlobe, ko se atomi segrejejo pri visokih temperaturah. V prvem primeru se tehnike imenujejo absorpcijska spektrometrija (atomska ali molekularna, kot je primer), v drugem pa jih imenujemo atomska emisijska spektrometrija.
  • Elektroanalitične metode: Za razliko od prejšnjih teh ukrepov spremembe električne energije ali električnih lastnosti vzorca v prisotnosti analita. To vključuje meritve trenutne intenzivnosti (kot v primeru polarografije), napetosti (kot v primeru pH-metod), električno prevodnost itd.

• Kromatografske metode

Kromatografijo lahko obravnavamo kot razred, razen ločene analitične metode, saj vključuje ločitev, kvalitativno identifikacijo in količinsko določanje v enem. Te metode je mogoče kombinirati z volumetričnimi ali instrumentalnimi tehnikami za analizo ločenih analitov.

V tej tehniki se zapleten vzorec raztopi v ustreznem topilu in teče skozi porozni material, kot so gel, filtrirni papir ali fini pesek, ki ga potisne isto topilo.

Različni topili, ki so prisotni v vzorcu. Na koncu se frakcije, ki odhajajo v analizo, zbirajo ali se analizirajo prek spleta s pomočjo absorpcijskega spektrometra.