Analytisk kjemi

Hva er analytisk kjemi?

De Analytisk kjemi Det er grenen av kjemi som er dedikert til å studere eller analysere (derav navnet) sammensetningen av emnet. Dette betyr at det er ansvarlig for å bestemme hvilke stoffer som er laget, så vel som i hvilken andel komponentene er.

Det er en rent eksperimentell disiplin som kombinerer kunnskap og ferdigheter fra forskjellige områder som spenner fra statistikk til moderne og optisk fysikk for å utvikle analytiske metoder som tillater å bestemme, med et tilstrekkelig nivå av selvtillit, hva en prøve inneholder.

I tillegg til dens betydning i grunnleggende vitenskapelig forskning, brukes denne grenen av kjemi i praktisk talt alle bransjer. Dette er fordi det tillater overvåking fra kvaliteten på et kjemikalie eller mat, til nivåene av miljøgifter som er til stede i avfallet som lastes ned til miljøet.

Kort historie om analytisk kjemi

Opprinnelsen til analytisk kjemi kan spores til verkene til Antoine Lavoisier på slutten av 1700 -tallet, som utførte viktige studier relatert til sammensetningen av mineraler og luft, så vel som forbrenning og dyrepusteprosess.

Lavoisier

Imidlertid var det først på det nittende århundre da den tyske farmasøytiske lærlingen Carl Freseenius Mohr utviklet det som ville være de første analytiske marsjene for å bestemme den kvalitative sammensetningen av en prøve. Boken utgitt av Mohr regnes som den første teksten til analytisk kjemi, og mange av dens prinsipper læres fortsatt i dag i klasserommet.

Mohr gjorde mer enn bare å publisere funnene sine. Han oppfant også volumetriske teknikker og designet og bygde noen av de viktigste volumetriske analyseinstrumentene i analytisk kjemi, for eksempel volumetrisk pipetter og burette.

I sitt laboratorium i Frankfurt trente han i tillegg mange andre lærlinger i teknikkene han utviklet. I tillegg til kvantitative teknikker som volumetri og gravimetri, underviste han også på kvalitative kjemiske analyseteknikker. For dette og mye mer regnes han som faren til analytisk kjemi.

Grener av analytisk kjemi

Analytisk kjemi kan deles, i brede slag, i to klasser, avhengig av målet med den kjemiske analysen:

Kvalitativ analytisk kjemi

Det første problemet som søker å løse analytisk kjemi er å bestemme hva som inneholder en ukjent prøve. Det vil si å finne eller identifisere hva komponentene deres er. Denne typen analyser kalles kvalitativ analyse, så denne grenen av analytisk kjemi kalles også kvalitativ analytisk kjemi.

Kan tjene deg: jern (element): egenskaper, kjemisk struktur, bruk

Kvantitativ analytisk kjemi

Denne grenen av analytisk kjemi er ansvarlig for å bestemme hvor mye det er hver komponent i en prøve. Det vil si at den søker å måle i hvilken mengde, andel eller konsentrasjon er de forskjellige komponentene, som kalles Analytter.

I de fleste tilfeller er den kvantitative analysen alltid gitt av kvalitativ analyse, siden den ikke kan bestemmes hvor mye av en analyt som er til stede i en prøve hvis det ikke er kjent hvilke analyser det er i samme.

Dette er grunnen til at, bortsett fra noen få anledninger når det er kjent på forhånd hva som blir analysert, går kvalitativ og kvantitativ analytisk kjemi alltid sammen.

Analytiske metoder

Analytisk kjemi bruker både kvalitative og kvantitative metoder for å forstå sammensetningen av materie:

1.  Kvalitative metoder

Kvalitative metoder er basert på kjemiske reaksjoner som nedbør og kompleks dannelse, samt bruk av separasjonsteknikker for å identifisere komponentene i en prøve. Dette er klassiske metoder og inkluderer følgende eksempler:

• Kationiske analytiske marsjer: Systematisk sett med kjemiske tester som identifiserer tilstedeværelsen av visse metallkationer.
• Anioniske analytiske marsjer: Systematiske sett med kjemiske tester som bekrefter tilstedeværelsen av visse vanlige anioner.
• FLAME -tester: En enkel analyse som lar deg identifisere noen metaller i henhold til flammefargen når prøven blir brent.

2.  Kvantitative metoder

Disse består av å bestemme konsentrasjonen av en art i en prøve. Analytiske metoder er vanligvis delt inn i klassiske våte teknikker som volumetri og gravimetri, og moderne instrumentelle teknikker som spektrometriske teknikker og kromatografi, som vil bli forklart nedenfor:

• Volumetriske analysemetoder

Kjemisk analytiker ved å utføre en grad

Volumetri refererer til et sett med teknikker for indirekte bestemmelse av konsentrasjonen av en analyt i en prøve eller i en alikvot av det samme, basert på måling av volumet til et kjent konsentrasjonsreagens som er nødvendig for å støkiometrisk konsumere analytten. Disse teknikkene kalles også grader eller verdivurderinger.

Kan tjene deg: oxácido

Alle volumetriske metoder er basert på å finne ekvivalenspunktet, der det er oppfylt at:

Ettersom ekvivalenter er lik den normale konsentrasjonen med volumet, og konsentrasjonen av titulæren er kjent, innebærer måling av volumet at antallet ekvivalenter til titleren vil være kjent, og derfor av analytten eller berettiget, som vist til fortsettelse:

Det er mange analysemetoder basert på volumetri, som er forskjellige i henhold til den type kjemiske reaksjonen de bruker. Avhengig av dette, kan følgende typer volumetriske metoder skilles ut:

• • Syre-base volumetri: I disse tilfellene er enten analytten en syre og tittelen en base, eller det motsatte. Reaksjonen er en syre-base-nøytralisering, og sluttpunktet i graden bestemmes av fargeendringen av en kjemisk indikator.
  • Nedbørvolumetri: I denne teknikken er reaksjonen som er involvert dannelse av et uoppløselig bunnfall.
  • Vurdering eller volumetri av kompleks dannelse: I dette tilfellet er reaksjonen dannelsen av et metallkompleks, noen ganger farget, noen ganger ikke.
  • Redox Volumetry: Det refererer til volumetrien som innebærer en oksidasjons- og reduksjonsreaksjon mellom titulær og analytten. Den ene spiller rollen som oksidasjonsmiddel og den andre av reduksjonen.

• Gravimetriske analysemetoder

Analytiske skalaer brukt i gravimetrisk analyse

I motsetning til det forrige tilfellet, er disse metodene basert på måling av massen eller endringen i massen til en prøve etter å ha blitt utsatt for forskjellige typer kjemiske og termiske behandlinger.

Noen eksempler på vanlige gravimetriske metoder i det analytiske kjemilaboratoriet er:

• • Nedbørmetoder: I disse tilfellene er analytten vanligvis et ion som er utfelt kvantitativt i form av et uoppløselig salt. Sa saltfilter og tørker og bestemmer deretter massen. Med denne massen blir mengden av analytten i den opprinnelige prøven deretter bestemt.
  • Volatiliseringsmetoder: I motsetning til den forrige, skilles analytten i dette tilfellet fra prøvematrisen i form av en gass. I noen metoder blir denne gassen samlet ved å reagere med et tilstrekkelig reagens og deretter veie produktet av nevnte reaksjon. I andre bestemmes massen av gassen ved hjelp av vektforskjellen før og etter flyktning.
  • Elektroavsetning: Det ligner på nedbørmetoder, bortsett fra at analytten blir avsatt på en elektrode på grunn av en redoksreaksjon generert av en elektrisk strøm. Økningen i elektrodemasse gjør det mulig å bestemme mengden analyt i prøven.

• Instrumentelle metoder

Automatisert analytisk instrument

Moderne analysemetoder er mest basert på bruk av avanserte vitenskapelige instrumenter som er i stand til å analysere komplekse prøver effektivt, presist og i noen tilfeller automatisert. Disse metodene er basert på måling av noen fysiske egenskaper som kan korreleres med konsentrasjonen av analytten i prøven.

Kan tjene deg: alkaliske metaller: fysiske og kjemiske egenskaper, bruk, skaffelse

Noen teknikker måler forskjeller i elektrisk potensial eller strømintensitet, mens andre måler mengden lys som sendes ut eller absorberes av atomer eller molekyler ved spesifikke bølgelengder.  Noen eksempler på instrumentelle analysemetoder er:

• • Spektrometriske metoder: Disse metodene er basert på lysabsorpsjonsfenomenet av atomer og molekyler, eller på utslipp av lys når atomer blir oppvarmet ved høye temperaturer. I det første tilfellet kalles teknikkene absorpsjonsspektrometri (atomisk eller molekylær som tilfellet kan være), og i det andre kalles de atomutslippsspektrometri.
  • Elektroanalytiske metoder: I motsetning til de forrige, måler disse endringer i strøm eller i de elektriske egenskapene til en prøve i nærvær av analytten. Dette inkluderer målinger av strømintensitet (som i tilfelle av polarografi), spenning (som i tilfelle av pH-metoder), elektrisk ledningsevne, etc.

• Kromatografiske metoder

Kromatografi kan betraktes som en klasse bortsett fra en egen analytisk metode, siden den inkluderer separasjon, kvalitativ identifisering og kvantifisering alt i en. Disse metodene kan kombineres med volumetriske eller instrumentelle teknikker for analyse av separate analytter.

I denne teknikken oppløses en kompleks prøve i et tilstrekkelig løsningsmiddel og strømmer gjennom et porøst materiale som en gel, et filterpapir eller fin sand, skyvet av samme løsningsmiddel.

De forskjellige oppløste stoffene som er til stede i utvalget vil ha forskjellige tilhørigheter på grunn av det porøse materialet, så noen vil bevege seg raskere gjennom det enn andre. Til slutt blir brøkene som drar til analyse samlet inn, eller blir analysert på nettet ved hjelp av et absorpsjonsspektrometer.