• Mitä on analyyttinen kemia?

Selitämme, mitä analyyttinen kemia on ja mihin tämä kemian haara keskittyy. Myös käyttämäsi analyyttiset menetelmät.

Analyyttinen kemia käyttää erilaisia ​​analyyttisiä menetelmiä.

Mitä on analyyttinen kemia?

Analyyttistä kemiaa kutsutaan haaraksi kemia joka keskittyy ymmärtämään asia, eli siitä analyysi näytteen muodostavista materiaaleista kokeellisia tai laboratoriomenetelmiä käyttäen.

Analyyttinen kemia voidaan luokitella kvantitatiiviseen ja kvalitatiiviseen analyyttiseen kemiaan. Kvantitatiivista analyyttistä kemiaa käytetään määrittämään määrä, pitoisuus tai suhteessa näytteen yhdestä tai useammasta komponentista, eli se käsittelee aineen kvantifiointia.

Kvalitatiivista analyyttistä kemiaa käytetään selvittämään, mitkä näytteen komponentit ovat, eli se koskee näytteen kunkin komponentin tunnistamista. Toisaalta analyyttistä kemiaa käytetään myös näytteen komponenttien erottamiseen. Yleensä kyseistä ainetta (joka on tunnistettava tai määritettävä) kutsutaan analyytiksi.

Analyyttisen kemian synnynnäinen tieto syntyi 1700-luvulla syntyneestä nykyaikaisesta käsityksestä aineen kemiallisesta koostumuksesta.

Tärkeä virstanpylväs tämän kehityksessä kurinalaisuutta Se oli ymmärrystä aineen fysikaalisten ominaisuuksien ja sen kemiallisen koostumuksen välisestä korrelaatiosta. Tässä spektroskopian, sähkökemian ja polarografian tutkimus olivat perustavanlaatuisia.

Kuitenkin kemiallisen analyysin menetelmien keksiminen, jotka mahdollistaisivat aineen täydellisemmän ymmärtämisen, etenisi tieteen ja tekniikan kehityksen mukana, niin että analyyttisen kemian alan yleiset ominaisuudet määritettäisiin vasta 1900-luvulla.

Analyyttinen kemia käyttää seuraavia analyyttisiä menetelmiä aineen ymmärtämiseen:

Kvantitatiiviset menetelmät

• Volumetriset menetelmät. Titraus tai titraus, ne ovat kvantitatiivisia menetelmiä, joissa reagenssia, jonka pitoisuus tunnetaan (titrausaine), käytetään määrittämään toisen reagenssin, jonka pitoisuus on tuntematon (näytteessä oleva analyytti tai analysoitava aine), reagenssia käyttämällä kemiallinen reaktio Titrauksissa käytetään yleensä indikaattoreita, jotka merkitsevät reaktion loppupistettä. On olemassa erilaisia ​​tutkintoja:
  • Happo-emäs-titraukset. Ne ovat sellaisia, joissa a happoa emäksellä käyttämällä happo-emäs-indikaattoria. Yleensä pohja asetetaan byrettiin (tilavuuksien mittaamiseen käytetty kemikaalisäiliö) ja pullo erlenmeyerpulloon. äänenvoimakkuutta tunnettu happo, johon on lisätty muutama tippa fenoliftaleiinia (indikaattori). Fenolftaleiini muuttuu vaaleanpunaiseksi emäksisessä väliaineessa ja on väritöntä happamassa väliaineessa. Sitten menetelmässä emästä lisätään happoon, kunnes lopullinen liuos muuttuu vaaleanpunaiseksi, mikä tarkoittaa, että hapon ja emäksen välinen reaktio on saavuttanut loppupisteensä. Hetki ennen loppupisteen saavuttamista reaktio saavuttaa ekvivalenssipisteensä, jossa aineen määrä titrausaineessa on yhtä suuri kuin analyytissä olevan aineen määrä. Jos reaktion stoikiometria on 1:1, eli sama määrä analyyttiä reagoi kuin titrausaine, voidaan seuraavaa yhtälöä käyttää analyytin määrän määrittämiseen:
    

Missä:

• • [X] on aineen tunnettu pitoisuus X, ilmaistuina mol/l tai vastaavina yksiköinä.
  • V (X) on aineen tilavuus X jaetaan byretistä ilmaistuna litreinä tai vastaavina yksikköinä.
  • [Y] on analyytin tuntematon pitoisuus Y, ilmaistuna mol/l tai vastaavina yksikköinä.
  • V (Y) on aineen tilavuus Y erlenmeyerpullossa ilmaistuna litreinä tai vastaavina yksikköinä.

On tärkeää selventää, että vaikka tätä yhtälöä käytetään laajalti, se vaihtelee usein käytetyn tutkinnon tyypin mukaan.

• • Redox-titraukset. Emäs on sama kuin happo-emäs-titrauksissa, mutta tässä tapauksessa analyytin ja analyytin välillä tapahtuu redox-reaktio. liukeneminen hapettava tai pelkistävä tapauksen mukaan. Käytetty indikaattori voi olla potentiometri (laitteisto potentiaalieron mittaamiseen) tai redox-indikaattori (yhdisteet, joilla on määritelty väri jokaisessa hapetustilassa).
  • Monimutkaisen muodostuksen pätevyys. Ne koostuvat kompleksin muodostusreaktiosta analyytin ja titrausaineen välillä.
  • Sadetitraus. Ne koostuvat sakan muodostumisesta. Ne ovat hyvin spesifisiä ja käytetyt indikaattorit ovat hyvin erityisiä kullekin reaktiolle.
• Gravimetriset menetelmät. Kvantitatiivinen menetelmä joka koostuu materiaalin tai aineen painon mittaamisesta ennen muutosten tekemistä ja sen jälkeen. Instrumentti suorittaa mittaus se on yleensä analyyttinen tasapaino. Gravimetrisiä menetelmiä on useita:
  • Sademäärä. Se koostuu sakan muodostumisesta, joten punnittaessa sen määrä alkuperäisessä näytteessä voidaan laskea stoikiometristen suhteiden avulla. Sakka voidaan kerätä liuoksesta, josta se löytyy suodatus. Tämän menetelmän soveltamiseksi analyytin on oltava huonosti liukeneva ja kemiallisesti hyvin määritelty.
  • Haihtuminen. Se koostuu analyytin haihduttamisesta sen erottamiseksi näytteestä. Sitten analyytti otetaan talteen imeytymällä johonkin materiaaliin, tämä materiaali punnitaan ja paino Se johtuu analyytin sisällyttämisestä, jonka paino lasketaan absorboivan materiaalin painojen eron perusteella ennen ja jälkeen analyytin imeytymisen. Tätä menetelmää voidaan soveltaa vain, kun analyytti on näytteen ainoa haihtuva aine.
  • Sähkösaostus. Se koostuu a redox-reaktio jossa analyytti kerrostetaan elektrodille osana yhdistettä. Sitten elektrodi punnitaan ennen redox-reaktiota ja sen jälkeen, jolloin voidaan laskea saostuneen analyytin määrä.

Kehittyneemmät instrumentaalimenetelmät:

• Spektrometriset menetelmät. Laitteita käytetään sähkömagneettisen säteilyn käyttäytymisen mittaamiseen (valoa) joutuessaan kosketuksiin analysoitavan aineen tai yhdisteen kanssa.
• Elektroanalyyttiset menetelmät. Samanlainen kuin spektrometrinen, mutta sähköä valon sijasta sähköpotentiaalin mittaamiseen tai sähkövirta analysoitava aine välittää.
• Kromatografiset menetelmät. The kromatografia on menetelmä monimutkaisten seosten erottamiseen, karakterisointiin ja kvantifiointiin. Sitä käytetään erottamaan yksi tai useampi komponentti a seos ja samalla tunnistaa ne ja laskea niiden pitoisuus tai määrä näytteessä, eli kvantifioida ne. Kromatografinen menetelmä koostuu periaatteessa kiinteästä faasista ja liikkuvasta faasista, jotka ovat osa laitteistoa tai rakennetta, jota käytetään näytteen analysointiin. Kiinteä faasi on liikkumaton ja koostuu aineesta, joka kiinnittyy johonkin systeemiin, joka on yleisesti suunniteltu kolonnin muotoon, ja liikkuva faasi on aine (nestemäinen tai kaasumainen), joka virtaa stationaarifaasin läpi. Komponenttien (analyyttien) erottuminen tapahtuu niiden kunkin affiniteetin mukaan kiinteään faasiin tai liikkuvaan faasiin, mikä riippuu erilaisista kemiallisista ja fysikaalisista ominaisuuksista (kummankin tai molempien faasien). Kromatografioita on erilaisia ​​riippuen liikkuvana ja kiinteänä faasina käytetyistä aineista, menetelmälle asetetuista olosuhteista ja kromatografisten laitteiden rakenteesta. Esimerkiksi seuraavassa kuvassa näet kromatografiapylvääseen ruiskutetun seoksen eri komponenttien erottumisen. Voit nähdä erilaista värit kunkin komponentin laskeutuessa kolonnin täyttävän kiinteän vaiheen läpi: