Aiškiname, kas yra analitinė chemija ir į ką ši chemijos šaka orientuojasi. Taip pat jūsų naudojami analizės metodai.
Kas yra analitinė chemija?
Analitinė chemija vadinama šaka chemija kuri orientuota į supratimą reikalas, tai yra, iš analizė medžiagos, sudarančios mėginį, naudojant eksperimentinius arba laboratorinius metodus.
Analitinė chemija gali būti skirstoma į kiekybinę ir kokybinę analitinę chemiją. Kiekybinė analitinė chemija naudojama kiekiui, koncentracijai ar proporcija Vieno ar daugiau komponentų imtyje, tai yra, jis susijęs su medžiagos kiekybiniu įvertinimu.
Kokybinė analitinė chemija naudojama norint sužinoti, kokie yra mėginio komponentai, tai yra, ji yra susijusi su kiekvieno mėginio komponento identifikavimu. Kita vertus, analitinė chemija taip pat naudojama mėginio komponentams atskirti. Paprastai nagrinėjama medžiaga (ta, kurią reikia identifikuoti arba kiekybiškai įvertinti) vadinama analite.
Žinios, sukėlusios analitinę chemiją, kilo iš šiuolaikinės medžiagos cheminės sudėties idėjos, atsiradusios XVIII a.
Svarbus šio vystymosi etapas disciplina Tai buvo supratimas apie ryšį tarp fizikinių materijos savybių ir jos cheminės sudėties. Šiuo atveju pagrindiniai buvo spektroskopijos, elektrochemijos ir poliarografijos tyrimai.
Tačiau cheminės analizės metodų, leidžiančių visapusiškiau suprasti materiją, išradimas žengtų į priekį kartu su mokslo ir technologijų raida, todėl bendrosios analitinės chemijos srities charakteristikos būtų apibrėžtos tik XX a.
Analitinė chemija naudoja šiuos analitinius metodus, kad suprastų medžiagą:
Kiekybiniai metodai
- Tūriniai metodai. Tai yra kiekybiniai metodai, kurių metu reagentas, kurio koncentracija žinoma (titruojanti medžiaga), yra naudojamas kito reagento, kurio koncentracija nežinoma (analitės ar medžiagos, kuri turi būti analizuojama mėginyje), koncentracijos nustatymui. cheminė reakcija Titruojant paprastai naudojami indikatoriai, žymintys reakcijos galutinį tašką. Yra įvairių laipsnių tipų:
- Rūgščių-šarmų titravimas. Jie yra tokie, kuriuose a rūgšties su baze, naudojant rūgšties ir bazės indikatorių. Paprastai pagrindas dedamas į biuretę (cheminis indas naudojamas tūriams matuoti), o kolba dedama į erlenmejerio kolbą. apimtis žinoma rūgštis su keliais lašais fenolftaleino (indikatoriaus). Fenolftaleinas bazinėje terpėje pasidaro rausvas, o rūgštinėje terpėje yra bespalvis. Tada metodas susideda iš bazės pridėjimo į rūgštį tol, kol galutinis tirpalas pasidaro rausvas, o tai reiškia, kad reakcija tarp rūgšties ir bazės pasiekė galutinį tašką. Akimirksniu prieš pasiekiant galutinį tašką, reakcija pasiekia savo ekvivalentiškumo tašką, kur medžiagos kiekis titrante yra lygus medžiagos kiekiui analitėse. Jei reakcijos stechiometrija yra 1: 1, tai yra, reaguoja toks pat analitinės medžiagos kiekis kaip ir titrantas, analitės kiekiui nustatyti galima naudoti šią lygtį:
- Rūgščių-šarmų titravimas. Jie yra tokie, kuriuose a rūgšties su baze, naudojant rūgšties ir bazės indikatorių. Paprastai pagrindas dedamas į biuretę (cheminis indas naudojamas tūriams matuoti), o kolba dedama į erlenmejerio kolbą. apimtis žinoma rūgštis su keliais lašais fenolftaleino (indikatoriaus). Fenolftaleinas bazinėje terpėje pasidaro rausvas, o rūgštinėje terpėje yra bespalvis. Tada metodas susideda iš bazės pridėjimo į rūgštį tol, kol galutinis tirpalas pasidaro rausvas, o tai reiškia, kad reakcija tarp rūgšties ir bazės pasiekė galutinį tašką. Akimirksniu prieš pasiekiant galutinį tašką, reakcija pasiekia savo ekvivalentiškumo tašką, kur medžiagos kiekis titrante yra lygus medžiagos kiekiui analitėse. Jei reakcijos stechiometrija yra 1: 1, tai yra, reaguoja toks pat analitinės medžiagos kiekis kaip ir titrantas, analitės kiekiui nustatyti galima naudoti šią lygtį:
Kur:
-
- [X] yra žinoma medžiagos koncentracija X, išreikštas mol / L arba lygiaverčiais vienetais.
- V (X) yra medžiagos tūris X išleidžiamas iš biuretės, išreikštas L arba lygiaverčiais vienetais.
- [Y] yra nežinoma analitės koncentracija Y, išreikštas mol / L arba lygiaverčiais vienetais.
- V (Y) yra medžiagos tūris Y Erlenmejerio kolboje, išreikšta L arba lygiaverčiais vienetais.
Svarbu paaiškinti, kad nors ši lygtis plačiai naudojama, ji dažnai skiriasi priklausomai nuo naudojamo laipsnio tipo.
-
- Redokso titravimas. Pagrindas yra toks pat kaip ir rūgščių-šarmų titravimo atveju, tačiau šiuo atveju vyksta redokso reakcija tarp analitės ir ištirpimas oksiduojantis arba redukuojantis, priklausomai nuo atvejo. Naudojamas indikatorius gali būti potenciometras (įranga potencialų skirtumui matuoti) arba redokso indikatorius (junginiai, kurių kiekvienoje oksidacijos būsenoje yra nustatyta spalva).
- Kompleksinio formavimo kvalifikacija. Jie susideda iš sudėtingos susidarymo reakcijos tarp analitės ir titranto.
- Kritulių titravimas. Jie susideda iš nuosėdų susidarymo. Jie yra labai specifiniai, o naudojami rodikliai yra labai specifiniai kiekvienai reakcijai.
- Gravimetriniai metodai. Kiekybinis metodas kurią sudaro medžiagos ar medžiagos svorio matavimas prieš ir po bet kokių pakeitimų. Priemonė, skirta atlikti matavimas paprastai tai yra analitinė pusiausvyra. Yra keli gravimetriniai metodai:
- Krituliai. Jį sudaro nuosėdų susidarymas, todėl sveriant jos kiekį pradiniame mėginyje galima apskaičiuoti naudojant stechiometrinius ryšius. Nuosėdas galima surinkti iš tirpalo, kuriame jos yra filtravimas. Norint taikyti šį metodą, analitė turi būti blogai tirpi ir chemiškai gerai apibrėžta.
- Lakinimas. Jį sudaro analitės išgarinimas, kad ji būtų atskirta nuo mėginio. Tada analitė išgaunama ją absorbuojant į kokią nors medžiagą, ši medžiaga pasveriama ir svorio Tai atsitiks dėl analitės, kurios svoris bus apskaičiuojamas pagal absorbuojančios medžiagos svorių skirtumą prieš ir po analitės absorbcijos. Šis metodas gali būti taikomas tik tada, kai analitė yra vienintelė laki medžiaga mėginyje.
- Elektrodepozicija. Jį sudaro a redokso reakcija kur analitė nusėda ant elektrodo kaip junginio dalis. Tada elektrodas pasveriamas prieš ir po redokso reakcijos, tokiu būdu galima apskaičiuoti nusėdusios analitės kiekį.
Pažangesni instrumentiniai metodai:
- Spektrometriniai metodai. Aparatai naudojami elektromagnetinės spinduliuotės elgsenai matuoti (šviesa) susilietus su tiriama medžiaga ar junginiu.
- Elektroanalizės metodai. Panašus į spektrometrinį, bet elektros vietoj šviesos matuoti elektrinį potencialą arba elektros srovė kurią perduoda analizuojama medžiaga.
- Chromatografijos metodai. The chromatografija yra sudėtingų mišinių atskyrimo, apibūdinimo ir kiekybinio įvertinimo metodas. Jis naudojamas atskirti vieną ar daugiau a komponentų mišinys ir kartu juos identifikuoti bei apskaičiuoti jų koncentraciją ar kiekį mėginyje, tai yra kiekybiškai įvertinti. Chromatografinis metodas iš esmės susideda iš stacionarios fazės ir judriosios fazės, kurios yra įrangos arba struktūros, naudojamos mėginiui analizuoti, dalis. Stacionarioji fazė yra nejudri ir susideda iš medžiagos, kuri prilimpa prie kokios nors sistemos, paprastai suprojektuotos kolonėlės pavidalu, o judrioji fazė yra medžiaga (skysta arba dujinė), kuri teka per stacionariąją fazę. Komponentų (analičių) atskyrimas vyksta pagal kiekvieno iš jų giminingumą stacionariai arba judančiajai fazei, kuris priklausys nuo įvairių cheminių ir fizinių savybių (kiekvienos arba abiejų fazių). Yra įvairių chromatografijos tipų, priklausomai nuo medžiagų, naudojamų kaip judrioji ir stacionarioji fazė, metodui keliamų sąlygų ir chromatografinės įrangos konstrukcijos. Pavyzdžiui, kitame paveikslėlyje galite matyti skirtingų mišinio komponentų, kurie buvo įpurkšti į chromatografinę kolonėlę, atsiskyrimą. Jūs galite pamatyti skirtingą spalvos kiekvieno komponento, kai jie leidžiasi per stacionarią fazę, kuri užpildo kolonėlę:
