analüütiline keemia

Keemia

2022

Selgitame, mis on analüütiline keemia ja millele see keemiaharu keskendub. Samuti teie kasutatavad analüüsimeetodid.

Analüütiline keemia kasutab erinevaid analüüsimeetodeid.

Mis on analüütiline keemia?

Analüütilist keemiat nimetatakse haruks keemia mis keskendub mõistmisele asja, see tähendab analüüs proovi moodustavatest materjalidest, kasutades katse- või laborimeetodeid.

Analüütilise keemia võib jagada kvantitatiivseks ja kvalitatiivseks analüütiliseks keemiaks. Kvantitatiivset analüütilist keemiat kasutatakse koguse, kontsentratsiooni või proportsioon ühest või mitmest proovi komponendist, see tähendab, et see tegeleb aine kvantifitseerimisega.

Kvalitatiivset analüütilist keemiat kasutatakse selleks, et teada saada, millised on proovi komponendid, see tähendab, et see on seotud proovi iga komponendi tuvastamisega. Teisest küljest kasutatakse analüütilist keemiat ka proovi komponentide eraldamiseks. Üldjuhul nimetatakse kõnealust (identifitseeritavat või kvantifitseeritavat) ainet analüüdiks.

Analüütilise keemia tekke aluseks olnud teadmised tekkisid 18. sajandil tekkinud kaasaegsest aine keemilise koostise ideest.

Oluline verstapost selle arendamisel distsipliini See oli aine füüsikaliste omaduste ja selle keemilise koostise vahelise seose mõistmine. Selles olid põhilised spektroskoopia, elektrokeemia ja polarograafia uurimine.

Aine täielikumat mõistmist võimaldavate keemilise analüüsi meetodite leiutamine edenes aga koos teaduse ja tehnika arenguga, nii et analüütilise keemia valdkonna üldtunnused saaksid defineeritud alles 20. sajandil.

Analüütiline keemia kasutab aine mõistmiseks järgmisi analüütilisi meetodeid:

Kvantitatiivsed meetodid

  • Volumeetrilised meetodid. Tuntud kui tiitrimine või tiitrimine, on need kvantitatiivsed meetodid, mille puhul reaktiivi, mille kontsentratsioon on teada (tiitrimisaine), kasutatakse teise tundmatu kontsentratsiooniga reaktiivi (proovis analüüsitav analüüt või aine) kontsentratsiooni määramiseks. keemiline reaktsioon Tiitrimisel kasutatakse tavaliselt indikaatoreid, mis tähistavad reaktsiooni lõpp-punkti. Kraade on erinevat tüüpi:
    • Happe-aluse tiitrimine. Need on need, milles a hape alusega, kasutades happe-aluse indikaatorit. Üldjuhul asetatakse alus büretti (mahtude mõõtmiseks kasutatav keemianõu) ja kolb erlenmeyeri kolbi. maht tuntud hape, millele on lisatud paar tilka fenoolftaleiini (indikaator). Fenoolftaleiin muutub aluselises keskkonnas roosaks ja happelises keskkonnas värvitu. Seejärel seisneb meetod aluse lisamises happele, kuni lõpplahus muutub roosaks, mis tähendab, et happe ja aluse vaheline reaktsioon on jõudnud lõpp-punkti. Hetk enne lõpp-punkti jõudmist jõuab reaktsioon oma ekvivalentsuspunkti, kus aine kogus titrandis on võrdne aine kogusega analüüdis. Kui reaktsiooni stöhhiomeetria on 1: 1, see tähendab, et sama kogus analüüdi reageerib tiitriga, saab analüüdi koguse määramiseks kasutada järgmist võrrandit:

Kus:

    • [X] on aine teadaolev kontsentratsioon X, väljendatud mol/l või samaväärsetes ühikutes.
    • V (X) on aine maht X väljastatakse büretist, väljendatuna L või samaväärsetes ühikutes.
    • [Y] on analüüdi teadmata kontsentratsioon Y, väljendatuna mol/l või samaväärsetes ühikutes.
    • V (Y) on aine maht Y Erlenmeyeri kolvis, väljendatuna L või samaväärsetes ühikutes.

Oluline on selgitada, et kuigi seda võrrandit kasutatakse laialdaselt, varieerub see sageli sõltuvalt kasutatavast kraadist.

    • Redoks-tiitrimised. Alus on sama, mis happe-aluse tiitrimisel, kuid sel juhul toimub analüüdi ja analüüdi vahel redoksreaktsioon. lahustumine oksüdeeriv või redutseeriv, olenevalt olukorrast. Kasutatav indikaator võib olla potentsiomeeter (potentsiaali erinevuse mõõtmise seade) või redoks-indikaator (ühendid, millel on igas oksüdatsiooniastmes määratletud värvus).
    • Keerulise moodustamise kvalifikatsioon. Need koosnevad kompleksi moodustumise reaktsioonist analüüdi ja tiitri vahel.
    • Sademete tiitrimine. Need koosnevad sademe moodustumisest. Need on väga spetsiifilised ja kasutatavad näitajad on iga reaktsiooni jaoks väga spetsiifilised.
  • Gravimeetrilised meetodid. Kvantitatiivne meetod mis seisneb materjali või aine massi mõõtmises enne ja pärast muudatuste tegemist. Instrument sooritamiseks mõõtmine see on üldiselt analüütiline tasakaal. Gravimeetrilisi meetodeid on mitu:
    • Sademed. See koosneb sademe moodustumisest, nii et selle kaalumisel saab stöhhiomeetriliste seoste abil arvutada selle koguse algproovis. Sademe võib koguda lahusest, milles see on leitud filtreerimine. Selle meetodi rakendamiseks peab analüüt olema halvasti lahustuv ja keemiliselt hästi määratletud.
    • Lendumine. See koosneb analüüdi lendumisest, et see proovist eraldada. Seejärel saadakse analüüt tagasi selle imendumisel mõnes materjalis, see materjal kaalutakse ja kaal See on tingitud analüüdi lisamisest, mille mass arvutatakse absorbeeriva materjali masside erinevuse järgi enne ja pärast analüüdi imendumist. Seda meetodit saab kasutada ainult siis, kui analüüt on proovis ainus lenduv aine.
    • Elektrosadestamine. See koosneb a redoksreaktsioon kus analüüt sadestatakse elektroodile ühendi osana. Seejärel kaalutakse elektroodi enne ja pärast redoksreaktsiooni, nii saab arvutada sadestatud analüüdi koguse.

Täiustatud instrumentaalmeetodid:

  • Spektromeetrilised meetodid. Elektromagnetilise kiirguse käitumise mõõtmiseks kasutatakse seadmeid (valgus) kokkupuutel analüüsitava aine või ühendiga.
  • Elektroanalüütilised meetodid. Sarnaselt spektromeetrilisele, kuid elektrit valguse asemel elektripotentsiaali mõõtmiseks või elektrivool mida analüüsitav aine edastab.
  • Kromatograafilised meetodid. The kromatograafia on komplekssete segude eraldamise, iseloomustamise ja kvantifitseerimise meetod. Seda kasutatakse a ühe või mitme komponendi eraldamiseks segu ja samal ajal identifitseerida ja arvutada nende kontsentratsioon või kogus proovis ehk kvantifitseerida. Kromatograafiline meetod koosneb põhiliselt statsionaarsest faasist ja liikuvast faasist, mis on osa proovi analüüsimiseks kasutatavast seadmest või struktuurist. Statsionaarne faas on liikumatu ja koosneb ainest, mis kleepub mõne süsteemiga, mis on üldiselt kujundatud kolonni kujul, ja liikuv faas on aine (vedel või gaasiline), mis voolab läbi statsionaarse faasi. Komponentide (analüütide) eraldamine toimub vastavalt nende igaühe afiinsusele statsionaarse faasi või liikuva faasi suhtes, mis sõltub erinevatest keemilistest ja füüsikalistest omadustest (iga ühe või mõlema faasi suhtes). Olenevalt liikuva ja statsionaarse faasina kasutatavatest ainetest, meetodile kehtestatud tingimustest ja kromatograafiliste seadmete konstruktsioonist on erinevaid kromatograafia tüüpe. Näiteks järgmisel pildil näete kromatograafilisele kolonnile süstitud segu erinevate komponentide eraldumist. Näete erinevat värvid iga komponendi kohta, kui nad laskuvad läbi kolonni täitva statsionaarse faasi:

!-- GDPR -->