Wyjaśniamy, czym jest chemia analityczna i na czym skupia się ta gałąź chemii. Również metody analityczne, z których korzystasz.
Czym jest chemia analityczna?
Chemia analityczna nazywana jest gałęzią chemia który skupia się na zrozumieniu materiałczyli z analiza materiałów, z których składa się próbka, metodami eksperymentalnymi lub laboratoryjnymi.
Chemię analityczną można podzielić na chemię analityczną ilościową i jakościową. Ilościowa chemia analityczna służy do określenia ilości, stężenia lub proporcja jednego lub więcej składników w próbce, to znaczy dotyczy ilościowego określania materii.
Jakościowa chemia analityczna służy do poznania składników próbki, to znaczy dotyczy identyfikacji każdego składnika próbki. Z drugiej strony chemia analityczna jest również wykorzystywana do separacji składników próbki. Ogólnie rzecz biorąc, dana substancja (która ma zostać zidentyfikowana lub określona ilościowo) nazywana jest analitem.
Wiedza, która dała początek chemii analitycznej, wyrosła z nowoczesnej idei składu chemicznego materii, która pojawiła się w XVIII wieku.
Ważny kamień milowy w rozwoju tego dyscyplina Chodziło o zrozumienie korelacji między fizycznymi właściwościami materii a jej składem chemicznym. W tym przypadku fundamentalne znaczenie miały badania spektroskopii, elektrochemii i polarografii.
Jednak wynalezienie metod analizy chemicznej, które pozwoliłyby na pełniejsze zrozumienie materii, postępowałyby wraz z rozwojem naukowym i technologicznym, tak że ogólna charakterystyka dziedziny chemii analitycznej zostałaby określona dopiero w XX wieku.
Chemia analityczna wykorzystuje następujące metody analityczne do zrozumienia materii:
Metody ilościowe
- Metody wolumetryczne. Znane jako miareczkowanie lub miareczkowanie, są to metody ilościowe, w których odczynnik o znanym stężeniu (substancja titranta) jest używany do określenia innego odczynnika, którego stężenie jest nieznane (analit lub substancja do analizy w próbce), za pomocą Reakcja chemiczna W miareczkowaniu na ogół stosuje się wskaźniki, które oznaczają punkt końcowy reakcji. Istnieją różne rodzaje stopni:
- Miareczkowania kwasowo-zasadowe. Są to te, w których a kwas z zasadą za pomocą wskaźnika kwasowo-zasadowego. Zasadniczo podstawę umieszcza się w biurecie (pojemniku chemicznym używanym do pomiaru objętości), a kolbę umieszcza się w kolbie Erlenmeyera. Tom znany kwas z kilkoma kroplami fenoloftaleiny (wskaźnik). Fenoloftaleina zmienia kolor na różowy w środowisku zasadowym i jest bezbarwna w środowisku kwaśnym. Następnie metoda polega na dodawaniu zasady do kwasu, aż roztwór końcowy zmieni kolor na różowy, co oznacza, że reakcja między kwasem a zasadą osiągnęła swój punkt końcowy. Chwilę przed osiągnięciem punktu końcowego reakcja osiąga punkt równoważności, to znaczy ilość substancji w titrancie jest równa ilości substancji w analicie. Jeżeli stechiometria w reakcji wynosi 1:1, czyli taka sama ilość substancji analitowej reaguje jak titrant, do określenia ilości analitu można użyć następującego równania:
- Miareczkowania kwasowo-zasadowe. Są to te, w których a kwas z zasadą za pomocą wskaźnika kwasowo-zasadowego. Zasadniczo podstawę umieszcza się w biurecie (pojemniku chemicznym używanym do pomiaru objętości), a kolbę umieszcza się w kolbie Erlenmeyera. Tom znany kwas z kilkoma kroplami fenoloftaleiny (wskaźnik). Fenoloftaleina zmienia kolor na różowy w środowisku zasadowym i jest bezbarwna w środowisku kwaśnym. Następnie metoda polega na dodawaniu zasady do kwasu, aż roztwór końcowy zmieni kolor na różowy, co oznacza, że reakcja między kwasem a zasadą osiągnęła swój punkt końcowy. Chwilę przed osiągnięciem punktu końcowego reakcja osiąga punkt równoważności, to znaczy ilość substancji w titrancie jest równa ilości substancji w analicie. Jeżeli stechiometria w reakcji wynosi 1:1, czyli taka sama ilość substancji analitowej reaguje jak titrant, do określenia ilości analitu można użyć następującego równania:
Gdzie:
-
- [x] to znane stężenie substancji X, wyrażony w mol/l lub jednostkach równoważnych.
- V (X) jest objętość substancji x dozowana z biurety, wyrażona w litrach lub jednostkach równoważnych.
- [Y] to nieznane stężenie analitu Y, wyrażony w mol / L lub jednostkach równoważnych.
- V (Y) jest objętość substancji Y zawarte w kolbie Erlenmeyera, wyrażone w litrach lub jednostkach równoważnych.
Ważne jest, aby wyjaśnić, że chociaż to równanie jest szeroko stosowane, często różni się w zależności od rodzaju używanego stopnia.
-
- Miareczkowania redoks. Zasada jest taka sama jak w miareczkowaniu kwasowo-zasadowym, ale w tym przypadku zachodzi reakcja redoks między analitem a rozpuszczenie utleniania lub redukcji, w zależności od przypadku. Stosowanym wskaźnikiem może być potencjometr (przyrząd do pomiaru różnicy potencjałów) lub wskaźnik redoks (związki, które mają określony kolor na każdym ze swoich stopni utlenienia).
- Kwalifikacje formacji złożonej. Składają się z reakcji tworzenia kompleksu między analitem a titrantem.
- Miareczkowania opadowe. Polegają na tworzeniu osadu. Są one bardzo konkretne, a stosowane wskaźniki są bardzo specyficzne dla każdej reakcji.
- Metody grawimetryczne. Metoda ilościowa który polega na pomiarze masy materiału lub substancji przed i po wprowadzeniu jakichkolwiek zmian. Instrument do wykonywania pomiar jest to na ogół waga analityczna. Istnieje kilka metod grawimetrycznych:
- Opad atmosferyczny. Polega na tworzeniu osadu, tak że po zważeniu jego ilość w oryginalnej próbce można obliczyć z wykorzystaniem zależności stechiometrycznych. Osad można zebrać z roztworu, w którym został znaleziony przez filtrowanie. Aby zastosować tę metodę, analit musi być słabo rozpuszczalny i dobrze zdefiniowany chemicznie.
- Ulatnianie się. Polega na ulatnianiu się analitu w celu oddzielenia go od próbki. Następnie analit jest odzyskiwany przez jego absorpcję w jakimś materiale, materiał ten jest ważony, a zysk waga Będzie to spowodowane włączeniem analitu, którego waga zostanie obliczona na podstawie różnicy mas materiału chłonnego przed i po wchłonięciu analitu. Ta metoda może być stosowana tylko wtedy, gdy analit jest jedyną lotną substancją w próbce.
- Elektroosadzanie. Składa się z reakcja redoks gdzie analit jest osadzany na elektrodzie jako część związku. Elektroda jest następnie ważona przed i po reakcji redoks, w ten sposób można obliczyć ilość osadzonego analitu.
Bardziej zaawansowane metody instrumentalne:
- Metody spektrometryczne. Aparatura służy do pomiaru zachowania promieniowania elektromagnetycznego (światło) w kontakcie z analizowaną substancją lub związkiem.
- Metody elektroanalityczne. Podobny do spektrometrii, ale Elektryczność zamiast światła do pomiaru potencjału elektrycznego lub prąd elektryczny przekazywane przez analizowaną substancję.
- Metody chromatograficzne. ten chromatografia to metoda rozdzielania, charakteryzowania i oznaczania ilościowego złożonych mieszanin. Służy do oddzielenia jednego lub więcej składników mieszanina a jednocześnie identyfikować je i obliczać ich stężenie lub ilość w próbce, to znaczy określać je ilościowo. Metoda chromatograficzna zasadniczo składa się z fazy stacjonarnej i fazy ruchomej, które są częścią wyposażenia lub struktury używanej do analizy próbki. Faza stacjonarna jest nieruchoma i składa się z substancji, która przywiera do pewnego układu, ogólnie zaprojektowanego w postaci kolumny, a faza ruchoma jest substancją (ciekłą lub gazową), która przepływa przez fazę stacjonarną. Rozdzielenie składników (analitów) następuje zgodnie z powinowactwem każdego z nich do fazy stacjonarnej lub do fazy ruchomej, co będzie zależeć od różnych właściwości chemicznych i fizycznych (każdej jednej lub obu faz). Istnieją różne rodzaje chromatografii w zależności od substancji stosowanych jako faza ruchoma i stacjonarna, warunków nałożonych na metodę oraz konstrukcji sprzętu chromatograficznego. Na przykład na poniższym obrazku widać rozdział różnych składników mieszaniny, która została wstrzyknięta na kolumnę chromatograficzną. Możesz zobaczyć różne zabarwienie każdego składnika, gdy schodzą w fazie stacjonarnej, która wypełnia kolumnę:
