Mēs izskaidrojam, kas ir analītiskā ķīmija un uz ko šī ķīmijas nozare koncentrējas. Arī izmantotās analītiskās metodes.
Kas ir analītiskā ķīmija?
Analītisko ķīmiju sauc par atzaru ķīmija kas koncentrējas uz izpratni par jautājums, tas ir, no analīze materiālus, kas veido paraugu, izmantojot eksperimentālās vai laboratorijas metodes.
Analītisko ķīmiju var iedalīt kvantitatīvajā un kvalitatīvajā analītiskajā ķīmijā. Kvantitatīvā analītiskā ķīmija tiek izmantota, lai noteiktu daudzumu, koncentrāciju vai proporcija viena vai vairāku komponentu izlasē, tas ir, tas attiecas uz vielas kvantitatīvo noteikšanu.
Kvalitatīvā analītiskā ķīmija tiek izmantota, lai zinātu, kas ir parauga sastāvdaļas, tas ir, tā ir saistīta ar katras parauga sastāvdaļas identificēšanu. No otras puses, analītiskā ķīmija tiek izmantota arī parauga komponentu atdalīšanai. Parasti attiecīgo vielu (to vielu, kas jāidentificē vai kvantitatīvi nosaka) sauc par analītu.
Zināšanas, kas radīja analītisko ķīmiju, radās no mūsdienu idejas par vielas ķīmisko sastāvu, kas radās 18. gadsimtā.
Svarīgs pavērsiens tā attīstībā disciplīna Tā bija izpratne par korelāciju starp vielas fizikālajām īpašībām un tās ķīmisko sastāvu. Šajā ziņā būtiska bija spektroskopijas, elektroķīmijas un polarogrāfijas izpēte.
Taču ķīmiskās analīzes metožu izgudrošana, kas ļautu pilnīgāk izprast vielu, virzītos uz priekšu līdz ar zinātnes un tehnoloģiju attīstību, tā ka analītiskās ķīmijas jomas vispārīgie raksturojumi tiktu definēti tikai divdesmitajā gadsimtā.
Analītiskā ķīmija izmanto šādas analītiskās metodes, lai izprastu vielu:
Kvantitatīvās metodes
- Tilpuma metodes. Pazīstamas kā titrēšana vai titrēšana, tās ir kvantitatīvās metodes, kurās reaģentu, kura koncentrācija ir zināma (titrējošo vielu), izmanto, lai noteiktu cita reaģenta reaģentu, kura koncentrācija nav zināma (analīts vai viela, kas analizējama paraugā), izmantojot ķīmiskā reakcija Titrējot, parasti tiek izmantoti indikatori, kas iezīmē reakcijas beigu punktu. Ir dažādi grādu veidi:
- Skābju-bāzes titrēšana. Tie ir tie, kuros a skābe ar bāzi, izmantojot skābes bāzes indikatoru. Parasti pamatni ievieto biretē (ķīmisko vielu traukā, ko izmanto tilpumu mērīšanai), un kolbu ievieto erlenmeijera kolbā. apjoms zināma skābe, kam pievienoti daži pilieni fenolftaleīna (indikators). Fenolftaleīns bāziskā vidē kļūst rozā krāsā un skābā vidē ir bezkrāsains. Tad metode sastāv no bāzes pievienošanas skābei, līdz gala šķīdums kļūst sārts, kas nozīmē, ka reakcija starp skābi un bāzi ir sasniegusi savu beigu punktu. Brīdi pirms beigu punkta sasniegšanas reakcija sasniedz ekvivalences punktu, kur vielas daudzums titrantā ir vienāds ar vielas daudzumu analītā. Ja reakcijā stehiometrija ir 1:1, tas ir, reaģē tāds pats analizējamās vielas daudzums kā titrants, analizējamās vielas daudzuma noteikšanai var izmantot šādu vienādojumu:
- Skābju-bāzes titrēšana. Tie ir tie, kuros a skābe ar bāzi, izmantojot skābes bāzes indikatoru. Parasti pamatni ievieto biretē (ķīmisko vielu traukā, ko izmanto tilpumu mērīšanai), un kolbu ievieto erlenmeijera kolbā. apjoms zināma skābe, kam pievienoti daži pilieni fenolftaleīna (indikators). Fenolftaleīns bāziskā vidē kļūst rozā krāsā un skābā vidē ir bezkrāsains. Tad metode sastāv no bāzes pievienošanas skābei, līdz gala šķīdums kļūst sārts, kas nozīmē, ka reakcija starp skābi un bāzi ir sasniegusi savu beigu punktu. Brīdi pirms beigu punkta sasniegšanas reakcija sasniedz ekvivalences punktu, kur vielas daudzums titrantā ir vienāds ar vielas daudzumu analītā. Ja reakcijā stehiometrija ir 1:1, tas ir, reaģē tāds pats analizējamās vielas daudzums kā titrants, analizējamās vielas daudzuma noteikšanai var izmantot šādu vienādojumu:
Kur:
-
- [X] ir zināmā vielas koncentrācija X, izteiktas mol / L vai līdzvērtīgas vienības.
- V (X) ir vielas tilpums X izdalīts no biretes, izteikts L vai līdzvērtīgās vienībās.
- [Y] ir nezināmā analizējamās vielas koncentrācija Y, izteikts mol/l vai līdzvērtīgās vienībās.
- V (Y) ir vielas tilpums Y Erlenmeijera kolbā, izteikts L vai līdzvērtīgās vienībās.
Ir svarīgi precizēt, ka, lai gan šis vienādojums tiek plaši izmantots, tas bieži mainās atkarībā no izmantotā grāda veida.
-
- Redox titrēšana. Bāze ir tāda pati kā skābju-bāzes titrēšanai, taču šajā gadījumā starp analizējamo vielu un analīzi notiek redoksreakcija. izšķīšana atkarībā no gadījuma oksidējot vai reducējot. Izmantotais indikators var būt potenciometrs (iekārta potenciālu starpības mērīšanai) vai redoks-indikators (savienojumi, kuriem katrā oksidācijas pakāpē ir noteikta krāsa).
- Kompleksās veidošanas kvalifikācija. Tie sastāv no kompleksās veidošanās reakcijas starp analizējamo vielu un titrantu.
- Nokrišņu titrēšana. Tie sastāv no nogulšņu veidošanās. Tie ir ļoti specifiski, un izmantotie rādītāji ir ļoti specifiski katrai reakcijai.
- Gravimetriskās metodes. Kvantitatīvā metode kas sastāv no materiāla vai vielas svara mērīšanas pirms un pēc jebkādu izmaiņu veikšanas. Instruments, lai veiktu mērīšana parasti tas ir analītisks līdzsvars. Ir vairākas gravimetriskās metodes:
- Nokrišņi. Tas sastāv no nogulšņu veidošanās, lai, to nosverot, to daudzumu sākotnējā paraugā varētu aprēķināt, izmantojot stehiometriskās attiecības. Nogulsnes var savākt no šķīduma, kurā tās atrodas filtrēšana. Lai izmantotu šo metodi, analizējamai vielai jābūt slikti šķīstošai un ķīmiski labi noteiktai.
- Iztvaikošana. Tas sastāv no analizējamās vielas iztvaikošanas, lai to atdalītu no parauga. Pēc tam analizējamo vielu atgūst, absorbējot kādā materiālā, šo materiālu nosver un iegūst svars Tas būs saistīts ar analizējamās vielas iekļaušanu, kuras svars tiks aprēķināts pēc absorbējošā materiāla svara starpības pirms un pēc analīta absorbcijas. Šo metodi var izmantot tikai tad, ja analizējamā viela ir vienīgā gaistošā viela paraugā.
- Elektrodepozīcija. Tas sastāv no a redoksreakcija kur analīts tiek nogulsnēts uz elektroda kā savienojuma sastāvdaļa. Pēc tam elektrodu nosver pirms un pēc redoksreakcijas, tādējādi var aprēķināt nogulsnētās analizējamās vielas daudzumu.
Uzlabotas instrumentālās metodes:
- Spektrometriskās metodes. Aparātus izmanto, lai mērītu elektromagnētiskā starojuma uzvedību (gaisma) nonākot saskarē ar analizējamo vielu vai savienojumu.
- Elektroanalītiskās metodes. Līdzīgi spektrometriskajam, bet elektrība gaismas vietā, lai mērītu elektrisko potenciālu vai elektriskā strāva ko pārraida analizējamā viela.
- Hromatogrāfijas metodes. The hromatogrāfija ir sarežģītu maisījumu atdalīšanas, raksturošanas un kvantitatīvās noteikšanas metode. To izmanto, lai atdalītu vienu vai vairākus a komponentus maisījums un tajā pašā laikā tos identificēt un aprēķināt to koncentrāciju vai daudzumu paraugā, tas ir, kvantitatīvi noteikt. Hromatogrāfiskā metode pamatā sastāv no stacionāras fāzes un mobilās fāzes, kas ir daļa no iekārtas vai struktūras, ko izmanto parauga analīzei. Stacionārā fāze ir nekustīga un sastāv no vielas, kas pielīp pie kādas sistēmas, kas parasti ir izveidota kolonnas formā, un kustīgā fāze ir viela (šķidra vai gāzveida), kas plūst cauri stacionārajai fāzei. Komponentu (analītu) atdalīšana notiek atkarībā no katra no tām afinitātes pret stacionāro fāzi vai kustīgo fāzi, kas būs atkarīga no dažādām ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām (katrai vienai vai abām fāzēm). Pastāv dažādi hromatogrāfijas veidi atkarībā no vielām, kas tiek izmantotas kā kustīgā un stacionārā fāze, no metodes nosacījumiem un hromatogrāfijas iekārtu konstrukcijas. Piemēram, nākamajā attēlā var redzēt dažādu komponentu atdalīšanu maisījumā, kas tika ievadīts hromatogrāfijas kolonnā. Jūs varat redzēt dažādus krāsas katra komponenta, kad tie nolaižas cauri stacionārajai fāzei, kas aizpilda kolonnu:
