Analytisk kemi

Vad är analytisk kemi?

De analytisk kemi Det är grenen av kemi som ägnas åt att studera eller analysera (därmed dess namn) ämnets sammansättning. Detta innebär att det ansvarar för att bestämma vilka ämnen som görs, liksom i vilken andel dess komponenter är.

Det är en rent experimentell disciplin som kombinerar kunskap och färdigheter från olika områden som sträcker sig från statistik till modern och optisk fysik för att utveckla analysmetoder som gör det möjligt att bestämma, med en adekvat nivå av förtroende, vad ett prov innehåller.

Förutom dess betydelse i grundläggande vetenskaplig forskning tillämpas denna gren av kemi i praktiskt taget alla branscher. Detta beror på att det möjliggör övervakning från kvaliteten på en kemikalie eller mat, till nivåerna av föroreningar som finns i avfallet som laddas ner till miljön.

Kort historia om analytisk kemi

Ursprunget till analytisk kemi kan spåras till Antoine Lavoisier verk i slutet av 1700 -talet, som genomförde viktiga studier relaterade till sammansättningen av mineraler och luft, liksom förbränningen och djurens andningsprocess.

Lavoisare

Det var dock inte förrän det nittonhundratalet när den tyska läkemedelslärlingen Carl Freseenius Mohr utvecklade vad som skulle vara de första analytiska marscherna för att bestämma den kvalitativa sammansättningen av ett prov. Boken publicerad av Mohr anses vara den första texten till analytisk kemi, och många av dess principer lärs fortfarande idag i klassrummet.

Mohr gjorde mer än bara publicera sina upptäckter. Han uppfann också volymetriska tekniker och designade och byggde några av de viktigaste volymetriska analysinstrumenten i analytisk kemi, såsom volymetriska pipetter och burett.

Dessutom utbildade han i sitt laboratorium i Frankfurt många andra lärlingar inom de tekniker han utvecklade. Förutom kvantitativa tekniker som volumetri och gravimetri, undervisade han också kvalitativa kemiska analystekniker. För detta och mycket mer betraktas han som far till analytisk kemi.

Analytisk kemi

Analytisk kemi kan delas, i breda slag, i två klasser, beroende på målet med den kemiska analysen:

Kvalitativ analytisk kemi

Det första problemet som syftar till att lösa analytisk kemi är att bestämma vad som innehåller ett okänt prov. Det vill säga hitta eller identifiera vad deras komponenter är. Denna typ av analys kallas kvalitativ analys, så denna gren av analytisk kemi kallas också kvalitativ analytisk kemi.

Kan tjäna dig: järn (element): egenskaper, kemisk struktur, användningar

Kvantitativ analytisk kemi

Denna gren av analytisk kemi ansvarar för att bestämma hur mycket det finns varje komponent i ett prov. Det vill säga den försöker mäta i vilken mängd, proportion eller koncentration är de olika komponenterna som kallas analyser.

I de flesta fall föregås den kvantitativa analysen alltid av kvalitativ analys, eftersom den inte kan fastställas hur mycket av en analyt som finns i ett prov om det inte är känt vilka analyser det finns i samma.

Det är därför, utom i få tillfällen när det i förväg är känt vad som analyseras, går kvalitativt och kvantitativt analytisk kemi alltid tillsammans.

analytiska metoder

Analytisk kemi använder både kvalitativa och kvantitativa metoder för att förstå materiens sammansättning:

1.  Kvalitativa metoder

Kvalitativa metoder är baserade på kemiska reaktioner såsom nederbörd och komplexbildning, liksom användningen av separationstekniker för att identifiera komponenterna i ett prov. Dessa är klassiska metoder och inkluderar följande exempel:

• Katjoniska analytiska marscher: Systematisk uppsättning kemiska tester som identifierar närvaron av vissa metallkatjoner.
• Anjoniska analytiska marscher: Systematisk uppsättning kemiska tester som bekräftar närvaron av vissa vanliga anjoner.
• Flamtester: En enkel analys som gör att du kan identifiera några metaller enligt flamfärgen när provet bränns.

2.  Kvantitativa metoder

Dessa består av att bestämma koncentrationen av en art i ett prov. Analytiska metoder är vanligtvis indelade i klassiska våta tekniker såsom volumetri och gravimetri, och moderna instrumentella tekniker såsom spektrometriska tekniker och kromatografi, som kommer att förklaras nedan:

• Volymetriska analysmetoder

Kemisk analytiker genom att utföra en examen

Volumetri hänvisar till en uppsättning tekniker för indirekt bestämning av koncentrationen av en analyt i ett prov eller i en alikvot av samma, baserat på mätningen av volymen av ett känt koncentrationsreagens som är nödvändigt för att stökiometriskt konsumera analyten. Dessa tekniker kallas också grader eller värderingar.

Kan tjäna dig: Oxácido

Alla volymetriska metoder är baserade på att hitta ekvivalenspunkten, där det är uppfyllt att:

Eftersom ekvivalenterna är lika med den normala koncentrationen med volymen, och koncentrationen av titeln är känd, innebär att mäta dess volym att antalet ekvivalenter för titlaren kommer att vara känt, och därför, av analyt eller berättigad, som visas, såsom visas till fortsättning:

Det finns många analysmetoder baserade på volumetri, som skiljer sig åt beroende på vilken typ av kemisk reaktion de använder. Beroende på detta kan följande typer av volymetriska metoder särskiljas:

• • Syra-basvolumetri: I dessa fall är antingen analyt en syra och titeln A -basen eller det motsatta. Reaktionen är en syra-basneutralisering och gradens slutpunkt bestäms av färgförändringen av en kemisk indikator.
  • Utfällningsvolumetri: I denna teknik är reaktionen involverad bildningen av en olöslig fällning.
  • Bedömning eller volumetri för komplexbildning: I detta fall är reaktionen bildningen av ett metallkomplex, ibland färgad, ibland inte.
  • Redox Volumetry: Den hänvisar till volumetri som innebär en oxidations- och reduktionsreaktion mellan titulär och analyt. Den ena spelar rollen som oxidationsmedel och den andra av reduceraren.

• Gravimetriska analysmetoder

Analytiska skalor som används i gravimetrisk analys

Till skillnad från det föregående fallet är dessa metoder baserade på mätningen av massan eller förändringen i massan av ett prov efter att ha utsatts för olika typer av kemiska och termiska behandlingar.

Några exempel på vanliga gravimetriska metoder i det analytiska kemilaboratoriet är:

• • Utfällningsmetoder: I dessa fall är analyt vanligtvis en jon som fälls ut kvantitativt i form av ett olösligt salt. Sa saltfilter och torkar och bestäm sedan dess massa. Med denna massa bestäms sedan analyten i det ursprungliga provet.
  • Flyktiga metoder: Till skillnad från den föregående separeras analyt i detta fall från provmatrisen i form av en gas. I vissa metoder samlas denna gas genom att reagera med ett adekvat reagens och sedan väga produkten av nämnda reaktion. I andra bestäms gasens massa med hjälp av skillnaden i vikt före och efter förångning.
  • Elektrodeposition: Det liknar nederbördsmetoder, förutom att analytet deponeras på en elektrod på grund av en redoxreaktion som genereras av en elektrisk ström. Ökningen i elektrodmassa gör det möjligt att bestämma mängden analyt i provet.

• Instrumentella metoder

Automatiserat analytiskt instrument

Moderna analysmetoder är mestadels baserade på användningen av avancerade vetenskapliga instrument som kan analysera komplexa prover effektivt, exakt och i vissa fall automatiseras automatiserade. Dessa metoder är baserade på mätningen av viss fysisk egendom som kan korreleras med koncentrationen av analyt i provet.

Kan tjäna dig: alkaliska metaller: fysiska och kemiska egenskaper, användningar, erhållning

Vissa tekniker mäter skillnader i elektrisk potential eller nuvarande intensiteter, medan andra mäter mängden ljus som släpps ut eller absorberas av atomer eller molekyler vid specifika våglängder.  Några exempel på instrumentella analysmetoder är:

• • Spektrometriska metoder: Dessa metoder är baserade på ljusabsorptionsfenomenet av atomer och molekyler, eller på ljusets utsläpp när atomer värms upp vid höga temperaturer. I det första fallet kallas teknikerna absorptionsspektrometri (atomisk eller molekylär som fallet kan vara) och i det andra kallas de atomemissionspektrometri.
  • Elektroanalytiska metoder: Till skillnad från de tidigare, mäter dessa förändringar i elektricitet eller i de elektriska egenskaperna hos ett prov i närvaro av analyt. Detta inkluderar mätningar av strömintensitet (som i fallet med polarografi), spänning (som i fallet med pH-metoder), elektrisk konduktivitet etc.

• Kromatografiska metoder

Kromatografi kan betraktas som en klass bortsett från en separat analytisk metod, eftersom den inkluderar separering, kvalitativ identifiering och kvantifiering allt i ett. Dessa metoder kan kombineras med volymetriska eller instrumentella tekniker för analys av separata analytter.

I denna teknik upplöses ett komplext prov i ett adekvat lösningsmedel och rinner genom ett poröst material såsom en gel, ett filterpapper eller fin sand, skjuts av samma lösningsmedel.

De olika lösta ämnena i provet kommer att ha olika affiniteter på grund av det porösa materialet, så vissa kommer att röra sig snabbare genom det än andra. I slutändan samlas de fraktioner som lämnar för analys eller analyseras online med hjälp av en absorptionsspektrometer.