Pojasnimo, kaj je analitična kemija in na kaj se ta veja kemije osredotoča. Tudi analitične metode, ki jih uporabljate.
Kaj je analitična kemija?
Analitična kemija se imenuje veja kemija ki se osredotoča na razumevanje zadeva, torej od analiza materialov, ki sestavljajo vzorec, z uporabo eksperimentalnih ali laboratorijskih metod.
Analitično kemijo lahko razdelimo na kvantitativno in kvalitativno analitično kemijo. S kvantitativno analitično kemijo se določi količina, koncentracija oz razmerje ene ali več komponent v vzorcu, kar pomeni, da se ukvarja s količinsko opredelitvijo snovi.
Kvalitativna analitična kemija se uporablja, da vemo, katere so komponente vzorca, torej se ukvarja z identifikacijo vsake komponente vzorca. Po drugi strani pa se analitična kemija uporablja tudi za ločevanje komponent vzorca. Na splošno se zadevna snov (tista, ki jo je treba identificirati ali količinsko opredeliti) imenuje analit.
Znanje, ki je povzročilo analitično kemijo, je izhajalo iz sodobne ideje o kemični sestavi snovi, ki se je pojavila v 18. stoletju.
Pomemben mejnik v razvoju tega disciplina Šlo je za razumevanje korelacije med fizikalnimi lastnostmi snovi in njeno kemično sestavo. Pri tem so bili temeljni študij spektroskopije, elektrokemije in polarografije.
Vendar bi izum metod kemijske analize, ki bi omogočile popolnejše razumevanje snovi, napredoval skupaj z znanstvenim in tehnološkim razvojem, tako da bi bile splošne značilnosti področja analitične kemije opredeljene šele v dvajsetem stoletju.
Analitična kemija uporablja naslednje analitične metode za razumevanje snovi:
Kvantitativne metode
- Volumetrične metode. Znane kot titracija ali titracija, so kvantitativne metode, pri katerih se reagent, katerega koncentracija je znana (titrantna snov), uporablja za določitev koncentracije drugega reagenta, katerega koncentracija ni znana (analit ali snov, ki se analizira v vzorcu), s pomočjo kemijska reakcija Pri titracijah se običajno uporabljajo indikatorji, ki označujejo končno točko reakcije. Obstajajo različne vrste diplom:
- Kislinsko-bazične titracije. So tiste, pri katerih a kisline z bazo z uporabo kislinsko-baznega indikatorja. Na splošno se osnovo postavi v bireto (posodo za kemikalije, ki se uporablja za merjenje volumnov), bučka pa v erlenmajerico. glasnost znano kislino z dodanimi nekaj kapljicami fenolftaleina (indikator). Fenolftalein se v bazičnem mediju obarva rožnato, v kislem pa je brezbarven. Nato je metoda sestavljena iz dodajanja baze kislini, dokler končna raztopina ne postane rožnata, kar pomeni, da je reakcija med kislino in bazo dosegla svojo končno točko. Trenutek preden doseže končno točko, reakcija doseže točko enakovrednosti, kjer je količina snovi v titrantu enaka količini snovi v analitu. Če je stehiometrija v reakciji 1:1, to pomeni, da reagira enaka količina analita kot titrant, se lahko za določitev količine analita uporabi naslednja enačba:
- Kislinsko-bazične titracije. So tiste, pri katerih a kisline z bazo z uporabo kislinsko-baznega indikatorja. Na splošno se osnovo postavi v bireto (posodo za kemikalije, ki se uporablja za merjenje volumnov), bučka pa v erlenmajerico. glasnost znano kislino z dodanimi nekaj kapljicami fenolftaleina (indikator). Fenolftalein se v bazičnem mediju obarva rožnato, v kislem pa je brezbarven. Nato je metoda sestavljena iz dodajanja baze kislini, dokler končna raztopina ne postane rožnata, kar pomeni, da je reakcija med kislino in bazo dosegla svojo končno točko. Trenutek preden doseže končno točko, reakcija doseže točko enakovrednosti, kjer je količina snovi v titrantu enaka količini snovi v analitu. Če je stehiometrija v reakciji 1:1, to pomeni, da reagira enaka količina analita kot titrant, se lahko za določitev količine analita uporabi naslednja enačba:
Kje:
-
- [X] je znana koncentracija snovi X, izražene mol / L ali enakovredne enote.
- V (X) je prostornina snovi X izdano iz birete, izraženo v L ali enakovrednih enotah.
- [Y] je neznana koncentracija analita Y, izraženo v mol/L ali enakovrednih enotah.
- V (Y) je prostornina snovi Y v erlenmajerici, izraženo v L ali enakovrednih enotah.
Pomembno je pojasniti, da čeprav se ta enačba pogosto uporablja, se pogosto razlikuje glede na vrsto uporabljene stopnje.
-
- Redox titracije. Osnova je enaka kot pri kislinsko-baznih titracijah, vendar v tem primeru pride do redoks reakcije med analitom in raztapljanje oksidacijo ali redukcijo, odvisno od primera. Uporabljeni indikator je lahko potenciometer (oprema za merjenje potencialne razlike) ali redoks indikator (spojine, ki imajo določeno barvo v vsakem od svojih oksidacijskih stanj).
- Kompleksne formacijske kvalifikacije. Sestavljeni so iz reakcije tvorbe kompleksa med analitom in titrantom.
- Titracije padavin. Sestavljeni so iz tvorbe oborine. So zelo specifični in uporabljeni kazalniki so zelo specifični za vsako reakcijo.
- Gravimetrične metode. Kvantitativna metoda ki je sestavljen iz merjenja teže materiala ali snovi pred in po kakršnih koli spremembah. Instrument za izvajanje meritev na splošno gre za analitično tehtnico. Obstaja več gravimetričnih metod:
- Padavine. Sestavljen je iz tvorbe oborine, tako da se pri tehtanju lahko izračuna njena količina v prvotnem vzorcu s stehiometričnimi razmerji. Oborino lahko zberemo iz raztopine, v kateri jo najdemo filtracija. Za uporabo te metode mora biti analit slabo topen in kemično dobro opredeljen.
- Izhlapevanje. Sestoji iz izhlapevanja analita, da se loči od vzorca. Nato se analit pridobi z njegovo absorpcijo v nekem materialu, ta material se stehta in dobiček utež To bo posledica vgradnje analita, katerega teža se izračuna z razliko v masi vpojnega materiala pred in po absorpciji analita. To metodo je mogoče uporabiti le, če je analit edina hlapna snov v vzorcu.
- Elektrodepozicija. Sestavljen je iz a redoks reakcija kjer se analit nanese na elektrodo kot del spojine. Elektrodo nato stehtamo pred in po redoks reakciji, na ta način lahko izračunamo količino odloženega analita.
Naprednejše instrumentalne metode:
- Spektrometrične metode. Aparati se uporabljajo za merjenje obnašanja elektromagnetnega sevanja (svetloba) v stiku s snovjo ali spojino, ki se analizira.
- Elektroanalitske metode. Podobno kot spektrometrični, vendar elektrika namesto svetlobe za merjenje električnega potenciala oz električni tok prenaša snov, ki jo je treba analizirati.
- Kromatografske metode. The kromatografija je metoda ločevanja, karakterizacije in kvantifikacije kompleksnih zmesi. Uporablja se za ločevanje ene ali več komponent a mešanica ter jih hkrati identificirati in izračunati njihovo koncentracijo oziroma količino v vzorcu, torej jih kvantificirati. Kromatografska metoda je v osnovi sestavljena iz stacionarne in mobilne faze, ki sta del opreme ali strukture, ki se uporablja za analizo vzorca. Stacionarna faza je nepremična in je sestavljena iz snovi, ki se drži nekega sistema, ki je na splošno zasnovan v obliki kolone, mobilna faza pa je snov (tekoča ali plinasta), ki teče skozi stacionarno fazo. Ločitev komponent (analitov) poteka glede na afiniteto vsake od njih za stacionarno fazo ali za mobilno fazo, kar bo odvisno od različnih kemijskih in fizikalnih lastnosti (vsaka ali obeh faz). Obstajajo različne vrste kromatografije, odvisno od snovi, ki se uporabljajo kot mobilna in stacionarna faza, pogojev, naloženih metodi in zasnove kromatografske opreme. Na naslednji sliki lahko na primer vidite ločitev različnih komponent zmesi, ki je bila injicirana na kromatografsko kolono. Vidite lahko različne barve vsake komponente, ko se spuščajo skozi stacionarno fazo, ki polni stolpec:
