Daar is tans baie spesialiste wat hulle aan die fisiese of chemiese wetenskappe toegewy het, en soms albei. Die meeste verskynsels kan inderdaad logies verklaar word juis deur sulke eksperimente. Ons sal fisiese navorsingsmetodes in meer besonderhede oorweeg.
metodes van analise in analitiese chemie
Analitiese chemie is die wetenskap om chemikalieë op te spoor, te skei en te identifiseer. Om sekere bewerkings met verbindings uit te voer, word chemiese, fisiese en fisies-chemiese metodes van analise gebruik. Laasgenoemde metode word ook instrumenteel genoem, aangesien die toepassing daarvan moderne laboratoriumtoerusting vereis. Dit word onderverdeel in spektroskopiese, kernfisika- en radiochemiese groepe.
Boonop kan daar in chemie probleme van verskillende tipes wees wat individuele oplossings vereis. Afhangende hiervan is daar metodes van kwalitatiewe (bepaling van die naam en vorm van 'n stof) en kwantitatiewe (bepaal hoeveel van 'n gegewe stof in 'n aliquot of monster voorkom) ontleding.
Kwantitatiewe ontledingsmetodes
Hulle laat jou toe om die inhoud van die oorspronklike stof in die monster te bepaal. In totaal is daar chemiese, fisies-chemiese en fisiese metodes van kwantitatiewe ontleding.
Chemiese metodes van kwantitatiewe analise
Hulle is verdeel in:
- Gewigsanalise wat jou toelaat om die inhoud van 'n stof te bepaal deur op 'n analitiese balans te weeg en verdere bewerkings uit te voer.
- Volume-analise, wat behels die meting van die volume van stowwe in verskillende aggregaattoestande of oplossings.
Op sy beurt is dit in die volgende onderafdelings verdeel:
- volumetriese titrimetriese analise word gebruik by 'n bekende konsentrasie van die reagens, die reaksie waarmee die vereiste stof verbruik word, en dan word die volume verbruik gemeet;
- volumetriese gasmetode is om gasmengsels te ontleed waar die oorspronklike stof deur 'n ander geabsorbeer word.
- volumetriese sedimentasie (van die Latynse sedimentum - "nedersetting") is gebaseer op stratifikasie deur 'n verspreide stelsel as gevolg van swaartekrag. Dit gaan gepaard met neerslag, waarvan die volume met 'n sentrifugebuis gemeet word.
Chemiese metodes is nie altyd gerieflik om te gebruik nie, aangesien dit dikwels nodig is om die mengsel te skei om die verlangde komponent te isoleer. Om so 'n operasie uit te voer sonder die gebruik van chemiese reaksies, word fisiese metodes van analise gebruik. En om die verandering in die fisiese eienskappe van die verbinding as gevolg daarvan waar te neemom reaksies uit te voer - fisies en chemies.
Fisiese metodes van kwantitatiewe analise
Hulle word tydens baie laboratoriumstudies gebruik. Fisiese metodes van ontleding sluit in:
- Spektroskopies - gebaseer op die interaksie van atome, molekules, ione van die bestudeerde verbinding met elektromagnetiese straling, as gevolg waarvan fotone geabsorbeer of vrygestel word.
- Die kernfisiese metode bestaan uit die blootstelling van 'n monster van die stof wat bestudeer word aan 'n neutronvloed, deur te bestudeer wat, na die eksperiment, dit moontlik is om die kwantitatiewe inhoud van die elemente in die monster te bepaal deur te meet radioaktiewe bestraling. Dit werk omdat die hoeveelheid deeltjieaktiwiteit direk eweredig is aan die konsentrasie van die element wat bestudeer word.
- Die radiochemiese metode is om die inhoud in die stof van radioaktiewe isotope wat as gevolg van transformasies gevorm word, te bepaal.
Fisies-chemiese metodes van kwantitatiewe analise
Aangesien hierdie metodes slegs deel is van die fisiese metodes vir die ontleding van 'n stof, word hulle ook verdeel in spektroskopiese, kernfisiese en radiochemiese metodes van navorsing.
Kwalitatiewe ontledingsmetodes
In analitiese chemie, om die eienskappe van 'n stof te bestudeer, sy fisiese toestand te bepaal, word kleur, smaak, reuk, metodes van kwalitatiewe analise gebruik, wat op hul beurt in dieselfde chemiese, fisiese en fisies-chemies (instrumenteel). Verder word fisiese metodes van analise verkies in analitiese chemie.
Chemiese metodes word op twee maniere uitgevoer: reaksies in oplossings en reaksies op droë manier.
Nat manier reaksies
Reaksies in oplossings het sekere voorwaardes, waarvan aan een of meer voldoen moet word:
- Vorming van 'n onoplosbare neerslag.
- Verander die kleur van die oplossing.
- Evolusie van 'n gasvormige stof.
Presipitaatvorming kan byvoorbeeld plaasvind as gevolg van die interaksie van bariumchloried (BaCl2) en swaelsuur (H2SO4). Die produkte van die reaksie is soutsuur (HCl) en 'n water-onoplosbare wit neerslag - bariumsulfaat (BaSO4). Dan sal die nodige voorwaarde vir die voorkoms van 'n chemiese reaksie vervul word. Soms kan die produkte van die reaksie 'n paar stowwe wees, wat deur filtrasie geskei moet word.
Die verandering van die kleur van die oplossing as gevolg van chemiese interaksie is 'n baie belangrike kenmerk van die analise. Dit word die meeste waargeneem wanneer daar met redoksprosesse gewerk word of wanneer aanwysers in die suur-basis titrasieproses gebruik word. Stowwe wat die oplossing met die toepaslike kleur kan kleur sluit in: kaliumtiosianaat KSCN (die interaksie daarvan met yster III-soute gaan gepaard met 'n bloedrooi kleur van die oplossing), ferrichloried (wanneer dit met chloorwater in wisselwerking tree, die swak groen kleur van die oplossing word geel), kaliumdichromaat (wanneer verminder en onder die werking van swaelsuur verander dit van oranje nadonkergroen) en ander.
Reaksies wat voortgaan met die vrystelling van gas is nie basies nie en word in seldsame gevalle gebruik. Die mees algemeen vervaardigde koolstofdioksied in laboratoriums is CO2.
Droë reaksies
Sulke interaksies word uitgevoer om die inhoud van onsuiwerhede in die geanaliseerde stof te bepaal, in die bestudering van minerale, en dit bestaan uit verskeie stadiums:
- Versmeltbaarheidstoets.
- Vlamkleurtoets.
- Volatiliteitstoets.
- Die vermoë om reaksies te redokseer.
Gewoonlik word minerale stowwe vir smeltvermoë getoets deur 'n klein monster daarvan oor 'n gasbrander voor te verhit en die afronding van sy rande onder 'n vergrootglas waar te neem.
Om te kyk hoe die monster in staat is om die vlam te kleur, word dit eers op 'n platinumdraad aangebring op die basis van die vlam, en dan op die plek wat die meeste verhit word.
Die wisselvalligheid van die monster word nagegaan in die toetssilinder, wat verhit word na die inbring van die toetselement.
Reaksies van redoksprosesse word meestal uitgevoer in droë balle saamgesmelte boraks, waarin die monster geplaas word en dan aan verhitting onderwerp word. Daar is ander maniere om hierdie reaksie uit te voer: verhitting in 'n glasbuis met alkalimetale - Na, K, eenvoudige verhitting of verhitting op houtskool, ensovoorts.
Gebruik van chemiese aanwysers
Soms gebruik chemiese ontledingsmetodes andersaanwysers wat help om die pH van die medium van 'n stof te bepaal. Die mees algemene gebruik is:
- Limoes. In 'n suur omgewing word lakmoespapier rooi, en in 'n alkaliese omgewing word dit blou.
- Methyloranje. Wanneer dit aan 'n suur ioon blootgestel word, word dit pienk, alkalies - word geel.
- Fenolftaleïen. In 'n alkaliese omgewing is dit kenmerkend van 'n rooi kleur, en in 'n suur omgewing het dit geen kleur nie.
- Curcumin. Dit word minder gereeld as ander aanwysers gebruik. Verkleur bruin met alkalies en geel met sure.
Fisiese metodes van kwalitatiewe analise
Hulle word tans dikwels in beide industriële en laboratoriumnavorsing gebruik. Voorbeelde van fisiese metodes van ontleding is:
- Spectral, wat reeds hierbo bespreek is. Dit word op sy beurt verdeel in emissie- en absorpsiemetodes. Afhangende van die analitiese sein van die deeltjies, word atoom- en molekulêre spektroskopie onderskei. Tydens emissie gee die monster kwanta uit, en tydens absorpsie word die fotone wat deur die monster vrygestel word selektief geabsorbeer deur klein deeltjies - atome en molekules. Hierdie chemiese metode gebruik sulke tipes bestraling soos ultraviolet (UV) met 'n golflengte van 200-400 nm, sigbaar met 'n golflengte van 400-800 nm en infrarooi (IR) met 'n golflengte van 800-40000 nm. Sulke areas van straling word andersins die "optiese reeks" genoem.
- Luminescent (fluoresserende) metode bestaan uit die waarneming van die uitstraling van lig deur die stof wat bestudeer word a.g.v.blootstelling aan ultravioletstrale. Die toetsmonster kan 'n organiese of minerale verbinding wees, sowel as sommige medikasie. Wanneer dit aan UV-straling blootgestel word, gaan die atome van hierdie stof oor in 'n opgewonde toestand, gekenmerk deur 'n indrukwekkende energiereserwe. Tydens die oorgang na die normale toestand verlig die stof as gevolg van die oorblywende hoeveelheid energie.
- X-straaldiffraksie-analise word as 'n reël uitgevoer met behulp van x-strale. Hulle word gebruik om die grootte van atome te bepaal en hoe hulle relatief tot ander monstermolekules geleë is. Dus word die kristalrooster, die samestelling van die monster en die teenwoordigheid van onsuiwerhede in sommige gevalle gevind. Hierdie metode gebruik 'n klein hoeveelheid analiet sonder die gebruik van chemiese reaksies.
- Massaspektrometriese metode. Soms gebeur dit dat die elektromagnetiese veld sekere geïoniseerde deeltjies nie toelaat om daardeur te gaan nie as gevolg van 'n te groot verskil in die verhouding van massa en lading. Om hulle te bepaal, is hierdie fisiese metode van ontleding nodig.
Daarom is daar groot aanvraag na hierdie metodes in vergelyking met konvensionele chemiese metodes, want dit het 'n aantal voordele. Die kombinasie van chemiese en fisiese metodes van analise in analitiese chemie gee egter 'n baie beter en meer akkurate resultaat van die studie.
Fisies-chemiese (instrumentele) metodes van kwalitatiewe analise
Hierdie kategorieë sluit in:
- Elektrochemiese metodes wat bestaan uit metingelektromotoriese kragte van galvaniese selle (potensiometrie) en elektriese geleidingsvermoë van oplossings (geleidingsmetrie), asook in die studie van die beweging en res van chemiese prosesse (polarografie).
- Emissiespektrale analise, waarvan die essensie is om die intensiteit van elektromagnetiese straling op 'n frekwensieskaal te bepaal.
- Fotometriese metode.
- X-straalspektrale analise, wat die spektra van x-strale ondersoek wat deur die monster gegaan het.
- Metode vir die meet van radioaktiwiteit.
- Die chromatografiese metode is gebaseer op die herhaalde interaksie van sorpsie en desorpsie van 'n stof wanneer dit langs 'n onbeweeglike sorbens beweeg.
Jy moet weet dat basies fisies-chemiese en fisiese metodes van ontleding in chemie in een groep gekombineer word, so wanneer hulle afsonderlik oorweeg word, het hulle baie in gemeen.
Fisies-chemiese metodes van skeiding van stowwe
Baie dikwels in laboratoriums is daar situasies wanneer dit onmoontlik is om die vereiste stof te onttrek sonder om dit van 'n ander te skei. In sulke gevalle word metodes van skeiding van stowwe gebruik, wat insluit:
- ekstraksie - 'n metode waardeur die nodige stof deur middel van 'n ekstraksiemiddel (ooreenstemmende oplosmiddel) uit 'n oplossing of mengsel onttrek word.
- Chromatografie. Hierdie metode word nie net vir ontleding gebruik nie, maar ook vir die skeiding van komponente wat in die mobiele en stilstaande fase is.
- Skeiding deur ioonuitruiling. As gevolg daarvandie gewenste stof kan presipiteer, onoplosbaar in water, en kan dan deur sentrifugering of filtrasie geskei word.
- Kryogeniese skeiding word gebruik om gasvormige stowwe uit die lug te onttrek.
- Elektroforese is die skeiding van stowwe met die deelname van 'n elektriese veld, onder die invloed waarvan deeltjies wat nie met mekaar meng nie, in vloeibare of gasvormige media beweeg.
Daarom sal die laboratoriumassistent altyd die vereiste stof kan kry.
