Objašnjavamo što je analitička kemija i na što se ova grana kemije fokusira. Također, analitičke metode koje koristite.
Što je analitička kemija?
Analitička kemija se naziva granom kemija koji se usredotočuje na razumijevanje materija, odnosno od analiza materijala koji čine uzorak, korištenjem eksperimentalnih ili laboratorijskih metoda.
Analitičku kemiju možemo podijeliti na kvantitativnu i kvalitativnu analitičku kemiju. Kvantitativna analitička kemija koristi se za određivanje količine, koncentracije ili proporcija jedne ili više komponenti u uzorku, odnosno bavi se kvantificiranjem tvari.
Kvalitativna analitička kemija koristi se da bi se znalo koje su komponente uzorka, odnosno bavi se identifikacijom svake komponente uzorka. S druge strane, analitička kemija se također koristi za odvajanje komponenti uzorka. Općenito, dotična tvar (ona koju treba identificirati ili kvantificirati) naziva se analit.
Znanje koje je dovelo do analitičke kemije proizašlo je iz moderne ideje o kemijskom sastavu tvari, koja se pojavila u 18. stoljeću.
Važna prekretnica u razvoju ovoga disciplina Bilo je to razumijevanje korelacije između fizikalnih svojstava materije i njezina kemijskog sastava. U tome su bili temeljni studiji spektroskopije, elektrokemije i polarografije.
Međutim, izum metoda kemijske analize koje bi omogućile potpunije razumijevanje materije napredovalo bi sa znanstvenim i tehnološkim razvojem, tako da bi se opće karakteristike područja analitičke kemije definirale tek u dvadesetom stoljeću.
Analitička kemija koristi sljedeće analitičke metode za razumijevanje materije:
Kvantitativne metode
- Volumetrijske metode. Poznate kao titracija ili titracija, to su kvantitativne metode u kojima se reagens čija je koncentracija poznata (titracijska tvar) koristi za određivanje one drugog reagensa čija je koncentracija nepoznata (analit ili tvar koja se analizira u uzorku), pomoću kemijska reakcija U titracijama se općenito koriste indikatori koji označavaju krajnju točku reakcije. Postoje različite vrste diploma:
- Kiselo-bazne titracije. Oni su oni u kojima je a kiselina s bazom pomoću acido-baznog indikatora. Općenito, baza se stavlja u biretu (kemijski spremnik koji se koristi za mjerenje volumena), a tikvicu se stavlja u erlenmeyerovu tikvicu. volumen poznata kiselina s dodano nekoliko kapi fenolftaleina (indikator). Fenolftalein postaje ružičast u bazičnom mediju, a bezbojan je u kiselom mediju. Zatim se metoda sastoji od dodavanja baze u kiselinu sve dok konačna otopina ne postane ružičasta, što znači da je reakcija između kiseline i baze dosegla svoju krajnju točku. Trenutak prije postizanja krajnje točke, reakcija doseže svoju točku ekvivalencije, gdje je količina tvari u titrantu jednaka količini tvari u analitu. Ako je stehiometrija u reakciji 1:1, odnosno ista količina analita reagira kao titrant, za određivanje količine analita može se koristiti sljedeća jednadžba:
- Kiselo-bazne titracije. Oni su oni u kojima je a kiselina s bazom pomoću acido-baznog indikatora. Općenito, baza se stavlja u biretu (kemijski spremnik koji se koristi za mjerenje volumena), a tikvicu se stavlja u erlenmeyerovu tikvicu. volumen poznata kiselina s dodano nekoliko kapi fenolftaleina (indikator). Fenolftalein postaje ružičast u bazičnom mediju, a bezbojan je u kiselom mediju. Zatim se metoda sastoji od dodavanja baze u kiselinu sve dok konačna otopina ne postane ružičasta, što znači da je reakcija između kiseline i baze dosegla svoju krajnju točku. Trenutak prije postizanja krajnje točke, reakcija doseže svoju točku ekvivalencije, gdje je količina tvari u titrantu jednaka količini tvari u analitu. Ako je stehiometrija u reakciji 1:1, odnosno ista količina analita reagira kao titrant, za određivanje količine analita može se koristiti sljedeća jednadžba:
Gdje:
-
- [x] je poznata koncentracija tvari X, izraženi mol / L ili ekvivalentne jedinice.
- V (X) je volumen tvari x izdaje se iz birete, izraženo u L ili ekvivalentnim jedinicama.
- [Y] je nepoznata koncentracija analita Y, izraženo u mol/L ili ekvivalentnim jedinicama.
- V (Y) je volumen tvari Y sadržane u Erlenmeyerovoj tikvici, izražene u L ili ekvivalentnim jedinicama.
Važno je pojasniti da, iako se ova jednadžba široko koristi, često varira ovisno o vrsti stupnja koji se koristi.
-
- Redox titracije. Baza je ista kao i kod acidobaznih titracija, ali u ovom slučaju dolazi do redoks reakcije između analita i otapanje oksidirajući ili redukcijski, ovisno o slučaju. Korišteni indikator može biti potenciometar (oprema za mjerenje razlike potencijala) ili redoks indikator (spojevi koji imaju definiranu boju u svakom od svojih oksidacijskih stanja).
- Složene formacijske kvalifikacije. Sastoje se od reakcije stvaranja kompleksa između analita i titranta.
- Precipitacijske titracije. Sastoje se od stvaranja taloga. Oni su vrlo specifični i korišteni pokazatelji vrlo su specifični za svaku reakciju.
- Gravimetrijske metode. Kvantitativna metoda koji se sastoji od mjerenja težine materijala ili tvari prije i nakon bilo kakvih promjena. Instrument za izvođenje mjerenje općenito je analitička vaga. Postoji nekoliko gravimetrijskih metoda:
- Taloženje. Sastoji se od stvaranja taloga, tako da se, kada se izvaže, njegova količina u izvornom uzorku može izračunati korištenjem stehiometrijskih odnosa. Talog se može prikupiti iz otopine u kojoj se nalazi filtracija. Za primjenu ove metode analit mora biti slabo topiv i kemijski dobro definiran.
- Volatilizacija. Sastoji se od isparavanja analita kako bi se odvojio od uzorka. Zatim se analit skuplja njegovom apsorpcijom u nekom materijalu, ovaj materijal se važe i dobitak od težina To će biti zbog ugradnje analita, čija će se težina izračunati razlikom u težini upijajućeg materijala prije i nakon apsorbiranja analita. Ova metoda se može primijeniti samo kada je analit jedina hlapljiva tvar u uzorku.
- Elektrotaloženje. Sastoji se od a redoks reakcija gdje se analit taloži na elektrodu kao dio spoja. Elektroda se zatim važe prije i nakon redoks reakcije, na taj način se može izračunati količina deponiranog analita.
Naprednije instrumentalne metode:
- Spektrometrijske metode. Aparati se koriste za mjerenje ponašanja elektromagnetskog zračenja (svjetlo) u dodiru s tvari ili spojem koji se analizira.
- Elektroanalitičke metode. Slično spektrometrijskom, ali struja umjesto svjetlosti za mjerenje električnog potencijala ili električna struja prenosi tvar koja se analizira.
- Kromatografske metode. The kromatografija je metoda odvajanja, karakterizacije i kvantifikacije složenih smjesa. Koristi se za odvajanje jedne ili više komponenti a smjesa te ih ujedno identificirati i izračunati njihovu koncentraciju ili količinu u uzorku, odnosno kvantificirati ih. Kromatografska metoda se u osnovi sastoji od stacionarne faze i mobilne faze koje su dio opreme ili strukture koja se koristi za analizu uzorka. Stacionarna faza je nepokretna i sastoji se od tvari koja prianja uz neki sustav općenito dizajniran u obliku stupca, a mobilna faza je tvar (tekuća ili plinovita) koja teče kroz stacionarnu fazu. Razdvajanje komponenti (analita) odvija se prema afinitetu svake od njih za stacionarnu fazu ili za mobilnu fazu, što će ovisiti o različitim kemijskim i fizikalnim svojstvima (svake jedne ili obje faze). Postoje različite vrste kromatografije ovisno o tvarima koje se koriste kao mobilna i stacionarna faza, uvjetima nametnutim metodi i dizajnu kromatografske opreme. Na primjer, na sljedećoj slici možete vidjeti razdvajanje različitih komponenti smjese koja je ubrizgana na kromatografsku kolonu. Možete vidjeti drugačije boje svake komponente dok se spuštaju kroz stacionarnu fazu koja ispunjava stupac:
