• ما هي الكيمياء التحليلية؟

نفسر ماهية الكيمياء التحليلية وما يركز عليه هذا الفرع من الكيمياء. أيضا ، الطرق التحليلية التي تستخدمها.

تستخدم الكيمياء التحليلية طرقًا تحليلية مختلفة.

ما هي الكيمياء التحليلية؟

الكيمياء التحليلية يسمى فرع من كيمياء التي تركز على فهم موضوع، وهذا هو ، من التحليلات من المواد التي تتكون منها العينة ، باستخدام الطرق التجريبية أو المعملية.

يمكن تصنيف الكيمياء التحليلية إلى كيمياء تحليلية كمية ونوعية. تستخدم الكيمياء التحليلية الكمية لتحديد الكمية أو التركيز أو حجم مكون واحد أو أكثر في عينة ، أي أنه يتعامل مع تحديد كمية المادة.

تستخدم الكيمياء التحليلية النوعية لمعرفة ماهية مكونات العينة ، أي أنها تهتم بتحديد كل مكون من مكونات العينة. من ناحية أخرى ، تستخدم الكيمياء التحليلية أيضًا لفصل مكونات العينة. بشكل عام ، تسمى المادة المعنية (التي سيتم تحديدها أو تحديدها كمياً) مادة تحليلية.

نشأت المعرفة التي أدت إلى الكيمياء التحليلية من الفكرة الحديثة للتركيب الكيميائي للمادة ، والتي ظهرت في القرن الثامن عشر.

معلما هاما في تطوير هذا انضباط كان فهم العلاقة بين الخواص الفيزيائية للمادة وتركيبها الكيميائي. في هذا ، كانت دراسة التحليل الطيفي والكيمياء الكهربية والاستقطاب أساسية.

ومع ذلك ، فإن اختراع طرق التحليل الكيميائي التي من شأنها أن تسمح بالفهم الكامل للمادة من شأنه أن يتقدم جنبًا إلى جنب مع التطور العلمي والتكنولوجي ، بحيث يتم تحديد الخصائص العامة لمجال الكيمياء التحليلية فقط في القرن العشرين.

تستخدم الكيمياء التحليلية الطرق التحليلية التالية لفهم المادة:

الأساليب الكمية

• الطرق الحجمية. تُعرف بالمعايرة أو المعايرة ، وهي طرق كمية يستخدم فيها كاشف يُعرف تركيزه (مادة معايرة) لتحديد تركيز كاشف آخر غير معروف تركيزه (مادة تحليلية أو مادة سيتم تحليلها في العينة) ، عن طريق تفاعل كيميائي في المعايرة بشكل عام ، تُستخدم المؤشرات التي تحدد نقطة نهاية التفاعل. هناك أنواع مختلفة من الدرجات:
  • معايرة حمض القاعدة. هم تلك التي أ حامض بقاعدة باستخدام مؤشر حمضي قاعدي. بشكل عام ، يتم وضع القاعدة في سحاحة (حاوية كيميائية تستخدم لقياس الأحجام) ويتم وضع القارورة في دورق مخروطي. الصوت حمض معروف مع إضافة بضع قطرات من الفينول فثالين (مؤشر). يتحول الفينول فثالين إلى اللون الوردي في وسط أساسي ويكون عديم اللون في وسط حمضي. ثم تتكون الطريقة من إضافة القاعدة إلى الحمض حتى يتحول المحلول النهائي إلى اللون الوردي ، مما يعني أن التفاعل بين الحمض والقاعدة قد وصل إلى نقطة نهايته. في لحظة قبل الوصول إلى نقطة النهاية ، يصل التفاعل إلى نقطة التكافؤ ، حيث تكون كمية المادة في المعاير مساوية لكمية المادة في التحليل. إذا كان القياس المتكافئ في التفاعل هو 1: 1 ، أي أن نفس كمية المادة التحليلية تتفاعل مع المعاير ، فيمكن استخدام المعادلة التالية لتحديد كمية المادة التحليلية:
    

أين:

• • [X] هو التركيز المعروف للمادة X ، أعرب عن مول / لتر أو وحدات مكافئة.
  • الخامس (X) هو حجم المادة X يتم الاستغناء عنها من السحاحة ، معبرًا عنها بوحدة L أو ما يعادلها.
  • [ص] هو تركيز غير معروف من الحليلة ص، معبراً عنها بالمول / لتر أو وحدات مكافئة.
  • الخامس (ص) هو حجم المادة ص الواردة في دورق إرلنماير ، معبرًا عنها بـ L أو وحدات مكافئة.

من المهم توضيح أنه على الرغم من استخدام هذه المعادلة على نطاق واسع ، إلا أنها تختلف باختلاف نوع الدرجة المستخدمة.

• • معايرة الأكسدة والاختزال. الأساس هو نفسه كما هو الحال في معايرة الحمض القاعدي ، ولكن في هذه الحالة يوجد تفاعل الأكسدة والاختزال بين الحليلة و تحلل مؤكسد أو مختزل ، حسب مقتضى الحال. يمكن أن يكون المؤشر المستخدم مقياس جهد (معدات لقياس فرق الجهد) أو مؤشر الأكسدة والاختزال (مركبات لها لون محدد في كل حالة من حالات الأكسدة الخاصة بها).
  • مؤهلات التكوين المعقدة. وهي تتكون من تفاعل التكوين المعقد بين التحليل والمعاير.
  • معايرة الهطول. أنها تتكون من تشكيل راسب. إنها محددة جدًا والمؤشرات المستخدمة خاصة جدًا بكل تفاعل.
• طرق القياس الوزني. الطريقة الكمية والتي تتكون من قياس وزن مادة أو مادة قبل إجراء أي تغييرات وبعدها. الصك لأداء قياس إنه توازن تحليلي بشكل عام. هناك عدة طرق لقياس الجاذبية:
  • تساقط. وهو يتألف من تكوين راسب ، بحيث يمكن حساب كميته في العينة الأصلية عند وزنه باستخدام العلاقات المتكافئة. يمكن جمع الراسب من المحلول الذي يوجد فيه الترشيح. لتطبيق هذه الطريقة ، يجب أن تكون المادة التحليلية ضعيفة الذوبان ومحددة جيدًا كيميائيًا.
  • التطاير. وهو يتألف من تطاير المادة التحليلية لفصلها عن العينة. ثم يتم استعادة المادة التحليلية عن طريق امتصاصها في بعض المواد ، ويتم وزن هذه المادة ، وكسبها وزن سيكون ذلك بسبب دمج المادة التحليلية ، التي سيُحسب وزنها بالاختلاف في أوزان المادة الماصة قبل وبعد امتصاص المادة التحليلية. لا يمكن تطبيق هذه الطريقة إلا عندما تكون المادة التحليلية هي المادة المتطايرة الوحيدة في العينة.
  • ترسيب كهربي. يتكون من أ رد فعل الأكسدة حيث يتم ترسيب المادة التحليلية على قطب كهربي كجزء من مركب. ثم يتم وزن القطب قبل وبعد تفاعل الأكسدة والاختزال ، وبهذه الطريقة يمكن حساب كمية المادة التحليلية المودعة.

طرق آلية أكثر تقدمًا:

• طرق قياس الطيف. جهاز يستخدم لقياس سلوك الاشعاع الكهرومغناطيسي (خفيفة) ملامسة للمادة أو المركب قيد التحليل.
• طرق التحليل الكهربائي. على غرار مقياس الطيف ، ولكن كهرباء بدلا من الضوء لقياس الجهد الكهربائي أو التيار الكهربائي تنتقل عن طريق المادة المراد تحليلها.
• طرق الكروماتوغرافيا. ال اللوني هي طريقة لفصل وتوصيف وتقدير المخاليط المعقدة. يتم استخدامه لفصل واحد أو أكثر من مكونات خليط وفي نفس الوقت تحديدها وحساب تركيزها أو كميتها في العينة ، أي تحديدها كميا. تتكون الطريقة الكروماتوغرافية أساسًا من مرحلة ثابتة ومرحلة متنقلة تشكل جزءًا من جهاز أو هيكل يُستخدم لتحليل العينة. المرحلة الثابتة غير متحركة وتتكون من مادة تلتصق ببعض الأنظمة المصممة بشكل عام في شكل عمود والطور المتحرك عبارة عن مادة (سائلة أو غازية) تتدفق خلال المرحلة الثابتة. يحدث فصل المكونات (التحليلات) وفقًا لتقارب كل منها للمرحلة الثابتة أو المرحلة المتنقلة ، والتي ستعتمد على الخصائص الكيميائية والفيزيائية المختلفة (لكل واحدة أو لكلتا المرحلتين). هناك أنواع مختلفة من الكروماتوغرافيا تعتمد على المواد المستخدمة كمرحلة متحركة وثابتة ، والشروط المفروضة على الطريقة وتصميمات المعدات الكروماتوغرافية. على سبيل المثال ، في الصورة التالية ، يمكنك رؤية فصل المكونات المختلفة لمزيج تم حقنه في عمود كروماتوغرافي. يمكنك رؤية الاختلاف الألوان من كل مكون أثناء نزولهم خلال المرحلة الثابتة التي تملأ العمود: