• מהי כימיה אנליטית?

אנו מסבירים מהי כימיה אנליטית ובמה מתמקד ענף כימיה זה. כמו כן, השיטות האנליטיות שבהן אתה משתמש.

כימיה אנליטית משתמשת בשיטות אנליטיות שונות.

מהי כימיה אנליטית?

כימיה אנליטית נקראת ענף של כִּימִיָה המתמקד בהבנת ה חוֹמֶר, כלומר של ה אָנָלִיזָה של החומרים המרכיבים דגימה, תוך שימוש בשיטות ניסוי או מעבדה.

ניתן לסווג כימיה אנליטית לכימיה אנליטית כמותית ואיכותית. כימיה אנליטית כמותית משמשת לקביעת הכמות, הריכוז או פּרוֹפּוֹרצִיָה של רכיב אחד או יותר במדגם, כלומר, הוא עוסק בכימות חומר.

משתמשים בכימיה אנליטית איכותית כדי לדעת מה הם מרכיבי המדגם, כלומר, היא עוסקת בזיהוי כל רכיב במדגם. מצד שני, כימיה אנליטית משמשת גם להפרדה של מרכיבי המדגם. בדרך כלל, החומר המדובר (זה שיש לזהות או לכמת) נקרא אנליט.

הידע שהוליד את הכימיה האנליטית נבע מהרעיון המודרני של ההרכב הכימי של החומר, שהופיע במאה ה-18.

אבן דרך חשובה בפיתוח זה משמעת זו הייתה ההבנה של המתאם בין התכונות הפיזיקליות של החומר וההרכב הכימי שלו. בכך, חקר הספקטרוסקופיה, האלקטרוכימיה והפולארוגרפיה היו יסודיים.

אולם המצאת שיטות ניתוח כימי שיאפשרו הבנה מלאה יותר של החומר תתקדם יחד עם ההתפתחות המדעית והטכנולוגית, כך שהמאפיינים הכלליים של תחום הכימיה האנליטית יוגדרו רק במאה העשרים.

כימיה אנליטית משתמשת בשיטות האנליטיות הבאות כדי להבין את החומר:

שיטות כמותיות

• שיטות נפח. המכונה טיטרציה או טיטרציה, הן שיטות כמותיות שבהן מגיב שריכוזו ידוע (חומר טיטרנטי) משמש כדי לקבוע את זה של מגיב אחר שריכוזו אינו ידוע (אנליט או חומר לניתוח בדגימה), באמצעות תגובה כימית בטיטרציות, בדרך כלל, נעשה שימוש באינדיקטורים המסמנים את נקודת הסיום של התגובה. ישנם סוגים שונים של תארים:
  • טיטרציות חומצה-בסיס. הם אלה שבהם א חוּמצָה עם בסיס באמצעות מחוון חומצה-בסיס. באופן כללי, שמים את הבסיס בבורה (מיכל כימי המשמש למדידת נפחים) ומניחים בקבוק בבקבוק ארלנמייר. כרך חומצה ידועה בתוספת כמה טיפות של פנולפטלין (אינדיקטור). פנולפתלין הופך ורוד במדיום בסיסי וחסר צבע במדיום חומצי. לאחר מכן השיטה מורכבת מהוספת הבסיס לחומצה עד שהתמיסה הסופית הופכת ורודה, כלומר התגובה בין החומצה לבסיס הגיעה לנקודת הסיום. רגע לפני הגעה לנקודת הסיום, התגובה מגיעה לנקודת השקילות שלה, כלומר כמות החומר בטיטרנט שווה לכמות החומר באנליט. אם הסטוכיומטריה בתגובה היא 1: 1, כלומר, אותה כמות של חומר אנליט מגיב כמו הטיטרנט, ניתן להשתמש במשוואה הבאה כדי לקבוע את כמות האנליט:
    

איפה:

• • [איקס] הוא הריכוז הידוע של החומר איקס, מבוטא mol / L או יחידות שוות.
  • V (X) הוא נפח החומר איקס הנפקת מהבורטה, מבוטא ב-L או ביחידות שוות.
  • [י] הוא הריכוז הלא ידוע של האנליט י, מבוטא במול / ל' או ביחידות שוות ערך.
  • V (Y) הוא נפח החומר י הכלול בבקבוק ארלנמייר, מבוטא ב-L או ביחידות שוות.

חשוב להבהיר שלמרות שמשוואה זו נמצאת בשימוש נרחב, היא משתנה לעיתים קרובות בהתאם לסוג התואר שבו נעשה שימוש.

• • טיטרציות חיזור. הבסיס זהה לטיטרציות חומצה-בסיס, אבל במקרה זה יש תגובת חיזור בין האנליט לבין התפרקות חמצון או הפחתה, לפי העניין. המחוון המשמש יכול להיות פוטנציומטר (ציוד למדידת הפרש פוטנציאלים) או מחוון חיזור (תרכובות בעלות צבע מוגדר בכל אחד ממצבי החמצון שלהן).
  • כישורי גיבוש מורכבים. הם מורכבים מתגובת היווצרות המורכבת בין האנליט לטיטרנט.
  • טיטרציות משקעים. הם מורכבים מהיווצרות של משקעים. הם מאוד ספציפיים והאינדיקטורים שבהם נעשה שימוש הם מאוד ספציפיים לכל תגובה.
• שיטות גרבימטריות. שיטה כמותית אשר מורכבת ממדידת משקל של חומר או חומר לפני ואחרי ביצוע שינויים כלשהם. הכלי לביצוע ה מדידה זה בדרך כלל איזון אנליטי. ישנן מספר שיטות גרבימטריות:
  • מִשׁקָע. הוא מורכב מיצירת משקעים, כך שכאשר הוא נשקל, ניתן לחשב את כמותו במדגם המקורי באמצעות קשרים סטוכיומטריים. ניתן לאסוף את המשקע מהתמיסה שבה הוא נמצא על ידי סִנוּן. כדי ליישם שיטה זו, האנליט חייב להיות מסיס בצורה גרועה ומוגדר היטב מבחינה כימית.
  • התנודות. זה מורכב מהנדיף של האנליט כדי להפריד אותו מהדגימה. ואז האנליט משוחזר על ידי ספיגתו בחומר כלשהו, ​​חומר זה נשקל, והרווח של מִשׁקָל זה יהיה בשל שילוב האנליט, שמשקלו יחושב לפי הפרש משקלי החומר הסופג לפני ואחרי ספיגת האנליט. ניתן ליישם שיטה זו רק כאשר האנליט הוא החומר הנדיף היחיד בדגימה.
  • אלקטרודפוזיציה. הוא מורכב מא תגובת חיזור כאשר האנליט מופקד על אלקטרודה כחלק מתרכובת. לאחר מכן, האלקטרודה נשקלת לפני ואחרי תגובת החיזור, בדרך זו ניתן לחשב את כמות האנליט שהופקד.

שיטות אינסטרומנטליות מתקדמות יותר:

• שיטות ספקטרומטריות. מכשיר משמש למדידת התנהגות קרינה אלקטרומגנטית (אוֹר) במגע עם החומר או התרכובת הנבדקת.
• שיטות אלקטרואנליטיות. דומה לספקטרומטרי, אבל ה חַשְׁמַל במקום אור למדידת פוטנציאל חשמלי או זרם חשמלי מועבר על ידי החומר לניתוח.
• שיטות כרומטוגרפיות. ה כרומטוגרפיה היא שיטה להפרדה, אפיון וכימות של תערובות מורכבות. הוא משמש להפרדת רכיב אחד או יותר של a תַעֲרוֹבֶת ובמקביל לזהות אותם ולחשב את הריכוז או הכמות שלהם במדגם, כלומר לכמת אותם. השיטה הכרומטוגרפית מורכבת בעצם משלב נייח ופאזה ניידת שהם חלק מציוד או מבנה המשמשים לניתוח הדגימה. השלב הנייח אינו נייד ומורכב מחומר הנצמד למערכת כלשהי המתוכננת בדרך כלל בצורה של עמוד והפאזה הניידת היא חומר (נוזלי או גזי) שזורם דרך השלב הנייח. ההפרדה של הרכיבים (אנליטים) מתרחשת על פי הזיקה של כל אחד מהם לשלב הנייח או לשלב הנייד, שתלוי בתכונות כימיות ופיזיקליות שונות (של כל אחד או של שני השלבים). ישנם סוגים שונים של כרומטוגרפיה בהתאם לחומרים המשמשים כשלב הנייד והנייח, התנאים המוטלים על השיטה ועיצובי הציוד הכרומטוגרפי. לדוגמה, בתמונה הבאה ניתן לראות את ההפרדה בין המרכיבים השונים של תערובת שהוזרקה על עמודה כרומטוגרפית. אתה יכול לראות את השונה צבעים של כל רכיב כשהם יורדים דרך השלב הנייח שממלא את העמודה: