• Čo je analytická chémia?

Vysvetľujeme, čo je analytická chémia a na čo sa tento odbor chémie zameriava. Tiež analytické metódy, ktoré používate.

Analytická chémia využíva rôzne analytické metódy.

Čo je analytická chémia?

Analytická chémia sa nazýva odvetvie chémia ktorá sa zameriava na pochopenie záležitosť, teda z analýza materiálov, ktoré tvoria vzorku, pomocou experimentálnych alebo laboratórnych metód.

Analytickú chémiu možno rozdeliť na kvantitatívnu a kvalitatívnu analytickú chémiu. Kvantitatívna analytická chémia sa používa na stanovenie množstva, koncentrácie, príp pomer jednej alebo viacerých zložiek vo vzorke, to znamená, že sa zaoberá kvantifikáciou hmoty.

Kvalitatívna analytická chémia sa používa na zistenie, aké sú zložky vzorky, to znamená, že ide o identifikáciu každej zložky vzorky. Na druhej strane sa analytická chémia používa aj na separáciu zložiek vzorky. Vo všeobecnosti sa príslušná látka (tá, ktorá sa má identifikovať alebo kvantifikovať) nazýva analyt.

Poznatky, ktoré viedli k analytickej chémii, vyplynuli z modernej predstavy o chemickom zložení hmoty, ktorá sa objavila v 18.

Dôležitý míľnik vo vývoji tohto disciplína Išlo o pochopenie korelácie medzi fyzikálnymi vlastnosťami hmoty a jej chemickým zložením. Základom bolo štúdium spektroskopie, elektrochémie a polarografie.

Vynález metód chemickej analýzy, ktoré by umožnili lepšie pochopenie hmoty, by však napredoval spolu s vedeckým a technologickým rozvojom, takže všeobecné charakteristiky oblasti analytickej chémie by boli definované až v dvadsiatom storočí.

Analytická chémia používa na pochopenie hmoty nasledujúce analytické metódy:

Kvantitatívne metódy

• Objemové metódy. Známe ako titrácia alebo titrácia, sú to kvantitatívne metódy, v ktorých sa činidlo, ktorého koncentrácia je známa (titrantová látka), používa na stanovenie koncentrácie iného činidla, ktorého koncentrácia nie je známa (analyt alebo látka, ktorá sa má analyzovať vo vzorke), pomocou chemická reakcia Pri titráciách sa vo všeobecnosti používajú indikátory, ktoré označujú konečný bod reakcie. Existujú rôzne typy stupňov:
  • Acidobázické titrácie. Sú to tie, v ktorých a kyselina so zásadou pomocou acidobázického indikátora. Vo všeobecnosti sa základňa umiestni do byrety (chemická nádoba používaná na meranie objemov) a banka sa umiestni do Erlenmeyerovej banky. objem známej kyseliny s pridaním niekoľkých kvapiek fenolftaleínu (indikátor). Fenolftaleín sa v zásaditom prostredí sfarbí do ružova a v kyslom prostredí je bezfarebný. Potom metóda pozostáva z pridávania zásady ku kyseline, kým sa konečný roztok nesfarbí do ružova, čo znamená, že reakcia medzi kyselinou a zásadou dosiahla svoj konečný bod. Okamžite pred dosiahnutím koncového bodu dosiahne reakcia svoj bod ekvivalencie, čo je miesto, kde sa množstvo látky v titračnom roztoku rovná množstvu látky v analyte. Ak je stechiometria v reakcii 1:1, to znamená, že zreaguje rovnaké množstvo analyzovanej látky ako titranta, na určenie množstva analyzovanej látky možno použiť nasledujúcu rovnicu:
    

Kde:

• • [X] je známa koncentrácia látky X, vyjadrené mol / L alebo ekvivalentné jednotky.
  • V (X) je objem látky X dávkovaný z byrety, vyjadrený v L alebo ekvivalentných jednotkách.
  • [Y] je neznáma koncentrácia analytu Yvyjadrené v mol/l alebo ekvivalentných jednotkách.
  • V (Y) je objem látky Y obsiahnuté v Erlenmeyerovej banke, vyjadrené v L alebo ekvivalentných jednotkách.

Je dôležité objasniť, že hoci je táto rovnica široko používaná, často sa líši v závislosti od typu použitého stupňa.

• • Redoxné titrácie. Základ je rovnaký ako pri acidobázických titráciách, ale v tomto prípade dochádza k redoxnej reakcii medzi analytom a rozpustenie oxidačné alebo redukčné, podľa okolností. Použitým indikátorom môže byť potenciometer (zariadenie na meranie rozdielu potenciálu) alebo redoxný indikátor (zlúčeniny, ktoré majú definovanú farbu v každom zo svojich oxidačných stavov).
  • Komplexné formačné kvalifikácie. Pozostávajú z reakcie tvorby komplexu medzi analytom a titračnou látkou.
  • Titrácie zrážok. Pozostávajú z tvorby zrazeniny. Sú veľmi špecifické a použité indikátory sú veľmi špecifické pre každú reakciu.
• Gravimetrické metódy. Kvantitatívna metóda ktorý pozostáva z merania hmotnosti materiálu alebo látky pred a po vykonaní akýchkoľvek zmien. Nástroj na vykonávanie meranie vo všeobecnosti ide o analytickú bilanciu. Existuje niekoľko gravimetrických metód:
  • Zrážky. Spočíva vo vytvorení zrazeniny, takže pri jej vážení je možné pomocou stechiometrických vzťahov vypočítať jej množstvo v pôvodnej vzorke. Zrazenina sa môže odobrať z roztoku, v ktorom sa nachádza filtrácia. Ak chcete použiť túto metódu, analyt musí byť slabo rozpustný a chemicky dobre definovaný.
  • Prchavosť. Pozostáva z odparovania analytu, aby sa oddelil od vzorky. Potom sa analyt získa absorpciou v nejakom materiáli, tento materiál sa odváži a získa sa hmotnosť Bude to spôsobené inkorporáciou analytu, ktorého hmotnosť bude vypočítaná rozdielom hmotností absorpčného materiálu pred a po absorpcii analytu. Túto metódu možno použiť len vtedy, keď je analyt jedinou prchavou látkou vo vzorke.
  • Elektrodepozícia. Pozostáva z a redoxná reakcia kde je analyt deponovaný na elektróde ako súčasť zlúčeniny. Elektróda sa potom odváži pred a po oxidačno-redukčnej reakcii, týmto spôsobom možno vypočítať množstvo uloženého analytu.

Pokročilejšie inštrumentálne metódy:

• Spektrometrické metódy. Prístroje sa používajú na meranie správania elektromagnetického žiarenia (svetlo) v kontakte s analyzovanou látkou alebo zlúčeninou.
• Elektroanalytické metódy. Podobné ako spektrometrické, ale elektriny namiesto svetla na meranie elektrického potenciálu resp elektrický prúd prenášaná látkou, ktorá sa má analyzovať.
• Chromatografické metódy. The chromatografia je metóda separácie, charakterizácie a kvantifikácie zložitých zmesí. Používa sa na oddelenie jednej alebo viacerých zložiek a zmes a zároveň ich identifikovať a vypočítať ich koncentráciu alebo množstvo vo vzorke, čiže ich kvantifikovať. Chromatografická metóda v podstate pozostáva zo stacionárnej fázy a mobilnej fázy, ktoré sú súčasťou zariadenia alebo konštrukcie, ktorá sa používa na analýzu vzorky. Stacionárna fáza je nehybná a pozostáva z látky, ktorá priľne k nejakému systému všeobecne navrhnutému vo forme kolóny a mobilná fáza je látka (kvapalná alebo plynná), ktorá preteká cez stacionárnu fázu. Separácia zložiek (analytov) prebieha podľa afinity každej z nich k stacionárnej fáze alebo k mobilnej fáze, ktorá bude závisieť od rôznych chemických a fyzikálnych vlastností (každej alebo oboch fáz). Existujú rôzne typy chromatografie v závislosti od použitých látok ako mobilná a stacionárna fáza, podmienok kladených na metódu a konštrukcie chromatografického zariadenia. Napríklad na nasledujúcom obrázku môžete vidieť separáciu rôznych zložiek zmesi, ktorá bola nastreknutá na chromatografickú kolónu. Môžete vidieť rôzne farby každej zložky pri ich zostupe cez stacionárnu fázu, ktorá vypĺňa stĺpec: