ANALIZA ILOŚCIOWA W CHEMII: POMIARY, PRZYGOTOWANIE - CHEMIA - 2025

Analizy ilościowej w chemii , tak jak w każdej dziedzinie, w zasadzie wyznaczania ilości substancji specyficznego. Analizy te odpowiadają na pytanie „ile tam jest?” substancji w różnych próbkach; gleby, mórz, rzek, napojów bezalkoholowych, płynów, ekstraktów roślinnych, zwierząt, ciał stałych, kryształów i wielu innych.

Pytanie „ile tam jest?” Została sformułowana od czasu, gdy człowiek zainteresował się np. Wydobyciem minerałów i kamieni szlachetnych, olejów, przypraw, z mocnym zamiarem ich komercjalizacji. Obecnie jednym z głównych powodów ilościowego określania substancji lub analitu są nadal pieniądze.

Setki probówek: szkło używane codziennie do przygotowania próbek do analizy ilościowej. Źródło: Pexels.

Jeden minerał może być bogatszy w złoto niż inny. Aby się tego dowiedzieć, konieczne jest określenie setnego składu dwóch minerałów, a ten z największą zawartością złota będzie atrakcyjniejszym źródłem do wydobycia upragnionego metalu. To samo dzieje się z metalami obcymi lub radioaktywnymi.

Techniki kwantyfikacji i na których opierają się analizy ilościowe są bardzo zróżnicowane i zróżnicowane. Każdy z nich zakłada odrębną specjalizację, a także głębokie podstawy teoretyczne. Jednak punktem, w którym wszystkie zbiegają się, jest zawsze odpowiedź na to samo pytanie, o którym już wspomniano; pytanie, które mówi o jakości, czystości, wydajności, niezawodności itp.

Pomiary

Aby określić ilościowo jakąkolwiek substancję lub materiał, niezbędna jest możliwość zmierzenia jej właściwości fizycznych lub chemicznych. Wybrana właściwość będzie zależeć od substancji i zastosowanej techniki. Przydatną wskazówką pozwalającą rozpoznać, że technika analizy może być kwantyfikowana, jest fakt, że na końcu jej nazwy znajduje się końcówka metrii.

Na przykład dwie klasyczne techniki pomiarowe w chemii analitycznej to grawimetria (pomiar masy) i wolumetria (pomiar objętości).

Są uważane za klasyczne, ponieważ w zasadzie nie wymagają zbyt skomplikowanych przyrządów ani stosowania promieniowania elektromagnetycznego; ale wagi analityczne, moździerze, tygle i wyroby szklane.

Grawimetryczny

W grawimetrii prawie zawsze dąży się do uzyskania osadu po serii kroków metodologicznych, do których określa się masę.

Na przykład jedną z technik ilościowego określenia jonów chlorkowych w próbce jest wytrącenie ich w postaci chlorku srebra, AgCl; mlecznobiały osad, który można zważyć.

Innym prostym przykładem jest określenie wilgotności ciała, materiału lub ciała stałego.

W tym celu masę ciała stałego w pierwszej kolejności zważa się przed włożeniem do pieca o temperaturze około 100 ° C, wystarczająco długo, aby woda odparowała. Następnie waży się ponownie, a różnica między masą końcową a masą początkową jest równa masie wody, która została odparowana; to znaczy jego zawartość wilgoci,% H ₂ O.

Gdyby tę analizę przeprowadzono na arbuzach, nie byłoby zaskakujące, gdyby ich% H ₂ O był zbyt wysoki (~ 95%); podczas gdy w przypadku tak zwanych orzechów oczekuje się, że zawierają one mało wody (% H ₂ O <10%), cecha, której przypisuje się tę nazwę.

Wolumetryczny

Z drugiej strony wolumetria działa z objętościami, z których po zastosowaniu miareczkowania ekstrahuje się stężenie interesujących rozpuszczonych gatunków. Na przykład analit, którego kolor jest wrażliwy na określoną reakcję, można określić za pomocą miareczkowania kolorymetrycznego.

Podobnie, liczbę kwasową (AI) olejów (jadalnych lub nie) można określić za pomocą miareczkowania kwasowo-zasadowego, stosując roztwór standaryzowanej mocnej zasady (zwykle KOH lub NaOH). Dzięki wartościom AI, oprócz innych parametrów, można scharakteryzować i sklasyfikować różne rodzaje olejów według ich źródeł i innych zmiennych.

Te pomiary analityczne zawsze dają wynik, któremu towarzyszy jednostka fizyczna (i jej błędy eksperymentalne). Jaka jest koncentracja? Jak czysta jest próbka? Czy podana kwota stanowi zagrożenie dla zdrowia? Jaka była wydajność reakcji?

Na te i inne pytania można odpowiedzieć po przeprowadzeniu pomiarów i przetworzeniu danych.

Przygotowanie norm lub standardów

„Za pomocą tego samego pręta, którym mierzysz swoje standardy, będziesz mierzyć swoje próbki”. A ten hipotetyczny pręt będzie miał podziały i podpodziały, z których każdy będzie miał inną wielkość właściwości analitu, która koreluje z jego stężeniem. Wspomniane wielkości lub wartości są ostatecznie porównywane z wartościami uzyskanymi podczas pomiaru właściwości analitu.

W tym celu krzywą kalibracji należy zawsze konstruować z wybranych standardów lub standardów, których stężenia są wcześniej znane.

A jak je poznać z wyprzedzeniem? Ponieważ są to zmienne niezależne: analityk decyduje, w zależności od typu próbki lub analizy, ile waży wzór.

Słodkie grzyby

Hipotetyczny przykład można sformułować w badaniu zawartości cukrów lub węglowodanów ogółem w wielu rodzinach grzybów. Wzorzec, składający się z cukrów wykrytych wcześniej dzięki analizie jakościowej grzybów, powinien idealnie idealnie naśladować organiczną matrycę próbek.

Następnie przygotowane wzory reagują, powodując zmianę koloru. Jeżeli jego intensywność mierzy się metodą spektroskopii UV-Vis, można ją porównać z intensywnością barw emitowanych przez cukry w próbkach; iw ten sposób, poprzez matematyczny klirens, określ zawartość cukrów ogółem.

Po wykonaniu tej czynności z próbek można skonstruować krzywą kalibracyjną w taki sposób, aby inne grzyby (z tego samego regionu lub kraju) mogły bezpośrednio oznaczać cukry bez przygotowywania innych wzorców.

Zbieranie i leczenie

W analizach ilościowych istnieje wiele zmiennych, które muszą być rygorystycznie traktowane w zależności od rodzaju badania. Często nie wystarczy po prostu chodzić po okolicy i zbierać próbki z lewej i prawej strony; Gdzie jest zbierany? Czy jest znaczący? Jakie ilości? Jakie będą zabiegi wstępne i inne?

Na przykładzie grzybów trzeba wiedzieć, z jakich rodzin będą oznaczane cukry, z jakich plantacji lub pochodzenia naturalnego będą zbierane, o której porze roku, cechy orograficzne itp. Po zebraniu grzybów (oleje, ziarna, atramenty, meteoryty, substancje biologiczne), co z nimi zrobić przed analizą ilościową?

Niemal zawsze analizę ilościową poprzedza analiza jakościowa; zidentyfikuj związki, które mają próbki, zwłaszcza jeśli pracujesz z nimi po raz pierwszy.

Niektóre zabiegi mogą być czysto fizyczne: na przykład mielenie masy warzywnej lub trawienie minerału kwasem. Inne, z drugiej strony, są chemiczne: reakcja estryfikacji, kwaśna lub zasadowa hydroliza, substytucja, aminowanie itp., W wyniku czego powstają związki, które można łatwiej określić ilościowo za pomocą wybranej techniki.

Przykłady

Na zakończenie wspomnę kilka codziennych przykładów analizy ilościowej w chemii:

-Określenie zawartości alkoholu w piwach, winach i napojach rzemieślniczych.

-Z moczu pacjenta można dowiedzieć się, czy występuje wzrost lub spadek stężenia jednego lub więcej składników, co jest związane z wykryciem choroby. Podobnie, jeśli lek wydalany jest z moczem, można określić, jaka część leku została „przyswojona” przez organizm.

-Określenie stuletniego składu próbek minerałów, ziemskich lub pozaziemskich.

- Biorąc pod uwagę niektóre surowe próbki, określa się stosunek H / C w celu porównania stopni aromatyczności ropy naftowej z różnych źródeł. Oleje ciężkie surowe charakteryzują się H / C poniżej 1; im jest lżejszy, tym więcej H / C będzie miało wartość powyżej 1.

-Określenie składu odżywczego żywności i produktów jadalnych.

-Badania stabilności leków w ramach odpowiednich analiz jakościowych dotyczących ich komercjalizacji i przechowywania.

-Monitorowanie stopnia zanieczyszczenia powodowanego substancjami w próbkach wody z rzek, strumieni, lagun lub mórz. Podobnie, emisje gazów z fabryk mają określony skład, aby zapobiec wypychaniu dużych ilości gazów szkodliwych dla środowiska.

Bibliografia

1. Daniel C. Harris. (2007). Ilościowa analiza chemiczna. (Wydanie siódme). WH Freeman and Company.
2. Redaktorzy Encyclopaedia Britannica. (31 stycznia 2018). Ilościowa analiza chemiczna. Encyclopædia Britannica. Odzyskany z: britannica.com
3. Rozdział 1, Wprowadzenie do ilościowej analizy chemicznej. Odzyskany z: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 czerwca 2018). Zrozumienie analizy ilościowej w chemii. Odzyskany z: thinkco.com
5. Ocena materiałów i inżynieria. (2019). Ilościowa analiza chemiczna. Odzyskany z: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Analiza ilościowa (CHEM 201). . Odzyskany z: calstatela.edu