• เคมีวิเคราะห์คืออะไร?

เราอธิบายว่าเคมีวิเคราะห์คืออะไรและสาขาวิชาเคมีนี้มุ่งเน้นที่อะไร รวมถึงวิธีการวิเคราะห์ที่คุณใช้

เคมีวิเคราะห์ใช้วิธีการวิเคราะห์ที่แตกต่างกัน

เคมีวิเคราะห์คืออะไร?

เคมีวิเคราะห์เรียกว่าสาขาของ เคมี ที่เน้นการทำความเข้าใจ วัตถุ, นั่นคือ, ของ การวิเคราะห์ ของวัสดุที่ทำขึ้นตัวอย่างโดยใช้วิธีการทดลองหรือห้องปฏิบัติการ

เคมีวิเคราะห์สามารถจำแนกได้เป็นเคมีวิเคราะห์เชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ เคมีวิเคราะห์เชิงปริมาณใช้เพื่อกำหนดปริมาณ ความเข้มข้น หรือ สัดส่วน ของส่วนประกอบตั้งแต่หนึ่งอย่างขึ้นไปในตัวอย่าง กล่าวคือ เกี่ยวข้องกับการหาปริมาณ

เคมีวิเคราะห์เชิงคุณภาพใช้เพื่อรู้ว่าส่วนประกอบของตัวอย่างคืออะไร กล่าวคือ เกี่ยวข้องกับการระบุส่วนประกอบแต่ละส่วนของตัวอย่าง ในทางกลับกัน เคมีวิเคราะห์ยังใช้สำหรับการแยกส่วนประกอบของตัวอย่างด้วย โดยทั่วไป สารที่เป็นปัญหา (สารที่จะระบุหรือหาปริมาณ) เรียกว่าสารวิเคราะห์

ความรู้ที่ก่อให้เกิดเคมีวิเคราะห์เกิดขึ้นจากแนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของสสารซึ่งเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 18

ก้าวสำคัญในการพัฒนาสิ่งนี้ การลงโทษ เป็นความเข้าใจในความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางกายภาพของสสารและองค์ประกอบทางเคมีของสสาร ในเรื่องนี้ การศึกษาสเปกโทรสโกปี ไฟฟ้าเคมี และโพลาโรกราฟีเป็นพื้นฐาน

อย่างไรก็ตาม การประดิษฐ์วิธีการวิเคราะห์ทางเคมีที่จะช่วยให้เข้าใจสสารมากขึ้นจะก้าวหน้าไปพร้อมกับการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ดังนั้นลักษณะทั่วไปของสาขาเคมีวิเคราะห์จะกำหนดได้เฉพาะในศตวรรษที่ยี่สิบเท่านั้น

เคมีวิเคราะห์ใช้วิธีการวิเคราะห์ต่อไปนี้เพื่อทำความเข้าใจเรื่อง:

วิธีการเชิงปริมาณ

• วิธีการเชิงปริมาตร เรียกว่าการไทเทรตหรือการไทเทรต เป็นวิธีการเชิงปริมาณซึ่งน้ำยาที่ทราบความเข้มข้น (สารไทแทรนต์) ถูกใช้เพื่อกำหนดรีเอเจนต์อื่นที่ไม่ทราบความเข้มข้น (วิเคราะห์หรือสารที่จะวิเคราะห์ในตัวอย่าง) โดยใช้ ปฏิกิริยาเคมี ในการไทเทรต โดยทั่วไปจะใช้ตัวบ่งชี้เพื่อระบุจุดสิ้นสุดของปฏิกิริยา องศามีหลายประเภท:
  • การไทเทรตกรด-เบส พวกเขาคือผู้ที่ กรด กับเบสโดยใช้ตัวบ่งชี้กรด-เบส โดยทั่วไป ฐานวางอยู่ในบิวเรตต์ (ภาชนะเคมีที่ใช้วัดปริมาตร) และวางขวดในขวดรูปกรวย ปริมาณ รู้จักกรดที่มีฟีนอล์ฟทาลีน (ตัวบ่งชี้) ไม่กี่หยด ฟีนอฟทาลีนจะเปลี่ยนเป็นสีชมพูในตัวกลางแบบเบสิก และไม่มีสีในตัวกลางที่เป็นกรด จากนั้นวิธีการประกอบด้วยการเพิ่มเบสลงในกรดจนสารละลายสุดท้ายเปลี่ยนเป็นสีชมพู ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสถึงจุดสิ้นสุด ทันทีก่อนที่จะถึงจุดสิ้นสุด ปฏิกิริยาจะถึงจุดสมมูล ซึ่งเป็นที่ที่ปริมาณของสารในไทแทรนต์จะเท่ากับปริมาณของสารในสารที่วิเคราะห์ หากปริมาณสัมพันธ์ในปฏิกิริยาคือ 1: 1 นั่นคือ ปริมาณสารที่วิเคราะห์ทำปฏิกิริยากับไทแทรนต์ สามารถใช้สมการต่อไปนี้เพื่อกำหนดปริมาณของสารที่วิเคราะห์ได้:
    

ที่ไหน:

• • [X] คือความเข้มข้นที่ทราบของสาร เอ็กซ์, แสดง mol / L หรือหน่วยเทียบเท่า
  • วี (X) คือปริมาตรของสาร X จ่ายจากบิวเรตต์ แสดงเป็น L หรือหน่วยเทียบเท่า
  • [Y] คือความเข้มข้นที่ไม่ทราบค่าของสารที่วิเคราะห์ Y, แสดงเป็น mol / L หรือหน่วยเทียบเท่า
  • วี (Y) คือปริมาตรของสาร Y บรรจุในขวดรูปชมพู่ แสดงเป็น L หรือหน่วยเทียบเท่า

สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่าถึงแม้สมการนี้จะใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็มักจะแตกต่างกันไปตามประเภทของระดับที่ใช้

• • การไทเทรตรีดอกซ์ พื้นฐานเหมือนกับในการไทเทรตกรด-เบส แต่ในกรณีนี้ มีปฏิกิริยารีดอกซ์ระหว่างสารที่วิเคราะห์กับ การละลาย ออกซิไดซ์หรือรีดิวซ์ แล้วแต่กรณี ตัวบ่งชี้ที่ใช้อาจเป็นโพเทนชิออมิเตอร์ (อุปกรณ์วัดความต่างศักย์) หรือตัวบ่งชี้รีดอกซ์ (สารประกอบที่มีสีที่กำหนดไว้ในแต่ละสถานะออกซิเดชัน)
  • คุณสมบัติการก่อตัวที่ซับซ้อน ประกอบด้วยปฏิกิริยาการก่อตัวที่ซับซ้อนระหว่างสารที่วิเคราะห์และไทแทรนต์
  • การไทเทรตปริมาณน้ำฝน ประกอบด้วยการก่อตัวของตะกอน มีความเฉพาะเจาะจงมากและตัวบ่งชี้ที่ใช้มีความเฉพาะเจาะจงมากสำหรับแต่ละปฏิกิริยา
• วิธีการกราวิเมตริก วิธีการเชิงปริมาณ ซึ่งประกอบด้วยการวัดน้ำหนักของวัสดุหรือสารก่อนและหลังการเปลี่ยนแปลงใดๆ เครื่องมือที่ใช้ในการดำเนินการ การวัด โดยทั่วไปจะเป็นความสมดุลเชิงวิเคราะห์ มีวิธีการกราวิเมตริกหลายวิธี:
  • ปริมาณน้ำฝน ประกอบด้วยการก่อตัวของตะกอน ดังนั้นเมื่อชั่งน้ำหนักแล้ว สามารถคำนวณปริมาณของตะกอนในตัวอย่างดั้งเดิมได้โดยใช้ความสัมพันธ์แบบปริมาณสัมพันธ์ สามารถเก็บตะกอนจากสารละลายที่พบโดย การกรอง. เพื่อใช้วิธีนี้ สารที่วิเคราะห์ต้องละลายได้ไม่ดีและมีการกำหนดลักษณะทางเคมีไว้อย่างชัดเจน
  • การระเหย ประกอบด้วยการระเหยของสารที่วิเคราะห์เพื่อแยกสารออกจากตัวอย่าง จากนั้นนำสารที่วิเคราะห์กลับคืนมาโดยการดูดซับในวัสดุบางชนิด ชั่งน้ำหนักสารนี้ และการเพิ่มของ น้ำหนัก จะเกิดจากการรวมตัวของสารที่วิเคราะห์ซึ่งน้ำหนักจะคำนวณโดยความแตกต่างในน้ำหนักของวัสดุดูดซับก่อนและหลังการดูดซึมสารที่วิเคราะห์ วิธีนี้ใช้ได้เฉพาะเมื่อสารที่วิเคราะห์เป็นสารระเหยเพียงชนิดเดียวในตัวอย่าง
  • อิเล็กโทรด ประกอบด้วย ปฏิกิริยารีดอกซ์ โดยที่สารที่วิเคราะห์ถูกวางบนอิเล็กโทรดโดยเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบ จากนั้นชั่งน้ำหนักอิเล็กโทรดก่อนและหลังปฏิกิริยารีดอกซ์ ด้วยวิธีนี้ จึงสามารถคำนวณปริมาณของสารที่วิเคราะห์ที่สะสมได้

วิธีการใช้เครื่องมือขั้นสูงเพิ่มเติม:

• วิธีการสเปกโตรเมตรี เครื่องมือที่ใช้ในการวัดพฤติกรรมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (แสงสว่าง) สัมผัสกับสารหรือสารประกอบที่วิเคราะห์
• วิธีการวิเคราะห์ทางไฟฟ้า คล้ายกับสเปกโตรเมทริกซ์ แต่ ไฟฟ้า แทนแสงเพื่อวัดศักย์ไฟฟ้าหรือ กระแสไฟฟ้า ถ่ายทอดโดยสารที่จะวิเคราะห์
• วิธีโครมาโตกราฟี ดิ โครมาโตกราฟี เป็นวิธีการแยก การกำหนดลักษณะเฉพาะ และการหาปริมาณของสารผสมที่ซับซ้อน ใช้เพื่อแยกส่วนประกอบอย่างน้อยหนึ่งอย่างของa ส่วนผสม และในขณะเดียวกันก็ระบุและคำนวณความเข้มข้นหรือปริมาณของพวกมันในตัวอย่าง กล่าวคือ หาปริมาณพวกมัน วิธีโครมาโตกราฟีโดยทั่วไปประกอบด้วยเฟสคงที่และเฟสเคลื่อนที่ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอุปกรณ์หรือโครงสร้างที่ใช้ในการวิเคราะห์ตัวอย่าง เฟสที่อยู่กับที่นั้นเคลื่อนที่ไม่ได้และประกอบด้วยสารที่ยึดติดกับระบบบางระบบโดยทั่วไปแล้วออกแบบให้อยู่ในรูปของคอลัมน์ และเฟสเคลื่อนที่คือสสาร (ของเหลวหรือก๊าซ) ที่ไหลผ่านเฟสที่อยู่กับที่ การแยกส่วนประกอบ (สารวิเคราะห์) เกิดขึ้นตามความสัมพันธ์ของแต่ละองค์ประกอบสำหรับเฟสคงที่หรือสำหรับเฟสเคลื่อนที่ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพต่างๆ (ของแต่ละเฟสหรือทั้งสองเฟส) โครมาโตกราฟีมีหลายประเภทขึ้นอยู่กับสารที่ใช้เป็นเฟสเคลื่อนที่และอยู่กับที่ เงื่อนไขที่กำหนดในวิธีการและการออกแบบของอุปกรณ์โครมาโตกราฟี ตัวอย่างเช่น ในภาพต่อไปนี้ คุณจะเห็นการแยกส่วนประกอบต่างๆ ของส่วนผสมที่ถูกฉีดเข้าไปในคอลัมน์โครมาโตกราฟี คุณสามารถเห็นความแตกต่าง สี ของแต่ละองค์ประกอบในขณะที่พวกเขาลงมาผ่านเฟสคงที่ที่เติมคอลัมน์: