KVANTITATĪVĀ ANALĪZE ĶĪMIJĀ: MĒRĪJUMI, SAGATAVOŠANA - ĶĪMIJA - 2026

Kvantitatīvā analīze ķīmijā , tāpat kā jebkurā disciplīnā, sastāv galvenokārt no noteikšanas summu konkrētā viela. Šīs analīzes sniedz atbildi uz jautājumu "cik tur maksā?" vielas dažādos paraugos; augsnes, jūru, upju, bezalkoholisko dzērienu, šķidrumu, augu ekstraktu, dzīvnieku, cietvielu, kristālu, daudzu citu starpā.

Jautājums 'cik tur ir?' Tas ir formulēts kopš brīža, kad cilvēks ir izdomājis, piemēram, iegūt minerālus un dārgakmeņus, eļļas, garšvielas, ar stingru nodomu tos komercializēt. Mūsdienās nauda joprojām ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc viela vai analizējamā viela tiek kvantificēta.

Simtiem mēģenes: stikla trauki, ko katru dienu izmanto paraugu sagatavošanā kvantitatīvai analīzei. Avots: Pexels.

Viens minerāls var būt bagātāks ar zeltu nekā cits. Lai to uzzinātu, ir jānosaka abu minerālu cenzimālais sastāvs, un tas, kuram ir visaugstākais zelta procentuālais daudzums, būs pievilcīgāks avots kārotā metāla ieguvei. Tas pats notiek ar svešiem vai radioaktīviem metāliem.

Kvantitatīvās analīzes metodes, uz kurām balstās kvantitatīvās analīzes, ir ļoti dažādas un dažādas. Katra no tām nozīmē atsevišķu specializāciju, kā arī dziļas teorētiskās bāzes. Tomēr vienmēr, kad viņi visi saplūst, ir atbildēt uz to pašu jau pieminēto jautājumu; jautājums, kas runā par kvalitāti, tīrību, veiktspēju, uzticamību utt.

Mērījumi

Lai kvantitatīvi noteiktu jebkuru vielu vai materiālu, ir svarīgi spēt izmērīt jebkuras tā fizikālās vai ķīmiskās īpašības. Izvēlētais īpašums būs atkarīgs no vielas un izmantotās tehnikas. Noderīgs pavediens, lai atzītu, ka analīzes paņēmienu var noteikt, ir tas, ka tā nosaukuma beigās ir piedēklis -metrija.

Piemēram, divas klasiskās mērīšanas metodes analītiskajā ķīmijā ir gravimetrija (masas mērīšana) un tilpuma mērīšana (tilpuma mērīšana).

Tos uzskata par klasiskiem, jo ​​principā tiem nav vajadzīgi pārāk sarežģīti instrumenti vai elektromagnētiskā starojuma izmantošana; bet analītiskās svari, javas, tīģeļi un stikla trauki.

Gravimetrisks

Gravimetrijā gandrīz vienmēr mēģina iegūt nogulsnes pēc metodisko darbību sērijas, kurai nosaka masu.

Piemēram, viens paņēmiens hlorīda jonu kvantitatīvai noteikšanai paraugā ir to izgulsnēšana kā sudraba hlorīds, AgCl; pienaini baltas nogulsnes, kuras var nosvērt.

Vēl viens vienkāršs piemērs ir ķermeņa, materiāla vai cietās vielas mitruma satura noteikšana.

Lai to izdarītu, cietās vielas masu vispirms nosver, pirms to ievada krāsnī aptuveni 100 ° C temperatūrā, pietiekami ilgi, lai ūdens iztvaikotu. Pēc tam to atkal nosver, un starpība starp gala masu un sākotnējo masu ir vienāda ar iztvaicētā ūdens masu; tas ir, tā mitruma saturs,% H ₂ O.

Ja šī analīze tiktu veikta arbūziem, nebūtu pārsteigums, ja to% H ₂ O būtu pārāk augsts (~ 95%); turpretim attiecībā uz tā saucamajiem riekstiem ir sagaidāms, ka tie satur maz ūdens (% H ₂ O <10%), kas ir īpašība, kurai šis nosaukums tiek piedēvēts.

Tilpuma

No otras puses, tilpuma mērīšana darbojas ar tilpumiem, no kuriem pēc titrēšanas tiek ekstrahēta interesējošo izšķīdušo sugu koncentrācija. Piemēram, analizējamo vielu, kuras krāsa ir jutīga pret noteiktu reakciju, var noteikt ar kolorimetriskiem titriem.

Tāpat eļļu (ēdamo vai ne) skābju skaitu (AI) var noteikt, titrējot skābes-bāzes, izmantojot standartizētas spēcīgas bāzes (parasti KOH vai NaOH) šķīdumu. Izmantojot AI vērtības, papildus citiem parametriem var raksturot un klasificēt dažādus eļļu veidus pēc to avotiem un citiem mainīgiem lielumiem.

Šie analītiskie mērījumi vienmēr dod rezultātu, kam pievienota fiziska vienība (un tā eksperimentālās kļūdas). Kāda ir koncentrācija? Cik tīrs ir paraugs? Vai norādītā summa rada risku veselībai? Kāda bija reakcijas raža?

Uz šiem un vairāk jautājumiem tiek atbildēts pēc mērījumiem un datu apstrādes.

Standartu vai standartu sagatavošana

"Ar to pašu stieni, ar kuru jūs mēra savus standartus, jūs mērīsit savus paraugus." Un šim hipotētiskajam stienim būs dalījumi un apakšiedalījumi, katrs ar atšķirīgu analīta īpašību lielumu, kas korelē ar tā koncentrāciju. Minētos lielumus vai vērtības beidzot salīdzina ar tām, kas iegūtas, mērot analizējamās vielas īpašības.

Šim nolūkam kalibrēšanas līkne vienmēr jāveido no tādu standartu vai standartu izvēles, kuru koncentrācijas ir iepriekš zināmas.

Un kā tos iepriekš zināt? Tā kā tie ir neatkarīgi mainīgie lielumi: analītiķis atkarībā no parauga vai analīzes veida izlemj, cik daudz parauga svērs.

Saldās sēnes

Hipotētisku piemēru varētu izveidot, izpētot daudzu sēņu ģimeņu cukuru vai kopējo ogļhidrātu saturu. Standartam, ko veido cukuri, kas iepriekš noteikti, pateicoties sēņu kvalitatīvai analīzei, ideālā gadījumā vajadzētu perfekti imitēt paraugu organisko matricu.

Tad sagatavoti raksti reaģē, izraisot krāsas maiņu. Ja tā intensitāti mēra ar ultravioleto staru spektroskopiju, to var salīdzināt ar krāsu intensitāti, ko izdala cukuri paraugos; un tādējādi, izmantojot matemātisku klīrensu, nosaka kopējo cukuru saturu.

Kad tas ir izdarīts, no paraugiem var izveidot kalibrēšanas līkni tā, lai citu sēņu (no tā paša reģiona vai valsts) cukurus varētu noteikt tieši, nesagatavojot citus standartus.

Savākšana un apstrāde

Kvantitatīvajā analīzē ir daudz mainīgo, kas ir stingri jāizturas atkarībā no pētījuma veida. Bieži vien nepietiek tikai ar paraugu ņemšanu pa kreisi un pa labi; Kur tas tiek savākts? Vai tas ir nozīmīgs? Kādi daudzumi? Kāda būs pirmapstrāde un citas procedūras?

Sēņu piemērā ir jāzina, no kurām ģimenēm tiks noteikts cukurs, no kādiem stādījumiem vai dabiskas izcelsmes tie tiks savākti, kurā gada laikā, orogrāfiskās īpašības utt. Pēc sēņu (eļļu, graudu, tintes, meteorītu, bioloģisko vielu) savākšanas, ko ar tām darīt pirms kvantitatīvās analīzes?

Gandrīz vienmēr kvantitatīvai analīzei priekšā ir kvalitatīva analīze; nosakiet, kādi savienojumi ir paraugos, it īpaši, ja jūs ar tiem strādājat pirmo reizi.

Daži apstrādes veidi var būt tīri fiziski: piemēram, dārzeņu masas malšana vai minerālvielas šķelšana skābē. Citi, no otras puses, ir ķīmiski: esterifikācijas reakcija, skāba vai bāziska hidrolīze, aizvietošana, aminēšana utt., Tādējādi iegūstot sugas, kuras ar izvēlēto paņēmienu var vieglāk noteikt.

Piemēri

Noslēgumā tiks minēti daži ikdienas kvantitatīvās analīzes piemēri ķīmijā:

- Alus, vīnu un amatniecības dzērienu spirta pakāpes noteikšana.

-No pacienta urīna var uzzināt, vai ir palielināta vai pazemināta viena vai vairāku sastāvdaļu koncentrācija, kas ir saistīta ar slimības noteikšanu. Tāpat, ja zāles izdalās ar urīnu, var noteikt, cik lielu daļu ķermeņa šīs zāles bija "asimilējušas".

- sauszemes vai ārpuszemes minerālu paraugu centrālā sastāva noteikšana.

-Pieņemot dažus neapstrādātus paraugus, H / C attiecību nosaka, lai salīdzinātu no dažādiem avotiem iegūtu jēlnaftu aromātiskuma pakāpi. Smagajām jēlnaftām raksturīga H / C zemāka par 1; jo vieglāks tas ir, jo vairāk H / C būs vērtība virs 1.

-Pārtikas un ēdamo produktu uztura sastāva noteikšana.

- Zāļu stabilitātes pētījumi kā daļa no attiecīgās kvalitātes analīzes to tirdzniecībai un glabāšanai.

-Uz upju, strautu, lagūnu vai jūru ūdens paraugos esošo vielu radītā piesārņojuma pakāpes uzraudzība. Tāpat rūpnīcu gāzveida emisijas nosaka to sastāvs, lai neļautu tām izdalīt lielu daudzumu videi kaitīgu gāzu.

Atsauces

1. Daniels Hariss. (2007). Kvantitatīvā ķīmiskā analīze. (Septītais izdevums). WH Freeman un uzņēmums.
2. Enciklopēdijas Britannica redaktori. (2018. gada 31. janvāris). Kvantitatīvā ķīmiskā analīze. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com
3. 1. nodaļa, Ievads kvantitatīvajā ķīmiskajā analīzē. Atgūts no: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 22. jūnijs). Izpratne par kvantitatīvo analīzi ķīmijā. Atgūts no: domaco.com
5. Materiālu novērtēšana un inženierija. (2019. gads). Kvantitatīvā ķīmiskā analīze. Atgūts no: mee-inc.com
6. Sins Vens. (2008). Kvantitatīvā analīze (CHEM 201). . Atgūts no: calstatela.edu