КОЛИЧЕСТВЕН АНАЛИЗ В ХИМИЯТА: ИЗМЕРВАНИЯ, ПОДГОТОВКА - ХИМИЯ - 2025

В количествен анализ в областта на химията, както във всяка дисциплина, се състои основно от определяне количества специфично вещество. Тези анализи отговарят на въпроса "колко има?" на вещество в различни проби; на почва, морета, реки, безалкохолни напитки, течности, растителни екстракти, животни, твърди частици, кристали, сред много други.

Въпросът "колко има?" Той е формулиран от момента, в който човекът е замислил интереса например за извличане на минерали и скъпоценни камъни, масла, подправки с твърдото намерение да ги комерсиализира. Днес парите продължават да са една от основните причини веществото или аналитът да се определят количествено.

Стотици епруветки: стъклени съдове, използвани ежедневно в препарати за проби за количествен анализ. Източник: Pexels

Един минерал може да е по-богат на злато от друг. За да разберете, е необходимо да се определи стотичния минимален състав на двата минерала, а този с най-висок процент злато ще бъде по-привлекателен източник за извличане на желания метал. Същото се случва и с чужди или радиоактивни метали.

Техниките за количествено определяне и на които се основават количествените анализи са много разнообразни и разнообразни. Всяка от тях предполага отделна специализация, както и нейните дълбоки теоретични основи. Въпреки това, те всички, когато всички се сближават, е винаги да отговорят на същия въпрос, който вече беше споменат; въпрос, който говори за качество, чистота, производителност, надеждност и т.н.

размери

За да се определи количеството на което и да е вещество или материал, е от съществено значение да може да се измери всяко негово физическо или химическо свойство. Избраното свойство ще зависи от веществото и използваната техника. Полезна представа за разпознаването, че техниката на анализ може да се определи количествено, е, че тя има суфикса -метрия в края на името си.

Например, двете класически техники за измерване в аналитичната химия са гравиметрията (измерване на масата) и обема (измерване на обема).

Те се считат за класически, защото по принцип не се нуждаят от твърде сложни инструменти или използване на електромагнитно излъчване; но аналитични везни, хоросани, тигели и стъклени съдове.

Gravimetric

При гравиметрията почти винаги се търси утайка след серия от методологични стъпки, към които се определя масата.

Например, една техника за количествено определяне на хлоридни йони в пробата е утаяването им като сребърен хлорид, AgCl; млечнобяла утайка, която може да бъде претеглена.

Друг прост пример е да се определи съдържанието на влага в тялото, материал или твърдо вещество.

За целта масата на твърдото вещество първо се претегля, преди да се постави във фурна при приблизително 100 ° C, достатъчно дълго, че водата да се изпари. След това се претегля отново и разликата между крайната маса и първоначалната маса е равна на масата на изпарената вода; т.е. нейното съдържание на влага,% H ₂ O.

Ако този анализ се извършва върху дини, той няма да бъде изненадващо, ако тяхната% H ₂ O е твърде високо (~ 95%); докато за така наречените ядки се очаква те да съдържат малко вода (% H ₂ O <10%), характеристика, на която се приписва това име.

обемен

От друга страна, обемът работи с обеми, от които след прилагане на титриране се извлича концентрацията на разтворените интересни видове. Например, аналит, чийто цвят е чувствителен към специфична реакция, може да бъде определен чрез колориметрично титруване.

По същия начин, киселинният брой (AI) на маслата (ядливи или не) може да бъде определен чрез киселинно-алкално титруване, като се използва разтвор на стандартизирана силна основа (обикновено KOH или NaOH). Със стойностите на AI, в допълнение към други параметри, различните видове масла могат да бъдат характеризирани и класифицирани според техните източници и други променливи.

Тези аналитични измервания винаги дават резултат, придружен от физическа единица (и нейните експериментални грешки). Каква е концентрацията? Колко чиста е пробата? Дадената сума представлява ли риск за здравето? Какъв беше резултатът от реакцията?

На тези и повече въпроси се отговаря след измервания и обработка на данни.

Изготвяне на стандарти или стандарти

"Със същия прът, с който измервате вашите стандарти, ще измервате пробите си." И този хипотетичен прът ще има разделения и подразделения, всеки с различна величина на свойството на аналитите, които корелират с неговата концентрация. Посочените величини или стойности накрая се сравняват с тези, получени при измерване на свойството на аналита.

За това калибрационната крива трябва винаги да бъде изградена от подбор от стандарти или стандарти, чиито концентрации са известни преди това.

И как да ги познаем предварително? Тъй като те са независими променливи: анализаторът решава, в зависимост от вида на извадката или анализа, каква част от модела ще тежи.

Сладки гъби

Хипотетичен пример може да бъде формулиран при изследване на съдържанието на захари или общи въглехидрати на много семейства гъби. Моделът, съставен от захари, открити по-рано благодарение на качествен анализ на гъбите, в идеалния случай трябва идеално да имитира органичната матрица на пробите.

След това, подготвени, моделите реагират, причинявайки промяна на цвета. Ако нейната интензивност се измерва чрез UV-vis спектроскопия, тя може да бъде сравнена с интензитета на цветовете, излъчвани от захарите в пробите; и по този начин чрез математически клирънс се определя съдържанието на общите захари.

След като това е направено, от пробите може да се изгради калибрираща крива, така че други гъби (от същия регион или държава) могат да определят захарите си директно, без да подготвят други стандарти.

Събиране и третиране

В количествените анализи има много променливи, които трябва да бъдат строго третирани в зависимост от вида на изследването. Често пъти не е достатъчно просто да обиколите събирането на проби наляво и надясно; Къде се събира? Значително ли е? Какви количества? Какви ще бъдат предварителните и други процедури?

В примера с гъби е необходимо да се знае от кои семейства ще се определят захарите, в кои насаждения или естествен произход ще се събират, по кое време на годината, орографските характеристики и т.н. След като гъбите се събират (масла, зърна, мастила, метеорити, биологични вещества), какво да правя с тях преди количествен анализ?

Почти винаги количествен анализ се предхожда от качествен анализ; идентифицирайте какви съединения имат пробите, особено ако работите с тях за първи път.

Някои лечения могат да бъдат чисто физически: като смилането на растителна маса или киселинното усвояване на минерал. Други, от друга страна, са химични: реакция на естерификация, киселинна или основна хидролиза, заместване, аминиране и т.н., така че да се получат видове, които могат да бъдат по-лесно количествено определени чрез избраната техника.

Примери

Ще се споменат някои ежедневни примери за количествен анализ в химията:

-Определяне на алкохолната степен на бири, вина и занаятчийски напитки.

-От урината на пациент може да се знае дали има увеличение или намаляване на концентрацията на един или повече компоненти, което е свързано с откриването на заболяване. По същия начин, ако лекарство се отделя с урината, може да се определи каква част от лекарството е "асимилирано" от организма.

-Определяне на стотицималния състав на минерални проби, наземни или извънземни.

-Получавайте някои сурови проби, съотношението H / C се определя за сравняване на степента на ароматност на суровите масла от различни източници. Тежките сурови масла се характеризират с това, че H / C е по-малко от 1; колкото по-лек е, толкова повече H / C ще има стойност над 1.

-Определяне на хранителния състав на хранителни и ядливи продукти.

-Изследвания за стабилността на лекарствата като част от съответните анализи за качество за тяхното комерсиализиране и съхранение.

-Мониторинг на степента на замърсяване, причинено от вещества във водни проби от реки, потоци, лагуни или морета. По същия начин газообразните излъчвания от фабриките се определят от техния състав, за да се предотврати изхвърлянето на големи количества газове, които са вредни за околната среда.

Препратки

1. Даниел К. Харис. (2007 г.). Количествен химичен анализ. (Седмо издание). WH Freeman и компания.
2. Редакторите на Encyclopaedia Britannica. (31 януари 2018 г.). Количествен химичен анализ. Encyclopædia Britannica. Възстановено от: britannica.com
3. Глава 1, Въведение в количествения химичен анализ. Възстановена от: 5.csudh.edu
4. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (22 юни 2018 г.). Разбиране на количествения анализ в химията. Възстановено от: thinkco.com
5. Оценка и инженеринг на материали. (2019). Количествен химичен анализ. Възстановено от: mee-inc.com
6. Син Вен. (2008 г.). Количествен анализ (CHEM 201)., Възстановени от: calstatela.edu