KVANTITATIIVINEN ANALYYSI KEMIASSA: MITTAUKSET, VALMISTELU - KEMIA - 2026

Kvantitatiivinen analyysi kemia, kuten missä lajissa tahansa, koostuu olennaisesti määrittämiseksi määriä tiettyyn aineeseen. Nämä analyysit vastaavat kysymykseen 'kuinka paljon siellä on?' ainetta eri näytteissä; maaperän, merien, jokien, virvoitusjuomien, nesteiden, kasviuutteiden, eläinten, kiinteiden aineiden, kiteiden, joukossa.

Kysymys 'kuinka paljon siellä on?' Se on muotoiltu siitä lähtien, kun ihminen on ajatellut kiinnostavansa esimerkiksi mineraalien ja jalokivien, öljyjen, mausteiden louhintaa pyrkiessään kaupallistamaan niitä. Raha on edelleen yksi tärkeimmistä syistä aineen tai analyytin kvantifiointiin.

Sadat koeputket: lasitavarat, joita käytetään päivittäin näytteiden valmisteissa kvantitatiiviseen analyysiin. Lähde: Pexels.

Yksi mineraali voi olla rikkaampaa kultaa kuin toinen. Tämän selvittämiseksi on tarpeen määrittää kahden mineraalin keskimääräinen koostumus, ja se, jolla on korkein kultaprosentti, on houkuttelevampi lähde himoitun metallin uuttamiseksi. Sama asia tapahtuu vieraiden tai radioaktiivisten metallien kanssa.

Menetelmätekniikat, joihin kvantitatiiviset analyysit perustuvat, ovat hyvin erilaisia ​​ja monipuolisia. Jokainen merkitsee erillistä erikoistumista ja syviä teoreettisia perusteita. Piste, jossa he kaikki lähentyvät, on kuitenkin aina vastattava samaan jo mainittuun kysymykseen; kysymys, joka puhuu laadusta, puhtaudesta, suorituskyvystä, luotettavuudesta jne.

Mitat

Minkä tahansa aineen tai materiaalin kvantifiointi on välttämätöntä mitata sen kaikki fysikaaliset tai kemialliset ominaisuudet. Valittu ominaisuus riippuu käytetystä aineesta ja tekniikasta. Hyödyllinen tapa huomata, että analyysitekniikka voi kvantifioida, on se, että nimensä lopussa on jälkiliite-metriikka.

Esimerkiksi kaksi klassista mittaustekniikkaa analyyttisessä kemiassa ovat gravimetria (massamittaus) ja tilavuusmittaus (tilavuusmittaus).

Niitä pidetään klassisina, koska periaatteessa he eivät tarvitse liian hienostuneita instrumentteja tai sähkömagneettisen säteilyn käyttöä; mutta analyyttiset vaa'at, laastit, upokkaat ja lasitavarat.

Gravimetrinen

Gravimetrialla se pyrkii melkein aina saostuman saamiseen metodologisten vaiheiden sarjan jälkeen, jolle massa määritetään.

Esimerkiksi yksi tekniikka kloridi-ionien kvantitoimiseksi näytteessä on niiden saostaminen hopeakloridina, AgCl; maitomainen valkoinen sakka, joka voidaan punnita.

Toinen yksinkertainen esimerkki on kehon, materiaalin tai kiinteän aineen kosteuspitoisuuden määrittäminen.

Tätä varten kiinteän aineen massa punnitaan ensin ennen kuin se viedään uuniin noin 100 ºC: n lämpötilassa, niin kauan, että vesi haihtuu. Jälkeenpäin se punnitaan uudelleen ja lopullisen massan ja alkuperäisen massan välinen ero on yhtä suuri kuin höyrystyneen veden massa; että on, sen kosteuspitoisuus,% H ₂ O.

Jos tämä analyysi suoritettiin vesimelonit, se ei olisi yllättävää, jos niiden% H ₂ O oli liian korkea (~ 95%); kun taas ns. pähkinöissä odotetaan, että ne sisältävät vähän vettä (% H ₂ O <10%), ominaisuus, jolle tämä nimi on annettu.

volumetrinen

Toisaalta tilavuusmittaukset toimivat tilavuuksilla, joista titraamisen jälkeen uutetaan kiinnostuksen kohteena olevien lajien pitoisuus. Esimerkiksi analyytti, jonka väri on herkkä tietylle reaktiolle, voidaan määrittää kolorimetrisesti titraamalla.

Samoin öljyjen (syötettävien tai ei syötettävien) happoluku (AI) voidaan määrittää happo-emäs-titrauksilla käyttämällä standardoidun vahvan emäksen (yleensä KOH tai NaOH) liuosta. AI-arvoilla voidaan muiden parametrien lisäksi karakterisoida ja luokitella erityyppisiä öljyjä lähteiden ja muiden muuttujien perusteella.

Nämä analyyttiset mittaukset antavat aina tuloksen, johon liittyy fyysinen yksikkö (ja sen kokeelliset virheet). Mikä on keskittymä? Kuinka puhdas näyte on? Kuuluuko annettu määrä terveysriskejä? Mikä oli reaktion saanto?

Nämä ja muut kysymykset vastataan mittausten ja tietojenkäsittelyn jälkeen.

Standardien tai standardien valmistelu

"Samalla sauvalla, jolla mittasit standardit, mittaat näytteesi." Ja tällä hypoteettisella sauvalla on jakautumisia ja alajakoja, jokaisella on analyytin ominaisuuden erilaiset voimakkuudet, joka korreloi sen pitoisuuteen. Mainittuja suuruuksia tai arvoja verrataan lopulta analyytin ominaisuutta mitattaessa saatuihin.

Tätä varten kalibrointikäyrä on aina muodostettava valittujen standardien tai standardien joukosta, joiden pitoisuudet ovat aiemmin tiedossa.

Ja miten tuntea ne etukäteen? Koska ne ovat itsenäisiä muuttujia: analyytikko päättää näytteen tai analyysin tyypistä riippuen, kuinka suuri osa kuviosta painaa.

Makea sieniä

Hypoteettinen esimerkki voitaisiin laatia tutkittaessa lukuisten sieniperheiden sokereita tai kokonaishiilihydraatteja. Standardin, joka koostuu sokerista, joka on aiemmin havaittu sienten kvalitatiivisen analyysin ansiosta, pitäisi ihanteellisella tavalla jäljitellä näytteiden orgaanista matriisia.

Sitten valmistetut kuviot reagoivat aiheuttaen värinmuutoksen. Jos sen intensiteetti mitataan UV-vis-spektroskopialla, sitä voidaan verrata näytteiden sokerien lähettämien värien voimakkuuksiin; ja siten matemaattisen puhdistuman avulla määritettävä kokonaissokeripitoisuus.

Kun tämä on tehty, näytteistä voidaan tehdä kalibrointikäyrä, jotta muiden (saman alueen tai maan) sienten sokerit voidaan määrittää suoraan valmistamatta muita standardeja.

Kerääminen ja hoito

Kvantitatiivisissa analyyseissä on monia muuttujia, joita on käsiteltävä tiukasti tutkimuksen tyypistä riippuen. Usein ei riitä, että vain käydään näytteiden keräämisessä vasemmalle ja oikealle; Missä se kerätään? Onko se merkittävää? Mitkä määrät? Mikä on esikäsittely ja muut toimenpiteet?

Sienien esimerkissä on välttämätöntä tietää, mistä perheestä sokerit määritetään, mistä viljelmistä tai luonnollisesta alkuperästä ne kerätään, milloin vuoden aikana, maantieteelliset ominaisuudet jne. Kun sienet (öljyt, jyvät, musteet, meteoriitit, biologiset aineet) on kerätty, mitä tehdä niille ennen kvantitatiivista analyysiä?

Melkein aina kvantitatiivista analyysiä edeltää kvalitatiivinen analyysi; tunnistaa, mitä yhdisteitä näytteissä on, varsinkin jos työskentelet niiden kanssa ensimmäistä kertaa.

Jotkut hoidot voivat olla puhtaasti fyysisiä: kuten vihannesmassan jauhaminen tai mineraalin happohajotus. Toiset taas ovat kemiallisia: esteröintireaktio, happama tai emäksinen hydrolyysi, substituutio, aminointi jne., Jolloin saadaan laji, jonka kvantifiointi on helpompaa valitulla tekniikalla.

esimerkit

Joitakin arjen esimerkkejä kemian kvantitatiivisesta analyysistä mainitaan lopuksi:

-Olut, viinit ja käsityöjuomat alkoholipitoisuuden määrittäminen.

-Potilaan virtsasta voi olla tiedossa, esiintyykö yhden tai useamman komponentin pitoisuuden nousua tai laskua, mikä liittyy sairauden havaitsemiseen. Samoin, jos lääke erittyy virtsaan, voidaan määrittää, kuinka paljon lääkettä elimistö "assimiloi".

- Maa- tai ulkomaisten mineraalinäytteiden keskimääräisen koostumuksen määrittäminen.

-Jos jotkin raa'at näytteet, H / C-suhde määritetään vertaamaan eri lähteistä peräisin olevien raakaöljyjen aromaattisuusasteita. Raskaille raakaöljyille on tunnusomaista, että niiden H / C on alle 1; mitä kevyempi se on, sitä enemmän lämpötila-arvon arvo on yli 1.

-Ruokien ja syötävien tuotteiden ravintokoostumuksen määrittäminen.

-Tutkimukset lääkkeiden stabiilisuudesta osana niiden kaupallistamista ja varastointia koskevia asiaankuuluvia laatuanalyysejä.

-Joiden, purojen, laguunien tai merien vesinäytteissä olevien aineiden aiheuttaman saastumisasteen seuranta. Samoin tehtaiden kaasumaiset päästöt määritetään niiden koostumuksesta estämään niitä purkautumasta suuria määriä ympäristölle haitallisia kaasuja.

Viitteet

1. Daniel C. Harris. (2007). Kvantitatiivinen kemiallinen analyysi. (Seitsemäs painos). WH Freeman ja yritys.
2. Encyclopaedia Britannican toimittajat. (31. tammikuuta 2018). Kvantitatiivinen kemiallinen analyysi. Encyclopædia Britannica. Palautettu osoitteesta: britannica.com
3. Luku 1, Johdanto kvantitatiiviseen kemialliseen analyysiin. Palautettu: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, tohtori Anne Marie (22. kesäkuuta 2018). Kemian kvantitatiivisen analyysin ymmärtäminen. Palautettu osoitteesta: gondo.com
5. Materiaalien arviointi ja suunnittelu. (2019). Kvantitatiivinen kemiallinen analyysi. Palautettu osoitteesta: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Kvantitatiivinen analyysi (CHEM 201).. Palautettu osoitteesta: calstatela.edu