КІЛЬКІСНИЙ АНАЛІЗ З ХІМІЇ: ВИМІРЮВАННЯ, ПІДГОТОВКА - ХІМІЯ - 2025

Кількісний аналіз в хімії , як і в будь-якому дисципліни, по суті складається з визначення кількості конкретного речовини. Ці аналізи відповідають на питання "скільки коштує?" речовини в різних зразках; ґрунту, морів, річок, безалкогольних напоїв, рідин, рослинних екстрактів, тварин, твердих тіл, кристалів, серед багатьох інших.

Питання "скільки коштує?" Він був сформульований з моменту, коли людина задумала інтерес, наприклад, добувати мінерали та дорогоцінні камені, олії, спеції з твердим наміром комерціалізувати їх. Сьогодні гроші продовжують залишатися однією з головних причин кількісної оцінки речовини або аналіту.

Сотні пробірок: скляний посуд, що використовується щодня у зразках препаратів для кількісного аналізу. Джерело: Пікселі.

Один мінерал може бути багатшим золотом, ніж інший. Щоб з’ясувати це, необхідно визначити сотенний склад двох мінералів, а той, що має найвищий відсоток золота, стане більш привабливим джерелом для видобутку бажаного металу. Те ж саме відбувається з сторонніми або радіоактивними металами.

Методи кількісної оцінки, на яких ґрунтується кількісний аналіз, дуже різноманітні та різноманітні. Кожна має на увазі окрему спеціалізацію, а також її глибокі теоретичні основи. Однак, коли вони всі сходяться, це завжди відповісти на одне й те саме запитання; питання, що говорить про якість, чистоту, продуктивність, надійність тощо.

Вимірювання

Для кількісної оцінки будь-якої речовини чи матеріалу важливо мати можливість вимірювати будь-які її фізичні чи хімічні властивості. Вибір властивості залежатиме від речовини та використовуваної техніки. Корисна підказка для визнання того, що методика аналізу може кількісно оцінити, полягає в тому, що вона має суфікс -метрію в кінці своєї назви.

Наприклад, дві класичні методи вимірювання в аналітичній хімії - гравіметрія (вимірювання маси) та об'ємність (вимірювання об'єму).

Вони вважаються класичними, оскільки в принципі їм не потрібні занадто складні прилади або використання електромагнітного випромінювання; але аналітичні залишки, міномети, тиглі та скляний посуд.

Гравіметричний

У гравіметрії майже завжди прагнуть отримати осад після низки методичних етапів, яким визначається маса.

Наприклад, одним із способів кількісного визначення хлорид-іонів у зразку є осадження їх у вигляді хлориду срібла, AgCl; молочно-білий осад, який можна зважити.

Ще один простий приклад - визначення вмісту вологи в тілі, матеріалі або твердому тілі.

Для цього масу твердого речовини спочатку зважують перед тим, як подавати його в духовку при температурі приблизно 100 ° C, достатньо довго, щоб вода випарувалася. Після цього його зважують знову і різниця між кінцевою масою та початковою масою дорівнює масі випареної води; тобто його вміст вологи,% H ₂ O.

Якби цей аналіз був проведений на кавунах, не було б дивно, якби їхній% H ₂ O був занадто високим (~ 95%); тоді як для так званих горіхів очікується, що вони містять мало води (% H ₂ O <10%), характеристика, якій приписується ця назва.

Об’ємний

З іншого боку, волюметрія працює з обсягами, з яких після застосування титрування вилучається концентрація розчинених цікавих видів. Наприклад, аналіт, колір якого чутливий до певної реакції, може бути визначений колориметричним титруванням.

Аналогічно, кислотне число (AI) масел (їстівних чи ні) можна визначити за допомогою кислотно-лужних титрувань, використовуючи розчин стандартизованого міцного підстави (зазвичай КОН або NaOH). При значеннях AI, крім інших параметрів, різні типи масел можна охарактеризувати та класифікувати за їх джерелами та іншими змінними.

Ці аналітичні вимірювання завжди дають результат у супроводі фізичної одиниці (та її експериментальних помилок). Яка концентрація? Наскільки чистий зразок? Чи становить ця сума ризик для здоров’я? Який був вихід реакції?

На ці та інші запитання відповідають після вимірювань та обробки даних.

Підготовка стандартів або стандартів

"З тим же стрижнем, яким ви вимірюєте свої стандарти, ви вимірюєте свої зразки." І цей гіпотетичний стрижень матиме відділи та підрозділи, кожен з різними величинами властивості аналіту, що корелює з його концентрацією. Зазначені величини або значення остаточно порівнюються з отриманими при вимірюванні властивості аналіту.

Для цього калібрувальна крива завжди повинна будуватися з вибору стандартів або стандартів, концентрації яких раніше відомі.

І як їх знати заздалегідь? Оскільки вони є незалежними змінними: аналітик визначає, залежно від типу вибірки чи аналізу, скільки буде важити модель.

Солодкі гриби

Гіпотетичний приклад може бути описаний при вивченні вмісту цукрів або загальних вуглеводів численних сімейств грибів. Стандарт, що складається з цукрів, виявлених раніше завдяки якісному аналізу грибів, в ідеалі повинен ідеально імітувати органічну матрицю зразків.

Потім, підготовлені, візерунки реагують, викликаючи зміну кольору. Якщо його інтенсивність вимірюється ультрафіолетовою спектроскопією, її можна порівняти з інтенсивністю кольорів, що виділяються цукрами у зразках; і, таким чином, за допомогою математичного кліренсу визначають вміст загальних цукрів.

Після цього може бути побудована калібрувальна крива зразків, щоб інші гриби (з того самого регіону чи країни) могли визначати цукор безпосередньо, не готуючи інших стандартів.

Збір та обробка

У кількісних аналізах є багато змінних, до яких слід суворо ставитися, залежно від типу дослідження. Часто буває недостатньо просто обійти збору зразків вліво і вправо; Де його збирають? Чи є це значним? Які кількості? Якими будуть процедури попередньої обробки та інші процедури?

На прикладі грибів необхідно знати, з яких сімейств визначатимуться цукри, в яких плантаціях чи природного походження вони будуть збиратись, в яку пору року, орографічні характеристики тощо. Як тільки гриби зібрані (олія, зерна, чорнила, метеорити, біологічні речовини), що робити з ними перед кількісним аналізом?

Майже завжди кількісному аналізу передує якісний аналіз; визначте, які сполуки мають зразки, особливо якщо ви працюєте з ними вперше.

Деякі способи лікування можуть бути чисто фізичними: наприклад, подрібнення рослинної маси або кисне перетравлення мінералу. Інші, з іншого боку, є хімічними: реакція етерифікації, кислий або основний гідроліз, заміщення, амінування тощо, таким чином утворюючи види, здатні легше кількісно визначитись за вибраною методикою.

Приклади

Закінчимо кілька щоденних прикладів кількісного аналізу в хімії:

-Визначення алкогольного ступеня пива, вин та ремісничих напоїв.

-З сечі пацієнта може бути відомо, чи спостерігається збільшення або зниження концентрації одного або декількох компонентів, що пов'язано з виявленням захворювання. Так само, якщо препарат виводиться з сечею, то можна визначити, яка кількість препарату була «засвоєна» організмом.

-Визначення сотенного складу мінеральних проб, наземних або позаземних.

-Здаючи деякі сирі проби, співвідношення H / C визначається для порівняння ступенів ароматичності сирих масел з різних джерел. Для важких сирих масел характерно, що рівень В / С менше 1; чим світліше, тим більше H / C матиме значення вище 1.

-Визначення харчового складу харчових та харчових продуктів.

-Дослідження стійкості лікарських засобів як частина відповідних аналізів якості їх комерціалізації та зберігання.

-Моніторинг ступеня забруднення, спричиненого речовинами у зразках води з річок, струмків, лагун чи морів. Так само газоподібні викиди від заводів визначають їх склад, щоб запобігти викиду великої кількості шкідливих для навколишнього середовища газів.

Список літератури

1. Даніель К. Харріс. (2007). Кількісний хімічний аналіз. (Сьоме видання). WH Freeman and Company.
2. Редактори Encyclopeedia Britannica. (31 січня 2018 р.). Кількісний хімічний аналіз. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com
3. Глава 1, Вступ до кількісного хімічного аналізу. Відновлено з: 5.csudh.edu
4. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (22 червня 2018 р.). Розуміння кількісного аналізу в хімії. Відновлено з: thinkco.com
5. Оцінка матеріалів та інженерія. (2019). Кількісний хімічний аналіз. Відновлено з: mee-inc.com
6. Сінь Вень. (2008). Кількісний аналіз (CHEM 201). . Відновлено з: calstatela.edu