KVANTITATÍVNA ANALÝZA V CHÉMII: MERANIA, PRÍPRAVA - CHÉMIA - 2025

Kvantitatívnej analýzy v chémii , ako v každom odbore, v podstate pozostáva z určenia množstva špecifickej látke. Tieto analýzy odpovedajú na otázku „koľko je?“ látky v rôznych vzorkách; pôdy, morí, riek, nealkoholických nápojov, tekutín, rastlinných výťažkov, živočíchov, pevných látok, kryštálov, a mnoho ďalších.

Otázka „koľko je?“ Bola formulovaná už od počiatku záujmu človeka napríklad o ťažbu nerastov a drahých kameňov, olejov, korenín, s pevným úmyslom ich komercializácie. Dnes sú peniaze naďalej jedným z hlavných dôvodov kvantifikácie látky alebo analytu.

Stovky skúmaviek: sklenené nádoby používané denne v prípravách vzoriek na kvantitatívnu analýzu. Zdroj: Pexels.

Jeden minerál môže byť bohatší na zlato ako druhý. Na zistenie je potrebné určiť centesimálne zloženie týchto dvoch minerálov a ten, ktorý má najvyššie percento zlata, bude atraktívnejším zdrojom na získavanie vytúženého kovu. To isté sa stane s cudzími alebo rádioaktívnymi kovmi.

Techniky kvantifikácie a na ktorých sú založené kvantitatívne analýzy, sú veľmi rozmanité a rôznorodé. Každá z nich znamená samostatnú špecializáciu, ako aj jej hlboké teoretické základy. Avšak bod, v ktorom sa všetci zbližujú, je vždy odpovedať na už uvedenú otázku; otázka, ktorá hovorí o kvalite, čistote, výkone, spoľahlivosti atď.

meranie

Na kvantifikáciu akejkoľvek látky alebo materiálu je nevyhnutné, aby bolo možné merať ktorékoľvek z jej fyzikálnych alebo chemických vlastností. Vybratá vlastnosť bude závisieť od látky a použitej techniky. Užitočným vodidlom na rozpoznanie toho, že analytická technika môže kvantifikovať, je to, že má na konci svojho názvu príponu - metriku.

Napríklad dve klasické meracie techniky v analytickej chémii sú gravimetria (meranie hmotnosti) a volumetria (meranie objemu).

Považujú sa za klasické, pretože v zásade nepotrebujú príliš sofistikované nástroje alebo použitie elektromagnetického žiarenia; ale analytické váhy, malty, tégliky a sklenené výrobky.

Gravimetric

V gravimetrii sa takmer vždy usiluje získať zrazeninu po sérii metodických krokov, pri ktorých sa určuje hmotnosť.

Napríklad jedna technika na kvantifikáciu chloridových iónov vo vzorke je ich vyzrážanie ako chlorid strieborný, AgCl; mliečna biela zrazenina, ktorá sa môže odvážiť.

Ďalším jednoduchým príkladom je stanovenie obsahu vlhkosti v tele, materiáli alebo tuhej látke.

Aby sa to dosiahlo, hmota tuhej látky sa najskôr odváži pred zavedením do pece pri približne 100 ° C, dostatočne dlho, aby sa voda odparila. Potom sa opäť zváži a rozdiel medzi konečnou hmotnosťou a pôvodnou hmotnosťou sa rovná hmotnosti odparenej vody; to znamená, že jeho obsah vlhkosti,% H ₂ O.

Ak by sa táto analýza vykonaná na melóny, že by nemalo byť prekvapujúce, ak ich% H ₂ O je príliš vysoká (~ 95%); zatiaľ čo pre tzv orechov, sa predpokladá, že obsahujú malé množstvo vody (% H ₂ O <10%), je charakteristické, na ktoré tento názov je uvedený.

objemový

Na druhej strane volumetria pracuje s objemami, z ktorých sa po použití titrácií extrahuje koncentrácia rozpustených druhov, ktoré sú predmetom záujmu. Napríklad analyt, ktorého farba je citlivá na špecifickú reakciu, sa môže stanoviť kolorimetrickou titráciou.

Podobne je možné číslo kyslosti (Al) olejov (jedlých alebo nie) určiť titráciou acidobázickej bázy s použitím roztoku štandardizovanej silnej bázy (obvykle KOH alebo NaOH). S hodnotami AI možno okrem iných parametrov charakterizovať a klasifikovať rôzne typy olejov podľa ich zdrojov a iných premenných.

Tieto analytické merania vždy poskytujú výsledok sprevádzaný fyzickou jednotkou (a jej experimentálnymi chybami). Aká je koncentrácia? Aká čistá je vzorka? Predstavuje daná suma zdravotné riziko? Aký bol výťažok reakcie?

Tieto a ďalšie otázky sú zodpovedané po meraní a spracovaní údajov.

Príprava noriem alebo noriem

„Rovnakým prútom, ktorý meriaš svoje štandardy, zmeráš svoje vzorky.“ A táto hypotetická tyčinka bude mať divízie a delenia, každá s rôznymi veľkosťami vlastnosti analytu, ktorá koreluje s jej koncentráciou. Uvedené veličiny alebo hodnoty sa nakoniec porovnajú s hodnotami alebo hodnotami získanými pri meraní vlastnosti analytu.

Na tento účel sa musí vždy zostaviť kalibračná krivka z výberu noriem alebo štandardov, ktorých koncentrácie sú už známe.

A ako ich spoznať vopred? Pretože sú to nezávislé premenné: analytik sa v závislosti od typu vzorky alebo analýzy rozhodne, koľko vzoru bude vážiť.

Sladké huby

Hypotetický príklad by sa dal opísať štúdiom obsahu cukrov alebo celkových uhľohydrátov mnohých rodín húb. Norma pozostávajúca z cukrov predtým zistených kvalitatívnou analýzou húb by mala ideálne napodobňovať organickú matricu vzoriek.

Potom pripravené vzory reagujú a spôsobujú zmenu farby. Ak sa jeho intenzita meria UV-vis spektroskopiou, možno ju porovnať s intenzitami farieb emitovaných cukrami vo vzorkách; a teda pomocou matematického klírensu stanovte obsah celkových cukrov.

Akonáhle je to hotové, je možné zo vzoriek zostaviť kalibračnú krivku, takže ostatné huby (z tej istej oblasti alebo krajiny) môžu mať svoje cukry stanovené priamo bez prípravy ďalších štandardov.

Zber a spracovanie

V kvantitatívnych analýzach je veľa premenných, s ktorými sa musí dôsledne zaobchádzať v závislosti od typu štúdie. Často nestačí len zbierať vzorky vľavo a vpravo; Kde sa zhromažďuje? Je to významné? Aké množstvá? Aké budú postupy predúpravy a iné postupy?

V prípade húb je potrebné vedieť, z ktorých rodín sa cukry určia, z ktorých plantáží alebo prírodného pôvodu sa budú zbierať, v akom ročnom období, orografické vlastnosti atď. Akonáhle sú huby zozbierané (oleje, obilniny, atramenty, meteority, biologické látky), čo s nimi robiť pred kvantitatívnou analýzou?

Kvantitatívnej analýze takmer vždy predchádza kvalitatívna analýza; identifikujte, ktoré zlúčeniny majú vzorky, najmä ak s nimi prvýkrát pracujete.

Niektoré ošetrenia môžu byť čisto fyzikálne: napríklad mletie rastlinnej hmoty alebo kyslé trávenie minerálov. Na druhej strane sú iné chemické: esterifikačná reakcia, kyslá alebo zásaditá hydrolýza, substitúcia, aminácia atď., Čím sa získa druh, ktorý sa dá ľahšie kvantifikovať vybranou technikou.

Príklady

Niektoré každodenné príklady kvantitatívnej analýzy v chémii budú uvedené na záver:

- Stanovenie obsahu alkoholu v pive, víne a remeselných nápojoch.

- Z moču pacienta môže byť známe, či dochádza k zvýšeniu alebo zníženiu koncentrácie jednej alebo viacerých zložiek, čo súvisí s detekciou choroby. Podobne, ak sa liek vylučuje močom, je možné určiť, koľko lieku bolo v tele „asimilované“.

- Stanovenie centesimálneho zloženia minerálnych vzoriek, suchozemských alebo mimozemských.

- U niektorých vzoriek surového oleja je pomer H / C určený na porovnanie stupňov aromaticity surových olejov z rôznych zdrojov. Ťažké oleje sa vyznačujú tým, že majú H / C menej ako 1; čím je ľahší, tým viac bude mať H / C hodnotu vyššiu ako 1.

- Stanovenie výživového zloženia potravín a jedlých výrobkov.

- Štúdie stability liekov ako súčasť relevantných analýz kvality pre ich komercializáciu a skladovanie.

- Monitorovanie stupňa kontaminácie látkami vo vzorkách vody z riek, potokov, lagún alebo morí. Podobne aj plynné emisie z tovární určujú svoje zloženie, aby im zabránili uvoľňovať veľké množstvá plynov, ktoré sú škodlivé pre životné prostredie.

Referencie

1. Daniel C. Harris. (2007). Kvantitatívna chemická analýza. (Siedme vydanie). WH Freeman and Company.
2. Editori encyklopédie Britannica. (31. januára 2018). Kvantitatívna chemická analýza. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
3. Kapitola 1, Úvod do kvantitatívnej chemickej analýzy. Získané z: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. júna 2018). Pochopenie kvantitatívnej analýzy v chémii. Získané z: thinkco.com
5. Hodnotenie materiálov a inžinierstvo. (2019). Kvantitatívna chemická analýza. Získané z: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Kvantitatívna analýza (CHEM 201). , Získané z: calstatela.edu