KVANTITATIVNA ANALIZA V KEMIJI: MERITVE, PRIPRAVA - KEMIJA - 2026

Kvantitativna analiza v kemiji , kot v katerem koli stroki, v bistvu sestoji iz določanje količin določenega snovi. Te analize odgovarjajo na vprašanje "koliko jih je?" snovi v različnih vzorcih; zemlje, morij, rek, brezalkoholnih pijač, tekočin, rastlinskih izvlečkov, živali, trdnih snovi, kristalov, med številnimi drugimi.

Vprašanje "koliko jih je?" Oblikovano je bilo od časa, ko si je človek zamislil zanimanje, na primer za pridobivanje mineralov in dragih kamnov, olj, začimb, s trden namen, da jih komercializira. Danes je denar še vedno eden glavnih razlogov, da se snov ali analit količinsko opredeli.

Stotine epruvetk: steklovina, ki se dnevno uporablja za vzorčne pripravke za kvantitativno analizo. Vir: Pexels.

En mineral je lahko bogatejši z zlatom kot drugi. Če želite to ugotoviti, je treba določiti stopenjsko sestavo obeh mineralov, tisti, ki ima največji odstotek zlata, pa bo privlačnejši vir za črpanje želene kovine. Enako se dogaja s tujimi ali radioaktivnimi kovinami.

Tehnike za količinsko opredelitev in na katerih temeljijo kvantitativne analize so zelo raznolike in raznolike. Vsaka pomeni ločeno specializacijo in tudi njene globoke teoretske osnove. Vendar pa je točka, ko se vsi zbližajo, vedno odgovoriti na isto že omenjeno vprašanje; vprašanje, ki govori o kakovosti, čistosti, zmogljivosti, zanesljivosti itd.

Meritve

Za količinsko določitev katere koli snovi ali materiala je nujno, da lahko izmerimo katero koli njeno fizikalno ali kemijsko lastnost. Izbrana lastnost bo odvisna od snovi in ​​uporabljene tehnike. Koristni namig, da prepoznamo, da se s tehniko analize lahko količinsko opredeli, ta, da ima na koncu imena pripono -metrija.

Na primer, dve klasični merilni tehniki v analitični kemiji sta gravimetrija (merjenje mase) in volumetrija (meritev volumna).

Štejejo za klasične, ker načeloma ne potrebujejo preveč izpopolnjenih instrumentov ali uporabe elektromagnetnega sevanja; toda analitične tehtnice, malte, lončki in steklovina.

Gravimetrična

Pri gravimetriji si skoraj vedno prizadeva, da dobimo oborino po vrsti metodoloških korakov, na katere določimo maso.

Na primer, ena od tehnik za količinsko določitev kloridnih ionov v vzorcu je oboritev kot srebrni klorid, AgCl; mlečno bela oborina, ki jo lahko stehtamo.

Drug preprost primer je določitev vsebnosti vlage v telesu, materialu ali trdni snovi.

To naredimo tako, da se masa trdne snovi najprej stehta, preden jo postavimo v pečico pri približno 100 ° C, dovolj dolgo, da voda izpari. Potem se ponovno stehta in razlika med končno maso in začetno maso je enaka masi vode, ki je izhlapela; to je njegova vsebnost vlage,% H ₂ O.

Če bi bila ta analiza opravi na lubenice, ne bi bilo presenetljivo, če njihova% H ₂ je O previsoka (~ 95%); medtem ko za tako imenovane oreščke pričakujemo, da vsebujejo malo vode (% H ₂ O <10%), kar je značilnost, ki ji je pripisano to ime.

Volumetrična

Po drugi strani volumetrija deluje s količinami, iz katerih se po uporabi titracij izloči koncentracija raztopljenih zanimivih vrst. Na primer, analit, katerega barva je občutljiva na določeno reakcijo, je mogoče določiti s kolorimetričnimi titracijami.

Prav tako lahko kislinsko število (AI) olj (užitnih ali ne) določimo s kislinsko-bazičnimi titracijami z uporabo raztopine standardizirane močne baze (ponavadi KOH ali NaOH). Z vrednostmi AI lahko poleg drugih parametrov različne vrste olj označimo in razvrstimo glede na njihove vire in druge spremenljivke.

Te analitične meritve vedno prinesejo rezultat, ki ga spremlja fizična enota (in njene eksperimentalne napake). Kakšna je koncentracija? Kako čist je vzorec? Ali dani znesek predstavlja tveganje za zdravje? Kolikšen je bil rezultat reakcije?

Na ta in več vprašanj se odgovori po meritvah in obdelavi podatkov.

Priprava standardov oz

"Z isto palico, s katero merite svoje standarde, boste merili svoje vzorce." In ta hipotetična palica bo imela oddelke in pododdelke, vsak z različnimi velikostmi lastnosti analita, ki so v korelaciji z njegovo koncentracijo. Omenjene vrednosti in vrednosti se končno primerjajo s tistimi, ki jih dobimo pri merjenju lastnosti analita.

Za to mora biti umeritvena krivulja vedno zgrajena iz izbora standardov ali standardov, katerih koncentracije so že znane.

In kako jih vnaprej vedeti? Ker gre za neodvisne spremenljivke: analitik glede na vrsto vzorca ali analize odloči, koliko vzorca bo tehtal.

Sladke gobe

Hipotetični primer bi lahko navedli pri preučevanju vsebnosti sladkorjev ali skupnih ogljikovih hidratov v številnih družinah gob. Vzorec, sestavljen iz predhodno odkritih sladkorjev s pomočjo kvalitativne analize gob, bi moral idealno popolnoma posnemati organsko matrico vzorcev.

Nato pripravljeni vzorci reagirajo in povzročijo spremembo barve. Če se njegova intenzivnost izmeri z UV-vis spektroskopijo, jo lahko primerjamo z intenzivnostjo barv, ki jih v vzorcih oddajajo sladkorji; in tako z matematičnim očistkom določimo vsebnost skupnih sladkorjev.

Ko je to narejeno, je mogoče iz vzorcev sestaviti umeritveno krivuljo, tako da lahko druge gobe (iz iste regije ali države) svoje sladkorje določijo neposredno, ne da bi pripravili druge standarde.

Zbiranje in zdravljenje

V kvantitativnih analizah obstaja veliko spremenljivk, ki jih je treba dosledno obravnavati, odvisno od vrste študije. Pogosto krat ni dovolj, da bi le naokoli pobrali vzorce levo in desno; Kje ga zbiramo? Ali je to pomembno? Kakšne količine? Kakšni bodo predobdelava in drugi postopki?

V primeru gob je treba vedeti, iz katerih družin se bodo določali sladkorji, iz katerih nasadov ali naravnega izvora se bodo nabirali, v katerem letnem času, o orografskih značilnostih itd. Ko so gobe zbrane (olja, zrna, črnila, meteoriti, biološke snovi), kaj storiti z njimi pred kvantitativno analizo?

Skoraj vedno pred kvantitativno analizo sledi kvalitativna analiza; določite, katere spojine imajo vzorci, še posebej, če z njimi delate prvič.

Nekateri načini zdravljenja so lahko povsem fizični: na primer mletje zelenjavne mase ali kisla prebava minerala. Drugi pa so kemični: reakcija esterifikacije, kisla ali bazična hidroliza, substitucija, aminacija itd.

Primeri

Za konec bomo navedli nekaj vsakdanjih primerov kvantitativne analize v kemiji:

- Določitev alkoholne stopnje piva, vina in obrtnih pijač.

- Iz urina pacienta je mogoče vedeti, ali se poveča ali zmanjša koncentracija ene ali več komponent, kar je povezano z odkrivanjem bolezni. Prav tako, če se zdravilo izloči z urinom, je mogoče ugotoviti, koliko zdravila je telo "asimiliralo".

- Določitev stoletne sestave mineralnih vzorcev, kopenskih ali nezemeljskih.

-Za nekatere surove vzorce je določeno razmerje H / C, da se primerjajo stopnje aromatičnosti surovih olj iz različnih virov. Za težka surova olja je značilno, da imajo H / C manj kot 1; lažji je, več H / C bo imel vrednost nad 1.

- Določitev prehranske sestave hrane in užitnih izdelkov.

- Študije o stabilnosti zdravil kot del ustreznih analiz kakovosti za njihovo trženje in shranjevanje.

- Spremljanje stopnje onesnaženosti, ki jo snovi povzročajo v vzorcih vode iz rek, potokov, lagun ali morij. Prav tako se plinske emisije iz tovarn določajo glede na njihovo sestavo in tako preprečijo, da bi odvajale velike količine plinov, ki so škodljivi okolju.

Reference

1. Daniel C. Harris. (2007). Kvantitativna kemijska analiza. (Sedma izdaja). WH Freeman in družba.
2. Uredniki Encyclopeedia Britannica. (31. januar 2018). Kvantitativna kemijska analiza. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
3. Poglavje 1, Uvod v kvantitativno kemijsko analizo. Pridobljeno od: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, dr. (22. junij 2018). Razumevanje kvantitativne analize v kemiji. Pridobljeno: misel.com
5. Ocenjevanje in inženiring materialov. (2019). Kvantitativna kemijska analiza. Pridobljeno: mee-inc.com
6. Xin Wen (2008). Kvantitativna analiza (201 CHEM). . Pridobljeno: calstatela.edu