KVANTITATÍV ELEMZÉS A KÉMIÁBAN: MÉRÉSEK, ELŐKÉSZÍTÉS - KÉMIA - 2026

A kémiában, mint bármely tudományágban, a kvantitatív elemzés lényegében egy adott anyag mennyiségének meghatározásáról áll. Ezek az elemzések megválaszolják a „mennyi van?” Kérdést. egy anyag különféle mintákban; talaj, tengerek, folyók, üdítőitalok, folyadékok, növényi kivonatok, állatok, szilárd anyagok, kristályok, és még sok más.

A 'mennyi van?' Kérdés Azért fogalmazták meg, hogy az ember felfogta az érdeklődést például az ásványok és drágakövek, olajok, fűszerek kinyerése iránt, és határozottan szándékozik azokat forgalmazni. Manapság a pénz továbbra is az egyik fő oka annak, hogy egy anyagot vagy analitot mennyiségileg meghatároznak.

Több száz kémcső: üvegkészletek, amelyeket naponta használnak a minta előkészítésében a mennyiségi elemzéshez. Forrás: Pexels.

Az egyik ásvány gazdagabb lehet aranyban, mint a másik. Ennek megismeréséhez meg kell határozni a két ásvány cenzimális összetételét, és az a, amelyben a legmagasabb az arany százaléka, vonzóbb forrás lesz az áhított fém kinyerésére. Ugyanez történik az idegen vagy radioaktív fémekkel.

A mennyiségi meghatározás és a kvantitatív elemzés alapjául szolgáló technikák nagyon változatosak és változatosak. Mindegyik magában foglalja a külön specializációt, valamint mély elméleti alapjait. Mindazonáltal, amikor mindannyian konvergálnak, mindig arra válaszolunk, hogy a már említett kérdést megválaszoljuk; kérdés, amely a minőségről, tisztaságról, teljesítményről, megbízhatóságról stb. szól

mérések

Bármely anyag vagy anyag számszerűsítéséhez elengedhetetlen annak fizikai vagy kémiai tulajdonságainak mérése. A kiválasztott tulajdonság az anyagtól és a használt technikától függ. Hasznos nyom annak felismerésére, hogy az elemzési technika mennyiségileg meghatározható, hogy nevének végén van utótag-metérium.

Például az analitikai kémia két klasszikus mérési technikája a gravimetria (tömegmérés) és a térfogatmérés (térfogatmérés).

Klasszikusnak tekintik őket, mivel elvileg nincs szükségük túl kifinomult műszerekre vagy az elektromágneses sugárzás alkalmazására; hanem analitikai mérlegek, habarcsok, tégelyek és üvegáruk.

fajsúlyméréssel

Gravimetriában szinte mindig csapadékot keresnek egy sor módszertani lépés után, amelyre meghatározzák a tömeget.

Például, a mintában a klorid-ionok mennyiségi meghatározására szolgáló egyik módszer az, hogy ezüst-klorid formájában, AgCl-ként kicsapják; egy tejfehér csapadék, amelyet meg lehet mérni.

Egy másik egyszerű példa a test, anyag vagy szilárd anyag nedvességtartalmának meghatározása.

Ehhez először megmérjük a szilárd anyag tömegét, mielőtt azt kb. 100 ° C-os sütőbe helyezzük, amely elég hosszú ahhoz, hogy a víz elpárologjon. Ezután ismét megmérik, és a végső tömeg és a kezdeti tömeg közötti különbség megegyezik a párologtatott víz tömegével; azaz, annak nedvességtartalma,% H ₂ O.

Ha ezt az analízist görögdinnyeken hajtanák végre, nem lenne meglepő, ha a H ₂ O % -uk túl magas (~ 95%); míg az úgynevezett diófélék esetében várhatóan kevés vizet tartalmaznak (H ₂ O% <10%), ez a tulajdonság azt a tulajdonságot jellemzi, amelyhez ez a név tartozik.

Térfogat

Másrészt a térfogatmérés olyan térfogatokkal működik, amelyekből a titrálás után az oldott fajok koncentrációját extraháljuk. Például egy analit, amelynek színe érzékeny egy adott reakcióra, kolorimetriás titrálással határozható meg.

Hasonlóképpen, az olajok savszáma (AI) (ehető vagy nem) sav-bázis titrálással meghatározható egy standardizált erős bázis (általában KOH vagy NaOH) oldatával. Az AI értékekkel - más paraméterek mellett - különféle olajtípusokat lehet jellemezni és osztályozni forrásaik és egyéb változók szerint.

Ezek az analitikai mérések mindig fizikai egységet (és annak kísérleti hibáit) kísérő eredményt adnak. Mi a koncentráció? Mennyire tiszta a minta? Az adott összeg egészségügyi kockázatot jelent? Mi volt a reakció hozama?

Ezekre és további kérdésekre a mérések és az adatok feldolgozása után válaszolnak.

Szabványok vagy szabványok elkészítése

"Ugyanazon rúddal, amellyel megméri a szabványokat, meg fogja mérni a mintákat." És ennek a hipotetikus rúdnak megoszlása ​​és felosztása lesz, mindegyik eltérő nagyságú az analit tulajdonságával, amely korrelál a koncentrációjával. Az említett magnitúdókat vagy értékeket végül összehasonlítják azokkal, amelyeket a vizsgálandó anyag tulajdonságainak mérésekor kaptunk.

Ehhez mindig a kalibrációs görbét kell kiválasztani olyan szabványok vagy szabványok kiválasztása alapján, amelyek koncentrációja korábban ismert.

És hogyan lehet megismerni őket előre? Mivel ezek független változók: az elemző a minta vagy az elemzés típusától függően dönti el, hogy a minta hányszor fog tölteni.

Édes gombák

Egy hipotetikus példát a számos gombacsalád cukor- vagy összes szénhidráttartalmának tanulmányozására lehet készíteni. A gomba kvalitatív elemzésének eredményeként korábban kimutatott cukrokból álló standardnak ideálisan tökéletesen utánoznia kell a minták szerves mátrixát.

Ezután elkészítve a minták reagálnak, színváltozást okozva. Ha az intenzitást UV-vis spektroszkópiával mérjük, akkor össze lehet hasonlítani a mintákban a cukrok által kibocsátott színek intenzitásával; így matematikai kiürítés útján meghatározza az összes cukortartalmat.

Ha ez megtörtént, a mintákból kalibrációs görbét lehet készíteni, hogy más (ugyanabból a régióból vagy országból származó) gombák cukrokat közvetlenül meghatározhassák, más standardok előkészítése nélkül.

Gyűjtés és kezelés

A kvantitatív elemzésben sok olyan változó létezik, amelyeket szigorúan kell kezelni a vizsgálat típusától függően. Gyakran nem elég, ha csak balra és jobbra mintákat gyűjtünk; Hol gyűjtik? Jelentős? Milyen mennyiségeket? Mi lesz az előkezelés és más eljárások?

A gomba példájánál kell tudni, hogy mely családokban fogják meghatározni a cukrokat, mely ültetvényekben vagy természetes eredetben gyűjtik őket, mely évszakban, a földrajzi jellemzők stb. A gombák (olajok, szemek, tinták, meteoritok, biológiai anyagok) összegyűjtése után mit kell tenni velük a mennyiségi elemzés előtt?

Szinte mindig a kvantitatív elemzést kvalitatív elemzés előzi meg; azonosítsa, milyen vegyületek vannak a mintákban, különösen, ha először dolgozol velük.

Néhány kezelés tisztán fizikai is lehet: például egy zöldségtömeg őrlése vagy egy ásványi anyag savas emésztése. Másrészt viszont kémiai: észterezési reakció, savas vagy bázikus hidrolízis, szubsztitúció, aminálás stb., Így előállítva egy olyan faj, amelyet a kiválasztott módszerrel könnyebben lehet meghatározni.

Példák

A végén néhány, a kémiai kvantitatív elemzésre vonatkozó néhány példát említenek:

-A sörök, borok és kézműves italok alkoholtartalmának meghatározása.

-A beteg vizeletéből ismert, hogy egy vagy több komponens koncentrációja megemelkedik vagy csökken, ami a betegség kimutatásával kapcsolatos. Hasonlóképpen, ha egy gyógyszer kiválasztódik a vizelettel, meg lehet határozni, hogy a gyógyszer mekkora részét "asszimilálta" a test.

- Az ásványi minták cenzimális összetételének meghatározása, földi vagy földön kívüli.

- Néhány nyers mintánál a H / C arányt úgy határozzuk meg, hogy összehasonlítsuk a különböző forrásokból származó nyersolajok aromás aromájának fokát. A nehéz nyersolajokra jellemző, hogy a H / C értéke kevesebb, mint 1; minél könnyebb, annál több H / C érték lesz 1 felett.

-Élelmiszerek és ehető termékek tápanyag-összetételének meghatározása.

-A gyógyszerek stabilitásának tanulmányozása a kereskedelmük és tárolásuk szempontjából releváns minőségi elemzések részeként.

-A folyók, patakok, lagúnák vagy tengerek vízmintáiban lévő anyagok által okozott szennyeződés mértékének figyelemmel kísérése. Hasonlóképpen, a gyárak gáznemű kibocsátásai meghatározzák összetételüket annak megakadályozása érdekében, hogy nagy mennyiségű gáz kilépjenek a környezetre.

Irodalom

1. Daniel C. Harris. (2007). Kvantitatív kémiai elemzés. (Hetedik kiadás). WH Freeman és társaság.
2. Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2018. január 31.) Mennyiségi kémiai elemzés. Encyclopædia Britannica. Helyreállítva: britannica.com
3. 1. fejezet, Bevezetés a mennyiségi kémiai analízisbe. Helyreállítva: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. június 22.). A kémiai mennyiségi elemzés megértése. Helyreállítva: gondolat.com
5. Anyagértékelés és mérnöki munka. (2019). Kvantitatív kémiai elemzés. Helyreállítva: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Kvantitatív elemzés (CHEM 201).. Helyreállítva: calstatela.edu