КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ В ХИМИИ: ИЗМЕРЕНИЯ, ПОДГОТОВКА - ХИМИЯ - 2026

Количественный анализ в химии , как и в любом дисциплины, по существу состоит из определения количества конкретного вещества. Эти анализы отвечают на вопрос «сколько там?» вещества в разных образцах; почвы, морей, рек, безалкогольных напитков, жидкостей, экстрактов растений, животных, твердых веществ, кристаллов и многого другого.

Вопрос "сколько там?" Он был сформулирован с тех пор, как человек заинтересовался, например, добычей минералов и драгоценных камней, масел, специй с твердым намерением коммерциализировать их. Сегодня деньги продолжают оставаться одной из основных причин количественной оценки вещества или аналита.

Сотни пробирок: стеклянная посуда, используемая ежедневно при пробоподготовке для количественного анализа. Источник: Pexels.

Один минерал может быть богаче золотом, чем другой. Чтобы выяснить это, необходимо определить сотый состав двух минералов, и тот, у которого процентное содержание золота выше, будет более привлекательным источником для извлечения желанного металла. То же самое происходит с инородными или радиоактивными металлами.

Методы количественной оценки и, на которых основан количественный анализ, очень разнообразны и разнообразны. Каждый предполагает отдельную специализацию, а также свои глубокие теоретические основы. Однако точка, в которой все они сходятся, всегда заключается в том, чтобы ответить на один и тот же уже упомянутый вопрос; вопрос, который говорит о качестве, чистоте, производительности, надежности и т. д.

измерения

Для количественной оценки любого вещества или материала очень важно уметь измерить любые его физические или химические свойства. Выбранное свойство будет зависеть от вещества и используемой техники. Полезный ключ к пониманию того, что метод анализа может давать количественную оценку, заключается в том, что в конце его названия есть суффикс -metry.

Например, два классических метода измерения в аналитической химии - это гравиметрия (измерение массы) и волюметрия (измерение объема).

Они считаются классическими, потому что в принципе не нуждаются в слишком сложных приборах или использовании электромагнитного излучения; но аналитические весы, ступки, тигли и стеклянная посуда.

гравиметрический

В гравиметрии почти всегда стараются получить осадок после ряда методических шагов, по которым определяется масса.

Например, одним из методов количественного определения хлорид-ионов в образце является их осаждение в виде хлорида серебра AgCl; молочно-белый осадок, который можно взвесить.

Другой простой пример - определение содержания влаги в теле, материале или твердом теле.

Для этого массу твердого вещества сначала взвешивают, а затем помещают в печь при температуре около 100 ° C, на время, достаточное для испарения воды. После этого его снова взвешивают, и разница между конечной массой и начальной массой равна массе испарившейся воды; то есть его влажность,% H ₂ O.

Если бы этот анализ проводился на арбузах, было бы неудивительно, если бы их процентное содержание H ₂ O было слишком высоким (~ 95%); в то время как так называемые орехи, как ожидается, содержат мало воды (% H ₂ O <10%), что является характеристикой, которой приписывается это название.

объемный

С другой стороны, волюметрия работает с объемами, из которых после титрования извлекается концентрация растворенных веществ, представляющих интерес. Например, аналит, цвет которого чувствителен к определенной реакции, может быть определен колориметрическим титрованием.

Аналогичным образом, кислотное число (AI) масел (пищевых или нет) может быть определено кислотно-основным титрованием с использованием раствора стандартизованного сильного основания (обычно КОН или NaOH). С помощью значений AI, в дополнение к другим параметрам, можно охарактеризовать и классифицировать различные типы масел в соответствии с их источниками и другими переменными.

Эти аналитические измерения всегда дают результат, сопровождаемый физической единицей (и ее экспериментальными ошибками). Какая концентрация? Насколько чист образец? Представляет ли данная сумма риск для здоровья? Каков был выход реакции?

На эти и другие вопросы ответят после измерений и обработки данных.

Подготовка стандартов или стандартов

«С помощью того же стержня, которым вы измеряете свои стандарты, вы будете измерять свои образцы». И этот гипотетический стержень будет иметь деления и подразделения, каждое с разной величиной свойства аналита, которое коррелирует с его концентрацией. Указанные величины или значения, наконец, сравниваются с полученными при измерении свойств аналита.

Для этого калибровочная кривая всегда должна быть построена на основе набора стандартов или стандартов, концентрации которых заранее известны.

А как узнать их заранее? Поскольку они являются независимыми переменными: аналитик решает, в зависимости от типа образца или анализа, сколько будет весить образец.

Сладкие грибы

Гипотетический пример может быть приведен в исследовании содержания сахаров или общих углеводов в многочисленных семействах грибов. Стандарт, состоящий из сахаров, ранее обнаруженных благодаря качественному анализу грибов, в идеале должен идеально имитировать органическую матрицу образцов.

Затем подготовленные узоры реагируют, вызывая изменение цвета. Если его интенсивность измеряется с помощью УФ-видимой спектроскопии, ее можно сравнить с интенсивностью цветов, излучаемых сахарами в образцах; и, таким образом, посредством математической очистки определить общее содержание сахаров.

Как только это будет сделано, по образцам можно построить калибровочную кривую, чтобы у других грибов (из того же региона или страны) можно было определять уровень сахара напрямую, без подготовки других стандартов.

Сбор и лечение

В количественном анализе есть много переменных, которые необходимо строго рассматривать в зависимости от типа исследования. Часто бывает недостаточно просто собирать образцы налево и направо; Где его собирают? Значительно ли это? В каком количестве? Какие будут предварительные процедуры и другие процедуры?

В примере с грибами необходимо знать, из каких семейств будут определяться сахара, на каких плантациях или естественного происхождения они будут собираться, в какое время года, орографические характеристики и т. Д. Что делать после сбора грибов (масла, зерна, чернил, метеоритов, биологических веществ) перед количественным анализом?

Почти всегда количественному анализу предшествует качественный анализ; определите, какие соединения содержатся в образцах, особенно если вы работаете с ними впервые.

Некоторые виды лечения могут быть чисто физическими: например, измельчение овощной массы или кислотное переваривание минерала. Другие, с другой стороны, являются химическими: реакция этерификации, кислотный или основной гидролиз, замещение, аминирование и т. Д., Чтобы таким образом получить частицы, которые легче определить количественно выбранной методикой.

Примеры

В заключение будут упомянуты некоторые повседневные примеры количественного анализа в химии:

-Определение степени крепости пива, вин и крафтовых напитков.

-Из мочи пациента можно узнать, есть ли увеличение или уменьшение концентрации одного или нескольких компонентов, что связано с обнаружением заболевания. Аналогичным образом, если лекарственное средство выводится с мочой, можно определить, какая часть препарата была «усвоена» организмом.

-Определение сотенного состава минеральных образцов, земных или внеземных.

- Для некоторых образцов сырой нефти определяется соотношение H / C для сравнения степени ароматичности сырой нефти из разных источников. Тяжелая сырая нефть характеризуется значением H / C менее 1; чем он светлее, тем больше H / C будет иметь значение выше 1.

-Определение питательного состава пищевых и съедобных продуктов.

-Изучение стабильности лекарств как часть соответствующих анализов качества для их коммерциализации и хранения.

-Мониторинг степени загрязнения, вызванного веществами в пробах воды из рек, ручьев, лагун или морей. Точно так же газообразные выбросы заводов определяются их составом, чтобы не допустить выброса большого количества газов, вредных для окружающей среды.

Ссылки

1. Дэниел С. Харрис. (2007). Количественный химический анализ. (Издание седьмое). WH Freeman and Company.
2. Редакторы энциклопедии Британника. (31 января 2018 г.). Количественный химический анализ. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com
3. Глава 1, Введение в количественный химический анализ. Получено с: 5.csudh.edu
4. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (22 июня 2018 г.). Понимание количественного анализа в химии. Получено с: thinkco.com
5. Оценка материалов и инженерия. (2019). Количественный химический анализ. Получено с: mee-inc.com
6. Синь Вэнь. (2008). Количественный анализ (CHEM 201). , Получено с: calstatela.edu