الكيمياء التحليلية ، علم تحديد التركيب الكيميائي للمواد والمواد ، وإلى حد ما ، التركيب الكيميائي للمركبات. الكيمياء التحليليةيطور الأسس النظرية العامة للتحليل الكيميائي ، ويطور طرق تحديد مكونات العينة المدروسة ، ويحل مشاكل تحليل كائنات معينة. الهدف الرئيسي للكيمياء التحليلية هو إنشاء طرق وأدوات توفر ، اعتمادًا على المهمة ، الدقة ، الحساسية العالية ، السرعة والانتقائية في التحليل. يتم أيضًا تطوير طرق لتحليل الكائنات الدقيقة ، لإجراء تحليل محلي (عند نقطة ، على السطح ، وما إلى ذلك) ، والتحليل دون إتلاف العينة ، على مسافة منها (التحليل عن بُعد) ، والتحليل المستمر (على سبيل المثال ، في دفق) ، وكذلك لتحديد نوع مركب كيميائيوبأي شكل فيزيائي يوجد المكون المحدد في العينة (التحليل الكيميائي للمادة) وما هي المرحلة التي يتم تضمينها في (تحليل المرحلة). تتمثل الاتجاهات المهمة في تطوير الكيمياء التحليلية في أتمتة التحليلات ، لا سيما في التحكم في العمليات التكنولوجية ، والرياضيات ، ولا سيما الاستخدام الواسع النطاق لأجهزة الكمبيوتر.

هيكل العلم. هناك ثلاثة مجالات رئيسية للكيمياء التحليلية: الأسس النظرية العامة. تطوير طرق التحليل. الكيمياء التحليلية للأشياء الفردية. اعتمادًا على الغرض من التحليل ، يتم التمييز بين التحليل الكيميائي النوعي والتحليل الكيميائي الكمي. تتمثل مهمة الأول في اكتشاف وتحديد مكونات العينة التي تم تحليلها ، ومهمة الثانية هي تحديد تركيزاتها أو كتلها. اعتمادًا على المكونات التي يجب اكتشافها أو تحديدها ، هناك تحليل نظائري ، تحليل عنصري ، تحليل مجموعة هيكلية (بما في ذلك تحليل وظيفي) ، تحليل جزيئي ، تحليل مواد ، وتحليل مرحلي. حسب طبيعة الكائن الذي تم تحليله ، يتم تمييز تحليل المواد غير العضوية والعضوية ، وكذلك الكائنات البيولوجية.

تحتل ما يسمى بالقياسات الكيميائية ، بما في ذلك قياس التحليل الكيميائي ، مكانًا مهمًا في الأسس النظرية للكيمياء التحليلية. تتضمن نظرية الكيمياء التحليلية أيضًا تعاليم حول اختيار وإعداد العينات التحليلية ، ووضع مخطط للتحليل واختيار الأساليب ، ومبادئ وطرق أتمتة التحليل ، واستخدام أجهزة الكمبيوتر ، وكذلك مبادئ الاستخدام العقلاني لـ نتائج التحليل الكيميائي. من سمات الكيمياء التحليلية دراسة الخصائص والخصائص غير العامة ، ولكن الفردية ، للكائنات ، مما يضمن انتقائية العديد من الأساليب التحليلية. بفضل الروابط الوثيقة مع إنجازات الفيزياء والرياضيات وعلم الأحياء ومجالات التكنولوجيا المختلفة (وهذا ينطبق بشكل خاص على طرق التحليل) ، تتحول الكيمياء التحليلية إلى تخصص عند تقاطع العلوم. غالبًا ما يتم استخدام أسماء أخرى لهذا التخصص - التحليلات والعلوم التحليلية وما إلى ذلك.

في الكيمياء التحليلية ، تتميز طرق الفصل وتحديد (الكشف) وطرق التحليل الهجينة ، وعادة ما تجمع بين طرق المجموعتين الأوليين. طرق التحديد مقسمة بشكل ملائم إلى طرق التحليل الكيميائية (تحليل الجاذبية ، التحليل بالمعايرة ، الطرق الكهروكيميائية للتحليل ، الطرق الحركية للتحليل) ، الطرق الفيزيائيةالتحليل (التحليل الطيفي ، والنووي الفيزيائي ، وما إلى ذلك) ، وطرق التحليل البيوكيميائية وطريقة التحليل البيولوجية. الطرق الكيميائيةتعتمد على التفاعلات الكيميائية (تفاعل المادة مع المادة) ، وتستند التفاعلات الفيزيائية إلى الظواهر الفيزيائية (تفاعل المادة مع الإشعاع ، وتدفقات الطاقة) ، أما البيولوجية فتستخدم استجابة الكائنات الحية أو شظاياها للتغيرات في البيئة.

تعتمد جميع طرق التحديد تقريبًا على اعتماد أي خصائص قابلة للقياس للمواد على تركيبتها. وبالتالي اتجاه مهمالكيمياء التحليلية - إيجاد ودراسة هذه التبعيات لاستخدامها في حل المشكلات التحليلية. في هذه الحالة ، من الضروري دائمًا العثور على معادلة للعلاقة بين الخاصية والتكوين ، وتطوير طرق لتسجيل خاصية (إشارة تحليلية) ، وإزالة التداخل من المكونات الأخرى ، والقضاء على التأثير المتداخل للعوامل المختلفة (على سبيل المثال ، تقلبات درجات الحرارة). يتم تحويل قيمة الإشارة التحليلية إلى وحدات تميز كمية أو تركيز المكونات. يمكن أن تكون الخصائص المقاسة ، على سبيل المثال ، الكتلة والحجم وامتصاص الضوء والقوة الحالية.

يتم إيلاء الكثير من الاهتمام لنظرية طرق التحليل. تعتمد نظرية الطرق الكيميائية على عدة أنواع أساسية من التفاعلات الكيميائية المستخدمة على نطاق واسع في التحليل (القاعدة الحمضية ، الأكسدة والاختزال) والعديد من العمليات المهمة (الترسيب ، الذوبان ، الاستخراج). يرجع الانتباه إلى هذه القضايا إلى تاريخ تطور الكيمياء التحليلية والأهمية العملية للطرق المقابلة. ومع ذلك ، نظرًا لأن نصيب الأساليب الكيميائية يتناقص ، بينما تتزايد حصة الأساليب الفيزيائية والكيميائية الحيوية والبيولوجية ، فمن الأهمية بمكان تحسين نظرية أساليب المجموعات الأخيرة ودمج الجوانب النظرية للطرق الفردية في النظرية العامةالكيمياء التحليلية.

تاريخ التطور. تم إجراء اختبارات المواد في العصور القديمة؛ على سبيل المثال ، تم فحص الخامات لتحديد مدى ملاءمتها للصهر ، والمنتجات المختلفة - لتحديد محتوى الذهب والفضة فيها. أجرى الكيميائيون في القرنين الرابع عشر والسادس عشر قدرًا هائلاً من العمل التجريبي على دراسة خصائص المواد ، ووضعوا الأساس لطرق التحليل الكيميائية. في القرنين السادس عشر والسابع عشر (فترة الكيمياء العلاجية) ، ظهرت طرق كيميائية جديدة للكشف عن المواد ، بناءً على التفاعلات في المحلول (على سبيل المثال ، اكتشاف أيونات الفضة عن طريق تكوين راسب مع أيونات الكلوريد). يعتبر R. Boyle ، الذي قدم مفهوم "التحليل الكيميائي" ، مؤسس الكيمياء التحليلية العلمية.

حتى منتصف القرن التاسع عشر ، كانت الكيمياء التحليلية هي الفرع الرئيسي للكيمياء. خلال هذه الفترة ، العديد العناصر الكيميائية، يتم تمييز الأجزاء المكونة لبعض المواد الطبيعية ، ويتم وضع قوانين ثبات التركيب والنسب المتعددة ، وقانون الحفاظ على الكتلة. طور الكيميائي وعالم المعادن السويدي T. Bergman مخططًا للتحليل النوعي المنهجي ، واستخدم كبريتيد الهيدروجين بفعالية ككاشف تحليلي ، وطرق تحليل اللهب المقترحة للحصول على اللؤلؤ. في القرن التاسع عشر ، تم تحسين التحليل النوعي المنهجي بواسطة الكيميائيين الألمان ج. روز و ك. فريزينيوس. تميز نفس القرن بتقدم كبير في التنمية تحليل كمي. تم إنشاء طريقة قياس بالمعايرة (الكيميائي الفرنسي F. Decroisille ، J. Gay-Lussac) ، وتم تحسين تحليل الجاذبية بشكل كبير ، وتم تطوير طرق لتحليل الغازات. كان تطوير طرق التحليل الأولي للمركبات العضوية (Yu. Liebig) ذا أهمية كبيرة. في نهاية القرن التاسع عشر ، تشكلت نظرية الكيمياء التحليلية ، والتي كانت قائمة على نظرية التوازن الكيميائي في المحاليل بمشاركة الأيونات (بشكل رئيسي دبليو أوستوالد). بحلول ذلك الوقت ، كانت طرق تحليل الأيونات في المحاليل المائية قد احتلت المكانة السائدة في الكيمياء التحليلية.

في القرن العشرين ، تم تطوير طرق التحليل الدقيق للمركبات العضوية (F. Pregl). تم اقتراح طريقة بولاروجرافية (J.Geyrovsky ، 1922). ظهرت العديد من الطرق الفيزيائية ، على سبيل المثال ، مقياس الطيف الكتلي ، والأشعة السينية ، والفيزياء النووية. كان اكتشاف الكروماتوغرافيا (M. S. Tsvet ، 1903) والإبداع ذا أهمية كبيرة خيارات مختلفةهذه الطريقة ، ولا سيما الفصل اللوني (A. Martin and R. Sing ، 1941).

في روسيا واتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، كان الكتاب المدرسي الكيمياء التحليلية من تأليف آي.أ. مينشوتكين ذا أهمية كبيرة للكيمياء التحليلية (صدر في 16 طبعة). قدم MA Ilyinsky و L.A. Chugaev الكواشف التحليلية العضوية في الممارسة (أواخر القرن التاسع عشر - أوائل القرن العشرين) ، N. طور تانانايف طريقة الإسقاط في التحليل النوعي (بالتزامن مع الكيميائي النمساوي ف. فيجل ، عشرينيات القرن الماضي). في عام 1938 ن. كان إسماعيلوف و إم إس شرايبر أول من وصف كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة. قدم العلماء الروس مساهمة كبيرة في دراسة التكوين المعقد واستخدامه التحليلي (I. P. Alimarin ، A.K. بابكو) ، في نظرية عمل الكواشف التحليلية العضوية ، لتطوير مطياف الكتلة ، وطرق القياس الضوئي ، وقياس طيف الامتصاص الذري ( B. V. Lvov) ، في الكيمياء التحليلية للعناصر الفردية ، وخاصة النادرة والبلاتينية ، وعدد من الأشياء - المواد عالية النقاوة والمعادن والمعادن والسبائك.

لطالما حفزت متطلبات الممارسة على تطوير الكيمياء التحليلية. وهكذا ، في الأربعينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، نظرًا للحاجة إلى تحليل المواد النووية عالية النقاء ، وأشباه الموصلات ، والمواد الأخرى ، تم إنشاء طرق حساسة مثل تحليل التنشيط الإشعاعي ، وقياس الطيف الكتلي الشراري ، والتحليل الطيفي الكيميائي ، وقياس الجهد الكهربي ، مما يوفر تحديد ما يصل إلى 10-7-10-8٪ شوائب في المواد النقية ، أي جزء من شوائب لكل 10-1000 مليار جزء من المادة الرئيسية. من أجل تطوير علم المعادن الحديدية ، خاصة فيما يتعلق بالانتقال إلى إنتاج فولاذ BOF عالي السرعة ، أصبح التحليل السريع حاسمًا. يسمح استخدام ما يسمى بمقاييس الكم - الأجهزة الكهروضوئية للتحليل الطيفي البصري متعدد العناصر أو بالأشعة السينية - بالتحليل أثناء الانصهار.

أدت الحاجة إلى تحليل المخاليط المعقدة من المركبات العضوية إلى التطوير المكثف للكروماتوغرافيا الغازية ، مما يجعل من الممكن تحليل أكثر المخاليط تعقيدًا التي تحتوي على عدة عشرات وحتى مئات المواد. ساهمت الكيمياء التحليلية بشكل كبير في إتقان طاقة النواة الذرية ، ودراسة الفضاء والمحيطات ، وتطوير الإلكترونيات ، وتقدم العلوم البيولوجية.

موضوع الدراسة. يلعب تطوير نظرية أخذ عينات من المواد التي تم تحليلها دورًا مهمًا ؛ عادة ، يتم حل مشكلات أخذ العينات بالاشتراك مع المتخصصين في المواد قيد الدراسة (على سبيل المثال ، مع الجيولوجيين وعلماء المعادن). تعمل الكيمياء التحليلية على تطوير طرق تحلل العينة - الذوبان ، والاندماج ، والتلبيد ، وما إلى ذلك ، والتي يجب أن توفر "فتحة" كاملة للعينة وتمنع فقدان المكونات المحددة والتلوث من الخارج. تشمل مهام الكيمياء التحليلية تطوير تقنيات لذلك العمليات العامةالتحليل ، مثل قياس الأحجام والتصفية والتكليس. تتمثل إحدى مهام الكيمياء التحليلية في تحديد اتجاهات تطوير الأجهزة التحليلية ، وإنشاء دوائر جديدة وتصميمات للأدوات (والتي غالبًا ما تكون بمثابة المرحلة النهائية في تطوير طريقة التحليل) ، وكذلك التوليف من الكواشف التحليلية الجديدة.

بالنسبة للتحليل الكمي ، تعتبر الخصائص المترولوجية للطرق والأدوات مهمة جدًا. في هذا الصدد ، تدرس الكيمياء التحليلية مشاكل معايرة وتصنيع واستخدام العينات المرجعية (بما في ذلك العينات القياسية) والوسائل الأخرى لضمان صحة التحليل. تحتل معالجة نتائج التحليل مكانًا مهمًا ، وخاصة معالجة الكمبيوتر. لتحسين ظروف التحليل ، يتم استخدام نظرية المعلومات ونظرية التعرف على الأنماط وفروع الرياضيات الأخرى. تُستخدم أجهزة الكمبيوتر ليس فقط لمعالجة النتائج ، ولكن أيضًا للتحكم في الأدوات ، وحساب التداخل ، والمعايرة ، وتخطيط التجارب ؛ هناك مهام تحليلية لا يمكن حلها إلا بمساعدة أجهزة الكمبيوتر ، على سبيل المثال ، تحديد جزيئات المركبات العضوية باستخدام أنظمة خبيرة.

تحدد الكيمياء التحليلية المناهج العامة لاختيار طرق وأساليب التحليل. يجري تطوير طرق مقارنة الطرق ، وتحديد شروط قابليتها للتبادل والتوليفات ، ومبادئ وطرق أتمتة التحليل. ل الاستخدام العمليالتحليل ، من الضروري تطوير أفكار حول نتيجته كمؤشر لجودة المنتج ، وعقيدة التحكم السريع في العمليات التكنولوجية ، وإنشاء الأساليب الاقتصادية. من الأهمية بمكان للمحللين العاملين في مختلف قطاعات الاقتصاد توحيد الأساليب وتوحيدها. يتم تطوير نظرية لتحسين كمية المعلومات اللازمة لحل المشكلات التحليلية.

طرق التحليل. اعتمادًا على كتلة أو حجم العينة التي تم تحليلها ، يتم تقسيم طرق الفصل والتحديد أحيانًا إلى طرق ماكرو وصغرى وفائقة الصغر.

عادة ما يتم اللجوء إلى فصل المخاليط عند الطرق تعريف مباشرأو لا تؤدي عمليات الكشف إلى نتيجة صحيحة بسبب التداخل من مكونات العينة الأخرى. أهمية خاصة هو ما يسمى التركيز النسبي ، وفصل كميات صغيرة من المواد التحليلية بشكل كبير كميات كبيرةالمكونات الرئيسية للعينة. يمكن أن يعتمد فصل المخاليط على الاختلافات في خصائص الديناميكا الحرارية أو التوازن للمكونات (ثوابت التبادل الأيوني ، ثوابت استقرار المجمعات) أو المعلمات الحركية. بالنسبة للفصل ، يتم استخدام الفصل الكروماتوغرافي والاستخراج والترسيب والتقطير وكذلك الطرق الكهروكيميائية ، مثل الترسيب الكهربائي. طرق التحديد - المجموعة الرئيسية لطرق الكيمياء التحليلية. تعتمد طرق التحليل الكمي على اعتماد أي خاصية قابلة للقياس ، وغالبًا ما تكون مادية ، على تكوين العينة. يجب وصف هذا الاعتماد بطريقة معينة ومعروفة. تتطور طرق التحليل الهجينة بسرعة ، وتجمع بين الفصل والتصميم. على سبيل المثال ، يعد تحليل كروماتوغرافيا الغاز باستخدام أجهزة الكشف المختلفة أهم طريقة لتحليل المخاليط المعقدة من المركبات العضوية. لتحليل مخاليط المركبات غير المتطايرة وغير المستقرة حرارياً ، يعتبر الفصل اللوني السائل عالي الأداء أكثر ملاءمة.

للتحليل ، هناك حاجة إلى مجموعة متنوعة من الأساليب ، لأن لكل منها مزاياها وقيودها. وبالتالي ، تتطلب أساليب التنشيط الإشعاعي والطيف الشامل شديدة الحساسية معدات معقدة ومكلفة. لا توفر الطرق الحركية البسيطة والتي يسهل الوصول إليها والحساسة للغاية دائمًا إمكانية تكرار النتائج المرغوبة. عند تقييم الطرق ومقارنتها ، عند اختيارها لحل مشكلات معينة ، يتم أخذ العديد من العوامل في الاعتبار: المعلمات المترولوجية ، ونطاق الاستخدام المحتمل ، وتوافر المعدات ، ومؤهلات المحللين ، والتقاليد ، وما إلى ذلك ، وأهم هذه العوامل هي المعلمات المترولوجية مثل كحد للكشف أو نطاق التركيز (الكميات) ، حيث تعطي الطريقة نتائج موثوقة ، ودقة الطريقة ، أي صحة النتائج واستنساخها. في عدد من الحالات ، تعتبر الطرق "متعددة المكونات" ذات أهمية كبيرة ، مما يجعل من الممكن تحديد عدد كبير من المكونات في وقت واحد ، على سبيل المثال ، الانبعاث الذري والتحليل الطيفي للأشعة السينية ، والكروماتوغرافيا. دور هذه الأساليب آخذ في الازدياد. مع ثبات العوامل الأخرى ، يفضل طرق التحليل المباشر ، أي لا ترتبط بالتحضير الكيميائي للعينة ؛ ومع ذلك ، فإن هذا التحضير ضروري في كثير من الأحيان. على سبيل المثال ، يسمح التركيز المسبق لمكون الاختبار للفرد بتحديد تركيزاته المنخفضة ، والقضاء على الصعوبات المرتبطة بالتوزيع غير المتجانس للمكون في العينة وغياب العينات المرجعية.

تحتل أساليب التحليل المحلية مكانة خاصة. يلعب التحليل الدقيق الطيفي للأشعة السينية (مسبار الإلكترون) دورًا أساسيًا فيما بينها ، وقياس الطيف الكتلي للأيونات الثانوية ، والتحليل الطيفي لأوجير ، وطرق فيزيائية أخرى. إنها ذات أهمية كبيرة ، على وجه الخصوص ، في تحليل الطبقات السطحية للمواد الصلبة أو شوائب الصخور.

تتكون مجموعة محددة من طرق التحليل الأولي للمركبات العضوية. تتحلل المادة العضوية بطريقة أو بأخرى ، ويتم تحديد مكوناتها في شكل أبسط المركبات غير العضوية (CO 2 ، H 2 O ، NH 3 ، إلخ) بالطرق التقليدية. أتاح استخدام كروماتوغرافيا الغاز أتمتة تحليل العناصر ؛ لهذا الغرض ، يتم إنتاج أجهزة تحليل C- و H- و N- و S والأجهزة الأوتوماتيكية الأخرى. تحليل المركبات العضوية حسب المجموعات الوظيفية ( تحليل وظيفي) يتم إجراؤه بواسطة طرق كيميائية ، كهروكيميائية ، طيفية (مطيافية بالرنين المغناطيسي النووي أو الأشعة تحت الحمراء) أو طرق كروماتوجرافية.

في تحليل الطور ، أي تحديد المركبات الكيميائية التي تشكل أطوارًا منفصلة ، يتم عزل الأخيرة أولاً ، على سبيل المثال ، باستخدام مذيب انتقائي ، ثم يتم تحليل الحلول الناتجة بالطرق التقليدية ؛ طرق فيزيائية واعدة جدًا لتحليل الطور دون فصل المرحلة السابقة.

قيمة عملية. يوفر التحليل الكيميائي التحكم في العديد من العمليات التكنولوجية وجودة المنتج في مختلف الصناعات ، ويلعب دورًا كبيرًا في البحث عن المعادن واستكشافها ، في صناعة التعدين. بمساعدة التحليل الكيميائي ، يتم التحكم في نقاء البيئة (التربة والماء والهواء). تُستخدم الإنجازات في الكيمياء التحليلية في مختلف فروع العلوم والتكنولوجيا: الطاقة النووية ، والإلكترونيات ، وعلم المحيطات ، وعلم الأحياء ، والطب ، والطب الشرعي ، وعلم الآثار ، وأبحاث الفضاء. الأهمية الاقتصادية للتحليل الكيميائي كبيرة. لذا، تعريف دقيقتسمح إضافات صناعة السبائك في علم المعادن بتوفير المعادن القيمة. يتيح الانتقال إلى التحليل التلقائي المستمر في المختبرات الطبية والكيميائية الزراعية زيادة سرعة التحليلات بشكل كبير (الدم والبول ومستخلصات التربة وما إلى ذلك) وتقليل عدد العاملين في المختبر.

مضاء: أساسيات الكيمياء التحليلية: في كتابين / تحرير Yu. A. Zolotov. م ، 2002 ؛ الكيمياء التحليلية: في مجلدين. M. ، 2003-2004.

الكيمياء التحليلية هي قسم يسمح لك بالتحكم في إنتاج وجودة المنتجات في مختلف قطاعات الاقتصاد. يعتمد استكشاف الموارد الطبيعية على نتائج هذه الدراسات. تستخدم طرق الكيمياء التحليلية لضبط درجة التلوث البيئي.

أهمية عملية

التحليل هو الخيار الرئيسي لمعرفة التركيب الكيميائي للأعلاف والأسمدة والتربة والمنتجات الزراعية ، وهو أمر مهم بالنسبة الأداء الطبيعيالصناعة الزراعية.

الجودة و كيمياء كميةلا غنى عنه في التكنولوجيا الحيوية والتشخيص الطبي. تعتمد كفاءة وفعالية العديد من المجالات العلمية على درجة تجهيزات المعامل البحثية.

اساس نظرى

الكيمياء التحليلية هي علم يسمح لك بتحديد التركيب والبنية الكيميائية للمادة. تساعد أساليبها في الإجابة عن الأسئلة المتعلقة ليس فقط بالأجزاء المكونة للمادة ، ولكن أيضًا بنسبها الكمية. بمساعدتهم ، يمكنك فهم الشكل الذي يوجد به مكون معين في المادة قيد الدراسة. في بعض الحالات ، يمكن استخدامها لتحديد الترتيب المكاني للمكونات المركبة.

عند التفكير في الأساليب ، غالبًا ما يتم استعارة المعلومات من مجالات العلوم ذات الصلة ، ويتم تكييفها مع مجال معين من البحث. ما هي الأسئلة التي تحلها الكيمياء التحليلية؟ تجعل طرق التحليل من الممكن تطوير الأسس النظرية ، وتحديد حدود استخدامها ، وتقييم الخصائص المترولوجية وغيرها ، وإنشاء طرق لتحليل الكائنات المختلفة. يتم تحديثها وتحديثها باستمرار ، لتصبح أكثر تنوعًا وفعالية.

عند الحديث عن طريقة التحليل ، يفترضون المبدأ الذي يتم وضعه في التعبير عن العلاقة الكمية بين الخاصية التي يتم تحديدها والتكوين. طرق مختارة لإجراء الأجهزة ، بما في ذلك تحديد وإزالة التداخل الأنشطة العمليةوخيارات معالجة القياسات.

وظائف الكيمياء التحليلية

هناك ثلاثة مجالات رئيسية للمعرفة:

• قرار القضايا العامةتحليل؛
• إنشاء طرق تحليلية.
• العمل على مهام محددة.

الكيمياء التحليلية الحديثة هي مزيج من التحليل النوعي والكمي. يتناول القسم الأول مسألة المكونات المدرجة في الكائن الذي تم تحليله. يقدم الجزء الثاني معلومات حول المحتوى الكمي لجزء واحد أو أكثر من أجزاء المادة.

تصنيف الطرق

وهي مقسمة إلى المجموعات التالية: أخذ العينات ، وتحلل العينات ، وفصل المكونات ، وتحديدها وتحديدها. هناك أيضًا طرق هجينة تجمع بين الفصل والتعريف.

طرق التحديد لها أهمية قصوى. وهي مقسمة حسب طبيعة الخاصية التي تم تحليلها ومتغير تسجيل إشارة معينة. غالبًا ما تتضمن المشكلات في الكيمياء التحليلية حساب مكونات معينة بناءً على التفاعلات الكيميائية. لإجراء مثل هذه الحسابات ، هناك حاجة إلى أساس رياضي متين.

من بين المتطلبات الرئيسية التي تنطبق على طرق الكيمياء التحليلية نبرز:

• صحة واستنساخ ممتاز للنتائج التي تم الحصول عليها ؛
• حد منخفض لتحديد مكونات محددة ؛
• التعبير؛
• الانتقائية؛
• بساطة؛
• أتمتة التجربة.

عند اختيار طريقة التحليل ، من المهم أن تعرف بوضوح الغرض من الدراسة وأهدافها ، لتقييم المزايا والعيوب الرئيسية للطرق المتاحة.

تعتمد الطريقة الكيميائية في الكيمياء التحليلية على التفاعلات النوعية المميزة لمركبات معينة.

إشارة تحليلية

بعد اكتمال أخذ العينات وتحضيرها ، يتم تنفيذ مرحلة التحليل الكيميائي. يرتبط باكتشاف المكونات في الخليط ، وتحديد محتواها الكمي.

الكيمياء التحليلية علم توجد فيه طرق عديدة ، إحداها هي الإشارة. الإشارة التحليلية هي متوسط ​​عدة قياسات لكمية مادية في المرحلة الأخيرة من التحليل ، والتي ترتبط وظيفيًا بمحتوى المكون المطلوب. إذا كان من الضروري الكشف عن عنصر معين ، فإنهم يستخدمون إشارة تحليلية: الرواسب ، اللون ، الخط في الطيف. يرتبط تحديد مقدار المكون بكتلة الإيداع وشدة الخطوط الطيفية وحجم التيار.

طرق التقنيع والتركيز والفصل

التقنيع هو تثبيط أو قمع كامل لتفاعل كيميائي في وجود تلك المواد التي يمكن أن تغير سرعته أو اتجاهه. هناك نوعان من الإخفاء: التوازن (الديناميكا الحرارية) وعدم التوازن (الحركية). بالنسبة للحالة الأولى ، يتم إنشاء ظروف يقل فيها ثابت التفاعل بدرجة كبيرة بحيث تستمر العملية بشكل ضئيل. لن يكون تركيز المكون المقنع كافياً للتثبيت الموثوق للإشارة التحليلية. يعتمد التقنيع الحركي على نمو الاختلاف بين سرعات المادة التحليلية والمادة المقنعة بكاشف ثابت.

إجراء التركيز والفصل يرجع إلى عوامل معينة:

• هناك مكونات في العينة تتداخل مع التحديد ؛
• لا يتجاوز تركيز المادة التحليلية الحد الأدنى للكشف ؛
• يتم توزيع المكونات المكتشفة بشكل غير متساو في العينة ؛
• العينة مشعة أو سامة.

الفصل هو العملية التي يمكن من خلالها فصل المكونات الموجودة في الخليط الأصلي عن بعضها البعض.

التركيز هو عملية بسبب زيادة نسبة عدد العناصر الصغيرة إلى عدد المكونات الكلية.

يصلح الترسيب لفصل العديد من العينات ، استخدمه مع طرق التحديد المصممة للحصول على إشارة تحليلية من العينات الصلبة. يعتمد التقسيم على قابلية الذوبان المختلفة للمواد المستخدمة في المحاليل المائية.

اِستِخلاص

يتضمن قسم الكيمياء التحليلية الأبحاث المختبرية المتعلقة بالاستخراج. يقصد بذلك العملية الفيزيائية والكيميائية لتوزيع مادة ما بين السوائل غير القابلة للامتزاج. يُطلق على الاستخراج أيضًا عملية نقل الكتلة أثناء التفاعلات الكيميائية. طرق البحث هذه مناسبة لاستخراج وتركيز المكونات الكلية والصغيرة ، وكذلك العزلة الجماعية والفردية في تحليل مختلف الأشياء الطبيعية والصناعية. هذه التقنيات بسيطة وسريعة الأداء ، وتضمن تركيزًا ممتازًا وكفاءة فصل ، وهي متوافقة تمامًا مع مجموعة متنوعة من طرق الكشف. بفضل الاستخراج ، من الممكن النظر في حالة المكون في الحل عند ظروف مختلفة، وكذلك لتحديد خصائصه الفيزيائية والكيميائية.

الامتصاص

يتم استخدامه لتركيز وفصل المواد. توفر تقنيات الامتصاص انتقائية جيدة لفصل الخليط. هذه هي عملية امتصاص الأبخرة والسوائل والغازات بواسطة مواد ماصة (ماصات صلبة).

الكربنة والكهرباء

ماذا تفعل الكيمياء التحليلية؟ يحتوي الكتاب المدرسي على معلومات حول طريقة التفريغ الكهربائي ، حيث يتم ترسيب مادة مركزة أو منفصلة على أقطاب كهربائية صلبة في شكل مادة بسيطة أو كجزء من مركب.

يعتمد التحليل الكهربائي على ترسيب مادة معينة باستخدام تيار كهربائي. الخيار الأكثر شيوعًا هو الترسيب الكاثودي للمعادن منخفضة النشاط. يمكن أن تكون مادة القطب الكهربي من البلاتين والكربون والنحاس والفضة والتنغستن.

الكهربائي

يعتمد على الاختلافات في سرعات الجسيمات. شحنة مختلفةفي مجال كهربائي مع تغير في التوتر وحجم الجسيمات. حاليًا ، يتم تمييز شكلين من الرحلان الكهربي في الكيمياء التحليلية: بسيط (أمامي) وعلى ناقل (منطقة). الخيار الأول مناسب لحجم صغير من المحلول الذي يحتوي على المكونات المراد فصلها. يتم وضعه في أنبوب حيث توجد حلول. تشرح الكيمياء التحليلية جميع العمليات التي تحدث عند الكاثود والأنود. في الرحلان الكهربي للمنطقة ، تتم حركة الجسيمات في وسط استقرار يبقيها في مكانها بعد إيقاف التيار.

تتكون طريقة الكربنة في استعادة الأجزاء المكونة للمعادن التي لها إمكانات سلبية كبيرة. في مثل هذه الحالة ، تحدث عمليتان في آن واحد: الكاثودية (مع إطلاق المكون) والأنود (يذوب المعدن اللاصق).

تبخر

يعتمد التقطير على التقلبات المتغيرة للمواد الكيميائية. هناك انتقال من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ، ثم يتكثف ، ويتحول مرة أخرى إلى حالة سائلة.

مع التقطير البسيط ، تستمر عملية الفصل على مرحلة واحدة ، يليها تركيز المادة. في حالة التبخر ، تتم إزالة تلك المواد الموجودة في شكل متطاير. على سبيل المثال ، قد يكون هناك مكونات كلية وصغرى. التسامي (التسامي) ينطوي على نقل المادة من الطور الصلب إلى الغاز ، التجاوز شكل سائل. يتم استخدام تقنية مماثلة في الحالات التي تكون فيها المواد المراد فصلها ضعيفة الذوبان في الماء أو تذوب بشكل سيئ.

استنتاج

في الكيمياء التحليلية ، توجد طرق عديدة لعزل مادة واحدة من الخليط ، للتعرف على وجودها في العينة قيد الدراسة. الكروماتوغرافيا هي واحدة من أكثر الطرق التحليلية استخدامًا. يسمح لك باكتشاف المواد السائلة والغازية والصلبة التي يتراوح وزنها الجزيئي من 1 إلى 106 أ. ه.م.بفضل الكروماتوغرافيا ، من الممكن الحصول على معلومات كاملة حول خصائص وهيكل المواد العضوية من مختلف الفئات. تعتمد الطريقة على توزيع المكونات بين المرحلتين المتنقلة والثابتة. الثابت هو مادة صلبة (ماصة) أو غشاء سائل يترسب على مادة صلبة.

الطور المتحرك عبارة عن غاز أو سائل يتدفق عبر الجزء الثابت. بفضل هذه التقنية ، من الممكن تحديد المكونات الفردية وتنفيذ التركيب الكمي للخليط وفصله إلى مكونات.

بالإضافة إلى اللوني ، يتم استخدام طرق الجاذبية ، والمعايرة ، والحركية في التحليل النوعي والكمي. تعتمد جميعها على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد ، وتسمح للباحث باكتشاف مركبات معينة في العينة ، وحساب محتواها الكمي. يمكن اعتبار الكيمياء التحليلية بحق أحد أهم فروع العلم.

1. المقدمة

2. تصنيف الطرق

3. إشارة تحليلية

4.3 الطرق الكيميائية

4.8 الطرق الحرارية

5. الخلاصة

6. قائمة الأدبيات المستخدمة

المقدمة

يعمل التحليل الكيميائي كوسيلة لمراقبة الإنتاج وجودة المنتج في عدد من الصناعات اقتصاد وطني. يعتمد التنقيب عن المعادن بدرجات متفاوتة على نتائج التحليل. التحليل هو الوسيلة الرئيسية لمراقبة التلوث البيئي. يعد اكتشاف التركيب الكيميائي للتربة والأسمدة والأعلاف والمنتجات الزراعية أمرًا مهمًا للتشغيل الطبيعي لمجمع الصناعات الزراعية. لا غنى عن التحليل الكيميائي في التشخيص الطبي والتكنولوجيا الحيوية. يعتمد تطور العديد من العلوم على مستوى التحليل الكيميائي ، ومعدات المختبر بالطرق والأدوات والكواشف.

الأساس العلمي للتحليل الكيميائي هو الكيمياء التحليلية ، العلم الذي كان جزءًا ، وأحيانًا الجزء الرئيسي ، من الكيمياء لعدة قرون.

الكيمياء التحليلية هي علم تحديد التركيب الكيميائي للمواد وتركيبها الكيميائي جزئيًا. تسمح طرق الكيمياء التحليلية بالإجابة على أسئلة حول ماهية المادة ، والمكونات المدرجة في تكوينها. غالبًا ما تجعل هذه الطرق من الممكن معرفة الشكل الذي يوجد به مكون معين في مادة ما ، على سبيل المثال ، لتحديد حالة الأكسدة لعنصر ما. في بعض الأحيان يكون من الممكن تقدير الترتيب المكاني للمكونات.

عند تطوير الأساليب ، غالبًا ما يتعين عليك استعارة الأفكار من مجالات العلوم ذات الصلة وتكييفها مع أهدافك. تتضمن مهمة الكيمياء التحليلية تطوير الأسس النظرية للطرق ، ووضع حدود قابليتها للتطبيق ، وتقييم الخصائص المترولوجية وغيرها ، وإنشاء طرق لتحليل الكائنات المختلفة.

تتغير طرق ووسائل التحليل باستمرار: يتم استخدام مناهج جديدة ، ويتم استخدام مبادئ وظواهر جديدة ، غالبًا من مجالات المعرفة البعيدة.

تُفهم طريقة التحليل على أنها طريقة عامة إلى حد ما ومبررة نظريًا لتحديد التكوين ، بغض النظر عن المكون الذي يتم تحديده والكائن الذي يتم تحليله. عندما يتحدثون عن طريقة التحليل ، فإنهم يقصدون المبدأ الأساسي ، والتعبير الكمي للعلاقة بين التركيب وأي خاصية مقاسة ؛ تقنيات تنفيذ مختارة ، بما في ذلك كشف التداخل والقضاء عليه ؛ أجهزة للتنفيذ العملي وطرق معالجة نتائج القياس. منهجية التحليل هي وصف تفصيلي لتحليل كائن معين باستخدام الطريقة المختارة.

هناك ثلاث وظائف للكيمياء التحليلية كمجال للمعرفة:

1. حل القضايا العامة للتحليل ،

2. تطوير الأساليب التحليلية ،

3. حل مشاكل محددة في التحليل.

يمكن تمييزه أيضًا جودةو كميالتحليلات. يقرر الأول السؤال المتعلق بالمكونات التي يتضمنها الكائن الذي تم تحليله ، ويقدم الثاني معلومات حول المحتوى الكمي لجميع المكونات أو الفردية.

2. تصنيف الأساليب

الجميع الأساليب الحاليةيمكن تقسيم الكيمياء التحليلية إلى طرق لأخذ العينات ، وتحلل العينات ، وفصل المكونات ، والكشف (التحديد) والتحديد. هناك طرق هجينة تجمع بين الفصل والتعريف. طرق الكشف والتعريف لها الكثير من القواسم المشتركة.

أعلى قيمةطرق التعريف. يمكن تصنيفها وفقًا لطبيعة الممتلكات المقاسة أو طريقة تسجيل الإشارة المقابلة. طرق التحديد مقسمة إلى المواد الكيميائية , بدنيو بيولوجي. تعتمد الطرق الكيميائية على التفاعلات الكيميائية (بما في ذلك الكهروكيميائية). يتضمن ذلك طرقًا تسمى فيزيائيًا كيميائيًا. تعتمد الأساليب الفيزيائية على الظواهر والعمليات الفيزيائية ، وتستند الأساليب البيولوجية على ظاهرة الحياة.

المتطلبات الرئيسية لطرق الكيمياء التحليلية هي: صحة النتائج واستنساخها بشكل جيد ، وحد منخفض للكشف عن المكونات المطلوبة ، والانتقائية ، والسرعة ، وسهولة التحليل ، وإمكانية التشغيل الآلي.

عند اختيار طريقة التحليل ، من الضروري أن تعرف بوضوح الغرض من التحليل ، والمهام التي تحتاج إلى حل ، وتقييم المزايا والعيوب الطرق المتاحةتحليل.

3. إشارة تحليلية

بعد اختيار العينة وتحضيرها ، تبدأ مرحلة التحليل الكيميائي ، حيث يتم اكتشاف المكون أو تحديد كميته. لهذا الغرض ، يقيسون إشارة تحليلية. في معظم الطرق ، تكون الإشارة التحليلية هي متوسط ​​قياسات كمية مادية في المرحلة النهائية من التحليل ، مرتبطة وظيفيًا بمحتوى التحليل.

إذا كان من الضروري الكشف عن أي مكون ، فعادة ما يتم إصلاحه مظهر خارجيإشارة تحليلية - ظهور ترسب ، لون ، خطوط في الطيف ، إلخ. يجب تسجيل ظهور إشارة تحليلية بشكل موثوق. عند تحديد مقدار المكون ، يتم قياسه ضخامةإشارة تحليلية - كتلة الرواسب ، القوة الحالية ، شدة خط الطيف ، إلخ.

4. طرق الكيمياء التحليلية

4.1 طرق التقنيع والفصل والتركيز

قناع.

التقنيع هو تثبيط أو قمع كامل لتفاعل كيميائي في وجود مواد يمكن أن تغير اتجاهه أو سرعته. في هذه الحالة ، لا يتم تشكيل مرحلة جديدة. هناك نوعان من التقنيع - الديناميكا الحرارية (التوازن) والحركية (عدم التوازن). في التقنيع الديناميكي الحراري ، يتم إنشاء ظروف يتم بموجبها تقليل ثابت التفاعل الشرطي إلى الحد الذي يستمر فيه التفاعل بشكل ضئيل. يصبح تركيز المكون المقنع غير كافٍ لإصلاح الإشارة التحليلية بشكل موثوق. يعتمد التقنيع الحركي على زيادة الاختلاف بين معدلات تفاعل المقنع والمحلل مع نفس الكاشف.

الفصل والتركيز.

قد تكون الحاجة إلى الفصل والتركيز ناتجة عن العوامل التالية: تحتوي العينة على مكونات تتداخل مع التحديد ؛ تركيز المادة التحليلية أقل من حد الكشف الخاص بالطريقة ؛ يتم توزيع المكونات المراد تحديدها بشكل غير متساو في العينة ؛ مفقود عينات قياسيةلمعايرة الأجهزة ؛ العينة شديدة السمية ومشعة ومكلفة.

انفصال- هذه عملية (عملية) ، ونتيجة لذلك يتم فصل المكونات التي يتكون منها الخليط الأولي عن بعضها البعض.

تركيز- هذه عملية (عملية) ، ونتيجة لذلك تزداد نسبة تركيز أو كمية المكونات الدقيقة إلى تركيز أو كمية المكون الكلي.

هطول الأمطار والتساقط المشترك.

يستخدم الترسيب بشكل عام لفصل المواد غير العضوية. يوفر ترسيب المكونات الدقيقة بواسطة الكواشف العضوية ، وخاصة الترسيب المشترك لها ، عامل تركيز عالٍ. تُستخدم هذه الطرق جنبًا إلى جنب مع طرق التحديد المصممة للحصول على إشارة تحليلية من العينات الصلبة.

يعتمد الفصل عن طريق الترسيب على قابلية الذوبان المختلفة للمركبات ، خاصة في المحاليل المائية.

الترسيب المشترك هو توزيع مكون دقيق بين محلول وراسب.

اِستِخلاص.

الاستخراج هو عملية فيزيائية كيميائية لتوزيع مادة ما بين مرحلتين ، غالبًا بين سائلين غير قابلين للامتزاج. إنها أيضًا عملية نقل جماعي مع تفاعلات كيميائية.

طرق الاستخراج مناسبة للتركيز ، واستخراج المكونات الدقيقة أو المكونات الكبيرة ، والعزل الفردي والجماعي للمكونات في تحليل العناصر الصناعية والطبيعية المختلفة. الطريقة بسيطة وسريعة الأداء ، وتوفر كفاءة عاليةالفصل والتركيز ومتوافق مع طرق التحديد المختلفة. يسمح لك الاستخراج بدراسة حالة المواد في المحلول في ظل ظروف مختلفة ، لتحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

الامتصاص.

يستخدم التخدير جيدًا لفصل وتركيز المواد. توفر طرق الامتصاص عادةً انتقائية جيدة للفصل وقيمًا عالية لعوامل التركيز.

الامتصاص- عملية امتصاص الغازات والأبخرة والمواد المذابة بواسطة ماصات صلبة أو سائلة على مادة حاملة صلبة (مواد ماصة).

الفصل الإلكتروليتي والتدعيم.

الطريقة الأكثر شيوعًا للفصل الانتخابي ، حيث يتم عزل المادة المنفصلة أو المركزة على أقطاب كهربائية صلبة في الحالة الأولية أو في شكل نوع من المركب. العزل الالكتروليتي (التحليل الكهربائي)بناءً على ترسب مادة عن طريق التيار الكهربائي عند جهد محكوم. البديل الأكثر شيوعًا للترسيب الكاثودي للمعادن. يمكن أن تكون مادة القطب الكهربي من الكربون ، البلاتين ، الفضة ، النحاس ، التنجستن ، إلخ.

الكهربائييعتمد على الاختلافات في سرعات حركة الجسيمات ذات الشحنات والأشكال والأحجام المختلفة في مجال كهربائي. تعتمد سرعة الحركة على الشحنة وقوة المجال ونصف قطر الجسيم. هناك نوعان من الرحلان الكهربائي: أمامي (بسيط) ومنطقة (على ناقل). في الحالة الأولى ، يتم وضع حجم صغير من المحلول الذي يحتوي على المكونات المراد فصلها في أنبوب به محلول إلكتروليت. في الحالة الثانية ، تحدث الحركة في وسط استقرار يبقي الجسيمات في مكانها بعد إيقاف تشغيل المجال الكهربائي.

طريقة الحشويتكون في تقليل المكونات (عادة كميات صغيرة) على المعادن ذات الإمكانات السلبية بدرجة كافية أو الخواص للمعادن الكهربية. أثناء التثبيت ، تحدث عمليتان في وقت واحد: الكاثودية (فصل المكون) والأنوديك (انحلال المعدن الأسمنتي).

طرق التبخر.

طُرق التقطيرعلى أساس التقلبات المختلفة للمواد. المادة تمر من الحالة السائلةغازي ، ثم يتكثف ، مكونًا مرة أخرى مرحلة سائلة أو أحيانًا صلبة.

التقطير البسيط (التبخر)- عملية الفصل والتركيز بمرحلة واحدة. يزيل التبخر المواد التي تكون على شكل مركبات متطايرة جاهزة. يمكن أن تكون هذه مكونات كبيرة ومكونات دقيقة ، يتم استخدام تقطير الأخير بشكل أقل.

التسامي (التسامي)- نقل مادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية وترسيبها اللاحق في صورة صلبة (تجاوز المرحلة السائلة). عادة ما يتم اللجوء إلى الفصل بواسطة التسامي إذا كان من الصعب إذابة المكونات المراد فصلها أو يصعب إذابتها.

التبلور المتحكم فيه.

عندما يتم تبريد المحلول أو الذوبان أو الغاز ، تتشكل نوى الطور الصلب - التبلور ، والذي يمكن التحكم فيه (الجزء الأكبر) والتحكم فيه. مع التبلور غير المنضبط ، تنشأ البلورات تلقائيًا في جميع أنحاء الحجم. مع التبلور المتحكم فيه ، يتم ضبط العملية حسب الظروف الخارجية (درجة الحرارة ، اتجاه حركة المرحلة ، إلخ).

هناك نوعان من التبلور المتحكم فيه: التبلور الاتجاهي(في اتجاه معين) و ذوبان المنطقة(حركة منطقة سائلة في جسم صلب في اتجاه معين).

مع التبلور الاتجاهي ، تظهر واجهة واحدة بين صلبوالسائل - مقدمة التبلور. هناك حدين في منطقة الذوبان: جبهة التبلور وجبهة الانصهار.

4.2 طرق الكروماتوغرافي

اللوني هو الأسلوب التحليلي الأكثر استخدامًا. يمكن لأحدث الطرق الكروماتوغرافية تحديد المواد الغازية والسائلة والصلبة ذات الأوزان الجزيئية من الوحدات إلى 10 6. يمكن أن تكون هذه النظائر الهيدروجينية ، أيونات المعادن ، البوليمرات الاصطناعية ، البروتينات ، إلخ. قدمت الكروماتوغرافيا معلومات شاملة عن بنية وخصائص العديد من فئات المركبات العضوية.

اللوني- هذه طريقة فيزيائية كيميائية لفصل المواد ، تعتمد على توزيع المكونات بين مرحلتين - ثابتة ومتحركة. عادة ما تكون المرحلة الثابتة (ثابتة) عبارة عن مادة صلبة (يشار إليها غالبًا باسم مادة ماصة) أو فيلم سائل مترسب على مادة صلبة. الطور المتحرك عبارة عن سائل أو غاز يتدفق عبر الطور الثابت.

تسمح الطريقة بفصل خليط متعدد المكونات ، وتحديد المكونات وتحديد تركيبتها الكمية.

يتم تصنيف الطرق الكروماتوجرافية وفقًا للمعايير التالية:

أ) وفقًا لحالة تجميع الخليط ، حيث يتم فصله إلى مكونات - كروماتوغرافيا الغاز والسائل والغاز السائل ؛

ب) وفقًا لآلية الفصل - الامتزاز ، التوزيع ، التبادل الأيوني ، الترسيبي ، الأكسدة والاختزال ، كروماتوغرافيا معقدة الامتزاز ؛

ج) وفقًا لشكل العملية الكروماتوجرافية - عمود ، شعري ، مستو (ورق ، طبقة رقيقة وغشاء).

4.3 الطرق الكيميائية

تعتمد الطرق الكيميائية للكشف والتحديد على تفاعلات كيميائية من ثلاثة أنواع: حمض - قاعدي ، أكسدة اختزال ، وتشكيل معقد. في بعض الأحيان يكونون مصحوبين بالتغيير حالة التجميععناصر. أهم الطرق الكيميائية هي قياس الجاذبية والمعايرة. تسمى هذه الأساليب التحليلية الكلاسيكية. معايير ملاءمة تفاعل كيميائي كأساس لطريقة تحليلية في معظم الحالات هي الاكتمال والسرعة العالية.

طرق الجاذبية.

يتكون التحليل الوزني من عزل مادة في شكلها النقي ووزنها. في معظم الأحيان ، يتم تنفيذ هذا العزل عن طريق هطول الأمطار. يتم عزل المكون الأقل شيوعًا كمركب متطاير (طرق التقطير). في بعض الحالات ، يعتبر قياس الجاذبية هو أفضل طريقة لحل المشكلة مهمة تحليلية. هذه طريقة (مرجعية) مطلقة.

عيب طرق قياس الجاذبية هو مدة التحديد ، خاصة في التحليلات التسلسلية لعدد كبير من العينات ، وكذلك غير الانتقائية - ونادراً ما تكون الكواشف المترسبة محددة ، مع استثناءات قليلة. لذلك ، غالبًا ما تكون الفواصل الأولية ضرورية.

الكتلة هي الإشارة التحليلية في قياس الجاذبية.

طرق المعايرة.

الطريقة المعايرة للتحليل الكيميائي الكمي هي طريقة تعتمد على قياس كمية الكاشف B الذي يتم إنفاقه على التفاعل مع تحديد المكون A. في الممارسة العملية ، من الأنسب إضافة الكاشف في شكل محلول بتركيز معروف تمامًا . في هذا الإصدار ، المعايرة هي عملية إضافة كمية مضبوطة باستمرار من محلول كاشف بتركيز معروف تمامًا (titran) إلى محلول المكون المراد تحديده.

في القياس بالمعايرة بالتحليل الحجمي ، يتم استخدام ثلاث طرق للمعايرة بالتحليل الحجمي: المعايرة للأمام والعكس والاستبدال.

المعايرة المباشرة- هذه هي معايرة محلول التحليل A مباشرة بمحلول titran B. يتم استخدامه إذا استمر التفاعل بين A و B بسرعة.

معايرة الظهريتمثل في إضافة كمية زائدة من المحلول القياسي B إلى المادة التحليلية A ، وبعد اكتمال التفاعل بينهما ، معايرة الكمية المتبقية من B بمحلول Titran B '. تُستخدم هذه الطريقة في الحالات التي لا يكون فيها التفاعل بين A و B سريعًا بدرجة كافية ، أو لا يوجد مؤشر مناسب لإصلاح نقطة تكافؤ التفاعل.

المعايرة البديلةيتكون في المعايرة باستخدام المعاير B ليس من كمية محددة من المادة A ، ولكن من كمية مكافئة من البديل A '، الناتج عن تفاعل أولي بين مادة محددة A وبعض الكاشف. تُستخدم طريقة المعايرة بالتحليل الحجمي هذه عادةً في الحالات التي يستحيل فيها إجراء معايرة مباشرة.

الطرق الحركية.

تعتمد الطرق الحركية على اعتماد معدل التفاعل الكيميائي على تركيز المواد المتفاعلة ، وفي حالة التفاعلات التحفيزية ، على تركيز المحفز. الإشارة التحليلية في الطرق الحركية هي معدل العملية أو الكمية المتناسبة معها.

يسمى رد الفعل الكامن وراء الطريقة الحركية بالمؤشر. المادة التي يستخدم تغيير تركيزها للحكم على معدل عملية المؤشر هو مؤشر.

طرق الكيمياء الحيوية.

من بين الأساليب الحديثة في التحليل الكيميائي مكانة هامةتشغل الأساليب البيوكيميائية. تشمل الطرق البيوكيميائية طرقًا تعتمد على استخدام العمليات التي تتضمن مكونات بيولوجية (إنزيمات ، أجسام مضادة ، إلخ). في هذه الحالة ، غالبًا ما تكون الإشارة التحليلية إما المعدل الأولي للعملية أو التركيز النهائي لأحد نواتج التفاعل ، والذي يتم تحديده بواسطة أي طريقة آلية.

الطرق الأنزيميةبناءً على استخدام التفاعلات التي تحفزها الإنزيمات - المحفزات البيولوجية، التي تتميز بالنشاط العالي وانتقائية العمل.

طرق الكيمياء المناعيةتعتمد التحليلات على الارتباط المحدد للمركب المحدد - المستضد بواسطة الأجسام المضادة المقابلة. التفاعل الكيميائي المناعي في المحلول بين الأجسام المضادة والمستضدات هو عملية معقدة تحدث على عدة مراحل.

4.4 الطرق الكهروكيميائية

تعتمد طرق التحليل والبحث الكهروكيميائية على دراسة واستخدام العمليات التي تحدث على سطح القطب أو في الفضاء القريب من القطب. أي معلمة كهربائية (جهد ، قوة تيار ، مقاومة ، إلخ) مرتبطة وظيفيًا بتركيز المحلول الذي تم تحليله ويمكن قياسها بشكل صحيح يمكن أن تكون بمثابة إشارة تحليلية.

هناك طرق كهروكيميائية مباشرة وغير مباشرة. في الطرق المباشرة ، يتم استخدام اعتماد القوة الحالية (الجهد ، إلخ) على تركيز المادة التحليلية. في الطرق غير المباشرة ، يتم قياس القوة الحالية (المحتملة ، وما إلى ذلك) من أجل العثور على نقطة نهاية معايرة التحليل باستخدام معاير مناسب ، أي استخدم اعتماد المعلمة المقاسة على حجم جهاز المعايرة.

لأي نوع من القياسات الكهروكيميائية ، يلزم وجود دائرة كهروكيميائية أو خلية كهروكيميائية ، مكون منها هو المحلول الذي تم تحليله.

يوجد طرق مختلفةتصنيف الطرق الكهروكيميائية - من البسيطة جدًا إلى المعقدة جدًا ، بما في ذلك النظر في تفاصيل عمليات القطب.

4.5 طرق الطيف

تشمل طرق التحليل الطيفية طرقًا فيزيائية تعتمد على التفاعل الاشعاع الكهرومغناطيسيمع الجوهر. يؤدي هذا التفاعل إلى انتقالات طاقة مختلفة ، يتم تسجيلها تجريبيًا في شكل امتصاص الإشعاع وانعكاس وتشتت الإشعاع الكهرومغناطيسي.

4.6 طرق الطيف الكتلي

تعتمد طريقة التحليل الطيفي الكتلي على تأين ذرات وجزيئات المادة المنبعثة والفصل اللاحق للأيونات الناتجة في المكان أو الزمان.

معظم تطبيق مهماكتسب مطياف الكتلة لتحديد وإنشاء بنية المركبات العضوية. يجب إجراء التحليل الجزيئي للمخاليط المعقدة من المركبات العضوية بعد الفصل الكروماتوجرافي.

4.7 طرق التحليل المعتمدة على النشاط الإشعاعي

نشأت طرق التحليل القائمة على النشاط الإشعاعي في عصر تطور الفيزياء النووية والكيمياء الإشعاعية والتكنولوجيا الذرية ، وهي تُستخدم الآن بنجاح في تحليلات مختلفة ، بما في ذلك في الصناعة والخدمة الجيولوجية. هذه الأساليب عديدة ومتنوعة للغاية. يمكن تمييز أربع مجموعات رئيسية: التحليل الإشعاعي ؛ طرق التخفيف بالنظائر وطرق التتبع الإشعاعي الأخرى ؛ طرق تعتمد على امتصاص وتشتت الإشعاع ؛ طرق القياس الإشعاعي البحت. الأكثر انتشارًا الطريقة المشعة. ظهرت هذه الطريقة بعد اكتشاف النشاط الإشعاعي الاصطناعي وهي تعتمد على تكوين النظائر المشعة للعنصر الذي يتم تحديده عن طريق تشعيع العينة بجزيئات نووية أو جسيمات وتسجيل النشاط الإشعاعي الاصطناعي الذي تم الحصول عليه أثناء التنشيط.

4.8 الطرق الحرارية

تعتمد طرق التحليل الحرارية على تفاعل المادة مع الطاقة الحرارية. تستخدم التأثيرات الحرارية ، التي هي سبب أو تأثير التفاعلات الكيميائية ، على نطاق واسع في الكيمياء التحليلية. إلى حد أقل ، يتم استخدام الطرق القائمة على إطلاق أو امتصاص الحرارة نتيجة للعمليات الفيزيائية. هذه عمليات مرتبطة بانتقال مادة من تعديل إلى آخر ، مع تغيير في حالة التجميع والتغيرات الأخرى في التفاعل بين الجزيئات ، على سبيل المثال ، التي تحدث أثناء الانحلال أو التخفيف. يوضح الجدول أكثر طرق التحليل الحراري شيوعًا.

يتم استخدام الطرق الحرارية بنجاح لتحليل المواد المعدنية ، والمعادن ، والسيليكات ، وكذلك البوليمرات ، لتحليل طور التربة ، ولتحديد محتوى الرطوبة في العينات.

4.9 طرق التحليل البيولوجي

تعتمد طرق التحليل البيولوجية على حقيقة أنه بالنسبة للنشاط الحيوي - النمو والتكاثر ، وبشكل عام ، الأداء الطبيعي للكائنات الحية ، فإن وجود بيئة ذات تركيبة كيميائية محددة بدقة ضرورية. عندما يتغير هذا التكوين ، على سبيل المثال ، عند استبعاد مكون من الوسط أو إدخال مركب إضافي (محدد) ، فإن الجسم ، بعد فترة من الوقت ، وأحيانًا على الفور تقريبًا ، يعطي إشارة استجابة مناسبة. إن إنشاء اتصال بين طبيعة أو شدة إشارة استجابة الجسم وكمية المكون الذي يتم إدخاله في البيئة أو المستبعدة من البيئة يعمل على اكتشافه وتحديده.

المؤشرات التحليلية في الأساليب البيولوجية هي كائنات حية مختلفة وأعضائها وأنسجتها ووظائفها الفسيولوجية وما إلى ذلك. يمكن أن تعمل الكائنات الحية الدقيقة واللافقاريات والفقاريات والنباتات كمؤشرات للكائنات الحية.

5. الخلاصة

يتم تحديد أهمية الكيمياء التحليلية من خلال حاجة المجتمع لنتائج تحليلية ، في تحديد التركيب النوعي والكمي للمواد ، ومستوى تطور المجتمع ، والحاجة الاجتماعية لنتائج التحليل ، وكذلك مستوى تطور الكيمياء التحليلية نفسها.

اقتباس من كتاب N. ، الكيمياء التحليلية ستعطي مسارًا محددًا بدقة. هذا اليقين (حل منهجي لمشكلات الكيمياء التحليلية) له أهمية تربوية كبيرة ، وفي نفس الوقت يتعلم الطالب كيفية تطبيق خصائص المركبات في حل المشكلات ، واشتقاق شروط التفاعل ، والجمع بينها. يمكن التعبير عن هذه السلسلة الكاملة من العمليات العقلية على النحو التالي: الكيمياء التحليلية تعلم التفكير الكيميائي. يبدو أن الأخير هو الأكثر أهمية بالنسبة لـ تمارين عمليةالكيمياء التحليلية.

قائمة الأدبيات المستخدمة

1. K.M. Olshanova ، S.K. بيسكاريفا ، K.M. Barashkov "الكيمياء التحليلية" ، موسكو ، "الكيمياء" ، 1980

2. "الكيمياء التحليلية. طرق التحليل الكيميائي "، موسكو ،" الكيمياء "، 1993

3. "أساسيات الكيمياء التحليلية. الكتاب الأول ، موسكو ، المدرسة العليا ، 1999

4. "أساسيات الكيمياء التحليلية. الكتاب الثاني ، موسكو ، المدرسة العليا ، 1999

موضوعها كعلم هو تحسين أساليب التحليل الحالية وتطويرها ، وتطبيقها العملي ، ودراسة الأسس النظرية للطرق التحليلية.

اعتمادًا على المهمة ، تنقسم الكيمياء التحليلية إلى تحليل نوعي ، يهدف إلى تحديد ما إذا كان ماذا او ماأو اي نوعالمادة ، في أي شكل هو في العينة ، والتحليل الكمي الذي يهدف إلى التحديد كم عددمادة معينة (عناصر ، أيونات ، أشكال جزيئية ، إلخ) موجودة في العينة.

يسمى تحديد التركيب الأولي للأشياء المادية تحليل العناصر. يسمى إنشاء بنية المركبات الكيميائية وخلائطها على المستوى الجزيئي التحليل الجزيئي. أحد أنواع التحليل الجزيئي للمركبات الكيميائية هو التحليل الإنشائي الذي يهدف إلى دراسة التركيب الذري المكاني للمواد ، وإنشاء الصيغ التجريبية ، والأوزان الجزيئية ، وما إلى ذلك. تشمل مهام الكيمياء التحليلية تحديد خصائص الكائنات العضوية وغير العضوية والكيميائية الحيوية. يسمى تحليل المركبات العضوية حسب المجموعات الوظيفية تحليل وظيفي.

تاريخ

وُجدت الكيمياء التحليلية منذ وجود الكيمياء بمعناها الحديث ، وتعود العديد من التقنيات المستخدمة فيها إلى حقبة سابقة ، وهي عصر الكيمياء ، والتي كانت إحدى مهامها الرئيسية تحديدًا تحديدًا لتكوين المواد المختلفة. المواد الطبيعية ودراسة عمليات التحولات المتبادلة بينهما. ولكن مع تطور الكيمياء ككل ، تم أيضًا تحسين طرق العمل المستخدمة فيها بشكل كبير ، وإلى جانب أهميتها المساعدة البحتة كأحد الأقسام المساعدة للكيمياء ، فإن الكيمياء التحليلية حاليًا لها أهمية قسم مستقل. المعرفة الكيميائيةمع مشاكل خطيرة جدا ومهمة ذات طبيعة نظرية. كان للكيمياء الفيزيائية الحديثة تأثير مهم للغاية على تطوير الكيمياء التحليلية ، والتي أثرتها بعدد من أساليب العمل الجديدة تمامًا والأسس النظرية ، والتي تشمل عقيدة الحلول (انظر) ، نظرية التفكك الإلكتروليتي ، قانون التأثير الجماعي (انظر التوازن الكيميائي) والعقيدة الكاملة للألفة الكيميائية.

طرق الكيمياء التحليلية

مقارنة طرق الكيمياء التحليلية

مجموع الطرق التقليدية كان يسمى تحديد تكوين مادة عن طريق تحللها الكيميائي المتسلسل "الكيمياء الرطبة" ("التحليل الرطب"). تتميز هذه الأساليب بدقة منخفضة نسبيًا ، وتتطلب مؤهلات منخفضة نسبيًا من المحللين ، وقد حلت الآن محلها بالكامل تقريبًا الأساليب الحديثة. طرق مفيدة(البصري ، مقياس الطيف الكتلي ، الكهروكيميائي ، الكروماتوغرافي والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى) تحديد تركيبة المادة. ومع ذلك ، فإن الكيمياء الرطبة لها ميزتها على طرق القياس الطيفي - فهي تسمح باستخدام إجراءات معيارية (تحليل منهجي) لتحديد التركيب وحالات الأكسدة المختلفة لعناصر مثل الحديد (Fe + 2 ، Fe + 3) ، التيتانيوم ، إلخ.

يمكن تقسيم الطرق التحليلية إلى إجمالي ومحلي. تتطلب طرق التحليل الإجمالية عادةً مادة منفصلة ومفصلة (عينة تمثيلية). الطرق المحليةتحديد تركيب مادة في حجم صغير في العينة نفسها ، مما يجعل من الممكن رسم "خرائط" لتوزيع الخواص الكيميائية للعينة على سطحها و / أو عمقها. يجب أن يسلط الضوء أيضًا على الأساليب التحليل المباشر، أي لا يرتبط بالتحضير الأولي للعينة. غالبًا ما يكون تحضير العينة ضروريًا (مثل التكسير أو التركيز المسبق أو الفصل). عند تحضير العينات وتفسير النتائج وتقدير عدد التحليلات ، يتم استخدام الأساليب الإحصائية.

طرق التحليل الكيميائي النوعي

لتحديد التركيب النوعي لأي مادة ، من الضروري دراسة خصائصها ، والتي ، من وجهة نظر الكيمياء التحليلية ، يمكن أن تكون من نوعين: خصائص المادة على هذا النحو ، وخصائصها في التحولات الكيميائية.

الأول يشمل: الحالة الفيزيائية (الصلبة ، السائلة ، الغازية) ، تركيبته في الحالة الصلبة (مادة غير متبلورة أو بلورية) ، اللون ، الرائحة ، الذوق ، إلخ. مشاعر الشخص ، من الممكن إثبات طبيعة هذا مستوى. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، من الضروري تحويل مادة معينة إلى مادة جديدة ذات خصائص مميزة معبرة بوضوح ، باستخدام بعض المركبات المختارة خصيصًا لهذا الغرض تسمى الكواشف.

التفاعلات المستخدمة في الكيمياء التحليلية متنوعة للغاية وتعتمد على الخصائص الفيزيائية ودرجة تعقيد تكوين المادة قيد الدراسة. في حالة خضوع مركب كيميائي متجانس ونقي بشكل واضح للتحليل الكيميائي ، يتم تنفيذ العمل بسهولة نسبيًا وبسرعة ؛ عندما يتعين على المرء أن يتعامل مع مزيج من عدة مركبات كيميائية ، فإن مسألة تحليله تصبح أكثر تعقيدًا ، وفي إنتاج العمل من الضروري الالتزام بنظام محدد معين حتى لا يغفل عنصر واحد يدخل المادة. يوجد نوعان من التفاعلات في الكيمياء التحليلية: ردود فعل الطريقة الرطبة(في الحلول) و تفاعلات جافة..

ردود الفعل في الحلول

في التحليل الكيميائي النوعي ، يتم استخدام مثل هذه التفاعلات فقط في المحاليل التي يسهل على حواس الإنسان إدراكها ، ويتم التعرف على لحظة حدوث التفاعل من خلال إحدى الظواهر التالية:

1. تشكيل راسب غير قابل للذوبان في الماء ،
2. تغيير لون المحلول
3. إطلاق الغاز.

ترسبفي تفاعلات التحليل الكيميائي ، يعتمد ذلك على تكوين بعض المواد غير القابلة للذوبان في الماء ؛ إذا تم ، على سبيل المثال ، إضافة حمض الكبريتيك أو ملحه القابل للذوبان في الماء إلى محلول من ملح الباريوم ، يتشكل ترسب مسحوق أبيض من كبريتات الباريوم:

BaCl 2 + H 2 SO 4 \ u003d 2HCl + BaSO 4 ↓

مع الأخذ في الاعتبار أن بعض المعادن الأخرى ، على سبيل المثال ، الرصاص ، القادرة على تكوين ملح كبريتات غير قابل للذوبان PbSO 4 ، يمكن أن تعطي تفاعلًا مشابهًا لتكوين راسب أبيض تحت تأثير حمض الكبريتيك ، للتأكد تمامًا من أنه هذا أو ذلك المعدن ، من الضروري إنتاج المزيد من تفاعلات التحقق ، مع إخضاع الراسب المتشكل في التفاعل لدراسة مناسبة.

من أجل تنفيذ تفاعل تكوين الترسيب بنجاح ، بالإضافة إلى اختيار الكاشف المناسب ، من الضروري أيضًا ملاحظة عدد من الشروط المهمة جدًا فيما يتعلق بقوة محاليل الملح والكاشف المدروس ، ونسبة كلاهما ، ودرجة الحرارة ، ومدة التفاعل ، وما إلى ذلك. عند النظر في الترسيب المتشكل في تحليل التفاعلات الكيميائية ، من الضروري الانتباه إلى مظهرها ، أي اللون والبنية (الرواسب غير المتبلورة والبلورية) ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى لخصائصها فيما يتعلق بتأثير التسخين أو الأحماض أو القلويات ، وما إلى ذلك عليها. عندما تتفاعل المحاليل الضعيفة ، من الضروري أحيانًا انتظار تكوين راسب لمدة تصل إلى 24-48 ساعة ، بشرط أن يتم الاحتفاظ بها في درجة حرارة معينة.

غالبًا ما يستخدم تفاعل تكوين الراسب ، بغض النظر عن أهميته النوعية في التحليل الكيميائي ، لفصل عناصر معينة عن بعضها البعض. تحقيقا لهذه الغاية ، يتم معالجة محلول يحتوي على مركبات مكونة من عنصرين أو أكثر بكاشف مناسب قادر على تحويل بعضها إلى مركبات غير قابلة للذوبان ، ثم يتم فصل الراسب المتشكل عن المحلول (المرشح) بالترشيح ، وفحصها بشكل منفصل. إذا أخذنا ، على سبيل المثال ، أملاح كلوريد البوتاسيوم وكلوريد الباريوم وأضفنا إليها حامض الكبريتيك ، عندها يتم تكوين راسب غير قابل للذوبان من كبريتات الباريوم BaSO 4 ، وكبريتات البوتاسيوم K 2 SO 4 قابلة للذوبان في الماء ، والتي يمكن فصلها عن طريق الترشيح . عند فصل راسب مادة غير قابلة للذوبان في الماء عن المحلول ، يجب أولاً توخي الحذر لضمان حصوله على الهيكل المناسب الذي يسمح بتنفيذ عمل الترشيح دون صعوبة ، وبعد ذلك ، بعد جمعه على المرشح ، من الضروري غسله جيدًا من الشوائب الأجنبية. وفقًا لدراسات W. . بالنسبة لنجاح تفاعل فصل عنصر ما على شكل راسب غير قابل للذوبان ، إذن ، بناءً على نظرية الحلول ، وجد دبليو أوستوالد أنه من أجل الفصل الكامل بشكل كافٍ لعنصر في شكل راسب غير قابل للذوبان ، فإنه من الضروري دائمًا تناول فائض من الكاشف المستخدم للترسيب.

تغيير لون المحلولهي من السمات المهمة جدا في تفاعلات التحليل الكيميائي وهي مهمة جدا خاصة فيما يتعلق بعمليات الأكسدة والاختزال وكذلك في العمل مع المؤشرات الكيميائية (انظر أدناه - القياس القلوي وقياس الحموضة).

أمثلة تفاعلات اللونيمكن استخدام ما يلي في التحليل الكيميائي النوعي: ثيوسيانات البوتاسيوم يعطي KCNS لونًا أحمر دمويًا مميزًا بأملاح أكسيد الحديد ؛ مع أملاح أكسيد الحديدوز ، نفس الكاشف لا يعطي أي شيء. إذا تمت إضافة عامل مؤكسد ، على سبيل المثال ، ماء الكلور ، إلى محلول من كلوريد الحديديك FeCl 2 ، بلون أخضر قليلاً ، يتم تلوين المحلول باللون أصفربسبب تكوين كلوريد الحديديك ، وهو أعلى حالة أكسدة لهذا المعدن. إذا أخذنا ثنائي كرومات البوتاسيوم K 2 Cr 2 O 7 لون برتقاليويضاف إليه في محلول قليل من حمض الكبريتيك وبعض عامل الاختزال ، على سبيل المثال ، كحول النبيذ ، يتغير اللون البرتقالي إلى اللون الأخضر الداكن ، وهو ما يقابل تكوين أقل حالة أكسدة للكروم على شكل ملح كبريتات الكروم Cr 3 (SO 4) 3.

اعتمادًا على مسار التحليل الكيميائي ، غالبًا ما يجب إجراء عمليات الأكسدة والاختزال هذه. أهم العوامل المؤكسدة هي: الهالوجينات ، وحمض النيتريك ، وبيروكسيد الهيدروجين ، وبرمنجنات البوتاسيوم ، وثاني كرومات البوتاسيوم. أهم عوامل الاختزال هي: الهيدروجين وقت العزل ، كبريتيد الهيدروجين ، حامض الكبريتيك ، كلوريد القصدير ، يوديد الهيدروجين.

تفاعلات إطلاق الغازاتفي حلول إنتاج تحليل كيميائي عالي الجودة ، غالبًا ما لا يكون لها أهمية مستقلة وتكون تفاعلات مساعدة ؛ غالبًا ما يتعين عليك مواجهة إطلاق ثاني أكسيد الكربون CO 2 - تحت تأثير الأحماض على الأملاح الكربونية ، كبريتيد الهيدروجين - أثناء تحلل معادن الكبريتيد بالأحماض ، إلخ.

ردود الفعل من الطريق الجاف

تستخدم هذه التفاعلات في التحليل الكيميائي ، وبشكل رئيسي في ما يسمى ب. "الاختبار الأولي" ، عند اختبار الرواسب من أجل النقاء ، وللتحقق من التفاعلات ودراسة المعادن. تتمثل أهم ردود الفعل من هذا النوع في اختبار مادة فيما يتعلق بما يلي:

1. انصهاره عند تسخينه ،
2. القدرة على تلوين اللهب غير المضيء لموقد الغاز ،
3. تقلب عند تسخينها ،
4. القدرة على الأكسدة والتقليل.

لإنتاج هذه الاختبارات ، في معظم الحالات ، يتم استخدام لهب غير مضيء لموقد غاز. المكونات الرئيسية لغاز الإضاءة (الهيدروجين وأول أكسيد الكربون وغاز المستنقعات وغيرها من الهيدروكربونات) هي عوامل اختزال ، ولكن عندما يتم حرقها في الهواء (انظر الاحتراق) ، يتشكل لهب ، في أجزاء مختلفة يمكن للمرء أن يجد الظروف ضروري للاختزال أو الأكسدة ، ويساوي التسخين لدرجة حرارة عالية أكثر أو أقل.

اختبار الانصهاريتم إجراؤها بشكل أساسي في دراسة المعادن ، حيث يتم إدخال جزء صغير جدًا منها ، مقوى بسلك بلاتيني رفيع ، في جزء اللهب الذي يحتوي على أكثر درجة حرارة عالية، ثم باستخدام عدسة مكبرة ، لاحظ مدى تقريب حواف العينة.

اختبار لون اللهبيتم إنتاجه عن طريق إدخال عينة صغيرة من البني الداكن ، عينة صغيرة من المادة على سلك بلاتيني ، أولاً في قاعدة اللهب ، ثم في الجزء الذي يحتوي على أعلى درجة حرارة.

اختبار التقلبيتم إنتاجه عن طريق تسخين عينة من مادة في أسطوانة فحص أو في أنبوب زجاجي مغلق من طرف واحد ، وتتحول المواد المتطايرة إلى أبخرة ، ثم تتكثف في الجزء الأكثر برودة.

الأكسدة الجافة والاختزاليمكن إنتاجها في كرات من البوراكس المنصهر (2 4 7 + 10 2) يتم إدخال مادة الاختبار بكمية صغيرة في كرات يتم الحصول عليها عن طريق صهر هذه الأملاح على سلك بلاتيني ، ثم يتم تسخينها في الجزء المؤكسد أو المختزل من اللهب . يمكن إجراء الترميم بعدة طرق أخرى ، وهي: التسخين على عصا متفحمة بالصودا ، التسخين في أنبوب زجاجي بالمعادن - الصوديوم ، البوتاسيوم أو المغنيسيوم ، التسخين بالفحم باستخدام أنبوب النفخ ، التسخين البسيط.

تصنيف العنصر

يعتمد تصنيف العناصر المعتمدة في الكيمياء التحليلية على نفس التقسيم لها كما هو معتاد في الكيمياء العامة - إلى معادن وغير فلزية (أشباه فلزات) ، يتم اعتبار الأخير في أغلب الأحيان في شكل الأحماض المقابلة. لإنتاج تحليل نوعي منهجي ، يتم تقسيم كل فئة من فئات العناصر هذه بدورها إلى مجموعات مع بعض ميزات المجموعة المشتركة.

المعادنفي الكيمياء التحليلية ينقسم إلى قسمين ينقسمان بدورهما إلى خمس مجموعات:

1. المعادن التي تكون مركباتها الكبريتية قابلة للذوبان في الماء- توزيع معادن هذا القسم في مجموعات يعتمد على خواص أملاحها الكربونية. المجموعة الأولى: البوتاسيوم والصوديوم والروبيديوم والسيزيوم والليثيوم. مركبات الكبريت وأملاحها الكربونية قابلة للذوبان في الماء. لا يوجد كاشف شائع لترسيب جميع معادن هذه المجموعة على شكل مركبات غير قابلة للذوبان. المجموعة الثانية: الباريوم والسترونشيوم والكالسيوم والمغنيسيوم. مركبات الكبريت قابلة للذوبان في الماء ، والأملاح الكربونية غير قابلة للذوبان. الكاشف الشائع الذي يترسب كل معادن هذه المجموعة في شكل مركبات غير قابلة للذوبان هو كربونات الأمونيوم.
2. المعادن التي تكون مركباتها الكبريتية غير قابلة للذوبان في الماء- لتقسيم هذا القسم إلى ثلاث مجموعات ، يستخدمون نسبة مركباتهم الكبريتية إلى الأحماض الضعيفة وإلى كبريتيد الأمونيوم. المجموعة الثالثة: الألومنيوم والكروم والحديد والمنغنيز والزنك والنيكل والكوبالت.

لا يشكل الألومنيوم والكروم مركبات كبريتية في الماء ؛ تشكل المعادن المتبقية مركبات الكبريت ، والتي ، مثل أكاسيدها ، قابلة للذوبان في الأحماض الضعيفة. من محلول حمضي ، لا يترسبهم كبريتيد الهيدروجين ، كبريتيد الأمونيوم يترسب أكاسيد أو مركبات الكبريت. يعتبر كبريتيد الأمونيوم كاشفًا شائعًا لهذه المجموعة ، ولا يذوب الفائض من مركبات الكبريت. المجموعة الرابعة: الفضة ، الرصاص ، البزموت ، النحاس ، البلاديوم ، الروديوم ، الروثينيوم ، الأوزميوم. مركبات الكبريت غير قابلة للذوبان في الأحماض الضعيفة ويتم ترسيبها بواسطة كبريتيد الهيدروجين في محلول حمضي ؛ كما أنها غير قابلة للذوبان في كبريتيد الأمونيوم. كبريتيد الهيدروجين هو كاشف شائع لهذه المجموعة. المجموعة الخامسة: القصدير ، الزرنيخ ، الأنتيمون ، الذهب ، البلاتين. مركبات الكبريت هي أيضًا غير قابلة للذوبان في الأحماض الضعيفة ويتم ترسيبها بواسطة كبريتيد الهيدروجين من محلول حمضي. لكنها قابلة للذوبان في كبريتيد الأمونيوم وتشكل معها سلفات قابلة للذوبان في الماء.

اللافلزات (أشباه الفلزات)يجب اكتشافها في التحليل الكيميائي دائمًا في شكل الأحماض التي تشكلها أو الأملاح المقابلة لها. أساس تقسيم الأحماض إلى مجموعات هو خصائص الباريوم وأملاح الفضة فيما يتعلق بقابليتها للذوبان في الماء وجزئيًا في الأحماض. كلوريد الباريوم هو كاشف شائع للمجموعة الأولى ، نترات الفضة في محلول نترات - للمجموعة الثانية ، الباريوم وأملاح الفضة للمجموعة الثالثة من الأحماض قابلة للذوبان في الماء. المجموعة الأولى: في محلول محايد ، يترسب كلوريد الباريوم أملاح غير قابلة للذوبان ؛ أملاح الفضة غير قابلة للذوبان في الماء ، لكنها قابلة للذوبان في حامض النيتريك. وتشمل هذه الأحماض: الكروم ، والكبريتية ، والكبريتية ، والمائية ، والكربونيك ، والسيليك ، والكبريتيك ، والفلوروسيليك (أملاح الباريوم غير القابلة للذوبان في الأحماض) ، والزرنيخ والزرنيخ. المجموعة الثانية: في محلول محمض بحمض النيتريك ، تترسب نترات الفضة. وتشمل هذه الأحماض: الهيدروكلوريك ، الهيدروبروميك ، الهيدروجين ، الهيدروسيانيك ، كبريتيد الهيدروجين ، سيانيد الحديد والحديد واليود. المجموعة الثالثة: حمض النيتريك وحمض الكلوريك ، اللذين لا يترسبان بواسطة نترات الفضة أو كلوريد الباريوم.

ومع ذلك ، يجب ألا يغيب عن البال أن الكواشف المشار إليها للأحماض ليست كواشف عامة يمكن استخدامها لفصل الأحماض إلى مجموعات. يمكن لهذه الكواشف أن تعطي فقط إشارة إلى وجود مجموعة حمضية أو مجموعة أخرى ، ومن أجل اكتشاف كل حمض فردي ، يجب على المرء استخدام تفاعلاته الخاصة. تم اعتماد التصنيف أعلاه للمعادن واللافلزات (الفلزات) لأغراض الكيمياء التحليلية في المدرسة والمختبرات الروسية (وفقًا لـ N. مبادئ.

الأسس النظرية للتفاعلات

يجب البحث عن الأسس النظرية لتفاعلات التحليل الكيميائي النوعي في الحلول ، كما هو موضح أعلاه ، في أقسام الكيمياء العامة والفيزيائية حول الحلول والتقارب الكيميائي. واحد من أول القضايا الحرجةهي حالة جميع المعادن في المحاليل المائية ، وفقًا لنظرية التفكك الإلكتروليتي ، تنفصل جميع المواد التي تنتمي إلى فئات الأملاح والأحماض والقلويات إلى أيونات. لذلك ، لا تحدث جميع تفاعلات التحليل الكيميائي بين جزيئات المركبات الكاملة ، ولكن بين أيوناتها. على سبيل المثال ، يحدث تفاعل كلوريد الصوديوم NaCl ونترات الفضة AgNO 3 وفقًا للمعادلة:

Na + + Cl - + Ag + + (NO 3) - = AgCl ↓ + Na + + (NO 3) - أيون الصوديوم + أيون الكلوريد + أيون الفضة + أنيون حمض النيتريك = ملح غير قابل للذوبان + أنيون حمض النيتريك

وبالتالي ، فإن نترات الفضة ليست كاشفًا لكلوريد الصوديوم أو حمض الهيدروكلوريك ، ولكن فقط لأيون الكلور. وبالتالي ، بالنسبة لكل ملح في محلول ، من وجهة نظر الكيمياء التحليلية ، يجب النظر في كاتيوناته (أيون معدني) وأنيون (بقايا الحمض) بشكل منفصل. للحصول على حمض حر ، يجب مراعاة أيونات الهيدروجين وأنيون ؛ أخيرًا ، لكل قلوي ، كاتيون معدني وأنيون هيدروكسيل. وفي جوهرها ، فإن أهم مهمة للتحليل الكيميائي النوعي هي دراسة تفاعلات الأيونات المختلفة وطرق فتحها وفصلها عن بعضها البعض.

لتحقيق الهدف الأخير ، من خلال عمل الكواشف المناسبة ، يتم تحويل الأيونات إلى مركبات غير قابلة للذوبان تترسب من المحلول على شكل ترسيب ، أو يتم فصلها عن المحاليل في شكل غازات. في نفس نظرية التفكك الإلكتروليتي ، يجب على المرء أن يبحث عن تفسيرات لعمل المؤشرات الكيميائية ، والتي غالبًا ما تجد تطبيقها في التحليل الكيميائي. وفقًا لنظرية دبليو أوستوالد ، فإن جميع المؤشرات الكيميائية هي من بين الأحماض الضعيفة نسبيًا ، والتي يتم فصلها جزئيًا في المحاليل المائية. علاوة على ذلك ، فإن بعضها يحتوي على جزيئات كاملة عديمة اللون وأنيونات ملونة ، والبعض الآخر ، على العكس من ذلك ، يحتوي على جزيئات ملونة وأنيون عديم اللون أو أنيون بلون مختلف ؛ تتعرض لتأثير أيونات الهيدروجين الحرة للأحماض أو أيونات الهيدروكسيل من القلويات ، يمكن للمؤشرات الكيميائية تغيير درجة تفككها ، وفي نفس الوقت لونها. أهم المؤشرات هي:

1. الميثيل البرتقالي ، الذي في وجود أيونات الهيدروجين الحرة (تفاعل حمضي) يعطي لونًا ورديًا ، وفي وجود أملاح أو قلويات محايدة يعطي لونًا أصفر ؛
2. الفينول فثالين - في وجود أيونات الهيدروكسيل (تفاعل قلوي) يعطي لونًا أحمر مميزًا ، وفي وجود أملاح أو أحماض محايدة يكون عديم اللون ؛
3. عباد الشمس - يحمر تحت تأثير الأحماض ، ويتحول إلى اللون الأزرق تحت تأثير القلويات ، وأخيراً ،
4. الكركمين - تحت تأثير القلويات يتحول إلى اللون البني ، وفي وجود الأحماض يتحول إلى اللون الأصفر مرة أخرى.

المؤشرات الكيميائية لها تطبيق مهم للغاية في التحليل الكيميائي بالجملة (انظر أدناه). في تفاعلات التحليل الكيميائي النوعي ، غالبًا ما يواجه المرء أيضًا ظاهرة التحلل المائي ، أي تحلل الأملاح تحت تأثير الماء ، و المحلول المائييكتسب تفاعلًا قلويًا أو حمضيًا أكثر أو أقل قوة.

تقدم التحليل الكيميائي النوعي

في التحليل الكيميائي النوعي ، من المهم تحديد ليس فقط العناصر أو المركبات التي يتم تضمينها في تكوين مادة معينة ، ولكن أيضًا في ما هي الكميات النسبية تقريبًا لهذه المكونات. لهذا الغرض ، من الضروري دائمًا الانطلاق من كميات معينة من المادة التحليلية (عادة ما يكون كافياً لأخذ 0.5-1 جرام) ، وأثناء التحليل ، مقارنة حجم الهطول الفردي مع بعضها البعض. من الضروري أيضًا استخدام محاليل الكواشف ذات قوة معينة ، وهي: عادي ، شبه عادي ، عادي واحد على عشرة.

ينقسم كل تحليل كيميائي نوعي إلى ثلاثة أجزاء:

1. اختبار أولي،
2. اكتشاف المعادن (الكاتيونات) ،
3. اكتشاف اللافلزات (الفلزات) أو الأحماض (الأنيونات).

من حيث طبيعة الحليلة قد تحدث أربع حالات:

1. مادة صلبة غير معدنية ،
2. مادة صلبة على شكل معدن أو سبيكة من المعادن ،
3. سائل (محلول)

عند التحليل مادة صلبة غير معدنيةبادئ ذي بدء ، يتم إجراء فحص خارجي و الفحص المجهري، وكذلك اختبار أولي بواسطة طرق التحليل المذكورة أعلاه في شكل جاف. يتم إذابة عينة المادة ، حسب طبيعتها ، في أحد المذيبات التالية: الماء وحمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك والأكوا ريجيا (خليط من أحماض الهيدروكلوريك والنتريك). المواد غير القادرة على الذوبان في أي من المذيبات المحددة يتم نقلها إلى محلول من خلال بعض الطرق الخاصة ، مثل: الاندماج مع الصودا أو البوتاس ، الغليان بمحلول الصودا ، التسخين بأحماض معينة ، إلخ. تحليل منهجي مع عزل أولي للمعادن والأحماض حسب المجموعات وتقسيمها إلى عناصر منفصلة ، باستخدام تفاعلاتها الخاصة.

عند التحليل سبيكة معدنيةيتم إذابة عينة معينة منه في حمض النيتريك (في حالات نادرة في أكوا ريجيا) ، ويتم تبخير المحلول الناتج حتى يجف ، وبعد ذلك يتم إذابة البقايا الصلبة في الماء وإخضاعها لتحليل منهجي.

إذا كانت المادة سائلبادئ ذي بدء ، يتم لفت الانتباه إلى لونه ورائحته ورد الفعل تجاه عباد الشمس (حمض ، قلوي ، محايد). للتأكد من عدم وجود مواد صلبة في المحلول ، يتبخر جزء صغير من السائل على لوح بلاتيني أو زجاج ساعة. بعد هذه الاختبارات الأوليةيتم تفكيك السائل بالطرق التقليدية.

تحليل غازاتالتي تنتجها بعض الطرق الخاصة المبينة في التحليل الكمي.

طرق التحليل الكمي الكيميائي

يهدف التحليل الكيميائي الكمي إلى تحديد المقدار النسبي للمكونات الفردية لمركب أو خليط كيميائي. تعتمد الأساليب المستخدمة فيه على نوعيات المادة وتركيبها ، وبالتالي يجب دائمًا أن يسبق التحليل الكيميائي الكمي تحليل كيميائي نوعي.

يمكن استخدام طريقتين مختلفتين لإنتاج التحليل الكمي: قياس الجاذبية والحجم. باستخدام طريقة الوزن ، يتم عزل الأجسام المراد تحديدها في شكل ، إن أمكن ، مركبات غير قابلة للذوبان أو بالكاد قابلة للذوبان من تركيبة كيميائية معروفة ، ويتم تحديد وزنها ، على أساسه يمكن العثور على كمية العنصر المطلوب عن طريق الحساب. في التحليل الحجمي ، يتم قياس أحجام المحاليل المعايرة (التي تحتوي على كمية معينة من الكاشف) المستخدمة للتحليل. بالإضافة إلى ذلك ، هناك عدد من الطرق الخاصة للتحليل الكيميائي الكمي تختلف ، وهي:

1. كهربائيا، على أساس عزل المعادن الفردية عن طريق التحليل الكهربائي ،
2. قياس الألوان، يتم إنتاجه عن طريق مقارنة كثافة اللون لمحلول معين مع لون محلول بقوة معينة ،
3. التحليل العضويتتكون من حرق المواد العضويةفي ثاني أكسيد الكربون CO 2 والماء H 2 0 وفي تحديد مقدار محتواها النسبي في مادة الكربون والهيدروجين ،
4. تحليل الغاز، وتتكون من تحديد بعض الطرق الخاصة للتركيب النوعي والكمي للغازات أو مخاليطها.

إطلاقا مجموعة خاصةهو التحليل الكيميائي الطبي، بتبني عدد من الطرق المختلفة لفحص الدم والبول وفضلات الجسم الأخرى.

التحليل الكيميائي الكمي المرجح

طرق الوزن الكمي التحليل الكيميائي نوعان: طريقة التحليل المباشرو طريقة التحليل غير المباشر (غير المباشر). في الحالة الأولى ، يتم عزل المكون المراد تحديده على شكل مركب غير قابل للذوبان ، ويتم تحديد وزن الأخير. يعتمد التحليل غير المباشر على حقيقة أن مادتين أو أكثر تخضعان لنفس المعالجة الكيميائية تخضعان لتغييرات غير متكافئة في وزنهما. بوجود خليط من كلوريد البوتاسيوم ونترات الصوديوم ، على سبيل المثال ، يمكن تحديد أولهما عن طريق التحليل المباشر ، وترسيب الكلور على شكل كلوريد الفضة ووزنه. إذا كان هناك خليط من أملاح البوتاسيوم وكلوريد الصوديوم ، فمن الممكن تحديد نسبتها بطريقة غير مباشرة عن طريق ترسيب كل الكلور ، على شكل كلوريد الفضة ، وتحديد وزنه ، متبوعًا بالحساب.

التحليل الكيميائي الحجمي

تحليل التحليل الكهربائي

طرق القياس اللوني

التحليل العضوي العنصري

تحليل الغاز

تصنيف طرق الكيمياء التحليلية

• طرق تحليل العناصر
  • التحليل الطيفي للأشعة السينية (تألق الأشعة السينية)
  • تحليل التنشيط النيوتروني ( إنجليزي) (انظر التحليل الإشعاعي)
  • مطياف الإلكترون أوجيه (EOS) ( إنجليزي) ؛ انظر تأثير اوجير
  • مقياس الطيف الذري التحليلي عبارة عن مجموعة من الطرق التي تعتمد على تحويل العينات التي تم تحليلها إلى حالة الذرات الحرة الفردية ، والتي يتم بعد ذلك قياس تركيزاتها طيفيًا (في بعض الأحيان يتم تضمين تحليل مضان الأشعة السينية هنا ، على الرغم من أنها لا تستند إلى الانحلال العينة ولا يرتبط بمطياف البخار الذري).
    • MS - مطياف الكتلة مع تسجيل كتل الأيونات الذرية
      • ICP-MS - مطياف كتلة البلازما المقترن بالحث (انظر البلازما المقترنة بالحث في مطياف الكتلة)
      • LA-ICP-MS - مطياف الكتلة مع البلازما المقترنة بالحث والاستئصال بالليزر
      • LIMS - مقياس الطيف الكتلي بالليزر ؛ انظر الاستئصال بالليزر (مثال على التطبيق التجاري: LAMAS-10M)
      • SIMS - قياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي (SIMS)
      • TIMS - مطياف كتلة التأين الحراري (TIMS)
      • مطياف الكتلة عالية الطاقة بمسرع الجسيمات (AMS)
    • AAS - مطياف الامتصاص الذري
      • ETA-AAS - مطياف الامتصاص الذري مع الانحلال الكهروحراري (انظر مطياف الامتصاص الذري)
      • CVR - التحليل الطيفي لوقت تسوس الرنان (CRDS)
      • VRLS - التحليل الطيفي بالليزر داخل التجويف
    • AES - مطياف الانبعاث الذري
      • الشرارة والقوس كمصادر للإشعاع (انظر تفريغ الشرارة ؛ القوس الكهربائي)
      • ICP-AES - قياس طيف الانبعاث الذري للبلازما المقترن بالحث
      • LIES - مطياف انبعاث شرارة الليزر (LIBS أو LIPS) ؛ انظر الاستئصال بالليزر
    • APS - مطياف التألق الذري (انظر التألق)
      • ICP-AFS - مطياف الفلورة الذري بالبلازما المقترن بالحث (أجهزة من Baird)
      • LAFS - مقياس الطيف الذري بالليزر
      • APS الكاثود المجوف (مثال تجاري: AI3300)
    • AIS - مطياف التأين الذري
      • LAIS (LIIS) - التأين الذري بالليزر أو مطيافية التأين المكثف بالليزر (eng. التأين المحسن بالليزر ، معرّفات الكيانات القانونية )
      • RIMS - مطياف كتلة التأين بالرنين بالليزر
      • OG - البصريات الجلفانية (LOGS - مطياف البصريات بالليزر)

• طرق التحليل الأخرى
  • القياس بالمعايرة والتحليل الحجمي
  • تحليل الوزن - الجاذبية ، قياس الجاذبية الكهربائية
  • قياس الطيف الضوئي (الامتصاص عادة) للغازات الجزيئية والمواد المكثفة
    • مطياف الإلكترون (الطيف المرئي وطيف الأشعة فوق البنفسجية) ؛ انظر التحليل الطيفي الإلكتروني
    • قياس الطيف الاهتزازي (قياس طيف الأشعة تحت الحمراء) ؛ انظر التحليل الطيفي الاهتزازي
  • رامان الطيفي؛ انظر تأثير رامان
  • تحليل الانارة
  • مطياف الكتلة مع تسجيل كتل الأيونات الجزيئية والعنقودية والجذور
  • مطياف حركة الأيونات (

يلعب مسار الكيمياء الفيزيائية والغروانية ، بما في ذلك طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية وطرق الفصل والتنقية ، دورًا أساسيًا في تدريب المتخصصين في مجال الهندسة البيئية. تعمل الأقسام الرئيسية للكيمياء الفيزيائية - الحركية الكيميائية والديناميكا الحرارية الكيميائية - كأساس نظري لأقسام الكيمياء الأخرى ، بالإضافة إلى التكنولوجيا الكيميائية وطرق فصل المواد وتنقيتها. تشكل قياسات الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد أساسًا للعديد من الأساليب الآلية (الفيزيائية والكيميائية) الحديثة لتحليل ومراقبة حالة البيئة. نظرًا لأن معظم الكائنات الطبيعية عبارة عن أنظمة غروانية ، فمن الضروري دراسة أساسيات الكيمياء الغروية.

مخاطر التلوث البيئي بالمنتجات - يمكن تقليل المواد الضارة بشكل كبير عن طريق التنظيف الدقيق للمنتجات. تشمل طرق التنظيف الكيميائي المعالجة بالكواشف التي تحيد المكونات الضارة. من الضروري معرفة معدل واكتمال التفاعلات ، واعتمادها على الظروف الخارجية ، لتتمكن من حساب تركيز الكواشف التي توفر درجة التنقية المطلوبة. تُستخدم طرق التنقية الفيزيائية والكيميائية أيضًا على نطاق واسع ، بما في ذلك التصحيح والاستخراج والامتصاص والتبادل الأيوني واللوني.

تتضمن دراسة مقرر الكيمياء الفيزيائية والغروانية من قبل طلاب التخصصات البيئية (رقم) تطوير دورة نظرية (محاضرة) ، وندوات حول الكيمياء التحليلية ، بما في ذلك طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية ، وطرق الفصل والتنقية ، الكروماتوغرافيا وأقسام الكيمياء الغروية ، والعمل المخبري والتمارين العملية ، وكذلك العمل المستقل ، بما في ذلك الانتهاء من ثلاث مهام منزلية. في سياق العمل المخبري والعملي ، يكتسب الطلاب مهارات إجراء التجارب الفيزيائية والكيميائية والتخطيط والمعالجة الرياضية لنتائج القياس وتحليل الأخطاء. عند أداء المهام المعملية والعملية والمنزلية ، يكتسب الطلاب مهارات العمل مع الأدب المرجعي.

ندوات حول الكيمياء التحليلية والغروية

ندوة 1. موضوع الكيمياء التحليلية. تصنيف طرق التحليل. علم القياس. الأساليب الكلاسيكية للتحليل الكمي.

يحتاج المتخصصون العاملون في مجال علم البيئة الهندسي إلى معلومات كاملة بما فيه الكفاية حول التركيب الكيميائي للمواد الخام ومنتجات الإنتاج ومخلفات الإنتاج والبيئة - الهواء والماء والتربة ؛ يجب إيلاء اهتمام خاص لتحديد المواد الضارة وتحديد كمياتها. تم حل هذه المشكلة الكيمياء التحليلية - علم تحديد التركيب الكيميائي للمواد. التحليل الكيميائي هو الرئيسي و العلاج الضروريمكافحة التلوث.

لا يمكن لدراسة موجزة للغاية لهذا القسم من الكيمياء أن تؤهل كيميائيًا تحليليًا ، وهدفها هو التعرف على الحد الأدنى من المعرفة الكافية لتعيين مهام محددة للكيميائيين ، والتركيز على قدرات طرق تحليل معينة ، وفهم معنى نتائج التحليل.

تصنيف طرق التحليل

يميز بين التحليل النوعي والكمي. يحدد الأول وجود مكونات معينة ، والثاني - محتواها الكمي. عند دراسة تكوين مادة ما ، يسبق التحليل النوعي دائمًا التحليل الكمي ، لأن اختيار طريقة التحليل الكمي يعتمد على التركيب النوعي للكائن قيد الدراسة. تنقسم طرق التحليل إلى كيميائية وفيزيائية كيميائية. تعتمد طرق التحليل الكيميائية على تحويل المادة التحليلية إلى مركبات جديدة لها خصائص معينة. من خلال تكوين مركبات مميزة للعناصر ، يتم تحديد تكوين المادة.

يعتمد التحليل النوعي للمركبات غير العضوية على التفاعلات الأيونيةويسمح باكتشاف العناصر في شكل الكاتيونات والأنيونات. على سبيل المثال ، يمكن التعرف على أيونات النحاس 2+ من خلال تكوين أيون مركب أزرق فاتح 2+. عند تحليل المركبات العضوية ، عادة ما يتم تحديد C و H و N و S و P و Cl والعناصر الأخرى. يتم تحديد الكربون والهيدروجين بعد احتراق العينة ، وتسجيل ثاني أكسيد الكربون المنطلق والماء. هناك عدد من التقنيات لاكتشاف العناصر الأخرى.

ينقسم التحليل النوعي إلى كسري ومنهجي.

يعتمد التحليل الجزئي على استخدام تفاعلات محددة وانتقائية ، والتي يمكن من خلالها اكتشاف الأيونات المرغوبة في أي تسلسل في الأجزاء الفردية من محلول الاختبار. يتيح التحليل الجزئي إمكانية التحديد السريع للعدد المحدود من الأيونات (من واحد إلى خمسة) الموجودة في خليط يكون تكوينه معروفًا تقريبًا.

التحليل المنهجي هو تسلسل محدد للكشف عن الأيونات الفردية بعد العثور على جميع الأيونات الأخرى التي تتداخل مع التحديد وإزالتها من المحلول.

يتم عزل مجموعات منفصلة من الأيونات باستخدام أوجه التشابه والاختلاف في خصائص الأيونات باستخدام ما يسمى الكواشف الجماعية - وهي المواد التي تتفاعل بنفس الطريقة مع مجموعة كاملة من الأيونات. تنقسم مجموعات الأيونات إلى مجموعات فرعية ، وهذه بدورها تنقسم إلى أيونات فردية يتم الكشف عنها باستخدام ما يسمى. التفاعلات التحليلية المميزة لهذه الأيونات. هذه التفاعلات مصحوبة بالضرورة بعلامة تحليلية ، أي تأثير خارجي - هطول الأمطار ، وتطور الغاز ، وتغيير لون المحلول.

التفاعل التحليلي له خاصية الخصوصية والانتقائية والحساسية.

تسمح لك الخصوصية باكتشاف أيون معين في ظل ظروف معينة في وجود أيونات أخرى بواسطة خاصية مميزة أو أخرى (اللون ، الرائحة ، إلخ). هناك عدد قليل نسبيًا من هذه التفاعلات (على سبيل المثال ، تفاعل الكشف عن NH4 + أيون بواسطة عمل قلوي على مادة عند تسخينها). من الناحية الكمية ، يتم تقدير خصوصية التفاعل من خلال قيمة النسبة المحددة ، والتي تساوي نسبة تركيز الأيونات المراد تحديدها والأيونات المسببة للتداخل. على سبيل المثال ، ينجح تفاعل الإسقاط على أيون Ni 2+ بفعل ثنائي ميثيل جليوكسيم في وجود أيونات Co 2+ بنسبة محدودة من Ni 2+ إلى Co 2+ تساوي 1: 5000.

يتم تحديد انتقائية (أو انتقائية) التفاعل من خلال حقيقة أن التأثير الخارجي المماثل ممكن فقط مع عدد محدود من الأيونات التي يعطي التفاعل تأثيرًا إيجابيًا بها. كانت درجة الانتقائية (الانتقائية) أكبر ، كلما قل عدد الأيونات التي يعطي التفاعل تأثيرًا إيجابيًا بها.

تتميز حساسية التفاعل بعدد من القيم المترابطة: حد الكشف وحد ​​التخفيف. على سبيل المثال ، حد الكشف في تفاعل ميكروكريستالوسكوبي لأيون Ca 2+ بفعل حمض الكبريتيك هو 0.04 ميكروغرام من Ca 2+ في قطرة محلول. يتم حساب التخفيف المحدود (V قبل ، ml) بالصيغة: V قبل \ u003d V 10 2 / C min ، حيث V هو حجم المحلول (ml). يظهر التخفيف المحدود في حجم المحلول (بالملل) 1 جم من الأيون المراد تحديده الموجود. على سبيل المثال ، في تفاعل أيون K + مع سداسي نيتروسوكوبالتات الصوديوم - Na 3 ، يتشكل راسب بلوري أصفر K 2 Na. تتميز حساسية هذا التفاعل بتخفيف محدود قدره 1: 50000. هذا يعني أنه باستخدام هذا التفاعل ، يمكنك فتح أيون البوتاسيوم في محلول يحتوي على 1 جرام على الأقل من البوتاسيوم في 50000 مل من الماء.

تعتبر الأساليب الكيميائية للتحليل النوعي ذات أهمية عملية فقط لعدد صغير من العناصر. بالنسبة للتحليل متعدد العناصر والجزيئي والوظيفي (تحديد طبيعة المجموعات الوظيفية) ، يتم استخدام الطرق الفيزيائية والكيميائية.

تنقسم المكونات إلى أساسية (1 - 100٪ بالوزن) ، ثانوية (0.01 - 1٪ بالوزن) وشوائب أو أثر (أقل من 0.01٪ بالوزن).

اعتمادًا على كتلة وحجم العينة التي تم تحليلها ، يتم تمييز التحليل الكلي (0.5 - 1 جم أو 20-50 مل) ،

تحليل شبه دقيق (0.1 - 0.01 جم أو 1.0 - 0.1 مل) ،

التحليل المجهري (10 - 3 - 10 - 6 جم أو 10 - 1 - 10 - 4 مل) ،

التحليل الدقيق للغاية (10-6-10-9 جم ، أو 10-4-10-6 مل) ،

التحليل الجزئي (10-9-10-12 جم أو 10-7-10-10 مل).

يمكن أن تكون المكونات التي تم تحليلها عبارة عن ذرات وأيونات ، نظائر للعناصر ، جزيئات ، مجموعات وظيفية وجذور ، مراحل.

التصنيف حسب طبيعة الجسيمات المحددة:

1. النظائر (المادية)

2. عنصري أو ذري

3. الجزيئية

4. مجموعة بنيوية (وسيط بين الذري والجزيئي) - تعريف المجموعات الوظيفية الفردية في جزيئات المركبات العضوية.

5. المرحلة - تحليل الادراج في الأجسام غير المتجانسة ، مثل المعادن.

أنواع أخرى من تصنيف التحليل:

الإجمالي والمحلي.

مدمرة وغير مدمرة.

الاتصال والتحكم عن بعد.

منفصل ومستمر.

الخصائص المهمة للإجراء التحليلي هي سرعة الطريقة (سرعة التحليل) ، وتكلفة التحليل ، وإمكانية أتمتة العملية.