Аналитическая химия

Мы объясним, что такое аналитическая химия и на чем специализируется эта отрасль химии. А также аналитические методы, которые она использует
В аналитической химии используются различные аналитические методы

Что такое аналитическая химия?

Аналитическая химия – это отрасль химии , которая фокусируется на понимании материи , то есть на анализе материалов, из которых состоит некоторый образец, с использованием экспериментальных или лабораторных методов

Аналитическая химия может быть классифицирована на количественную и качественную аналитическую химию. Количественная аналитическая химия используется для определения количества, концентрации или соотношения одного или нескольких компонентов в образце, т.е. она занимается количественным определением вещества

Качественная аналитическая химия используется для определения компонентов образца, т.е. она занимается идентификацией каждого компонента образца. С другой стороны, аналитическая химия также используется для разделения компонентов образца. Как правило, рассматриваемое вещество (вещество, которое необходимо идентифицировать или количественно определить) называется аналитом

Знания, давшие начало аналитической химии, выросли из современного представления о химическом составе вещества, которое возникло в 18 веке

Важной вехой в развитии этой дисциплины стало понимание корреляции между физическими свойствами материи и ее химическим составом. При этом изучение спектроскопии, электрохимии и полярографии было основополагающим

Однако изобретение методов химического анализа, позволяющих более глубоко понять материю, продвигалось вместе с научно-техническим развитием, так что общие характеристики области аналитической химии определились только в 20 веке

Аналитическая химия использует следующие аналитические методы для понимания материи:

Количественные методы

• Объемные методы Известные как титрование или титрование, это количественные методы, в которых реагент, концентрация которого известна (титрант), используется для определения концентрации другого реагента, концентрация которого неизвестна (аналита или анализируемого вещества в образце), посредством химической реакции В титровании обычно используются индикаторы, чтобы отметить конечную точку реакции. Существуют различные типы титрования:
• Кислотно-основные титрования. Это те, в которых кислота реагирует с основанием с использованием кислотно-основного индикатора. Как правило, основание помещают в бюретку (химический сосуд, используемый для измерения объема), а известный объем кислоты помещают в колбу Эрленмейера с добавлением нескольких капель фенолфталеина (индикатора). Фенолфталеин становится розовым в основной среде и бесцветным в кислой среде. Метод заключается в добавлении основания к кислоте до тех пор, пока конечный раствор не станет розовым, что означает, что реакция между кислотой и основанием достигла своей конечной точки. За мгновение до достижения конечной точки реакция достигает точки эквивалентности, в которой количество вещества титранта равно количеству вещества аналита. Если стехиометрия реакции равна 1:1, то есть в реакцию вступает одинаковое количество анализируемого вещества с титрантом, то для определения количества анализируемого вещества можно использовать следующее уравнение:
  

Где:

• X – известная концентрация вещества X, выраженная в моль/л или эквивалентных единицах.
• V(X) – объем вещества X, выданного из бюретки, выраженный в литрах или эквивалентных единицах.
• Y – неизвестная концентрация аналита Y, выраженная в моль/л или эквивалентных единицах.
• V(Y) – объем вещества Y, содержащегося в колбе Эрленмейера, выраженный в литрах или эквивалентных единицах.

Важно уточнить, что, хотя это уравнение широко используется, оно часто варьируется в зависимости от типа используемого титрования

• Окислительно-восстановительное титрование Основа та же, что и при кислотно-основном титровании, но в этом случае происходит окислительно-восстановительная реакция между аналитом и окисляющим или восстанавливающим раствором, в зависимости от ситуации. В качестве индикатора может использоваться потенциометр (оборудование для измерения разности потенциалов) или окислительно-восстановительный индикатор (соединения, которые имеют определенный цвет в каждом из своих состояний окисления).
• Комплексообразующие титрования Они состоят из комплексообразующей реакции между аналитом и титрантом.
• Титрование осадков. Они заключаются в образовании осадка. Они очень специфичны, и используемые показатели очень характерны для каждой реакции.
• Гравиметрические методы Количественный метод , заключающийся в измерении веса материала или вещества до и после внесения в него каких-либо изменений. Прибором для измерения обычно являются аналитические весы. Существует несколько гравиметрических методов:
• Осадки . Она заключается в образовании осадка, так что при его взвешивании можно рассчитать его количество в исходном образце, используя стехиометрические соотношения. Осадок можно собрать из раствора, в котором он находится, путем фильтрования. Для применения этого метода аналит должен быть малорастворимым и химически хорошо определенным.
• улетучивание. Это заключается в улетучивании аналита для отделения его от образца. Затем аналит извлекается путем адсорбции на каком-либо материале, этот материал взвешивается, и выигрыш в весе будет обусловлен включением аналита, вес которого будет рассчитан по разности весов адсорбирующего материала до и после адсорбции аналита. Этот метод можно применять только в том случае, если анализируемое вещество является единственным летучим веществом в образце.
• Электроосаждение Он состоит из окислительно-восстановительной реакции , в которой аналит осаждается на электроде в составе соединения. Затем электрод взвешивают до и после окислительно-восстановительной реакции, чтобы можно было рассчитать количество осажденного аналита.

Более продвинутые инструментальные методы:

• Спектрометрические методы. Аппаратура используется для измерения поведения электромагнитного излучения ( свет ) в контакте с анализируемым веществом или соединением.
• Электроаналитические методы Похож на спектрометрический, но 61НД7 электричество /61НД7 используется вместо света для измерения электрического потенциала или электрического тока , пропускаемого анализируемым веществом.
• хроматографические методы.H4W1Z хроматография – это метод разделения, определения характеристик и количественной оценки сложных смесей. Он используется для разделения одного или нескольких компонентов смеси и одновременной их идентификации и расчета их концентрации или количества в образце, т.е. количественного определения. Хроматографический метод в основном состоит из неподвижной фазы и подвижной фазы, которые являются частью аппарата или конструкции, используемой для анализа образца. Неподвижная фаза состоит из вещества, которое прилипает к какой-либо системе, обычно выполненной в виде колонки, а подвижная фаза – это вещество (жидкость или газ), которое протекает через неподвижную фазу. Разделение компонентов (аналитов) происходит в соответствии со сродством каждого из них к неподвижной или подвижной фазе, которое зависит от различных химических и физических свойств (каждой или обеих фаз). Существуют различные типы хроматографии в зависимости от веществ, используемых в качестве подвижной и неподвижной фазы, условий, налагаемых на метод, и конструкции хроматографического оборудования. Например, на следующем изображении показано разделение различных компонентов смеси, которая была введена в хроматографическую колонку. Вы можете видеть различные цвета каждого компонента по мере их перемещения по неподвижной фазе, заполняющей колонку: