Physico-chemical research bilang isang sangay ng analytical chemistry ay malawakang ginagamit sa bawat larangan ng buhay ng tao. Nagbibigay-daan sa iyo ang mga ito na pag-aralan ang mga katangian ng isang substance ng interes sa pamamagitan ng pagtukoy sa quantitative component ng mga bahagi sa komposisyon ng sample.
Substance research
Ang siyentipikong pananaliksik ay ang kaalaman sa isang bagay o phenomenon upang makakuha ng sistema ng mga konsepto at kaalaman. Ayon sa prinsipyo ng pagkilos, ang mga pamamaraan na ginamit ay inuri sa:
- empirical;
- organisasyon;
- interpretative;
- paraan ng qualitative at quantitative analysis.
Ang mga pamamaraan ng empirikal na pananaliksik ay sumasalamin sa bagay na pinag-aaralan mula sa panig ng mga panlabas na pagpapakita at kasama ang pagmamasid, pagsukat, eksperimento, paghahambing. Ang empirical na pag-aaral ay nakabatay sa mga mapagkakatiwalaang katotohanan at hindi nagsasangkot ng paglikha ng mga artipisyal na sitwasyon para sa pagsusuri.
Mga pamamaraan ng organisasyon - comparative, longitudinal, complex. Ang una ay nagpapahiwatig ng paghahambing ng mga estado ng isang bagay na nakuha sa iba't ibang oras at sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon. Longitudinal - pagmamasid sa bagaypananaliksik sa mahabang panahon. Ang kumplikado ay isang kumbinasyon ng mga longitudinal at comparative na pamamaraan.
Mga paraan ng interpretasyon - genetic at structural. Ang genetic variant ay nagsasangkot ng pag-aaral ng pag-unlad ng isang bagay mula sa sandali ng paglitaw nito. Pinag-aaralan at inilalarawan ng structural method ang istruktura ng isang bagay.
Ang analytical chemistry ay tumatalakay sa mga pamamaraan ng qualitative at quantitative analysis. Ang mga pag-aaral ng kemikal ay naglalayong matukoy ang komposisyon ng bagay na pinag-aaralan.
paraan ng quantitative analysis
Sa tulong ng quantitative analysis sa analytical chemistry, natutukoy ang komposisyon ng mga kemikal na compound. Halos lahat ng mga pamamaraang ginamit ay batay sa pag-aaral ng pagdepende ng kemikal at pisikal na katangian ng isang sangkap sa komposisyon nito.
Ang quantitative analysis ay pangkalahatan, kumpleto at bahagyang. Tinutukoy ng pangkalahatan ang dami ng lahat ng kilalang substance sa bagay na pinag-aaralan, hindi alintana kung naroroon man ang mga ito sa komposisyon o wala. Ang isang kumpletong pagsusuri ay nakikilala sa pamamagitan ng paghahanap ng dami ng komposisyon ng mga sangkap na nakapaloob sa sample. Tinutukoy ng bahagyang opsyon ang nilalaman ng mga bahagi lamang ng interes sa pag-aaral ng kemikal na ito.
Depende sa paraan ng pagsusuri, may tatlong pangkat ng mga pamamaraan: kemikal, pisikal at physico-kemikal. Ang lahat ng ito ay batay sa pagbabago sa pisikal o kemikal na mga katangian ng isang sangkap.
Chemical Research
Ang paraang ito ay naglalayon sa pagtukoy ng mga sangkap sa iba't ibang dami na nagaganap na kemikalmga reaksyon. Ang huli ay may mga panlabas na pagpapakita (pagkawala ng kulay, pagpapalabas ng gas, init, sediment). Ang pamamaraang ito ay malawakang ginagamit sa maraming sangay ng buhay ng modernong lipunan. Ang laboratoryo ng pagsasaliksik ng kemikal ay kailangang-kailangan sa pharmaceutical, petrochemical, construction at marami pang ibang industriya.
May tatlong uri ng pananaliksik sa kemikal. Ang Gravimetry, o pagsusuri ng timbang, ay batay sa pagbabago sa mga quantitative na katangian ng sangkap ng pagsubok sa sample. Ang pagpipiliang ito ay simple at nagbibigay ng tumpak na mga resulta, ngunit nakakaubos ng oras. Sa ganitong uri ng mga pamamaraan ng pananaliksik sa kemikal, ang kinakailangang sangkap ay pinaghihiwalay mula sa kabuuang komposisyon sa anyo ng isang precipitate o gas. Pagkatapos ay dinala ito sa isang solidong hindi matutunaw na yugto, sinala, hugasan, tuyo. Pagkatapos ng mga pamamaraang ito, tinitimbang ang bahagi.
Ang Titrimetry ay isang volumetric analysis. Ang pag-aaral ng mga kemikal ay nangyayari sa pamamagitan ng pagsukat sa dami ng isang reagent na tumutugon sa sangkap na pinag-aaralan. Ang konsentrasyon nito ay kilala nang maaga. Ang dami ng reagent ay sinusukat kapag naabot ang equivalence point. Sa pagsusuri ng gas, tinutukoy ang dami ng inilabas o nasipsip na gas.
Bukod dito, kadalasang ginagamit ang pagsasaliksik ng modelong kemikal. Ibig sabihin, ang isang analogue ng bagay na pinag-aaralan ay nilikha, na mas maginhawang pag-aralan.
Pisikal na Pananaliksik
Hindi tulad ng pananaliksik sa kemikal batay sa pagsasagawa ng mga naaangkop na reaksyon, ang mga pisikal na pamamaraan ng pagsusuri ay nakabatay sa parehong mga katangian ng mga sangkap. Para sa kanilangang pagsasagawa ay nangangailangan ng mga espesyal na kagamitan. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay upang masukat ang mga pagbabago sa mga katangian ng isang sangkap na sanhi ng pagkilos ng radiation. Ang mga pangunahing paraan ng pisikal na pagsusuri ay refractometry, polarimetry, fluorimetry.
Refractometry ay isinasagawa gamit ang isang refractometer. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay nabawasan sa pag-aaral ng repraksyon ng liwanag na dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa. Ang pagbabago ng anggulo sa kasong ito ay depende sa mga katangian ng mga medium na bahagi. Samakatuwid, nagiging posible na matukoy ang komposisyon ng medium at ang istraktura nito.
Ang Polarimetry ay isang optical na paraan ng pananaliksik na gumagamit ng kakayahan ng ilang partikular na substance na paikutin ang plane of oscillation ng linearly polarized light.
Para sa fluorimetry, ginagamit ang mga laser at mercury lamp, na lumilikha ng monochromatic radiation. Ang ilang mga sangkap ay may kakayahang mag-fluorescence (sumisipsip at naglalabas ng hinihigop na radiation). Batay sa intensity ng fluorescence, isang konklusyon ang ginawa tungkol sa quantitative determination ng substance.
Pisikal at kemikal na pananaliksik
Ang mga pamamaraan ng pagsasaliksik sa pisiko-kemikal ay nagrerehistro ng mga pagbabago sa mga pisikal na katangian ng isang sangkap sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga reaksiyong kemikal. Ang mga ito ay batay sa direktang pag-asa ng mga pisikal na katangian ng bagay na pinag-aaralan sa komposisyon ng kemikal nito. Ang mga pamamaraang ito ay nangangailangan ng paggamit ng ilang mga instrumento sa pagsukat. Bilang panuntunan, ang pagmamasid ay isinasagawa para sa thermal conductivity, electrical conductivity, light absorption, boiling point at melting point.
Pag-aaral ng Physico-chemical ng matteray malawakang ginagamit dahil sa kanilang mataas na katumpakan at bilis ng pagkuha ng mga resulta. Sa modernong mundo, dahil sa pag-unlad ng mga teknolohiyang IT, ang mga pamamaraan ng kemikal ay naging mahirap ilapat. Ginagamit ang mga pamamaraang physico-chemical sa industriya ng pagkain, agrikultura, forensics.
Ang isa sa mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga pisikal at kemikal na pamamaraan at mga kemikal ay ang pagtatapos ng reaksyon (ang equivalence point) ay matatagpuan gamit ang mga instrumento sa pagsukat, at hindi nakikita.
Ang mga pangunahing pamamaraan ng pisikal at kemikal na pananaliksik ay itinuturing na spectral, electrochemical, thermal at chromatographic na pamamaraan.
Spectral na paraan ng pagsusuri ng substance
Ang batayan ng spectral na pamamaraan ng pagsusuri ay ang pakikipag-ugnayan ng isang bagay sa electromagnetic radiation. Pinag-aaralan ang pagsipsip, pagninilay, at pagkalat ng huli. Ang isa pang pangalan para sa pamamaraan ay optical. Ito ay kumbinasyon ng qualitative at quantitative na pananaliksik. Nagbibigay-daan sa iyo ang spectral analysis na suriin ang kemikal na komposisyon, istraktura ng mga bahagi, magnetic field at iba pang katangian ng isang substance.
Ang esensya ng pamamaraan ay upang matukoy ang mga resonant frequency kung saan ang substance ay tumutugon sa liwanag. Ang mga ito ay mahigpit na indibidwal para sa bawat bahagi. Sa pamamagitan ng spectroscope, makikita mo ang mga linya sa spectrum at matukoy ang mga nasasakupan ng isang substance. Ang intensity ng spectral lines ay nagbibigay ng ideya ng quantitative na katangian. Ang pag-uuri ng mga spectral na pamamaraan ay batay sa uri ng spectrum at layunin ng pag-aaral.
Paraan ng paglabasnagbibigay-daan sa iyo na pag-aralan ang spectra ng paglabas at nagbibigay ng impormasyon tungkol sa komposisyon ng sangkap. Upang makakuha ng data, ito ay sumasailalim sa isang electric arc discharge. Ang isang pagkakaiba-iba ng pamamaraang ito ay ang flame photometry. Ang spectra ng pagsipsip ay pinag-aaralan ng paraan ng pagsipsip. Ang mga opsyon sa itaas ay tumutukoy sa qualitative analysis ng substance.
Ang quantitative spectral analysis ay naghahambing sa intensity ng spectral line ng object na pinag-aaralan at isang substance na alam na konsentrasyon. Kasama sa mga pamamaraang ito ang atomic absorption, atomic fluorescence at luminescence analysis, turbidimetry, nephelometry.
Mga Batayan ng electrochemical analysis ng mga substance
Electrochemical analysis ay gumagamit ng electrolysis para pag-aralan ang isang substance. Ang mga reaksyon ay isinasagawa sa isang may tubig na solusyon sa mga electrodes. Isa sa mga magagamit na katangian ay dapat masukat. Ang pag-aaral ay isinasagawa sa isang electrochemical cell. Ito ay isang sisidlan kung saan inilalagay ang mga electrolyte (mga sangkap na may ionic conductivity), mga electrodes (mga sangkap na may electronic conductivity). Ang mga electrodes at electrolyte ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa. Sa kasong ito, ang kasalukuyang ay ibinibigay mula sa labas.
Pag-uuri ng mga pamamaraang electrochemical
Uriin ang mga pamamaraang electrochemical batay sa mga phenomena kung saan nakabatay ang mga pisikal at kemikal na pag-aaral. Ito ay mga pamamaraan na mayroon at walang extraneous na potensyal.
Ang Conductometry ay isang analytical na pamamaraan at sumusukat sa electrical conductivity G. Ang conductometric analysis ay karaniwang gumagamit ng alternating current. Conductometric titration - higit pakaraniwang pamamaraan ng pananaliksik. Ang pamamaraang ito ay ang batayan para sa paggawa ng mga portable conductometer na ginagamit para sa mga kemikal na pag-aaral ng tubig.
Kapag nagsasagawa ng potentiometry, sinusukat ang EMF ng isang reversible galvanic cell. Tinutukoy ng paraan ng coulometry ang dami ng kuryenteng natupok sa panahon ng electrolysis. Sinisiyasat ng Voltammetry ang dependence ng magnitude ng current sa inilapat na potensyal.
Thermal na paraan ng pagsusuri ng substance
Thermal analysis ay naglalayong matukoy ang pagbabago sa mga pisikal na katangian ng isang substance sa ilalim ng impluwensya ng temperatura. Isinasagawa ang mga pamamaraan ng pagsubok na ito sa loob ng maikling panahon at may maliit na halaga ng pinag-aralan na sample.
Ang Thermogravimetry ay isa sa mga paraan ng thermal analysis, na tumutukoy sa pagpaparehistro ng mga pagbabago sa masa ng isang bagay sa ilalim ng impluwensya ng temperatura. Ang paraang ito ay itinuturing na isa sa pinakatumpak.
Sa karagdagan, ang mga pamamaraan ng thermal research ay kinabibilangan ng calorimetry, na tumutukoy sa kapasidad ng init ng isang substance, enthalpymetry, batay sa pag-aaral ng kapasidad ng init. Kabilang din sa mga ito ay dapat na maiugnay ang dilatometry, na kumukuha ng pagbabago sa dami ng sample sa ilalim ng impluwensya ng temperatura.
Mga paraan ng Chromatographic para sa pagsusuri ng mga substance
Ang chromatography method ay isang paraan ng paghihiwalay ng mga substance. Maraming uri ng chromatography, ang mga pangunahing ay: gas, distribution, redox, precipitation, ion exchange.
Ang mga bahagi sa test sample ay pinaghihiwalay sa pagitan ng gumagalaw at nakatigilmga yugto. Sa unang kaso, pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga likido o gas. Ang nakatigil na yugto ay isang sorbent - isang solid. Ang mga sample na bahagi ay gumagalaw sa mobile phase kasama ang stationary phase. Sa bilis at oras ng pagdaan ng mga bahagi sa huling yugto, hinuhusgahan ang mga pisikal na katangian ng mga ito.
Paglalapat ng mga pisikal at kemikal na pamamaraan ng pananaliksik
Ang pinakamahalagang bahagi ng mga pamamaraang pisikal at kemikal ay sanitary-chemical at forensic-chemical na pananaliksik. Mayroon silang ilang mga pagkakaiba. Sa unang kaso, ang mga tinatanggap na pamantayan sa kalinisan ay ginagamit upang suriin ang pagsusuri na ginawa. Ang mga ito ay itinakda ng mga ministeryo. Ang sanitary-chemical research ay isinasagawa alinsunod sa pamamaraang itinatag ng serbisyong epidemiological. Gumagamit ang proseso ng mga modelo sa kapaligiran na ginagaya ang mga katangian ng mga produktong pagkain. Ginagawa rin nila ang mga kundisyon ng pagpapatakbo ng sample.
Ang forensic chemical research ay naglalayon sa quantitative detection ng narcotic, potent substances at poisons sa katawan ng tao, mga produktong pagkain, mga gamot. Isinasagawa ang pagsusuri ayon sa utos ng hukuman.
