Sa kasalukuyan ay maraming mga espesyalista na nakatuon ang kanilang sarili sa pisikal o kemikal na mga agham, at minsan pareho. Sa katunayan, ang karamihan sa mga phenomena ay maaaring lohikal na maipaliwanag nang tumpak sa pamamagitan ng gayong mga eksperimento. Isasaalang-alang namin ang mga pamamaraan ng pisikal na pananaliksik nang mas detalyado.
Mga paraan ng pagsusuri sa analytical chemistry
Ang analytical chemistry ay ang agham ng pag-detect, paghihiwalay at pagtukoy ng mga kemikal. Upang magsagawa ng ilang mga operasyon na may mga compound, ginagamit ang kemikal, pisikal at physico-kemikal na pamamaraan ng pagsusuri. Ang huling pamamaraan ay tinatawag ding instrumental, dahil ang aplikasyon nito ay nangangailangan ng modernong kagamitan sa laboratoryo. Ito ay nahahati sa spectroscopic, nuclear physics at radiochemical group.
Bukod dito, sa chemistry ay maaaring may mga problema ng iba't ibang uri na nangangailangan ng mga indibidwal na solusyon. Depende dito, may mga pamamaraan ng qualitative (pagtukoy sa pangalan at anyo ng isang substance) at quantitative (pagtukoy kung gaano karami ng isang substance ang nilalaman sa isang aliquot o sample) analysis.
paraan ng quantitative analysis
Pinapayagan ka nilang matukoy ang nilalaman ng orihinal na sangkap sa sample. Sa kabuuan, mayroong kemikal, physico-chemical at pisikal na pamamaraan ng quantitative analysis.
Mga pamamaraan ng kemikal ng pagsusuring dami
Sila ay nahahati sa:
- Pagsusuri ng timbang na nagbibigay-daan sa iyong matukoy ang nilalaman ng isang substance sa pamamagitan ng pagtimbang sa isang analytical na balanse at pagsasagawa ng mga karagdagang operasyon.
- Pagsusuri ng volume, na kinabibilangan ng pagsukat sa dami ng mga substance sa iba't ibang pinagsama-samang estado o solusyon.
Hati naman, nahahati ito sa mga sumusunod na subsection:
- volumetric titrimetric analysis ay ginagamit sa isang kilalang konsentrasyon ng reagent, ang reaksyon kung saan ang kinakailangang substance ay natupok, at pagkatapos ay ang volume na nakonsumo ay sinusukat;
- volumetric gas method ay upang pag-aralan ang mga gas mixture kung saan ang orihinal na substance ay sinisipsip ng iba.
- volumetric sedimentation (mula sa Latin na sedimentum - "settlement") ay batay sa stratification ng isang dispersed system bilang resulta ng gravity. Sinasamahan ito ng pag-ulan, na ang dami nito ay sinusukat gamit ang isang centrifuge tube.
Ang
Ang
Ang mga pamamaraang kemikal ay hindi palaging maginhawang gamitin, dahil madalas na kinakailangan upang paghiwalayin ang pinaghalong upang ihiwalay ang nais na bahagi. Upang maisagawa ang naturang operasyon nang walang paggamit ng mga reaksiyong kemikal, ginagamit ang mga pisikal na pamamaraan ng pagsusuri. At upang obserbahan ang pagbabago sa mga pisikal na katangian ng tambalan bilang isang resultanagsasagawa ng mga reaksyon - pisikal at kemikal.
Mga pisikal na paraan ng quantitative analysis
Ginagamit ang mga ito sa maraming pag-aaral sa laboratoryo. Kabilang sa mga pisikal na paraan ng pagsusuri ang:
- Spectroscopic - batay sa interaksyon ng mga atom, molekula, ion ng pinag-aralan na tambalan na may electromagnetic radiation, bilang resulta kung saan ang mga photon ay naa-absorb o nailalabas.
- Ang nuclear-physical method ay binubuo sa paglalantad ng sample ng substance na pinag-aaralan sa neutron flux, sa pamamagitan ng pag-aaral kung saan, pagkatapos ng eksperimento, posibleng matukoy ang quantitative content ng mga elementong nakapaloob sa sample sa pamamagitan ng pagsukat radioactive radiation. Gumagana ito dahil ang dami ng aktibidad ng particle ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon ng elementong pinag-aaralan.
- Ang radiochemical method ay upang matukoy ang nilalaman sa substance ng radioactive isotopes na nabuo bilang resulta ng mga pagbabago.
Physico-chemical na pamamaraan ng quantitative analysis
Dahil ang mga pamamaraang ito ay bahagi lamang ng mga pisikal na pamamaraan para sa pagsusuri ng isang substansiya, nahahati din ang mga ito sa spectroscopic, nuclear-physical at radiochemical na pamamaraan ng pananaliksik.
Mga paraan ng pagsusuri ng husay
Sa analytical chemistry, upang pag-aralan ang mga katangian ng isang substance, matukoy ang pisikal na estado nito, kulay, panlasa, amoy, mga pamamaraan ng qualitative analysis ay ginagamit, na, naman, ay nahahati sa parehong kemikal, pisikal at physico-chemical (instrumental). Bukod dito, ang mga pisikal na pamamaraan ng pagsusuri ay mas gusto sa analytical chemistry.
Ang mga pamamaraang kemikal ay isinasagawa sa dalawang paraan: mga reaksyon sa mga solusyon at mga reaksyon sa tuyo na paraan.
Wet way reactions
Ang mga reaksyon sa mga solusyon ay may ilang partikular na kundisyon, ang isa o higit pa sa mga ito ay dapat matugunan:
- Pagbuo ng hindi matutunaw na namuo.
- Pagbabago ng kulay ng solusyon.
- Ebolusyon ng isang gaseous substance.
Maaaring mangyari ang pagbuo ng precipitate, halimbawa, bilang resulta ng interaksyon ng barium chloride (BaCl2) at sulfuric acid (H2SO4). Ang mga produkto ng reaksyon ay hydrochloric acid (HCl) at isang puting namuo na hindi matutunaw sa tubig - barium sulfate (BaSO4). Pagkatapos ay matutupad ang kinakailangang kondisyon para sa paglitaw ng isang kemikal na reaksyon. Minsan ang mga produkto ng reaksyon ay maaaring isang pares ng mga sangkap, na dapat paghiwalayin sa pamamagitan ng pagsasala.
Ang pagpapalit ng kulay ng solusyon bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal ay isang napakahalagang katangian ng pagsusuri. Ito ay madalas na sinusunod kapag nagtatrabaho sa mga proseso ng redox o kapag gumagamit ng mga tagapagpahiwatig sa proseso ng acid-base titration. Ang mga sangkap na maaaring magbigay ng kulay sa solusyon na may naaangkop na kulay ay kinabibilangan ng: potassium thiocyanate KSCN (ang pakikipag-ugnayan nito sa iron III na mga asing-gamot ay sinamahan ng isang pulang dugo na kulay ng solusyon), ferric chloride (kapag nakikipag-ugnayan sa chlorine na tubig, ang mahinang berdeng kulay ng ang solusyon ay nagiging dilaw), potassium dichromate (kapag nabawasan at sa ilalim ng pagkilos ng sulfuric acid, ito ay nagbabago mula sa orange hanggang sadark green) at iba pa.
Ang mga reaksyon na nagpapatuloy sa paglabas ng gas ay hindi basic at ginagamit sa mga bihirang kaso. Ang pinakakaraniwang ginagawang carbon dioxide sa mga laboratoryo ay CO2.
Mga tuyong reaksyon
Ang ganitong mga pakikipag-ugnayan ay ginagawa upang matukoy ang nilalaman ng mga impurities sa nasuri na substance, sa pag-aaral ng mga mineral, at ito ay binubuo ng ilang yugto:
- Fusibility test.
- Pagsusuri sa kulay ng apoy.
- Volatility test.
- Ang kakayahang mag-redox ng mga reaksyon.
Karaniwan, ang mga mineral na substance ay sinusuri para sa kakayahang matunaw sa pamamagitan ng pagpapainit ng maliit na sample ng mga ito sa ibabaw ng gas burner at pagmamasid sa pag-ikot ng mga gilid nito sa ilalim ng magnifying glass.
Upang suriin kung paano kayang pangkulay ng sample ang apoy, inilapat muna ito sa isang platinum wire sa base ng apoy, at pagkatapos ay sa lugar na pinakamainit.
Ang pagkasumpungin ng sample ay sinusuri sa assay cylinder, na pinainit pagkatapos ng pagpapakilala ng elemento ng pagsubok.
Ang mga reaksyon ng mga proseso ng redox ay kadalasang ginagawa sa mga tuyong bola ng fused borax, kung saan inilalagay ang sample at pagkatapos ay pinainit. Mayroong iba pang mga paraan upang maisagawa ang reaksyong ito: pagpainit sa isang glass tube na may mga alkali na metal - Na, K, simpleng pagpainit o pag-init sa uling, at iba pa.
Paggamit ng mga chemical indicator
Minsan iba ang ginagamit ng mga paraan ng pagsusuri sa kemikalmga indicator na tumutulong sa pagtukoy ng pH ng medium ng isang substance. Ang pinakakaraniwang ginagamit ay:
- Litmus. Sa isang acidic na kapaligiran, ang indicator litmus paper ay nagiging pula, at sa isang alkaline na kapaligiran ay nagiging asul ito.
- Methylorange. Kapag na-expose sa acidic ion, nagiging pink ito, alkaline - nagiging dilaw.
- Phenolphthalein. Sa isang alkaline na kapaligiran, ito ay katangian ng isang pulang kulay, at sa isang acidic na kapaligiran ay wala itong kulay.
- Curcumin. Ito ay ginagamit nang mas madalas kaysa sa iba pang mga tagapagpahiwatig. Nagiging kayumanggi na may alkalis at dilaw na may mga acid.
Mga pisikal na paraan ng pagsusuri ng husay
Sa kasalukuyan, kadalasang ginagamit ang mga ito sa parehong pang-industriya at pananaliksik sa laboratoryo. Ang mga halimbawa ng pisikal na paraan ng pagsusuri ay:
- Spectral, na tinalakay na sa itaas. Ito naman, ay nahahati sa mga paraan ng paglabas at pagsipsip. Depende sa analytical signal ng mga particle, ang atomic at molecular spectroscopy ay nakikilala. Sa panahon ng paglabas, ang sample ay naglalabas ng quanta, at sa panahon ng pagsipsip, ang mga photon na ibinubuga ng sample ay piling hinihigop ng maliliit na particle - mga atomo at molekula. Ang pamamaraang kemikal na ito ay gumagamit ng mga uri ng radiation tulad ng ultraviolet (UV) na may wavelength na 200-400 nm, nakikita na may wavelength na 400-800 nm at infrared (IR) na may wavelength na 800-40000 nm. Ang mga nasabing lugar ng radiation ay tinatawag na "optical range".
- Luminescent (fluorescent) na pamamaraan ay binubuo sa pagmamasid sa paglabas ng liwanag ng substance na pinag-aaralan dahil sapagkakalantad sa ultraviolet rays. Ang sample ng pagsubok ay maaaring isang organic o mineral compound, pati na rin ang ilang mga gamot. Kapag nalantad sa UV radiation, ang mga atomo ng sangkap na ito ay pumasa sa isang nasasabik na estado, na nailalarawan sa pamamagitan ng isang kahanga-hangang reserbang enerhiya. Sa panahon ng paglipat sa normal na estado, ang substance ay umiilaw dahil sa natitirang dami ng enerhiya.
- X-ray diffraction analysis ay isinasagawa, bilang panuntunan, gamit ang mga x-ray. Ginagamit ang mga ito upang matukoy ang laki ng mga atomo at kung paano matatagpuan ang mga ito na may kaugnayan sa iba pang mga sample na molekula. Kaya, ang kristal na sala-sala, ang komposisyon ng sample, at ang pagkakaroon ng mga impurities sa ilang mga kaso ay matatagpuan. Gumagamit ang paraang ito ng kaunting analyte nang hindi gumagamit ng mga kemikal na reaksyon.
- Mass-spectrometric na paraan. Minsan nangyayari na ang electromagnetic field ay hindi pinapayagan ang ilang mga ionized na particle na dumaan dito dahil sa masyadong malaking pagkakaiba sa ratio ng masa at singil. Upang matukoy ang mga ito, kailangan ang pisikal na paraan ng pagsusuring ito.
Ang
Kaya, ang mga pamamaraang ito ay mataas ang pangangailangan, kumpara sa mga karaniwang kemikal, dahil mayroon silang ilang mga pakinabang. Gayunpaman, ang kumbinasyon ng kemikal at pisikal na pamamaraan ng pagsusuri sa analytical chemistry ay nagbibigay ng mas mahusay at mas tumpak na resulta ng pag-aaral.
Physico-chemical (instrumental) na pamamaraan ng pagsusuri ng husay
Kabilang sa mga kategoryang ito ang:
- Mga pamamaraang electrochemical na binubuo sa pagsukatelectromotive forces ng galvanic cells (potentiometry) at electrical conductivity ng mga solusyon (conductometry), gayundin sa pag-aaral ng paggalaw at iba pang proseso ng kemikal (polarography).
- Emission spectral analysis, ang esensya nito ay upang matukoy ang intensity ng electromagnetic radiation sa frequency scale.
- Photometric na paraan.
- X-ray spectral analysis, na sumusuri sa spectra ng mga x-ray na dumaan sa sample.
- Paraan para sa pagsukat ng radyaktibidad.
- Ang chromatographic method ay nakabatay sa paulit-ulit na interaksyon ng sorption at desorption ng isang substance kapag gumagalaw ito sa isang hindi kumikibo na sorbent.
Dapat mong malaman na karaniwang pisikal-kemikal at pisikal na mga pamamaraan ng pagsusuri sa kimika ay pinagsama sa isang grupo, kaya kapag sila ay itinuring nang hiwalay, marami silang pagkakatulad.
Physico-chemical na paraan ng paghihiwalay ng mga substance
Napakadalas sa mga laboratoryo ay may mga sitwasyon kung kailan imposibleng makuha ang kinakailangang sangkap nang hindi ito inihihiwalay sa iba. Sa ganitong mga kaso, ginagamit ang mga paraan ng paghihiwalay ng mga substance, na kinabibilangan ng:
- Extraction - isang paraan kung saan kinukuha ang kinakailangang substance mula sa isang solusyon o pinaghalong sa pamamagitan ng extractant (kaugnay na solvent).
- Chromatography. Ang paraang ito ay ginagamit hindi lamang para sa pagsusuri, kundi para din sa paghihiwalay ng mga bahagi na nasa mobile at stationary phase.
- Paghihiwalay sa pamamagitan ng pagpapalitan ng ion. Ang resultaang ninanais na substance ay maaaring namuo, hindi matutunaw sa tubig, at pagkatapos ay maaaring paghiwalayin sa pamamagitan ng centrifugation o filtration.
- Cryogenic separation ay ginagamit para mag-extract ng mga gaseous substance mula sa hangin.
- Ang electrophoresis ay ang paghihiwalay ng mga substance na may partisipasyon ng isang electric field, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang mga particle na hindi naghahalo sa isa't isa ay gumagalaw sa likido o gas na media.
Kaya, palaging makukuha ng laboratory assistant ang kinakailangang substance.
