Fizikalno-kemijske metode analize: praktična primjena

Proučavanje tvari je prilično složena i zanimljiva stvar. Doista, u čistom obliku, gotovo se nikada ne pojavljuju u prirodi. Najčešće se radi o mješavini složenog sastava, u kojoj odvajanje komponenti zahtijeva određene napore, vještine i opremu.

Nakon razdvajanja, nije manje važno ispravno odrediti da li neka tvar pripada određenoj klasi, tj. Da je identificira. Odredite točke vrenja i tališta, izračunajte molekularnu težinu, provjerite radioaktivnost i tako dalje, općenito, istražite. U tu svrhu koriste se različite metode, uključujući fizikalno-kemijske metode analize. Vrlo su raznolike i zahtijevaju uporabu, u pravilu, posebne opreme. O njima će se dalje raspravljati.

Fizikalno-kemijske metode analize: opći pojam

Koji su to načini prepoznavanja spojeva? To su metode koje se temelje na izravnoj ovisnosti svih fizikalnih svojstava tvari o njezinom strukturnom kemijskom sastavu. Budući da su ti pokazatelji strogo individualni za svaki spoj, fizikalno-kemijske metode istraživanja su izuzetno učinkovite i daju 100% rezultate u određivanju sastava i drugih pokazatelja.

Dakle, sljedeća svojstva tvari mogu se uzeti kao:

• sposobnost apsorpcije svjetla;
• toplinska vodljivost;
• električna provodljivost;
• točka vrenja;
• topljenje i drugi parametri.

Fizikalno-kemijske metode istraživanja imaju značajnu razliku od čisto kemijskih metoda identificiranja tvari. Kao rezultat njihovog rada, ne postoji reakcija, tj. Transformacija tvari, i reverzibilna i nepovratna. U pravilu, spojevi ostaju netaknuti u masi i sastavu.

Značajke ovih metoda istraživanja

Postoji nekoliko glavnih značajki koje su karakteristične za takve metode određivanja tvari.

1. Ispitivanje uzoraka ne treba se očistiti od nečistoća prije postupka, budući da oprema to ne zahtijeva.
2. Fizikalno-kemijske metode analize imaju visok stupanj osjetljivosti, kao i povećanu selektivnost. Stoga analiza zahtijeva vrlo malu količinu ispitivanog uzorka, što čini ove metode vrlo praktičnim i učinkovitim. Čak i ako je potrebno odrediti element koji je sadržan u ukupnoj sirovoj masi u zanemarivim količinama, to nije prepreka za navedene metode.
3. Analiza traje samo nekoliko minuta, tako da je još jedna značajka kratkotrajna ili ekspresna brzina.
4. Razmatrane metode istraživanja ne zahtijevaju korištenje skupih pokazatelja.

Očigledno je da su prednosti i značajke dovoljne da fizikalno-kemijske metode istraživanja postanu univerzalne i tražene u gotovo svim studijama, bez obzira na područje djelovanja.

klasifikacija

Postoji nekoliko znakova, na temelju kojih su klasificirane metode koje se razmatraju. Međutim, predstavit ćemo najopćenitiji sustav, kombinirajući i pokrivajući sve glavne istraživačke metode izravno povezane s fizikalno-kemijskim.

1. Elektrokemijske metode istraživanja. Na temelju izmjerenog parametra na temelju:

• potenciometar;
• voltametrija;
• polarography;
• OscilloMeter;
• mjerač vodljivosti;
• elektrogravimetriyu;
• coulometry;
• amperometrija;
• dielkometriyu;
• visokofrekventna konduktometrija.

2. Spektralno. Oni uključuju:

• optički;
• Rendgenska fotoelektronska spektroskopija;
• elektromagnetska i nuklearna magnetska rezonancija.

3. Toplina. Podijeljeno na:

• toplinsko;
• termogravimetrija;
• kalorimetrija;
• entalpimetriyu;
• delatometriyu.

4. Kromatografske metode koje su:

• plin;
• slojna;
• prodiranje gela;
• razmjena;
• tekućina.

Također možete podijeliti fizikalno-kemijske metode analize na dvije velike skupine. Prvi je onaj zbog kojeg dolazi do uništenja, odnosno potpunog ili djelomičnog uništenja tvari ili elementa. Drugi je nedestruktivan, čuvajući cjelovitost ispitivanog uzorka.

Praktična primjena takvih metoda

Područja primjene razmatranih metoda rada prilično su raznolika, ali svi oni, naravno, na ovaj ili onaj način, odnose se na znanost ili tehnologiju. Općenito, postoji nekoliko osnovnih primjera iz kojih će postati jasno za što su točno takve metode.

1. Kontrola tijeka složenih tehnoloških procesa u proizvodnji. U tim slučajevima potrebna je oprema za beskontaktno upravljanje i praćenje svih strukturnih veza u radnom lancu. Isti uređaji će bilježiti kvarove i kvarove te će dati točno kvantitativno i kvalitativno izvješće o mjerama popravaka i upozorenja.
2. Provođenje kemijskog praktičnog rada kako bi se kvalitativno i kvantitativno odredio prinos produkta reakcije.
3. Proučavanje uzorka tvari radi utvrđivanja njegovog točnog elementarnog sastava.
4. Određivanje količine i kvalitete nečistoća u ukupnoj masi uzorka.
5. Točna analiza srednjih, primarnih i sekundarnih sudionika reakcije.
6. Detaljno izvješće o strukturi tvari i njezinim svojstvima.
7. Otkrivanje novih elemenata i prikupljanje podataka koji karakteriziraju njihova svojstva.
8. Praktična potvrda empirijskih teorijskih podataka.
9. Analitički rad s tvarima visoke čistoće koje se koriste u različitim granama tehnologije.
10. Titracija rješenja bez uporabe indikatora, koja daje točniji rezultat i ima potpuno jednostavnu kontrolu, zahvaljujući radu aparata. To znači da je utjecaj ljudskog faktora sveden na nulu.
11. Glavne fizikalno-kemijske metode analize omogućuju nam proučavanje sastava:

• minerala;
• minerala;
• silikati;
• meteoriti i strana tijela;
• metali i nemetali;
• legure;
• organske i anorganske tvari;
• pojedinačni kristali;
• rijetke i rasute stvari.

Područja primjene metoda

• nuklearna energija;
• fizika;
• kemija;
• radioelektronika;
• laserska tehnologija;
• istraživanje svemira i drugo.

Klasifikacija fizikalnih i kemijskih metoda analize samo potvrđuje koliko su sveobuhvatni, točni i univerzalni za uporabu u istraživanju.

Elektrokemijske metode

Temelj ovih metoda su reakcije u vodenim otopinama i na elektrodama pod djelovanjem električna struja to je, jednostavno rečeno, elektroliza. Prema tome, vrsta energije koja se koristi u ovim metodama analize je struja elektrona.

Ove metode imaju svoju klasifikaciju fizikalno-kemijskih metoda analize. Ova skupina uključuje sljedeće vrste.

1. Električna analiza težine. Prema rezultatima elektrolize iz elektroda se uklanja masa tvari, koja se zatim izvagava i analizira. Na taj način dobiti podatke o masi spojeva. Jedna od varijanti takvog rada je metoda interne elektrolize.
2. Polarography. U srcu - mjerenje struje. Ovaj indikator bit će izravno proporcionalan koncentraciji željenih iona u otopini. Amperometrijska titracija otopina je varijacija razmatrane polarografske metode.
3. Kulometrija se temelji na Faradayevom zakonu. Mjeri se količina utrošene električne energije u procesu, iz koje se zatim prebacuje u proračun iona u otopini.
4. Potenciometrija se temelji na mjerenju elektrodnih potencijala sudionika u procesu.

Svi razmatrani procesi su fizikalno-kemijske metode. kvantitativna analiza tvari. Elektrokemijskim metodama istraživanja smjesu se dijeli na komponente, određuje količina bakra, olova, nikla i drugih metala.

avetinjski

Osnove procesa elektromagnetskog zračenja. Također ima svoju klasifikaciju korištenih metoda.

1. Plamena fotometrija. Za to se ispitivana tvar raspršuje u otvoreni plamen. Mnogi metalni kationi daju boju određenoj boji, pa je stoga njihova identifikacija moguća. To su uglavnom tvari kao što su: alkalijski i zemnoalkalijski metali, bakar, galij, talij, indij, mangan, olovo, pa čak i fosfor.
2. Apsorpcijska spektroskopija. Obuhvaća dvije vrste: spektrofotometrija i kolorimetrija. Osnova - definicija spektra koji apsorbira tvar. Djeluje i na vidljivom i na vrućem (infracrvenom) dijelu zračenja.
3. Turbidimetrije.
4. Nefelometrijskim.
5. Luminescentna analiza.
6. Refraktometrija i polarimetrija.

Očito je da su sve razmatrane metode u ovoj skupini metode kvalitativne analize tvari.

Analiza emisija

Ovo je jedna od sorti spektralna analiza. U njegovoj provedbi, tvar je izložena najjačem izvoru pobude, na primjer, ispuštanju električni luk.

To uzrokuje emisiju ili apsorpciju elektromagnetski valovi. Prema ovom pokazatelju moguće je procijeniti kvalitativni sastav tvari, odnosno koji su specifični elementi uključeni u uzorak studije.

kromatografija

Fizikalno-kemijske studije često se provode u različitim okruženjima. U ovom slučaju, kromatografske tehnike postaju vrlo pogodne i učinkovite. Oni su podijeljeni u sljedeće vrste.

1. Adsorpcijska tekućina. Osnova različitih sposobnosti komponenti za adsorpciju.
2. Plinska kromatografija. Također se temelji na adsorpcijskom kapacitetu, samo za plinove i tvari u parnom stanju. Koristi se u masovnoj proizvodnji spojeva u takvim agregatnim stanjima, kada se proizvod otpušta u smjesi koja se treba odvojiti.
3. Distribucijska kromatografija.
4. Redox.
5. Ionska razmjena.
6. Papir.
7. Tanki sloj.
8. Sedimentna.
9. Adsorpcija-kompleksoobrazovatelnoj.

termalni

Fizikalno-kemijske studije također uključuju upotrebu metoda koje se temelje na toplini stvaranja ili razgradnje tvari. Takve metode također imaju svoju klasifikaciju.

1. Termička analiza.
2. Termogravimetrija.
3. Kalorimetar.
4. Entalpometriya.
5. Dilatometry.

Sve ove metode omogućuju određivanje količine topline, mehaničkih svojstava, entalpija tvari. Na temelju tih pokazatelja, sastav spojeva se kvantitativno određuje.

Metode analitičke kemije

Ovaj dio kemije ima svoje karakteristike, jer je glavni zadatak analitičara kvalitativno određivanje sastava tvari, njihova identifikacija i kvantitativno računovodstvo. U tom smislu, analitičke metode analize dijele se na:

• kemijski;
• biološke;
• fizičke i kemijske.

Budući da smo potonji zainteresirani, tada ćemo razmotriti točno koji se od njih koristi za određivanje tvari.

Glavni tipovi fizikalnih i kemijskih metoda u analitičkoj kemiji

1. Spektroskopski - svejedno o kojima smo već govorili.
2. Maseni spektar - baziran na djelovanju električnih i magnetskih polja na slobodne radikale, čestice ili ione. Laboratorijski suradnik fizikalno-kemijske analize osigurava kombinirani učinak određenih polja sila, a čestice se dijele na zasebne ionske tokove prema omjeru naboj / masa.
3. Radioaktivne metode.
4. Elektrokemijski.
5. Biokemijska.
6. Toplinska.

Što slične metode liječenja dopuštaju učenje o supstancama i molekulama? Prvo, izotopski sastav. I također: proizvodi reakcije, sadržaj određenih čestica u vrlo čistim tvarima, masa željenih spojeva i druge stvari korisne za istraživače.

Stoga su metode analitičke kemije važni načini dobivanja informacija o ionima, česticama, spojevima, tvarima i njihovoj analizi.