KVANTITATIV ANALYSE I KEMI: MÅLINGER, FORBEREDELSE - KEMI - 2025

Den kvantitative analyse i kemi, som i enhver disciplin, består i det væsentlige af bestemmelse af mængder af et specifikt stof. Disse analyser besvarer spørgsmålet 'hvor meget er der?' af et stof i forskellige prøver; af jord, have, floder, læskedrikke, væsker, planteekstrakter, dyr, faste stoffer, krystaller blandt mange flere.

Spørgsmålet "hvor meget er der?" Det er blevet formuleret, siden mennesket udtænkte interessen ved for eksempel at udvinde mineraler og ædelsten, olier, krydderier med den faste hensigt at kommercialisere dem. I dag er penge fortsat en af ​​de vigtigste grunde til, at et stof eller en analyt kvantificeres.

Hundredvis af reagensglas: glasvarer, der dagligt bruges i prøvepræparater til kvantitativ analyse. Kilde: Pexels.

Et mineral kan være rigere på guld end et andet. For at finde ud af det er det nødvendigt at bestemme den centesimale sammensætning af de to mineraler, og den med den højeste procentdel af guld vil være en mere attraktiv kilde til at udtrække det eftertragtede metal. Det samme sker med fremmede eller radioaktive metaller.

Teknikkerne til at kvantificere og på hvilke kvantitative analyser er baseret er meget forskellige og varierede. Hver implicerer en separat specialisering såvel som dens dybe teoretiske baser. Men det punkt, hvor de alle sammen konvergerer, er altid at besvare det samme spørgsmål, der allerede er nævnt; spørgsmål, der taler om kvalitet, renhed, ydelse, pålidelighed osv.

Målinger

For at kvantificere ethvert stof eller materiale er det vigtigt at kunne måle nogen af ​​dets fysiske eller kemiske egenskaber. Den valgte egenskab afhænger af stoffet og den anvendte teknik. En nyttig ledetråd til at erkende, at en analyseteknik kan kvantificere, er at den har suffikset-metri i slutningen af ​​sit navn.

For eksempel er de to klassiske måleteknikker inden for analytisk kemi gravimetri (massemåling) og volumetri (volumenmåling).

De betragtes som klassiske, fordi de i princippet ikke har brug for for sofistikerede instrumenter eller brugen af ​​elektromagnetisk stråling; men analytiske saldi, mørtel, digler og glasvarer.

gravimetriske

Ved gravimetri søger den næsten altid at opnå et bundfald efter en række metodologiske trin, som massen bestemmes til.

For eksempel er en teknik til kvantificering af chloridioner i en prøve at udfælde dem som sølvchlorid, AgCl; et mælkehvidt bundfald, som kan vejes.

Et andet simpelt eksempel er at bestemme fugtighedsindholdet i et legeme, et materiale eller et fast stof.

For at gøre dette vejes det faste stof først, før det introduceres i en ovn ved ca. 100 ° C, længe nok til, at vandet kan fordampe. Derefter vejes det igen, og forskellen mellem den endelige masse og den indledende masse er lig med massen af ​​vand, der er fordampet; dvs. dens vandindhold% H ₂ O.

Hvis udførtes denne analyse på vandmeloner, ville det ikke være overraskende, hvis deres% H ₂ O var for højt (~ 95%); mens det for de såkaldte nødder forventes, at de indeholder lidt vand (% H ₂ O <10%), et kendetegn, som dette navn tilskrives.

Volumetrisk

På den anden side arbejder volumetri med volumener, hvorfra koncentrationen af ​​de opløste arter af interesse ekstraheres efter anvendelse af titreringer. F.eks. Kan en analyt, hvis farve er følsom over for en specifik reaktion, bestemmes ved kolorimetriske titreringer.

Ligeledes kan syretallet (AI) af olierne (spiselige eller ej) bestemmes ved syre-base-titreringer ved anvendelse af en opløsning af en standardiseret stærk base (sædvanligvis KOH eller NaOH). Udover andre parametre kan AI-værdier forskellige typer olier karakteriseres og klassificeres efter deres kilder og andre variabler.

Disse analytiske målinger giver altid et resultat ledsaget af en fysisk enhed (og dens eksperimentelle fejl). Hvad er koncentrationen? Hvor ren er prøven? Representerer det givne beløb en sundhedsrisiko? Hvad var udbyttet af reaktionen?

Disse og flere spørgsmål besvares efter målinger og databehandling.

Udarbejdelse af standarder eller standarder

"Med den samme stang, som du måler dine standarder, vil du måle dine prøver." Og denne hypotetiske stang vil have opdelinger og underinddelinger, hver med forskellige størrelser af egenskaben hos analytten, der korrelerer med dens koncentration. Nævnte størrelser eller værdier sammenlignes endelig med dem, der er opnået ved måling af analytens egenskab.

Til dette skal en kalibreringskurve altid konstrueres ud fra et udvalg af standarder eller standarder, hvis koncentrationer tidligere er kendt.

Og hvordan man kender dem på forhånd? Fordi det er uafhængige variabler: analytikeren bestemmer, afhængigt af typen af ​​prøve eller analyse, hvor meget af mønsteret der vil veje.

Søde svampe

Et hypotetisk eksempel kunne indrammes i undersøgelsen af ​​indholdet af sukkerarter eller samlede kulhydrater fra adskillige champignonsfamilier. Mønsteret, der består af sukkerarter, der tidligere er påvist takket være kvalitativ analyse af svampene, bør ideelt set efterligne den organiske matrix af prøverne.

Derefter, forberedt, reagerer mønstrene, hvilket forårsager en farveændring. Hvis dens intensitet måles ved UV-vis spektroskopi, kan den sammenlignes med intensiteten af ​​de farver, der udsendes fra sukkerarterne i prøverne; og bestem derfor gennem en matematisk clearance indholdet af den totale sukker.

Når dette er gjort, kan der konstrueres en kalibreringskurve ud fra prøverne, så andre svampe (fra samme region eller land) kan få deres sukker bestemt direkte uden at udarbejde andre standarder.

Indsamling og behandling

I kvantitative analyser er der mange variabler, der skal behandles nøje afhængigt af studietypen. Ofte er det ikke nok bare at gå rundt og indsamle prøver til venstre og højre; Hvor er det indsamlet? Er det betydeligt? Hvilke mængder? Hvad vil være forbehandlingen og andre procedurer?

I eksemplet med svampe er det nødvendigt at vide, hvilke familier sukkererne bestemmes ud fra, i hvilke plantager eller naturlig oprindelse de vil blive samlet, på hvilket tidspunkt af året, de orografiske egenskaber osv. Når svampene er samlet (olier, korn, blæk, meteoritter, biologiske stoffer), hvad skal man gøre med dem inden kvantitativ analyse?

Næsten altid foregår en kvantitativ analyse af en kvalitativ analyse; identificere, hvilke forbindelser prøverne har, især hvis du arbejder med dem for første gang.

Nogle behandlinger kan være rent fysiske: såsom slibning af en vegetabilsk masse eller syrefordøjelse af et mineral. Andre er på den anden side kemiske: en forestringsreaktion, sur eller basisk hydrolyse, substitution, amination osv., Hvilket frembringer en art, der lettere kan kvantificeres ved den valgte teknik.

eksempler

Nogle daglige eksempler på kvantitativ analyse i kemi vil blive nævnt for at afslutte:

-Bestemmelse af den alkoholiske grad af øl, vin og håndværksdrikke.

-Fra en patients urin kan det være kendt, hvis der er en stigning eller fald i koncentrationen af ​​en eller flere komponenter, som er relateret til påvisning af en sygdom. Ligeledes, hvis et lægemiddel udskilles i urinen, kan det bestemmes, hvor meget af stoffet, der blev "assimileret" af kroppen.

-Bestemmelse af den centesimale sammensætning af mineralprøver, terrestrisk eller udenjordisk.

-Giv nogle råprøver, bestemmes H / C-forholdet for at sammenligne aromatiske grader af råolier fra forskellige kilder. Tunge råolier er kendetegnet ved at have en H / C på mindre end 1; jo lettere det er, jo mere H / C vil have en værdi over 1.

-Bestemmelse af ernæringssammensætningen af ​​fødevarer og spiselige produkter.

-Studier om lægemidlers stabilitet som en del af de relevante kvalitetsanalyser til deres kommercialisering og opbevaring.

- Overvågning af forureningsgraden forårsaget af stoffer i vandprøver fra floder, vandløb, laguner eller søer. Ligeledes bestemmes de gasformige udledninger fra fabrikker deres sammensætning for at forhindre dem i at løsrive store mængder gasser, der er skadelige for miljøet.

Referencer

1. Daniel C. Harris. (2007). Kvantitativ kemisk analyse. (Syvende udgave). WH Freeman and Company.
2. Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (31. januar 2018). Kvantitativ kemisk analyse. Encyclopædia Britannica. Gendannes fra: britannica.com
3. Kapitel 1, Introduktion til kvantitativ kemisk analyse. Gendannes fra: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (22. juni 2018). Forståelse af kvantitativ analyse i kemi. Gendannes fra: thoughtco.com
5. Materialevurdering og -teknik. (2019). Kvantitativ kemisk analyse. Gendannes fra: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Kvantitativ analyse (CHEM 201).. Gendannes fra: calstatela.edu