Analitik kimyanın bir dalı olarak fiziko-kimyasal araştırma, insan yaşamının her alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Numunenin bileşimindeki bileşenlerin nicel bileşenini belirleyerek ilgilenilen maddenin özelliklerini incelemenize olanak tanır.
Madde araştırması
Bilimsel araştırma, bir kavram ve bilgi sistemi elde etmek için bir nesne veya fenomenin bilgisidir. Eylem ilkesine göre, kullanılan yöntemler şu şekilde sınıflandırılır:
- ampirik;
- organizasyonel;
- yorumlayıcı;
- nitel ve nicel analiz yöntemleri.
Ampirik araştırma yöntemleri, incelenen nesneyi dışsal tezahürler açısından yansıtır ve gözlem, ölçüm, deney, karşılaştırmayı içerir. Ampirik çalışma, güvenilir gerçeklere dayanır ve analiz için yapay durumların yaratılmasını içermez.
Organizasyonel yöntemler - karşılaştırmalı, uzunlamasına, karmaşık. Birincisi, farklı zamanlarda ve farklı koşullar altında elde edilen bir nesnenin durumlarının karşılaştırılması anlamına gelir. Boyuna - nesnenin gözlemiuzun bir süre araştırma. Karmaşık, uzunlamasına ve karşılaştırmalı yöntemlerin bir kombinasyonudur.
Yorumlama yöntemleri - genetik ve yapısal. Genetik varyant, bir nesnenin ortaya çıktığı andan itibaren gelişiminin incelenmesini içerir. Yapısal yöntem, bir nesnenin yapısını inceler ve tanımlar.
Analitik kimya, nitel ve nicel analiz yöntemleriyle ilgilenir. Kimyasal çalışmalar, çalışma nesnesinin bileşimini belirlemeyi amaçlar.
Kantitatif analiz yöntemleri
Analitik kimyada kantitatif analiz yardımı ile kimyasal bileşiklerin bileşimi belirlenir. Kullanılan yöntemlerin neredeyse tamamı, bir maddenin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin bileşimine bağımlılığının araştırılmasına dayanır.
Kantitatif analiz genel, eksiksiz ve kısmidir. Genel, bileşimde bulunup bulunmadığına bakılmaksızın, incelenen nesnede bilinen tüm maddelerin miktarını belirler. Tam bir analiz, numunede bulunan maddelerin kantitatif bileşimini bularak ayırt edilir. Kısmi seçenek, yalnızca bu kimyasal çalışmada ilgilenilen bileşenlerin içeriğini tanımlar.
Analiz yöntemine bağlı olarak, üç grup yöntem vardır: kimyasal, fiziksel ve fiziko-kimyasal. Hepsi bir maddenin fiziksel veya kimyasal özelliklerindeki bir değişikliğe dayanır.
Kimyasal Araştırma
Bu yöntem, niceliksel olarak oluşan çeşitli kimyasallardaki maddelerin belirlenmesini amaçlar.reaksiyonlar. İkincisinin dış belirtileri vardır (renk değişikliği, gaz salınımı, ısı, tortu). Bu yöntem, modern toplum yaşamının birçok dalında yaygın olarak kullanılmaktadır. Kimyasal araştırma laboratuvarı ilaç, petrokimya, inşaat ve diğer birçok endüstride olmazsa olmazlardandır.
Üç tür kimyasal araştırma vardır. Gravimetri veya ağırlık analizi, numunedeki test maddesinin nicel özelliklerindeki değişikliğe dayanır. Bu seçenek basittir ve doğru sonuçlar verir, ancak zaman alıcıdır. Bu tip kimyasal araştırma yöntemleri ile gerekli madde, toplam bileşimden bir çökelti veya gaz şeklinde ayrıştırılır. Daha sonra katı çözünmeyen faza getirilir, süzülür, yıkanır, kurutulur. Bu işlemlerden sonra bileşen tartılır.
Titrimetri, hacimsel bir analizdir. Kimyasalların incelenmesi, incelenen madde ile reaksiyona giren bir reaktifin hacminin ölçülmesiyle gerçekleşir. Konsantrasyonu önceden bilinmektedir. Reaktif hacmi, eşdeğerlik noktasına ulaşıldığında ölçülür. Gaz analizinde, salınan veya emilen gazın hacmi belirlenir.
Ayrıca, kimyasal model araştırması sıklıkla kullanılır. Yani, çalışılan nesnenin bir analogu oluşturulur, bu da çalışmak için daha uygundur.
Fiziksel Araştırma
Uygun reaksiyonların yürütülmesine dayalı kimyasal araştırmaların aksine, fiziksel analiz yöntemleri maddelerin aynı özelliklerine dayanır. onların içingerçekleştirmek özel cihazlar gerektirir. Yöntemin özü, radyasyon eyleminin neden olduğu bir maddenin özelliklerindeki değişiklikleri ölçmektir. Fizik muayenenin ana yöntemleri refraktometri, polarimetri, florimetridir.
Refraktometri, bir refraktometre kullanılarak gerçekleştirilir. Yöntemin özü, bir ortamdan diğerine geçen ışığın kırılmasının incelenmesine indirgenmiştir. Bu durumda açının değiştirilmesi, ortam bileşenlerinin özelliklerine bağlıdır. Bu nedenle, ortamın bileşimini ve yapısını belirlemek mümkün hale gelir.
Polarimetri, belirli maddelerin lineer polarize ışığın salınım düzlemini döndürme yeteneğini kullanan optik bir araştırma yöntemidir.
Florimetri için, monokromatik radyasyon oluşturan lazerler ve cıva lambaları kullanılır. Bazı maddeler floresan yeteneğine sahiptir (soğurulan radyasyonu emer ve verir). Floresan yoğunluğuna dayanarak, maddenin nicel olarak belirlenmesi hakkında bir sonuca varılır.
Fiziksel ve kimyasal araştırma
Fizik-kimyasal araştırma yöntemleri, çeşitli kimyasal reaksiyonların etkisi altında bir maddenin fiziksel özelliklerindeki değişiklikleri kaydeder. İncelenen nesnenin fiziksel özelliklerinin kimyasal bileşimine doğrudan bağımlılığına dayanırlar. Bu yöntemler bazı ölçü aletlerinin kullanılmasını gerektirir. Kural olarak, termal iletkenlik, elektriksel iletkenlik, ışık absorpsiyonu, kaynama noktası ve erime noktası için gözlem yapılır.
Maddenin fiziko-kimyasal çalışmalarıyüksek doğrulukları ve sonuç alma hızları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Modern dünyada bilişim teknolojilerinin gelişmesi nedeniyle kimyasal yöntemlerin uygulanması zorlaşmıştır. Gıda endüstrisinde, tarımda, adli tıpta fiziko-kimyasal yöntemler kullanılmaktadır.
Fiziksel ve kimyasal yöntemler ile kimyasal yöntemler arasındaki temel farklardan biri, reaksiyonun sonunun (eşdeğerlik noktasının) görsel olarak değil, ölçüm aletleri kullanılarak bulunmasıdır.
Fiziksel ve kimyasal araştırmaların ana yöntemleri spektral, elektrokimyasal, termal ve kromatografik yöntemler olarak kabul edilir.
Spektral madde analizi yöntemleri
Spektral analiz yöntemlerinin temeli, bir nesnenin elektromanyetik radyasyonla etkileşimidir. İkincisinin absorpsiyonu, yansıması ve saçılması incelenmiştir. Yöntemin diğer adı optiktir. Nitel ve nicel araştırmaların bir birleşimidir. Spektral analiz, bir maddenin kimyasal bileşimini, bileşenlerin yapısını, manyetik alanını ve diğer özelliklerini değerlendirmenizi sağlar.
Yöntemin özü, maddenin ışığa tepki verdiği rezonans frekanslarını belirlemektir. Her bileşen için kesinlikle bireyseldirler. Bir spektroskop ile spektrumdaki çizgileri görebilir ve bir maddenin bileşenlerini belirleyebilirsiniz. Spektral çizgilerin yoğunluğu, nicel özellik hakkında bir fikir verir. Spektral yöntemlerin sınıflandırılması, spektrumun türüne ve çalışmanın amacına bağlıdır.
Emisyon yöntemiemisyon spektrumlarını incelemenizi sağlar ve maddenin bileşimi hakkında bilgi verir. Veri elde etmek için bir elektrik ark deşarjına tabi tutulur. Bu yöntemin bir varyasyonu alev fotometrisidir. Absorpsiyon spektrumları, absorpsiyon yöntemiyle incelenir. Yukarıdaki seçenekler, maddenin kalitatif analizine atıfta bulunur.
Kantitatif spektral analiz, incelenen nesnenin spektral çizgisinin yoğunluğunu ve bilinen konsantrasyondaki bir maddeyi karşılaştırır. Bu yöntemler arasında atomik absorpsiyon, atomik floresans ve lüminesans analizleri, türbidimetri, nefelometri bulunur.
Maddelerin elektrokimyasal analizinin temelleri
Elektrokimyasal analiz, bir maddeyi incelemek için elektrolizi kullanır. Reaksiyonlar, elektrotlar üzerinde sulu bir çözelti içinde gerçekleştirilir. Mevcut özelliklerden biri ölçülmek içindir. Çalışma bir elektrokimyasal hücrede gerçekleştirilir. Bu, elektrolitlerin (iyonik iletkenliğe sahip maddeler), elektrotların (elektronik iletkenliğe sahip maddeler) yerleştirildiği bir kaptır. Elektrotlar ve elektrolitler birbirleriyle etkileşir. Bu durumda akım dışarıdan sağlanır.
Elektrokimyasal yöntemlerin sınıflandırılması
Fiziksel ve kimyasal çalışmaların dayandığı olgulara dayalı olarak elektrokimyasal yöntemleri sınıflandırır. Bunlar, yabancı potansiyeli olan ve olmayan yöntemlerdir.
Kondüktometri analitik bir yöntemdir ve elektriksel iletkenliği ölçer G. Kondüktometrik analiz genellikle alternatif akım kullanır. Kondüktometrik titrasyon – daha fazlasıortak araştırma yöntemi. Bu yöntem, suyun kimyasal çalışmaları için kullanılan portatif iletkenlik ölçerlerin üretiminin temelidir.
Potansiyometri yapılırken, tersinir bir galvanik hücrenin EMF'si ölçülür. Kulometri yöntemi, elektroliz sırasında tüketilen elektrik miktarını belirler. Voltametri, akımın büyüklüğünün uygulanan potansiyele bağımlılığını araştırır.
Termal madde analizi yöntemleri
Termal analiz, sıcaklığın etkisi altında bir maddenin fiziksel özelliklerindeki değişimi belirlemeyi amaçlar. Bu test yöntemleri, kısa bir süre içinde ve az miktarda çalışılan örnekle gerçekleştirilir.
Termogravimetri, sıcaklığın etkisi altında bir nesnenin kütlesindeki değişikliklerin kaydını hesaba katan termal analiz yöntemlerinden biridir. Bu yöntem en doğru yöntemlerden biri olarak kabul edilir.
Ayrıca, termal araştırma yöntemleri, bir maddenin ısı kapasitesini belirleyen kalorimetriyi, ısı kapasitesi çalışmasına dayalı entalpimetriyi içerir. Ayrıca bunlar arasında sıcaklığın etkisi altında numunenin hacmindeki değişimi yakalayan dilatometri atfedilmelidir.
Maddelerin analizi için kromatografik yöntemler
Kromatografi yöntemi, maddeleri ayırmanın bir yoludur. Pek çok kromatografi türü vardır, başlıcaları şunlardır: gaz, dağıtım, redoks, çökeltme, iyon değişimi.
Test numunesindeki bileşenler hareketli ve sabit olarak ayrılıraşamalar. İlk durumda, sıvılardan veya gazlardan bahsediyoruz. Sabit faz bir sorbenttir - bir katıdır. Numune bileşenleri, sabit faz boyunca mobil fazda hareket eder. Bileşenlerin son aşamadan geçiş hızı ve süresi ile fiziksel özellikleri değerlendirilir.
Fiziksel ve kimyasal araştırma yöntemlerinin uygulanması
Fiziksel ve kimyasal yöntemlerin en önemli alanı sıhhi-kimyasal ve adli-kimyasal araştırmalardır. Aralarında bazı farklılıklar var. İlk durumda, yapılan analizi değerlendirmek için kabul edilen hijyen standartları kullanılır. Bakanlıklar tarafından belirlenir. Sıhhi-kimyasal araştırmalar, epidemiyolojik servis tarafından belirlenen prosedüre uygun olarak gerçekleştirilir. Süreç, gıda ürünlerinin özelliklerini taklit eden çevresel modeller kullanır. Ayrıca numunenin çalışma koşullarını da yeniden üretirler.
Adli kimyasal araştırma, insan vücudundaki, gıda ürünlerindeki, ilaçlardaki narkotik, güçlü maddeler ve zehirlerin nicel olarak tespit edilmesini amaçlar. İnceleme mahkeme kararına göre yapılır.
