Şu anda kendilerini fiziksel veya kimyasal bilimlere ve bazen her ikisine de adayan birçok uzman var. Gerçekten de, çoğu fenomen bu tür deneyler yoluyla tam olarak mantıksal olarak açıklanabilir. Fiziksel araştırma yöntemlerini daha ayrıntılı olarak ele alacağız.
Analitik kimyada analiz yöntemleri
Analitik kimya, kimyasalları tespit etme, ayırma ve tanımlama bilimidir. Bileşiklerle belirli işlemleri gerçekleştirmek için kimyasal, fiziksel ve fiziko-kimyasal analiz yöntemleri kullanılır. İkinci yöntem, uygulaması modern laboratuvar ekipmanı gerektirdiğinden enstrümantal olarak da adlandırılır. Spektroskopik, nükleer fizik ve radyokimyasal gruplara ayrılır.
Ayrıca, kimyada bireysel çözümler gerektiren farklı türde problemler olabilir. Buna bağlı olarak, kalitatif (bir maddenin adını ve şeklini belirleme) ve kantitatif (belirli bir maddenin bir kısım veya numunede ne kadarının bulunduğunu belirleme) analiz yöntemleri vardır.
Kantitatif analiz yöntemleri
Örnekteki orijinal maddenin içeriğini belirlemenizi sağlar. Toplamda, nicel analizin kimyasal, fiziko-kimyasal ve fiziksel yöntemleri vardır.
Kantitatif analizin kimyasal yöntemleri
Bölünmüşler:
- Analitik bir terazide tartarak ve başka işlemler gerçekleştirerek bir maddenin içeriğini belirlemenizi sağlayan ağırlık analizi.
- Farklı kümelenme durumlarındaki veya çözeltilerdeki maddelerin hacminin ölçülmesini içeren hacim analizi.
Sırasıyla aşağıdaki alt bölümlere ayrılmıştır:
- hacimsel titrimetrik analiz, reaktifin bilinen bir konsantrasyonunda, gerekli maddenin tüketildiği reaksiyonda kullanılır ve ardından tüketilen hacim ölçülür;
- hacimsel gaz yöntemi, orijinal maddenin başka biri tarafından emildiği gaz karışımlarını analiz etmektir.
- hacimsel sedimantasyon (Latince sedimantum - "yerleşim") yerçekiminin bir sonucu olarak dağınık bir sistem tarafından tabakalaşmaya dayanır. Buna, hacmi bir santrifüj tüpü kullanılarak ölçülen yağış eşlik eder.
İstenen bileşeni izole etmek için genellikle karışımı ayırmak gerektiğinden, kimyasal yöntemlerin kullanımı her zaman uygun değildir. Kimyasal reaksiyonlar kullanılmadan böyle bir işlemi gerçekleştirmek için fiziksel analiz yöntemleri kullanılır. Ve sonuç olarak bileşiğin fiziksel özelliklerindeki değişimi gözlemlemekreaksiyonların yürütülmesi - fiziksel ve kimyasal.
Niteliksel analizin fiziksel yöntemleri
Birçok laboratuvar çalışması sırasında kullanılırlar. Fiziksel analiz yöntemleri şunları içerir:
- Spektroskopik - çalışılan bileşiğin atomlarının, moleküllerinin, iyonlarının elektromanyetik radyasyonla etkileşimine dayanır, bunun sonucunda fotonlar emilir veya salınır.
- Nükleer-fiziksel yöntem, deneyden sonra, numunede bulunan elementlerin nicel içeriğini ölçerek belirlemenin mümkün olduğunu inceleyerek, çalışılan maddenin bir örneğini bir nötron akışına maruz bırakmaktan oluşur. radyoaktif radyasyon. Parçacık aktivitesinin miktarı, incelenen elementin konsantrasyonu ile doğru orantılı olduğu için bu işe yarar.
- Radyokimyasal yöntem, dönüşümler sonucunda oluşan radyoaktif izotopların madde içindeki içeriğini belirlemektir.
Niteliksel analizin fiziko-kimyasal yöntemleri
Bu yöntemler, bir maddeyi analiz etmek için kullanılan fiziksel yöntemlerin yalnızca bir parçası olduğundan, spektroskopik, nükleer-fiziksel ve radyokimyasal araştırma yöntemlerine de ayrılırlar.
Nitel analiz yöntemleri
Analitik kimyada, bir maddenin özelliklerini incelemek, fiziksel durumunu belirlemek, rengini, tadını, kokusunu belirlemek için nitel analiz yöntemleri kullanılır, bunlar sırasıyla aynı kimyasal, fiziksel ve fiziko-kimyasal (enstrümental). Ayrıca, analitik kimyada fiziksel analiz yöntemleri tercih edilir.
Kimyasal yöntemler iki şekilde gerçekleştirilir: çözeltilerdeki reaksiyonlar ve kuru reaksiyonlar.
Islak tepkiler
Çözeltilerdeki tepkimelerin belirli koşulları vardır ve bunlardan bir veya daha fazlasının karşılanması gerekir:
- Çözünmeyen bir çökelti oluşumu.
- Çözümün rengini değiştirme.
- Gaz halindeki bir maddenin evrimi.
Çökelti oluşumu, örneğin baryum klorür (BaCl2) ve sülfürik asit (H2SO4) etkileşiminin bir sonucu olarak meydana gelebilir. Reaksiyonun ürünleri hidroklorik asit (HCl) ve suda çözünmeyen beyaz bir çökelti - baryum sülfattır (BaSO4). O zaman kimyasal bir reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekli koşul yerine getirilecektir. Bazen reaksiyonun ürünleri, süzülerek ayrılması gereken birkaç madde olabilir.
Kimyasal etkileşim sonucunda çözeltinin renginin değişmesi analizin çok önemli bir özelliğidir. Bu, çoğunlukla redoks işlemleriyle çalışırken veya asit-baz titrasyon işleminde göstergeler kullanılırken gözlenir. Çözeltiyi uygun renkle renklendirebilen maddeler şunları içerir: potasyum tiyosiyanat KSCN (demir III tuzları ile etkileşimine çözeltinin kan kırmızısı bir renklenmesi eşlik eder), demir klorür (klorlu su ile etkileşime girdiğinde, çözeltinin zayıf yeşil rengidir. çözelti sararır), potasyum dikromat (indirgendiğinde ve sülfürik asidin etkisi altında turuncudankoyu yeşil) ve diğerleri.
Gaz salınımı ile devam eden reaksiyonlar temel değildir ve nadir durumlarda kullanılır. Laboratuvarlarda en yaygın olarak üretilen karbondioksit CO2'dir.
Kuru reaksiyonlar
Bu tür etkileşimler, minerallerin çalışmasında, analiz edilen maddedeki safsızlıkların içeriğini belirlemek için gerçekleştirilir ve birkaç aşamadan oluşur:
- Fusibility testi.
- Alev renk testi.
- Volatilite testi.
- Reaksiyonları redoks yeteneği.
Genellikle, mineral maddeler, küçük bir numunenin bir gaz brülörü üzerinde ön ısıtılması ve bir büyüteç altında kenarlarının yuvarlatılması gözlemlenerek erime kabiliyeti açısından test edilir.
Numunenin alevi nasıl renklendirebildiğini kontrol etmek için önce alevin tabanına, ardından en çok ısınan yere platin tel üzerine uygulanır.
Örneğin uçuculuğu, test elemanının eklenmesinden sonra ısıtılan test silindirinde kontrol edilir.
Redoks işlemlerinin reaksiyonları çoğunlukla numunenin yerleştirildiği ve ardından ısıtmaya tabi tutulduğu kuru kaynaşmış boraks toplarında gerçekleştirilir. Bu reaksiyonu gerçekleştirmenin başka yolları da vardır: alkali metaller - Na, K içeren bir cam tüp içinde ısıtma, basit ısıtma veya odun kömürü üzerinde ısıtma vb.
Kimyasal indikatörlerin kullanımı
Bazen kimyasal analiz yöntemleri farklıbir maddenin ortamının pH'ını belirlemeye yardımcı olan göstergeler. En sık kullanılanlar:
- Litmus. Asidik bir ortamda, gösterge turnusol kağıdı kırmızıya döner ve alkali bir ortamda maviye döner.
- Metilorange. Asidik iyona maruz kaldığında pembeye, alkaline - sarıya döner.
- Fenolftalein. Alkali bir ortamda kırmızı rengin özelliğidir ve asidik bir ortamda rengi yoktur.
- Kurkumin. Diğer göstergelerden daha az kullanılır. Alkalilerle kahverengiye, asitlerle sarıya döner.
Nitel analizin fiziksel yöntemleri
Şu anda hem endüstriyel hem de laboratuvar araştırmalarında sıklıkla kullanılmaktadırlar. Fiziksel analiz yöntemlerine örnekler:
- Spektral, zaten yukarıda tartışılmıştı. Sırasıyla, emisyon ve absorpsiyon yöntemlerine ayrılır. Parçacıkların analitik sinyaline bağlı olarak atomik ve moleküler spektroskopi ayırt edilir. Emisyon sırasında numune kuanta yayar ve absorpsiyon sırasında numune tarafından yayılan fotonlar küçük parçacıklar - atomlar ve moleküller tarafından seçici olarak emilir. Bu kimyasal yöntem, 200-400 nm dalga boyunda, 400-800 nm dalga boyunda görülebilen ultraviyole (UV) ve 800-40000 nm dalga boyunda kızılötesi (IR) gibi radyasyon türlerini kullanır. Bu tür radyasyon alanlarına aksi takdirde "optik aralık" denir.
- Lüminesan (floresan) yöntemi, aşağıdaki nedenlerden dolayı incelenen maddenin ışık emisyonunun gözlemlenmesinden oluşur.ultraviyole ışınlarına maruz kalma. Test numunesi, bazı ilaçların yanı sıra organik veya mineral bir bileşik olabilir. UV radyasyonuna maruz kaldığında, bu maddenin atomları, etkileyici bir enerji rezervi ile karakterize edilen uyarılmış bir duruma geçer. Normal duruma geçiş sırasında, kalan enerji miktarı nedeniyle madde parlar.
- X-ışını kırınım analizi, kural olarak, x-ışınları kullanılarak gerçekleştirilir. Atomların boyutunu ve diğer numune moleküllerine göre nasıl konumlandıklarını belirlemek için kullanılırlar. Böylece kristal kafes, numunenin bileşimi ve bazı durumlarda safsızlıkların varlığı bulunur. Bu yöntem, kimyasal reaksiyonlar kullanılmadan az miktarda analit kullanır.
- Kütle spektrometrik yöntem. Bazen elektromanyetik alan, kütle ve yük oranındaki çok büyük bir fark nedeniyle belirli iyonize parçacıkların içinden geçmesine izin vermez. Bunları belirlemek için bu fiziksel analiz yöntemine ihtiyaç vardır.
Dolayısıyla, bu yöntemler geleneksel kimyasal yöntemlere kıyasla yüksek talep görmektedir, çünkü bir takım avantajları vardır. Ancak analitik kimyada kimyasal ve fiziksel analiz yöntemlerinin birleşimi çalışmanın çok daha iyi ve doğru sonucunu verir.
Fizik-kimyasal (enstrümental) nitel analiz yöntemleri
Bu kategoriler şunları içerir:
- Ölçümden oluşan elektrokimyasal yöntemlergalvanik hücrelerin elektromotor kuvvetleri (potansiyometri) ve çözeltilerin elektriksel iletkenliği (iletkenlik), ayrıca hareketin ve kimyasal işlemlerin geri kalanının (polarografi) incelenmesinde.
- Özü elektromanyetik radyasyonun yoğunluğunu bir frekans ölçeğinde belirlemek olan emisyon spektral analizi.
- Fotometrik yöntem.
- Numuneden geçen x-ışınlarının spektrumlarını inceleyen X-ışını spektral analizi.
- Radyoaktiviteyi ölçme yöntemi.
- Kromatografik yöntem, hareketsiz bir sorbent boyunca hareket eden bir maddenin sorpsiyon ve desorpsiyonunun tekrarlanan etkileşimine dayanır.
Bilmelisiniz ki kimyada temel olarak fiziksel-kimyasal ve fiziksel analiz yöntemleri tek bir grupta toplanır, bu yüzden ayrı ayrı ele alındığında çok ortak noktaları vardır.
Maddeleri ayırmanın fiziko-kimyasal yöntemleri
Laboratuvarlarda sıklıkla gerekli maddeyi diğerinden ayırmadan çıkarmanın imkansız olduğu durumlar vardır. Bu gibi durumlarda, aşağıdakileri içeren maddelerin ayırma yöntemleri kullanılır:
- Ekstre etme - gerekli maddenin bir özütleyici (karşılık gelen çözücü) aracılığıyla bir çözelti veya karışımdan özütlendiği bir yöntem.
- Kromatografi. Bu yöntem sadece analiz için değil aynı zamanda hareketli ve durağan fazdaki bileşenlerin ayrılması için de kullanılmaktadır.
- İyon değişimi ile ayırma. Sonuç olarakistenen madde çökebilir, suda çözünmez ve daha sonra santrifüjleme veya filtrasyon ile ayrılabilir.
- Kriyojenik ayırma, gaz halindeki maddeleri havadan çıkarmak için kullanılır.
- Elektroforez, sıvı veya gaz ortamında hareket eden, birbiriyle karışmayan parçacıkların etkisi altında, bir elektrik alanın katılımıyla maddelerin ayrılmasıdır.
Böylece laboratuvar asistanı her zaman gerekli maddeyi alabilecektir.
