Kwa sasa kuna wataalamu wengi ambao wamejitolea kwa sayansi ya kimwili au kemikali, na wakati mwingine wote wawili. Hakika, matukio mengi yanaweza kuelezewa kimantiki kwa usahihi kupitia majaribio kama haya. Tutazingatia mbinu za utafiti wa kimwili kwa undani zaidi.
Njia za uchambuzi katika kemia ya uchanganuzi
Kemia ya uchanganuzi ni sayansi ya kugundua, kutenganisha na kutambua kemikali. Kufanya shughuli fulani na misombo, mbinu za uchambuzi wa kemikali, kimwili na physico-kemikali hutumiwa. Njia ya mwisho pia inaitwa ala, kwani matumizi yake yanahitaji vifaa vya kisasa vya maabara. Imegawanywa katika vikundi vya spectroscopic, fizikia ya nyuklia na radiokemikali.
Mbali na hilo, katika kemia kunaweza kuwa na matatizo ya aina tofauti ambayo yanahitaji masuluhisho ya mtu binafsi. Kutegemeana na hili, kuna mbinu za ubora (kubainisha jina na umbo la dutu) na kiasi (kubainisha ni kiasi gani cha dutu fulani kilichomo katika uchanganuzi wa aliquot au sampuli).
Mbinu za uchanganuzi wa kiasi
Hukuruhusu kubainisha maudhui ya dutu asili kwenye sampuli. Kwa jumla, kuna mbinu za kemikali, fizikia-kemikali na kimwili za uchanganuzi wa kiasi.
Njia za kemikali za uchanganuzi wa kiasi
Zimegawanywa katika:
- Uchambuzi wa uzito unaokuruhusu kubainisha maudhui ya dutu kwa kupima mizani ya uchanganuzi na kutekeleza shughuli zaidi.
- Uchambuzi wa sauti, unaohusisha kupima ujazo wa dutu katika hali au miyeyusho tofauti tofauti.
Kwa upande wake, imegawanywa katika vifungu vifuatavyo:
- uchanganuzi wa titrimetriki ya volumetric hutumika katika mkusanyiko unaojulikana wa kitendanishi, majibu ambayo dutu inayohitajika hutumiwa, kisha kiasi kinachotumiwa hupimwa;
- mbinu ya gesi ya ujazo ni kuchanganua michanganyiko ya gesi ambapo dutu asili humezwa na nyingine.
- uwekaji mchanga wa volumetric (kutoka kwa Kilatini sedimentum - "settlement") unatokana na utabakaji kwa mfumo uliotawanywa kama matokeo ya mvuto. Hii huambatana na kunyesha, ambayo ujazo wake hupimwa kwa kutumia bomba la katikati.
Njia za kemikali sio rahisi kutumia kila wakati, kwani mara nyingi ni muhimu kutenganisha mchanganyiko ili kutenga sehemu inayohitajika. Kufanya operesheni hiyo bila matumizi ya athari za kemikali, mbinu za kimwili za uchambuzi hutumiwa. Na kuchunguza mabadiliko katika mali ya kimwili ya kiwanja kama matokeokutekeleza athari - kimwili na kemikali.
Njia za kimaumbile za uchanganuzi wa kiasi
Zinatumika wakati wa tafiti nyingi za maabara. Mbinu za kimaumbile za uchanganuzi ni pamoja na:
- Spectroscopic - kulingana na mwingiliano wa atomi, molekuli, ioni za kiwanja kilichochunguzwa na mionzi ya sumakuumeme, kutokana na ambayo fotoni hufyonzwa au kutolewa.
- Njia ya nyuklia-fizikia inajumuisha kufichua sampuli ya dutu inayochunguzwa kwa flux ya neutroni, kwa kusoma ambayo, baada ya jaribio, inawezekana kubainisha maudhui ya kiasi cha vipengele vilivyomo kwenye sampuli kwa kupima. mionzi ya mionzi. Hii inafanya kazi kwa sababu kiasi cha shughuli ya chembe kinalingana moja kwa moja na mkusanyiko wa kipengele kinachochunguzwa.
- Mbinu ya radiokemikali ni kubainisha maudhui katika dutu ya isotopu zenye mionzi inayoundwa kutokana na mabadiliko.
Njia za kemikali-fizikia za uchanganuzi wa kiasi
Kwa kuwa mbinu hizi ni sehemu tu ya mbinu za kimaumbile za kuchanganua dutu, pia zimegawanywa katika mbinu za utafiti wa spectroscopic, nyuklia-kimwili na radiokemikali.
Njia za uchambuzi wa ubora
Katika kemia ya uchambuzi, ili kusoma mali ya dutu, kuamua hali yake ya mwili, rangi, ladha, harufu, njia za uchambuzi wa ubora hutumiwa, ambayo, kwa upande wake, imegawanywa katika kemikali sawa, ya mwili. na physico-kemikali (ala). Zaidi ya hayo, mbinu halisi za uchanganuzi hupendelewa zaidi katika kemia ya uchanganuzi.
Mbinu za kemikali hutekelezwa kwa njia mbili: athari katika suluhu na athari kwa njia kavu.
Maitikio ya njia unyevu
Maoni katika suluhu yana masharti fulani, ambayo moja au zaidi ni lazima yatimizwe:
- Uundaji wa mvua isiyoweza kuyeyuka.
- Kubadilisha rangi ya myeyusho.
- Mageuzi ya dutu ya gesi.
Mwisho wa mvua unaweza kutokea, kwa mfano, kutokana na mwingiliano wa kloridi ya bariamu (BaCl2) na asidi ya sulfuriki (H2SO4). Bidhaa za mmenyuko ni asidi hidrokloric (HCl) na precipitate nyeupe isiyo na maji - sulfate ya bariamu (BaSO4). Kisha hali muhimu kwa ajili ya tukio la mmenyuko wa kemikali itatimizwa. Wakati mwingine bidhaa za mmenyuko zinaweza kuwa dutu kadhaa, ambazo lazima zitenganishwe kwa kuchujwa.
Kubadilisha rangi ya myeyusho kutokana na mwingiliano wa kemikali ni kipengele muhimu sana cha uchanganuzi. Hii mara nyingi huzingatiwa wakati wa kufanya kazi na michakato ya redox au wakati wa kutumia viashiria katika mchakato wa titration ya asidi-msingi. Dutu zinazoweza kuchorea suluhisho na rangi inayofaa ni pamoja na: thiocyanate ya potasiamu KSCN (mwingiliano wake na chumvi ya chuma III inaambatana na rangi nyekundu ya damu ya suluhisho), kloridi ya feri (wakati wa kuingiliana na maji ya klorini, rangi dhaifu ya kijani kibichi. Suluhisho hugeuka njano), dichromate ya potasiamu (inapopunguzwa na chini ya hatua ya asidi ya sulfuriki, inabadilika kutoka machungwa hadikijani kibichi) na vingine.
Matendo yanayoendelea wakati wa kutoa gesi si ya msingi na hutumiwa mara chache. Dioksidi kaboni inayozalishwa zaidi katika maabara ni CO2.
Maitikio makavu
Muingiliano kama huo unafanywa ili kubainisha maudhui ya uchafu katika dutu iliyochambuliwa, katika uchunguzi wa madini, na inajumuisha hatua kadhaa:
- Jaribio la uwezekano.
- Jaribio la rangi ya Moto.
- Jaribio la tete.
- Uwezo wa kurekebisha miitikio.
Kwa kawaida, dutu za madini hujaribiwa ili kubaini uwezo wake wa kuyeyuka kwa kuwasha sampuli ndogo ya hizo joto juu ya kichomea gesi na kuchunguza kingo zake kuzungushwa chini ya glasi ya kukuza.
Ili kuangalia jinsi sampuli inavyoweza kupaka mwali rangi, inawekwa kwenye waya wa platinamu kwanza hadi sehemu ya chini ya mwali, na kisha mahali ambapo kuna joto zaidi.
Tete ya sampuli huangaliwa kwenye silinda ya majaribio, ambayo hupashwa joto baada ya kuanzishwa kwa kipengele cha jaribio.
Matendo ya michakato ya redoksi mara nyingi zaidi hufanywa katika mipira kavu ya boraksi iliyounganishwa, ambamo sampuli huwekwa na kisha kuwekewa joto. Kuna njia zingine za kutekeleza majibu haya: inapokanzwa kwenye bomba la glasi na metali za alkali - Na, K, inapokanzwa au kupasha joto kwenye mkaa, na kadhalika.
Matumizi ya viashirio vya kemikali
Wakati mwingine mbinu za uchanganuzi wa kemikali hutumia tofautiviashiria vinavyosaidia kubainisha pH ya kati ya dutu. Zinazotumika sana ni:
- Litmus. Katika mazingira yenye tindikali, karatasi ya kiashirio ya litmus inabadilika kuwa nyekundu, na katika mazingira ya alkali inabadilika kuwa samawati.
- Methylorange. Inapoangaziwa na ayoni yenye asidi, hubadilika kuwa waridi, alkali - hubadilika kuwa manjano.
- Phenolphthaleini. Katika mazingira ya alkali, ni sifa ya rangi nyekundu, na katika mazingira ya tindikali haina rangi.
- Curcumin. Inatumika mara chache zaidi kuliko viashiria vingine. Hubadilika kahawia na alkali na njano na asidi.
Njia za kimaumbile za uchanganuzi wa ubora
Kwa sasa, hutumiwa mara nyingi katika utafiti wa kiviwanda na wa kimaabara. Mifano ya mbinu za kimwili za uchanganuzi ni:
- Spectral, ambayo tayari imejadiliwa hapo juu. Kwa upande wake, imegawanywa katika chafu na njia za kunyonya. Kulingana na ishara ya uchambuzi wa chembe, spectroscopy ya atomiki na molekuli hutofautishwa. Wakati wa utoaji, sampuli hutoa quanta, na wakati wa kunyonya, fotoni zinazotolewa na sampuli huchaguliwa kwa kuchagua na chembe ndogo - atomi na molekuli. Njia hii ya kemikali hutumia aina za mionzi kama ultraviolet (UV) yenye urefu wa 200-400 nm, inayoonekana kwa urefu wa 400-800 nm na infrared (IR) yenye urefu wa 800-40000 nm. Maeneo kama haya ya mionzi huitwa vinginevyo "masafa ya macho".
- Mbinu ya luminescent (fluorescent) inajumuisha kuchunguza utoaji wa mwanga na dutu inayochunguzwa kutokana nayatokanayo na mionzi ya ultraviolet. Sampuli ya mtihani inaweza kuwa kiwanja cha kikaboni au madini, pamoja na baadhi ya dawa. Inapofunuliwa na mionzi ya UV, atomi za dutu hii hupita katika hali ya msisimko, inayojulikana na hifadhi ya nishati ya kuvutia. Wakati wa mpito hadi hali ya kawaida, dutu hii huangaza kutokana na kiasi cha mabaki ya nishati.
- Uchambuzi wa utengano wa X-ray hufanywa, kama sheria, kwa kutumia eksirei. Zinatumika kuamua saizi ya atomi na jinsi zinapatikana kulingana na molekuli zingine za sampuli. Kwa hivyo, kimiani cha kioo, muundo wa sampuli, na uwepo wa uchafu katika baadhi ya matukio hupatikana. Njia hii hutumia kiasi kidogo cha uchanganuzi bila kutumia athari za kemikali.
- Mbinu ya spectrometric nyingi. Wakati mwingine hutokea kwamba uwanja wa umeme hauruhusu chembe fulani za ionized kupita kwa sababu ya tofauti kubwa sana katika uwiano wa wingi na malipo. Ili kuzibainisha, mbinu hii halisi ya uchanganuzi inahitajika.
Kwa hivyo, mbinu hizi zinahitajika sana, ikilinganishwa na za kawaida za kemikali, kwa sababu zina faida kadhaa. Hata hivyo, mchanganyiko wa mbinu za kemikali na kimwili za uchanganuzi katika kemia ya uchanganuzi hutoa matokeo bora zaidi na sahihi zaidi ya utafiti.
Njia za kemikali-kemikali (ala) za uchanganuzi wa ubora
Kategoria hizi ni pamoja na:
- Njia za kemikali za kielektroniki ambazo zinajumuisha kupimanguvu za kielektroniki za seli za galvaniki (potentiometry) na upitishaji wa umeme wa suluhisho (conductometry), na vile vile katika uchunguzi wa mwendo na michakato mingine ya kemikali (polarography).
- Uchambuzi wa taharuki ya utoaji, kiini chake ambacho ni kubainisha ukubwa wa mionzi ya sumakuumeme kwenye kipimo cha masafa.
- Njia ya kupima picha.
- Uchambuzi wa taswira ya eksirei, ambao huchunguza wigo wa eksirei ambao umepitia sampuli.
- Njia ya kupima mionzi.
- Mbinu ya kromatografia inatokana na mwingiliano unaorudiwa wa urogwaji na utengano wa dutu wakati inasogea pamoja na sorbenti isiyohamishika.
Unapaswa kujua kwamba kimsingi mbinu za kimwili-kemikali na kimwili za uchanganuzi katika kemia zimeunganishwa katika kundi moja, hivyo zinapozingatiwa kando, zina mengi yanayofanana.
Mbinu za kifizikia-kemikali za utengano wa dutu
Mara nyingi sana katika maabara kuna hali ambapo haiwezekani kutoa dutu inayohitajika bila kuitenganisha na nyingine. Katika hali kama hizi, njia za mgawanyo wa dutu hutumiwa, ambayo ni pamoja na:
- Uchimbaji - njia ambayo dutu muhimu hutolewa kutoka kwa myeyusho au mchanganyiko kwa njia ya kidondoo (kiyeyushi kinacholingana).
- Kromatografia. Njia hii haitumiki tu kwa uchanganuzi, lakini pia kwa utenganisho wa vipengee vilivyo katika awamu ya simu na ya stationary.
- Kutenganisha kwa kubadilishana ioni. Matokeo yakedutu inayotaka inaweza kunyesha, kutoyeyuka katika maji, na kisha inaweza kutenganishwa kwa upenyezaji mseto au kuchujwa.
- Mtengano wa kilio hutumika kutoa vitu vya gesi kutoka angani.
- Electrophoresis ni utenganisho wa dutu kwa ushirikishwaji wa uwanja wa umeme, chini ya ushawishi wa chembechembe ambazo hazichanganyiki husogea kwenye media ya kioevu au ya gesi.
Kwa hivyo, msaidizi wa maabara ataweza kupata dutu inayohitajika kila wakati.
