KVANTITATIV ANALYS I KEMI: MÄTNINGAR, BEREDNING - KEMI - 2025

Den kvantitativa analysen i kemi , som i alla ämnen, består i huvudsak av att bestämma mängder av ett specifikt ämne. Dessa analyser svarar på frågan "hur mycket är det?" av ett ämne i olika prover; jord, hav, floder, läsk, vätskor, växt extrakt, djur, fasta ämnen, kristaller, bland många fler.

Frågan "hur mycket är det?" Det har formulerats sedan människan uppfattade intresset av att till exempel utvinna mineraler och ädelstenar, oljor, kryddor, med en fast avsikt att kommersialisera dem. Idag fortsätter pengar att vara en av de främsta orsakerna till att ett ämne eller analyt kvantifieras.

Hundratals provrör: glasvaror som används dagligen i provberedningar för kvantitativ analys. Källa: Pexels.

Ett mineral kan vara rikare på guld än ett annat. För att ta reda på det är det nödvändigt att bestämma den centesimala sammansättningen av de två mineralerna, och den med den högsta andelen guld kommer att vara en mer attraktiv källa för att utvinna den eftertraktade metallen. Samma sak händer med främmande eller radioaktiva metaller.

Teknikerna för att kvantifiera och på vilka kvantitativa analyser bygger är mycket olika och varierande. Var och en antyder en separat specialisering, liksom dess djupa teoretiska grunder. Men punkten där de alla konvergerar är alltid att besvara samma fråga som redan nämnts; fråga som talar om kvalitet, renhet, prestanda, pålitlighet etc.

mätningar

För att kvantifiera något ämne eller material är det viktigt att kunna mäta någon av dess fysikaliska eller kemiska egenskaper. Den valda egenskapen kommer att bero på ämnet och den använda tekniken. En användbar ledtråd för att erkänna att en analysteknik kan kvantifiera är att den har suffixmetri i slutet av namnet.

Till exempel är de två klassiska mätmetoderna inom analytisk kemi gravimetri (massmätning) och volumetri (volymmätning).

De betraktas som klassiska eftersom de i princip inte behöver för sofistikerade instrument eller användning av elektromagnetisk strålning; men analytiska balanser, murbruk, degel och glasvaror.

gravimetrisk

Vid gravimetri försöker den nästan alltid att få en fällning efter en serie metodologiska steg, till vilka massan bestäms.

Till exempel är en teknik för att kvantifiera kloridjoner i ett prov att fälla ut dem som silverklorid, AgCl; en mjölkvit fällning som kan vägas.

Ett annat enkelt exempel är att bestämma fuktinnehållet i en kropp, material eller fast material.

För att göra detta vägs massan av det fasta materialet innan det införs i en ugn vid ungefär 100 ° C, tillräckligt länge för att vattnet ska förångas. Därefter vägs det igen och skillnaden mellan den slutliga massan och den initiala massan är lika med massan av vatten som har förångats; det vill säga, dess fukthalt,% H ₂ O.

Om denna analys utfördes på vattenmeloner, skulle det inte vara förvånande om deras% H ₂ O var för hög (~ 95%); medan för de så kallade nötter, förväntas det att de innehåller lite vatten (% H ₂ O <10%), en egenskap som detta namn tillskrivs.

Volumetric

Å andra sidan fungerar volymetri med volymer från vilka, efter applicering av titreringar, extraheras koncentrationen av de upplösta arterna av intresse. Till exempel kan en analyt vars färg är känslig för en specifik reaktion bestämmas genom kolorimetriska titreringar.

På samma sätt kan syratalet (AI) för oljorna (ätbara eller ej) bestämmas genom syra-bas-titreringar med användning av en lösning av en standardiserad stark bas (vanligtvis KOH eller NaOH). Med AI-värden, förutom andra parametrar, kan olika typer av oljor karakteriseras och klassificeras enligt deras källor och andra variabler.

Dessa analytiska mätningar ger alltid ett resultat åtföljt av en fysisk enhet (och dess experimentfel). Vad är koncentrationen? Hur rent är provet? Representerar det givna beloppet en hälsorisk? Vad var utbytet av reaktionen?

Dessa och fler frågor besvaras efter mätningar och databehandling.

Beredning av standarder eller standarder

"Med samma stav som du mäter dina standarder kommer du att mäta dina prover." Och den här hypotetiska stången kommer att ha uppdelningar och underavdelningar, var och en med olika storlekar på analytens egenskaper som korrelerar med dess koncentration. Nämnda storlekar eller värden jämförs slutligen med de erhållna vid mätning av analytens egenskaper.

För detta måste en kalibreringskurva alltid konstrueras från ett urval av standarder eller standarder vars koncentrationer tidigare är kända.

Och hur vet man dem i förväg? Eftersom det är oberoende variabler: analytikern bestämmer, beroende på typ av prov eller analys, hur mycket av mönstret som kommer att väga.

Söta svampar

Ett hypotetiskt exempel kan utformas i studien av innehållet av sockerarter eller totala kolhydrater i många svampfamiljer. Standarden, som består av sockerarter som tidigare upptäckts tack vare kvalitativ analys av svampen, bör idealiskt efterlikna den organiska matrisen i proverna.

Därefter, beredda, reagerar mönstren och orsakar en färgförändring. Om dess intensitet mäts med UV-vis spektroskopi, kan den jämföras med intensiteten hos färgerna som sänds ut från socker i proverna; och bestämma således, genom en matematisk clearance, innehållet i totala sockerarter.

När detta är gjort kan en kalibreringskurva konstrueras från proverna, så att andra svampar (från samma region eller land) kan få sina socker bestämda direkt utan att förbereda andra standarder.

Insamling och behandling

I kvantitativa analyser finns det många variabler som måste behandlas noggrant beroende på studietyp. Ofta räcker det inte bara att samla in prov åt vänster och höger; Var samlas det in? Är det betydelsefullt? Vilka mängder? Vad kommer att vara förbehandlingen och andra förfaranden?

I exemplet med svamp är det nödvändigt att veta vilka familjer som socker kommer att bestämmas från, i vilka plantager eller naturligt ursprung de kommer att samlas in, på vilken tid på året, de orografiska egenskaperna etc. När svamparna har samlats in (oljor, korn, bläck, meteoriter, biologiska ämnen), vad ska man göra med dem innan kvantitativ analys?

Nästan alltid föregås en kvantitativ analys av en kvalitativ analys; identifiera vilka föreningar proverna har, särskilt om du arbetar med dem för första gången.

Vissa behandlingar kan vara rent fysiska: till exempel slipning av en grönsaksmassa eller syresmältning av ett mineral. Andra, å andra sidan, är kemiska: en förestringsreaktion, sur eller basisk hydrolys, substitution, aminering, etc., vilket således ger en art som kan kvantifieras lättare med den valda tekniken.

exempel

Några vardagliga exempel på kvantitativ analys i kemi kommer att nämnas för att avsluta:

-Bestämning av alkoholhalten av öl, vin och hantverksdrycker.

-Från en patients urin kan det vara känt om det finns en ökning eller minskning i koncentrationen av en eller flera komponenter, som är relaterad till upptäckten av en sjukdom. På samma sätt, om ett läkemedel utsöndras i urinen, kan det bestämmas hur mycket av läkemedlet som "assimilerades" av kroppen.

-Bestämning av den centesimala sammansättningen av mineralprover, markbunden eller utomjordisk.

-Giv några råprover bestäms H / C-förhållandet för att jämföra graden av aromitet hos råoljor från olika källor. Tunga råoljor kännetecknas av att de har en H / C på mindre än 1; ju lättare det är, desto mer H / C kommer att ha ett värde över 1.

-Bestämning av näringssammansättningen för livsmedel och ätliga produkter.

-Studier om läkemedlets stabilitet som en del av relevanta kvalitetsanalyser för deras kommersialisering och lagring.

-Övervakning av graden av föroreningar orsakade av ämnen i vattenprover från floder, bäckar, laguner eller hav. På samma sätt bestäms de gasformiga utsläppen från fabrikerna deras sammansättning för att förhindra att de lossnar stora mängder gaser som är skadliga för miljön.

referenser

1. Daniel C. Harris. (2007). Kvantitativ kemisk analys. (Sjunde upplagan). WH Freeman and Company.
2. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (31 januari 2018). Kvantitativ kemisk analys. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
3. Kapitel 1, Introduktion till kvantitativ kemisk analys. Återställd från: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juni 2018). Förstå kvantitativ analys i kemi. Återställd från: thoughtco.com
5. Materialutvärdering och teknik. (2019). Kvantitativ kemisk analys. Återställd från: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Kvantitativ analys (CHEM 201). . Återställd från: calstatela.edu