التحليل الكمي في الكيمياء: القياسات والتحضير والجمع والمعالجة

التحليل الكمي في الكيمياء ، كما في أي تخصص آخر ، يتكون أساسًا من تحديد كميات مادة معينة. هذه التحليلات الإجابة على السؤال "كم هو هناك؟" لمادة في عينات مختلفة ؛ التربة ، البحار ، الأنهار ، المشروبات الغازية ، السوائل ، المستخلصات النباتية ، الحيوانات ، المواد الصلبة ، البلورات ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

السؤال "كم هناك؟" تمت صياغته منذ أن تصور الإنسان مصلحة ، على سبيل المثال ، في استخراج المعادن والأحجار الكريمة والزيوت والتوابل ، بغرض ثابت هو تسويقها. في الوقت الحاضر ، لا يزال المال يمثل أحد الأسباب الرئيسية لتحديد كمية المواد أو التحليلات.

يمكن أن يكون المعدن أكثر ثراءً في الذهب منه في غيره. لمعرفة ذلك ، من الضروري تحديد التركيبة المئوية للمعادن ، والتي تمتلك أعلى نسبة من الذهب ، ستكون مصدرًا أكثر جاذبية لاستخراج المعدن المرغوب فيه. يحدث الشيء نفسه مع المعادن الأجنبية أو المشعة.

تقنيات القياس الكمي والتي تستند إليها التحليلات الكمية متنوعة ومتنوعة للغاية. كل واحد ينطوي على التخصص ، وكذلك الأسس النظرية العميقة. ومع ذلك ، دائمًا ما تكون نقطة التقاء جميع الأشخاص هي الإجابة على نفس السؤال الذي سبق ذكره ؛ السؤال الذي يتحدث عن الجودة والنقاء والأداء والموثوقية ، إلخ.

القياسات

لتحديد أي مادة أو مادة ، من الضروري أن تكون قادرًا على قياس بعض خواصها الفيزيائية أو الكيميائية. تعتمد الخاصية المختارة على المادة والتقنية المستخدمة. دليل مفيد لإدراك أن تقنية التحليل يمكن أن تحدد كميًا هي أنها تحمل نهاية اسمها باستخدام لاحقة القياس .

على سبيل المثال ، فإن تقنيات القياس التقليدية في الكيمياء التحليلية هي مقياس الجاذبية (قياس الكتلة) ، والقياس (قياس الحجم ).

تعتبر كلاسيكية لأنها من حيث المبدأ لا تحتاج إلى أدوات متطورة للغاية أو استخدام الإشعاع الكهرومغناطيسي ؛ لكن المقاييس التحليلية ومدافع الهاون والبوتقات والمواد الزجاجية.

قياس الثقل النوعي

في الجاذبية ، يسعى دائمًا الحصول على ترسبات بعد سلسلة من الخطوات المنهجية ، التي تحدد الكتلة.

على سبيل المثال ، هناك طريقة لتقدير أيونات الكلوريد في العينة وهي ترسيبها كلوريد الفضة ، AgCl ؛ ترسب أبيض حليبي والتي يمكن وزنها.

مثال بسيط آخر يتكون من تحديد محتوى الرطوبة في الجسم ، المادة أو الصلبة.

للقيام بذلك ، يتم وزن كتلة المادة الصلبة أولاً قبل إدخالها في فرن عند حوالي 100 درجة مئوية ، لفترة زمنية كافية لتبخر الماء. بعد ذلك ، يتم إعادة وزنها والفرق بين الكتلة النهائية للكتلة الأولية يساوي كتلة الماء التي تم تبخيرها ؛ وهذا هو ، محتواها من الرطوبة ، ٪ H 2 O.

إذا خضعت البطيخ لهذا التحليل ، فلن يكون مفاجئًا إذا كانت٪ H 2 O عالية جدًا (حوالي 95٪) ؛ بينما بالنسبة للفواكه الجافة المسماة ، من المتوقع أن تحتوي على كمية قليلة من الماء (٪ H 2 O <10٪) ، وهي خاصية تم تعيينها لها بهذا الاسم.

الحجمي

من ناحية أخرى ، يعمل المجلد باستخدام مجلدات منها ، بعد تطبيق المعايرة ، يتم استخراج تركيز الأنواع الذائبة ذات الاهتمام. على سبيل المثال ، يمكن تحديد الحليلة التي يكون لونها حساسًا لرد فعل محدد عن طريق معايرة اللونية.

أيضا ، يمكن تحديد مؤشر الحموضة (IA) للزيوت (صالحة للأكل أم لا) ، عن طريق معايرة قاعدة الحمضية ، وذلك باستخدام حل لقاعدة قوية موحدة (عادة KOH أو NaOH). مع قيم IA ، بالإضافة إلى المعلمات الأخرى ، يمكن تمييز أنواع مختلفة من الزيوت وتصنيفها وفقًا لمصادرها والمتغيرات الأخرى.

دائمًا ما تسفر هذه القياسات التحليلية عن نتيجة مصحوبة بوحدة فيزيائية (وأخطاءها التجريبية). ما هو التركيز؟ كيف النقي هو العينة؟ هل يمثل المبلغ المحدد خطرا على الصحة؟ ماذا كان رد الفعل؟

يتم الرد على هذه الأسئلة وأكثر بعد القياسات ومعالجة البيانات.

إعداد المعايير أو الأنماط

"بنفس المقياس الذي تقيس به الأنماط ، ستقيس عيناتك." وسيحتوي هذا القضيب الافتراضي على أقسام وتقسيمات فرعية ، كل منها بمقاييس مختلفة لخاصية التحليل التي ترتبط بتركيزها. يتم في النهاية مقارنة المقاييس أو القيم المذكورة مع تلك التي تم الحصول عليها عند قياس خاصية الحليلة.

لهذا ، ينبغي دائمًا إنشاء منحنى المعايرة من مجموعة من المعايير أو المعايير التي كانت تركيزاتها معروفة سابقًا.

وكيف تعرفهم مسبقا؟ نظرًا لأنها متغيرات مستقلة: يقرر المحلل ، بناءً على نوع العينة أو التحليل ، مقدار وزن النموذج.

الفطر الحلو

يمكن وضع مثال افتراضي في دراسة محتوى السكريات أو الكربوهيدرات الكلية للعديد من عائلات الفطر. النموذج ، الذي تشكله السكريات المكتشفة سابقًا بفضل التحليل النوعي للفطر ، يجب أن يحاكي بشكل مثالي المصفوفة العضوية للعينات.

ثم ، أعد أنماط رد فعل يسبب تغيير اللون. إذا تم قياس شدتها بواسطة التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية ، فيمكن مقارنتها بكثافة الألوان المنبعثة من سكريات العينات ؛ وبالتالي ، من خلال الخلوص الرياضي ، حدد محتوى السكريات الكلية.

بمجرد القيام بذلك ، يمكن إنشاء منحنى المعايرة من العينات ، بحيث يمكن تحديد الفطر الآخر (من نفس المنطقة أو البلد) ، السكريات مباشرة دون تحضير أنماط أخرى.

جمع والعلاج

في التحليل الكمي ، هناك العديد من المتغيرات التي يجب معالجتها بدقة وفقًا لنوع الدراسة. في كثير من الأحيان ، لا يكفي الذهاب إلى هناك لجمع العينات من اليسار واليمين ؛ أين يتم جمعها؟ هل هي مهمة؟ ما هي الكميات؟ ماذا ستكون الإجراءات المسبقة وغيرها من الإجراءات؟

في مثال الفطر ، من الضروري معرفة الأسر التي ستحدد السكريات ، وفي أي المزارع أو الأصل الطبيعي سيتم جمعها ، في أي وقت من السنة ، والخصائص الفلكية ، إلخ. الفطر الذي تم جمعه (زيوت ، حبوب ، أحبار ، نيازك ، مواد بيولوجية) ، ماذا تفعل بها قبل التحليل الكمي؟

دائمًا تقريبا ، يسبق التحليل الكمي تحليل نوعي ؛ تحديد المركبات التي لديها عينات ، وخاصة إذا كنت تعمل معهم لأول مرة.

قد تكون بعض العلاجات فيزيائية بحتة: مثل طحن كتلة الخضار ، أو الهضم الحمضي للمعادن. ومع ذلك ، فإن البعض الآخر كيميائي: تفاعل الأسترة ، التحلل المائي الحمضي أو الأساسي ، الاستبدال ، التخليق ، إلخ ، لإنتاج نوع يمكن قياسه بسهولة أكبر بواسطة التقنية المختارة.

أمثلة

سيتم ذكر بعض الأمثلة اليومية للتحليل الكمي في الكيمياء حتى النهاية:

- تحديد درجة الكحولية من البيرة والنبيذ والمشروبات الحرفية.

- من بول المريض يمكن معرفة ما إذا كانت هناك زيادة أو نقصان في تركيز مكون واحد أو أكثر ، وهو ما يرتبط بالكشف عن المرض. أيضا ، إذا تم إفراز دواء في البول ، فيمكنك تحديد مقدار الأول "الذي تم استيعابه" من قبل الجسم.

- تحديد التركيب المئوي للعينات المعدنية أو الأرضية أو خارج كوكب الأرض.

- بالنظر إلى بعض عينات الزيت الخام ، يتم تحديد نسبة H / C لمقارنة درجة عطرية الزيوت الخام من أصول مختلفة. تتميز الخامات الثقيلة بنسبة H / C أقل من 1 ؛ أخف وزنًا ، ستكون قيمة H / C أكثر من 1.

- تحديد التكوين الغذائي للأغذية والمنتجات الصالحة للأكل.

-دراسات استقرار المخدرات كجزء من تحليل الجودة ذات الصلة للتسويق والتخزين.

- متابعة درجة التلوث الناتج عن المواد الموجودة في عينات المياه من الأنهار أو المجاري المائية أو البحيرات أو البحار. أيضا ، فإن الانبعاثات الغازية للمصانع مصممة على تكوينها لتجنب أنها تفرغ كميات كبيرة من الغازات الضارة بالبيئة.