Fizikalno-kemijske metode analize: praktična uporaba

Študija snovi je precej zapletena in zanimiva zadeva. Dejansko se v čisti obliki skoraj nikoli ne pojavljajo v naravi. Najpogosteje gre za mešanico kompleksne sestave, pri kateri ločevanje komponent zahteva določena prizadevanja, spretnosti in opremo.

Po ločitvi ni nič manj pomembno pravilno določiti, ali snov pripada določenemu razredu, tj. Določite vrelišča in tališča, izračunajte molekulsko maso, preverite radioaktivnost in tako naprej. V ta namen se uporabljajo različne metode, vključno s fizikalno-kemijskimi metodami analize. So precej raznolike in zahtevajo uporabo posebne opreme. O njih in o njih bomo še razpravljali.

Fizikalno-kemijske metode analize: splošni koncept

Katere so te metode za identifikacijo spojin? To so metode, ki temeljijo na neposredni odvisnosti vseh fizikalnih lastnosti snovi od njene strukturne kemijske sestave. Ker so ti kazalniki strogo individualni za vsako spojino, so fizikalno-kemijske raziskovalne metode izjemno učinkovite in dajejo 100% rezultate pri določanju sestave in drugih kazalcev.

Tako so naslednje lastnosti snovi lahko:

• sposobnost absorbiranja svetlobe;
• toplotna prevodnost;
• električna prevodnost;
• vrelišče;
• talilni in drugi parametri.

Fizikalno-kemijske metode raziskovanja se bistveno razlikujejo od čisto kemičnih metod za identifikacijo snovi. Kot rezultat njihovega dela ni nobene reakcije, to je transformacije snovi, reverzibilne in nepovratne. Praviloma ostanejo spojine nedotaknjene tako v masi kot po sestavi.

Značilnosti teh raziskovalnih metod

Za takšne metode določanja snovi je značilnih več glavnih značilnosti.

1. Študije vzorcev pred postopkom ni treba očistiti nečistoč, saj oprema tega ne zahteva.
2. Fizikalno-kemijske metode analize imajo visoko stopnjo občutljivosti in povečano selektivnost. Zato je za analizo potreben zelo majhen delež vzorca, ki ga proučujemo, zaradi česar so te metode zelo priročne in učinkovite. Tudi če je potrebno določiti element, ki ga vsebuje skupna surova masa v zanemarljivih količinah, to ne predstavlja ovire za navedene metode.
3. Analiza traja le nekaj minut, zato je druga značilnost kratkotrajna ali hitra hitrost.
4. Upoštevane raziskovalne metode ne zahtevajo uporabe dragih kazalnikov.

Očitno je, da so prednosti in značilnosti dovolj, da so fizikalno-kemijske metode raziskovanja univerzalne in povpraševanje skoraj v vseh študijah, ne glede na področje delovanja.

Razvrstitev

Obstaja več znakov, na podlagi katerih so obravnavane metode razvrščene. Predstavili pa bomo najbolj splošen sistem, ki združuje in zajema vse glavne raziskovalne metode, ki so neposredno povezane s fizikalno-kemijskimi.

1. Elektrokemične raziskovalne metode. Na podlagi izmerjenega parametra na podlagi:

• potenciometrija;
• voltametrija;
• polarografija;
• oscilometrija;
• konduktometrija;
• elektrogravimetrija;
• kulometrija;
• amperometrija;
• dielektrometrija;
• visokofrekvenčna konduktometrija.

2. Spektralno. Vključi:

• optični;
• Rentgenska fotoelektronska spektroskopija;
• elektromagnetna in jedrska magnetna resonanca.

3. Toplota. Razdeljeno na:

• toplotna;
• termogravimetrija;
• kalorimetrija;
• entalpimetrija;
• delatometrija

4. Kromatografske metode, ki so: t

• plin;
• sedimentna;
• prodiranje gela;
• izmenjavo;
• tekočine.

Fizikalno-kemijske metode analize lahko tudi razdelimo v dve veliki skupini. Prvi so tisti, katerih posledica je uničenje, to je popolno ali delno uničenje snovi ali elementa. Druga je nedestruktivna in ohranja celovitost vzorca, ki se preučuje.

Praktična uporaba teh metod

Področja uporabe obravnavanih metod dela so precej raznolika, vendar pa se vsi ti, seveda, tako ali drugače nanašajo na znanost ali tehnologijo. Na splošno obstaja več osnovnih primerov, iz katerih bo postalo jasno, za kaj točno so te metode.

1. Nadzor nad potekom kompleksnih tehnoloških procesov v proizvodnji. V teh primerih je potrebna oprema za brezkontaktno kontrolo in sledenje vseh strukturnih povezav v delovni verigi. Te naprave bodo tudi odpravile napake in okvare ter zagotovile natančno kvantitativno in kvalitativno poročilo o popravnih in opozorilnih ukrepih.
2. Izvajanje kemijsko-praktičnega dela, da se kvalitativno in kvantitativno določi donos reakcijskega produkta.
3. Študija vzorca snovi, da se določi njegova natančna elementarna sestava.
4. Določanje količine in kakovosti nečistoč v skupni masi vzorca.
5. Natančna analiza udeležencev vmesnih, primarnih in sekundarnih reakcij.
6. Podrobno poročilo o strukturi snovi in ​​njenih lastnostih.
7. Odkrivanje novih elementov in pridobivanje podatkov, ki označujejo njihove lastnosti.
8. Praktična potrditev empiričnih teoretičnih podatkov.
9. Analitično delo s snovmi visoke čistosti, ki se uporabljajo v različnih tehnoloških vejah.
10. Titracija rešitev brez uporabe indikatorjev, ki daje natančnejši rezultat in ima popolnoma enostaven nadzor, zahvaljujoč delovanju aparata. To pomeni, da je vpliv človeškega dejavnika na nič.
11. Glavne fizikalno-kemijske metode analize nam omogočajo, da preučimo sestavo:

• minerali;
• minerali;
• silikati;
• meteoriti in tujki;
• kovine in nekovine;
• zlitine;
• organske in anorganske snovi;
• monokristali;
• redke in razpršene predmete.

Področja uporabe metod

• jedrska energija;
• fizika;
• kemija;
• radijska elektronika;
• laserska tehnologija;
• vesoljske raziskave in drugi.

Klasifikacija fizikalnih in kemijskih metod analize potrjuje le, da so celovite, natančne in univerzalne za uporabo pri raziskavah.

Elektrokemijske metode

Osnova teh metod so reakcije v vodnih raztopinah in na elektrode pod delovanjem električni tok to je preprosto povedano, elektroliza. V skladu s tem je vrsta energije, ki se uporablja v teh metodah analize, tok elektronov.

Te metode imajo lastno klasifikacijo fizikalno-kemijskih metod analize. Ta skupina vključuje naslednje vrste.

1. Električna analiza teže. Glede na rezultate elektrolize se iz elektrod odstrani masa snovi, ki se nato stehta in analizira. Tako dobite podatke o masi spojin. Ena od vrst takšnega dela je metoda notranje elektrolize.
2. Polarografija. V središču - merjenje toka. Ta indikator bo neposredno sorazmeren s koncentracijo želenih ionov v raztopini. Amperometrična titracija raztopin je variacija obravnavane polarografske metode.
3. Koulometrija temelji na Faradayovem zakonu. Izmerimo količino električne energije, porabljene za postopek, iz katere jo nato prenesemo v izračun ionov v raztopini.
4. Potenciometrija temelji na merjenju elektrodnih potencialov udeležencev v procesu.

Vsi obravnavani procesi so fizikalno-kemijske metode. kvantitativna analiza snovi. Z elektrokemičnimi metodami raziskav delimo zmes na komponente, določimo količino bakra, svinca, niklja in drugih kovin.

Spektralno

Osnove procesov elektromagnetnega sevanja. Prav tako ima svojo klasifikacijo uporabljenih metod.

1. Plamenska fotometrija. Pri tem se preskusna snov razprši v odprti plamen. Številni kovinski kationi dajejo barvo določeni barvi, zato je njihova identifikacija možna. To so predvsem snovi, kot so: alkalijske in zemeljsko alkalijske kovine, baker, galij, talij, indij, mangan, svinec in celo fosfor.
2. Absorpcijska spektroskopija. Vključuje dve vrsti: spektrofotometrijo in kolorimetrijo. Osnova - opredelitev spektra, ki ga absorbira snov. Deluje tako v vidnem kot v vročem (infrardečem) delu sevanja.
3. Turbidimetrija
4. Nefelometrija
5. Luminescentna analiza.
6. Refraktometrija in polarimetrija.

Očitno je, da so vse obravnavane metode v tej skupini metode za kvalitativno analizo snovi.

Analiza emisij

To je ena izmed sort spektralna analiza. Pri njeni uporabi je snov izpostavljena najmočnejšemu viru vzbujanja, na primer izpustu električni lok.

To povzroči emisijo ali absorpcijo elektromagnetna valovanja. S tem kazalnikom je mogoče oceniti kvalitativno sestavo snovi, to je, kateri posebni elementi so vključeni v vzorec študije.

Kromatografska

Fizikalno-kemijske študije se pogosto izvajajo v različnih okoljih. V tem primeru postanejo kromatografske tehnike zelo priročne in učinkovite. Razdeljeni so v naslednje tipe.

1. Adsorpcijska tekočina. Osnova za različne sposobnosti komponent za adsorpcijo.
2. Plinska kromatografija. Prav tako temelji na adsorpcijski zmogljivosti, samo za pline in snovi v parnem stanju. Uporablja se pri množični proizvodnji spojin v takšnih agregatnih stanjih, ko se proizvod sprosti v mešanici, ki jo je treba ločiti.
3. Distribucijska kromatografija.
4. Redox.
5. Izmenjava ionov.
6. Papir
7. Tanka plast.
8. Sedimentni.
9. Adsorpcijsko kompleksiranje.

Toplotna

Fizikalno-kemijske študije vključujejo tudi uporabo metod, ki temeljijo na toploti nastajanja ali razgradnje snovi. Takšne metode imajo tudi svojo klasifikacijo.

1. Termična analiza.
2. Termogravimetrija
3. Kalorimetrija.
4. Entalpometrija.
5. Dilatometrija.

Vse te metode omogočajo določitev količine toplote, mehanskih lastnosti, entalpije snovi. Na podlagi teh kazalnikov je sestava spojin kvantitativno določena.

Metode analitične kemije

Ta del kemije ima svoje značilnosti, saj je glavna naloga analitikov kvalitativna določitev sestave snovi, njihova identifikacija in kvantitativno obračunavanje. V zvezi s tem se analitske metode analize delijo na:

• kemična;
• biološki;
• fizikalne in kemične.

Ker nas slednji natančno zanimajo, potem natančno preučimo, kateri od njih se uporabljajo za določanje snovi.

Glavne vrste fizikalnih in kemijskih metod v analizni kemiji

1. Spektroskopski - vse prej omenjeno.
2. Masni spekter - temelji na delovanju električnih in magnetnih polj na proste radikale, delce ali ione. Laboratorij za fizikalno-kemijsko analizo zagotavlja kombinirani učinek določenih sila, delci pa so razdeljeni na ločene ionske tokove glede na razmerje naboj / masa.
3. Radioaktivne metode.
4. Elektrokemična.
5. Biokemična.
6. Toplotna.

Kaj omogočajo podobne metode zdravljenja o snoveh in molekulah? Najprej izotopska sestava. In tudi: reakcijski produkti, vsebnost določenih delcev v zelo čistih snoveh, masa želenih spojin in druge stvari, ki so koristne za raziskovalce.

Tako so metode analitične kemije pomembni načini pridobivanja informacij o ionih, delcih, spojinah, snoveh in njihovi analizi.