Analiza chemiczna
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/05/Analiza_chemiczna.jpg/270px-Analiza_chemiczna.jpg)
Spalanie substancji organicznej zawierającej tlen, węgiel i wodór oraz dodatkowo azot.
W procesie tym powstaje swobodny azot, który zbiera się w probówce (E) napełnionej rtęcią i umieszczonej w miseczce (C) również zawierającej rtęć wobec czego powstaje azot (gaz), z którego objętości można obliczyć jego ciężar.
Analiza chemiczna – badanie jakościowego (analiza jakościowa) i ilościowego (analiza ilościowa) składu chemicznego substancji.
Podział metod
Ze względu na naturę
W analizie chemicznej stosuje się metody chemiczne, fizyko-chemiczne i biochemiczne.
- Metody chemiczne
- polegają na przeprowadzeniu specyficznych reakcji chemicznych, których efekty makroskopowe pozwalają wnioskować o obecności i zawartości poszukiwanych składników w badanym materiale
- W metodach fizykochemicznych
- mierzy się określone wielkości fizyczne i ich zmiany pod wpływem zewnętrznych bodźców fizycznych dostarczanych do analizowanych próbek; najczęściej są to: prąd elektryczny, promieniowania elektromagnetyczne i inne formy promieniowania; otrzymane sygnały analityczne w postaci zmian określonych wielkości fizycznych – ich charakter i wielkość – pozwalają na ustalenie jakościowego i ilościowego składu próbki.
- W metodach biochemicznych
- wykorzystuje się procesy enzymatyczne i immunochemiczne.
Ze względu na rodzaj uzyskiwanej informacji
- Analiza jakościowa
- polega na ustaleniu, które związki chemiczne, pierwiastki, jony lub rodniki wchodzą w skład badanego materiału, bez ustalania jego ilości w substancji. Składniki identyfikuje się na podstawie reakcji charakterystycznych lub metodami instrumentalnymi. Współczesna analiza jakościowa wykorzystuje przede wszystkim metody instrumentalne: spektrometrię atomową emisyjną, fluorescencję rentgenowską, spektrometrię mas, neutronową analizę aktywacyjną, spektrometrię ramanowska i wiele innych.
- Analiza strukturalna
- umożliwia dokładne ustalenie struktury chemicznej czystych związków chemicznym, czyli liczby, rodzaju, i wzajemnego układu wiązań chemicznych składających się na cząsteczki. Współcześnie podstawowymi technikami w analizie strukturalnej jest NMR, FTIR, spektroskopia mas i rentgenografia strukturalna.
- Analiza ilościowa
- polega na oznaczeniu zawartości jednego, kilku, bądź wszystkich składników badanej próbki. Chemiczne metody analizy chemicznej związków nieorganicznych dzieli się na metody miareczkowe, wagowe (analiza wagowa) i instrumentalne. Analiza ilościowa może dostarczyć informacji o ilości określonego indywiduum chemicznego w analizowanej próbce, lub o proporcji pierwiastków chemicznych w niej występujących. Ten drugi rodzaj analizy nazywany jest elementarną. Zastosowanie metod instrumentalnych, np. spektroskopii w podczerwieni, nadfiolecie i zakresie widzialnym, spektrometrii Ramana, spektrometrii mas, jądrowego rezonansu magnetycznego, umożliwia oznaczenie bardzo małych zawartości składników oraz automatyzację pomiarów.
Ze względu na ilość i sposób wykorzystania próbki
Tradycyjnie do analiz wykonywanych ręcznie potrzeba było minimum 100 mg do kilku gramów próbki. Rozwój technik analitycznych umożliwił jednak radykalne zmniejszenie tej ilości. Rozróżnia się tutaj:
- makroanalizę – próbki powyżej 10 mg
- mikroanalizę – próbki poniżej 10 mg
- ultramikroanalizę – próbki poniżej 1 mg.
Analizy ze względu na sposób pobierania i wykorzystania próbek dzieli się na:
- inwazyjne – próbka ulega w trakcie analizy bezpowrotnemu zniszczeniu
- bezinwazyjne – próbka nie ulega zniszczeniu – po wykonaniu analizy nie zmienia się jej struktura ani skład chemiczny; do technik bezinwazyjnych zalicza się też:
- analizy zdalne – zwane też teleanalizami – próbki nie są wyodrębniane, lecz analizę tę dokonuje się na odległość bez jakiegokolwiek wyodrębniania próbki z masy analizowanego materiału;
- przepływowe – strumień materiału przepuszcza się przez aparat pomiarowy zaopatrzony w odpowiednie detektory i dokonuje automatycznej analizy bez jego zatrzymywania.
Ze względu na rodzaj stosowanych technik
- Analizy ręczne
- tradycyjnie, analizy chemiczne, zarówno ilościowe jak i jakościowe wykonywane były w formie prostych testów, wykonywanych ręcznie przez chemika analityka, z użyciem prostej aparatury laboratoryjnej, wagi i wzroku badacza. Tego rodzaju analizy nadal są przeprowadzane, gdyż ich zaletą jest prostota.
- Analizy instrumentalne
- przeprowadzane są z użyciem złożonej aparatury, który zastępuje chemika zarówno w zakresie samego wykonania analizy jak i rejestracji, a nawet częściowej interpretacji wyników. Analiza instrumentalna jest bardziej kosztowna od ręcznej, ale pozwala na wyeliminowanie działalności analityka (i związanych z jego pracą błędów), zwiększenie liczby wykonywanych analiz w jednostce czasu, skrócenie czasu analizy, poprawę precyzji i dokładności oznaczeń, ponadto umożliwia analizę bez narażania zdrowia i życia analityka oraz w miejscach dla człowieka niedostępnych (teleanaliza).
Procedura wykonywania analiz inwazyjnych
Wykonanie właściwych pomiarów analitycznych w trybie inwazyjnym poprzedzają czynności wstępne:
- pobranie średniej próbki,
- przygotowanie jej do analizy: rozdrobnienie, oczyszczenie, przeprowadzenie do roztworu (w wyniku roztwarzania, rozpuszczania, ługowania),
- oddzielenie lub zagęszczenie oznaczonego składnika (np. przez wytrącenie osadu, elektrolizę, ekstrakcję, destylację, chromatografię, wymianę jonową),
- maskowanie przeszkadzających składników (np. za pomocą odczynników kompleksotwórczych, redukujących).
Zastosowanie
Analiza chemiczna jest szeroko stosowana w różnych dziedzinach nauki i gospodarce – służy do badania wód, powietrza, gleby, nawozów (ochrona środowiska, racjonalna gospodarka w rolnictwie i leśnictwie), próbek biologicznych, zarówno in vitro, jak i in vivo z minimalnym zakłóceniem normalnego funkcjonowania organizmu (diagnostyka lekarska), kontroli procesów technologicznych i oceny jakości produktów w przemyśle chemicznym, farmakologicznym, półprzewodników, metalurgicznym, spożywczym i górniczym.
Zobacz też
Bibliografia
- Andrew Burrows, John Holman. Andrew Parson, Gwen Pilling, Gareth Price: Chemistry3: introducing inorganic, organic and physical chemistry. Oxford: Oxford University Press, 2009, s. 559-659. ISBN 978-0-19-927789-6.
- Encyklopedia G.W.. EU: Mediasat Poland Sp. z o.o., s. 371-373. ISBN 83-89651-36-X.
- S. Orgelbranda Encyklopedja powszechna z ilustracjami i mapami. Warszawa: Wydawnictwo Towarzystwa Akcyjnego, 1898.
Media użyte na tej stronie
Analiza elementarna. Dochodzenie ilości azotu.