Ֆիզիկա-քիմիական հետազոտությունը որպես անալիտիկ քիմիայի ճյուղ լայնորեն կիրառվում է մարդու կյանքի բոլոր բնագավառներում։ Դրանք թույլ են տալիս ուսումնասիրել հետաքրքրող նյութի հատկությունները՝ որոշելով բաղադրիչների քանակական բաղադրիչը նմուշի բաղադրության մեջ։
Նյութերի հետազոտություն
Գիտական հետազոտությունը առարկայի կամ երևույթի իմացությունն է՝ հասկացությունների և գիտելիքների համակարգ ստանալու համար: Գործողության սկզբունքի համաձայն՝ օգտագործվող մեթոդները դասակարգվում են՝.
- էմպիրիկ;
- կազմակերպական;
- մեկնաբանական;
- որակական և քանակական վերլուծության մեթոդներ.
Էմպիրիկ հետազոտության մեթոդները արտացոլում են ուսումնասիրվող օբյեկտը արտաքին դրսևորումների կողմից և ներառում են դիտարկում, չափում, փորձ, համեմատություն: Էմպիրիկ ուսումնասիրությունը հիմնված է հավաստի փաստերի վրա և չի ներառում վերլուծության համար արհեստական իրավիճակների ստեղծում։
Կազմակերպական մեթոդներ՝ համեմատական, երկայնական, բարդ։ Առաջինը ենթադրում է տարբեր ժամանակներում և տարբեր պայմաններում ստացված օբյեկտի վիճակների համեմատություն: Երկայնական - օբյեկտի դիտարկումերկարաժամկետ հետազոտություն. Համալիրը երկայնական և համեմատական մեթոդների համադրություն է։
Մեկնաբանության մեթոդներ՝ գենետիկ և կառուցվածքային. Գենետիկական տարբերակը ներառում է օբյեկտի զարգացման ուսումնասիրություն դրա առաջացման պահից: Կառուցվածքային մեթոդը ուսումնասիրում և նկարագրում է օբյեկտի կառուցվածքը։
Անալիտիկ քիմիան զբաղվում է որակական և քանակական անալիզի մեթոդներով։ Քիմիական ուսումնասիրություններն ուղղված են ուսումնասիրության օբյեկտի բաղադրության որոշմանը։
Քանակական վերլուծության մեթոդներ
Անալիտիկ քիմիայում քանակական անալիզի օգնությամբ որոշվում է քիմիական միացությունների բաղադրությունը։ Օգտագործված գրեթե բոլոր մեթոդները հիմնված են նյութի բաղադրությունից քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների կախվածության ուսումնասիրության վրա։
Քանակական վերլուծությունը ընդհանուր է, ամբողջական և մասնակի: General-ը որոշում է ուսումնասիրվող օբյեկտում բոլոր հայտնի նյութերի քանակը՝ անկախ նրանից՝ դրանք առկա են բաղադրության մեջ, թե ոչ։ Ամբողջական անալիզն առանձնանում է նմուշում պարունակվող նյութերի քանակական բաղադրությունը գտնելով։ Մասնակի տարբերակը սահմանում է միայն այս քիմիական հետազոտության մեջ հետաքրքրող բաղադրիչների բովանդակությունը:
Կախված անալիզի մեթոդից՝ առանձնանում են մեթոդների երեք խումբ՝ քիմիական, ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական։ Դրանք բոլորը հիմնված են նյութի ֆիզիկական կամ քիմիական հատկությունների փոփոխության վրա։
Քիմիական հետազոտություն
Այս մեթոդը նպատակաուղղված է տարբեր քանակապես առկա քիմիական նյութերի որոշմանըռեակցիաներ. Վերջիններս ունեն արտաքին դրսեւորումներ (գունաթափում, գազի, ջերմության, նստվածքի արտազատում)։ Այս մեթոդը լայնորեն կիրառվում է ժամանակակից հասարակության կյանքի բազմաթիվ ճյուղերում: Քիմիական հետազոտությունների լաբորատորիան պարտադիր է դեղագործության, նավթաքիմիական, շինարարության և շատ այլ ոլորտներում:
Գոյություն ունեն քիմիական հետազոտության երեք տեսակ. Գրավիմետրիան կամ քաշի անալիզը հիմնված է նմուշում փորձարկվող նյութի քանակական բնութագրերի փոփոխության վրա: Այս տարբերակը պարզ է և ճշգրիտ արդյունքներ է տալիս, բայց ժամանակատար է: Քիմիական հետազոտության այս տեսակի մեթոդներով պահանջվող նյութը ընդհանուր կազմից առանձնացվում է նստվածքի կամ գազի տեսքով։ Այնուհետև այն բերում են պինդ չլուծվող փուլի, զտում, լվանում, չորացնում։ Այս պրոցեդուրաներից հետո բաղադրիչը կշռվում է։
Տիտրաչափությունը ծավալային վերլուծություն է: Քիմիական նյութերի ուսումնասիրությունը տեղի է ունենում ռեագենտի ծավալը չափելով, որն արձագանքում է ուսումնասիրվող նյութի հետ: Դրա կոնցենտրացիան նախապես հայտնի է: Ռեագենտի ծավալը չափվում է, երբ հասնում է համարժեքության կետը: Գազի վերլուծության ժամանակ որոշվում է բաց թողնված կամ կլանված գազի ծավալը։
Բացի այդ, հաճախ օգտագործվում է քիմիական մոդելի հետազոտություն: Այսինքն՝ ստեղծվում է ուսումնասիրվող օբյեկտի անալոգը, որն ավելի հարմար է ուսումնասիրել։
Ֆիզիկական հետազոտություն
Ի տարբերություն համապատասխան ռեակցիաների իրականացման վրա հիմնված քիմիական հետազոտության, վերլուծության ֆիզիկական մեթոդները հիմնված են նյութերի նույն հատկությունների վրա: Նրանց համարիրականացնելը պահանջում է հատուկ սարքեր: Մեթոդի էությունը ճառագայթման գործողության հետևանքով առաջացած նյութի բնութագրերի փոփոխությունները չափելն է: Ֆիզիկական հետազոտության հիմնական մեթոդներն են ռեֆրակտոմետրիան, բևեռաչափությունը, ֆտորաչափությունը։
Ռեֆրակտոմետրիան իրականացվում է ռեֆրակտոմետրի միջոցով: Մեթոդի էությունը կրճատվում է մի միջավայրից մյուսը անցնող լույսի բեկման ուսումնասիրությամբ։ Անկյունի փոփոխությունն այս դեպքում կախված է միջին բաղադրիչների հատկություններից: Հետևաբար, հնարավոր է դառնում բացահայտել միջավայրի կազմը և դրա կառուցվածքը։
Բևեռաչափությունը օպտիկական հետազոտության մեթոդ է, որն օգտագործում է որոշ նյութերի կարողությունը՝ պտտելու գծային բևեռացված լույսի տատանումների հարթությունը:
Ֆտորաչափության համար օգտագործվում են լազերներ և սնդիկի լամպեր, որոնք ստեղծում են միագույն ճառագայթում։ Որոշ նյութեր ունակ են ֆլուորեսցենտային (ներծծում և արձակում են կլանված ճառագայթումը): Ելնելով ֆլյուորեսցենցիայի ինտենսիվությունից՝ եզրակացություն է արվում նյութի քանակական որոշման մասին։
Ֆիզիկական և քիմիական հետազոտություն
Ֆիզիկաքիմիական հետազոտության մեթոդները տարբեր քիմիական ռեակցիաների ազդեցության տակ գրանցում են նյութի ֆիզիկական հատկությունների փոփոխություններ։ Դրանք հիմնված են ուսումնասիրվող օբյեկտի ֆիզիկական բնութագրերի անմիջական կախվածության վրա նրա քիմիական կազմից։ Այս մեթոդները պահանջում են որոշ չափիչ գործիքների օգտագործում: Դիտարկումը, որպես կանոն, իրականացվում է ջերմահաղորդականության, էլեկտրական հաղորդունակության, լույսի կլանման, եռման և հալման կետի համար։
Նյութի ֆիզիկաքիմիական ուսումնասիրություններլայնորեն կիրառվում են իրենց բարձր ճշգրտության և արդյունքների ստացման արագության շնորհիվ։ Ժամանակակից աշխարհում ՏՏ տեխնոլոգիաների զարգացման շնորհիվ քիմիական մեթոդները դարձել են դժվար կիրառելի։ Ֆիզիկա-քիմիական մեթոդները կիրառվում են սննդի արդյունաբերության, գյուղատնտեսության, դատաբժշկական ոլորտում։
Ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների և քիմիական մեթոդների հիմնական տարբերություններից մեկն այն է, որ ռեակցիայի վերջը (համարժեքության կետը) հայտնաբերվում է չափիչ գործիքների միջոցով, և ոչ տեսողական:
Ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության հիմնական մեթոդները համարվում են սպեկտրային, էլեկտրաքիմիական, ջերմային և քրոմատոգրաֆիական մեթոդները։
Նյութերի վերլուծության սպեկտրալ մեթոդներ
Անալիզի սպեկտրային մեթոդների հիմքը օբյեկտի փոխազդեցությունն է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հետ։ Ուսումնասիրված են վերջիններիս կլանումը, արտացոլումը, ցրումը։ Մեթոդի մեկ այլ անվանում օպտիկական է: Դա որակական և քանակական հետազոտությունների համադրություն է։ Սպեկտրային վերլուծությունը թույլ է տալիս գնահատել նյութի քիմիական բաղադրությունը, բաղադրիչների կառուցվածքը, մագնիսական դաշտը և այլ բնութագրերը:
Մեթոդի էությունը կայանում է նրանում, որ որոշել ռեզոնանսային հաճախականությունները, որոնց դեպքում նյութը արձագանքում է լույսին: Նրանք խիստ անհատական են յուրաքանչյուր բաղադրիչի համար: Սպեկտրոսկոպով դուք կարող եք տեսնել սպեկտրի գծերը և որոշել նյութի բաղադրիչները: Սպեկտրային գծերի ինտենսիվությունը պատկերացում է տալիս քանակական բնութագրի մասին: Սպեկտրային մեթոդների դասակարգումը հիմնված է սպեկտրի տեսակի և հետազոտության նպատակի վրա:
արտանետումների մեթոդթույլ է տալիս ուսումնասիրել արտանետումների սպեկտրները և տեղեկատվություն է տալիս նյութի բաղադրության մասին: Տվյալներ ստանալու համար այն ենթարկվում է էլեկտրական աղեղի լիցքաթափման։ Այս մեթոդի տարբերակն է բոցի լուսաչափությունը: Կլանման սպեկտրները ուսումնասիրվում են կլանման մեթոդով: Վերոնշյալ տարբերակները վերաբերում են նյութի որակական վերլուծությանը։
Քանակական սպեկտրային անալիզը համեմատում է ուսումնասիրվող օբյեկտի սպեկտրային գծի ինտենսիվությունը և հայտնի կոնցենտրացիայի նյութը: Այս մեթոդները ներառում են ատոմային կլանումը, ատոմային ֆլուորեսցենտային և լյումինեսցենտային անալիզները, պղտորաչափությունը, նեֆելոմետրիան:
Նյութերի էլեկտրաքիմիական անալիզի հիմունքներ
Էլեկտրաքիմիական վերլուծությունը օգտագործում է էլեկտրոլիզ՝ նյութը ուսումնասիրելու համար: Ռեակցիաներն իրականացվում են էլեկտրոդների վրա ջրային լուծույթում։ Հասանելի բնութագրերից մեկը պետք է չափվի: Ուսումնասիրությունն իրականացվում է էլեկտրաքիմիական խցում։ Սա անոթ է, որի մեջ տեղադրվում են էլեկտրոլիտներ (իոնային հաղորդունակությամբ նյութեր), էլեկտրոդներ (էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ նյութեր)։ Էլեկտրոդները և էլեկտրոլիտները փոխազդում են միմյանց հետ: Այս դեպքում հոսանքը մատակարարվում է դրսից։
Էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում
Դասակարգել էլեկտրաքիմիական մեթոդները՝ ելնելով այն երևույթներից, որոնց վրա հիմնված են ֆիզիկական և քիմիական հետազոտությունները: Սրանք կողմնակի ներուժով և առանց կողմնակի պոտենցիալով մեթոդներ են:
Կոնդուկտոմետրիան անալիտիկ մեթոդ է և չափում է էլեկտրական հաղորդունակությունը G: Կոնդուկտոմետրիկ վերլուծությունը սովորաբար օգտագործում է փոփոխական հոսանք: Կոնդուկտոմետրիկ տիտրում – ավելինընդհանուր հետազոտական մեթոդ. Այս մեթոդը հիմք է հանդիսանում շարժական հաղորդիչ սարքերի արտադրության համար, որոնք օգտագործվում են ջրի քիմիական ուսումնասիրությունների համար:
Պոտենցիոմետրիա իրականացնելիս չափվում է շրջելի գալվանական բջիջի EMF-ը: Կուլոմետրիայի մեթոդը որոշում է էլեկտրոլիզի ընթացքում սպառված էլեկտրաէներգիայի քանակը: Վոլտամետրիան ուսումնասիրում է հոսանքի մեծության կախվածությունը կիրառվող ներուժից:
Նյութերի վերլուծության ջերմային մեթոդներ
Ջերմային անալիզն ուղղված է ջերմաստիճանի ազդեցության տակ նյութի ֆիզիկական հատկությունների փոփոխության որոշմանը: Այս փորձարկման մեթոդներն իրականացվում են կարճ ժամանակահատվածում և ուսումնասիրված նմուշի փոքր քանակությամբ:
Ջերմագրավիմետրիան ջերմային վերլուծության մեթոդներից մեկն է, որը հաշվի է առնում ջերմաստիճանի ազդեցության տակ առարկայի զանգվածի փոփոխությունների գրանցումը։ Այս մեթոդը համարվում է ամենաճշգրիտներից մեկը։
Բացի այդ, ջերմային հետազոտության մեթոդները ներառում են կալորիմետրիա, որը որոշում է նյութի ջերմունակությունը, էնթալպիմետրիան՝ հիմնվելով ջերմային հզորության ուսումնասիրության վրա։ Դրանց թվում պետք է վերագրել նաև դիլատոմետրիան, որն արտացոլում է նմուշի ծավալի փոփոխությունը ջերմաստիճանի ազդեցության տակ։
Նյութերի վերլուծության քրոմատոգրաֆիկ մեթոդներ
Քրոմատոգրաֆիայի մեթոդը նյութերի տարանջատման միջոց է։ Քրոմատոգրաֆիայի բազմաթիվ տեսակներ կան, հիմնականներն են՝ գազ, բաշխում, ռեդոքս, տեղումներ, իոնափոխանակություն։
Բաղադրիչները փորձանմուշում բաժանված են շարժվող և անշարժ միջևփուլերը. Առաջին դեպքում խոսքը հեղուկների կամ գազերի մասին է։ Ստացիոնար փուլը սորբենտ է՝ պինդ։ Նմուշի բաղադրիչները շարժական փուլում շարժվում են ստացիոնար փուլի երկայնքով: Բաղադրիչների վերջին փուլով անցնելու արագությամբ և ժամանակով գնահատվում են դրանց ֆիզիկական հատկությունները։
Ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության մեթոդների կիրառում
Ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների ամենակարևոր ոլորտը սանիտարա-քիմիական և դատա-քիմիական հետազոտություններն են: Նրանք ունեն որոշ տարբերություններ. Առաջին դեպքում ընդունված հիգիենիկ չափանիշներն օգտագործվում են կատարված վերլուծությունը գնահատելու համար: Դրանք սահմանվում են նախարարությունների կողմից։ Սանիտարաքիմիական հետազոտությունն իրականացվում է համաճարակաբանական ծառայության կողմից սահմանված կարգով։ Գործընթացը օգտագործում է շրջակա միջավայրի մոդելներ, որոնք ընդօրինակում են սննդամթերքի հատկությունները: Նրանք նաև վերարտադրում են նմուշի աշխատանքային պայմանները։
Դատաքիմիական հետազոտությունն ուղղված է մարդու օրգանիզմում թմրամիջոցների, հզոր նյութերի և թույների քանակական հայտնաբերմանը, սննդամթերքին, դեղամիջոցներին: Փորձաքննությունն իրականացվում է դատարանի որոշմամբ։
