Ներկայումս կան բազմաթիվ մասնագետներ, ովքեր իրենց նվիրել են ֆիզիկական կամ քիմիական գիտություններին, երբեմն էլ երկուսն էլ։ Իրոք, երևույթների մեծ մասը կարելի է տրամաբանորեն բացատրել հենց այդպիսի փորձերի միջոցով։ Մենք ավելի մանրամասն կդիտարկենք ֆիզիկական հետազոտության մեթոդները։
Վերլուծության մեթոդներ անալիտիկ քիմիայում
Անալիտիկ քիմիան քիմիական նյութերի հայտնաբերման, առանձնացման և նույնականացման գիտություն է: Միացությունների հետ որոշակի գործողություններ իրականացնելու համար օգտագործվում են անալիզի քիմիական, ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ։ Վերջին մեթոդը կոչվում է նաև գործիքային, քանի որ դրա կիրառումը պահանջում է ժամանակակից լաբորատոր սարքավորումներ: Այն բաժանվում է սպեկտրոսկոպիկ, միջուկային ֆիզիկայի և ռադիոքիմիական խմբերի։
Բացի այդ, քիմիայում կարող են լինել տարբեր տեսակի խնդիրներ, որոնք պահանջում են անհատական լուծումներ։ Կախված դրանից՝ լինում են որակական (նյութի անվանումը և ձևը որոշելը) և քանակական (որոշելու, թե տվյալ նյութի որքան մասն է պարունակվում ալիքոտում կամ նմուշում) վերլուծության մեթոդներ։
Քանակական վերլուծության մեթոդներ
Դրանք թույլ են տալիս որոշել սկզբնական նյութի պարունակությունը նմուշում: Ընդհանուր առմամբ կան քանակական անալիզի քիմիական, ֆիզիկաքիմիական և ֆիզիկական մեթոդներ։
Քանակական անալիզի քիմիական մեթոդներ
Դրանք բաժանվում են՝
- Քաշի վերլուծություն, որը թույլ է տալիս որոշել նյութի պարունակությունը՝ կշռելով անալիտիկ հավասարակշռության վրա և կատարելով հետագա գործողություններ։
- Ծավալային վերլուծություն, որը ներառում է նյութերի ծավալի չափում տարբեր ագրեգատային վիճակներում կամ լուծույթներում:
Իր հերթին այն բաժանված է հետևյալ ենթաբաժինների՝
- ծավալային տիտրաչափական անալիզն օգտագործվում է ռեագենտի հայտնի կոնցենտրացիայի դեպքում, ռեակցիան, որով սպառվում է պահանջվող նյութը, այնուհետև չափվում է սպառված ծավալը;
- Գազի ծավալային մեթոդը գազային խառնուրդների վերլուծությունն է, որտեղ սկզբնական նյութը կլանում է մեկ այլ նյութ:
- ծավալային նստվածքը (լատիներեն sedimentum - «բնակավայր») հիմնված է ձգողականության հետևանքով ցրված համակարգի կողմից շերտավորման վրա։ Սա ուղեկցվում է տեղումներով, որոնց ծավալը չափվում է ցենտրիֆուգային խողովակի միջոցով։
Քիմիական մեթոդները միշտ չէ, որ հարմար են օգտագործել, քանի որ հաճախ անհրաժեշտ է լինում առանձնացնել խառնուրդը՝ ցանկալի բաղադրիչը մեկուսացնելու համար: Նման գործողություն իրականացնելու համար առանց քիմիական ռեակցիաների օգտագործման, օգտագործվում են վերլուծության ֆիզիկական մեթոդներ: Եվ արդյունքում դիտարկել միացության ֆիզիկական հատկությունների փոփոխությունըռեակցիաների իրականացում՝ ֆիզիկական և քիմիական։
Քանակական վերլուծության ֆիզիկական մեթոդներ
Դրանք օգտագործվում են բազմաթիվ լաբորատոր հետազոտությունների ժամանակ։ Անալիզի ֆիզիկական մեթոդները ներառում են՝
- Սպեկտրոսկոպիկ - հիմնված է ուսումնասիրված միացության ատոմների, մոլեկուլների, իոնների փոխազդեցության վրա էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հետ, որի արդյունքում ֆոտոնները կլանվում կամ արձակվում են։
- Միջուկային-ֆիզիկական մեթոդը կայանում է նրանում, որ ուսումնասիրվող նյութի նմուշը ենթարկվում է նեյտրոնային հոսքի, որն ուսումնասիրելով փորձից հետո հնարավոր է չափել նմուշում պարունակվող տարրերի քանակական պարունակությունը. ռադիոակտիվ ճառագայթում. Սա աշխատում է, քանի որ մասնիկների ակտիվության քանակն ուղիղ համեմատական է ուսումնասիրվող տարրի կոնցենտրացիայի հետ:
- Ռադիոքիմիական մեթոդը փոխակերպումների արդյունքում ձևավորված ռադիոակտիվ իզոտոպների նյութում պարունակության որոշումն է:
Քանակական անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ
Քանի որ այս մեթոդները նյութի վերլուծության ֆիզիկական մեթոդների միայն մի մասն են, դրանք բաժանվում են նաև հետազոտության սպեկտրոսկոպիկ, միջուկային-ֆիզիկական և ռադիոքիմիական մեթոդների:
Որակական վերլուծության մեթոդներ
Անալիտիկ քիմիայում նյութի հատկությունները ուսումնասիրելու, նրա ֆիզիկական վիճակը, գույնը, համը, հոտը որոշելու համար օգտագործվում են որակական վերլուծության մեթոդներ, որոնք իրենց հերթին բաժանվում են նույն քիմիական, ֆիզիկական. և ֆիզիկաքիմիական (գործիքային):Ավելին, անալիտիկ քիմիայում նախընտրելի են անալիզի ֆիզիկական մեթոդները։
Քիմիական մեթոդներն իրականացվում են երկու եղանակով՝ ռեակցիաներ լուծույթներում և ռեակցիաներ չոր եղանակով։
Թաց ճանապարհով ռեակցիաներ
Լուծումների մեջ ռեակցիաները ունեն որոշակի պայմաններ, որոնցից մեկը կամ մի քանիսը պետք է բավարարվեն.
- Չլուծվող նստվածքի առաջացում.
- Լուծույթի գույնի փոփոխություն։
- Գազային նյութի էվոլյուցիա.
Նստվածքի առաջացում կարող է առաջանալ, օրինակ, բարիումի քլորիդի (BaCl2) և ծծմբաթթվի (H2SO4) փոխազդեցության արդյունքում։ Ռեակցիայի արգասիքներն են աղաթթուն (HCl) և ջրում չլուծվող սպիտակ նստվածքը՝ բարիումի սուլֆատը (BaSO4): Այդ ժամանակ կկատարվի քիմիական ռեակցիայի առաջացման անհրաժեշտ պայմանը։ Երբեմն ռեակցիայի արգասիքները կարող են լինել մի քանի նյութեր, որոնք պետք է առանձնացվեն զտման միջոցով։
Քիմիական փոխազդեցության արդյունքում լուծույթի գույնի փոփոխությունը անալիզի շատ կարևոր հատկանիշ է։ Սա առավել հաճախ նկատվում է ռեդոքս պրոցեսների հետ աշխատելիս կամ թթու-բազային տիտրման գործընթացում ցուցիչներ օգտագործելիս: Նյութերը, որոնք կարող են լուծույթը գունավորել համապատասխան գույնով, ներառում են՝ կալիումի թիոցիանատ KSCN (դրա փոխազդեցությունը երկաթի III աղերի հետ ուղեկցվում է լուծույթի արյան կարմիր գունավորմամբ), երկաթի քլորիդ (քլոր ջրի հետ փոխազդելիս՝ թույլ կանաչ գույնը): լուծույթը դառնում է դեղին), կալիումի երկքրոմատ (նվազման ժամանակ և ծծմբաթթվի ազդեցության տակ այն նարնջագույնից փոխվում է.մուգ կանաչ) և այլն։
Գազի արտազատմամբ ընթացող ռեակցիաները հիմնական չեն և օգտագործվում են հազվադեպ դեպքերում: Լաբորատորիաներում առավել հաճախ արտադրվող ածխաթթու գազը CO2-ն է։
Չոր ռեակցիաներ
Նման փոխազդեցությունները կատարվում են վերլուծված նյութում կեղտերի պարունակությունը որոշելու համար, հանքանյութերի ուսումնասիրության ժամանակ և այն բաղկացած է մի քանի փուլից՝
- Հալածելիության թեստ։
- Ֆլեյմի գույնի փորձարկում:
- Տատանողականության թեստ։
- Օքսիդացման ռեակցիաների կարողություն:
Սովորաբար, հանքային նյութերը ստուգում են հալման կարողությունը՝ դրանց մի փոքր նմուշը նախապես տաքացնելով գազի այրիչի վրա և դիտելով դրա եզրերի կլորացումը խոշորացույցի տակ:
Ստուգելու համար, թե ինչպես է նմուշը կարողանում գունավորել բոցը, այն պլատինե մետաղալարի վրա քսում են նախ կրակի հիմքի վրա, այնուհետև այն վայրում, որն ամենաշատն է տաքանում:
Նմուշի անկայունությունը ստուգվում է վերլուծության գլանում, որը տաքացվում է փորձարկման տարրի ներմուծումից հետո:
Օքսիդացման պրոցեսների ռեակցիաները առավել հաճախ իրականացվում են միաձուլված բորակի չոր գնդիկների մեջ, որոնց մեջ տեղադրվում է նմուշը և այնուհետև ենթարկվում տաքացման: Այս ռեակցիան իրականացնելու այլ եղանակներ կան՝ ջեռուցում ապակե խողովակում ալկալային մետաղներով՝ Na, K, պարզ տաքացում կամ ածուխի վրա տաքացում և այլն։
Քիմիական ցուցիչների օգտագործում
Երբեմն քիմիական անալիզի մեթոդները տարբեր են օգտագործումցուցիչներ, որոնք օգնում են որոշել նյութի միջավայրի pH-ը: Առավել հաճախ օգտագործվում են՝
- Լակմուս. Թթվային միջավայրում ցուցիչ լակմուսի թուղթը դառնում է կարմիր, իսկ ալկալային միջավայրում՝ կապույտ։
- Methylorange. Երբ ենթարկվում է թթվային իոնի, այն դառնում է վարդագույն, ալկալային՝ դեղին:
- ֆենոլֆթալեին. Ալկալային միջավայրում այն բնորոշ է կարմիր գույնին, իսկ թթվային միջավայրում՝ գույն չունի։
- Կուրկումին. Այն օգտագործվում է ավելի քիչ, քան մյուս ցուցանիշները: Ալկալիների հետ դառնում է դարչնագույն, իսկ թթուների հետ՝ դեղին:
Որակական վերլուծության ֆիզիկական մեթոդներ
Ներկայումս դրանք հաճախ օգտագործվում են ինչպես արդյունաբերական, այնպես էլ լաբորատոր հետազոտություններում: Անալիզի ֆիզիկական մեթոդների օրինակներ են՝
- Սպեկտրալ, որն արդեն քննարկվել է վերևում: Այն իր հերթին բաժանվում է արտանետման և կլանման մեթոդների։ Կախված մասնիկների անալիտիկ ազդանշանից՝ առանձնանում են ատոմային և մոլեկուլային սպեկտրոսկոպիան։ Արտանետման ժամանակ նմուշն արտանետում է քվանտա, իսկ կլանման ժամանակ նմուշի արտանետվող ֆոտոնները ընտրողաբար կլանում են մանր մասնիկները՝ ատոմները և մոլեկուլները։ Այս քիմիական մեթոդը օգտագործում է այնպիսի ճառագայթման տեսակներ, ինչպիսիք են ուլտրամանուշակագույնը (ուլտրամանուշակագույնը) 200-400 նմ ալիքի երկարությամբ, տեսանելի 400-800 նմ ալիքի երկարությամբ և ինֆրակարմիր (IR) 800-40000 նմ ալիքի երկարությամբ: Ճառագայթման նման տարածքներն այլ կերպ կոչվում են «օպտիկական տիրույթ»:
- Լյումինեսցենտ (լյումինեսցենտ) մեթոդը բաղկացած է ուսումնասիրվող նյութի կողմից լույսի արտանետումը դիտարկելուց՝ պայմանավորված.ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցությունը. Փորձարկման նմուշը կարող է լինել օրգանական կամ հանքային միացություն, ինչպես նաև որոշ դեղամիջոցներ: Ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման ենթարկվելիս այս նյութի ատոմները անցնում են գրգռված վիճակի, որը բնութագրվում է տպավորիչ էներգիայի պաշարով։ Նորմալ վիճակին անցնելու ժամանակ նյութը լյումինեսվում է էներգիայի մնացորդային քանակի պատճառով։
- Ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզը, որպես կանոն, կատարվում է ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով։ Դրանք օգտագործվում են որոշելու ատոմների չափը և ինչպես են դրանք տեղակայված այլ նմուշային մոլեկուլների համեմատ: Այսպիսով, հայտնաբերվում են բյուրեղյա վանդակը, նմուշի կազմը և որոշ դեպքերում կեղտերի առկայությունը: Այս մեթոդը օգտագործում է փոքր քանակությամբ անալիտ առանց քիմիական ռեակցիաների օգտագործման:
- Զանգվածային-սպեկտրաչափական մեթոդ. Երբեմն պատահում է, որ էլեկտրամագնիսական դաշտը թույլ չի տալիս որոշակի իոնացված մասնիկներ անցնել իր միջով զանգվածի և լիցքի հարաբերակցության չափազանց մեծ տարբերության պատճառով։ Դրանք որոշելու համար անհրաժեշտ է վերլուծության այս ֆիզիկական մեթոդը։
Այսպիսով, այս մեթոդները մեծ պահանջարկ ունեն՝ համեմատած սովորական քիմիական մեթոդների հետ, քանի որ ունեն մի շարք առավելություններ։ Այնուամենայնիվ, անալիտիկ քիմիայում անալիզի քիմիական և ֆիզիկական մեթոդների համադրությունը տալիս է հետազոտության շատ ավելի լավ և ճշգրիտ արդյունք:
Որակական անալիզի ֆիզիկաքիմիական (գործիքային) մեթոդներ
Այս կատեգորիաները ներառում են՝
- Էլեկտրաքիմիական մեթոդներ, որոնք բաղկացած են չափումիցգալվանական բջիջների էլեկտրաշարժիչ ուժերը (պոտենցիոմետրիա) և լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը (հաղորդականություն), ինչպես նաև քիմիական պրոցեսների շարժման և մնացածի ուսումնասիրության մեջ (բևեռագրություն):
- Էմիսիոն սպեկտրային վերլուծություն, որի էությունը էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ինտենսիվության որոշումն է հաճախականության սանդղակի վրա:
- Լուսաչափական մեթոդ.
- Ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծություն, որն ուսումնասիրում է նմուշի միջով անցած ռենտգենյան ճառագայթների սպեկտրները:
- Ռադիոակտիվության չափման մեթոդ.
- Քրոմատոգրաֆիկ մեթոդը հիմնված է նյութի կլանման և կլանման կրկնվող փոխազդեցության վրա, երբ այն շարժվում է անշարժ սորբենտով:
Դուք պետք է իմանաք, որ հիմնականում քիմիայում վերլուծության ֆիզիկա-քիմիական և ֆիզիկական մեթոդները համակցված են մեկ խմբի մեջ, հետևաբար, երբ դրանք դիտարկվում են առանձին, դրանք շատ ընդհանրություններ ունեն:
Նյութերի տարանջատման ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ
Շատ հաճախ լաբորատորիաներում լինում են իրավիճակներ, երբ անհնար է արդյունահանել անհրաժեշտ նյութը՝ առանց այն մյուսից առանձնացնելու։ Նման դեպքերում օգտագործվում են նյութերի տարանջատման մեթոդներ, որոնք ներառում են՝
- Էքստրակցիա - մեթոդ, որով անհրաժեշտ նյութը լուծույթից կամ խառնուրդից արդյունահանվում է լուծույթից (համապատասխան լուծիչ) միջոցով:
- Քրոմատոգրաֆիա. Այս մեթոդը օգտագործվում է ոչ միայն վերլուծության, այլ նաև շարժական և անշարժ փուլերում գտնվող բաղադրիչների առանձնացման համար։
- Իոնափոխանակությամբ տարանջատում. Որպես արդյունքցանկալի նյութը կարող է նստել, չլուծվել ջրում, այնուհետև այն կարելի է առանձնացնել ցենտրիֆուգման կամ զտման միջոցով:
- Կրիոգենային տարանջատումն օգտագործվում է օդից գազային նյութեր հանելու համար:
- Էլեկտրոֆորեզը էլեկտրական դաշտի մասնակցությամբ նյութերի տարանջատումն է, որի ազդեցության տակ իրար հետ չխառնվող մասնիկները շարժվում են հեղուկ կամ գազային միջավայրում։
Այսպիսով, լաբորանտը միշտ կկարողանա ստանալ անհրաժեշտ նյութը։
