Fyzikálně-chemické metody analýzy: praktická aplikace

Studium látek je spíše komplikovaná a zajímavá záležitost. Ve skutečnosti se v čisté podobě téměř v přírodě nevyskytují. Nejčastěji jde o směs složitého složení, v němž oddělení součástí vyžaduje určité úsilí, dovednosti a vybavení.

Po oddělení je neméně důležité správně určit, zda látka patří do určité třídy, tj. Ji identifikovat. Určete body varu a tání, vypočtete molekulovou hmotnost, zkontrolujte radioaktivitu a tak dále, obecně prozkoumejte. Pro tento účel se používají různé metody, včetně fyzikálně-chemických metod analýzy. Jsou poměrně rozmanité a vyžadují použití zpravidla speciálního vybavení. O nich a budou dále diskutovány.

Fyzikálně-chemické metody analýzy: obecná koncepce

Jaké jsou tyto způsoby identifikace sloučenin? Jedná se o metody založené na přímém závislostí všech fyzikálních vlastností látky na strukturálním chemickém složení. Vzhledem k tomu, že tyto ukazatele jsou pro každou sloučeninu striktně individuální, jsou metody fyzikálně-chemického výzkumu velmi efektivní a poskytují 100% výsledky při určování složení a dalších ukazatelů.

Takže následující vlastnosti látky lze považovat za:

• schopnost absorbovat světlo;
• tepelná vodivost;
• elektrická vodivost;
• teplota varu;
• tavení a další parametry.

Fyzikálně-chemické metody výzkumu mají významný rozdíl od čistě chemických metod identifikace látek. V důsledku své práce nedochází k žádné reakci, to znamená k transformaci látky, jak reverzibilní, tak i nevratné. Sloučeniny zůstávají zpravidla neporušené jak v hmotnosti, tak v kompozici.

Vlastnosti těchto výzkumných metod

Existuje několik hlavních rysů charakteristických pro takové metody pro stanovení látek.

1. Vzorová studie nemusí být před zahájením postupu čištěna před nečistotami, protože to zařízení nevyžaduje.
2. Fyzikálně-chemické metody analýzy mají vysoký stupeň citlivosti, stejně jako zvýšenou selektivitu. Analýza proto vyžaduje velmi malé množství studovaného vzorku, což činí tyto metody velmi pohodlné a účinné. Dokonce i když je nutné určit prvek, který je obsažen v celkové hrubé hmotnosti v zanedbatelných množstvích, není to pro uvedené metody překážkou.
3. Analýza trvá jen několik minut, takže další funkcí je krátké trvání nebo expresní rychlost.
4. Zvažované výzkumné metody nevyžadují použití drahých indikátorů.

Je zřejmé, že výhody a vlastnosti stačí k tomu, aby fyzikálně chemické metody výzkumu byly univerzální a poptávkové téměř ve všech studiích bez ohledu na oblast činnosti.

Klasifikace

Existuje několik znaků, na jejichž základě jsou klasifikovány zvažované metody. Představíme však nejobecnější systém, který kombinuje a pokrývá všechny základní výzkumné metody přímo spojené s fyzikálně chemickými.

1. Metody elektrochemického výzkumu. Na základě naměřeného parametru na základě:

• potenciometrie;
• voltammetrie;
• polarografie;
• oscilometrie;
• konduktometrie;
• elektrogravimetrie;
• coulometrie;
• amperometrie;
• dielectrometrie;
• vysokofrekvenční konduktometrie.

2. Spektrální. Zahrnuje:

• optický;
• Rentgenová fotoelektronová spektroskopie;
• elektromagnetické a nukleární magnetické rezonance.

3. Teplo. Rozdělena na:

• tepelné;
• termogravimetrie;
• kalorimetrie;
• enthalpimetrie;
• delatometrie

4. Chromatografické metody, které jsou:

• plyn;
• sedimentární;
• gel pronikající;
• výměna;
• kapalina.

Můžete také rozdělit fyzikálně-chemické metody analýzy na dvě velké skupiny. Prvním jsou ty, jejichž výsledkem je destrukce, tj. Úplné nebo částečné zničení látky nebo prvku. Druhý je nedestruktivní a zachovává integritu studovaného vzorku.

Praktické uplatnění těchto metod

Oblasti použití uvažovaných způsobů práce jsou poměrně rozmanité, ale všechny se samozřejmě v určitém nebo jiném směru týkají vědy nebo technologie. Obecně platí, že existuje několik základních příkladů, z nichž bude jasné, jaké jsou přesně takové metody.

1. Kontrola průběhu komplexních technologických procesů ve výrobě. V těchto případech je zařízení nezbytné pro bezkontaktní řízení a sledování všech strukturálních vazeb v pracovním řetězci. Stejná zařízení zaznamenávají závady a poruchy a poskytnou přesnou kvantitativní a kvalitativní zprávu o nápravných a varovných opatřeních.
2. Provádění chemické praktické práce s cílem kvalitativně a kvantitativně stanovit výtěžek reakčního produktu.
3. Studium vzorku látky za účelem stanovení jejího přesného elementárního složení.
4. Stanovení množství a kvality nečistot v celkové hmotnosti vzorku.
5. Přesná analýza účastníků střední, primární a sekundární reakce.
6. Podrobná zpráva o struktuře látky a jejích vlastnostech.
7. Objevování nových prvků a získávání dat charakterizujících jejich vlastnosti.
8. Praktické potvrzení empirických teoretických údajů.
9. Analytická práce s látkami vysoké čistoty používanými v různých odvětvích technologie.
10. Titrace řešení bez použití indikátorů, která poskytuje přesnější výsledky a má zcela jednoduché ovládání díky provozu přístroje. To znamená, že vliv lidského faktoru je snížen na nulu.
11. Hlavní fyzikálně chemické metody analýzy nám umožňují studovat složení:

• minerály;
• minerály;
• křemičitany;
• meteority a cizí tělesa;
• kovy a nekovy;
• slitiny;
• organické a anorganické látky;
• jednotlivé krystaly;
• vzácných a rozptýlených předmětů.

Oblasti použití metod

• jaderná energie;
• fyzika;
• chemie;
• radiová elektronika;
• laserová technologie;
• výzkum vesmíru a další.

Klasifikace fyzikálních a chemických metod analýzy pouze potvrzuje, jak jsou komplexní, přesné a univerzální pro použití ve výzkumu.

Elektrochemické metody

Základem těchto metod jsou reakce ve vodných roztocích a na elektrodách působením elektrického proudu to znamená jednoduše elektrolýza. Druh energie, která se používá v těchto metodách analýzy, je tedy proud elektronů.

Tyto metody mají vlastní klasifikaci fyzikálně-chemických metod analýzy. Tato skupina obsahuje následující typy.

1. Analýza elektrické váhy. Podle výsledků elektrolýzy se z elektrod odstraní množství látek, které se pak zváží a analyzuje. Získejte údaje o množství sloučenin. Jednou z odrůd této práce je metoda vnitřní elektrolýzy.
2. Polarografie. V jádru - měření síly proudu Tento indikátor bude přímo úměrný koncentraci požadovaných iontů v roztoku. Amperometrická titrace roztoků je variací zvažované polarografické metody.
3. Coulometrie je založena na Faradayově zákonu. Vypočívá se množství elektřiny vynaložené na tento proces, ze kterého je pak přeneseno do výpočtu iontů v roztoku.
4. Potenciometrie je založena na měření potenciálů elektrod účastníků procesu.

Všechny zvažované procesy jsou fyzikálně chemické metody. kvantitativní analýza látek. Pomocí elektrochemických metod výzkumu rozdělí směs na komponenty, určí množství mědi, olova, niklu a dalších kovů.

Spektrální

Základ procesů elektromagnetického záření. Má také vlastní klasifikaci použitých metod.

1. Plameňová fotometrie. Za tímto účelem se zkoušená látka stříká do otevřeného plamene. Mnoho kovových kationtů dodává barvu určité barvě, takže jejich identifikace je tak možná. Jedná se především o látky jako alkalické kovy a kovy alkalických zemin, měď, gálie, thalium, indium, mangan, olovo a dokonce fosfor.
2. Absorpční spektroskopie. Zahrnuje dva typy: spektrofotometrii a kolorimetrii. Základ - definice spektra absorbovaného látkou. Působí jak ve viditelné, tak v horké (infračervené) části záření.
3. Turbidimetrie
4. Nefelometrie
5. Luminiscenční analýza.
6. Refraktometrie a polarimetrie.

Je zřejmé, že všechny zvažované metody v této skupině jsou metody pro kvalitativní analýzu látky.

Emisní analýza

Jedná se o jednu z odrůd spektrální analýza. Ve své realizaci je látka vystavena nejsilnějšímu zdroji buzení, například vypouštění elektrický oblouk.

To způsobuje emise nebo absorpci elektromagnetické vlny. Podle tohoto ukazatele je možné posoudit kvalitativní složení látky, tj. Jaké specifické prvky jsou zahrnuty ve vzorku studie.

Chromatografické

Fyzikálně-chemické studie se často provádějí v různých prostředích. V tomto případě jsou chromatografické techniky velmi pohodlné a účinné. Jsou rozděleny do následujících typů.

1. Adsorpční kapalina. Základ různých schopností komponentů adsorpce.
2. Plynová chromatografie. Také na základě adsorpční kapacity, pouze pro plyny a látky ve stavu par. Používá se při hromadné výrobě sloučenin v takových agregačních stavech, když se produkt uvolňuje ve směsi, která má být oddělena.
3. Distribuční chromatografie.
4. Redox.
5. Ion výměna.
6. Papír
7. Tenká vrstva.
8. Sedimentární.
9. Adsorpční komplexizace.

Termální

Fyzikálně-chemické studie také zahrnují použití metod založených na teplu tvorby nebo rozkladu látek. Takové metody mají také vlastní klasifikaci.

1. Tepelná analýza.
2. Termogravimetrie
3. Kalorimetrie.
4. Enthalpometrie.
5. Dilatometrie.

Všechny tyto metody umožňují určit množství tepla, mechanické vlastnosti, enthalpie látek. Na základě těchto ukazatelů je kvantitativně stanoveno složení sloučenin.

Metody analytické chemie

Tato část chemie má své vlastní charakteristiky, protože hlavním úkolem analytiků je kvalitativní určení složení látky, její identifikace a kvantitativní účetnictví. V tomto ohledu jsou analytické metody analýzy rozděleny do:

• chemické;
• biologický;
• fyzikální a chemické.

Vzhledem k tomu, že se nás právě zajímají, pak přesně zvážíme, které z nich se používají k určování látek.

Hlavní typy fyzikálních a chemických metod v analytické chemii

1. Spektroskopické - to samé bylo diskutováno výše.
2. Hmotnostní spektra - založená na působení elektrických a magnetických polí na volné radikály, částice nebo ionty. Laboratorní asistent fyzikálně chemické analýzy poskytuje kombinovaný účinek určených silových polí a částice jsou rozděleny do oddělených iontových toků podle poměru náboje / hmotnosti.
3. Radioaktivní metody.
4. Elektrochemický.
5. Biochemické.
6. Termální.

Co umožňují podobné metody léčby dozvědět se o látkách a molekulách? Za prvé, izotopové složení. A také: reakční produkty, obsah některých částic ve vysoce čistých látkách, hmotnost požadovaných sloučenin a další věci užitečné pro výzkumníky.

Metody analytické chemie jsou proto důležitými způsoby získávání informací o iontech, částicích, sloučeninách, látkách a jejich analýze.