الصفحة الرئيسية > باديكير > إشارة تحليلية. طرق التحليل في الكيمياء التحليلية (الكيميائية والفيزيائية والفيزيائية الكيميائية)


إشارة تحليلية. طرق التحليل في الكيمياء التحليلية (الكيميائية والفيزيائية والفيزيائية الكيميائية)




1. المقدمة

2. تصنيف الطرق

3. إشارة تحليلية

4.3 الطرق الكيميائية

4.8 الطرق الحرارية

5. الخلاصة

6. قائمة الأدبيات المستخدمة

المقدمة

يستخدم التحليل الكيميائي كوسيلة لمراقبة الإنتاج وجودة المنتج في عدد من قطاعات الاقتصاد الوطني. يعتمد التنقيب عن المعادن بدرجات متفاوتة على نتائج التحليل. التحليل هو الوسيلة الرئيسية لمراقبة التلوث البيئي. يعد اكتشاف التركيب الكيميائي للتربة والأسمدة والأعلاف والمنتجات الزراعية أمرًا مهمًا للتشغيل الطبيعي لمجمع الصناعات الزراعية. لا غنى عن التحليل الكيميائي في التشخيص الطبي والتكنولوجيا الحيوية. يعتمد تطور العديد من العلوم على مستوى التحليل الكيميائي ، ومعدات المختبر بالطرق والأدوات والكواشف.

الأساس العلمي للتحليل الكيميائي هو الكيمياء التحليلية ، العلم الذي كان جزءًا ، وأحيانًا الجزء الرئيسي ، من الكيمياء لعدة قرون.

الكيمياء التحليلية هي علم تحديد التركيب الكيميائي للمواد وتركيبها الكيميائي جزئيًا. تسمح طرق الكيمياء التحليلية بالإجابة على أسئلة حول ماهية المادة ، والمكونات المدرجة في تكوينها. غالبًا ما تجعل هذه الطرق من الممكن معرفة الشكل الذي يوجد به مكون معين في مادة ما ، على سبيل المثال ، لتحديد حالة الأكسدة لعنصر ما. في بعض الأحيان يكون من الممكن تقدير الترتيب المكاني للمكونات.

عند تطوير الأساليب ، غالبًا ما يتعين عليك استعارة الأفكار من مجالات العلوم ذات الصلة وتكييفها مع أهدافك. تتضمن مهمة الكيمياء التحليلية تطوير الأسس النظرية للطرق ، ووضع حدود قابليتها للتطبيق ، وتقييم الخصائص المترولوجية وغيرها ، وإنشاء طرق لتحليل الكائنات المختلفة.

تتغير طرق ووسائل التحليل باستمرار: يتم استخدام مناهج جديدة ، ويتم استخدام مبادئ وظواهر جديدة ، غالبًا من مجالات المعرفة البعيدة.

تُفهم طريقة التحليل على أنها طريقة عامة إلى حد ما ومبررة نظريًا لتحديد التكوين ، بغض النظر عن المكون الذي يتم تحديده والكائن الذي يتم تحليله. عندما يتحدثون عن طريقة التحليل ، فإنهم يقصدون المبدأ الأساسي ، والتعبير الكمي للعلاقة بين التركيب وأي خاصية مقاسة ؛ تقنيات تنفيذ مختارة ، بما في ذلك كشف التداخل والقضاء عليه ؛ أجهزة للتنفيذ العملي وطرق معالجة نتائج القياس. منهجية التحليل هي وصف تفصيلي لتحليل كائن معين باستخدام الطريقة المختارة.

هناك ثلاث وظائف للكيمياء التحليلية كمجال للمعرفة:

1. حل القضايا العامة للتحليل ،

2. تطوير الأساليب التحليلية ،

3. حل مشاكل محددة في التحليل.

يمكن تمييزه أيضًا نوعيو كميالتحليلات. يقرر الأول السؤال المتعلق بالمكونات التي يتضمنها الكائن الذي تم تحليله ، بينما يقدم الثاني معلومات حول المحتوى الكمي لجميع المكونات أو الفردية.

2. تصنيف الأساليب

يمكن تقسيم جميع طرق الكيمياء التحليلية الحالية إلى طرق لأخذ العينات ، وتحلل العينات ، وفصل المكونات ، والكشف (التحديد) ، والتحديد. هناك طرق هجينة تجمع بين الفصل والتعريف. طرق الكشف والتعريف لها الكثير من القواسم المشتركة.

طرق التحديد لها أهمية قصوى. يمكن تصنيفها وفقًا لطبيعة الممتلكات المقاسة أو طريقة تسجيل الإشارة المقابلة. طرق التحديد مقسمة إلى المواد الكيميائية , بدنيو بيولوجي. تعتمد الطرق الكيميائية على التفاعلات الكيميائية (بما في ذلك الكهروكيميائية). يتضمن ذلك طرقًا تسمى فيزيائيًا كيميائيًا. تعتمد الأساليب الفيزيائية على الظواهر والعمليات الفيزيائية ، وتستند الأساليب البيولوجية على ظاهرة الحياة.

المتطلبات الرئيسية لطرق الكيمياء التحليلية هي: صحة النتائج واستنساخها بشكل جيد ، وحد منخفض للكشف عن المكونات المطلوبة ، والانتقائية ، والسرعة ، وسهولة التحليل ، وإمكانية التشغيل الآلي.

عند اختيار طريقة التحليل ، من الضروري أن تعرف بوضوح الغرض من التحليل ، والمهام التي تحتاج إلى حل ، وتقييم مزايا وعيوب طرق التحليل المتاحة.

3. إشارة تحليلية

بعد اختيار العينة وتحضيرها ، تبدأ مرحلة التحليل الكيميائي ، حيث يتم اكتشاف المكون أو تحديد كميته. لهذا الغرض ، يقيسون إشارة تحليلية. في معظم الطرق ، تكون الإشارة التحليلية هي متوسط ​​قياسات كمية مادية في المرحلة النهائية من التحليل ، مرتبطة وظيفيًا بمحتوى التحليل.

إذا كان من الضروري الكشف عن أي مكون ، فعادة ما يتم إصلاحه مظهر خارجيإشارة تحليلية - ظهور ترسب ، لون ، خطوط في الطيف ، إلخ. يجب تسجيل ظهور إشارة تحليلية بشكل موثوق. عند تحديد مقدار المكون ، يتم قياسه ضخامةإشارة تحليلية - كتلة الرواسب ، القوة الحالية ، شدة خط الطيف ، إلخ.

4. طرق الكيمياء التحليلية

4.1 طرق التقنيع والفصل والتركيز

قناع.

التقنيع هو تثبيط أو قمع كامل لتفاعل كيميائي في وجود مواد يمكن أن تغير اتجاهه أو سرعته. في هذه الحالة ، لا يتم تشكيل مرحلة جديدة. هناك نوعان من التقنيع - الديناميكا الحرارية (التوازن) والحركية (عدم التوازن). في التقنيع الديناميكي الحراري ، يتم إنشاء ظروف يتم بموجبها تقليل ثابت التفاعل الشرطي إلى الحد الذي يستمر فيه التفاعل بشكل ضئيل. يصبح تركيز المكون المقنع غير كافٍ لإصلاح الإشارة التحليلية بشكل موثوق. يعتمد التقنيع الحركي على زيادة الاختلاف بين معدلات تفاعل المقنع والمحلل مع نفس الكاشف.

الفصل والتركيز.

قد تكون الحاجة إلى الفصل والتركيز ناتجة عن العوامل التالية: تحتوي العينة على مكونات تتداخل مع التحديد ؛ تركيز المادة التحليلية أقل من حد الكشف الخاص بالطريقة ؛ يتم توزيع المكونات المراد تحديدها بشكل غير متساو في العينة ؛ لا توجد عينات قياسية لأجهزة المعايرة ؛ العينة شديدة السمية ومشعة ومكلفة.

انفصال- هذه عملية (عملية) ، ونتيجة لذلك يتم فصل المكونات التي يتكون منها الخليط الأولي عن بعضها البعض.

تركيز- هذه عملية (عملية) ، ونتيجة لذلك تزداد نسبة تركيز أو كمية المكونات الدقيقة إلى تركيز أو كمية المكون الكلي.

هطول الأمطار والتساقط المشترك.

يستخدم الترسيب بشكل عام لفصل المواد غير العضوية. يوفر ترسيب المكونات الدقيقة بواسطة الكواشف العضوية ، وخاصة الترسيب المشترك لها ، عامل تركيز عالٍ. تُستخدم هذه الطرق جنبًا إلى جنب مع طرق التحديد المصممة للحصول على إشارة تحليلية من العينات الصلبة.

يعتمد الفصل عن طريق الترسيب على قابلية الذوبان المختلفة للمركبات ، خاصة في المحاليل المائية.

الترسيب المشترك هو توزيع مكون دقيق بين محلول وراسب.

اِستِخلاص.

الاستخراج هو عملية فيزيائية كيميائية لتوزيع مادة ما بين مرحلتين ، غالبًا بين سائلين غير قابلين للامتزاج. إنها أيضًا عملية نقل جماعي مع تفاعلات كيميائية.

طرق الاستخراج مناسبة للتركيز ، واستخراج المكونات الدقيقة أو المكونات الكبيرة ، والعزل الفردي والجماعي للمكونات في تحليل العناصر الصناعية والطبيعية المختلفة. الطريقة بسيطة وسريعة الأداء ، وتوفر كفاءة عالية في الفصل والتركيز ، وتتوافق مع طرق التحديد المختلفة. يسمح لك الاستخراج بدراسة حالة المواد في المحلول في ظل ظروف مختلفة ، لتحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية.

الامتصاص.

يستخدم التخدير جيدًا لفصل وتركيز المواد. توفر طرق الامتصاص عادةً انتقائية جيدة للفصل وقيمًا عالية لعوامل التركيز.

الامتصاص- عملية امتصاص الغازات والأبخرة والمواد المذابة بواسطة ماصات صلبة أو سائلة على مادة حاملة صلبة (مواد ماصة).

الفصل الإلكتروليتي والتدعيم.

الطريقة الأكثر شيوعًا للفصل الانتخابي ، حيث يتم عزل المادة المنفصلة أو المركزة على أقطاب كهربائية صلبة في الحالة الأولية أو في شكل نوع من المركب. العزل الالكتروليتي (التحليل الكهربائي)بناءً على ترسب مادة عن طريق التيار الكهربائي عند جهد محكوم. البديل الأكثر شيوعًا للترسيب الكاثودي للمعادن. يمكن أن تكون مادة القطب الكهربي من الكربون ، البلاتين ، الفضة ، النحاس ، التنجستن ، إلخ.

الكهربائييعتمد على الاختلافات في سرعات حركة الجسيمات ذات الشحنات والأشكال والأحجام المختلفة في مجال كهربائي. تعتمد سرعة الحركة على الشحنة وقوة المجال ونصف قطر الجسيم. هناك نوعان من الرحلان الكهربائي: أمامي (بسيط) ومنطقة (على ناقل). في الحالة الأولى ، يتم وضع حجم صغير من المحلول الذي يحتوي على المكونات المراد فصلها في أنبوب به محلول إلكتروليت. في الحالة الثانية ، تحدث الحركة في وسط استقرار يبقي الجسيمات في مكانها بعد إيقاف تشغيل المجال الكهربائي.

طريقة الحشويتكون في تقليل المكونات (عادة كميات صغيرة) على المعادن ذات الإمكانات السلبية بدرجة كافية أو الخواص للمعادن الكهربية. أثناء التثبيت ، تحدث عمليتان في وقت واحد: الكاثودية (فصل المكون) والأنوديك (انحلال المعدن الأسمنتي).

طرق التبخر.

طُرق التقطيرعلى أساس التقلبات المختلفة للمواد. تنتقل المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ، ثم تتكثف ، وتشكل مرة أخرى مرحلة سائلة أو أحيانًا صلبة.

التقطير البسيط (التبخر)- عملية الفصل والتركيز بمرحلة واحدة. يزيل التبخر المواد التي تكون على شكل مركبات متطايرة جاهزة. يمكن أن تكون هذه مكونات كبيرة ومكونات دقيقة ، يتم استخدام تقطير الأخير بشكل أقل.

التسامي (التسامي)- نقل مادة من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية وترسيبها اللاحق في صورة صلبة (تجاوز المرحلة السائلة). عادة ما يتم اللجوء إلى الفصل بواسطة التسامي إذا كان من الصعب إذابة المكونات المراد فصلها أو يصعب إذابتها.

التبلور المتحكم فيه.

عندما يتم تبريد المحلول أو الذوبان أو الغاز ، تتشكل نوى الطور الصلب - التبلور ، والذي يمكن التحكم فيه (الجزء الأكبر) والتحكم فيه. مع التبلور غير المنضبط ، تنشأ البلورات تلقائيًا في جميع أنحاء الحجم. مع التبلور المتحكم فيه ، يتم ضبط العملية حسب الظروف الخارجية (درجة الحرارة ، اتجاه حركة المرحلة ، إلخ).

هناك نوعان من التبلور المتحكم فيه: التبلور الاتجاهي(في اتجاه معين) و ذوبان المنطقة(حركة منطقة سائلة في جسم صلب في اتجاه معين).

مع التبلور الاتجاهي ، تظهر واجهة واحدة بين مادة صلبة وسائلة - واجهة التبلور. هناك حدين في منطقة الذوبان: جبهة التبلور وجبهة الانصهار.

4.2 طرق الكروماتوغرافي

اللوني هو الأسلوب التحليلي الأكثر استخدامًا. يمكن لأحدث الطرق الكروماتوغرافية تحديد المواد الغازية والسائلة والصلبة ذات الأوزان الجزيئية من الوحدات إلى 10 6. يمكن أن تكون هذه النظائر الهيدروجينية ، أيونات المعادن ، البوليمرات الاصطناعية ، البروتينات ، إلخ. قدمت الكروماتوغرافيا معلومات شاملة عن بنية وخصائص العديد من فئات المركبات العضوية.

اللوني- هذه طريقة فيزيائية كيميائية لفصل المواد ، تعتمد على توزيع المكونات بين مرحلتين - ثابتة ومتحركة. عادة ما تكون المرحلة الثابتة (ثابتة) عبارة عن مادة صلبة (يشار إليها غالبًا باسم مادة ماصة) أو فيلم سائل مترسب على مادة صلبة. الطور المتحرك عبارة عن سائل أو غاز يتدفق عبر الطور الثابت.

تسمح الطريقة بفصل خليط متعدد المكونات ، وتحديد المكونات وتحديد تركيبتها الكمية.

يتم تصنيف الطرق الكروماتوجرافية وفقًا للمعايير التالية:

أ) وفقًا لحالة تجميع الخليط ، حيث يتم فصله إلى مكونات - كروماتوغرافيا الغاز والسائل والغاز السائل ؛

ب) وفقًا لآلية الفصل - الامتزاز ، التوزيع ، التبادل الأيوني ، الترسيبي ، الأكسدة والاختزال ، كروماتوغرافيا معقدة الامتزاز ؛

ج) وفقًا لشكل العملية الكروماتوجرافية - عمود ، شعري ، مستو (ورق ، طبقة رقيقة وغشاء).

4.3 الطرق الكيميائية

تعتمد الطرق الكيميائية للكشف والتحديد على تفاعلات كيميائية من ثلاثة أنواع: حمض - قاعدي ، أكسدة اختزال ، وتشكيل معقد. في بعض الأحيان تكون مصحوبة بتغيير في الحالة الإجمالية للمكونات. أهم الطرق الكيميائية هي قياس الجاذبية والمعايرة. تسمى هذه الأساليب التحليلية الكلاسيكية. معايير ملاءمة تفاعل كيميائي كأساس لطريقة تحليلية في معظم الحالات هي الاكتمال والسرعة العالية.

طرق الجاذبية.

يتكون التحليل الوزني من عزل مادة في شكلها النقي ووزنها. في معظم الأحيان ، يتم تنفيذ هذا العزل عن طريق هطول الأمطار. يتم عزل المكون الأقل شيوعًا كمركب متطاير (طرق التقطير). في بعض الحالات ، يعتبر قياس الجاذبية هو أفضل طريقة لحل مشكلة تحليلية. هذه طريقة (مرجعية) مطلقة.

عيب طرق قياس الجاذبية هو مدة التحديد ، خاصة في التحليلات التسلسلية لعدد كبير من العينات ، وكذلك غير الانتقائية - ونادراً ما تكون الكواشف المترسبة محددة ، مع استثناءات قليلة. لذلك ، غالبًا ما تكون الفواصل الأولية ضرورية.

الكتلة هي الإشارة التحليلية في قياس الجاذبية.

طرق المعايرة.

الطريقة المعايرة للتحليل الكيميائي الكمي هي طريقة تعتمد على قياس كمية الكاشف B الذي يتم إنفاقه على التفاعل مع تحديد المكون A. في الممارسة العملية ، من الأنسب إضافة الكاشف في شكل محلول بتركيز معروف تمامًا . في هذا الإصدار ، المعايرة هي عملية إضافة كمية مضبوطة باستمرار من محلول كاشف بتركيز معروف تمامًا (titran) إلى محلول المكون المراد تحديده.

في القياس بالمعايرة بالتحليل الحجمي ، يتم استخدام ثلاث طرق للمعايرة بالتحليل الحجمي: المعايرة للأمام والعكس والاستبدال.

المعايرة المباشرة- هذه هي معايرة محلول التحليل A مباشرة بمحلول titran B. يتم استخدامه إذا استمر التفاعل بين A و B بسرعة.

معايرة الظهريتمثل في إضافة كمية زائدة من المحلول القياسي B إلى المادة التحليلية A ، وبعد اكتمال التفاعل بينهما ، معايرة الكمية المتبقية من B بمحلول Titran B '. تُستخدم هذه الطريقة في الحالات التي لا يكون فيها التفاعل بين A و B سريعًا بدرجة كافية ، أو لا يوجد مؤشر مناسب لإصلاح نقطة تكافؤ التفاعل.

المعايرة البديلةيتكون في المعايرة باستخدام المعاير B ليس من كمية محددة من المادة A ، ولكن من كمية مكافئة من البديل A '، الناتج عن تفاعل أولي بين مادة محددة A وبعض الكاشف. تُستخدم طريقة المعايرة بالتحليل الحجمي هذه عادةً في الحالات التي يستحيل فيها إجراء معايرة مباشرة.

الطرق الحركية.

تعتمد الطرق الحركية على اعتماد معدل التفاعل الكيميائي على تركيز المواد المتفاعلة ، وفي حالة التفاعلات التحفيزية ، على تركيز المحفز. الإشارة التحليلية في الطرق الحركية هي معدل العملية أو الكمية المتناسبة معها.

يسمى رد الفعل الكامن وراء الطريقة الحركية بالمؤشر. المادة التي يستخدم تغيير تركيزها للحكم على معدل عملية المؤشر هو مؤشر.

طرق الكيمياء الحيوية.

تحتل الأساليب البيوكيميائية مكانًا مهمًا بين الأساليب الحديثة في التحليل الكيميائي. تشمل الطرق البيوكيميائية طرقًا تعتمد على استخدام العمليات التي تتضمن مكونات بيولوجية (إنزيمات ، أجسام مضادة ، إلخ). في هذه الحالة ، غالبًا ما تكون الإشارة التحليلية إما المعدل الأولي للعملية أو التركيز النهائي لأحد نواتج التفاعل ، والذي يتم تحديده بواسطة أي طريقة آلية.

الطرق الأنزيميةعلى أساس استخدام التفاعلات المحفزة بواسطة الإنزيمات - محفزات بيولوجية ، تتميز بالنشاط العالي والانتقائية في العمل.

طرق الكيمياء المناعيةتعتمد التحليلات على الارتباط المحدد للمركب المحدد - المستضد بواسطة الأجسام المضادة المقابلة. التفاعل الكيميائي المناعي في المحلول بين الأجسام المضادة والمستضدات هو عملية معقدة تحدث على عدة مراحل.

4.4 الطرق الكهروكيميائية

تعتمد طرق التحليل والبحث الكهروكيميائية على دراسة واستخدام العمليات التي تحدث على سطح القطب أو في الفضاء القريب من القطب. أي معلمة كهربائية (جهد ، قوة تيار ، مقاومة ، إلخ) مرتبطة وظيفيًا بتركيز المحلول الذي تم تحليله ويمكن قياسها بشكل صحيح يمكن أن تكون بمثابة إشارة تحليلية.

هناك طرق كهروكيميائية مباشرة وغير مباشرة. في الطرق المباشرة ، يتم استخدام اعتماد القوة الحالية (الجهد ، إلخ) على تركيز المادة التحليلية. في الطرق غير المباشرة ، يتم قياس القوة الحالية (المحتملة ، وما إلى ذلك) من أجل العثور على نقطة نهاية معايرة التحليل باستخدام معاير مناسب ، أي استخدم اعتماد المعلمة المقاسة على حجم جهاز المعايرة.

لأي نوع من القياسات الكهروكيميائية ، يلزم وجود دائرة كهروكيميائية أو خلية كهروكيميائية ، مكون منها هو المحلول الذي تم تحليله.

هناك طرق مختلفة لتصنيف الطرق الكهروكيميائية ، من البسيطة جدًا إلى المعقدة جدًا ، بما في ذلك النظر في تفاصيل عمليات القطب.

4.5 طرق الطيف

تشمل طرق التحليل الطيفية طرقًا فيزيائية تعتمد على تفاعل الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المادة. يؤدي هذا التفاعل إلى انتقالات طاقة مختلفة ، يتم تسجيلها تجريبيًا في شكل امتصاص الإشعاع وانعكاس وتشتت الإشعاع الكهرومغناطيسي.

4.6 طرق الطيف الكتلي

تعتمد طريقة التحليل الطيفي الكتلي على تأين ذرات وجزيئات المادة المنبعثة والفصل اللاحق للأيونات الناتجة في المكان أو الزمان.

كان أهم تطبيق لقياس الطيف الكتلي هو تحديد وتأسيس بنية المركبات العضوية. يجب إجراء التحليل الجزيئي للمخاليط المعقدة من المركبات العضوية بعد الفصل الكروماتوجرافي.

4.7 طرق التحليل المعتمدة على النشاط الإشعاعي

نشأت طرق التحليل القائمة على النشاط الإشعاعي في عصر تطور الفيزياء النووية والكيمياء الإشعاعية والتكنولوجيا الذرية ، وهي تُستخدم الآن بنجاح في تحليلات مختلفة ، بما في ذلك في الصناعة والخدمة الجيولوجية. هذه الأساليب عديدة ومتنوعة للغاية. يمكن تمييز أربع مجموعات رئيسية: التحليل الإشعاعي ؛ طرق التخفيف بالنظائر وطرق التتبع الإشعاعي الأخرى ؛ طرق تعتمد على امتصاص وتشتت الإشعاع ؛ طرق القياس الإشعاعي البحت. الأكثر انتشارًا الطريقة المشعة. ظهرت هذه الطريقة بعد اكتشاف النشاط الإشعاعي الاصطناعي وهي تعتمد على تكوين النظائر المشعة للعنصر الذي يتم تحديده عن طريق تشعيع العينة بجزيئات نووية أو جسيمات وتسجيل النشاط الإشعاعي الاصطناعي الذي تم الحصول عليه أثناء التنشيط.

4.8 الطرق الحرارية

تعتمد طرق التحليل الحرارية على تفاعل المادة مع الطاقة الحرارية. تستخدم التأثيرات الحرارية ، التي هي سبب أو تأثير التفاعلات الكيميائية ، على نطاق واسع في الكيمياء التحليلية. إلى حد أقل ، يتم استخدام الطرق القائمة على إطلاق أو امتصاص الحرارة نتيجة للعمليات الفيزيائية. هذه عمليات مرتبطة بانتقال مادة من تعديل إلى آخر ، مع تغيير في حالة التجميع والتغيرات الأخرى في التفاعل بين الجزيئات ، على سبيل المثال ، التي تحدث أثناء الانحلال أو التخفيف. يوضح الجدول أكثر طرق التحليل الحراري شيوعًا.

يتم استخدام الطرق الحرارية بنجاح لتحليل المواد المعدنية ، والمعادن ، والسيليكات ، وكذلك البوليمرات ، لتحليل طور التربة ، ولتحديد محتوى الرطوبة في العينات.

4.9 طرق التحليل البيولوجي

تعتمد طرق التحليل البيولوجية على حقيقة أنه بالنسبة للنشاط الحيوي - النمو والتكاثر ، وبشكل عام ، الأداء الطبيعي للكائنات الحية ، فإن وجود بيئة ذات تركيبة كيميائية محددة بدقة ضرورية. عندما يتغير هذا التكوين ، على سبيل المثال ، عند استبعاد مكون من الوسط أو إدخال مركب إضافي (محدد) ، فإن الجسم ، بعد فترة من الوقت ، وأحيانًا على الفور تقريبًا ، يعطي إشارة استجابة مناسبة. إن إنشاء اتصال بين طبيعة أو شدة إشارة استجابة الجسم وكمية المكون الذي يتم إدخاله في البيئة أو المستبعدة من البيئة يعمل على اكتشافه وتحديده.

المؤشرات التحليلية في الأساليب البيولوجية هي كائنات حية مختلفة وأعضائها وأنسجتها ووظائفها الفسيولوجية وما إلى ذلك. يمكن أن تعمل الكائنات الحية الدقيقة واللافقاريات والفقاريات والنباتات كمؤشرات للكائنات الحية.

5. الخلاصة

يتم تحديد أهمية الكيمياء التحليلية من خلال حاجة المجتمع لنتائج تحليلية ، في تحديد التركيب النوعي والكمي للمواد ، ومستوى تطور المجتمع ، والحاجة الاجتماعية لنتائج التحليل ، وكذلك مستوى تطور الكيمياء التحليلية نفسها.

اقتباس من كتاب N. ، الكيمياء التحليلية ستعطي مسارًا محددًا بدقة. هذا اليقين (حل منهجي لمشكلات الكيمياء التحليلية) له أهمية تربوية كبيرة ، وفي نفس الوقت يتعلم الطالب كيفية تطبيق خصائص المركبات في حل المشكلات ، واشتقاق شروط التفاعل ، والجمع بينها. يمكن التعبير عن هذه السلسلة الكاملة من العمليات العقلية على النحو التالي: الكيمياء التحليلية تعلم التفكير الكيميائي. يبدو أن تحقيق الأخير هو الأهم للدراسات العملية في الكيمياء التحليلية.

قائمة الأدبيات المستخدمة

1. K.M. Olshanova ، S.K. بيسكاريفا ، K.M. Barashkov "الكيمياء التحليلية" ، موسكو ، "الكيمياء" ، 1980

2. "الكيمياء التحليلية. طرق التحليل الكيميائي "، موسكو ،" الكيمياء "، 1993

3. "أساسيات الكيمياء التحليلية. الكتاب الأول ، موسكو ، المدرسة العليا ، 1999

4. "أساسيات الكيمياء التحليلية. الكتاب الثاني ، موسكو ، المدرسة العليا ، 1999

طرق التحليل الفيزيائية

بناءً على قياس التأثير الناتج عن التفاعل. مع اندلاع الإشعاع - تيار من الكميات أو الجسيمات. يلعب الإشعاع تقريبًا نفس الدور الذي يلعبه المتفاعل في طرق التحليل الكيميائي.قياس المادية. التأثير إشارة. نتيجة لذلك ، عدة أو كثير قياسات حجم الإشارة وغرزها الإحصائي. معالجة تلقي التحليلات. الإشارة. يتعلق بتركيز أو كتلة المكونات التي يتم تحديدها.

بناءً على طبيعة الإشعاع المستخدم ، F. م.أ. يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات: 1) طرق استخدام الإشعاع الأولي الذي تمتصه العينة ؛ 2) استخدام الإشعاع الأولي المبعثر في العينة ؛ 3) استخدام الإشعاع الثانوي المنبعث من العينة. فمثلا، قياس الطيف الكتليينتمي إلى المجموعة الثالثة - الإشعاع الأساسي هنا هو تدفق الإلكترونات أو الكميات الضوئية أو الأيونات الأولية أو الجسيمات الأخرى ، والإشعاع الثانوي هو ديسمبر. الجماهير والشحنات.

من وجهة نظر عملية تستخدم التطبيقات في كثير من الأحيان تصنيفات أخرى F. m. a .: 1) التحليل الطيفي. طرق التحليل - الانبعاث الذري ، الامتصاص الذري ، مطياف التألق الذري ، إلخ (انظر ، على سبيل المثال ، تحليل الامتصاص الذري ، تحليل التألق الذري ، الأشعة تحت الحمراء ، التحليل الطيفي فوق البنفسجي) ،بما في ذلك طريقة مضان الأشعة السينية والتحليل الدقيق الطيفي للأشعة السينية ، قياس الطيف الكتلي ، الرنين المغنطيسي الإلكترونو الرنين المغناطيسي النووي،مطياف الكتروني 2) نووي نو فيزيائي. والكيمياء الإشعاعية. طرق - (انظر تحليل التنشيط) ،رنين جاما النووي ، أو مطيافية موسباور ، طريقة التخفيف بالنظائر "، 3) طرق أخرى على سبيل المثال. حيود الأشعة السينية (انظر طرق الحيود) ،وإلخ.

مزايا المادية الطرق: سهولة تحضير العينة (في معظم الحالات) والتحليل النوعي للعينات ، وتعدد استخدامات أكبر مقارنة بالمواد الكيميائية. و fiz.-chem. طرق (بما في ذلك إمكانية تحليل مخاليط متعددة المكونات) ، ديناميكية واسعة. النطاق (أي القدرة على تحديد المكونات الرئيسية والشوائب والتتبع) ، غالبًا ما تكون حدود الكشف منخفضة في كل من التركيز (حتى 10-8٪ بدون استخدام التركيز) والكتلة (10-10-10-20 جم) ، والذي يسمح لك بإنفاق كميات صغيرة للغاية من العينات ، وفي بعض الأحيان تنفيذها. العديد من F. m. و. تسمح لك بإجراء تحليل إجمالي ومحلي وتحليل طبقة تلو طبقة من المساحات. القرار وصولا إلى المستوى الأحادي. F. م. مناسب للأتمتة.

استخدام إنجازات الفيزياء في التحليل. تؤدي الكيمياء إلى إنشاء طرق تحليل جديدة. نعم ، في الخداع. الثمانينيات مطياف الكتلة مع بلازما مقترنة بالحث ، مسبار نووي (طريقة تعتمد على الكشف عن إشعاع الأشعة السينية المثارة بقصف العينة قيد الدراسة بشعاع من الأيونات المتسارعة ، عادة البروتونات). مجالات تطبيق F. MA آخذة في التوسع. الأشياء الطبيعية والتكنولوجيا. المواد. دافع جديد لتنميتها سيعطي الانتقال من التطور النظري. أسس الطرق الفردية لإنشاء نظرية عامة لـ F. MA. الغرض من هذه الدراسات هو التعرف على الحالة الجسدية. العوامل التي توفر جميع الاتصالات في عملية التحليل. إيجاد العلاقة الدقيقة للتحليل. تفتح الإشارة بمحتوى المكون المحدد الطريق لإنشاء طرق تحليل "مطلقة" لا تتطلب عينات مقارنة. إن إنشاء نظرية عامة سيسهل المقارنة بين F. m. فيما بينهم ، الاختيار الصحيح لطريقة حل تحليل معين. المهام ، وتحسين ظروف التحليل.

أشعل.:دانزر ك ، تان إي ، مولش د ، تحليلات. مراجعة منهجية ، العابرة. من الألمانية ، M. ، 1981 ؛ إيوينج جي ، الطرق الآلية للتحليل الكيميائي ، العابرة. من الإنجليزية ، M. ، 1989 ؛ Ramendik G. I.، Shishov V.، "Journal of Analytical Chemistry"، 1990، v. 45، no. 2، p. 237-48 ؛ Zolotev Yu. A. ، الكيمياء التحليلية: المشاكل والإنجازات ، M. ، 1992. جي آي رامينديك.


موسوعة كيميائية. - م: الموسوعة السوفيتية. إد. أنا L. Knunyants. 1988 .

شاهد ما هي "طرق التحليل الفيزيائية" في القواميس الأخرى:

    - (أ. طرق التحليل الفيزيائية ؛ n. Physikalische Analyseverfahren ؛ و. الإجراءات الفيزيائية لتحليل ؛ و. metodos fisicos de analisis) مجموعة من طرق الصفات. والكميات. تحليل المواد على أساس القياس الفيزيائي ... ... الموسوعة الجيولوجية

    طرق التحليل الفيزيائية- تحليلات fizikiniai metodai status as T sritis chemija apibrėžtis Metodai، pagrįsti medžiagų fizikinių savybių matavimu. atitikmenys: engl. طرق التحليل الفيزيائية طرق التحليل الفيزيائية. طرق التحليل الفيزيائية ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

    - (РМА) ، طرق الصفات. والكميات. كيمياء. التحليل باستخدام النويدات المشعة. يمكن احتواء الأخير في الأصل الذي تم تحليله في خمسة (على سبيل المثال ، النويدات المشعة الطبيعية لعناصر مثل K ، Th ، U ، إلخ) ، م. قدم في مرحلة معينة ... ... موسوعة كيميائية

    - (أ. الطرق الكيميائية للتحليل ؛ n. chemische Analyseverfahren ؛ و. الإجراءات chimiques de l analysis ؛ i. metodos quimicos de analisis) مجموعة من أساليب الجودة. والكميات. تحليل المواد ، OSN. على استخدام الكيمياء. تفاعلات. …… الموسوعة الجيولوجية

    المحتويات 1 طرق الكيمياء التحليلية 2 مقدمة 3 الجزء النظري ... ويكيبيديا

    I. الطريقة والتوقعات. ثانيًا. مشاكل تأريخ النقد الأدبي ما قبل الماركسي. ثالثا. استعراض موجز للتيارات الرئيسية للنقد الأدبي ما قبل الماركسي. 1. دراسة فلسفية لمعالم الكلمة. 2. الدوغمائية الجمالية (Boileau ، Gottshed ... الموسوعة الأدبية

    الطرق الرياضية المستخدمة في تكنولوجيا الخرسانة سابقة الصب- - تقسم تقليديا إلى ثلاث مجموعات: المجموعة أ - الأساليب الإحصائية الاحتمالية ، بما في ذلك استخدام نظرية الاحتمالات العامة ، والإحصاء الوصفي ، وطريقة أخذ العينات ، واختبار الفرضيات الإحصائية ، والتشتت و ... ... موسوعة مصطلحات وتعريفات وشروحات لمواد البناء

    - (في الكيمياء التحليلية) أهم العمليات التحليلية ، وهي ضرورية لأن معظم الطرق التحليلية ليست انتقائية بما فيه الكفاية (انتقائية) ، أي أن العديد منها يتداخل مع اكتشاف وتقدير عنصر واحد (مادة) ... ... ويكيبيديا

    TRIZ هي نظرية لحل المشكلات الإبداعي ، أسسها Genrikh Saulovich Altshuller وزملاؤه في عام 1946 ، ونشرت لأول مرة في عام 1956 ، وهي تقنية إبداعية تستند إلى فكرة أن "الإبداع الإبداعي ... ... ويكيبيديا

    طرق التحليل الفيزيائي الكيميائي- مجموعة من الأساليب الفيزيائية للتحليل النوعي والكمي للمركبات والعناصر الكيميائية. وهي تستند إلى قياس الخواص الفيزيائية للمواد المدروسة (الذرية ، الجزيئية ، الكهربائية ، المغناطيسية ، البصرية ، إلخ). في… … القاموس التوضيحي لعلوم التربة

كتب

  • طرق البحث الفيزيائي وتطبيقاتها العملية في التحليل الكيميائي. كتاب مدرسي ، Ya.N.G Yaryshev، Yu .N Medvedev، M.I Tokarev، A. V. Burikhina، N. الكتاب المدرسي مخصص للاستخدام في دراسة التخصصات: "طرق البحث الفيزيائية" ، "توحيد واعتماد المنتجات الغذائية" ، "الكيمياء البيئية" ، "النظافة ...

دراسة المواد هي مسألة معقدة ومثيرة للاهتمام إلى حد ما. في الواقع ، في شكلها النقي ، يكاد لا يتم العثور عليها في الطبيعة. غالبًا ما تكون هذه عبارة عن مزيج من التركيبة المعقدة ، حيث يتطلب فصل المكونات جهودًا ومهارات ومعدات معينة.

بعد الانفصال ، من المهم بنفس القدر تحديد انتماء مادة ما بشكل صحيح إلى فئة معينة ، أي تحديدها. تحديد نقاط الغليان والانصهار ، وحساب الوزن الجزيئي ، والتحقق من النشاط الإشعاعي ، وما إلى ذلك ، بشكل عام ، التحقيق. لهذا ، يتم استخدام طرق مختلفة ، بما في ذلك طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية. إنها متنوعة تمامًا وتتطلب ، كقاعدة عامة ، استخدام معدات خاصة. عنهم وسيتم مناقشتها أكثر.

طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية: مفهوم عام

ما هي هذه الطرق لتحديد المركبات؟ هذه طرق تعتمد على الاعتماد المباشر لجميع الخصائص الفيزيائية لمادة ما على تركيبتها الكيميائية الهيكلية. نظرًا لأن هذه المؤشرات فردية تمامًا لكل مركب ، فإن طرق البحث الفيزيائية والكيميائية فعالة للغاية وتعطي نتيجة 100 ٪ في تحديد التركيب والمؤشرات الأخرى.

لذلك ، يمكن اعتبار خصائص مادة ما كأساس ، مثل:

  • القدرة على امتصاص الضوء.
  • توصيل حراري؛
  • التوصيل الكهربائي؛
  • درجة حرارة الغليان
  • الانصهار والمعلمات الأخرى.

تختلف طرق البحث الفيزيائية والكيميائية اختلافًا كبيرًا عن الطرق الكيميائية البحتة لتحديد المواد. نتيجة لعملهم ، لا يوجد رد فعل ، أي تحول مادة ، سواء كان قابلاً للعكس أو لا رجوع فيه. كقاعدة عامة ، تظل المركبات سليمة من حيث الكتلة والتكوين.

ملامح هذه الأساليب البحثية

هناك العديد من السمات الرئيسية المميزة لهذه الطرق لتحديد المواد.

  1. لا تحتاج عينة البحث إلى تنظيفها من الشوائب قبل الإجراء ، لأن المعدات لا تتطلب ذلك.
  2. تتميز طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية بدرجة عالية من الحساسية ، فضلاً عن زيادة الانتقائية. لذلك ، هناك حاجة إلى كمية صغيرة جدًا من عينة الاختبار للتحليل ، مما يجعل هذه الطرق مريحة وفعالة للغاية. حتى إذا كان مطلوبًا تحديد عنصر موجود في إجمالي الوزن الرطب بكميات ضئيلة ، فإن هذا لا يمثل عقبة أمام الطرق المشار إليها.
  3. يستغرق التحليل بضع دقائق فقط ، لذا فإن الميزة الأخرى هي قصر المدة أو السرعة.
  4. لا تتطلب طرق البحث قيد الدراسة استخدام مؤشرات باهظة الثمن.

من الواضح أن المزايا والميزات كافية لجعل طرق البحث الفيزيائية والكيميائية عالمية ومطلوبة في جميع الدراسات تقريبًا ، بغض النظر عن مجال النشاط.

تصنيف

هناك العديد من الميزات التي يتم على أساسها تصنيف الطرق المدروسة. ومع ذلك ، سنقدم النظام الأكثر عمومية ، والذي يوحد ويحتضن جميع طرق البحث الرئيسية المتعلقة مباشرة بالفيزيائية والكيميائية.

1. طرق البحث الكهروكيميائية. يتم تقسيمها على أساس المعلمة المقاسة إلى:

  • قياس الجهد.
  • قياس الفولتميتر.
  • علم الاستقطاب.
  • قياس الذبذبات.
  • قياس الموصلية.
  • قياس الوزن الكهربائي.
  • قياس الكولسترول.
  • قياس التيار.
  • قياس الضغط.
  • قياس موصلية عالية التردد.

2. الطيفية. تضمن:

  • بصري.
  • الأشعة السينية الضوئية الطيفي؛
  • الرنين المغناطيسي الكهرومغناطيسي والنووي.

3. الحرارية. مقسمة إلى:

  • الحرارية.
  • قياس الثقل الحراري.
  • المسعر.
  • القياس الحراري.
  • قياس delatometry.

4 - طرق الكروماتوغرافيا وهي:

  • غاز؛
  • رسوبي.
  • اختراق الهلام.
  • تبادل؛
  • سائل.

من الممكن أيضًا تقسيم طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية إلى مجموعتين كبيرتين. الأولى هي تلك التي تؤدي إلى التدمير ، أي التدمير الكامل أو الجزئي لمادة أو عنصر. والثاني غير مدمر ، ويحافظ على سلامة عينة الاختبار.

التطبيق العملي لهذه الأساليب

إن مجالات استخدام أساليب العمل المدروسة متنوعة تمامًا ، ولكن جميعها ، بالطبع ، بطريقة أو بأخرى ، تتعلق بالعلم أو التكنولوجيا. بشكل عام ، يمكن تقديم العديد من الأمثلة الأساسية ، والتي سيتضح من خلالها سبب الحاجة إلى مثل هذه الأساليب.

  1. السيطرة على تدفق العمليات التكنولوجية المعقدة في الإنتاج. في هذه الحالات ، تكون المعدات ضرورية للتحكم غير التلامسي وتتبع جميع الروابط الهيكلية لسلسلة العمل. تعمل نفس الأجهزة على إصلاح الأعطال والأعطال وتقديم تقرير كمي ونوعي دقيق حول الإجراءات التصحيحية والوقائية.
  2. القيام بالعمل الكيميائي العملي من أجل تحديد ناتج التفاعل نوعياً وكمياً.
  3. دراسة عينة من مادة ما من أجل تحديد تركيبتها الأولية بدقة.
  4. تحديد كمية ونوعية الشوائب في الكتلة الكلية للعينة.
  5. تحليل دقيق للمشاركين المتوسطين والرئيسيين والجانبيين للتفاعل.
  6. وصف تفصيلي لهيكل المادة والخصائص التي تعرضها.
  7. اكتشاف عناصر جديدة والحصول على بيانات تميز خصائصها.
  8. تأكيد عملي للبيانات النظرية التي تم الحصول عليها تجريبياً.
  9. عمل تحليلي بمواد عالية النقاء مستخدمة في مختلف فروع التكنولوجيا.
  10. معايرة الحلول بدون استخدام المؤشرات ، مما يعطي نتيجة أكثر دقة ولديه تحكم بسيط تمامًا ، وذلك بفضل تشغيل الجهاز. أي أن تأثير العامل البشري ينخفض ​​إلى الصفر.
  11. تتيح طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية الرئيسية دراسة تكوين:
  • المعادن.
  • المعدنية.
  • السيليكات.
  • النيازك والأجسام الغريبة.
  • المعادن واللافلزات؛
  • سبائك.
  • المواد العضوية وغير العضوية.
  • بلورات واحدة
  • العناصر النادرة والنادرة.

مجالات استخدام الطرق

  • الطاقة النووية؛
  • الفيزياء؛
  • كيمياء؛
  • إلكترونيات الراديو
  • تكنولوجيا الليزر
  • أبحاث الفضاء وغيرها.

يؤكد تصنيف طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية فقط مدى شمولها ودقتها وتنوعها لاستخدامها في البحث.

الطرق الكهروكيميائية

أساس هذه الطرق هو التفاعلات في المحاليل المائية وعلى الأقطاب الكهربائية تحت تأثير تيار كهربائي ، بمعنى آخر ، التحليل الكهربائي. وفقًا لذلك ، فإن نوع الطاقة المستخدمة في طرق التحليل هذه هو تدفق الإلكترونات.

هذه الطرق لها تصنيفها الخاص لطرق التحليل الفيزيائية والكيميائية. تشمل هذه المجموعة الأنواع التالية.

  1. تحليل الوزن الكهربائي. وفقًا لنتائج التحليل الكهربائي ، تتم إزالة كتلة من المواد من الأقطاب الكهربائية ، ثم يتم وزنها وتحليلها. لذا احصل على بيانات عن كتلة المركبات. أحد أنواع هذه الأعمال هو طريقة التحليل الكهربائي الداخلي.
  2. علم الاستقطاب. الأساس هو قياس القوة الحالية. هذا هو المؤشر الذي يتناسب طرديا مع تركيز الأيونات المرغوبة في المحلول. المعايرة بقياس التيار للحلول هي تباين في طريقة الاستقطاب المدروسة.
  3. يعتمد قياس الكولوم على قانون فاراداي. يتم قياس كمية الكهرباء التي يتم إنفاقها على العملية ، ومن ثم ينتقلون إلى حساب الأيونات في المحلول.
  4. قياس الجهد - استنادًا إلى قياس إمكانات القطب الكهربائي للمشاركين في العملية.

جميع العمليات التي تم النظر فيها هي طرق فيزيائية كيميائية للتحليل الكمي للمواد. باستخدام طرق البحث الكهروكيميائية ، يتم فصل المخاليط إلى مكونات مكونة ، ويتم تحديد كمية النحاس والرصاص والنيكل والمعادن الأخرى.

طيفية

يعتمد على عمليات الإشعاع الكهرومغناطيسي. هناك أيضًا تصنيف للطرق المستخدمة.

  1. قياس الضوء باللهب. للقيام بذلك ، يتم رش مادة الاختبار في اللهب المكشوف. تعطي العديد من الكاتيونات المعدنية لونًا معينًا ، لذلك يمكن التعرف عليها بهذه الطريقة. في الأساس ، هذه مواد مثل: المعادن الأرضية القلوية والقلوية ، والنحاس ، والغاليوم ، والثاليوم ، والإنديوم ، والمنغنيز ، والرصاص ، وحتى الفوسفور.
  2. مطيافية الامتصاص. يشمل نوعين: قياس الطيف الضوئي وقياس الألوان. الأساس هو تحديد الطيف الذي تمتصه المادة. تعمل في كل من الجزء المرئي وفي الجزء الساخن (الأشعة تحت الحمراء) من الإشعاع.
  3. قياس التعكر.
  4. قياس الكلية.
  5. تحليل الانارة.
  6. قياس الانكسار وقياس الاستقطاب.

من الواضح أن جميع الأساليب المدروسة في هذه المجموعة هي طرق التحليل النوعي للمادة.

تحليل الانبعاث

هذا يسبب انبعاث أو امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. وفقًا لهذا المؤشر ، يمكن للمرء أن يحكم على التركيب النوعي للمادة ، أي العناصر المحددة المدرجة في تكوين عينة البحث.

كروماتوغرافي

غالبًا ما يتم إجراء الدراسات الفيزيائية والكيميائية في بيئات مختلفة. في هذه الحالة ، تصبح الطرق الاستشرابية مريحة للغاية وفعالة. وهي مقسمة إلى الأنواع التالية.

  1. سائل الامتزاز. في صميم قدرة المكونات المختلفة على الامتزاز.
  2. كروماتوغرافيا الغاز. يعتمد أيضًا على قدرة الامتصاص ، فقط للغازات والمواد في حالة البخار. يتم استخدامه في الإنتاج الضخم للمركبات في حالات التجميع المتشابهة ، عندما يخرج المنتج في خليط يجب فصله.
  3. كروماتوغرافيا التقسيم.
  4. الأكسدة والاختزال.
  5. التبادل الأيوني.
  6. ورق.
  7. طبقة رقيقة.
  8. رسوبية.
  9. معقد الامتزاز.

حراري

تشمل الدراسات الفيزيائية والكيميائية أيضًا استخدام طرق تعتمد على حرارة تكوين المواد أو تحللها. هذه الأساليب لها تصنيفها الخاص.

  1. التحليل الحراري.
  2. قياس الثقل الحراري.
  3. قياس السعرات الحرارية.
  4. قياس الحرارة.
  5. قياس التمدد.

كل هذه الطرق تسمح لك بتحديد كمية الحرارة ، الخواص الميكانيكية ، المحتوى الحراري للمواد. بناءً على هذه المؤشرات ، يتم تحديد تكوين المركبات كمياً.

طرق الكيمياء التحليلية

هذا القسم من الكيمياء له خصائصه الخاصة ، لأن المهمة الرئيسية التي تواجه المحللين هي التحديد النوعي لتكوين المادة ، وتحديدها والمحاسبة الكمية. في هذا الصدد ، تنقسم الطرق التحليلية للتحليل إلى:

  • المواد الكيميائية؛
  • بيولوجي؛
  • الفيزيائية والكيميائية.

نظرًا لأننا مهتمون بهذا الأخير ، فسننظر في أي منها يستخدم لتحديد المواد.

الأنواع الرئيسية للطرق الفيزيائية والكيميائية في الكيمياء التحليلية

  1. التحليل الطيفي - كل نفس تلك التي تمت مناقشتها أعلاه.
  2. طيف الكتلة - يعتمد على عمل المجال الكهربائي والمغناطيسي على الجذور الحرة أو الجسيمات أو الأيونات. يوفر مساعد مختبر التحليل الفيزيائي الكيميائي التأثير المشترك لمجالات القوة المشار إليها ، ويتم فصل الجسيمات إلى تدفقات أيونية منفصلة وفقًا لنسبة الشحنة والكتلة.
  3. الطرق المشعة.
  4. الكهروكيميائية.
  5. البيوكيميائية.
  6. حراري.

ماذا تسمح لنا طرق المعالجة هذه بالتعرف على المواد والجزيئات؟ أولا ، التركيب النظيري. وأيضًا: منتجات التفاعل ، ومحتوى بعض الجسيمات في المواد النقية على وجه الخصوص ، وكتل المركبات المطلوبة وأشياء أخرى مفيدة للعلماء.

وبالتالي ، فإن طرق الكيمياء التحليلية هي طرق مهمة للحصول على معلومات حول الأيونات والجسيمات والمركبات والمواد وتحليلها.

الهدف الرئيسي للكيمياء التحليلية- لضمان الدقة والحساسية العالية والسرعة و (أو) انتقائية التحليل ، اعتمادًا على المهمة. يتم تطوير الأساليب التي تجعل من الممكن تحليل الكائنات الدقيقة (انظر التحليل الكيميائي الدقيق) ، وإجراء التحليل المحلي (عند نقطة ، على السطح ، وما إلى ذلك) ، والتحليل دون تدمير العينة (انظر التحليل غير المدمر) ،على مسافة منه (التحليل عن بعد) ، والتحليل المستمر (على سبيل المثال ، في تيار) ، وأيضًا لتحديد شكل المركب الكيميائي وفي أي مرحلة يوجد المكون المحدد في العينة (تحليل الطور). تتمثل الاتجاهات المهمة في تطوير الكيمياء التحليلية في أتمتة التحليلات ، لا سيما في التحكم في العمليات التكنولوجية ، والرياضيات ، ولا سيما الاستخدام الواسع النطاق لأجهزة الكمبيوتر.

بنية. هناك ثلاثة مجالات رئيسية للكيمياء التحليلية: الأسس النظرية العامة. تطوير طرق التحليل. الكيمياء التحليلية للأشياء الفردية. اعتمادًا على الغرض من التحليل ، يتم التمييز بين التحليل النوعي والتحليل الكمي ، وتتمثل مهمة الأول في اكتشاف وتحديد مكونات العينة التي تم تحليلها ، والثاني تحديد تركيزاتها أو كتلها. اعتمادًا على المكونات التي يجب اكتشافها أو تحديدها ، هناك تحليل النظائر ، تحليل العناصر ، تحليل المجموعة الهيكلية (بما في ذلك التحليل الوظيفي) ، التحليل الجزيئي ، وتحليل المرحلة. حسب طبيعة الكائن الذي تم تحليله ، يتم تمييز تحليل المواد غير العضوية والعضوية.

من الناحية النظرية في أساسيات الكيمياء التحليلية ، يحتل مقياس التحليل الكيميائي مكانًا مهمًا ، بما في ذلك المعالجة الإحصائية للنتائج. تشمل نظرية الكيمياء التحليلية أيضًا عقيدة اختيار وإعداد العينات التحليلية. حول وضع مخطط تحليل واختيار أساليب ومبادئ وطرق أتمتة التحليل باستخدام الكمبيوتر وأسس الاقتصادات الوطنية. باستخدام نتائج الكيمياء. التحليلات. من سمات الكيمياء التحليلية دراسة الخصائص والخصائص المحددة للكائنات غير العامة ، ولكن الفردية ، مما يضمن انتقائية الكثيرين. طرق تحليلية. بفضل العلاقات الوثيقة مع إنجازات الفيزياء والرياضيات والأحياء ، إلخ. مجالات التكنولوجيا (وهذا ينطبق بشكل خاص على طرق التحليل) ، فقد تحولت الكيمياء التحليلية إلى تخصص عند تقاطع العلوم.

في الكيمياء التحليلية ، يتم تمييز طرق الفصل ، التحديد (الكشف) والطرق الهجينة ، التي تجمع بين طرق المجموعتين الأوليين. تنقسم طرق التحديد إلى طرق التحليل الكيميائية (تحليل الجاذبية ، القياس بالمعايرة) ، والطرق الفيزيائية والكيميائية للتحليل (على سبيل المثال ، الكهروكيميائية ، والقياسية الضوئية ، والحركية) ، والطرق الفيزيائية للتحليل (الطيفية ، والنووية الفيزيائية وغيرها) والطرق البيولوجية من التحليل. في بعض الأحيان تنقسم طرق التحديد إلى كيميائية ، بناءً على التفاعلات الكيميائية ، والفيزيائية ، بناءً على الظواهر الفيزيائية ، والبيولوجية ، باستخدام استجابة الكائنات الحية للتغيرات في البيئة.

تحدد الكيمياء التحليلية النهج العام لاختيار طرق وأساليب التحليل. يتم تطوير طرق لمقارنة الطرق ، وشروط قابليتها للتبادل والتوليفات ، ومبادئ وطرق أتمتة التحليل. لعملي يتطلب استخدام التحليل تطوير أفكار حول نتائجه كمؤشر لجودة المنتج ، وهو مبدأ تقنية التحكم السريع. العمليات ، وخلق طرق فعالة من حيث التكلفة. من الأهمية بمكان بالنسبة للمحللين العاملين في مختلف قطاعات الاقتصاد الوطني توحيد الأساليب وتوحيدها. يتم تطوير نظرية لتحسين كمية المعلومات اللازمة لحل مشكلة تحليلية.

طرق التحليل. اعتمادًا على كتلة أو حجم العينة التي تم تحليلها ، يتم تقسيم طرق الفصل والتحديد أحيانًا إلى طرق ماكرو ، وميكرو ، وطرق فائقة الدقة.

عادة ما يتم اللجوء إلى فصل المخاليط في الحالات التي لا توفر فيها طرق الكشف أو الكشف المباشر النتيجة الصحيحة بسبب تأثير التداخل للمكونات الأخرى للعينة. من المهم بشكل خاص ما يسمى بالتركيز النسبي - فصل كميات صغيرة من المكونات المحددة عن كميات كبيرة بشكل ملحوظ من المكونات الرئيسية للعينة. يمكن أن يعتمد فصل المخاليط على الاختلافات في خصائص الديناميكا الحرارية أو التوازن للمكونات (ثوابت التبادل الأيوني ، ثوابت استقرار المجمعات) أو المعلمات الحركية. بالنسبة للفصل ، يتم استخدام الفصل الكروماتوغرافي والاستخراج والترسيب والتقطير وكذلك الطرق الكهروكيميائية ، مثل الترسيب الكهربائي.

طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية، تعتمد على اعتماد الخصائص الفيزيائية لمادة ما على طبيعتها ، والإشارة التحليلية هي قيمة لخاصية فيزيائية ، مرتبطة وظيفيًا بتركيز أو كتلة المكون الذي يتم تحديده. قد تشمل طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية التحولات الكيميائية للتحليل ، وانحلال العينة ، وتركيز المكون الذي تم تحليله ، وإخفاء المواد المتداخلة ، وغيرها. على عكس الطرق الكيميائية "الكلاسيكية" للتحليل ، حيث تعمل كتلة المادة أو حجمها كإشارة تحليلية ، تستخدم الطرق الفيزيائية والكيميائية في التحليل شدة الإشعاع ، وقوة التيار ، والتوصيل الكهربائي ، وفرق الجهد ، وما إلى ذلك كإشارة تحليلية.

تعتبر الطرق المعتمدة على دراسة انبعاث وامتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي في مناطق مختلفة من الطيف ذات أهمية عملية كبيرة. وتشمل هذه التحليل الطيفي (على سبيل المثال ، تحليل الانارة ، والتحليل الطيفي ، وقياس الكلية ، وقياس التعكر ، وغيرها). تنتمي الطرق الكهروكيميائية التي تستخدم قياس الخواص الكهربائية لمادة ما إلى طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية الهامة.

التحليل الفيزيائي الكيميائي، يدرس العلاقة بين تكوينه وبين القديس العياني. أنظمة مكونة من عدة الأولي في (المكونات). يتميز التحليل الفيزيائي والكيميائي بتمثيل هذه التبعيات بيانياً ، في شكل مخطط خصائص التركيب ؛ تطبق أيضا جداول البيانات العددية والتحليل. السجلات. نظرًا لأن خصائص النظام لا تعتمد فقط على تكوينه ، ولكن أيضًا على العوامل الأخرى التي تحدد حالة النظام - الضغط ، t-ry ، درجة التشتت ، قوى الجاذبية. والمغناطيس الكهربائي. الحقول ، وكذلك وقت الملاحظة ، ثم في شكل عام يتحدثون عن الرسوم البيانية لعامل التوازن - سانت ، أو عن الفيزيائية والكيميائية. (الكيميائية) الرسوم البيانية. في هذه المخططات ، كل كيمياء. العمليات التي تحدث في الأنظمة عندما يكون c.-l. عامل التوازن ، مثل تكوين واضمحلال المادة الكيميائية. يتم التعبير عن ظهور واختفاء المحاليل الصلبة و (أو) السائلة ، وما إلى ذلك ، باسم geom. التغييرات في مجمع الخطوط والأسطح والنقاط التي تشكل رسمًا تخطيطيًا. لذلك ، فإن تحليل هندسة المخططات يجعل من الممكن استخلاص استنتاجات حول العمليات المقابلة في النظام.

اثنان أساسيان مبادئ التحليل الفيزيائي الكيميائي صاغتها NS. كورناكوف. وفقًا لمبدأ المطابقة ، فإن كل مجموعة من المراحل التي تكون في حالة توازن في نظام معين وفقًا لقاعدة الطور تتوافق مع geom معين في الرسم التخطيطي. صورة. وبناءً على هذا المبدأ ، فإن ن. عرّف كورناكوف التحليل الفيزيائي الكيميائي على أنه جيوم. طريقة البحث الكيميائي. التحولات.

الرئيسية الثانية يسمى مبدأ التحليل الفيزيائي والكيميائي. مبدأ الاستمرارية ، تمت صياغة ما يلي. الطريقة: مع التغيير المستمر في المعلمات التي تحدد حالة النظام ، تتغير خصائص أطواره الفردية باستمرار. تتغير أنظمة St.-va ككل أيضًا بشكل مستمر ، ولكن بشرط عدم ظهور مراحل جديدة وعدم اختفاء المراحل القديمة ؛ إذا تغير عدد المراحل ، تتغير خصائص النظام أيضًا ، وكقاعدة عامة ، بشكل مفاجئ.

تم اقتراح المبدأ الثالث للتحليل الفيزيائي الكيميائي بواسطة Ya.G. جوروشينكو. يدعي أن أي مجموعة من المكونات ، بغض النظر عن عددها والمادية. sv-in ، يمكن أن تشكل نظامًا (مبدأ التوافق). ويترتب على ذلك أن مخطط أي نظام يحتوي على جميع عناصر أنظمة معينة (أنظمة فرعية) يتكون منها. في النظام العام ، يتم دمج عناصر الترجمة للأنظمة الخاصة مع العناصر الجغرافية. صور لعلم الكيمياء. رسم بياني ، ينشأ كعرض للعمليات التي تحدث بمشاركة جميع مكونات النظام ككل.

أحد الأمور المهمة اتجاهات نظرية التحليل الفيزيائي الكيميائي هي دراسة طوبولوجيا المواد الكيميائية. الرسوم البيانية. تتمثل ميزة التحليل الفيزيائي الكيميائي كأسلوب بحث في أنه لا يتطلب عزل المنتج الكيميائي. تفاعل المكونات من خليط التفاعل ، ونتيجة لذلك تسمح لك الطريقة باستكشاف المادة الكيميائية. التحولات في المحاليل ، والسبائك (خاصة المعدنية منها) ، والنظارات ، وما إلى ذلك ، الأشياء التي يستحيل عمليًا دراستها باستخدام الكلاسيكية. تحضيري تركيبي. طُرق. تم استخدام التحليل الفيزيائي والكيميائي على نطاق واسع في دراسة التكوين المعقد في المحاليل من أجل تحديد التركيب وتحديد ثبات المادة الكيميائية. روابط. تكوين الجدول - عادةً ما يكون للقيمة sv-in حد أقصى واحد ، كقاعدة عامة ، كحد أقصى. في الحالات البسيطة ، يتوافق الحد الأقصى مع النسبة المولية لمكونات النظام ، والتي تمثل قياس العناصر المتكافئة للمركب المعقد. في الحالة العامة ، لا تتوافق النقاط القصوى على منحنيات (أو أسطح) St.-in ، وكذلك نقاط الانعطاف ، مع تركيبة المركبات الكيميائية المتكونة في النظام. بالاتصالات ، ولكن في حدودها ، عند درجة التفكك الكيميائي. كون. يساوي الصفر ، المنحنى المستمر لاعتماد St-va على التركيب ينقسم إلى فرعين يتقاطعان عند نقطة مفردة ، والتي تتوافق حدودهما مع تكوين المادة الكيميائية. روابط.

تكوين المخططات - sv-in هي أساس التحليل. الطرق (قياس الألوان ، قياس الجهد ، إلخ). للاستخدام ل. - ل. الجزيرة المقدسة في التحليل. الأغراض ، من المستحسن أن يكون هناك اعتماد إضافي لقيم هذه الخاصية على التركيبة. لذلك ، يتم إعطاء أهمية كبيرة للاختيار العقلاني للخصائص (على وجه الخصوص ، المباشر أو العكسي ، على سبيل المثال ، التوصيل الكهربائي أو المقاومة الكهربائية) ، وكذلك اختيار طريقة للتعبير عن تركيز مكونات النظام (الكتلةالضرس أو الحجم أو الكسور المكافئة أو النسب المئوية). في الحديث في التحليل الفيزيائي والكيميائي ، عدد العشرات المستخدمة في النظام هو عشرات. من حيث المبدأ ، يمكنك استخدام أي سيف في ، إلى سرب م ب. المقاسة أو المحسوبة. على سبيل المثال ، عند حل النظرية الأسئلة ، ولا سيما في اشتقاق decomp. أنواع المخططات ، استخدم k.-l. الديناميكا الحرارية المحتملة ، إلى راي لا م ب. تقاس مباشرة. عند اختيار سانت آيلاندز ، من الضروري مراعاة الدقة الممكنة لتحديد قيمها وحساسيتها لما يحدث في النظام الكيميائي. التحولات. على سبيل المثال ، كثافة v-va m. b. مصممة بدقة كبيرة ، ولكنها غير حساسة لتكوين المادة الكيميائية. بالاتصال ، في حين أن الصلابة حساسة للمواد الكيميائية. التفاعل في النظام ، لكن دقة تحديده منخفضة. يتميز التحليل الفيزيائي والكيميائي بدراسة موازية ومقارنة نتائج تحديد عدة. سانت ، على سبيل المثال. التوصيل الكهربائي والصلابة.

بين الكيمياء. الرسوم البيانية ، مكان خاص تحتله الرسوم البيانية للانصهار (الانصهار) ، الرسوم البيانية p ، مخططات ضغط البخار ، الجاودار هي متغيرات من مخطط الحالة. في مثل هذه المخططات ، أي نقطة ، بغض النظر عما إذا كانت موجودة في c.-l. خطوط أو خطوط الرسم التخطيطي أم لا ، تصف حالة النظام. مخطط الحالة هو أساس الرسم التخطيطي لأي خاصية ، نظرًا لأن قيمة كل خاصية في النظام تعتمد بشكل عام على التكوين وعلى t-ry وعلى الضغط ، أي من جميع عوامل التوازن ، النسبة التي تعطي مخطط الحالة. على نحو متزايد ، يتم استكشاف الرسوم البيانية واستخدامها في الممارسة العملية ، مما يوضح اعتماد حالة النظام في وقت واحد على أهم عاملين للتوازن - الضغط و t-ry. يشار إلى هذه المخططات على أنها مخططات p-T-x (x هو الجزء المولي للمكون). حتى بالنسبة للنظام الثنائي ، يتطلب إنشاء مخطط p-T-x استخدام المسافات ، ونظام إحداثيات ، وبالتالي ، يتم بناء ودراسة مخطط التكوين sv للأنظمة الثنائية والأنظمة الأكثر تعقيدًا ، كقاعدة ، تحت ضغط ثابت ، t-re ، إلخ. تحويلة. عوامل. تعقيد بناء الكيمياء. تتطلب الرسوم البيانية تطوير أساليب الرسم المناسبة. الصور.

F ساهم التحليل الفيزيائي والكيميائي في حل العديد. نظري مشاكل الكيمياء ، على وجه الخصوص ، إنشاء نظرية التركيب الكيميائي. كون. تكوين متغير (انظر قياس عدم التكافؤ). التحليل الفيزيائي والكيميائي هو الأساس لإنشاء مواد جديدة وتعديل المواد المعروفة - السبائك وأشباه الموصلات والزجاج والسيراميك ، إلخ. عن طريق المنشطات ، على سبيل المثال. في التحليل الفيزيائي والكيميائي و fiz.-chem. تعتمد العديد من التقنيات على الرسوم البيانية. العمليات المرتبطة ، على وجه الخصوص ، بالبلورة ، والتصحيح ، والاستخراج ، وما إلى ذلك ، أي بفصل الطور. تشير هذه المخططات ، على وجه الخصوص ، إلى شروط عزل المركب ، وتزايد البلورات المفردة. T. دعا تسمح لك طريقة التركيزات المتبقية باستكشاف منطقة ترسب المواد الكيميائية. كون. نتيجة التفاعل في r-ra. وفقًا لهذه الطريقة ، يتم تحديد تكوين المراحل الصلبة - منتجات المنطقة - من خلال الاختلاف بين محتوى المكونات المتفاعلة في سلسلة من المخاليط الأولية وفي التوازن المقابل p-pas في نهاية التفاعل. في الوقت نفسه ، يتم إنشاء رسم تخطيطي لاعتماد تركيزات التوازن للمكونات المتفاعلة في المحلول على النسبة بينهما في الخلائط الأولية. في موازاة ذلك ، عادة ما يغيرون الرقم الهيدروجيني ، والتوصيل الكهربائي للمحاليل ، وامتصاص الضوء عن طريق التعليق ، وما إلى ذلك. جزر سانت.

في الكلاسيكية تمت دراسة التحليل الفيزيائي الكيميائي للنظام فقط في حالة التوازن. غالبًا ما يستغرق الاقتراب من التوازن وقتًا طويلاً أو يصعب تحقيقه بشكل عام ، وبالتالي ، لأغراض عملية. باستخدام الطريقة ، من الضروري دراسة الأنظمة في حالة عدم التوازن ، على وجه الخصوص ، في عملية الاقتراب من التوازن. بالمعنى الدقيق للكلمة ، تعتبر الأنظمة غير متوازنة ، حيث يتم تضمين تعديلات metastaoyl للداخل ، والقادرة على الوجود لفترة طويلة بشكل تعسفي. تقنية. استخدام المواد في حالة عدم التوازن ، على سبيل المثال معدن زجاجي. أدت السبائك والمواد المركبة وأشباه الموصلات الزجاجية إلى الحاجة إلى دراسة مخططات التركيب والتركيب لأنظمة غير متوازنة بشكل واضح.

أثبت التحليل الفيزيائي الكيميائي أنه مثمر لدراسة وتركيب الاتصالات الجديدة. كنتيجة لعوامل لا رجعة فيها في الأنظمة غير المتوازنة. إن دراسة الأنظمة في عملية الانتقال إلى حالة التوازن تجعل من الممكن إثبات وجود ليس فقط المنتجات النهائية للعملية ، ولكن أيضًا المنتجات الوسيطة. في الداخل ، وكذلك الناتج غير المستقر في الداخل. حركية عامل ، أي معدل التحول (معدل نهج التوازن) ، يعتبر الآن على قدم المساواة مع المعايير الأخرى والقديسين الآخرين. يتأثر النظام بشكل كبير في الجزر المقدسة بتشتت مكوناته - توزيع جزيئات مشتتة بالمول (الحالة تحت المجهرية) ، وحالة الانحلال الغرواني ، وما إلى ذلك ، حتى البلورة المفردة. تنص على. تكوين المخططات - التركيب - درجة التشتت - SV-in تحدد ملامح الحديث. دراسات في التحليل الفيزيائي والكيميائي.

أدى تطوير أجهزة الكمبيوتر إلى زيادة دور المادة التحليلية في التحليل الفيزيائي الكيميائي بشكل كبير. أشكال التعبير عن تبعيات سانت في النظام على تكوينها. هذا يسهل تخزين المعلومات (تسمح أنظمة الكمبيوتر الحديثة بجمع وتخزين المواد المرجعية على الرسوم البيانية الكيميائية وفي شكل رسوم بيانية) ، وعلى وجه الخصوص ، حصيرة. معالجة النتائج ، والتي كانت تستخدم سابقًا بشكل رئيسي. فقط في دراسة التكوين المعقد في الحلول. إلى حد ما ، استخدام الحديث يحسب ، تسمح لك التقنية بالتغلب على قيود التحليل الفيزيائي الكيميائي ، والذي يكمن في حقيقة أنه يحدد أي مادة كيميائية. تحدث التحولات في النظام ، لكنها لا تجيب على الأسئلة المتعلقة بأسباب وآلية هذه التحولات. تسمح لك طرق الحساب باستخراج المزيد. معلومات من الكيمياء. الرسوم البيانية ، على سبيل المثال. تحديد درجة تفكك المادة الكيميائية. كون. في الذوبان بناءً على تحليل انحناء خط السائل للأنظمة الثنائية أو التغير في الطاقة الحرة للنظام أثناء تبادل الأملاح ، بناءً على شكل متساوي درجة حرارة السائل للأنظمة التبادلية الثلاثية. جذب فرق. نظريات الجوامد ونماذج السوائل وحالات مخاليط الغاز مع تعميم التجارب. تسمح لك بالحصول على البيانات المادية. المخططات (أو عناصرها) عن طريق الحساب.

مقال تاريخي.رئيسي تم طرح فكرة التحليل الفيزيائي الكيميائي بواسطة M.V. Lomonosov (1752) ، المحاولات الأولى لتأسيس التعليم في النظام الكيميائي. Comm. ، بناءً على اعتماد سانت على التكوين ، تنتمي إلى البداية. القرن ال 19 جميعهم . القرن ال 19 يعمل بواسطة P.P. أنوسوف (1831) ، ج. سوربي (1864) ، د. وضع تشيرنوف (1869) أسس علم المعادن. دي. كان مندليف أول من نفذ geom. تحليل تكوين المخططات - سانت في مثال دراسة هيدرات حامض الكبريتيك. تعمل أعمال V.F. أليكسييف حول الذوبان المتبادل للسوائل ، د. Konovalova - حول مرونة زوج من الحلول (انظر قوانين Konovalov) ، I.F. شرودر - على درجة حرارة الاعتماد على الذوبان (انظر Pasmicity). في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين. فيما يتعلق باحتياجات التكنولوجيا ، بدأ التطور السريع للتحليل الفيزيائي الكيميائي (A. Le Chatelier و J. van't Hoff و F. Osmond و W. Roberts-Austen و J. Van Laar وغيرهم). النظرية الأساسية وتجربة. اعمال حديثة التحليل الفيزيائي والكيميائي ينتمي إلى NS. كورناكوف. قاموا بدمج دراسة السبائك والمحاليل المتجانسة في اتجاه واحد واقترحوا مصطلح "التحليل الفيزيائي الكيميائي" (1913). دراسات التكوين المعقد في الحلول مع أعمال I.I. Ostromyslensky (1911) ، P. Job (1928) وتطوير طرق لتحديد التركيب الكيميائي. كون. والثوابت صحول shchenko Ya.G. ، التحليل الفيزيائي والكيميائي للأنظمة المتجانسة وغير المتجانسة ، K. ، 1978 ؛ Chernogorenko V.B.، Pryadko LF، "Journal of inorg. chemistry"، 1982، vol. 27، no. 6، p. 1527 - 30 ؛ Glazov V.M.، "Izv. AN SSSR. Ser. inorganic materials"، 1984، v. 20، no. 6، p. 925-36 ؛ Fedorov P.I. ، Fedorov P.P. ، Dr about DV ، التحليل الفيزيائي والكيميائي لأنظمة الملح اللامائي ، M. ، 1987. P.I. فيدوروف.

أكثر