ANALIZA CANTITATIVĂ ÎN CHIMIE: MĂSURĂTORI, PREPARARE - CHIMIE - 2025

Analiza cantitativă în chimie , ca și în orice disciplină, constă în principal din determinarea cantității unei substanțe specifice. Aceste analize răspund la întrebarea „cât de mult există?” a unei substanțe din diferite probe; de sol, mări, râuri, băuturi răcoritoare, lichide, extracte de plante, animale, solide, cristale, printre multe altele.

Întrebarea „cât de mult există?” Acesta a fost formulat de când omul a conceput interesul, de exemplu, de a extrage minerale și pietre prețioase, uleiuri, mirodenii, cu intenția fermă de a le comercializa. Astăzi banii continuă să fie unul dintre principalele motive pentru care o substanță sau un analit este cuantificat.

Sute de epruvete: sticlărie folosită zilnic în preparate de probă pentru analiză cantitativă. Sursa: Pexels.

Un mineral poate fi mai bogat în aur decât altul. Pentru a afla, este necesar să se determine compoziția centesimală a celor două minerale, iar cea cu cel mai mare procent de aur va fi o sursă mai atractivă pentru extragerea râvnitului de metal. Același lucru se întâmplă și cu metalele străine sau radioactive.

Tehnicile de cuantificare și pe care se bazează analizele cantitative sunt foarte diverse și variate. Fiecare implică o specializare separată, precum și bazele sale teoretice profunde. Cu toate acestea, punctul în care converg toate este întotdeauna să răspundă la aceeași întrebare deja menționată; întrebare care vorbește despre calitate, puritate, performanță, fiabilitate etc.

măsurători

Pentru a cuantifica orice substanță sau material, este esențial să poți măsura oricare dintre proprietățile sale fizice sau chimice. Proprietatea selectată va depinde de substanță și de tehnica folosită. Un indiciu util pentru recunoașterea faptului că o tehnică de analiză poate fi cuantificată este că are sufixul -metrie la sfârșitul numelui.

De exemplu, cele două tehnici clasice de măsurare în chimia analitică sunt gravimetria (măsurarea masei) și volumetria (măsurarea volumului).

Sunt considerate clasice, deoarece, în principiu, nu au nevoie de instrumente prea sofisticate sau de utilizarea radiațiilor electromagnetice; dar solduri analitice, mortare, creuzete și articole din sticlă.

gravimetrică

În gravimetrie, se caută aproape întotdeauna obținerea unui precipitat după o serie de etape metodologice, la care masa este determinată.

De exemplu, o tehnică de cuantificare a ionilor de clor într-un eșantion este de a le precipita sub formă de clorură de argint, AgCl; un precipitat de lapte alb care poate fi cântărit.

Un alt exemplu simplu este de a determina conținutul de umiditate al unui corp, material sau solid.

Pentru a face acest lucru, masa solidului este cântărită mai întâi înainte de a-l introduce într-un cuptor la aproximativ 100ºC, suficient timp pentru ca apa să se vaporizeze. După aceea, se cântărește din nou și diferența dintre masa finală și masa inițială este egală cu masa de apă care a fost vaporizată; adică, conținutul de umiditate sa,% H ₂ O.

Dacă această analiză au fost efectuate pe pepeni verzi, nu ar fi surprinzător dacă calculul % H ₂ O a fost prea mare (~ 95%); în timp ce pentru așa-numitele nuci, este de așteptat ca acestea să conțină puțină apă (% H ₂ O <10%), caracteristică căreia i se atribuie acest nume.

Volumetric

Pe de altă parte, volumetria funcționează cu volume din care, după aplicarea titrărilor, se extrage concentrația speciilor dizolvate de interes. De exemplu, un analit a cărui culoare este sensibilă la o reacție specifică poate fi determinat prin titrări colorimetrice.

De asemenea, numărul de acid (AI) al uleiurilor (comestibile sau nu) poate fi determinat prin titrări acid-bază, folosind o soluție cu o bază puternică standardizată (de obicei KOH sau NaOH). Cu valorile AI, pe lângă alți parametri, diferite tipuri de uleiuri pot fi caracterizate și clasificate în funcție de sursele lor și de alte variabile.

Aceste măsurători analitice dau întotdeauna un rezultat însoțit de o unitate fizică (și erorile sale experimentale). Care este concentrația? Cât de pur este proba? Cantitatea dată reprezintă un risc pentru sănătate? Care a fost randamentul reacției?

La aceste întrebări și mai multe se răspund după măsurători și prelucrarea datelor.

Pregătirea standardelor sau standardelor

"Cu aceeași tijă pe care o măsurați standardele dvs., vă veți măsura probele." Și această tijă ipotetică va avea diviziuni și subdiviziuni, fiecare cu mărimi diferite ale proprietății analitului care se corelează cu concentrația sa. Mărimile sau valorile menționate sunt în cele din urmă comparate cu cele obținute la măsurarea proprietății analitului.

Pentru aceasta, o curbă de calibrare trebuie întotdeauna construită dintr-o selecție de standarde sau standarde ale căror concentrații sunt cunoscute anterior.

Și cum să le cunoaștem din timp? Deoarece sunt variabile independente: analistul decide, în funcție de tipul de probă sau de analiză, cât de mult va cântări modelul.

Ciuperci dulci

Un exemplu ipotetic ar putea fi încadrat în studiul conținutului de zaharuri sau glucide totale din numeroase familii de ciuperci. Modelul, format din zaharuri detectate anterior datorită analizei calitative a ciupercilor, ar trebui să imite perfect perfect matricea organică a eșantioanelor.

Apoi, pregătite, tiparele reacționează provocând o schimbare de culoare. Dacă intensitatea acesteia este măsurată prin spectroscopie UV-vis, aceasta poate fi comparată cu intensitățile culorilor emise de zaharuri în probe; și astfel, printr-un clearance matematic, determinați conținutul de zaharuri totale.

Odată făcut acest lucru, se poate construi o curbă de calibrare din probe, astfel încât alte ciuperci (din aceeași regiune sau țară) să poată determina zaharurile lor direct, fără a pregăti alte standarde.

Colectare și tratament

În analizele cantitative există multe variabile care trebuie tratate riguros în funcție de tipul de studiu. De multe ori, nu este suficient să ocoliți doar colectarea probelor la stânga și la dreapta; Unde este colectat? Este semnificativ? Ce cantități? Care vor fi tratamentul prealabil și alte proceduri?

În exemplul ciupercilor, este necesar să știm din ce familii vor fi determinate zaharurile, în ce plantații sau origine naturală vor fi colectate, în ce moment al anului, caracteristicile orografice etc. Odată ce ciupercile sunt colectate (uleiuri, cereale, cerneluri, meteoriți, substanțe biologice), ce să faci cu ele înainte de analiza cantitativă?

Aproape întotdeauna, o analiză cantitativă este precedată de o analiză calitativă; identificați ce compuși au probele, mai ales dacă lucrați cu ele pentru prima dată.

Unele tratamente pot fi pur fizice: cum ar fi măcinarea unei mase vegetale sau digestia acidă a unui mineral. Altele, pe de altă parte, sunt chimice: o reacție de esterificare, hidroliză acidă sau de bază, substituire, aminare etc., producând astfel o specie capabilă să fie cuantificată mai ușor prin tehnica selectată.

Exemple

Câteva exemple zilnice de analiză cantitativă în chimie vor fi menționate pentru a finaliza:

-Determinarea gradului alcoolic de bere, vinuri și băuturi artizanale.

-De la urina unui pacient se poate ști dacă există o creștere sau o scădere a concentrației uneia sau mai multor componente, ceea ce este legat de detectarea unei boli. La fel, dacă un medicament este excretat în urină, se poate determina cât de mult din medicament a fost „asimilat” de către organism.

-Determinarea compoziției centesimale a probelor minerale, terestre sau extraterestre.

-Datorită unor probe brute, raportul H / C este determinat să compare gradele de aromate ale uleiurilor brute din diferite surse. Uleiurile grele grele sunt caracterizate prin faptul că au un H / C mai mic de 1; cu cât este mai ușoară, cu atât H / C va avea o valoare peste 1.

-Determinarea compoziției nutriționale a alimentelor și a produselor comestibile.

-Studiile privind stabilitatea medicamentelor ca parte a analizelor de calitate relevante pentru comercializarea și depozitarea acestora.

-Monitorizarea gradului de contaminare cauzat de substanțele din probele de apă din râuri, pâraie, lagune sau mări. De asemenea, emanațiile gazoase din fabrici sunt determinate compoziția lor pentru a preveni dislocarea cantităților mari de gaze dăunătoare pentru mediu.

Referințe

1. Daniel C. Harris. (2007). Analiza chimică cantitativă. (Ediția a șaptea). WH Freeman and Company.
2. Redactorii Encyclopaedia Britannica. (31 ianuarie 2018). Analiza chimică cantitativă. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
3. Capitolul 1, Introducere în analiza chimică cantitativă. Recuperat din: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (22 iunie 2018). Înțelegerea analizei cantitative în chimie. Recuperat de la: thinkco.com
5. Evaluarea și Ingineria Materialelor. (2019). Analiza chimică cantitativă. Recuperat de la: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Analiză cantitativă (CHEM 201). . Recuperat din: calstatela.edu