Badania fizykochemiczne substancji

Badania fizykochemiczne jako kierunekchemia analityczna znalazła szerokie zastosowanie w każdej dziedzinie ludzkiej działalności. Pozwalają nam badać właściwości substancji będącej przedmiotem zainteresowania, określając ilościowy składnik składników w składzie próbki.

Badanie substancji

Badania naukowe to poznanie przedmiotu lub zjawiska w celu uzyskania systemu pojęć i wiedzy. Zgodnie z zasadą działania stosowane metody są podzielone na:

• empiryczne;
• organizacyjny;
• interpretacyjne;
• metody analizy jakościowej i ilościowej.

Metody badań empirycznych odzwierciedlająbadany obiekt od strony zewnętrznych przejawów i obejmuje obserwację, pomiar, eksperyment, porównanie. Badanie empiryczne opiera się na wiarygodnych faktach i nie wymaga tworzenia sztucznych sytuacji do analizy.

Metody organizacyjne są porównawcze,podłużny, złożony. Pierwsza zakłada porównanie stanu obiektu, uzyskanego w różnych czasach i warunkach, które różnią się od siebie. Długość geograficzna - obserwacja przedmiotu badań przez długi czas. Kompleks jest kombinacją metod podłużnych i porównawczych.

Metody interpretacji - genetyczne istrukturalny. Wariant genetyczny zakłada badanie rozwoju obiektu od momentu jego pojawienia się. Metoda strukturalna bada i opisuje strukturę obiektu.

Chemia analityczna zajmuje się metodami analizy jakościowej i ilościowej. Badania chemiczne mają na celu określenie składu obiektu badawczego.

Metody analizy ilościowej

Zastosowanie analizy ilościowej wChemia analityczna określa skład związków chemicznych. Prawie wszystkie stosowane metody opierają się na badaniu zależności chemicznych i fizycznych właściwości substancji od jej składu.

Analiza ilościowa jest ogólna, kompletna iczęściowy. Suma określa ilość wszystkich znanych substancji w badanym obiekcie, niezależnie od tego, czy są obecne w kompozycji, czy nie. Kompletna analiza różni się od znalezienia ilościowego składu substancji zawartych w próbce. Wersja częściowa definiuje zawartość tylko składników będących przedmiotem zainteresowania w tym badaniu chemikaliów.

W zależności od metody analizy rozróżnia się trzy grupy metod: chemiczną, fizyczną i fizykochemiczną. Wszystkie opierają się na zmianie właściwości fizycznych lub chemicznych substancji.

Badania chemiczne

Niniejsza metoda ma na celu oznaczenie substancji wróżne ilościowe reakcje chemiczne. Te ostatnie mają zewnętrzne objawy (zmiana koloru, uwalnianie gazu, ciepło, osad). Metoda ta jest szeroko stosowana w wielu dziedzinach życia współczesnego społeczeństwa. Laboratorium badań chemicznych jest koniecznie obecne w przemyśle farmaceutycznym, petrochemicznym, budowlanym i wielu innych.

Istnieją trzy rodzaje badań chemicznych. Gravimetria lub analiza masy opiera się na zmianie ilościowej charakterystyki badanej substancji w próbce. Ta opcja jest prosta i daje dokładne wyniki, ale jest czasochłonna. W przypadku tego rodzaju metod badań chemicznych wymagana substancja jest uwalniana z całości kompozycji w postaci osadu lub gazu. Następnie wprowadza się go do stałej fazy nierozpuszczalnej, przesącza, przemywa i suszy. Po wykonaniu tych procedur, składnik jest ważony.

Titrimetry to analiza objętościowa. Badanie substancji chemicznych odbywa się poprzez pomiar objętości odczynnika reagującego z badaną substancją. Jego stężenie jest znane z góry. Objętość odczynnika jest mierzona po osiągnięciu punktu równoważności. W analizie gazu określa się objętość uwolnionego lub zaabsorbowanego gazu.

Ponadto często stosuje się badanie modeli chemicznych. Oznacza to, że powstaje analog badanego obiektu, wygodniejszy w badaniu.

Badania fizyczne

W przeciwieństwie do badań chemicznych,w oparciu o przebieg odpowiednich reakcji, fizyczne metody analizy oparte są na tych samych właściwościach substancji. Do ich wykonania wymagane są specjalne urządzenia. Istota metody polega na pomiarze zmian charakterystyk substancji spowodowanych działaniem promieniowania. Główne metody prowadzenia badań fizycznych to refraktometria, polarymetria, fluorymetria.

Refraktometrię przeprowadza się za pomocą refraktometru. Istota metody sprowadza się do badania refrakcji światła przechodzącego z jednego ośrodka do drugiego. Zmiana kąta zależy od właściwości składników pożywki. W związku z tym staje się możliwe określenie składu medium i jego struktury.

Polarymetria to optyczna metoda badawcza wykorzystująca zdolność pewnych substancji do obracania płaszczyzny oscylacji liniowo spolaryzowanego światła.

Do fluorymetrii, laserów i rtęcilampy wytwarzające promieniowanie monochromatyczne. Niektóre substancje są zdolne do fluorescencji (absorbują i oddają pochłonięte promieniowanie). Na podstawie intensywności fluorescencji wyciągnięto wniosek o ilościowym oznaczeniu substancji.

Badania fizykochemiczne

Fizykochemiczne metody badańzarejestrować zmianę właściwości fizycznych substancji pod wpływem różnych reakcji chemicznych. Opierają się one na bezpośrednim uzależnieniu właściwości fizycznych badanego obiektu od jego składu chemicznego. Metody te wymagają użycia niektórych przyrządów pomiarowych. Z reguły obserwuje się przewodnictwo cieplne, przewodność elektryczną, absorpcję światła, temperaturę wrzenia i temperaturę topnienia.

Otrzymano badania fizykochemiczne substancjiszeroka dystrybucja dzięki wysokiej dokładności i szybkości uzyskiwania wyników. We współczesnym świecie, ze względu na rozwój technologii IT, metody chemiczne stały się trudne do zastosowania. Metody fizykochemiczne stosowane są w przemyśle spożywczym, rolnictwie, kryminalistyce.

Jedną z głównych różnic między metodami fizycznymi i chemicznymi, a chemicznymi, jest to, że koniec reakcji (punkt równoważności) znajduje się za pomocą przyrządów pomiarowych, a nie wizualnie.

Główne metody badań fizycznych i chemicznych są uważane za metody spektralne, elektrochemiczne, termiczne i chromatograficzne.

Spektralne metody analizy substancji

W sercu spektralnych metod analizy leżyoddziaływanie obiektu z promieniowaniem elektromagnetycznym. Badane są absorpcja, odbicie i dyspersja tych ostatnich. Inna nazwa metody jest optyczna. Jest to połączenie badań jakościowych i ilościowych. Analiza spektralna umożliwia ocenę składu chemicznego, struktury składników, pola magnetycznego i innych charakterystyk substancji.

Istotą metody jest określenie rezonansuczęstotliwości, przy których substancja reaguje na światło. Są ściśle indywidualne dla każdego komponentu. Za pomocą spektroskopu można zobaczyć linie na spektrum i określić substancje składowe. Intensywność linii widmowych daje wyobrażenie o charakterystyce ilościowej. Klasyfikacja metod spektralnych opiera się na rodzaju widma i celu badania.

Metoda emisji umożliwia badanie widmemisji i podaje informacje o składzie materii. Aby uzyskać dane, jest poddawany wyładowaniu łukiem elektrycznym. Odmianą tej metody jest fotometria płomieniowa. Widma absorpcyjne bada się metodą absorpcji. Powyższe opcje odnoszą się do jakościowej analizy substancji.

Porównuje się ilościową analizę spektralnąintensywność linii spektralnej badanego obiektu i substancji o znanym stężeniu. Takie metody obejmują absorpcję atomową, fluorescencję atomową i analizy luminescencyjne, turbidymetrię, nefelometrię.

Podstawy elektrochemicznej analizy substancji

Analiza elektrochemiczna wykorzystuje elektrolizędo badania substancji. Reakcje przeprowadza się w roztworze wodnym na elektrodach. Mierzy się jedną z dostępnych cech. Badanie prowadzone jest w ogniwie elektrochemicznym. Jest to naczynie, w którym umieszczone są elektrolity (substancje o przewodnictwie jonowym), elektrody (substancje o przewodności elektrycznej). Elektrody i elektrolity oddziałują ze sobą. Prąd jest dostarczany z zewnątrz.

Klasyfikacja metod elektrochemicznych

Klasyfikuj metody elektrochemiczne w oparciu o zjawiska, na których oparte są badania fizykochemiczne. Są to metody z narzucaniem zewnętrznego potencjału i bez niego.

Konduktometria jest metodą analityczną imierzy przewodnictwo elektryczne G. Analiza konduktometryczna zwykle wykorzystuje prąd zmienny. Miareczkowanie konduktometryczne jest częstszą metodą badania. Ta metoda oparta jest na produkcji przenośnych konduktometrów używanych do badań wody chemicznej.

Podczas przeprowadzania potencjometrii należy zmierzyć emfodwracalne ogniwo galwaniczne. Metoda kulometrii określa ilość energii elektrycznej zużytej podczas elektrolizy. Woltamperometria bada zależność wielkości prądu od potencjału utwardzonego.

Metody termiczne do analizy substancji

Analiza termiczna ma na celu określeniezmiany fizycznych właściwości materii pod wpływem temperatury. Te metody badań są wykonywane przez krótki okres czasu i przy niewielkiej ilości badanej próbki.

Termograwimetria jest jedną z metod analizy termicznej, która polega na rejestrowaniu zmiany masy obiektu pod wpływem temperatury. Ta metoda jest uważana za jedną z najbardziej dokładnych.

Ponadto termiczne metody badańuwzględniają kalorymetrię, która określa pojemność cieplną substancji, entalpirometr, na podstawie badania pojemności cieplnej. Również do ich liczby należy przypisać dilatometriyu, który ustala zmianę objętości próbki pod wpływem temperatury.

Chromatograficzne metody analizy substancji

Metoda chromatografii jest metodą rozdzielaniasubstancje. Istnieje wiele rodzajów chromatografii, z których najważniejsze to: gaz, dystrybucja, redoks, osadowe, wymiana jonowa.

Składniki w badanej próbce są rozdzielonemiędzy fazą ruchomą i stacjonarną. W pierwszym przypadku mówimy o płynach lub gazach. Faza stacjonarna to sorbent - ciało stałe. Składniki próbki poruszają się w fazie ruchomej wzdłuż fazy stacjonarnej. Szybkość i czas przejścia składników przez ostatnią fazę ocenia się na podstawie ich właściwości fizycznych.

Zastosowanie fizycznych i chemicznych metod badań

Najważniejszy kierunek metod fizykochemicznychjest chemiczno-chemicznym i sądowym badaniem chemicznym. Mają pewne różnice. W pierwszym przypadku przyjęte oceny higieniczne służą do oceny analizy. Są one ustalane przez ministerstwa. Badania sanitarne i chemiczne są przeprowadzane w kolejności ustalonej przez służby epidemiologiczne. W procesie tym stosowane są modele średnie, które naśladują właściwości produktów spożywczych. Reprodukują również warunki pracy próbki.

Celem kryminalistycznych badań chemicznych jestilościowe wykrywanie narkotycznych, silnych substancji i trucizn w organizmie człowieka, produkty spożywcze, preparaty medyczne. Badanie przeprowadza się na podstawie decyzji sądu.