Metodi fisico-chimici di analisi: applicazione pratica

11/06/2019

Lo studio delle sostanze è una questione piuttosto complicata e interessante. Infatti, in forma pura, non si verificano quasi mai in natura. Molto spesso si tratta di una miscela di composizione complessa, in cui la separazione dei componenti richiede determinati sforzi, abilità e attrezzature.

Dopo la separazione, non è meno importante determinare correttamente se una sostanza appartiene a una particolare classe, cioè identificarla. Determinare i punti di ebollizione e fusione, calcolare il peso molecolare, verificare la presenza di radioattività e così via, in generale, investigare. A tale scopo vengono utilizzati vari metodi, compresi i metodi di analisi fisico-chimici. Sono piuttosto diversi e richiedono l'uso, di regola, di attrezzature speciali. Su di loro e sarà discusso ulteriormente.

metodi fisici e chimici di analisi

Metodi fisico-chimici di analisi: un concetto generale

Quali sono questi modi per identificare i composti? Questi sono metodi basati sulla dipendenza diretta di tutte le proprietà fisiche di una sostanza sulla sua composizione chimica strutturale. Poiché questi indicatori sono strettamente individuali per ciascun composto, i metodi di ricerca fisico-chimica sono estremamente efficaci e danno risultati del 100% nel determinare la composizione e altri indicatori.

Quindi, le seguenti proprietà della sostanza possono essere prese come:

  • capacità di assorbire la luce;
  • conducibilità termica;
  • conduttività elettrica;
  • punto di ebollizione;
  • fusione e altri parametri.

I metodi di ricerca fisico-chimica hanno una differenza significativa rispetto ai metodi puramente chimici di identificazione delle sostanze. Come risultato del loro lavoro, non c'è alcuna reazione, cioè la trasformazione di una sostanza, sia reversibile che irreversibile. Di regola, i composti rimangono intatti sia nella massa che nella composizione.

metodi di chimica analitica

Caratteristiche di questi metodi di ricerca

Ci sono diverse caratteristiche principali caratteristiche di tali metodi per la determinazione delle sostanze.

  1. Lo studio campione non ha bisogno di essere pulito dalle impurità prima della procedura, in quanto l'apparecchiatura non richiede questo.
  2. I metodi di analisi fisico-chimici hanno un alto grado di sensibilità e una maggiore selettività. Pertanto, l'analisi richiede una quantità molto piccola del campione in esame, il che rende questi metodi molto convenienti ed efficaci. Anche se è necessario determinare un elemento che è contenuto nella massa grezza totale in quantità trascurabili, questo non è un ostacolo per i metodi indicati.
  3. L'analisi richiede solo pochi minuti, quindi un'altra caratteristica è la breve durata o la velocità espressa.
  4. I metodi di ricerca considerati non richiedono l'uso di costosi indicatori.

È ovvio che i vantaggi e le caratteristiche sono sufficienti a rendere universali e richiesti i metodi fisico-chimici della ricerca in quasi tutti gli studi, indipendentemente dal campo di attività.

metodi di ricerca

classificazione

Vi sono diversi segni, sulla base dei quali i metodi in esame sono classificati. Tuttavia, presenteremo il sistema più generale, combinando e coprendo tutti i metodi di ricerca di base direttamente collegati a quelli fisico-chimici.

1. Metodi di ricerca elettrochimica. Sulla base del parametro misurato sulla base di:

  • potenziometro;
  • voltammetria;
  • polarography;
  • OscilloMeter;
  • conduttimetro;
  • elektrogravimetriyu;
  • coulometry;
  • amperometria;
  • dielkometriyu;
  • conduttometria ad alta frequenza.

2. Spettrale. Essi includono:

  • ottica;
  • Spettroscopia di fotoelettroni a raggi X;
  • risonanza magnetica elettromagnetica e nucleare.

3. Calore. Suddiviso in:

  • termico;
  • Termogravimetria;
  • calorimetria;
  • entalpimetriyu;
  • delatometriyu.

4. Metodi cromatografici che sono:

  • gas;
  • sedimentaria;
  • gel penetrante;
  • scambio;
  • liquido.

È anche possibile dividere i metodi fisico-chimici di analisi in due grandi gruppi. Il primo è quello in conseguenza del quale avviene la distruzione, cioè la distruzione totale o parziale di una sostanza o di un elemento. Il secondo è non distruttivo, preservando l'integrità del campione in esame.

studi fisici e chimici

Applicazione pratica di tali metodi

Le aree di utilizzo dei metodi di lavoro presi in considerazione sono piuttosto diverse, ma tutte, ovviamente, in un modo o nell'altro, riguardano la scienza o la tecnologia. In generale, ci sono diversi esempi di base da cui diventerà chiaro a cosa servono esattamente tali metodi.

  1. Controllo sul corso di processi tecnologici complessi in produzione. In questi casi, l'attrezzatura è necessaria per il controllo senza contatto e il monitoraggio di tutti i collegamenti strutturali nella catena di lavoro. Gli stessi dispositivi registreranno guasti e malfunzionamenti e forniranno un rapporto quantitativo e qualitativo accurato sulle misure correttive e di avvertimento.
  2. Svolgere attività pratiche chimiche per determinare qualitativamente e quantitativamente la resa del prodotto di reazione.
  3. Lo studio di un campione di una sostanza per stabilire la sua composizione elementare esatta.
  4. Determinazione della quantità e della qualità delle impurità nella massa totale del campione.
  5. Analisi accurata dei partecipanti di reazione intermedi, primari e secondari.
  6. Rapporto dettagliato sulla struttura della sostanza e le sue proprietà.
  7. La scoperta di nuovi elementi e l'acquisizione di dati che caratterizzano le loro proprietà.
  8. Conferma pratica dei dati teorici empirici
  9. Lavoro analitico con sostanze di elevata purezza, utilizzate in vari rami della tecnologia.
  10. Titolazione di soluzioni senza l'uso di indicatori, che dà un risultato più accurato e ha un controllo molto semplice, grazie al funzionamento dell'apparato. Cioè, l'influenza del fattore umano si riduce a zero.
  11. I principali metodi di analisi fisico-chimica ci permettono di studiare la composizione:
  • minerali;
  • minerali;
  • silicati;
  • meteoriti e corpi estranei;
  • metalli e non metalli;
  • leghe;
  • sostanze organiche e inorganiche;
  • cristalli singoli;
  • oggetti rari e sparsi.

Aree di utilizzo dei metodi

  • energia nucleare;
  • fisica;
  • chimica;
  • elettronica radio;
  • tecnologia laser;
  • ricerca spaziale e altri.

La classificazione dei metodi fisici e chimici di analisi conferma solo quanto siano completi, accurati e universali per la ricerca.

classificazione dei metodi di analisi fisico-chimici

Metodi elettrochimici

La base di questi metodi sono le reazioni in soluzioni acquose e sugli elettrodi sotto l'azione di corrente elettrica cioè, semplicemente messo, elettrolisi. Di conseguenza, il tipo di energia che viene utilizzato in questi metodi di analisi è un flusso di elettroni.

Questi metodi hanno una propria classificazione dei metodi di analisi fisico-chimici. Questo gruppo include i seguenti tipi.

  1. Analisi del peso elettrico. In base ai risultati dell'elettrolisi, una massa di sostanze viene rimossa dagli elettrodi, che viene quindi pesata e analizzata. Quindi ottieni dati sulla massa di composti. Una delle varietà di tale lavoro è il metodo dell'elettrolisi interna.
  2. Polarografia. Al centro di - la misurazione della corrente. Questo indicatore sarà direttamente proporzionale alla concentrazione degli ioni desiderati nella soluzione. La titolazione amperometrica delle soluzioni è una variazione del metodo polarografico considerato.
  3. La coulometria è basata sulla legge di Faraday. Viene misurata la quantità di elettricità spesa per il processo, da cui viene quindi trasferita al calcolo degli ioni in soluzione.
  4. La potenziometria si basa sulla misurazione dei potenziali degli elettrodi dei partecipanti al processo.

Tutti i processi considerati sono metodi fisico-chimici. analisi quantitativa sostanze. Usando metodi di ricerca elettrochimici, dividono la miscela in componenti, determinano la quantità di rame, piombo, nichel e altri metalli.

metodi di ricerca fisici e chimici

spettrale

La base dei processi di radiazione elettromagnetica. Inoltre ha una propria classificazione dei metodi utilizzati.

  1. Fotometria di fiamma. Per questo, la sostanza di prova viene spruzzata in una fiamma aperta. Molti cationi metallici danno colore a un colore particolare, quindi la loro identificazione è quindi possibile. Si tratta principalmente di sostanze come: metalli alcalini e alcalino-terrosi, rame, gallio, tallio, indio, manganese, piombo e persino fosforo.
  2. Spettroscopia di assorbimento Comprende due tipi: spettrofotometria e colorimetria. Base: la definizione dello spettro assorbito dalla sostanza. Agisce sia nella parte visibile che nella parte calda (infrarossa) della radiazione.
  3. Turbidimetria.
  4. Nefelometria.
  5. Analisi luminescente
  6. Rifrattometria e polarimetria.

È ovvio che tutti i metodi considerati in questo gruppo sono metodi per l'analisi qualitativa di una sostanza.

Analisi delle emissioni

Questa è una delle varietà analisi spettrale. Nella sua attuazione, la sostanza è esposta alla più forte fonte di eccitazione, ad esempio, la scarica arco elettrico.

Questo causa l'emissione o l'assorbimento onde elettromagnetiche. Secondo questo indicatore è possibile giudicare la composizione qualitativa della sostanza, cioè quali elementi specifici sono inclusi nel campione dello studio.

metodi fisici e chimici di analisi quantitativa

cromatografia

Gli studi fisico-chimici sono spesso condotti in ambienti diversi. In questo caso, le tecniche cromatografiche diventano molto convenienti ed efficienti. Sono divisi nei seguenti tipi.

  1. Liquido di adsorbimento La base della diversa capacità dei componenti di adsorbimento.
  2. Gascromatografia. Inoltre basato sulla capacità di adsorbimento, solo per gas e sostanze allo stato di vapore. Utilizzato nella produzione di massa di composti in tali stati aggregativi, quando il prodotto viene rilasciato in una miscela che deve essere separata.
  3. Cromatografia di distribuzione.
  4. Redox.
  5. Scambio ionico
  6. Paper.
  7. Strato sottile
  8. Sedimentaria.
  9. Adsorbimento-kompleksoobrazovatelnoj.

termico

Gli studi fisico-chimici prevedono anche l'uso di metodi basati sul calore di formazione o sulla decomposizione di sostanze. Anche questi metodi hanno una loro classificazione.

  1. Analisi termica
  2. Termogravimetria.
  3. Calorimetria.
  4. Entalpometriya.
  5. Dilatometria.

Tutti questi metodi consentono di determinare la quantità di calore, le proprietà meccaniche, le entalpie di sostanze. Sulla base di questi indicatori, la composizione dei composti è determinata quantitativamente.

Metodi di chimica analitica

Questa sezione della chimica ha le sue caratteristiche, perché il compito principale degli analisti è la determinazione qualitativa della composizione di una sostanza, la loro identificazione e la contabilità quantitativa. A questo proposito, i metodi analitici di analisi sono divisi in:

  • chimica;
  • biologica;
  • fisico e chimico.

Dato che siamo interessati proprio a quest'ultimo, allora consideriamo esattamente quali di questi sono usati per determinare le sostanze.

I principali tipi di metodi fisici e chimici nella chimica analitica

  1. Spettroscopico - tutti uguali a quelli discussi sopra.
  2. Spettrale di massa - basato sull'azione di campi elettrici e magnetici su radicali liberi, particelle o ioni. L'assistente di laboratorio dell'analisi fisico-chimica fornisce l'effetto combinato dei campi di forza designati e le particelle sono divise in flussi di ioni separati in base al rapporto di carica / massa.
  3. Metodi radioattivi
  4. Elettrochimica.
  5. Biochimica.
  6. Termica.

Che metodi di trattamento simili consentono di apprendere su sostanze e molecole? Innanzitutto, la composizione isotopica. E anche: i prodotti di reazione, il contenuto di certe particelle in sostanze altamente pure, la massa dei composti desiderati e altre cose utili per i ricercatori.

Pertanto, i metodi di chimica analitica sono modi importanti per ottenere informazioni su ioni, particelle, composti, sostanze e la loro analisi.