Fysisk-kjemisk forskning som en gren av analytisk kjemi er mye brukt på alle områder av menneskelivet. De lar deg studere egenskapene til et stoff av interesse ved å bestemme den kvantitative komponenten til komponentene i sammensetningen av prøven.
Romforskning
Vitenskapelig forskning er kunnskap om et objekt eller fenomen for å oppnå et system av begreper og kunnskap. I henhold til handlingsprinsippet er metodene som brukes klassifisert i:
- empirisk;
- organizational;
- tolkende;
- metoder for kvalitativ og kvantitativ analyse.
Empiriske forskningsmetoder gjenspeiler objektet som studeres fra siden av ytre manifestasjoner og inkluderer observasjon, måling, eksperiment, sammenligning. Empirisk studie er basert på pålitelige fakta og involverer ikke opprettelse av kunstige situasjoner for analyse.
Organisasjonsmetoder - komparativ, langsgående, kompleks. Den første innebærer en sammenligning av tilstandene til et objekt oppnådd til forskjellige tider og under forskjellige forhold. Longitudinell - observasjon av objektetforskning over lang tid. Kompleks er en kombinasjon av langsgående og komparative metoder.
Tolkningsmetoder - genetiske og strukturelle. Den genetiske varianten innebærer studiet av utviklingen av et objekt fra det øyeblikket det oppstår. Den strukturelle metoden studerer og beskriver strukturen til et objekt.
Analytisk kjemi omhandler metoder for kvalitativ og kvantitativ analyse. Kjemiske studier er rettet mot å bestemme sammensetningen av studieobjektet.
kvantitative analysemetoder
Ved hjelp av kvantitativ analyse i analytisk kjemi bestemmes sammensetningen av kjemiske forbindelser. Nesten alle metodene som brukes er basert på studiet av avhengigheten av de kjemiske og fysiske egenskapene til et stoff av dets sammensetning.
Kvantitativ analyse er generell, fullstendig og delvis. Generelt bestemmer mengden av alle kjente stoffer i objektet som studeres, uavhengig av om de er tilstede i sammensetningen eller ikke. En fullstendig analyse kjennetegnes ved å finne den kvantitative sammensetningen av stoffene i prøven. Det delvise alternativet definerer innholdet i bare komponentene av interesse i denne kjemiske studien.
Avhengig av analysemetoden er det tre grupper av metoder: kjemiske, fysiske og fysisk-kjemiske. Alle er basert på en endring i de fysiske eller kjemiske egenskapene til et stoff.
kjemiforskning
Denne metoden er rettet mot bestemmelse av stoffer i ulike kvantitativt forekommende kjemikalierreaksjoner. Sistnevnte har ytre manifestasjoner (misfarging, frigjøring av gass, varme, sediment). Denne metoden er mye brukt i mange livsgrener i det moderne samfunnet. Det kjemiske forskningslaboratoriet er et must-have innen farmasøytisk, petrokjemisk industri, konstruksjon og mange andre industrier.
Det finnes tre typer kjemisk forskning. Gravimetri, eller vektanalyse, er basert på endringen i de kvantitative egenskapene til teststoffet i prøven. Dette alternativet er enkelt og gir nøyaktige resultater, men er tidkrevende. Med denne typen kjemiske forskningsmetoder skilles det nødvendige stoffet fra den totale sammensetningen i form av et bunnfall eller gass. Deretter bringes den inn i en fast uløselig fase, filtreres, vaskes, tørkes. Etter disse prosedyrene veies komponenten.
Titrimetri er en volumetrisk analyse. Studiet av kjemikalier skjer ved å måle volumet av et reagens som reagerer med stoffet som studeres. Konsentrasjonen er kjent på forhånd. Reagensvolumet måles når ekvivalenspunktet er nådd. Ved gassanalyse bestemmes volumet av frigjort eller absorbert gass.
I tillegg brukes ofte kjemisk modellforskning. Det vil si at det opprettes en analog av objektet som studeres, som er mer praktisk å studere.
Fysisk forskning
I motsetning til kjemisk forskning basert på å utføre passende reaksjoner, er fysiske analysemetoder basert på de samme egenskapene til stoffer. For deresutførelse krever spesielle enheter. Essensen av metoden er å måle endringer i egenskapene til et stoff forårsaket av virkningen av stråling. De viktigste metodene for fysisk undersøkelse er refraktometri, polarimetri, fluorimetri.
Refraktometri utføres med et refraktometer. Essensen av metoden er redusert til studiet av brytningen av lys som går fra ett medium til et annet. Endring av vinkelen i dette tilfellet avhenger av egenskapene til mediumkomponentene. Derfor blir det mulig å identifisere sammensetningen av mediet og dets struktur.
Polarimetri er en optisk forskningsmetode som bruker evnen til visse stoffer til å rotere oscillasjonsplanet til lineært polarisert lys.
For fluorimetri brukes lasere og kvikksølvlamper, som skaper monokromatisk stråling. Noen stoffer er i stand til å fluorescere (absorbere og avgi den absorberte strålingen). Basert på intensiteten av fluorescens, konkluderes det om kvantitativ bestemmelse av stoffet.
Fysisk og kjemisk forskning
Fysisk-kjemiske forskningsmetoder registrerer endringer i de fysiske egenskapene til et stoff under påvirkning av ulike kjemiske reaksjoner. De er basert på den direkte avhengigheten av de fysiske egenskapene til objektet som studeres på dens kjemiske sammensetning. Disse metodene krever bruk av noen måleinstrumenter. Som regel utføres observasjonen for varmeledningsevne, elektrisk ledningsevne, lysabsorpsjon, kokepunkt og smeltepunkt.
Fysisk-kjemiske studier av materieer mye brukt på grunn av deres høye nøyaktighet og hastighet for å oppnå resultater. I den moderne verden, på grunn av utviklingen av IT-teknologier, har kjemiske metoder blitt vanskelige å bruke. Fysisk-kjemiske metoder brukes i næringsmiddelindustrien, landbruket, rettsmedisin.
En av hovedforskjellene mellom fysiske og kjemiske metoder og kjemiske er at slutten av reaksjonen (ekvivalenspunktet) finnes ved hjelp av måleinstrumenter, og ikke visuelt.
De viktigste metodene for fysisk og kjemisk forskning anses å være spektrale, elektrokjemiske, termiske og kromatografiske metoder.
Spektralmetoder for stoffanalyse
Grunnlaget for spektrale analysemetoder er samspillet mellom et objekt og elektromagnetisk stråling. Absorpsjonen, refleksjonen og spredningen av sistnevnte studeres. Et annet navn på metoden er optisk. Det er en kombinasjon av kvalitativ og kvantitativ forskning. Spektralanalyse lar deg evaluere den kjemiske sammensetningen, strukturen til komponentene, magnetfeltet og andre egenskaper til et stoff.
Essensen av metoden er å bestemme resonansfrekvensene som stoffet reagerer på lys. De er strengt individuelle for hver komponent. Med et spektroskop kan du se linjene på spekteret og bestemme bestanddelene i et stoff. Intensiteten til spektrallinjene gir en ide om den kvantitative egenskapen. Klassifiseringen av spektrale metoder er basert på typen spektrum og formålet med studien.
Emisjonsmetodelar deg studere utslippsspektrene og gir informasjon om sammensetningen av stoffet. For å få data blir den utsatt for en elektrisk lysbueutladning. En variant av denne metoden er flammefotometri. Absorpsjonsspektrene studeres ved absorpsjonsmetoden. Alternativene ovenfor refererer til den kvalitative analysen av stoffet.
Kvantitativ spektralanalyse sammenligner intensiteten til spektrallinjen til objektet som studeres og et stoff med kjent konsentrasjon. Disse metodene inkluderer atomabsorpsjon, atomfluorescens- og luminescensanalyser, turbidimetri, nefelometri.
Fundamentals of elektrokjemisk analyse av stoffer
Elektrokjemisk analyse bruker elektrolyse for å studere et stoff. Reaksjoner utføres i en vandig løsning på elektroder. En av de tilgjengelige egenskapene skal måles. Studien utføres i en elektrokjemisk celle. Dette er et kar hvori elektrolytter (stoffer med ionisk ledningsevne), elektroder (stoffer med elektronisk ledningsevne) er plassert. Elektroder og elektrolytter samhandler med hverandre. I dette tilfellet tilføres strømmen fra utsiden.
Klassifisering av elektrokjemiske metoder
Klassifiser elektrokjemiske metoder basert på fenomenene som fysiske og kjemiske studier er basert på. Dette er metoder med og uten uvedkommende potensial.
Konduktometri er en analytisk metode og måler elektrisk ledningsevne G. Konduktometrisk analyse bruker vanligvis vekselstrøm. Konduktometrisk titrering – merfelles forskningsmetode. Denne metoden er grunnlaget for produksjon av bærbare konduktometre som brukes til kjemiske studier av vann.
Når du utfører potensiometri, måles EMF til en reversibel galvanisk celle. Coulometrimetoden bestemmer mengden elektrisitet som forbrukes under elektrolyse. Voltammetri undersøker avhengigheten av strømmens størrelse på det anvendte potensialet.
Termiske metoder for stoffanalyse
Termisk analyse er rettet mot å bestemme endringen i de fysiske egenskapene til et stoff under påvirkning av temperatur. Disse testmetodene utføres i løpet av kort tid og med en liten mengde av den studerte prøven.
Termogravimetri er en av metodene for termisk analyse, som gjør rede for registreringen av endringer i massen til et objekt under påvirkning av temperatur. Denne metoden regnes som en av de mest nøyaktige.
I tillegg inkluderer termiske forskningsmetoder kalorimetri, som bestemmer varmekapasiteten til et stoff, entalpymetri, basert på studiet av varmekapasitet. Også blant dem bør tilskrives dilatometry, som fanger opp endringen i volumet av prøven under påvirkning av temperatur.
Kromatografiske metoder for analyse av stoffer
Kromatografimetoden er en måte å skille stoffer på. Det finnes mange typer kromatografi, de viktigste er: gass, distribusjon, redoks, nedbør, ionebytte.
Komponentene i testprøven er separert mellom bevegelige og stasjonærefaser. I det første tilfellet snakker vi om væsker eller gasser. Den stasjonære fasen er en sorbent - et fast stoff. Prøvekomponentene beveger seg i den mobile fasen langs den stasjonære fasen. Ut fra hastigheten og tiden for passasje av komponentene gjennom den siste fasen, blir deres fysiske egenskaper bedømt.
Anvendelse av fysiske og kjemiske forskningsmetoder
Det viktigste området innen fysiske og kjemiske metoder er sanitær-kjemisk og rettsmedisinsk-kjemisk forskning. De har noen forskjeller. I det første tilfellet brukes aksepterte hygieniske standarder for å evaluere den utførte analysen. De er fastsatt av departementene. Sanitær-kjemisk forskning utføres i henhold til prosedyre fastsatt av epidemiologisk tjeneste. Prosessen bruker miljømodeller som etterligner egenskapene til matvarer. De gjengir også driftsbetingelsene til prøven.
Rensisk kjemisk forskning er rettet mot kvantitativ påvisning av narkotiske, potente stoffer og giftstoffer i menneskekroppen, matvarer, medisiner. Undersøkelsen utføres i henhold til en rettskjennelse.
