KWANTITATIEVE ANALYSE IN DE CHEMIE: METINGEN, VOORBEREIDING - CHEMIE - 2026

De kwantitatieve analyse in de chemie , zoals in elke discipline, bestaat in wezen uit het bepalen van hoeveelheden van een specifieke stof. Deze analyses beantwoorden de vraag 'hoeveel is er?' van een stof in verschillende monsters; van aarde, zeeën, rivieren, frisdranken, vloeistoffen, plantenextracten, dieren, vaste stoffen, kristallen, en nog veel meer.

De vraag 'hoeveel is er?' Het is geformuleerd sinds de mens het belang vatte om bijvoorbeeld mineralen en edelstenen, oliën en specerijen te winnen met de vaste bedoeling deze op de markt te brengen. Tegenwoordig is geld nog steeds een van de belangrijkste redenen waarom een ​​stof of analyt wordt gekwantificeerd.

Honderden reageerbuizen: glaswerk dat dagelijks wordt gebruikt in monsterbereidingen voor kwantitatieve analyse. Bron: Pexels.

Het ene mineraal is misschien rijker aan goud dan het andere. Om erachter te komen, is het noodzakelijk om de centesimale samenstelling van de twee mineralen te bepalen, en degene met het hoogste percentage goud zal een aantrekkelijkere bron zijn om het begeerde metaal te extraheren. Hetzelfde gebeurt met vreemde of radioactieve metalen.

De technieken om te kwantificeren en waarop kwantitatieve analyses zijn gebaseerd, zijn zeer divers en gevarieerd. Elk impliceert een afzonderlijke specialisatie, evenals zijn diepe theoretische basis. Het punt waar ze echter allemaal samenkomen, is altijd om dezelfde reeds genoemde vraag te beantwoorden; vraag die spreekt over kwaliteit, zuiverheid, prestatie, betrouwbaarheid, etc.

Metingen

Om een ​​stof of materiaal te kwantificeren, is het essentieel om de fysische of chemische eigenschappen ervan te kunnen meten. De geselecteerde eigenschap is afhankelijk van de stof en de gebruikte techniek. Een nuttige aanwijzing om te erkennen dat een analysetechniek kan kwantificeren, is dat deze het achtervoegsel -metrie heeft aan het einde van de naam.

De twee klassieke meettechnieken in de analytische chemie zijn bijvoorbeeld gravimetrie (massameting) en volumetrie (volumemeting).

Ze worden als klassiek beschouwd omdat ze in principe geen al te geavanceerde instrumenten of het gebruik van elektromagnetische straling nodig hebben; maar analytische balansen, mortieren, smeltkroezen en glaswerk.

Gravimetrisch

Bij gravimetrie probeert het bijna altijd een neerslag te verkrijgen na een reeks methodologische stappen, waarvan de massa wordt bepaald.

Een techniek om bijvoorbeeld chloride-ionen in een monster te kwantificeren is om ze neer te slaan als zilverchloride, AgCl; een melkachtig wit neerslag dat kan worden gewogen.

Een ander eenvoudig voorbeeld is het bepalen van het vochtgehalte van een lichaam, materiaal of vaste stof.

Om dit te doen, wordt de massa van de vaste stof eerst gewogen voordat deze in een oven van ongeveer 100 ° C wordt gebracht, lang genoeg om het water te laten verdampen. Daarna wordt het opnieuw gewogen en is het verschil tussen de uiteindelijke massa en de beginmassa gelijk aan de massa water dat is verdampt; dat wil zeggen het vochtgehalte,% H ₂ O.

Als deze analyse op watermeloenen zou worden uitgevoerd, zou het niet verrassend zijn als hun% H ₂ O te hoog was (~ 95%); terwijl voor de zogenaamde noten wordt verwacht dat ze weinig water bevatten (% H ₂ O <10%), een kenmerk waaraan die naam wordt toegeschreven.

Volumetrisch

Aan de andere kant werkt volumetrie met volumes waaruit, na het toepassen van titraties, de concentratie van de betreffende opgeloste soorten wordt geëxtraheerd. Een analyt waarvan de kleur gevoelig is voor een specifieke reactie, kan bijvoorbeeld worden bepaald door colorimetrische titraties.

Evenzo kan het zuurgetal (AI) van de oliën (eetbaar of niet) worden bepaald door zuur-basetitraties met een oplossing van een gestandaardiseerde sterke base (meestal KOH of NaOH). Met AI-waarden kunnen, naast andere parameters, verschillende soorten oliën worden gekarakteriseerd en geclassificeerd op basis van hun bronnen en andere variabelen.

Deze analytische metingen geven altijd een resultaat vergezeld van een fysieke eenheid (en zijn experimentele fouten). Wat is de concentratie? Hoe puur is het monster? Vormt de gegeven hoeveelheid een gezondheidsrisico? Wat was de opbrengst van de reactie?

Deze en meer vragen worden beantwoord na metingen en gegevensverwerking.

Opstellen van standaarden of standaarden

"Met dezelfde staaf waarmee u uw normen meet, meet u uw monsters." En deze hypothetische staaf heeft onderverdelingen en onderverdelingen, elk met verschillende groottes van de eigenschap van de analyt die correleert met zijn concentratie. Genoemde grootheden of waarden worden tenslotte vergeleken met die verkregen bij het meten van de eigenschap van de analyt.

Hiervoor moet altijd een ijkcurve worden geconstrueerd uit een selectie van standaarden of standaarden waarvan de concentraties eerder bekend zijn.

En hoe je ze van tevoren kent? Omdat het onafhankelijke variabelen zijn: de analist beslist, afhankelijk van het type monster of analyse, hoeveel van het patroon zal wegen.

Zoete champignons

Een hypothetisch voorbeeld zou kunnen worden ingekaderd in de studie van het gehalte aan suikers of totale koolhydraten van talrijke paddenstoelenfamilies. Het patroon, bestaande uit suikers die eerder werden gedetecteerd dankzij kwalitatieve analyse van de paddenstoelen, zou idealiter perfect de organische matrix van de monsters moeten nabootsen.

Vervolgens, voorbereid, reageren de patronen en veroorzaken ze een kleurverandering. Als de intensiteit ervan wordt gemeten met UV-vis-spectroscopie, kan deze worden vergeleken met de intensiteiten van de kleuren die worden uitgezonden door de suikers in de monsters; en dus, door middel van een wiskundige klaring, het gehalte aan totale suikers bepalen.

Zodra dit is gebeurd, kan uit de monsters een ijkcurve worden geconstrueerd, zodat andere paddenstoelen (uit dezelfde regio of hetzelfde land) hun suikers direct kunnen laten bepalen zonder andere standaarden op te stellen.

Verzameling en behandeling

Bij kwantitatieve analyses zijn er veel variabelen die rigoureus moeten worden behandeld, afhankelijk van het type onderzoek. Vaak is het niet voldoende om alleen links en rechts monsters te verzamelen; Waar wordt het verzameld, is het significant, welke hoeveelheden, wat zijn de voorbehandelingen en andere procedures?

In het voorbeeld van paddenstoelen is het noodzakelijk om te weten uit welke families de suikers zullen worden bepaald, in welke plantages of natuurlijke oorsprong ze zullen worden verzameld, op welk moment van het jaar, de orografische kenmerken, enz. Als de paddenstoelen eenmaal zijn verzameld (oliën, granen, inkt, meteorieten, biologische stoffen), wat moet je ermee doen voor de kwantitatieve analyse?

Vrijwel altijd wordt een kwantitatieve analyse voorafgegaan door een kwalitatieve analyse; identificeer welke verbindingen de monsters bevatten, vooral als u er voor het eerst mee werkt.

Sommige behandelingen kunnen puur fysiek zijn: zoals het vermalen van een groentemassa of de zure vertering van een mineraal. Andere zijn daarentegen chemisch: een veresteringsreactie, zure of basische hydrolyse, substitutie, aminering, enz., Om aldus een soort te produceren die gemakkelijker kan worden gekwantificeerd door de geselecteerde techniek.

Voorbeelden

Ter afsluiting worden enkele alledaagse voorbeelden van kwantitatieve analyse in de chemie genoemd:

-Bepaling van het alcoholgehalte van bieren, wijnen en ambachtelijke dranken.

-Uit de urine van een patiënt kan bekend worden of er sprake is van een toename of afname van de concentratie van een of meer componenten, die verband houdt met het opsporen van een ziekte. Evenzo, als een medicijn in de urine wordt uitgescheiden, kan worden bepaald hoeveel van het medicijn door het lichaam is "geassimileerd".

-Bepaling van de centesimale samenstelling van minerale monsters, aards of buitenaards.

-Gegeven enkele ruwe monsters, wordt de H / C-verhouding bepaald om de mate van aromaticiteit van ruwe oliën uit verschillende bronnen te vergelijken. Zware ruwe oliën worden gekenmerkt door een H / C van minder dan 1; hoe lichter het is, hoe meer H / C een waarde boven 1 heeft.

-Bepaling van de nutritionele samenstelling van voedsel en eetbare producten.

-Studies naar de stabiliteit van geneesmiddelen als onderdeel van de relevante kwaliteitsanalyses voor hun commercialisering en opslag.

-Monitoring van de mate van verontreiniging veroorzaakt door stoffen in watermonsters uit rivieren, beken, lagunes of zeeën. Evenzo worden de gasvormige emissies van fabrieken bepaald in hun samenstelling om te voorkomen dat ze grote hoeveelheden gassen verdrijven die schadelijk zijn voor het milieu.

Referenties

1. Daniel C. Harris. (2007). Kwantitatieve chemische analyse. (Zevende editie). WH Freeman and Company.
2. De redactie van Encyclopaedia Britannica. (31 januari 2018). Kwantitatieve chemische analyse. Encyclopædia Britannica. Hersteld van: britannica.com
3. Hoofdstuk 1, Inleiding tot kwantitatieve chemische analyse. Hersteld van: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juni 2018). Inzicht in kwantitatieve analyse in de chemie. Hersteld van: thoughtco.com
5. Materiaalevaluatie en engineering. (2019). Kwantitatieve chemische analyse. Hersteld van: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Kwantitatieve analyse (CHEM 201). . Hersteld van: calstatela.edu