يستخدم الأطباء طرق التحليل الكيميائي. مؤتمر عموم روسيا بمشاركة دولية حول موضوع "التحليل الكيميائي والطب"

التحليل الكيميائي يتخلل حرفيا حياتنا كلها. وتستخدم أساليبه لاختبار الأدوية بدقة. في الزراعة، يتم استخدامه لتحديد حموضة التربة ومحتوى العناصر الغذائية فيها، مما يجعل من الممكن اختيار الظروف المثلى لزراعة التربة، كما يقومون أيضًا بتقييم محتوى البروتين والرطوبة في أنواع مختلفة من الحبوب. تخضع السلع الاستهلاكية أيضًا للتحليل الكيميائي: حيث يتم مراقبة محتوى الفلورايد في معجون الأسنان، ومراقبة محتوى المركبات غير المشبعة في الزيوت. في الأنشطة البيئية، يتم استخدام أساليب الكيمياء التحليلية للتحكم في جودة مياه الشرب، وتحديد محتوى المواد الضارة في النفايات، وما إلى ذلك. في الممارسة القضائية، يتم استخدامها للكشف عن آثار البارود على يدي المشتبه به وتحليل تركيبة الدهانات المستخدمة لرسم الصورة من أجل التمييز بين الأصل والمزيف. تختلف طرق التحليل في التعقيد. وهكذا، في الطب، يتم استخدام اختبارات الحمل السريعة والطرق المعقدة لتحليل مستويات السكر أو الكوليسترول في الدم، ومراقبة مستوى الناقلات العصبية في دراسات الدماغ الحية، وما إلى ذلك.

يتضح من الأمثلة السابقة أن جميع الأسئلة التي تحلها الكيمياء التحليلية يمكن اختزالها في ما يلي: ما هي هذه المادة، ما هي المكونات التي تتكون منها، ما هي كمياتها وتوزيعها؟ للإجابة على هذه الأسئلة، يتم إجراء مجموعة واسعة من التفاعلات الكيميائية، ويتم استخدام مجموعة واسعة من الطرق الكيميائية والفيزيائية والفيزيائية والكيميائية والبيولوجية، ويتم تطوير طرق تحليل جديدة وتحسين الطرق الحالية. عدد طرق الكيمياء التحليلية كبير للغاية ويتزايد باستمرار.

ترتبط الكيمياء التحليلية ارتباطًا وثيقًا بالتخصصات الأخرى: يتم إدخال التحليل الكيميائي في مختلف مجالات العلوم، ويستخدم الكيميائي التحليلي إنجازات فروع الكيمياء الأخرى، بالإضافة إلى الرياضيات والفيزياء والأحياء والعديد من مجالات التكنولوجيا.

النقاط الأساسية

مراحل التحليل.

يتضمن حل المشكلات التحليلية عدة مراحل.

صياغة المشكلة.

هذه المرحلة التي تبدو غير مهمة هي في الواقع مهمة جدًا. لنفترض أنك بحاجة إلى تحديد كمية الزئبق في الخزان. ما المقصود بالضبط بكلمة "الزئبق"؟ ويمكن أن يكون هذا كل الزئبق، بغض النظر عن الشكل الكيميائي المحدد، أو جميع مركبات الزئبق العضوية (مثل ثنائي ميثيل الزئبق)، أو جميع مركبات الزئبق غير العضوية، أو كل الزئبق في حالة أكسدة معينة، أو تحديد وقياس جميع المركبات المحتوية على الزئبق. الوضع مشابه لـ "الخزان". هل ينبغي أن يقتصر التعريف على الزئبق المذاب أم يأخذ في الاعتبار الجسيمات الصلبة العالقة في الماء، والحمأة في قاع الخزان، والحيوانات والنباتات التي تعيش في الماء؟ ومن الضروري أيضًا مراعاة مدة التحليل: هل يكفي تحديد واحد، أم أنه من الضروري حساب القيمة المتوسطة من نتائج عدة قياسات تم إجراؤها خلال يوم واحد، وربما سنة كاملة. ستحدد الإجابات على هذه الأسئلة طبيعة التحليل بأكمله.

اختيار الطريقة.

يتم اختيار طريقة التحليل بناءً على المهمة المطروحة، وحجم الجسم والعينة، ومحتوى المواد التي يتم تحديدها، ووجود الشوائب، والدقة المطلوبة للنتائج والمعدات المتاحة؛ كما تؤخذ في الاعتبار المدة المحتملة والتكلفة للتحليل. خذ بعين الاعتبار، على سبيل المثال، حالتين لتحديد الرصاص. في الأول، بناءً على نتائج التحليل، يتم تحديد تكلفة معالجة الخام، والتي تعتمد على محتوى الرصاص. هناك عينة كبيرة، تركيز الرصاص فيها مرتفع، ويلزم إجابة دقيقة. وفي الحالة الثانية، عليك تحديد ما إذا كان المعدن الذي صنعت منه العملة القديمة ملوثًا بالرصاص. محتوى الرصاص منخفض، ولا يلزم سوى تقدير تقريبي؛ ولا ينبغي أن تتضرر العملة نفسها أثناء التحليل. ومن الواضح أن هذه الحالات تتطلب نهجا مختلفا. يمكن استخدام تقنيات مثل قياس الجاذبية أو المعايرة لتحليل عينة خام. سوف تتطلب العملة طريقة أخرى لطيفة (غير مدمرة)، مثل مضان الأشعة السينية.

أخذ العينات.

وبطبيعة الحال، تتطلب الطرق التحليلية المختلفة عينات بأحجام مختلفة، بدءًا من النانوجرام (1 نانوغرام = 10–9 جم) إلى عدة جرامات. من الصعب إجراء تحليل كامل لجسم يزن أكثر بكثير مما تتطلبه الطريقة المختارة للتحليل. وفي هذه الحالات يتم أخذ عينة، أو عينة، من المادة. ويجب أن تكون هذه العينة ممثلة، أي. كافية للكائن بأكمله أو ذلك الجزء منه الذي يحظى بأكبر قدر من الاهتمام. في المثال أعلاه الخاص بالزئبق الموجود في الخزان، يحدد بيان المشكلة أيضًا طريقة أخذ العينات.

تحضير العينة للتحليل.

إذا تم إجراء قياسات كمية في المحلول، يتم إذابة العينة في مذيب مناسب؛ وفي هذه الحالة، يتم تحديد تركيز العينة بحيث يكون ضمن حدود إمكانية تطبيق الطريقة. في بعض الأحيان يكون من الضروري عزل المادة التحليلية من الخليط، حيث أن العديد من الطرق التحليلية غير محددة وحتى غير انتقائية. النوعية هي الطريقة التي يتم من خلالها تحديد مادة معينة فقط، والانتقائية هي الطريقة المفضلة لمادة معينة، والتي يمكن من خلالها تحديد المواد الأخرى. هناك عدد قليل جدًا من الأساليب المحددة، وهناك طرق أكثر انتقائية. على سبيل المثال، يعد قياس الطيف الكتلي والمقايسة المناعية انتقائيًا للغاية.

قياسات.

لتحديد كمية المادة الحليلة أو تركيبتها، يتم قياس إحدى كمياتها الفيزيائية: كمية المادة المستهلكة أو المتكونة نتيجة تفاعل كيميائي؛ رد الفعل السريع شدة الامتصاص أو الانبعاث أو تشتت الضوء. التيار الناشئ أثناء عمليات الأكسدة والاختزال. كمية الحرارة المنبعثة أو الممتصة، الخ. معرفة العلاقة بين نتائج القياس وتلك الكميات التي تهم الباحث، وكذلك مقارنة هذه النتائج بالمعايير ذات الصلة، وتحديد كمية المادة التي يتم تحديدها أو تحديد تركيبتها.

تفسير النتائج.

عندما يتم الحصول على النتائج بالفعل، قد ينشأ عدد من الأسئلة: هل تم حل المهمة؟ كيفية إجراء مزيد من البحوث؟ من الممكن أنه من أجل الحصول على نتائج أكثر دقة، من الضروري تحسين تقنية التحليل.

منحنيات العمل.

منحنى العمل عبارة عن علاقة رسومية تربط تركيز المادة التحليلية بالمعلمة التي يتم قياسها أثناء التحليل (الكثافة البصرية، وكثافة التألق، وإمكانات القطب، ومعدل التفاعل، وما إلى ذلك). يتم تحديد مقياس محاور الإحداثيات - الخطية أو اللوغاريتمية - اعتمادًا على التجربة المحددة. تُستخدم المحاور اللوغاريتمية، على وجه الخصوص، عندما يختلف التركيز على نطاق واسع. إذا كانت هناك حاجة إلى نتائج أكثر دقة، يفضل المحاور الخطية وفترات التركيز الضيقة. لبناء منحنى العمل، يتم أولاً إعداد عينات قياسية من التركيز المعروف. ثم يتم قياس معلمة أو أخرى لكل منها ويتم رسم قيمتها كنقطة مقابل التركيز المقابل. يتم رسم منحنى سلس على طول النقاط التي تناسب النقاط بشكل أفضل. للقيام بذلك، استخدم أي دالة رياضية مناسبة أو علاقة تجريبية. ثم يتم قياس نفس المعلمة لعينة الاختبار ويتم تحديد تركيزها من منحنى العمل (الشكل 1). كل طريقة لها نطاق التشغيل والحساسية والخلفية وعتبة الكشف الخاصة بها.

نطاق التشغيل هو نطاق التركيز الذي تنطبق فيه تقنية معينة. يتوافق الجزء الخطي من المنحنى مع نطاق التركيز الذي تكون فيه النتائج أكثر موثوقية. عند التركيزات القريبة من المستويات العالية والمنخفضة القصوى، تصبح منحنيات التشغيل عادة غير خطية. ويرجع ذلك إلى القدرات المحدودة للطرق التحليلية والمعدات المستخدمة. إذا وقع تركيز المادة الحليلة في المنطقة غير الخطية ذات القيم العالية، فيجب تخفيف العينة وتكرار التحليل.

تتميز حساسية الطريقة بحجم التغير في المعلمة المقاسة لتغير معين في التركيز. وهو يساوي ميل (ظل زاوية الميل) لمنحنى العمل. بشكل عام، كلما زادت الحساسية، زادت موثوقية النتائج وانخفضت عتبة الكشف.

غالبًا ما تتضمن نتيجة القياس مكونًا لا علاقة له بالمادة التي يتم تحديدها - ويسمى الخلفية. قد يكون وجود الخلفية بسبب خصائص المعدات أو تأثير المصفوفة التي تم تضمين العينة فيها ( سم.أقل). لتقدير قيمة الخلفية، يتم إجراء تجربة مراقبة. للقيام بذلك، قم بإعداد عينة مراقبة لا تحتوي على مادة تحليلية، ولكن فقط جميع الشوائب الأجنبية الموجودة في المصفوفة، بالإضافة إلى الكواشف المضافة أثناء التحليل. تخضع عينة المراقبة لنفس الإجراء التحليلي الذي تخضع له المادة التحليلية. تعتبر قيمة المعلمة المقاسة لعينة التحكم هذه مساوية للخلفية.

عتبة الكشف هي أدنى تركيز للحليلة حيث تختلف الإشارة بشكل ملحوظ عن الخلفية. وتعتمد عتبة الكشف على حساسية الطريقة ودقتها: فكلما ارتفعت، انخفض الحد الأدنى للتركيزات القابلة للاكتشاف. يعمل الكيميائيون التحليليون بشكل منهجي على تطوير طرق لقياس التركيزات المنخفضة والأدنى. اليوم، العديد من الطرق التحليلية لديها عتبة كشف تبلغ 10 -6 -10 -9 م، ويمكن لبعض الطرق التي تم تطويرها مؤخرًا قياس تركيزات البيكومولار (أقل من 10 -12 م)، والكشف عن المواد بكميات مطلقة أقل من 10 -18 مول (عدة مولات تقريبًا). مائة ألف جزيء) وحتى مراقبة الذرات الفردية. أحد التحديات التي يجب حلها باستمرار في الكيمياء التحليلية هو تحسين الأساليب التي تجعل من الممكن العمل مع عينات أصغر من أي وقت مضى. إن الطرق التي كانت تتطلب في السابق كميات من الميليلتر تتطلب الآن ميكروليترات، وبعضها حتى عشرات البيكولتر.

مصفوفة.

ويشير مصطلح "المصفوفة" إلى بيئة الحليلة. هذه هي جميع المواد الموجودة في العينة، بما في ذلك. ومحددة ومختلفة عن المعطاة. وهكذا يتم تحديد الكلور في بلازما الدم أو الجزر المعلب أو مياه الشرب أو البحر. وتختلف هذه العينات في خواصها الكيميائية والفيزيائية، وبالتالي تختلف مصفوفاتها أيضًا. أبسط مصفوفة هي مياه الشرب: فهي تحتوي على عدد قليل نسبيًا من المواد التي يكون تركيزها منخفضًا أيضًا. الجزر المعلب عبارة عن مصفوفة معقدة، ويرجع ذلك أساسًا إلى احتوائه على مركبات عضوية مختلفة.

ينبغي أن تكون المعايير والتحليلات في مصفوفات متطابقة أو قابلة للمقارنة كلما أمكن ذلك، ولكن المصفوفات المعايرة نادراً ما تكون متاحة. لحل هذه المشكلة، يتم استخدام المصفوفات الاصطناعية، والطريقة القياسية الداخلية، وما إلى ذلك.

إذا كانت لمصفوفة عينة معينة خصائص فيزيائية وكيميائية ثابتة نسبيًا، بغض النظر عن متى وأين تم الحصول على العينة، فيمكن توصيفها وإعادة إنتاجها بشكل كامل إلى حد ما. إحدى هذه المصفوفات هي مياه البحر. إن تركيزات مكوناته الرئيسية (Na، Mg، Cl...) معروفة جيداً. يمكنك الحصول على مياه البحر الاصطناعية واستخدامها لتحضير المحاليل القياسية لمواد أخرى ذات تركيز منخفض (على سبيل المثال Al، Au، Ni، Zn). ومن المعروف أيضًا تركيبة السوائل البيولوجية، مثل بلازما الدم أو البول، مما يجعل من الممكن إنشاء مصفوفات صناعية لاختبارات معينة.

هناك طريقة أخرى وهي إنشاء مصفوفات لها نفس التركيب تقريبًا للمعايير ولمادة الاختبار. للقيام بذلك، تتم إضافة كمية كبيرة من بعض المواد "الخاملة" إلى العينة والمعايير (للحصول على محاليل لها نفس القوة الأيونية، يمكن إضافة 1 M NaClO 4 إلى العينة والمعايير)، بحيث تكون الاختلافات الصغيرة في المواد الأخرى مكونات المصفوفة تصبح ضئيلة. وفي هذه الحالة لا يتم استبعاد تأثير المصفوفة، بل على العكس يتم تعزيزه، ولكن الآن هذا التأثير في العينة قيد الدراسة والمعيار هو نفسه تقريبا.

إحدى الطرق الملائمة للتعويض عن تأثيرات المصفوفة، بالإضافة إلى المشكلات المرتبطة بفقد المادة أثناء التحليل المعقد، هي استخدام معيار داخلي. هذه الطريقة على النحو التالي. قبل تحديد المادة A، يتم إضافة كمية معروفة من المادة B إلى العينة التي تحتوي عليها ويتم تحديد كميات المادة A وB باستخدام نفس الإجراء. بعد إثبات العلاقة بين الكميات الموجودة والمعروفة من B، يتم تعديل كمية A التي تم الحصول عليها أثناء التحليل، ويجب أن يكون المعيار الداخلي غائبًا في العينة الأصلية وأن يكون نظيرًا كيميائيًا للمادة التي يتم تحديدها. على سبيل المثال، لتحديد الصوديوم في بلازما الدم عن طريق التحليل الطيفي لانبعاث اللهب، غالبًا ما يستخدم الليثيوم كمعيار داخلي لأنه يشبه كيميائيًا الصوديوم وعادةً ما يكون غائبًا عن الدم.

وفي الطريقة القياسية المضافة، يتم استخدام العينة نفسها لإعداد المعايير المرجعية. لنفترض أننا نريد تحديد محتوى الصوديوم في بلازما الدم. وتنقسم العينة الأصلية إلى عدة أجزاء، على سبيل المثال ثلاثة. ولا تتم إضافة أي شيء إلى أحدهما؛ ويتم إضافة كميات معروفة من المادة الحليلة (في هذه الحالة Na) إلى الاثنين الآخرين، بحيث يصبح تركيزها أعلى بمقدار 100 و200 مليمول/لتر مما كان عليه في العينة الأصلية. بعد ذلك، وباستخدام نفس الطريقة، يتم تحديد Na في جميع أجزاء العينة ويتم رسم رسم بياني لاعتماد القيمة المقاسة على الزيادة في التركيز. يتم تحديد تركيز الصوديوم في العينة الأصلية من الرسم البياني.

التوازن والقياسات الحركية.

في التين. 2 يوضح بيانيا تقدم التفاعل الكيميائي

مادة محددة + منتجات الكواشف

في البداية، يتغير التركيز خطيًا بمرور الوقت، ثم يصبح التغيير أبطأ وأبطأ، وفي النهاية يصل التركيز إلى المستوى الأفقي - يصل النظام إلى التوازن.

على الرغم من أنه يُعتقد أن العديد من التفاعلات الكيميائية تستمر "حتى الاكتمال" (حتى يتم استنفاد المواد الأولية تمامًا)، إلا أنه في الواقع، لا يسير أي منها في اتجاه واحد فقط. يستمر التفاعل الكيميائي حتى يتوقف تركيز جميع المواد المشاركة فيه عن التغير، أي. حتى يصل النظام إلى التوازن. في هذه الحالة، قد يكون تركيز بعض المواد صغيرًا جدًا، لكنه لا يزال ليس صفرًا. التفاعل لا يتوقف، كل ما في الأمر هو أن معدل التفاعل الأمامي (المتفاعلات ← النواتج) يصبح مساوياً لمعدل التفاعل العكسي (النواتج ← المتفاعلات)، ويحدث تحويل متبادل سريع بين المواد المتفاعلة ونواتج التفاعل، بحيث لا يوجد تغيير عام في التركيزات.

يمكن إجراء التحديدات التحليلية في الأنظمة الكيميائية في كل من حالات التوازن وغير التوازن. في الحالة الأولى، لا تتغير تركيزات المواد، وبالتالي فإن مدة التحليل تكون ضئيلة ولا تؤثر على اختيار التقنية. ترتبط تركيزات المواد المتوازنة ببعضها البعض من خلال ثابت التوازن. لتفاعل كيميائي أأ + بب جج+ دد هذا الثابت يساوي

حيث يشار إلى التركيزات المولية للمواد المقابلة بين قوسين مربعين، وتكون الأسس مساوية للمعاملات المتكافئة لمعادلة التفاعل الكيميائي. تتراوح ثوابت توازن التفاعلات المستخدمة في الكيمياء التحليلية من 1 إلى 10100 أو أكثر. تعتمد العديد من طرق التحليل على تحديد حالة التوازن. كمثال، يمكننا أن نستشهد بالطرق الكلاسيكية التي تمت مناقشتها أدناه - قياس الجاذبية والمعايرة.

عند تحليل الأنظمة غير المتوازنة، يتم تحديد التغير في تركيز المواد المتفاعلة مع مرور الوقت، أي. رد فعل السرعة. يتم تقديمه بواسطة التعبير

أين ك- معدل ثابت، [A]، [B]، [C] - التركيزات المولية للمواد A، B، C، المجموع س,ذ,ض- ترتيب رد الفعل. ما هي المواد الكيميائية التي تظهر في معادلة المعدل لمثل هذا التفاعل وبأي درجة يتم تضمين تركيزاتها تعتمد على آلية التفاعل الكيميائي. في التحديدات غير المتوازنة، من الضروري إجراء القياسات في وقت قصير بما فيه الكفاية (مقارنة بمدة التفاعل نفسه) بحيث لا تتغير تركيزات الكواشف. يمكن إجراء التحديدات المبنية على قياس معدل التفاعل في وقت قصير جدًا من بداية التفاعل (أحيانًا بضع ثوانٍ)، حيث لا توجد حاجة لانتظار وصول النظام إلى التوازن. إذا كان الحليل عبارة عن محفز، فيجب إجراء القياسات حتى يتم الوصول إلى التوازن، حيث أن المحفز يغير معدل التفاعل فقط، ولكن ليس موضع التوازن. لا يقتصر استخدام القياسات الحركية في الكيمياء التحليلية على الطرق التحليلية المعتمدة على قياس معدلات التفاعل. تعتمد العديد من الطرق التحليلية، مثل تحليل التألق، وقياس التيار، والكروماتوغرافيا، على العمليات الحركية، على الرغم من تحليل الأنظمة التي تكون في حالة توازن. يتم وصف بعض طرق التحليل الشائعة أدناه.

طرق التحليل المبنية على تحديد موضع التوازن

في الكيمياء التحليلية هناك عدة طرق تعتمد على تحديد موضع التوازن الكيميائي. وتشمل هذه، على وجه الخصوص، قياس الجاذبية الكلاسيكي وقياس المعايرة، بالإضافة إلى التحليل المناعي الجديد نسبيًا.

الجاذبية (طريقة الوزن).

في قياس الجاذبية، يتم تحويل المادة التي يتم تحديدها إلى حالة نقية كيميائيًا أو تحويلها إلى شكل وزني - وهو مركب ذو تركيبة ثابتة معروفة بدقة يمكن عزلها ووزنها بسهولة. يتم حساب كمية المادة الحليلة على أساس كتلة شكل الوزن ومعادلة التفاعل التي تربط هذه المادة بنموذج الوزن. المعايير الكيميائية ليست مطلوبة. طرق تحليل الوزن دقيقة للغاية وغالباً ما تستخدم في الحالات المشكوك فيها كعنصر تحكم. وتتحدد دقة التحليل بدقة تحديد الكتلة واكتمال تكوين المادة النقية وعزلها. قياس الجاذبية هو إجراء طويل، حيث أن تحويل الحليلة إلى شكل وزن وعزلها عن الخليط يتطلب وقتًا. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري التأكد من أن شكل الوزن هو مادة ذات تركيب ثابت معروف بدقة ولا تحتوي على شوائب.

تعتمد معظم عمليات تحديد الوزن على تكوين وفصل الرواسب الصلبة غير القابلة للذوبان من المحلول (المائي عادة). الهدف هو ترسيب أكبر قدر ممكن من المادة الحليلة (99.99٪ على الأقل)، لذلك يجب أن يكون الراسب (في أغلب الأحيان ملحًا) أقل قابلية للذوبان قدر الإمكان. يتم تحديد قابلية ذوبان الملح بقيمة ثابت التوازن لتفاعل الذوبان الذي تتشكل فيه الأيونات. عادةً ما يتم إجراء الترسيب الكمي عن طريق إضافة فائض متكافئ من كاشف الترسيب إلى محلول يحتوي على الحليلة. تقل قابلية ذوبان الملح في وجود فائض من أحد الأيونات الموجودة في تركيبته. لتقليل تأثير تفاعلات التوازن الأخرى التي تؤدي إلى زيادة ذوبان الملح، من الضروري التحكم في تكوين المحلول.

يتم استخدام كواشف ترسيب مختلفة لتحليلات مختلفة. ويرد بعض منهم في الجدول. 1.

إحدى المزايا الرئيسية للتحديدات الوزنية هي عدم الحاجة إلى معايرة الأدوات أو إعداد الحلول القياسية. يتم الحصول على النتيجة عن طريق وزن الراسب ومعرفة تركيبة المركبات المشاركة في التفاعل. لنفترض، على سبيل المثال، أننا نريد تحديد محتوى المنغنيز في العينة. للقيام بذلك، تحتاج إلى تحويل المنغنيز إلى Mn 3 O 4، وفصل الأخير ووزنه. لنفترض أنه من 1.52 جم من العينة يتكون 0.126 جم من Mn 3 O 4 (أي 0.00055 مول، حيث أن 1 مول من Mn 3 O 4 يحتوي على 228.8 جم). 1 مول من Mn3O4 يحتوي على 3 مول من المنغنيز، و0.00055 مول يحتوي، على التوالي، على 0.00165 مول من المنغنيز، أو 0.0907 جم (1 مول من المنغنيز يحتوي على 54.94 جم). ولذلك، فإن محتوى المنغنيز في العينة هو (0.0907/1.52)H 100% = 5.97%.

كما قلنا من قبل، فإن قياس الجاذبية هو إجراء بطيء نوعًا ما؛ تكوين الراسب وفصله بالترشيح والتجفيف - كل هذا يستغرق وقتًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن التحديدات الوزنية عادة لا تكون انتقائية للغاية، لذلك يتم قضاء وقت إضافي في اختيار الظروف (على سبيل المثال، الرقم الهيدروجيني)، والترسيب، وما إلى ذلك. كلما كان تكوين العينة أكثر تعقيدا، كلما كانت الأخطاء الأكثر احتمالا هي: المبالغة في تقدير محتوى وزن المادة التي تم تحليلها بسبب الترسيب المشترك للشوائب، أو التقليل من تقديرها بسبب فقدان المادة في مرحلة عزلها. نظرًا لانتقائية وحساسية محدودة، فإن قياس الجاذبية ليس مفيدًا عند توفر كميات صغيرة أو ضئيلة فقط من الحليلة.

قياس المعايرة (الطريقة الحجمية).

في قياس المعايرة، يتم تحديد التركيز عن طريق قياس حجم الكاشف القياسي أو المعاير (المعاير) المستهلك في تفاعل كيميائي مع الحليلة في المحلول (أو الطور الغازي). يتم إجراء القياس باستخدام إجراء المعايرة. هذه طريقة بسيطة وسريعة نسبيًا ومتعددة الاستخدامات ودقيقة.

عند المعايرة، تتم إضافة المعاير على أجزاء أو بشكل مستمر بمعدل ثابت منخفض ويتم قياس حجمه حتى يتم الوصول إلى نقطة التكافؤ، المقابلة لحجم المعاير الذي تتفاعل عنده جميع المادة التي يتم تحديدها. يتم العثور على نقطة التكافؤ من خلال المراقبة المستمرة للتغيرات في خصائص معينة للمحلول المعاير (اللون، الكثافة البصرية، الخواص الكهروكيميائية، إلخ) باستخدام أدوات خاصة أو بصريًا.

من أجل استخدام تفاعل كيميائي معين في المعايرة، يجب أن تكون المواد المشاركة فيه بنسب كمية (متكافئة) محددة بدقة. يجب أن يتم التفاعل بسرعة وبشكل كامل تقريبًا، كما يجب تسجيل نقطة التكافؤ بدقة. التفاعلات الأكثر استخدامًا هي تفاعلات التعادل (الحمض القاعدي)، والتركيب، وتفاعلات الأكسدة والاختزال. تفاعلات التحييد هي الأكثر انتشارًا؛ هذه هي النقاط التي سنأخذها في الاعتبار لشرح النقاط الرئيسية لجميع تفاعلات المعايرة.

منحنيات المعايرة.

منحنى المعايرة هو رسم بياني لاعتماد الرقم الهيدروجيني أو الكثافة البصرية أو أي خصائص أخرى للمحلول المعاير (المحور الإحداثي) على حجم محلول المعايرة المضاف (محور الإحداثي السيني). يكون مقياس المحور السيني دائمًا خطيًا، ويمكن أن يكون المحور الصادي خطيًا أو لوغاريتميًا. يعد المقياس الخطي مناسبًا لطرق التحكم في المعايرة (القياس الطيفي، قياس التيار)، حيث تتغير المعلمة الخاضعة للتحكم خطيًا مع التركيز، والمقياس اللوغاريتمي - في حالة التغيير اللوغاريتمي (على سبيل المثال، مع قياس الجهد باستخدام مقياس انتقائي أيوني القطب). غالبًا ما يتم استخدام المقياس اللوغاريتمي عند التحديد البصري لنقطة نهاية المعايرة، لأنه على هذا المقياس يتجلى التغيير الحاد في خصائص المحلول بالقرب من نقطة التكافؤ بشكل واضح.

اعتماد منحنيات المعايرة على التركيز وثابت التوازن.

لتحديد نقطة نهاية المعايرة بدقة، من الضروري ملاحظة انعطاف (قفزة) في منحنى المعايرة بالقرب من نقطة التكافؤ. يحدد هذا المتطلب حدودًا لكل من الحد الأدنى للتركيز القابل للاكتشاف والحد الأدنى لثابت التوازن المقبول لتفاعل المعايرة. في التين. يوضح الشكل 3 منحنيات المعايرة لحمض قوي بقاعدة قوية وحمض ضعيف بقاعدة قوية. ويمكن ملاحظة أنه مع انخفاض التركيز، تصبح القفزة أقل وضوحًا. ويعتمد الحد الأدنى للتركيز على التفاعل المحدد وطريقة تحديد نقطة نهاية المعايرة، ولكن المعايرة بتركيزات أقل من 10 –4 مولار صعبة بالفعل. يوضح الشكل 4 تأثير ثابت توازن تفاعل المعايرة على منحنى المعايرة. بالنسبة لتفاعلات التعادل في المحاليل المائية، يكون ثابت التوازن في حالة الحمض القوي والقاعدة القوية هو 10 14، وفي حالة الحمض الضعيف والقاعدة القوية - 10 14 كأ، حيث كأ هو ثابت تفكك الحمض. ومع انخفاض ثابت التوازن، يقل حجم القفزة أيضًا. لكي يكون التحديد البصري لنقطة نهاية المعايرة موثوقًا به، يجب ألا يقل ثابت التوازن عن 10 6 . عند مراقبة المعايرة بالتحليل الحجمي أو حساب موضع نقطة نهاية المعايرة بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها، يمكن أن يصل ثابت التوازن إلى 10 2 .

مخاليط.

إذا كانت العينة تحتوي على مادتين تحليليتين تتفاعلان مع نفس المعايرة، فيمكن تحديدهما في عملية معايرة واحدة، بشرط أن يكون لتفاعل كل من هذه المواد مع المعايرة ثابت توازن مرتفع بدرجة كافية وأن تختلف هذه الثوابت بشكل كبير (عادة لا تقل عن من أمرين من حيث الحجم). في التين. ويبين الشكل 5 منحنيات المعايرة لمخاليط التحاليل ذات p مختلفة كأ. تتم معايرة المادة التي يكون لتفاعلها مع المعاير ثابت توازن أكبر أولاً. يحدد الحجم من بداية المعايرة إلى نقطة النهاية الأولى تركيز تلك الحليلة، ويحدد الحجم بين نقطتي نهاية المعايرة تركيز الحليلة الثانية. إذا كانت ثوابت التوازن قريبة جدًا، فسيكون تحديد نقطة نهاية المعايرة الأولى أمرًا صعبًا أو مستحيلًا. في هذه الحالة، لا يمكن تحديد المواد التي تم تحليلها بشكل فردي، وسيسمح الحجم الإجمالي للمحلول بحساب مجموع تركيزاتها فقط.

المؤشرات الملونة.

مؤشر اللون هو مادة تغير لونها عند تفاعلها مع أحد مكونات المحلول المعاير. لنفترض، على سبيل المثال، أن المؤشر يتفاعل مع التحليل A:

التحديد الآلي لنقطة نهاية المعايرة.

تتيح لك المراقبة المستمرة لعملية المعايرة باستخدام الأدوات الحصول على بيانات حول تقدمها قبل نقطة التكافؤ وبعدها. يمكن رسم هذه البيانات ويمكن تحديد نقطة النهاية بيانياً أو عن طريق الحساب. المعايرة الأكثر استخدامًا هي القياس الطيفي (قياس الكثافة البصرية)، والأمبيرومترية، وقياس الجهد (قياس إمكانات القطب الكهربائي).

المعايرة الكولومترية.

عادة ما يتم إجراء المعايرة الكولومترية عند تيار ثابت. يتم تشكيل المعايرة نتيجة للعمليات الكهروكيميائية في القطب العامل في وعاء المعايرة. عدد مولات الحليلة يساوي ناتج التيار والوقت اللازم لإنتاج محلول المعايرة بكمية كافية للوصول إلى نقطة نهاية المعايرة، مع مراعاة قياس العناصر الكيميائية. المعايير الكيميائية ليست مطلوبة. تشمل المعايرات التي تتشكل أثناء العمليات الكهروكيميائية H + و OH – و Br 2 و I 2 .

المعايرة إلى الأمام والعكس.

في أبسط نسخة من المعايرة، تتفاعل المادة الحليلة مباشرة مع المعايرة. يتم حساب كمية الحليلة بناءً على التركيز المولي للمحلول، والحجم المطلوب للوصول إلى نقطة التكافؤ، والكيمياء المتفاعلة للتفاعل بين الحليلة والمعاير. لنفترض أنه للوصول إلى نقطة نهاية المعايرة البالغة 5.00 مل من محلول يحتوي على أيونات Sn 2+، يلزم وجود 12.51 مل من محلول تركيزه 0.100 M Ce(IV). تفاعل المعايرة له الصيغة Sn 2+ + 2Ce 4+ ® Sn 4+ + 2Ce 3+ . كمية Ce 4+ المستخدمة في المعايرة هي (12.51H 10 –3 لتر)H (0.100 مول/لتر) = 12.51H 10 –4 مول، وكمية Sn 2+ المتفاعل أقل مرتين، أي. 6.25 ح 10 -4 مول. يوجد الكثير من Sn 2+ في 5.00 مل من المحلول، لذا فإن تركيزه يساوي (6.25 P 10 –4 مول) / (5 P 10 –3 لتر) = 0.125 م.

في المعايرة الخلفية، لا تتفاعل المادة الحليلة مع المعايرة، ولكن مع وجود كاشف آخر بكميات زائدة. ثم يتم تحديد الفائض عن طريق المعايرة. إذا كانت الكمية الأولية للكاشف معروفة وتم تحديد فائضها، فإن الفرق بينهما هو كمية الكاشف التي دخلت في التفاعل مع تحديد المادة. لنفترض أنه تمت إضافة 20.00 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم تركيزه 0.100 مولار إلى 5.00 مل من عينة تحتوي على الفينول. ونتيجة للتفاعل يتكون فينولات الصوديوم. تتم معايرة هيدروكسيد الصوديوم الزائد بـ 12.53 مل من محلول 0.0800 مولار من حمض الهيدروكلوريك. النسبة بين المواد المتفاعلة في تفاعلات هيدروكسيد الصوديوم والفينول أو هيدروكسيد الصوديوم وحمض الهيدروكلوريك هي 1:1. في هذه الحالة، تكون الكمية الأولية لهيدروكسيد الصوديوم تساوي (20.00H 10 –3 لتر)H (0.100 مول/لتر) = 20.00H 10 –4 مول. هيدروكسيد الصوديوم الزائد يساوي كمية حمض الهيدروكلوريك المستخدم لمعايرته: (12.53H 10 –3 لتر)H (0.0800 مول/لتر) = 10.00H 10 –4 مول. (20.00 – 10.00) تم استهلاك H 10 –4 مول = 10.00 H 10 –4 مول هيدروكسيد الصوديوم للتفاعل مع الحليلة. وتوجد نفس الكمية من الفينول في 5.00 مل من العينة. ولذلك، فإن تركيز الفينول هو (10.00H 10 –4 مول) / (5.00H 10 –3 لتر) = 0.200 م.

يتم استخدام المعايرة الخلفية، على سبيل المثال، عندما يكون ثابت التوازن لتفاعل المعايرة الأمامية صغيرًا جدًا. وهكذا، في المثال الذي تمت مناقشته أعلاه، الفينول هو حمض ضعيف إلى حد ما، وثابت التوازن للمعايرة المباشرة للفينول مع هيدروكسيد الصوديوم هو فقط حوالي 10 4 . في الوقت نفسه، ثابت التوازن لتفاعل المعايرة العكسية بين فائض هيدروكسيد الصوديوم (قاعدة قوية) وحمض الهيدروكلوريك (حمض قوي) هو 10 14 . تشمل الأسباب الأخرى لاستخدام المعايرة العكسية عدم وجود طريقة مناسبة للدلالة أو عدم كفاية معدل التفاعل للمعايرة المباشرة. وبالتالي، بالنسبة للمعايرة المعقدة المباشرة لأيون المعدن مع حمض إيثيلين ثنائي أمين رباعي الأسيتيك (EDTA)، يتم عادةً استخدام معادن المؤشر. ومن الواضح أن هناك حاجة إلى العديد من المؤشرات المختلفة لتحديد نقاط نهاية المعايرة لجميع أيونات المعادن. في المعايرة الخلفية، تتم إضافة كمية زائدة من EDTA إلى محلول يحتوي على أيون فلز، ثم يتم تحديد الزيادة باستخدام محلول يحتوي على Mg 2+. ثم المؤشر الوحيد المطلوب هو مؤشر Mg 2+، بغض النظر عن الأيون الذي يتم تحديده.

معايرة الحمض القاعدي.

هناك العديد من التطبيقات لمعايرة الأحماض والقواعد. للتأكد من تحديد نقطة نهاية المعايرة بشكل أكثر وضوحًا، يتم استخدام الأحماض والقواعد القوية كمعايرات. ومعاير الحمض النموذجي هو حمض الهيدروكلوريك. يتم توحيده مع كربونات الصوديوم القياسية الأولية باستخدام الميثيل الأحمر، الميثيل البرتقالي أو الأخضر بروموكيسول كمؤشرات. محلول المعايرة الأساسي النموذجي هو NaOH ويتم توحيده مع ثنائي فثالات البوتاسيوم القياسي الأساسي باستخدام الفينول فثالين كمؤشر. مثال على المعايرة الحمضية القاعدية هي طريقة تحديد محتوى النيتروجين في المركبات المختلفة (طريقة كيلدال): تتحلل العينة بحمض الكبريتيك الساخن، وتحول النيتروجين إلى أيون الأمونيوم؛ وبعد التبريد، تتم معالجة العينة باستخدام القلويات لتحويل أيون الأمونيوم إلى أمونيا؛ يتم التقاط الأمونيا بمحلول حمضي، وبعد ذلك يتم تحديد الحمض الزائد بالمعايرة باستخدام تفاعل التعادل.

المعايرة المعقدة.

في أغلب الأحيان، يتم استخدام المعايرة المعقدة لتحديد أيونات المعادن باستخدام EDTA كمحلول معايرة (على سبيل المثال، عند تحديد صلابة الماء). يتم جعل عينة الماء قلوية بمحلول منظم للأمونيا، ويضاف مؤشر الإريوكروم الأسود، ويتم معايرة المحلول الناتج باستخدام EDTA.

معايرة الأكسدة والاختزال.

في العديد من تفاعلات معايرة الأكسدة والاختزال الأكثر شيوعًا، يكون اليود مشاركًا غير مباشر. المرحلة الأخيرة من المعايرة هي التحديد الكمي لليود باستخدام المعايرة مع ثيوكبريتات الصوديوم. يستخدم النشا كمؤشر لليود. يتم توحيد الثيوكبريتات مقابل أيون ثلاثي اليوديد (I 3 -)، والذي يتم الحصول عليه عن طريق التفاعل بين KI والمعيار الأساسي KIO 3. وبهذه الطريقة، على سبيل المثال، يتم تحديد درجة عدم تشبع الأحماض الدهنية ومحتوى الفينول والكحوليات المتعددة الهيدرات (الجلسرين أو جلايكول الإثيلين).

التحليل الطيفي

تعتمد الطرق الطيفية على تفاعل الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المادة، أي. في تحديد خصائص الإشعاع الممتص أو المنبعث أو المتناثر. غالبًا ما يُستخدم قياس الطيف الكتلي بالتوازي مع الطرق الطيفية؛ وعلى الرغم من أنه لا يستخدم لدراسة تفاعل الإشعاع مع المادة، إلا أن نتائج القياس عادة ما يتم عرضها على شكل طيف.

الأحكام الأساسية.

يتميز الإشعاع الكهرومغناطيسي بالطاقة ه، تكرار نوالطول الموجي ل، والتي ترتبط ببعضها البعض من خلال العلاقة ه = حن = HC/ل، أين ح- ثابت بلانك (6.63H 10 –34 JH s)، ج– سرعة الضوء (3H 10 8 م/ث).

نطاق الطاقة للطيف الكهرومغناطيسي بأكمله واسع جدًا. في الجدول يوضح الجدول 2 الأسماء المقبولة عمومًا لأنواع الإشعاع، ونطاقات طاقاتها وأطوالها الموجية، بالإضافة إلى أنواع التحولات.

الجدول 2. الطيف الكهرومغناطيسي
إشعاع	الطول الموجي	الطاقة/التردد	انتقال
أشعة غاما		> 100 كيلو فولت	النووية
الأشعة السينية	0.1–20 أنجستروم	0.6-120 كيلو فولت	الإلكترونات الداخلية
الأشعة فوق البنفسجية	1-400 نانومتر	3 فولت - 1.2 كيلو فولت	الإلكترونات الخارجية
ضوء مرئي	400-800 نانومتر	1.5-3 فولت	الإلكترونات الخارجية
ضوء الأشعة تحت الحمراء	0.8-500 ميكرومتر	20-12,500 سم-1	اهتزازات الجزيئات
إشعاع الميكروويف	1-300 ملم	1–300 جيجا هرتز	دوران الجزيئات
موجات الراديو	0.5-30 م	10-600 ميجا هرتز	الدوران النووي

الطرق الأكثر استخدامًا في الكيمياء التحليلية هي الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء (IR) وموجات الراديو.

في التين. ويبين الشكل 8 مخططات بيانية للأجهزة للحصول على أطياف الامتصاص والانبعاث.

يعتمد اختيار المعدات المحددة - مصدر الإشعاع، ووحدة اللون الأحادي، والكاشف - على الأطوال الموجية للإشعاع المستخدم وطبيعة القياسات. في المنطقة المرئية للأشعة فوق البنفسجية، تكون مصادر الضوء عادةً عبارة عن مصابيح متوهجة أو أشعة ليزر، ويكون اللون الأحادي عبارة عن شق أو منشور، والكاشف عبارة عن أنبوب مضاعف ضوئي ومصفوفة صمام ثنائي ضوئي.

الامتصاص في الأشعة فوق البنفسجية والمناطق المرئية.

يحتوي أطياف الامتصاص المرئية فوق البنفسجية على معلومات نوعية وكمية حول المادة الممتصة. هذا الأخير يسمح لهم باستخدامها في الكيمياء التحليلية. يخضع امتصاص الضوء لقانون لامبرت-بير

أين د- الكثافة الضوئية، أنا 0 و أنا- شدة الضوء الساقط والمنتقل عبر العينة، ت- الانتقال، ه- معامل الانقراض المولي، ل- طول المسار البصري (سمك الطبقة الممتصة) بالسنتيمتر، ج- التركيز المولي. عن طريق قياس الكثافة الضوئية د، من العلاقة د = ه CLيمكنك العثور على تركيز المادة الممتصة.

العينات المستخدمة في التحليل الطيفي للامتصاص المرئي فوق البنفسجي هي عادةً محاليل مخففة. يعتمد نطاق التركيزات التي يمكن تحديدها على معامل الانقراض المولي للمادة قيد الدراسة، والذي تبلغ قيمته القصوى ~ 10 5 (لاحظ أنه يجب إجراء القياسات عند الطول الموجي المقابل للحد الأقصى في طيف الامتصاص). للحصول على نتائج موثوقة، يجب أن تكون الكثافة البصرية المقاسة في حدود 0.01-2. مع سمك طبقة ماصة يبلغ 1 سم، يتوافق هذا مع تركيز يتراوح بين 10-8 مولار، وهو أقل بـ 1000 مرة عما كان عليه أثناء المعايرة. عادة، في منطقة العمل (منطقة الخطية) للقياسات، يمكن أن يختلف التركيز بما لا يقل عن 100 مرة. من خلال الاختيار الانتقائي للطول الموجي المتوافق مع الحد الأقصى لامتصاص المادة، فمن الممكن القضاء على تأثير المصفوفة (المذيب). قياسات الكثافة الضوئية قصيرة المدى، مما يجعل من الممكن تحديد معدلات التفاعل بمساعدتها. إذا تمت دراسة خليط من عدة مواد ماصة، يتم تحديد تركيز كل منها عن طريق إجراء قياسات عند الأطوال الموجية المقابلة لأقصى امتصاص لهذه المواد.

التلألؤ.

يقيس التحليل الطيفي للتلألؤ شدة الإشعاع المنبعث من ذرات أو جزيئات المادة أثناء انتقالها من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية (الشكل 8). هناك نوعان من التلألؤ: مضان وفوسفور. أثناء التألق، تنتقل الذرة أو الجزيء إلى الحالة الأرضية من حالة الإثارة قصيرة العمر. يتم ملاحظته على الفور تقريبًا بعد الامتصاص، ويتناقص بسرعة ويختفي نتيجة اصطدام الجزيء الباعث مع جزيئات أخرى في المحلول (التبريد الفلوري). يحدث الفسفرة عندما ينتقل الجزيء إلى الحالة الأرضية من حالة مثارة طويلة الأمد نسبيًا، بحيث يمكن أن ينقضي وقت طويل نسبيًا بين امتصاص الضوء وانبعاث الضوء. يتميز الفسفرة بطول موجة انبعاث أطول، وارتفاعات ذروة أصغر، وتأثير أكبر على المصفوفة. تعتبر قياسات الفلورسنت أكثر انتقائية من القياسات الطيفية لأنها تعتمد على طولين موجيين: الضوء الممتص والمنبعث.

ترتبط شدة التألق مع شدة الضوء الممتص بالعلاقة التالية: أنامزود خدمة الإنترنت = كيتمتص. هذه العلاقة خطية فيما يتعلق بالتركيز عند القيم الصغيرة فقط: أنامزود خدمة الإنترنت = kўIاستيعاب ج. هنا كو كў – الثوابت التي تميز خصائص الجزيء المرتبطة بامتصاص وانبعاث الإشعاع و ج- تركيز المادة التي يتم تحديدها. يتيح لك تحليل الفلورسنت قياس تركيزات أقل بمقدار 1000 مرة من التحليل الطيفي. ويرجع ذلك إلى طبيعة الإشارة المحددة في كلتا الحالتين: في قياسات الفلورسنت، تحتاج إلى تسجيل فرق بسيط بين إشارتين ضعيفتين، وفي قياسات الامتصاص، بين الإشارات القوية، وهو أمر أكثر صعوبة.

عندما ينبعث الضوء نتيجة لتفاعل كيميائي، تسمى العملية التألق الكيميائي. تعتمد شدة الإشعاع على سرعة التفاعل الكيميائي، وهذا الأخير بدوره يعتمد على التركيز. وهكذا، عن طريق قياس شدة التألق الكيميائي، يمكن تحديد تركيز الكاشف المقابل. وكمثال على تحديد الانارة، نعطي رد فعل يتضمن اللومينول. عندما تتأكسد مع بيروكسيد الهيدروجين في وجود مجمعات معدنية انتقالية، تتألق هذه المادة، مما يسمح بالتقدير الكمي للكميات الضئيلة من أيونات المعادن (أو بعض المجمعات)، وكذلك بيروكسيد الهيدروجين.

التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (IR).

ينشأ أطياف الامتصاص في المناطق المرئية والأشعة فوق البنفسجية التي تمت مناقشتها أعلاه نتيجة للتحولات الإلكترونية في الذرات والجزيئات. يرجع الامتصاص في منطقة الأشعة تحت الحمراء إلى التحولات بين مستويات الاهتزاز المقابلة للطاقات الاهتزازية المختلفة للمجموعات الوظيفية. في التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء، يتم استخدام الجزء الأوسط من منطقة الأشعة تحت الحمراء، 4000-200 سم-1، في أغلب الأحيان. لتفسير أطياف الأشعة تحت الحمراء، تم تجميع كتالوجات وجداول خاصة، والتي تشير إلى ترددات الاهتزاز المميزة للمجموعات المختلفة (الجدول 3).

إن قيم معاملات الانقراض المولية لمنطقة الأشعة تحت الحمراء أصغر منها في المناطق المرئية والأشعة فوق البنفسجية، لذلك باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء يمكن دراسة إما مواد نقية أو محاليل شديدة التركيز. يتم صب السوائل بين أكواب شفافة بصريًا، حيث تشكل طبقة رقيقة، أو في كوفيت، حيث يتم سحق المواد الصلبة وتعليقها في وسط شفاف بصريًا. تعد دراسة المحاليل أكثر صعوبة من دراسة المواد الصلبة لأن المذيب غالبًا ما يتم امتصاصه في نفس المنطقة. لزيادة حساسية ودقة الطريقة، تستخدم التعديلات الحديثة التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه.

الرنين المغناطيسي النووي (NMR).

تعتمد طريقة الرنين المغناطيسي النووي على امتصاص الرنين للطاقة الكهرومغناطيسية الناتجة عن مغناطيسية النوى. ويلاحظ هذا الامتصاص في مجال مغناطيسي قوي، تحت تأثيره يتم تقسيم مستويات طاقة النوى ذات العزم المغناطيسي. يؤدي تطبيق مجال كهرومغناطيسي صغير يختلف في التردد إلى حدوث انتقالات بين المستويات، والتي تظهر كخطوط امتصاص في أطياف الرنين المغناطيسي النووي. تعد طريقة الرنين المغناطيسي النووي (NMR) واحدة من أكثر طرق البحث الهيكلي فعالية. يتيح لك الحصول على معلومات حول بنية الجزيئات، وما هي النوى الموجودة في المادة التي يتم تحديدها وبأي كمية وما هي بيئتها. أحد أشكال الرنين المغناطيسي النووي - الرنين المغناطيسي البروتوني (1 H-NMR) - غالبًا ما يكون الطريقة الوحيدة التي تسمح للمرء بتحديد بنية المركبات العضوية. ويتبع ذلك أحيانًا 13 C-NMR، وقياس الطيف الكتلي، ومطياف الأشعة تحت الحمراء. طرق الرنين المغناطيسي النووي الأكثر استخدامًا هي نوى ذرات الهيدروجين (البروتونات، 1H) و13C. ويمكن أيضًا دراسة النوى الأخرى، مثل 19F، 31P، 17O، 15N و29Si.

يمثل طيف الرنين المغناطيسي النووي اعتماد شدة الامتصاص على القيمة النسبية د(التحول الكيميائي)، والمعروف باسم

أين حو ن– شدة المجال المغناطيسي وتردد الرنين للعينة والمعيار. قيم ديتم تقديمها بأجزاء في المليون (جزء في المليون؛ في الأدب الإنجليزي – جزء في المليون، أجزاء في المليون). عادةً ما يستخدم رباعي ميثيل سيلان (TMS) كمعيار في حالة درجة حرارة 1 ساعة و13 درجة مئوية. أهم خصائص طيف الرنين المغناطيسي النووي هي موضع إشارات الامتصاص (النطاقات) وكثافتها وتعددها. نظرًا لأن الإلكترونات تحمي النواة جزئيًا وتغير حجم المجال المغناطيسي المؤثر عليها، فإن موضع إشارات الامتصاص للنوى المختلفة (على سبيل المثال، البروتونات) يعتمد على بيئتها الإلكترونية. في مجموعات H–N– وH–O– وH–C–، تمتص البروتونات بترددات مختلفة ولها تحولات كيميائية مختلفة. يتم جدولة قيم التحول الكيميائي المقاسة لعدد كبير من العناصر الهيكلية. يؤدي التفاعل المغزلي المغزلي لبروتونات الذرات المجاورة إلى انقسام إشارة الرنين المغناطيسي النووي، ويعتمد تعدد الإشارة على عدد البروتونات المشاركة في التفاعل.

يؤدي تداخل الإشارة وتقسيمها إلى تعقيد أطياف الرنين المغناطيسي النووي بشكل كبير. لتبسيطها، يتم استخدام مجالات مغناطيسية أقوى، مما يجعل من الممكن تمديد الطيف وتقليل تداخل الذروة.

في التين. يوضح الشكل 9 طيف الرنين المغناطيسي النووي لثنائي إيثيل الأثير CH3CH2OCH2CH3، مما يوضح مفهوم التحول الكيميائي والانقسام. يوضح الطيف أن الجزيء يحتوي على نوعين من البروتونات. الثلاثي مع د= 1.1 جزء في المليون – هي إشارة من بروتونات مجموعة الميثيل CH 3 – والرباعية مع د= 3.3 جزء في المليون – إشارة من بروتونات مجموعة الميثيلين –CH 2 –.

للحصول على أطياف ذات دقة أعلى ولتسريع الإجراء في التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي، يتم استخدام تحويل فورييه.

قياس الطيف الكتلي (MS).

يعد قياس الطيف الكتلي أحد أكثر الطرق التحليلية فعالية واستخدامًا على نطاق واسع. يتميز بالانتقائية العالية والحساسية والدقة.

مبدأ الطريقة هو أن المادة التي يتم تحديدها يتم نقلها إلى الحالة الغازية، المتأينة، ويتم فصل الأيونات الناتجة (الأجزاء المشحونة من الجزيئات الأصلية) في مجال مغناطيسي وفقا لنسبة الكتلة إلى الشحنة. يتكون أي مطياف كتلة من نظام حقن العينة، وغرفة التأين، ونظام فصل الأيونات. يتم الحفاظ على فراغ عالٍ في الجهاز (~ 10-6 مم زئبق). تم تطوير طرق التسجيل بشكل جيد بحيث تجعل من السهل حساب الأيونات الفردية.

يمثل طيف الكتلة اعتماد شدة الإشارة على نسبة كتلة الجزيئات المتكونة أثناء التأين إلى شحنتها ( م/ه). يتكون الطيف من قمة واحدة أو أكثر. عند انخفاض طاقة الإلكترونات المؤينة، يتم إزالة إلكترون واحد في المرة الواحدة من جزيئات المادة وتتشكل الأيونات الجزيئية (M +)؛ في هذه الحالة، هناك ذروة واحدة في الطيف، وتحديد مول. كتلة الحليلة ليست صعبة. إذا زادت طاقة التأين، ينقسم الأيون الجزيئي إلى أيونات شظية أصغر، والتي يمكنها بعد ذلك المشاركة في تفاعلات إعادة الترتيب لتكوين أيونات أخرى. من خلال النظر في علم الطاقة وآلية هذه التفاعلات، فمن الممكن إعادة بناء بنية المركب الأصلي باستخدام أطياف الكتلة. وبالتالي، فإن طيف الكتلة هو نوع من "بصمة" المادة. في التين. يوضح الشكل 10 أطياف الكتلة لـ 2-ميثيل بيوتان و2،2-ثنائي ميثيل بروبان (نيوبنتان) - وهي هيدروكربونات مشبعة ذات الصيغة التجريبية C 5 H 12. يسمى التأين الذي ينتج عنه تجزئة كبيرة بالتأين الصلب. في المقابل، مع التأين الناعم، لوحظ تجزئة أقل بكثير، ولكن ارتفاع ذروة الأيونات الجزيئية يزداد. كمثال في الشكل. يوضح الشكل 11 أطياف كتلة الميفوباربيتال (أحد الباربيتورات) التي تم الحصول عليها نتيجة التأين بتأثير الإلكترون والتأين الكيميائي وامتزاز المجال.

طرق التأين.

يعتمد اختيار طريقة التأين على خصائص المادة التي يتم تحديدها، والمصفوفة التي يتم تضمينها فيها، ودرجة التأين المطلوبة. باستخدام المعدات القياسية، من الممكن تأين المواد بالمول. ويقولون إن وزنها يصل إلى 20 ألفًا، لكن هناك أجهزة لتأين المركبات. تصل كتلتها إلى 150.000-200.000.

في التأين بتأثير الإلكترون، يتم قصف جزيئات المادة الغازية بتيار من الإلكترونات، مما يؤدي إلى تكوين العديد من الأيونات المجزأة. أطياف الكتلة في هذه الحالة معقدة للغاية، ويتم استخدام كتالوجات أطياف خاصة لتفسيرها. إحدى الطرق الأكثر شيوعًا للتأين الناعم للمواد المتطايرة هي التأين الكيميائي. في هذه الطريقة، يتم الحفاظ على تركيز عالٍ من الميثان في غرفة التأين، والذي يتأين أولاً عندما يتم قصفه بالإلكترونات. ثم تصطدم أيونات الميثان بجزيئات المادة محل الدراسة، ونتيجة للتفاعلات الجزيئية الأيونية تتكون أيونات (M + 1) + و (M - 1) +. يتم استخدام القصف بالذرات السريعة لتأين العينات السائلة بشكل ناعم. يقصف تيار من ذرات الزينون أو الأرجون السريعة محلول العينة في الجلسرين، مما يؤدي إلى تكوين عدد كبير من الأيونات الجزيئية. هناك طريقة أخرى للتأين الناعم وهي ما يسمى بالامتزاز الميداني؛ وفي هذه الحالة تتشكل الأيونات تحت تأثير مجال كهربائي قوي. يتم استخدامه في كثير من الأحيان لتأين المواد غير القطبية وغير المستقرة حرارياً، وكذلك المركبات ذات الأوزان الجزيئية الكبيرة. كتلة (البوليمرات)، أي في الحالات التي لا يمكن فيها استخدام القصف بالذرات السريعة. أصبح التأين بالرش (الرذاذ الكهربائي، والرذاذ الحراري، وما إلى ذلك) منتشرًا بشكل متزايد. في هذه الطريقة، يتم إدخال المذاب وتأينه في مرحلة واحدة.

يتم استخدام بلازما الأرجون المقترنة حثيًا لتحليل العناصر والنظائر. وبمساعدتها، يتم اختيار العينة وتأينها، ويتم فصل الأيونات في مطياف الكتلة. للتحليل العنصري للأسطح، يتم استخدام طريقة قياس الطيف الكتلي الأيوني الثانوي. يقصف تيار من أيونات Ar + أو Xe + سطح العينة، ويتم إرسال الأيونات الثانوية المنطلقة إلى محلل الكتلة.

جنبا إلى جنب قياس الطيف الكتلي.

تستخدم هذه الطريقة جهازي قياس طيفي للكتلة متصلين على التوالي. أحد التطبيقات الممكنة لهذه الطريقة هو تحليل المخاليط. يتعرض خليط المواد التي يتم تحديدها إلى تأين خفيف، ونتيجة لذلك يتكون أيون جزيئي من كل مكون. ويتم فصل الأيونات في مطياف الكتلة الأول، الذي يعمل بمثابة كروماتوجرافيا. يتم إدخال أحد المكونات في مقياس الطيف الثاني، حيث يتعرض للتأين القوي والفصل اللاحق للشظايا. باستخدام الكتالوجات، يتم تحديد هيكل المادة الأولية. إذا لم يكن موضوع التحليل مخلوطاً، بل مادة واحدة، يتم إخضاع هذه الأخيرة للتأين القوي في مطياف الكتلة الأول، ويتم فصل الأيونات الشظية وإرسال إحداها إلى غرفة التأين بالجهاز الثاني. هنا يتم تأين الجزء مرة أخرى وإخضاعه للتجزئة اللاحقة. يتم تفسير طيف الكتلة الناتج باستخدام الكتالوج ويتم تحديد بنية الجزء الأصلي.

الطرق الكهروكيميائية

تعتمد طرق التحليل الكهروكيميائية على دراسة العمليات التي تحدث في الإلكتروليتات أو على سطح الأقطاب الكهربائية المغمورة فيها. يمكن أن تكون هذه العمليات متوازنة أو غير متوازنة حسب الظروف التجريبية وتوفر معلومات حول معدل التفاعلات الكيميائية، وطبيعة المركبات المشاركة فيها، والديناميكا الحرارية. الطرق الكهروكيميائية الأكثر استخدامًا في الكيمياء التحليلية هي:

قياس الجهد.

في طرق قياس الجهد، يتم قياس فرق الجهد بين القطب المؤشر والقطب المرجعي في غياب التيار في الدائرة الكهروكيميائية. في ظل هذه الظروف، يكون النظام الذي تم تحليله في حالة توازن، وترتبط إمكانات القطب بتركيز المحلول بواسطة معادلة نيرنست:

أين ه° - الإمكانات القياسية للزوج الأكسدة والاختزال الثور + نه الأحمر, ر- ثابت الغاز العالمي، ت- درجة الحرارة المطلقة، F- ثابت فاراداي، أ- نشاط. في قياسات الجهد، يتم استخدام الأقطاب الكهربائية الانتقائية الأيونية الحساسة لأيون واحد (الهيدروجين والصوديوم والأمونيوم) على نطاق واسع. أبسط مؤشر كهربائي هو المعدن النبيل، مثل البلاتين. أثناء معايرة قياس الجهد، تتم إضافة محلول كاشف قياسي إلى المحلول الذي تم تحليله في أجزاء ( أنظر فوققياس المعايرة) ومراقبة التغير في الإمكانات. تلقى ستسمح لك المنحنيات ذات الشكل بإيجاد نقطة التكافؤ وثابت التوازن والإمكانات القياسية.

قياس الجهد.

في جميع أنواع طرق قياس الجهد، يتم استخدام مؤشر كهربائي دقيق، والذي يتم من خلاله الحصول على مخططات الجهد - منحنيات اعتماد التيار في الخلية الكهروكيميائية على فرق الجهد. القطب المساعد الثاني - غير المستقطب - له سطح كبير، بحيث لا تتغير إمكاناته عمليا عند مرور التيار. تصنع أقطاب المؤشر على شكل أنبوب شعري يتدفق منه المعدن السائل (الزئبق والملغم والغاليوم) قطرة قطرة. يتيح تصوير الفولتاموجرام التعرف على المواد الذائبة في المنحل بالكهرباء، وتحديد تركيزها، وفي بعض الحالات العثور على المعلمات الديناميكية الحرارية والحركية. أول طريقة لقياس الجهد - الاستقطاب - تم اقتراحها من قبل J. Heyrovsky في عام 1922. وكان القطب العامل فيه عبارة عن قطب كهربائي يقطر الزئبق. تستخدم هذه التقنية عادةً لتقدير أيونات المعادن (Pb 2+، Cd 2+، Cu 2+). تشمل طرق قياس الجهد الأخرى قياس الجهد مع اكتساح الجهد الخطي (مع تغيير رتيب) وقياس الجهد الدوري (مع اكتساح الجهد الثلاثي السريع). وبمساعدتهم، يتم دراسة آلية تفاعلات الأقطاب الكهربائية وتحديد التركيزات المنخفضة للمواد في المحلول.

قياس التيار.

في قياس التيار، يتم الحفاظ على إمكانات القطب العامل (المؤشر) ثابتة ويتم قياس تيار الانتشار المحدود في المحلول. في المعايرة غير الدقيقة، يتم العثور على نقطة التكافؤ من خلال كسر منحنى القوة الحالية - حجم محلول العمل المضاف. تعتمد طرق قياس الكرونومتر على قياس اعتماد التيار على الوقت وتستخدم لتحديد معاملات الانتشار وثوابت المعدل. تستخدم الخلايا الكهروكيميائية التي تعمل على مبدأ قياس التيار كأجهزة استشعار في التحليل اللوني السائل.

قياس السلوك.

تعتمد هذه الطريقة على قياس التوصيل الكهربائي للحل. يتم اختيار الظروف التجريبية بطريقة تجعل المساهمة السائدة في جهد الخلية المقاسة تتم عن طريق انخفاض الجهد الأومي إر (ر- مقاومة المحلول)، بدلاً من قفزة محتملة في السطح البيني للقطب/المحلول. يمكن أن ترتبط الموصلية الكهربائية لمحلول مكون واحد بتركيزه، وبالنسبة للأنظمة المعقدة، يتم تقدير المحتوى الإجمالي للأيونات في المحلول. يتم أيضًا استخدام المعايرة الموصلية على نطاق واسع، عندما تتم إضافة كاشف معروف في أجزاء إلى المحلول الذي تم تحليله ويتم مراقبة التغير في التوصيل الكهربائي.

قياس الكولومتري.

في قياس الكولومتري، يتم تحليل المحلول كهربائيًا بالكامل بقدرة يمكن التحكم فيها ويتم قياس كمية الكهرباء المطلوبة. يتم تحديد كمية المادة باستخدام قانون فاراداي ص = إدارة الجودة/الجبهة الوطنية، أين ص- كتلة (ز) المادة المحولة كهروكيميائيًا، س- كمية الكهرباء (C)، م- الوزن الجزيئي للمادة، F- ثابت فاراداي، ن– عدد الإلكترونات المشاركة في التحول الكهروكيميائي لجزيء واحد. الطرق الكولومترية مطلقة، أي. لا تتطلب منحنيات المعايرة. في قياس الجاذبية الكولوغرافية، يتم تحديد كمية المادة التي خضعت للتحليل الكهربائي عن طريق وزن القطب قبل وبعد التجربة.

الطرق الكروماتوغرافية

عادة، العينة التي يتم تحليلها لا تتكون من مادة واحدة، ولكن من خليط من المواد. بعضها يهم الباحث والبعض الآخر عبارة عن شوائب تعقد التحليل. وعلى الرغم من وجود تقنيات تحليلية تسمح لك بتحليل المخاليط المعقدة، إلا أنه من الأسهل دائمًا العمل باستخدام مادة نقية. للحصول على مواد نقية، يتم استخدام طرق فصل مختلفة: التقطير، التسامي، الاستخلاص، غسيل الكلى، الترسيب، التعقيد. سنركز هنا على الطرق الكروماتوغرافية المستخدمة على نطاق واسع لفصل المواد وتحديدها وتحديد كميتها.

يعتمد الفصل الكروماتوغرافي على الاختلافات في خصائص المواد مثل التطاير والقطبية والحجم الجزيئي والشحنة وما إلى ذلك. ويعتمد عليها توزيع المواد بين الطور المتحرك والثابت الموجود في كل تقنية كروماتوغرافية.

إذا كان الطور المتحرك غازًا، فإن الطريقة تسمى كروماتوغرافيا الغاز (GC)، إذا كان السائل كروماتوغرافيا سائلة (LC)؛ إذا كان الطور الثابت يملأ أنبوبًا أو عمودًا رفيعًا، فهو كروماتوغرافيا العمود، وإذا تم تطبيقه على لوحة، فهو كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC). مبادئ الفصل هي نفسها في جميع الحالات، فقط التنفيذ الآلي والمنهجية تختلف. في كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (الشكل 12)، على سبيل المثال، يتم تطبيق عينة بالقرب من حافة لوحة ذات طور ثابت ويتم غمر هذه الحافة في مذيب بحيث لا يصل الأخير إلى المكان الذي يتم فيه تطبيق العينة. يتم الفصل حتى يصل المذيب إلى الطرف المقابل للوحة. وبما أن المواد التحليلية تتحرك بشكل أبطأ من المذيب النقي، فإنها تبقى جميعها على اللوحة، ولكنها تقع على مسافات مختلفة من المكان الذي يتم فيه تطبيق العينة. تتميز سرعة حركة المادة بالاختلاف النسبي في السكتة الدماغية الترددات اللاسلكية

آليات الفصل الكروماتوغرافي.

دعونا نفكر في الآليات الأساسية لتوزيع المواد بين المرحلتين المتنقلة والثابتة باستخدام مثال كروماتوغرافيا العمود.

كروماتوغرافيا الامتزاز.

الطور الثابت عبارة عن مادة صلبة في المراكز النشطة التي يتم فيها امتصاص جزيئات المواد التي يتم تحديدها. يمكن أن يعتمد الانفصال على الاختلافات في أقطابها: كلما زادت قطبية المادة، زادت قوة امتصاصها في الطور الثابت وبقيت هناك لفترة أطول.

كروماتوغرافيا التقسيم.

الطور الثابت عبارة عن مادة سائلة مترسبة على دعامة صلبة أو مرتبطة بها كيميائيًا. يتم فصل مكونات الخليط المار عبر العمود بسبب اختلاف ذوبانه في الطور الثابت. في كل من كروماتوغرافيا تقسيم الغاز والسائل، يتم استخدام المراحل الثابتة ذات الأقطاب المختلفة والخصائص الكيميائية الأخرى، والتي تعتمد عليها قابلية ذوبان المواد التي يتم تحديدها. أحد أنواع كروماتوغرافيا التقسيم هو كروماتوغرافيا الغاز والسائل (GLC) مع مرحلة ثابتة سائلة ومرحلة متنقلة للغاز. في التين. يوضح الشكل 14 مخططًا كروماتوجرامًا للغاز والسائل لزيت الليمون.

كروماتوغرافيا الإزاحة.

المرحلة الثابتة هي مادة مسامية صلبة. الجزيئات الكبيرة من الخليط التي يتم فصلها لا تخترق المسام، ودون أن تبقى في الطور الثابت، يتم حملها بعيدًا بواسطة المذيب. تعلق الجزيئات المتوسطة الحجم في بعض المسام وتبقى في مرحلة ثابتة لبعض الوقت، بينما تخترق الجزيئات الصغيرة جميع المسام وتتحرك ببطء شديد. هذه هي الطريقة التي يتم بها فصل الجزيئات حسب الحجم، وبالتالي حسب الوزن الجزيئي. يمكن لطريقة كروماتوغرافيا الإزاحة فصل المواد باستخدام المول. وزنها من 100 إلى 100.000.000.

كروماتوغرافيا التبادل الأيوني.

المرحلة الثابتة عبارة عن مبادل أيوني - مادة صلبة، غير قابلة للذوبان عمليا في الماء والمذيبات العضوية، تحتوي على مجموعات وظيفية أيونية يمكنها استبدال أيوناتها بالأيونات الموجودة في الطور المتحرك. لفصل الأنيونات (الأحماض العضوية، الأحماض الأمينية أو الكلوريد، النترات، أيونات الكبريتات)، يتم استخدام مبادلات أنيونية تحتوي على مجموعة أمينية أو أمونيوم رباعي. تشتمل تركيبة المبادلات الكاتيونية المستخدمة لفصل الكاتيونات (الأحماض الأمينية أو أيونات المعادن) على أحماض الكربونيك أو السلفونيك.

فصل المواد الفعالة بصريا.

تتمتع العديد من المركبات (الكيرالية) النشطة بصريًا (على سبيل المثال، الجزيئات البيولوجية والأدوية) بخصائص قيمة للغاية، ولكن هذه الخصائص غالبًا ما تكون متأصلة في واحد فقط من الأيزومرات. لا يمكن فصل المتصاوغات الضوئية (أيزومرات المرآة) باستخدام الطرق الكروماتوغرافية التقليدية لأنها تمتلك خصائص فيزيائية وكيميائية متطابقة، باستثناء القدرة على تدوير مستوى استقطاب الضوء بشكل مختلف والتفاعل مع المركبات اللولبية الأخرى. الخاصية الأخيرة هي أساس طرق فصل المتصاوغات الضوئية. أحد الأساليب هو التفاعل بين خليط من المواد التحليلية النشطة بصريًا وبعض الكواشف اللولبية. تتميز المنتجات الناتجة بخصائص فيزيائية مختلفة ويتم فصلها بالطرق الكروماتوغرافية التقليدية. وفي حالة أخرى أكثر شيوعًا، يتم استخدام مادة مراوانية كمرحلة ثابتة لعمود LC. تتفاعل المقابلات الضوئية معها بشكل مختلف ويتم فصلها.

كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC).

الطور الثابت عبارة عن مادة ماصة مشتتة جيدًا (عادةً هلام السيليكا) تترسب على لوح زجاجي أو معدني. يتم تطبيق الخليط المراد تحليله على الطبقة الماصة باستخدام ماصة، ويتم وضع اللوحة من طرف إلى طرف في المذيب. تحت تأثير القوى الشعرية، يرتفع المذيب على طول اللوحة، ويتم فصل الخليط إلى مكونات. يتم الكشف عن المواد الفلورية في ضوء الأشعة فوق البنفسجية، ويتم الكشف عن جميع المواد الأخرى باستخدام كواشف محددة. TLC هي طريقة بسيطة وغير كثيفة العمالة. ويمكن فصل عدة مخاليط في وقت واحد على لوحة واحدة، ويمكن إجراء تحليل كروماتوغرافي ثنائي الأبعاد لزيادة الكفاءة.

تعريفات انتقائية

إحدى المهام الرئيسية للكيمياء التحليلية هي تحقيق انتقائية عالية للقرارات. في بعض الحالات، يتم ضمان الانتقائية عن طريق الفصل الأولي للمواد قيد الدراسة، في حالات أخرى - عن طريق الاستخدام المشترك لأساليب مختلفة. تستخدم العديد من الأنظمة الحديثة كائنات بيولوجية (الإنزيمات والأجسام المضادة والمستقبلات) وأجهزة استشعار خاصة. تتكون المستشعرات من طبقة من مادة نشطة كيميائيًا ومحول طاقة فيزيائي؛ وهي تستخدم عادة لقياس التركيزات الكيميائية بشكل انتقائي. بالإضافة إلى ذلك، فهي تسمح بالقياسات عن بعد والمستمرة.

الطرق الأنزيمية.

من خصائص الإنزيمات التي تهم الكيمياء التحليلية قدرتها على تسريع تفاعلات معينة على وجه التحديد. يمكن استخدام الطرق الأنزيمية لتحليل كل من أنظمة التوازن وعدم التوازن، ودمجها مع طرق كشف مختلفة: قياس الطيف الضوئي، التألق، التألق الكيميائي، قياس الجهد، قياس التيار. يتم استخدام الإنزيمات المثبتة بشكل متزايد. يؤدي هذا غالبًا إلى زيادة دقة الطريقة، وبالإضافة إلى ذلك، فإنه يجعل من الممكن إعادة استخدام الإنزيمات واستخدامها في مفاعلات التدفق أو أجهزة الاستشعار الحيوية. يتم دمج الإنزيمات في الأغشية، أو المواد الهلامية البوليمرية المتصالبة، أو يتم امتصاصها على مادة داعمة صلبة.

الطرق المناعية.

الأجسام المضادة هي مواد يتم إنتاجها في جسم الفقاريات استجابة لظهور المستضدات فيه وترتبط بشكل خاص بهذه المستضدات. يتم تحديد خصوصية الارتباط من خلال المراسلات الهيكلية بين المستضد والجسم المضاد الذي يتم إنتاجه. تستخدم التحديدات المناعية المستضدات المسمى. وهكذا، في المقايسة المناعية الإشعاعية (RIA)، فإن الملصق عبارة عن نظير مشع، عادة 125 I. في الآونة الأخيرة، أصبحت الملصقات والإنزيمات الفلورية والكيميائية والكهربائية تستخدم على نطاق واسع. باستخدام الطرق المناعية، يتم تحليل الأدوية والهرمونات (مثل موجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية، والتي تستخدم لتحديد الحمل)، ويتم تحديد مسببات الأمراض المعدية.

أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية.

المستشعر الكهروكيميائي الأكثر شهرة هو القطب الكهربائي الأيوني. تعمل أقطاب قياس الجهد الغازي والإنزيمي على مبدأ الانتقائية الأيونية. فيها، يتم تغطية غشاء القطب بطبقة من مادة كيميائية، والتي يتم فصلها عن المحلول (أو الغاز) الذي تم تحليله بواسطة غشاء ثانٍ، نافذ للمادة التي يتم تحليلها.

يسجل قطب الغاز ذو قياس الجهد التغيرات في موضع التوازن للتفاعل الكيميائي الذي يحدث في طبقة من المادة على غشاء القطب. يتضمن هذا التفاعل انتشار الغاز عبر الغشاء الخارجي. وعندما تتغير كميته، يتغير موضع توازن التفاعل، ويتم تسجيل هذا التحول بواسطة القطب. يستخدم مستشعر ثاني أكسيد الكربون قطبًا هيدروجينيًا مطليًا بطبقة رقيقة من البيكربونات. CO 2، الذي يخترق الغشاء الخارجي، يغير موضع توازن التفاعل CO 2 + H 2 O HCO 3 - + H +، ويقيس قطب الهيدروجين تركيز أيونات الهيدروجين.

في أقطاب إنزيم قياس الجهد، يكون غشاء القطب مغلفًا بإنزيم (على سبيل المثال، اليورياز في حالة تحديد اليوريا). تم تطوير أجهزة استشعار قياس الجهد لتحديد الأحماض الأمينية والبنسلين والمضادات الحيوية الأخرى. يمكن استخدام البكتيريا والأنسجة النباتية والحيوانية السليمة كطبقة تحتوي على الإنزيم.

في أقطاب الإنزيم غير القياس، يكون الإنزيم في أغلب الأحيان عبارة عن أوكسيديز ويتم تسجيل إما استهلاك الأكسجين أو إنتاج بيروكسيد الهيدروجين. لمراقبة محتوى الجلوكوز في السوائل البيولوجية، يتم استخدام أجهزة استشعار غير قياسية تعتمد على أوكسيديز الجلوكوز.

أجهزة الاستشعار البصرية.

في مثل هذه المستشعرات، يتم تطبيق كاشف محدد على نهاية الألياف الضوئية - دليل الضوء. يتم توجيه شعاع من الضوء على طول دليل الضوء ويتم تسجيل الضوء القادم من النهاية مع العينة المودعة. لقد تم تطوير عدد كبير بشكل خاص من أجهزة الاستشعار لقياس الرقم الهيدروجيني البصري. تحتوي جميعها على كاشف مثبت يمكن أن يوجد في شكلين أو أكثر من القواعد الحمضية. إذا كانت هذه الأشكال لها أطياف امتصاص أو تألق مختلفة، فمن خلال أخذ قياسات عند أطوال موجية مختلفة، يمكن تحديد تركيزها ويمكن حساب الرقم الهيدروجيني. على عكس القطب الزجاجي الذي يقيس الرقم الهيدروجيني في النطاق من 1 إلى 14، تحتوي المستشعرات الضوئية على نطاق ديناميكي من قيم الرقم الهيدروجيني المسجلة التي تغطي 1-2 وحدات على جانبي p كمؤشر. تستخدم مستشعرات الأيونات المعدنية (Al 3+، Mg 2+، Zn 2+، Cd 2+) الروابط التي تبدأ في التألق بقوة عندما ترتبط بهذه الأيونات. تعتمد مستشعرات الأكسجين على إخماد الأكسجين للفلوروفور المثبت. يعد هذا اكتشافًا للتوازن، وهو أقل حساسية للتغيرات في درجة الحرارة ومعدل التدفق من مستشعرات الأكسجين غير القياسية. تم تطوير أجهزة الاستشعار الحيوية بناءً على مبادئ التحليل المناعي. يتم تطبيق الأجسام المضادة والمستضدات ذات العلامات الفلورية على نهاية الألياف الضوئية لهذه المستشعرات.

أجهزة استشعار الكتلة.

يتم تطبيق مادة ماصة انتقائية على محول طاقة حساس للكتلة (على سبيل المثال، مذبذب كهرضغطية كوارتز). يتم ترسيب المادة التي يتم تحديدها عليها، ويقوم المستشعر بتسجيل التغير في الكتلة. تُستخدم أجهزة الاستشعار هذه للكشف عن المواد الغازية والمتطايرة مثل ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت والهيدروكربونات العطرية والأليفاتية والمبيدات الحشرية.

الأدب:

كريشكوف أ.ب. أساسيات الكيمياء التحليلية، المجلد. 1-3. م، 1977
سليبو يو، بيرجونا تي. كيمياء عامة. م، 1979
Karapetyants M.Kh.، Drakin S.I. كيمياء عامة. م، 1981
جلينكا ن.ل. كيمياء عامة. ل.، 1988



طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية أو الآلية

تعتمد طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية أو الآلية على القياس باستخدام الأدوات (الأدوات) والمعلمات الفيزيائية للنظام الذي تم تحليله والتي تنشأ أو تتغير أثناء تنفيذ التفاعل التحليلي.

كان السبب في التطور السريع لطرق التحليل الفيزيائية والكيميائية هو أن الطرق الكلاسيكية للتحليل الكيميائي (قياس الجاذبية، وقياس المعايرة) لم تعد قادرة على تلبية المتطلبات العديدة للصناعات الكيميائية والصيدلانية والمعدنية وأشباه الموصلات والنووية وغيرها من الصناعات، الأمر الذي يتطلب زيادة حساسية الطرق بنسبة 10-8 - 10-9%، انتقائية وسرعة، مما يجعل من الممكن التحكم في العمليات التكنولوجية بناءً على بيانات التحليل الكيميائي، وكذلك تنفيذها تلقائيًا وعن بعد.

يتيح عدد من طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية الحديثة إجراء التحليل النوعي والكمي للمكونات في نفس العينة في وقت واحد. إن دقة تحليل الطرق الفيزيائية والكيميائية الحديثة قابلة للمقارنة بدقة الطرق الكلاسيكية، وفي بعضها، على سبيل المثال، في قياس الكولومتري، تكون أعلى بكثير.

تشمل عيوب بعض الطرق الفيزيائية والكيميائية التكلفة العالية للأدوات المستخدمة والحاجة إلى استخدام المعايير. ولذلك، فإن طرق التحليل الكلاسيكية لم تفقد أهميتها بعد ويتم استخدامها حيث لا توجد قيود على سرعة التحليل وتكون الدقة العالية مطلوبة مع المحتوى العالي للمكون الذي تم تحليله.

تصنيف طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية

يعتمد تصنيف طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية على طبيعة المعلمة الفيزيائية المقاسة للنظام الذي تم تحليله، والتي تعتمد قيمتها على كمية المادة. ووفقاً لهذا، تنقسم جميع الطرق الفيزيائية والكيميائية إلى ثلاث مجموعات كبيرة:

الكهروكيميائية.

البصرية والطيفية.

الكروماتوغرافي.

تعتمد طرق التحليل الكهروكيميائية على قياس المعلمات الكهربائية: التيار، والجهد، وإمكانات قطب التوازن، والتوصيل الكهربائي، وكمية الكهرباء، التي تتناسب قيمها مع محتوى المادة في الجسم الذي تم تحليله.

تعتمد طرق التحليل الضوئية والطيفية على قياس المعلمات التي تميز تأثيرات تفاعل الإشعاع الكهرومغناطيسي مع المواد: شدة إشعاع الذرات المثارة، وامتصاص الإشعاع أحادي اللون، ومعامل انكسار الضوء، وزاوية دوران مستوى شعاع الضوء المستقطب، الخ.

كل هذه المعلمات هي دالة لتركيز المادة في الجسم الذي تم تحليله.

الطرق الكروماتوغرافية هي طرق لفصل المخاليط المتجانسة متعددة المكونات إلى مكونات فردية عن طريق طرق الامتصاص في ظل ظروف ديناميكية. في ظل هذه الظروف، يتم توزيع المكونات بين مرحلتين غير قابلتين للامتزاج: متنقلة وثابتة. ويعتمد توزيع المكونات على اختلاف معاملات توزيعها بين الطور المتحرك والثابت، مما يؤدي إلى اختلاف معدلات انتقال هذه المكونات من الطور الثابت إلى الطور المتحرك. بعد الانفصال، يمكن تحديد المحتوى الكمي لكل مكون من خلال طرق التحليل المختلفة: الكلاسيكية أو الآلية.

التحليل الطيفي للامتصاص الجزيئي

يشمل التحليل الطيفي للامتصاص الجزيئي أنواع التحليل الطيفي الضوئي واللوني الضوئي.

يعتمد التحليل الطيفي على تحديد طيف الامتصاص أو قياس امتصاص الضوء عند طول موجي محدد بدقة، وهو ما يتوافق مع الحد الأقصى لمنحنى الامتصاص للمادة قيد الدراسة.

يعتمد التحليل اللوني الضوئي على مقارنة شدة اللون للمحلول الملون المدروس والمحلول الملون القياسي بتركيز معين.

تمتلك جزيئات المادة طاقة داخلية معينة E، ومكوناتها هي:

طاقة حركة الإلكترونات الموجودة في المجال الكهروستاتيكي للنواة الذرية؛

طاقة اهتزاز النوى الذرية بالنسبة لبعضها البعض E العد؛

طاقة دوران الجزيء E vr

ويتم التعبير عنها رياضيا كمجموع كل الطاقات المذكورة أعلاه:

علاوة على ذلك، إذا كان جزيء مادة ما يمتص الإشعاع، فإن طاقته الأولية E 0 تزداد بمقدار طاقة الفوتون الممتص، أي:

ويترتب على المساواة المذكورة أعلاه أنه كلما كان الطول الموجي أقصر، كلما زاد تردد الاهتزاز، وبالتالي زادت E، أي الطاقة المنقولة إلى جزيء المادة عند التفاعل مع الإشعاع الكهرومغناطيسي. ولذلك فإن طبيعة تفاعل الطاقة الإشعاعية مع المادة ستختلف باختلاف الطول الموجي للضوء α.

تسمى مجموعة جميع الترددات (الأطوال الموجية) للإشعاع الكهرومغناطيسي بالطيف الكهرومغناطيسي. وينقسم الفاصل الزمني للطول الموجي إلى مناطق: الأشعة فوق البنفسجية (UV) حوالي 10-380 نانومتر، المرئية 380-750 نانومتر، الأشعة تحت الحمراء (IR) 750-100000 نانومتر.

إن الطاقة المنقولة إلى جزيء المادة عن طريق الإشعاع من الأشعة فوق البنفسجية والأجزاء المرئية من الطيف كافية لإحداث تغيير في الحالة الإلكترونية للجزيء.

طاقة الأشعة تحت الحمراء أقل، لذلك فهي كافية فقط لإحداث تغيير في طاقة التحولات الاهتزازية والدورانية في جزيء المادة. وبالتالي، في أجزاء مختلفة من الطيف يمكن الحصول على معلومات مختلفة حول حالة المواد وخصائصها وبنيتها.

قوانين امتصاص الإشعاع

تعتمد طرق التحليل الطيفي على قانونين أساسيين. أولهما هو قانون بوغير-لامبرت، والقانون الثاني هو قانون بير. يحتوي قانون Bouguer-Lambert-Beer المدمج على الصيغة التالية:

إن امتصاص المحلول الملون للضوء أحادي اللون يتناسب طرديا مع تركيز المادة الممتصة للضوء وسمك طبقة المحلول التي تمر من خلالها.

قانون Bouguer-Lambert-Beer هو القانون الأساسي لامتصاص الضوء ويشكل أساس معظم طرق التحليل الضوئي. رياضيا يتم التعبير عنه بالمعادلة:

أو

مقاس إل جيأنا / أنا 0 تسمى الكثافة الضوئية للمادة الماصة ويشار إليها بالحرفين D أو A. ومن ثم يمكن كتابة القانون على النحو التالي:

تسمى نسبة شدة تدفق الإشعاع أحادي اللون الذي يمر عبر كائن الاختبار إلى شدة التدفق الأولي للإشعاع شفافية أو نفاذية المحلول ويشار إليها بالحرف T: ت = أنا / أنا 0

ويمكن التعبير عن هذه النسبة كنسبة مئوية. تسمى القيمة T، التي تميز انتقال طبقة بسمك 1 سم، بالنفاذية. ترتبط الكثافة البصرية D والنفاذية T ببعضهما البعض من خلال العلاقة

D و T هي الكميات الرئيسية التي تميز امتصاص محلول مادة معينة بتركيز معين عند طول موجي معين وسمك الطبقة الممتصة.

الاعتماد D(C) خطي، وT(C) أو T(l) أسي. يتم ملاحظة ذلك بدقة فقط بالنسبة لتدفقات الإشعاع أحادية اللون.

تعتمد قيمة معامل الانقراض K على طريقة التعبير عن تركيز المادة في المحلول وسمك الطبقة الماصة. إذا تم التعبير عن التركيز بالمول لكل لتر وكان سمك الطبقة بالسنتيمتر، فإنه يسمى معامل الانقراض المولي، ويرمز له بالرمز ε، ويساوي الكثافة الضوئية للمحلول بتركيز 1 مول/لتر توضع في كوفيت بطبقة سمكها 1 سم.

تعتمد قيمة معامل امتصاص الضوء المولي على:

من طبيعة المذاب؛

الأطوال الموجية للضوء أحادي اللون؛

درجات الحرارة؛

طبيعة المذيب.

أسباب عدم الالتزام بقانون Bouguer-Lambert-Beer.

1. تم اشتقاق القانون وهو صالح فقط للضوء أحادي اللون، وبالتالي، فإن عدم كفاية اللون الأحادي يمكن أن يسبب انحرافًا عن القانون، وإلى حد أكبر، كلما كان الضوء أقل أحادية اللون.

2. يمكن أن تحدث عمليات مختلفة في المحاليل التي تغير تركيز المادة الممتصة أو طبيعتها: التحلل المائي، التأين، الترطيب، الارتباط، البلمرة، التعقيد، إلخ.

3. يعتمد امتصاص المحاليل للضوء بشكل كبير على الرقم الهيدروجيني للمحلول. عندما يتغير الرقم الهيدروجيني للمحلول، قد يتغير ما يلي:

درجة تأين المنحل بالكهرباء الضعيفة.

شكل وجود الأيونات، مما يؤدي إلى تغير في امتصاص الضوء؛

تكوين المركبات المعقدة الملونة الناتجة.

ولذلك فإن القانون يسري على المحاليل شديدة التخفيف، ونطاقه محدود.

قياس الألوان البصرية

يمكن قياس شدة اللون للحلول بطرق مختلفة. من بينها، هناك طرق قياس لونية ذاتية (مرئية) وموضوعية، أي قياس الألوان الضوئية.

الطرق البصرية هي تلك التي يتم فيها تقييم شدة اللون لمحلول الاختبار بالعين المجردة. في الطرق الموضوعية لتحديد القياس اللوني، يتم استخدام الخلايا الكهروضوئية بدلاً من المراقبة المباشرة لقياس شدة اللون لمحلول الاختبار. يتم التحديد في هذه الحالة باستخدام أجهزة خاصة - مقاييس الألوان الضوئية، ولهذا السبب تسمى الطريقة قياس الألوان الضوئية.

الألوان المرئية:

تشمل الأساليب البصرية ما يلي:

- طريقة السلسلة القياسية؛

- طريقة المعايرة اللونية، أو الازدواجية؛

- طريقة المعادلة.

طريقة السلسلة القياسيةعند إجراء التحليل باستخدام طريقة السلسلة القياسية، تتم مقارنة كثافة اللون للمحلول الملون الذي تم تحليله بألوان سلسلة من المحاليل القياسية المعدة خصيصًا (بنفس سمك الطبقة).

طريقة المعايرة اللونية (الازدواج).يعتمد على مقارنة لون المحلول الذي تم تحليله مع لون محلول آخر - التحكم. يحتوي محلول التحكم على جميع مكونات محلول الاختبار، باستثناء المادة التي يتم تحديدها، وجميع الكواشف المستخدمة في تحضير العينة. تتم إضافة المحلول القياسي للمادة التي يتم تحديدها إليها من السحاحة. عندما تتم إضافة الكثير من هذا المحلول بحيث تكون شدة الألوان الخاصة بالتحكم والمحاليل التي تم تحليلها متساوية، فإنه يعتبر أن المحلول الذي تم تحليله يحتوي على نفس الكمية من الحليلة التي تم إدخالها في محلول التحكم.

طريقة التعديليختلف عن طرق قياس الألوان المرئية الموضحة أعلاه، حيث يتم تحقيق تشابه ألوان المحاليل القياسية وحلول الاختبار عن طريق تغيير تركيزها. في طريقة المعادلة يتم تحقيق تشابه الألوان عن طريق تغيير سمك طبقات المحاليل الملونة. لهذا الغرض، عند تحديد تركيز المواد، يتم استخدام مقاييس الألوان للصرف والغمر.

مزايا الطرق البصرية للتحليل اللوني:

تقنية التحديد بسيطة، ليست هناك حاجة لمعدات باهظة الثمن ومعقدة؛

لا تستطيع عين المراقب تقييم الشدة فحسب، بل أيضًا ظلال ألوان المحاليل.

عيوب:

من الضروري إعداد حل قياسي أو سلسلة من الحلول القياسية؛

من المستحيل مقارنة شدة لون المحلول بوجود مواد ملونة أخرى؛

عند مقارنة شدة لون عيون الشخص لفترة طويلة، يتعب الشخص ويزداد خطأ التحديد؛

العين البشرية ليست حساسة للتغيرات الصغيرة في الكثافة الضوئية مثل الأجهزة الكهروضوئية، مما يجعل من المستحيل اكتشاف الاختلافات في التركيز حتى حوالي خمسة في المئة نسبيا.

طرق قياس الألوان الكهروضوئية

يستخدم قياس الألوان الكهروضوئية لقياس امتصاص الضوء أو نفاذية المحاليل الملونة. تسمى الأدوات المستخدمة لهذا الغرض مقاييس الألوان الكهروضوئية (PECs).

تتضمن الطرق الكهروضوئية لقياس كثافة اللون استخدام الخلايا الكهروضوئية. على عكس الأدوات التي يتم فيها إجراء مقارنات الألوان بصريًا، فإن جهاز استقبال الطاقة الضوئية في أجهزة قياس الألوان الكهروضوئية هو جهاز - خلية ضوئية. يقوم هذا الجهاز بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. تسمح الخلايا الضوئية بتحديدات اللونية ليس فقط في المناطق المرئية، ولكن أيضًا في مناطق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء من الطيف. يعد قياس تدفقات الضوء باستخدام أجهزة القياس الضوئية الكهروضوئية أكثر دقة ولا يعتمد على خصائص عين الراصد. يتيح استخدام الخلايا الكهروضوئية أتمتة تحديد تركيز المواد في التحكم الكيميائي للعمليات التكنولوجية. ونتيجة لذلك، يتم استخدام قياس الألوان الكهروضوئي على نطاق واسع في ممارسات مختبرات المصانع من قياس الألوان المرئي.

في التين. يوضح الشكل 1 الترتيب المعتاد للعقد في أدوات قياس انتقال أو امتصاص المحاليل.

الشكل 1. المكونات الرئيسية لأجهزة قياس امتصاص الإشعاع: 1- مصدر الإشعاع. 2 - أحادي اللون. 3 - كوفيت للحلول. 4 - المحول. 5 - مؤشر الإشارة.

تنقسم أجهزة قياس الألوان الضوئية، اعتمادًا على عدد الخلايا الكهروضوئية المستخدمة في القياسات، إلى مجموعتين: شعاع واحد (ذراع واحدة) - أجهزة تحتوي على خلية ضوئية واحدة وشعاع مزدوج (ذراع مزدوج) - مع خليتين ضوئيتين.

دقة القياس التي تم الحصول عليها باستخدام FECs ذات الشعاع الواحد منخفضة. في المصانع والمختبرات العلمية، يتم استخدام التركيبات الكهروضوئية المجهزة بخليتين ضوئيتين على نطاق واسع. يعتمد تصميم هذه الأجهزة على مبدأ مساواة شدة شعاعين ضوئيين باستخدام الحجاب الحاجز المتغير، أي مبدأ التعويض البصري لتدفقين ضوئيين عن طريق تغيير فتحة بؤبؤ الحجاب الحاجز.

يظهر الرسم التخطيطي للجهاز في الشكل. 2. ينقسم الضوء الصادر من المصباح المتوهج 1 إلى شعاعين متوازيين باستخدام المرايا 2. تمر هذه الحزم الضوئية عبر مرشحات الضوء 3، والكفيتات ذات المحاليل 4، وتسقط على الخلايا الكهروضوئية 6 و6"، والتي ترتبط بالجلفانومتر 8 وفقًا لدائرة تفاضلية. يغير الحجاب الحاجز 5 شدة تدفق الضوء الساقط على الخلية الكهروضوئية 6. يعمل الإسفين المحايد الضوئي 7 على تخفيف حادث التدفق الضوئي على خلية كهروضوئية مقاس 6 بوصات.

الصورة 2. رسم تخطيطي لمقياس الألوان الكهروضوئي ثنائي الشعاع

تحديد التركيز في قياس الألوان الكهروضوئية

لتحديد تركيز التحاليل في قياس الألوان الكهروضوئية، يتم استخدام ما يلي:

طريقة لمقارنة الكثافات الضوئية للمحاليل الملونة القياسية والاختبارية؛

طريقة التحديد تعتمد على متوسط ​​قيمة معامل امتصاص الضوء المولي؛

طريقة منحنى المعايرة؛

طريقة مضافة.

طريقة لمقارنة الكثافات الضوئية للمحاليل الملونة القياسية والاختبارية

للتحديد، قم بإعداد محلول قياسي للحليلة ذات التركيز المعروف، والذي يقترب من تركيز محلول الاختبار. حدد الكثافة الضوئية لهذا المحلول عند طول موجي معين د فلوريدا. ثم يتم تحديد الكثافة البصرية لمحلول الاختبار د × بنفس الطول الموجي وبنفس سمك الطبقة. من خلال مقارنة الكثافات البصرية للاختبار والحلول المرجعية، تم العثور على التركيز غير المعروف للحليلة.

تنطبق طريقة المقارنة على التحليلات الفردية وتتطلب الامتثال الإلزامي للقانون الأساسي لامتصاص الضوء.

طريقة الرسم البياني للمعايرة. لتحديد تركيز المادة باستخدام هذه الطريقة، قم بإعداد سلسلة من 5-8 محاليل قياسية بتركيزات مختلفة. عند اختيار نطاق تركيز المحاليل القياسية، يتم استخدام المبادئ التالية:

* يجب أن تغطي مساحة القياسات الممكنة لتركيز المحلول قيد الدراسة؛

* يجب أن تتوافق الكثافة البصرية لمحلول الاختبار تقريبًا مع منتصف منحنى المعايرة؛

* من المرغوب فيه مراعاة القانون الأساسي لامتصاص الضوء في نطاق التركيز هذا، أي أن الرسم البياني للاعتماد خطي؛

* يجب أن تكون قيمة الكثافة الضوئية في حدود 0.14...1.3.

قياس الكثافة البصرية للحلول القياسية ورسم الاعتماد د(ج) . وبعد تحديد د × للمحلول قيد الدراسة حسب منحنى المعايرة الذي وجدوه ج س (تين. 3).

تتيح هذه الطريقة تحديد تركيز المادة حتى في الحالات التي لا يتم فيها مراعاة القانون الأساسي لامتصاص الضوء. في هذه الحالة يتم تحضير عدد كبير من المحاليل القياسية التي تختلف في التركيز بما لا يزيد عن 10%.

أرز. 3. اعتماد الكثافة الضوئية للمحلول على التركيز (منحنى المعايرة)

الطريقة المضافة- هذا نوع من طرق المقارنة يعتمد على مقارنة الكثافة الضوئية لمحلول الاختبار والمحلول نفسه مع إضافة كمية معلومة من المادة المراد تحديدها.

يتم استخدامه للقضاء على التأثير المتداخل للشوائب الأجنبية ولتحديد الكميات الصغيرة من الحليلة في وجود كميات كبيرة من المواد الغريبة. تتطلب الطريقة الامتثال الإلزامي للقانون الأساسي لامتصاص الضوء.

القياس الطيفي

هذه طريقة تحليل ضوئي يتم من خلالها تحديد محتوى المادة من خلال امتصاصها للضوء أحادي اللون في المناطق المرئية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء من الطيف. في القياس الطيفي، على عكس القياس الضوئي، لا يتم توفير اللون الأحادي عن طريق مرشحات الضوء، ولكن عن طريق أجهزة أحادية اللون، والتي تسمح بتغيير الطول الموجي بشكل مستمر. يتم استخدام المنشورات أو حواجز الحيود كأجهزة أحادية اللون، والتي توفر أحادية اللون أعلى بكثير من مرشحات الضوء، وبالتالي فإن دقة التحديدات الطيفية أعلى.

تسمح طرق القياس الطيفي، مقارنة بطرق القياس اللوني الضوئي، بحل مجموعة واسعة من المشكلات:

* إجراء التحديد الكمي للمواد في نطاق واسع من الأطوال الموجية (185-1100 نانومتر)؛

* إجراء التحليل الكمي للأنظمة متعددة المكونات (التحديد المتزامن للعديد من المواد)؛

* تحديد ثوابت التركيب والثبات للمركبات المعقدة الممتصة للضوء.

* تحديد الخصائص الضوئية للمركبات الممتصة للضوء.

على عكس مقاييس الضوء، فإن الموحد اللوني في مقاييس الطيف الضوئي هو منشور أو محزوز حيود، مما يسمح بتغيير الطول الموجي بشكل مستمر. توجد أدوات للقياسات في مناطق الطيف المرئي والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. الرسم التخطيطي لمقياس الطيف الضوئي مستقل عمليا عن المنطقة الطيفية.

تأتي أجهزة قياس الطيف الضوئي، مثل أجهزة قياس الضوء، في أنواع أحادية الشعاع ومزدوجة الشعاع. في الأجهزة ذات الشعاع المزدوج، ينقسم تدفق الضوء بطريقة ما إما داخل جهاز اللون الأحادي أو عند الخروج منه: ثم يمر تدفق واحد عبر محلول الاختبار، والآخر عبر المذيب.

تعد أدوات الحزمة الواحدة مفيدة بشكل خاص للتحديدات الكمية بناءً على قياسات الامتصاص عند طول موجة واحد. في هذه الحالة، تعد بساطة الجهاز وسهولة التشغيل ميزة كبيرة. تعد السرعة وسهولة القياس الأكبر عند العمل باستخدام أدوات مزدوجة الشعاع مفيدة في التحليل النوعي، عندما يجب قياس الكثافة الضوئية على نطاق كبير من الطول الموجي للحصول على الطيف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن بسهولة تكييف جهاز ثنائي الشعاع للتسجيل التلقائي للكثافة الضوئية المتغيرة باستمرار: تستخدم جميع مقاييس الطيف الضوئي الحديثة للتسجيل نظام ثنائي الشعاع لهذا الغرض.

تعتبر كل من الأدوات ذات الشعاع الواحد والشعاع المزدوج مناسبة للقياسات المرئية والأشعة فوق البنفسجية. تعتمد مقاييس الطيف الضوئي للأشعة تحت الحمراء المنتجة تجاريًا دائمًا على تصميم مزدوج الشعاع، نظرًا لأنها تُستخدم عادةً لمسح وتسجيل منطقة كبيرة من الطيف.

يتم إجراء التحليل الكمي للأنظمة ذات المكون الواحد باستخدام نفس الطرق المستخدمة في قياس الألوان الكهروضوئية:

من خلال مقارنة الكثافات الضوئية للحلول القياسية والاختبارية؛

طريقة التحديد تعتمد على متوسط ​​قيمة معامل امتصاص الضوء المولي؛

باستخدام طريقة الرسم البياني للمعايرة،

وليس له سمات مميزة.

القياس الطيفي في التحليل النوعي

التحليل النوعي في الجزء فوق البنفسجي من الطيف. عادةً ما يشتمل أطياف امتصاص الأشعة فوق البنفسجية على نطاقين أو ثلاثة، وأحيانًا خمسة نطاقات امتصاص أو أكثر. لتحديد المادة قيد الدراسة بشكل لا لبس فيه، يتم تسجيل طيف امتصاصها في المذيبات المختلفة ومقارنة البيانات التي تم الحصول عليها مع الأطياف المقابلة للمواد المماثلة ذات التركيب المعروف. إذا تزامن أطياف الامتصاص للمادة قيد الدراسة في مذيبات مختلفة مع طيف المادة المعروفة، فمن الممكن بدرجة عالية من الاحتمال استخلاص نتيجة حول هوية التركيب الكيميائي لهذه المركبات. للتعرف على مادة مجهولة من خلال طيف الامتصاص الخاص بها، من الضروري أن يكون لديك عدد كاف من أطياف الامتصاص للمواد العضوية وغير العضوية. هناك أطالس توضح أطياف الامتصاص للعديد من المواد العضوية بشكل رئيسي. تمت دراسة أطياف الأشعة فوق البنفسجية للهيدروكربونات العطرية جيدًا بشكل خاص.

عند تحديد المركبات غير المعروفة، ينبغي أيضًا الانتباه إلى شدة الامتصاص. تحتوي العديد من المركبات العضوية على نطاقات امتصاص يقع الحد الأقصى لها عند نفس الطول الموجي، ولكن شدتها مختلفة. على سبيل المثال، في طيف الفينول يوجد نطاق امتصاص عند 255 = 255 نانومتر، حيث يكون معامل الامتصاص المولي عند الحد الأقصى للامتصاص هو ε ماكس= 1450. عند نفس الطول الموجي، يوجد للأسيتون نطاق ε ماكس = 17.

التحليل النوعي في الجزء المرئي من الطيف. يمكن أيضًا تحديد مادة ملونة، مثل الصبغة، عن طريق مقارنة طيف الامتصاص المرئي الخاص بها مع طيف الامتصاص الخاص بصبغة مماثلة. تم وصف أطياف الامتصاص لمعظم الأصباغ في أطالس وأدلة خاصة. من طيف الامتصاص للصبغة، يمكن استخلاص استنتاج حول نقاء الصبغة، لأنه يوجد في طيف الشوائب عدد من نطاقات الامتصاص الغائبة في طيف الصبغة. من طيف الامتصاص لخليط من الأصباغ، يمكن أيضًا استخلاص استنتاج حول تكوين الخليط، خاصة إذا كانت أطياف مكونات الخليط تحتوي على نطاقات امتصاص تقع في مناطق مختلفة من الطيف.

التحليل النوعي في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف

يرتبط امتصاص الأشعة تحت الحمراء بزيادة في الطاقات الاهتزازية والدورانية للرابطة التساهمية إذا أدى إلى تغيير في عزم ثنائي القطب للجزيء. وهذا يعني أن جميع الجزيئات ذات الروابط التساهمية تقريبًا، بدرجة أو بأخرى، قادرة على الامتصاص في منطقة الأشعة تحت الحمراء.

عادة ما تكون أطياف الأشعة تحت الحمراء للمركبات التساهمية متعددة الذرات معقدة للغاية: فهي تتكون من العديد من نطاقات الامتصاص الضيقة وتختلف تمامًا عن أطياف الأشعة فوق البنفسجية التقليدية والأطياف المرئية. تنشأ الاختلافات من طبيعة التفاعل بين الجزيئات الممتصة وبيئتها. يؤثر هذا التفاعل (في المراحل المكثفة) على التحولات الإلكترونية في حامل اللون، وبالتالي تتسع خطوط الامتصاص وتميل إلى الاندماج في نطاقات امتصاص واسعة. على العكس من ذلك، في طيف الأشعة تحت الحمراء، فإن معامل التردد والامتصاص المقابل للرابطة الفردية عادة ما يتغير قليلاً مع التغيرات في البيئة (بما في ذلك التغيرات في الأجزاء المتبقية من الجزيء). تتوسع الخطوط أيضًا، ولكن ليس بما يكفي لدمجها في شريط.

عادة، عند إنشاء أطياف الأشعة تحت الحمراء، يتم رسم النفاذية على المحور الصادي كنسبة مئوية بدلاً من الكثافة الضوئية. مع طريقة البناء هذه، تظهر نطاقات الامتصاص على شكل انخفاضات في المنحنى، وليس كحد أقصى في أطياف الأشعة فوق البنفسجية.

يرتبط تكوين أطياف الأشعة تحت الحمراء بالطاقة الاهتزازية للجزيئات. يمكن توجيه الاهتزازات على طول رابطة التكافؤ بين ذرات الجزيء، وفي هذه الحالة تسمى التكافؤ. هناك اهتزازات تمدد متماثلة، حيث تهتز الذرات في نفس الاتجاهات، واهتزازات تمدد غير متماثلة، حيث تهتز الذرات في اتجاهين متعاكسين. إذا حدثت اهتزازات ذرية مع تغير في الزاوية بين الروابط، فإنها تسمى تشوهًا. هذا التقسيم تعسفي للغاية، لأنه أثناء اهتزازات التمدد، تتشوه الزوايا بدرجة أو بأخرى والعكس صحيح. عادة ما تكون طاقة اهتزازات الانحناء أقل من طاقة اهتزازات التمدد، وتقع نطاقات الامتصاص الناتجة عن اهتزازات الانحناء في منطقة الموجات الأطول.

تتسبب اهتزازات جميع ذرات الجزيء في حدوث نطاقات امتصاص فردية لجزيئات مادة معينة. ولكن من بين هذه الاهتزازات يمكن تمييز اهتزازات مجموعات الذرات التي تقترن بشكل ضعيف باهتزازات ذرات بقية الجزيء. تسمى نطاقات الامتصاص الناتجة عن مثل هذه الاهتزازات بالنطاقات المميزة. يتم ملاحظتها، كقاعدة عامة، في أطياف جميع الجزيئات التي تحتوي على هذه المجموعات من الذرات. مثال على النطاقات المميزة هي النطاقات عند 2960 و2870 سم -1. النطاق الأول ناتج عن اهتزازات التمدد غير المتماثلة لرابطة CH-H في مجموعة ميثيل CH 3، والثاني بسبب اهتزازات التمدد المتماثلة لرابطة CH-H لنفس المجموعة. يتم ملاحظة هذه النطاقات ذات الانحراف الطفيف (±10 سم -1) في أطياف جميع الهيدروكربونات المشبعة، وبشكل عام، في طيف جميع الجزيئات التي تحتوي على مجموعات CH 3.

يمكن للمجموعات الوظيفية الأخرى أن تؤثر على موضع النطاق المميز، ويمكن أن يصل فرق التردد إلى ±100 سم -1، ولكن مثل هذه الحالات قليلة العدد ويمكن أخذها في الاعتبار بناءً على بيانات الأدبيات.

هناك أنواع عديدة من التحليل. يمكن تصنيفها وفقًا لمعايير مختلفة:.

- حسب طبيعة المعلومات الواردة. يميز التحليل النوعي(في هذه الحالة، اكتشفوا ما تتكون المادة، ما هي المكونات المدرجة في تكوينها) و تحليل كمي(فهي تحدد محتوى مكونات معينة، على سبيل المثال بالنسبة المئوية بالوزن، أو نسبة المكونات المختلفة). إن الخط الفاصل بين التحليل النوعي والكمي اعتباطي للغاية، خاصة عند دراسة الشوائب الدقيقة. لذلك، إذا لم يتم اكتشاف مكون معين أثناء التحليل النوعي، فيجب الإشارة إلى الحد الأدنى من هذا المكون الذي يمكن اكتشافه باستخدام هذه الطريقة. ولعل النتيجة السلبية للتحليل النوعي لا ترجع إلى غياب أحد المكونات، بل إلى عدم كفاية حساسية الطريقة المستخدمة! من ناحية أخرى، يتم إجراء التحليل الكمي دائمًا مع الأخذ بعين الاعتبار التركيب النوعي الموجود مسبقًا للمادة قيد الدراسة.

- التصنيف حسب كائنات التحليل: التقنية والسريرية, الطب الشرعيوإلخ.

- التصنيف حسب كائنات التعريف.

لا ينبغي الخلط بين المصطلحات - تحليلو يحدد.أشياء تعريفاتقم بتسمية المكونات التي يجب تحديد محتوياتها أو اكتشافها بشكل موثوق. مع الأخذ بعين الاعتبار طبيعة المكون الذي يتم تحديده، يتم التمييز بين أنواع مختلفة من التحليل (الجدول 1.1).

الجدول 1-1. تصنيف أنواع التحليل (حسب كائنات التحديد أو الكشف)

نوع التحليل	موضوع التعريف (أو الاكتشاف)	مثال	منطقة التطبيق
النظائر	ذرات ذات قيم معينة للشحنة النووية والعدد الكتلي (النظائر)	137 سي إس، 90 ريال، 235 ش	الطاقة النووية، ومكافحة التلوث البيئي، والطب، وعلم الآثار، وما إلى ذلك.
عنصري	ذرات ذات قيم معينة للشحنة النووية (العناصر)	Cs، Sr، U، Cr، Fe، Hg	في كل مكان
حقيقي	ذرات (أيونات) عنصر ما في حالة أكسدة معينة أو في مركبات ذات تركيبة معينة (شكل العنصر)	الكروم (III)، الحديد 2+، الزئبق في المركبات المعقدة	التكنولوجيا الكيميائية، ومكافحة التلوث البيئي، والجيولوجيا، والمعادن، وما إلى ذلك.
جزيئي	جزيئات ذات تركيب وبنية معينة	البنزين، الجلوكوز، الإيثانول	الطب، مكافحة التلوث البيئي، الكيمياء الزراعية، التكنولوجيا الكيميائية، الطب الشرعي.
المجموعة الهيكلية أو الوظيفية	مجموع الجزيئات ذات الخصائص الهيكلية المعطاة والخصائص المماثلة (مجموع الأيزومرات والمتماثلات)	الهيدروكربونات المشبعة والسكريات الأحادية والكحولات	التكنولوجيا الكيميائية، صناعة الأغذية، الطب.
مرحلة	مرحلة أو عنصر ضمن مرحلة معينة	الجرافيت في الفولاذ، والكوارتز في الجرانيت	المعادن والجيولوجيا وتكنولوجيا مواد البناء.

إن التصنيف “حسب أهداف التعريف” مهم جداً لأنه يساعد على اختيار طريقة التحليل المناسبة (الطريقة التحليلية). نعم لاجل تحليل العناصرغالبًا ما تستخدم الطرق الطيفية المعتمدة على تسجيل إشعاع الذرات عند أطوال موجية مختلفة. تتضمن معظم الطرق الطيفية التدمير الكامل (الانحلال) للحليلة. إذا كان من الضروري تحديد الطبيعة والمحتوى الكمي للجزيئات المختلفة التي تشكل تركيبة المادة العضوية قيد الدراسة ( التحليل الجزيئي)، فإن إحدى الطرق الأكثر ملاءمة ستكون الكروماتوغرافيا، والتي لا تنطوي على تدمير الجزيئات.

خلال تحليل العناصرتحديد أو قياس العناصر بغض النظر عن حالة الأكسدة أو إدراجها في تكوين جزيئات معينة. يتم تحديد التركيب العنصري الكامل للمادة قيد الدراسة في حالات نادرة. عادة ما يكون ذلك كافيا لتحديد بعض العناصر التي تؤثر بشكل كبير على خصائص الكائن قيد الدراسة.

حقيقيبدأ التمييز بين التحليل كنوع مستقل مؤخرًا نسبيًا؛ وكان يُنظر إليه سابقًا على أنه جزء من العنصر. الغرض من تحليل المواد هو تحديد محتوى الأشكال المختلفة لنفس العنصر بشكل منفصل. على سبيل المثال، الكروم (III) والكروم (VI) في مياه الصرف الصحي. وفي المنتجات البترولية، يتم تعريف "كبريتات الكبريت" و"الكبريت الحر" و"كبريتيد الكبريت" بشكل منفصل. ومن خلال دراسة تكوين المياه الطبيعية، اكتشفوا أي جزء من الزئبق موجود في شكل مركبات قوية (غير مترابطة) ومعقدة وعضوية، وما هو الجزء الموجود في شكل أيونات حرة. هذه المشاكل هي أكثر صعوبة من مشاكل التحليل العنصري.

التحليل الجزيئيأهمية خاصة في دراسة المواد العضوية والمواد ذات الأصل الحيوي. ومن الأمثلة على ذلك تحديد البنزين في البنزين أو الأسيتون في هواء الزفير. في مثل هذه الحالات، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار ليس فقط التركيب، ولكن أيضا بنية الجزيئات. بعد كل شيء، قد تحتوي المادة قيد الدراسة على أيزومرات ومتجانسات المكون الذي يتم تحديده. وبالتالي، غالبًا ما يكون من الضروري تحديد محتوى الجلوكوز في وجود العديد من أيزومراته والمركبات الأخرى ذات الصلة، مثل السكروز.

عندما يتعلق الأمر بتحديد المحتوى الإجمالي لجميع الجزيئات التي لها بعض السمات الهيكلية المشتركة، ونفس المجموعات الوظيفية، وبالتالي خصائص كيميائية مماثلة، يتم استخدام المصطلح المجموعة الهيكلية(أو وظيفي)تحليل. على سبيل المثال، يتم تحديد كمية الكحولات (المركبات العضوية التي تحتوي على مجموعة OH) عن طريق إجراء تفاعل مشترك لجميع الكحوليات مع الصوديوم المعدني، ثم قياس حجم الهيدروجين المنطلق. يتم تحديد كمية الهيدروكربونات غير المشبعة (التي لها روابط مزدوجة أو ثلاثية) عن طريق أكسدتها باليود. يتم أحيانًا تحديد المحتوى الإجمالي للمكونات المماثلة في التحليل غير العضوي - على سبيل المثال، المحتوى الإجمالي للعناصر الأرضية النادرة.

هناك نوع محدد من التحليل تحليل المرحلة. وبالتالي، يمكن للكربون الموجود في الحديد الزهر والصلب أن يذوب في الحديد، ويمكن أن يشكل مركبات كيميائية مع الحديد (كربيدات)، ويمكن أيضًا أن يشكل مرحلة منفصلة (الجرافيت). لا تعتمد الخصائص الفيزيائية للمنتج (القوة والصلابة وما إلى ذلك) على إجمالي محتوى الكربون فحسب، بل أيضًا على توزيع الكربون بين هذه الأشكال. لذلك، لا يهتم علماء المعادن فقط بمحتوى الكربون الإجمالي في الحديد الزهر أو الفولاذ، ولكن أيضًا بوجود مرحلة جرافيت منفصلة (كربون حر) في هذه المواد، وكذلك المحتوى الكمي لهذه المرحلة.

تركز دورة الكيمياء التحليلية الأساسية على التحليل العنصري والجزيئي. في أنواع أخرى من التحليل، يتم استخدام طرق محددة للغاية، ولا يتم تضمين تحليلات النظائر والمرحلة والمجموعات الهيكلية في برنامج الدورة الأساسية.

التصنيف حسب دقة النتائج ومدة التحليل وتكلفته.تسمى نسخة مبسطة وسريعة ورخيصة من التحليل تحليل صريح. لأداءها، غالبا ما تستخدم طرق الاختبار.على سبيل المثال، يمكن لأي شخص (غير محلل) تقييم محتوى النترات في الخضروات (السكر في البول، المعادن الثقيلة في مياه الشرب، إلخ) باستخدام ورقة مؤشر خاصة. ستكون النتيجة مرئية للعين، حيث يتم تحديد محتوى المكون باستخدام مقياس الألوان المرفق مع الورقة. لا تتطلب طرق الاختبار تسليم العينة إلى المختبر أو أي معالجة لمواد الاختبار؛ لا تستخدم هذه الأساليب معدات باهظة الثمن ولا تجري حسابات. من المهم فقط أن النتيجة لا تعتمد على وجود مكونات أخرى في المادة قيد الدراسة، ولهذا من الضروري أن تكون الكواشف التي يتم تشريب الورق بها أثناء تصنيعها محددة. ومن الصعب للغاية التأكد من خصوصية طرق الاختبار، ولم ينتشر هذا النوع من التحليل إلا في السنوات الأخيرة من القرن العشرين. وبطبيعة الحال، لا يمكن لطرق الاختبار أن توفر دقة عالية في التحليل، ولكنها ليست مطلوبة دائمًا.

العكس تماما من التحليل السريع - تحليل المراجحة.الشرط الرئيسي لذلك هو ضمان أكبر قدر ممكن من الدقة للنتائج. نادرا ما يتم إجراء تحليلات التحكيم (على سبيل المثال، لحل النزاع بين الشركة المصنعة والمستهلك للمنتجات الصناعية). لإجراء مثل هذه التحليلات، يتم إشراك فناني الأداء الأكثر تأهيلاً، ويتم استخدام الأساليب الأكثر موثوقية والمثبتة بشكل متكرر. الوقت الذي يقضيه في إجراء مثل هذا التحليل، فضلا عن تكلفته، ليست ذات أهمية أساسية.

مكان وسط بين التحليل السريع والمراجحة - من حيث الدقة والمدة والتكلفة وغيرها من المؤشرات - يشغله ما يسمى الاختبارات الروتينية. الجزء الأكبر من التحليلات التي يتم إجراؤها في المصانع ومختبرات المراقبة والتحليل الأخرى هي من هذا النوع.

هناك طرق أخرى للتصنيف، وأنواع أخرى من التحليل. على سبيل المثال، يتم أخذ كتلة مادة الاختبار المستخدمة مباشرة في التحليل في الاعتبار. وفي إطار التصنيف المقابل هناك التحليل الكلي(كيلوجرام، لتر)، التحليل شبه المجهري(كسور الجرام والمليلتر) و التحليل الدقيق. في الحالة الأخيرة، يتم استخدام أجزاء من الملليجرام أو أقل، ويتم قياس أحجام المحاليل بالميكرولتر، وفي بعض الأحيان يجب ملاحظة نتيجة التفاعل تحت المجهر. نادرًا ما يستخدم التحليل الدقيق في المختبرات التحليلية.

1.3. طرق التحليل

يعتبر مفهوم "طريقة التحليل" هو الأهم في الكيمياء التحليلية. يستخدم هذا المصطلح عندما يريدون تحديد جوهر تحليل معين، مبدأه الأساسي. طريقة التحليل هي طريقة عالمية إلى حد ما ومبنية على النظرية لإجراء التحليل، بغض النظر عن المكون الذي يتم تحديده وما الذي يتم تحليله بالضبط.هناك ثلاث مجموعات رئيسية من الطرق (الشكل 1-1). يهدف بعضها في المقام الأول إلى فصل مكونات الخليط قيد الدراسة (تبين أن التحليل اللاحق بدون هذه العملية غير دقيق أو حتى مستحيل). أثناء الفصل، يحدث عادةً تركيز المكونات التي يتم تحديدها (انظر الفصل 8). ومن الأمثلة على ذلك طرق الاستخراج أو طرق التبادل الأيوني. يتم استخدام طرق أخرى أثناء التحليل النوعي؛ فهي تعمل على تحديد (تحديد) موثوق للمكونات التي تهمنا. والثالث، الأكثر عددًا، مخصص للتحديد الكمي للمكونات. يتم استدعاء المجموعات المقابلة طرق الفصل والتركيز وطرق التحديد وطرق التحديد.طرق المجموعتين الأوليين، كقاعدة عامة، , تلعب دورا داعما. سوف تناقش هذا في وقت لاحق. الأكثر أهمية للممارسة هي طرق التحديد.

بالإضافة إلى المجموعات الثلاث الرئيسية، هناك هجينطُرق. لا تظهر هذه الطرق في الشكل 1.1. في الطرق الهجينة، يتم دمج فصل المكونات وتحديدها وتحديدها بشكل عضوي في جهاز واحد (أو في مجموعة واحدة من الأجهزة). وأهم هذه الطرق هو التحليل الكروماتوجرافي. في جهاز خاص (الكروماتوغراف) يتم فصل مكونات عينة الاختبار (الخليط) حيث تتحرك بسرعات مختلفة من خلال عمود مملوء بالمسحوق الصلب (الماصة). وبحلول الوقت الذي يغادر فيه أحد المكونات العمود، يتم الحكم على طبيعته وبالتالي يتم تحديد جميع مكونات العينة. المكونات التي تخرج من العمود واحدة تلو الأخرى تدخل إلى جزء آخر من الجهاز، حيث يقوم جهاز خاص - كاشف - بقياس وتسجيل إشارات جميع المكونات. في كثير من الأحيان، يتم حساب محتويات جميع المكونات تلقائيًا على الفور. ومن الواضح أن التحليل الكروماتوغرافي لا يمكن اعتباره مجرد طريقة لفصل المكونات، أو مجرد طريقة للتحديد الكمي، فهو على وجه التحديد طريقة هجينة.

تجمع كل طريقة تحديد بين العديد من التقنيات المحددة التي يتم من خلالها قياس نفس الكمية الفيزيائية. على سبيل المثال، لإجراء تحليل كمي، يمكنك قياس إمكانات القطب المغمور في محلول الاختبار، ثم باستخدام القيمة المحتملة التي تم العثور عليها، قم بحساب محتوى مكون معين من المحلول. جميع التقنيات التي تكون العملية الرئيسية فيها هي قياس جهد القطب الكهربائي تعتبر حالات خاصة طريقة قياس الجهد. عند تصنيف تقنية ما كطريقة تحليلية أو أخرى، لا يهم الكائن الذي تتم دراسته، وما هي المواد التي يتم تحديدها وبأي دقة، وما هي الأداة المستخدمة وكيف يتم إجراء الحسابات - إنه أمر مهم فقط ما هي الكمية التي نقيسها؟وتسمى عادة الكمية الفيزيائية التي يتم قياسها أثناء التحليل، اعتمادًا على تركيز المكون الذي يتم تحديده إشارة تحليلية.

وبطريقة مماثلة يمكننا تمييز الطريقة التحليل الطيفي.وفي هذه الحالة، تكون العملية الرئيسية هي قياس شدة الضوء المنبعث من العينة عند طول موجي محدد. طريقة التحليل العياري (الحجمي).يعتمد على قياس حجم المحلول المستهلك في التفاعل الكيميائي مع المكون المحدد في العينة. غالبًا ما يتم حذف كلمة "طريقة"؛ فهم ببساطة يقولون "قياس الجهد"، "التحليل الطيفي"، "قياس المعايرة"، وما إلى ذلك. في التحليل الانكساريالإشارة هي معامل انكسار الضوء بواسطة محلول الاختبار، في القياس الطيفي- امتصاص الضوء (عند طول موجي معين). ويمكن الاستمرار في قائمة الأساليب والإشارات التحليلية المقابلة لها؛ وفي المجمل، هناك عشرات الأساليب المستقلة المعروفة.

كل طريقة تحديد لها أساسها النظري الخاص وترتبط باستخدام معدات محددة. تختلف مجالات تطبيق الأساليب المختلفة بشكل كبير. تستخدم بعض الطرق في المقام الأول لتحليل المنتجات البترولية، والبعض الآخر لتحليل الأدوية، والبعض الآخر لدراسة المعادن والسبائك، وما إلى ذلك. وبالمثل، يمكن التمييز بين طرق إجراء تحليل العناصر وطرق تحليل النظائر وما إلى ذلك. هناك أيضًا طرق عالمية تستخدم في تحليل مجموعة واسعة من المواد ومناسبة لتحديد مجموعة واسعة من المكونات فيها. على سبيل المثال، يمكن استخدام الطريقة الطيفية لتحليل المجموعات العنصرية والجزيئية والهيكلية.

تختلف الدقة والحساسية والخصائص الأخرى للتقنيات الفردية ضمن نفس الطريقة التحليلية، ولكن ليس بقدر خصائص الطرق المختلفة. يمكن دائمًا حل أي مشكلة تحليلية بعدة طرق مختلفة (على سبيل المثال، يمكن تحديد الكروم الموجود في سبائك الفولاذ باستخدام الطريقة الطيفية، وقياس المعايرة، وقياس الجهد). يختار المحلل الطريقة، مع الأخذ في الاعتبار القدرات المعروفة لكل منهم والمتطلبات المحددة لتحليل معين. من المستحيل اختيار الطرق "الأفضل" و"الأسوأ" بشكل نهائي؛ فكل شيء يعتمد على المشكلة التي يتم حلها، وعلى متطلبات نتائج التحليل. وبالتالي، فإن التحليل الوزني، كقاعدة عامة، يعطي نتائج أكثر دقة من التحليل الطيفي، ولكنه يتطلب المزيد من العمل والوقت. ولذلك، فإن التحليل الوزني جيد لتحليلات المراجحة، ولكنه غير مناسب للتحليل السريع.

تنقسم طرق التحديد إلى ثلاث مجموعات: الكيميائية والفيزيائية والفيزيائية والكيميائية. في كثير من الأحيان يتم الجمع بين الطرق الفيزيائية والكيميائية الفيزيائية تحت الاسم العام "الطرق الآلية"، لأنه في كلتا الحالتين يتم استخدام نفس الأدوات. بشكل عام، الحدود بين مجموعات الأساليب تعسفية للغاية.

الطرق الكيميائيةتعتمد على تفاعل كيميائي بين المكون الذي يتم تحديده وكاشف مضاف خصيصًا. يستمر التفاعل وفقًا للمخطط:

هنا وأدناه، يشير الرمز X إلى المكون الذي يتم تحديده (جزيء، أيون، ذرة، وما إلى ذلك)، R هو الكاشف المضاف، Y هي مجموعة منتجات التفاعل. تشتمل مجموعة الطرق الكيميائية على طرق التحديد الكلاسيكية (المعروفة والمدروسة جيدًا) منذ فترة طويلة، وفي المقام الأول قياس الجاذبية وقياس المعايرة. عدد الطرق الكيميائية صغير نسبيا؛ لديهم جميعا نفس الأسس النظرية (نظرية التوازنات الكيميائية، وقوانين الحركية الكيميائية، وما إلى ذلك). كإشارة تحليلية في الطرق الكيميائية، عادة ما يتم قياس كتلة أو حجم المادة. لا يتم استخدام الأدوات الفيزيائية المعقدة، باستثناء الموازين التحليلية، والمعايير الخاصة للتركيب الكيميائي في الطرق الكيميائية. هذه الأساليب لديها الكثير من القواسم المشتركة في قدراتها. وسيتم مناقشة هذه في الفصل 4.

الطرق الفيزيائيةلا ترتبط بالتفاعلات الكيميائية واستخدام الكواشف. مبدأهم الأساسي هو مقارنة الإشارات التحليلية المماثلة للمكون X في المادة قيد الدراسة وفي معيار معين (عينة ذات تركيز معروف بدقة لـ X). وبعد إنشاء رسم بياني للمعايرة مسبقًا (اعتماد الإشارة على تركيز أو كتلة X) وقياس قيمة الإشارة لعينة من المادة قيد الدراسة، يتم حساب تركيز X في هذه المادة. هناك طرق أخرى لحساب التركيزات (انظر الفصل 6). عادة ما تكون الطرق الفيزيائية أكثر حساسية من الطرق الكيميائية، وبالتالي فإن تحديد الشوائب الدقيقة يتم بشكل رئيسي من خلال الطرق الفيزيائية. هذه الأساليب سهلة التشغيل آليًا وتتطلب وقتًا أقل للتحليل. ومع ذلك، تتطلب الطرق الفيزيائية معايير خاصة، وتتطلب معدات معقدة ومكلفة ومتخصصة للغاية، وهي عادة أقل دقة من الطرق الكيميائية.

من حيث مبادئها وقدراتها، فإنها تحتل مكانا وسطا بين الطرق الكيميائية والفيزيائية. الفيزيائية والكيميائيةطرق التحليل. في هذه الحالة، يقوم المحلل بإجراء تفاعل كيميائي، لكنه يراقب تقدمه أو نتيجته ليس بصريًا، ولكن باستخدام الأدوات الفيزيائية. على سبيل المثال، يضيف تدريجياً واحدًا آخر بتركيز معروف من كاشف مذاب إلى محلول الاختبار، وفي الوقت نفسه يتحكم في جهد القطب المغمور في المحلول المعاير (معايرة الجهد) ، من خلال القفزة المحتملة، يحكم المحلل على اكتمال التفاعل، ويقيس حجم المعايرة المنفقة عليه، ويحسب نتيجة التحليل. وتكون هذه الطرق بشكل عام دقيقة مثل الطرق الكيميائية وحساسة تقريبًا مثل الطرق الفيزيائية.

غالبًا ما يتم تقسيم الطرق الآلية وفقًا لخاصية أخرى أكثر وضوحًا - وهي طبيعة الإشارة المقاسة. في هذه الحالة، يتم تمييز المجموعات الفرعية من الطرق البصرية والكهروكيميائية والرنين والتنشيط وغيرها من الطرق. هناك أيضًا عدد قليل من الأساليب التي لم يتم تطويرها بعد الطرق البيولوجية والكيميائية الحيوية.

3315 0

للتلوث بالمعادن الثقيلة (HM) تأثير سلبي شديد التنوع على حياة الكائنات الحية وعلى المحيط الحيوي للأرض بشكل عام. فإلى جانب المبيدات الحشرية والديوكسينات والمنتجات البترولية والفينولات والفوسفات والنترات، تشكل المعادن الثقيلة ذلك "الخليط الجهنمي" الذي قد يشكك في المستقبل في وجود الحضارة ذاته. ويؤدي الحجم المتزايد للتلوث البيئي إلى زيادة في تواتر الطفرات الجينية، والسرطان، وأمراض القلب والأوعية الدموية، والأمراض المهنية، والتسمم، والأمراض الجلدية، واضطرابات المناعة الهامة سريريا. يرافق العصر القادم لتكنولوجيا النانو دخول العناصر الأرضية النادرة والنادرة إلى المحيط الحيوي، والتي لم تواجهها الطبيعة الحية سابقًا، وبالتالي ليس لديها آليات كيميائية حيوية لمواجهة التأثير غير الودي المحتمل لهذه العناصر على الأنظمة الحية.

وفي ظل هذه الظروف يصبح استخدام الكيمياء التحليلية، التي تتناول وسائل تحديد التركيب الكيميائي للمواد الطبيعية والاصطناعية، ضروريا للغاية. تُستخدم تقنيات وأساليب هذا العلم لتحديد المواد الداخلة في تركيب جسم ما، ولتحديدها الكمي الدقيق. وفي الطب تشكل الكيمياء التحليلية أساس الاختبارات المعملية السريرية التي تساعد الأطباء على تشخيص الأمراض وتحقيق النجاح في علاجها. كما تستخدم التحاليل الكيميائية لتقييم درجة التلوث البيئي وتحديد القيمة الغذائية للأغذية. نظرًا لأن ليس الجميع على دراية بمناهج الكيمياء التحليلية في التحليل، فيجب قول بضع كلمات حول المصطلحات. شرط انتقائييعني التفاعل مع عدة مواد، هذا المصطلح محدديعني تفاعل مع مادة واحدة. شروط تحليلو يحددغير متكافئ. يتم تحليل العينة (الكائن) لمحتوى مكون واحد أو أكثر ( التحليلات)، وتسمى عملية قياس محتوى الحليلة تعريف.

طُرق تحريلم يتم تطوير دراسات محتوى بعض العناصر في الطب؛ يتم تحديد قائمة العناصر للتحليل اعتمادا على المظاهر السريرية. ويحتوي الملحق على جداول لأهم الأمراض والمتلازمات وعلامات النقص والزائدة ضروري(= حيوية) العناصر الدقيقة وفقًا لـ A.P. أفتسينو وآخرون (1991). في كثير من الأحيان، يتم استخدام التحليل متعدد العناصر في الطب الشرعي لتحديد أسباب التسمم الحاد والمزمن. مثل هذا التحليل مهم أيضًا في تشخيص وعلاج الأمراض المهنية الناجمة عن التعرض المزمن للمعادن الثقيلة على الجسم (سواء الأصل الصناعي أو البيئي).

بالنسبة للطب الوقائي بشكل عام، وخاصة بالنسبة لأطباء الصحة، تعد البيانات المتعلقة بالتركيب النوعي والكمي للتلوث البيئي والشوائب الضارة في المواد الخام الغذائية والمنتجات الغذائية مهمة للغاية، مما يسمح بتطوير التدابير التشريعية والتنظيمية المناسبة. الطريقة الوحيدة الموثوقة للحصول عليها هي تحليل تركيبة الهواء والماء والتربة والأشياء البيئية الأخرى والمواد الخام الغذائية والمنتجات الغذائية. لا يمكن استبدال بيانات التحليل بدراسة الوثائق الفنية، حيث أن الانتهاكات والحوادث التكنولوجية شائعة أثناء الإنتاج، ويمكن أن يكون تفاعل الملوثات في البيئة الحقيقية غير متوقع، على سبيل المثال، معادي أو على العكس من ذلك، متآزر.

المواد العضوية الحيوية الطبية. ج.ك. باراشكوف

ورشة عمل الكيمياء الغرض: دراسة الطبيعة الكيميائية للعينة التي تم تحليلها الغرض: دراسة الطبيعة الكيميائية للعينة التي تم تحليلها التحليل النوعي التحليل الكمي مجموعة من الطرق التجريبية التي تجعل من الممكن تحديد المحتوى الكمي للمكونات الفردية في العينة التي تم تحليلها، يتم التعبير عنها في شكل حدود ثقة أو أرقام تشير إلى الخطأ، وهي مجموعة من الطرق التجريبية التي تسمح بتحديد المحتوى الكمي للمكونات الفردية في العينة التي تم تحليلها، معبرًا عنها في شكل حدود أو أرقام تشير إلى الخطأ.

أسباب تحضير العينة: العينة عبارة عن خليط من مواد لا يمكن تحديدها معًا. العينة عبارة عن خليط من مواد لا يمكن تحديدها معًا. محتوى المادة التحليلية أقل من حد الكشف الخاص بالطريقة الإجراءات المطلوبة: تركيز الفصل

تحضير العينة طرق التحضير: الترسيب عزل الطور الصلب من راسب قليل الذوبان من محلول عزل الطور الصلب من راسب قليل الذوبان من محلول استخلاص استخلاص مادة من الطور المائي بمذيب عضوي غير قابل للامتزاج استخلاص مادة من طور مائي مع مذيب عضوي غير قابل للامتزاج الامتزاز تركيز مادة في السطح البيني تركيز مادة في السطح البيني الهجرة الكهربية فصل الأيونات في محلول يعتمد على حركة أيونية مختلفة فصل الأيونات في محلول يعتمد على حركة أيونية مختلفة

معالجة البيانات المستلمة الطرق: استخدام الصيغ الجاهزة استخلاص الصيغة من القوانين الأساسية طريقة الرسم البياني للمعايرة يتطلب استخدام الصيغ الامتثال الكامل للشروط التجريبية التي تم تطويرها من أجلها! يتطلب استخدام الصيغ الامتثال الكامل للشروط التجريبية التي تم تطويرها من أجلها!

معالجة البيانات التي تم الحصول عليها طريقة الرسم البياني للمعايرة 1. قم بإعداد عدة (3-5) عينات بمحتوى معروف مسبقًا للمادة المطلوبة. يجب أن تتضمن حدود نطاق التركيزات المحضرة بوضوح القيم المتوقعة 2. تحليل العينات القياسية باستخدام الطريقة المختارة. 3. ارسم نتائج التحليل على رسم بياني يعكس اعتماد حجم الإشارة التحليلية على تركيز المادة التحليلية (احفظها في ذاكرة الكمبيوتر). 4. إجراء تحليل لعينة مجهولة مع مراعاة ظروف التجربة بشكل كامل. 5. بيانيا، أو باستخدام معالجة الكمبيوتر للنتائج، تحديد تركيز المادة في العينة.

معالجة البيانات التي تم الحصول عليها طريقة الرسم البياني للمعايرة C(m) X o o o o Cx Cx من الضروري التأكد من أن العلاقة بين التركيز وقيمة الإشارة التحليلية خطية من الضروري التأكد من أن العلاقة بين التركيز وقيمة الإشارة التحليلية مستقيمة.

تسجيل النتائج عرض النتيجة مجموعة من التقنيات التجريبية التي تسمح لك بتحديد المحتوى الكمي للمكونات الفردية في العينة التي تم تحليلها، معبرًا عنها في شكل حدود ثقة أو أرقام تشير إلى الخطأ مجموعة من التقنيات التجريبية التي تسمح لك بتحديد المحتوى الكمي للمكونات الفردية في العينة التي تم تحليلها، معبرًا عنها في شكل حدود الثقة الفاصلة أو الرقم الذي يشير إلى الخطأ أمثلة على العرض الصحيح للنتيجة: م أدوية لكل محلول 100 مل = 350 مجم م أدوية لكل 100 مل محلول = مجم 20 فاصل الثقة للخطأ mg

التحليل المباشر الخصائص الرئيسية للطرق التحليلية: الحساسية ذلك تركيز المادة الذي يمكن تحديده على المعدات التسلسلية مع وجود خطأ قياسي لطريقة معينة تركيز المادة الذي يمكن تحديده على المعدات التسلسلية مع خطأ قياسي لطريقة معينة الكشف الحد الأدنى حد الكشف الحد الأدنى لتركيز المادة التي يمكن اكتشافها نوعيًا بطريقة معينة الحد الأدنى لتركيز المادة التي يمكن اكتشافها نوعيًا بطريقة معينة التكاثر تكرار نتائج العديد من التجارب التي يتم إجراؤها تحت نفس الظروف لنفس تكرار نتائج عدة تجارب أجريت تحت نفس الظروف لنفس العينة الدقة نسبة أخطاء التحديد بهذه الطريقة وخطأها المنهجي نسبة أخطاء التحديد بهذه الطريقة وخطأها المنهجي

تصنيف طرق التحليل الكيميائي الكيميائي الفيزيائي الكيميائي الفيزيائي الهجين يتضمن استخدام التفاعلات الكيميائية والتحديد البصري للنتيجة بناءً على القياس بمساعدة أدوات الخواص الفيزيائية للمادة اعتمادًا على تركيبها الكمي بناءً على القياس الخواص الفيزيائية التي تظهر أو تتغير أثناء التفاعل الكيميائي الطرق التي يتم فيها الجمع بين طرق الفصل والتقدير أو طريقتين أو أكثر للتقدير

تصنيف طرق التحليل الكيميائي الطرق الكيميائية قياس الجاذبية قياس المعايرة على أساس قياس كتلة الحليلة المعزولة من العينة التي تم تحليلها على أساس قياس كتلة الحليلة المعزولة من العينة التي تم تحليلها على أساس الإضافة التدريجية لمحلول كاشف من التركيز المعروف للحجم المقاس للمادة التحليلية مع ملاحظة متزامنة للتغيرات في المحلول بناءً على الإضافة التدريجية لمحلول كاشف ذي تركيز معروف إلى الحجم المقاس للمادة المحللة مع ملاحظة متزامنة للتغيرات في المحلول المزايا: العيوب: - دقة عالية – مدة – عتبات كشف منخفضة

طريقة الترسيب الجاذبية يتم ترسيب المادة على شكل مركب قليل الذوبان، ثم يتم ترشيحها وتجفيفها ووزنها. مثال تحديد أيونات Ag + باستخدام طريقة التقطير باليوديدات يتم تبخير المادة واحتجازها بكاشف آخر، ويتم تحديد كمية المادة من خلال التغير في كتلة الكاشف. مثال عند تحديد الرطوبة، يتم تسخين جسم ما، ويتم امتصاص البخار مع كمية معروفة من CaCl 2 اللامائي ويتم وزنه. طرق التحليل الكهربائي ترسيب الحليلة على سطح القطب ترسيب الحليلة على سطح القطب الكهربائي مثال عزل أيونات النحاس من محلول حمضي على شكل معدن على سطح قطب نحاسي.

تفاعل التحييد مثال: نقطة التكافؤ هي اللحظة التي تتفاعل فيها المواد بكميات متكافئة. ويسمى حجم المعايرة المستهلكة للوصول إلى نقطة التكافؤ بالحجم المكافئ. ويتم تسجيل الوصول إلى نقطة التكافؤ باستخدام مؤشر

الأنماط العامة النقاط المكافئة والمحايدة لا تتطابق دائمًا. يمكن أن تقع النقطة المكافئة ومنطقة قفزة المعايرة في كل من المناطق القلوية والحمضية. لاكتشاف نقطة مكافئة، يكون هذا المؤشر هو المناسب فقط، حيث يكون نطاق تغيرات اللون في منطقة قفزة المعايرة.

المفاهيم الأساسية للتحليل الحجمي 1. EQUIVALENT HnXHnXB(OH) m Me n m+ X m n- ولكن! إذا شاركت مادة ما في تفاعل الأكسدة والاختزال، فيمكن أن يكون هناك جسيم حقيقي أو وهمي يمكنه ربط أو إطلاق أيون هيدروجين واحد في تفاعل التعادل

توضح المفاهيم الأساسية للتحليل الحجمي أي جزء من الجسيم الحقيقي لمادة ما يعادل أيون هيدروجين واحد (إلكترون واحد) في تفاعل معين. HnXHnX B(OH) m Z = n Z = m مقلوب العدد المكافئ z للمادة. عامل التكافؤ – f eq H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O f eq (H 2 SO 4) = ½ H 2 SO 4 + NaOH NaH SO 4 + H 2 O مثال: f eq (H 2 SO 4) ) = 1 لكن:

2. الكتلة المكافئة الكتلة المولية المكافئة (M 1/z) - كتلة مول واحد من المادة المكافئة (g)، g/mol المفاهيم الأساسية للتحليل الحجمي H 2 SO 4 + 2NaOH Na 2 SO 4 + 2H 2 O f eq (H 2 SO 4) = ½ مثال: H 2 SO 4 + NaOH NaH SO 4 + H 2 O f eq (H 2 SO 4) = 1 ولكن: M 1/z (H 2 SO 4) = M f eq = 98 ½ = 49 جم / مول M 1 / z (H 2 SO 4) = M f مكافئ = 98 1 = 98 جم / مول

التركيز الطبيعي (الوضع الطبيعي، مكافئ التركيز المولي) يُظهر عدد مولات مكافئات المادة في لتر واحد من المحلول N = C m، إذا كان M 1/z = M منذ M 1/z M، إذن N C m المفاهيم الأساسية للحجم تسميات التحليل: C n، N، C 1/z 4. حل TITLE T = حل N. م 1/ض الأبعاد: جم/لتر، ملجم/مل. يوضح عدد الملليجرامات من المادة الموجودة في ملليلتر واحد من المحلول

عند المعايرة عند نقطة التكافؤ، يكون عدد مكافئات مادة واحدة مساويًا لعدد معادلات مادة أخرى: 1/z (A) = 1/z (B) أو C 1/z (A) V(A) = C 1/z (B) V(B ) أو كما كتبوا سابقًا: N 1. V 1 = N 2. V 2 قانون المكافئات m v-va = N r-ra. م1/ض. V الحل حساب كتلة المادة في المحلول : من هنا : C 1/z (A) = C 1/z (B) V(B) V(A) N 1 = N2V2N2V2 V1V1

المعايرة المعايرة المباشرة إضافة مباشرة لكاشف قياسي إلى المحلول الذي تم تحليله إضافة مباشرة لكاشف قياسي إلى المحلول الذي تم تحليله مثال NaOH(an.r-r) + HCl (قياسي) = NaCl + H 2 O المؤشر - الفينول فثالين معايرة غير مباشرة معايرة غير مباشرة المادة يتم تحديده لا يتفاعل - يتفاعل مع المعاير، ولكن يمكن ربطه كميًا بمادة أخرى تتفاعل مع المعاير. مثال لتحديد أيونات Ca 2+ Ca 2+ + KMnO 4 = لا تتفاعل، لكن Ca 2+ + (COOH) 2 = CaC 2 O 4 (ترسب)، ثم CaC 2 O 4 + H 2 SO 4 + KMno 4 = CaSO 4 + CO 2 + MnO يجب أن يكون التفاعل الذي تقوم عليه الطريقة... - انتقائي - كمي - سريع

المعايرة المعايرة بالتحليل الحجمي معايرة المادة غير المتفاعلة التي تضاف بشكل زائد إلى محلول الاختبار كحل قياسي معايرة المادة غير المتفاعلة التي تضاف بشكل زائد إلى محلول الاختبار كحل قياسي معايرة الاستبدال المعايرة الاستبدالية إذا لم تتفاعل المادة التحليلية مع المعايرة ثم يضاف كاشف مساعد إلى المحلول الذي يشكل كمية مكافئة من المادة البديلة مع تحديد المادة. مثال لتعريف KMnO 4 KMnO 4 + KI + H 2 SO 4 = I 2 (كمية مكافئة) +... I 2 + Na 2 S 2 O 3 = NaI + Na 2 S 4 O 6 (مؤشر - نشاء) مثال للتحديد من محتوى KBr KBr + AgNO 3 (تحويلة) = KNO 3 + AgBrg + AgNO 3 (المتبقي) AgNO 3 (المتبقي) + NH 4 CNS = NH 4 NO 3 + مؤشر AgCNSg - Fe 3+ (Fe CNS - = Fe( الجهاز العصبي المركزي) 3 (القرمزي))

الطرق الفيزيائية للتحليل الكهروكيميائية بناءً على العمليات التي تحدث في المحلول تحت تأثير التيار بناءً على العمليات التي تحدث في المحلول تحت تأثير قياس الجهد الحالي (قياس الأيونات) قياس الجهد قياس الكولومتري قياس التوصيل تحديد تركيز الأيونات باستخدام أقطاب كهربائية انتقائية للأيونات قياس القطب الكهربائي الإمكانات اعتمادا على تركيز المادة قياس كمية الكهرباء المستهلكة أثناء تفاعلات القطب. قياس تركيز المنحل بالكهرباء في محلول بواسطة الموصلية الكهربائية.

الطرق الفيزيائية الطرق الطيفية تعتمد على تفاعل المادة مع الإشعاع الكهرومغناطيسي. بناءً على تفاعل المادة مع الإشعاع الكهرومغناطيسي.، m E = h = hC/ الموجات الدقيقة موجات الراديو الأشعة فوق البنفسجية الأشعة السينية والإشعاع IR إعادة توجيه دوران الإلكترون لبعض الذرات (1 H، 13 C،...) اهتزازات الذرات انتقال الإلكترونات من مستويات الروابط المتعددة إلى المستويات المثارة مطيافية الرنين المغناطيسي النووي مطيافية الأشعة تحت الحمراء مطيافية الأشعة فوق البنفسجية

التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) المهام المطلوب حلها: - تحديد بنية المواد غير المعروفة - التأكد من نقاء وفردية مركب ذو بنية معروفة أهداف التحليل: المواد العضوية السائلة، محاليل المواد العضوية التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء أهداف التحليل: صلبة، سائلة، غازية المواد من أي نوع، التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية. أهداف التحليل: المواد الصلبة والسائلة والغازية التي لها روابط متعددة في بنيتها. حد كشف الطرق الطيفية ز

إمكانيات الطرق الحديثة للتحليل الكيميائي في الطب إمكانيات الطرق الحديثة للتحليل الكيميائي في الطب كروماتوغرافيا الغاز والسائل عالية الأداء الملف الأيضي للمكونات العضوية في بول الشخص السليم الملف الأيضي للمكونات العضوية في بول الشخص السليم I t

إمكانيات الطرق الحديثة للتحليل الكيميائي في الطب إمكانيات الطرق الحديثة للتحليل الكيميائي في الطب I t,2,3-trimethylbenzene 3 - 1,2,4-trimethylbenzene 5 - m,p-dimethyltoluene 8 - p-xilene 9 - m -زيلين 11 - إيثيل بنزين 12 - نونان 13 - تولوين 14 - ن - أوكتان 15 - ن - هيبتان ميثيل هكسان ميثيل هكسان 18 - ن - هكسان ميثيل بنتان 20 - ن - بنتان تحليل عينة الهواء (عينة مأخوذة من جسر فيبورغ)