ქიმიური ანალიზის მეთოდების მნიშვნელობა. Რაოდენობრივი ანალიზი

ლექციის მონახაზი:

1. ფიზიკური და ქიმიური მეთოდების ზოგადი მახასიათებლები

2. ზოგადი ინფორმაცია ანალიზის სპექტროსკოპიული მეთოდების შესახებ.

3. ანალიზის ფოტომეტრული მეთოდი: ფოტოკოლორიმეტრია, კოლორიმეტრია, სპექტროფოტომეტრია.

4. ზოგადი ინფორმაცია ანალიზის ნეფელომეტრიული, ლუმინესცენტური, პოლარიმეტრიული მეთოდების შესახებ.

5. ანალიზის რეფრაქტომეტრიული მეთოდი.

6. ზოგადი ინფორმაცია მასობრივი სპექტრული და რადიომეტრიული ანალიზების შესახებ.

7. ანალიზის ელექტროქიმიური მეთოდები (პოტენციომეტრია, კონდუქტომეტრია, კულომეტრია, ამპერომეტრია, პოლაროგრაფია).

8. ანალიზის ქრომატოგრაფიული მეთოდი.

ანალიზის ფიზიკოქიმიური მეთოდების არსი. მათი კლასიფიკაცია.

ანალიზის ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები, ისევე როგორც ქიმიური მეთოდები, ეფუძნება ამა თუ იმ ქიმიურ რეაქციას. ფიზიკურ მეთოდებში ქიმიური რეაქციები არ არსებობს ან მეორეხარისხოვანია, თუმცა სპექტრულ ანალიზში ხაზების ინტენსივობა ყოველთვის მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ქიმიურ რეაქციებზე ნახშირბადის ელექტროდში ან გაზის ცეცხლში. ამიტომ, ზოგჯერ ფიზიკური მეთოდები შედის ფიზიკურ-ქიმიურ მეთოდთა ჯგუფში, რადგან არ არსებობს საკმარისად მკაცრი ცალსახა განსხვავება ფიზიკურ და ფიზიკოქიმიურ მეთოდებს შორის და ფიზიკური მეთოდების ცალკეულ ჯგუფად დაყოფას ფუნდამენტური მნიშვნელობა არ აქვს.

ანალიზის ქიმიურმა მეთოდებმა ვერ დააკმაყოფილა პრაქტიკის მრავალფეროვანი მოთხოვნები, რაც გაიზარდა სამეცნიერო და ტექნოლოგიური პროგრესის, ნახევარგამტარული ინდუსტრიის, ელექტრონიკისა და კომპიუტერების განვითარებისა და სუფთა და ულტრასუფთა ნივთიერებების ფართო გამოყენების შედეგად ტექნოლოგიაში.

ანალიზის ფიზიკური და ქიმიური მეთოდების გამოყენება აისახება სურსათის წარმოების ტექნოქიმიურ კონტროლში, კვლევით და წარმოების ლაბორატორიებში. ეს მეთოდები ხასიათდება მაღალი მგრძნობელობით და სწრაფი ანალიზით. ისინი დაფუძნებულია ნივთიერებების ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გამოყენებაზე.

ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდების გამოყენებით ანალიზების ჩატარებისას, ეკვივალენტური წერტილი (რეაქციის დასასრული) განისაზღვრება არა ვიზუალურად, არამედ ინსტრუმენტების გამოყენებით, რომლებიც აღრიცხავენ ტესტის ნივთიერების ფიზიკურ თვისებებში ცვლილებებს ეკვივალენტურ წერტილში. ამ მიზნით ჩვეულებრივ გამოიყენება მოწყობილობები შედარებით რთული ოპტიკური ან ელექტრული წრეებით, რის გამოც ამ მეთოდებს მეთოდებს უწოდებენ. ინსტრუმენტული ანალიზი.

ხშირ შემთხვევაში ეს მეთოდები არ საჭიროებს ქიმიურ რეაქციას ანალიზის ჩასატარებლად, ანალიზის ქიმიური მეთოდებისგან განსხვავებით. საჭიროა მხოლოდ გაანალიზებული ნივთიერების ნებისმიერი ფიზიკური თვისებების ინდიკატორების გაზომვა: ელექტრული გამტარობა, სინათლის შთანთქმა, სინათლის გარდატეხა და ა.შ.

ანალიზის ფიზიკოქიმიური მეთოდების გამოყენება უფრო გვიან დაიწყო, ვიდრე ანალიზის ქიმიური მეთოდები, როდესაც დამყარდა და შეისწავლა ურთიერთობა ნივთიერებების ფიზიკურ თვისებებსა და მათ შემადგენლობას შორის.

ფიზიკოქიმიური მეთოდების სიზუსტე მნიშვნელოვნად განსხვავდება მეთოდის მიხედვით. აქვს უმაღლესი სიზუსტე (0,001%-მდე) კულომეტრია,ელექტროენერგიის იმ რაოდენობის გაზომვის საფუძველზე, რომელიც იხარჯება იონების ან ელემენტების ელექტროქიმიურ დაჟანგვაზე ან შემცირებაზე. ფიზიკოქიმიური მეთოდების უმეტესობას აქვს ცდომილება 2-5%-ის ფარგლებში, რაც აღემატება ანალიზის ქიმიური მეთოდების ცდომილებას. თუმცა, შეცდომების ასეთი შედარება არ არის მთლად სწორი, რადგან ის ეხება სხვადასხვა კონცენტრაციის რეგიონებს. თუ განსაზღვრული კომპონენტის შემცველობა მცირეა (დაახლოებით 10-3% ან ნაკლები), ანალიზის კლასიკური ქიმიური მეთოდები, როგორც წესი, შეუფერებელია; მაღალ კონცენტრაციებში ფიზიკოქიმიური მეთოდები წარმატებით ეჯიბრება ქიმიურ მეთოდებს. ფიზიკოქიმიური მეთოდების უმეტესობის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი მინუსი არის სტანდარტებისა და სტანდარტული ხსნარების სავალდებულო არსებობა.

ფიზიკურ-ქიმიურ მეთოდებს შორის ყველაზე დიდი პრაქტიკული გამოყენებაა:

1. სპექტრული და სხვა ოპტიკური მეთოდები (რეფრაქტომეტრია, პოლარიმეტრია);

2. ანალიზის ელექტროქიმიური მეთოდები;

3. ანალიზის ქრომატოგრაფიული მეთოდები.

გარდა ამისა, არსებობს ფიზიკური და ქიმიური მეთოდების კიდევ 2 ჯგუფი:

1. რადიომეტრიული მეთოდები, რომლებიც დაფუძნებულია მოცემული ელემენტის რადიოაქტიური გამოსხივების გაზომვაზე;

2. მასის სპექტრომეტრიული ანალიზის მეთოდები, რომლებიც დაფუძნებულია ცალკეული იონიზებული ატომების, მოლეკულების და რადიკალების მასების განსაზღვრაზე.

მეთოდების რაოდენობის მიხედვით ყველაზე ვრცელი და პრაქტიკული მნიშვნელობით ყველაზე მნიშვნელოვანი არის სპექტრული და სხვა ოპტიკური მეთოდების ჯგუფი. ეს მეთოდები ეფუძნება ნივთიერებების ურთიერთქმედებას ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებასთან. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მრავალი სახეობა არსებობს: რენტგენის სხივები, ულტრაიისფერი, ხილული, ინფრაწითელი, მიკროტალღური და რადიო სიხშირე. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მატერიასთან ურთიერთქმედების სახეობიდან გამომდინარე, ოპტიკური მეთოდები კლასიფიცირდება შემდეგნაირად.

ნივთიერების მოლეკულების პოლარიზაციის ეფექტის გაზომვის საფუძველზე რეფრაქტომეტრია, პოლარიმეტრია.

გაანალიზებულ ნივთიერებებს შეუძლიათ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმა და, ამ ფენომენის გამოყენების საფუძველზე, გამოიყოფა ჯგუფი. შთანთქმის ოპტიკური მეთოდები.

გამოიყენება ანალიტების ატომების მიერ სინათლის შთანთქმა ატომური შთანთქმის ანალიზი. სპექტრის ულტრაიისფერ, ხილულ და ინფრაწითელ რაიონებში მოლეკულებისა და იონების მიერ სინათლის შთანთქმის უნარმა შესაძლებელი გახადა შექმნა მოლეკულური შთანთქმის ანალიზი (კოლორიმეტრია, ფოტოკოლორიმეტრია, სპექტროფოტომეტრია).

შეჩერებული ნაწილაკების მიერ სინათლის შთანთქმამ და გაფანტვამ ხსნარში (შეჩერება) გამოიწვია მეთოდების გაჩენა ტურბიდიმეტრია და ნეფელომეტრია.

მეთოდები, რომლებიც დაფუძნებულია გამოსხივების ინტენსივობის გაზომვაზე, რომელიც გამოწვეულია აგზნებული მოლეკულების და ანალიზის ატომების მიერ ენერგიის გამოყოფის შედეგად, ე.წ. ემისიის მეთოდები. TO მოლეკულური ემისიის მეთოდებიმოიცავს ლუმინესცენციას (ფლუორესცენცია) ატომური ემისია- ემისიის სპექტრული ანალიზი და ალი ფოტომეტრია.

ელექტროქიმიური მეთოდებიანალიზები ეფუძნება ელექტროგამტარობის გაზომვას ( კონდუქტომეტრია); პოტენციური განსხვავება ( პოტენციომეტრია); ელექტროენერგიის რაოდენობა, რომელიც გადის ხსნარში ( კულომეტრია); მიმდინარე მნიშვნელობის დამოკიდებულება გამოყენებულ პოტენციალზე ( ვოლტ-ამპერომეტრია).

ჯგუფს ანალიზის ქრომატოგრაფიული მეთოდებიმოიცავს გაზისა და გაზ-თხევადი ქრომატოგრაფიის მეთოდებს, დაყოფას, თხელ ფენას, ადსორბციას, იონგაცვლის და სხვა სახის ქრომატოგრაფიის მეთოდებს.

ანალიზის სპექტროსკოპიული მეთოდები: ზოგადი ინფორმაცია

ანალიზის სპექტროსკოპიული მეთოდის კონცეფცია, მისი ჯიშები

ანალიზის სპექტროსკოპიული მეთოდები- ფიზიკური მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ურთიერთქმედებას მატერიასთან. ურთიერთქმედება იწვევს სხვადასხვა ენერგეტიკულ გადასვლებს, რომლებიც ინსტრუმენტულად აღირიცხება გამოსხივების შთანთქმის, არეკვლისა და ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გაფანტვის სახით.

კლასიფიკაცია:

ემისიის სპექტრული ანალიზი ეფუძნება ემისიის (გამოსხივების) სპექტრის ან სხვადასხვა ნივთიერების ემისიის სპექტრის შესწავლას. ამ ანალიზის ვარიაციაა ალი ფოტომეტრია, რომელიც ეფუძნება ატომური გამოსხივების ინტენსივობის გაზომვას, რომელიც აღგზნებულია ნივთიერების ცეცხლში გაცხელებით.

შთანთქმის სპექტრული ანალიზი ეფუძნება გაანალიზებული ნივთიერებების შთანთქმის სპექტრის შესწავლას. თუ რადიაცია შთანთქავს ატომებს, მაშინ შთანთქმას ატომური ეწოდება, ხოლო თუ მოლეკულებით, მაშინ მას მოლეკულური ეწოდება. შთანთქმის სპექტრული ანალიზის რამდენიმე ტიპი არსებობს:

1. სპექტროფოტომეტრია - ითვალისწინებს გაანალიზებული ნივთიერების მიერ გარკვეული ტალღის სიგრძის სინათლის შთანთქმას, ე.ი. მონოქრომატული გამოსხივების შეწოვა.

2. ფოტომეტრია - ეფუძნება გაანალიზებული ნივთიერების მიერ არამკაცრად მონოქრომატული გამოსხივების სინათლის შთანთქმის გაზომვას.

3. კოლორიმეტრია ეფუძნება სპექტრის ხილულ ნაწილში ფერადი ხსნარების მიერ სინათლის შთანთქმის გაზომვას.

4. ნეფელომეტრია ეფუძნება ხსნარში შეჩერებული მყარი ნაწილაკებით მიმოფანტული სინათლის ინტენსივობის გაზომვას, ე.ი. შუქი მიმოფანტული შეჩერებით.

ლუმინესცენციის სპექტროსკოპია იყენებს შესასწავლი ობიექტის ბზინვარებას, რომელიც ხდება ულტრაიისფერი სხივების გავლენის ქვეშ.

სპექტრის შთანთქმის ან ემისიის რომელი ნაწილის მიხედვით ხდება, სპექტროსკოპია განასხვავებენ სპექტრის ულტრაიისფერ, ხილულ და ინფრაწითელ რეგიონებს.

სპექტროსკოპია არის მგრძნობიარე მეთოდი 60-ზე მეტი ელემენტის დასადგენად. იგი გამოიყენება მრავალი მასალის, მათ შორის ბიოლოგიური მედიის, მცენარეული ნივთიერებების, ცემენტების, ჭიქების და ბუნებრივი წყლების ანალიზისთვის.

ანალიზის ფოტომეტრული მეთოდები

ანალიზის ფოტომეტრული მეთოდები ეფუძნება ანალიტის მიერ სინათლის შერჩევით შთანთქმას ან მის კომბინაციას შესაბამის რეაგენტთან. შთანთქმის ინტენსივობა შეიძლება გაიზომოს ნებისმიერი მეთოდით, ფერადი ნაერთის ბუნების მიუხედავად. მეთოდის სიზუსტე დამოკიდებულია გაზომვის მეთოდზე. არსებობს კოლორიმეტრული, ფოტოკოლორიმეტრიული და სპექტროფოტომეტრიული მეთოდები.

ანალიზის ფოტოკოლორიმეტრიული მეთოდი.

ანალიზის ფოტოკოლორიმეტრიული მეთოდი შესაძლებელს ხდის გაანალიზებული ხსნარის მიერ სინათლის შთანთქმის ინტენსივობის რაოდენობრივ განსაზღვრას ფოტოელექტროკოლორიმეტრების გამოყენებით (ზოგჯერ მათ უბრალოდ ფოტოკოლორიმეტრებს უწოდებენ). ამისათვის მოამზადეთ სტანდარტული ხსნარების სერია და დახაზეთ ანალიზის სინათლის შთანთქმის დამოკიდებულება მის კონცენტრაციაზე. ამ დამოკიდებულებას კალიბრაციის გრაფიკი ეწოდება. ფოტოკოლორიმეტრებში ხსნარში გამავალ სინათლის ნაკადებს აქვთ შთანთქმის ფართო რეგიონი - 30-50 ნმ, ამიტომ აქ სინათლე პოლიქრომატულია. ეს იწვევს ანალიზის განმეორებადობის, სიზუსტის და სელექციურობის დაკარგვას. ფოტოკოლორიმეტრის უპირატესობაა მისი დიზაინის სიმარტივე და მაღალი მგრძნობელობა გამოსხივების წყაროს - ინკანდესენტური ნათურის მაღალი დიაფრაგმის გამო.

ანალიზის კოლორიმეტრული მეთოდი.

ანალიზის კოლორიმეტრული მეთოდი ემყარება ნივთიერების მიერ სინათლის შთანთქმის გაზომვას. ამ შემთხვევაში შედარებულია ფერის ინტენსივობა, ე.ი. საცდელი ხსნარის ოპტიკური სიმკვრივე სტანდარტული ხსნარის ფერთან (ოპტიკური სიმკვრივით), რომლის კონცენტრაცია ცნობილია. მეთოდი ძალიან მგრძნობიარეა და გამოიყენება მიკრო და ნახევრად მიკრორაოდენობების დასადგენად.

კოლორიმეტრული მეთოდის გამოყენებით ანალიზი მოითხოვს მნიშვნელოვნად ნაკლებ დროს, ვიდრე ქიმიური მეთოდი.

ვიზუალური ანალიზის დროს მიიღწევა გაანალიზებული და ფერადი ხსნარის ფერის ინტენსივობის თანაბარი. ამის მიღწევა შესაძლებელია 2 გზით:

1. ფერის გათანაბრება ფენის სისქის შეცვლით;

2. აირჩიეთ სხვადასხვა კონცენტრაციის სტანდარტული ხსნარები (სტანდარტული სერიის მეთოდი).

თუმცა, ვიზუალურად შეუძლებელია რაოდენობრივად განსაზღვრა, რამდენჯერ არის ერთი ხსნარი უფრო ინტენსიურად შეღებილი, ვიდრე მეორე. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია მხოლოდ გაანალიზებული ხსნარის იგივე ფერის დადგენა სტანდარტულთან შედარებით.

სინათლის შთანთქმის ძირითადი კანონი.

თუ სინათლის ნაკადი, რომლის ინტენსივობა I 0, მიმართულია ბრტყელ მინის ჭურჭელში (კივეტაში) მდებარე ხსნარზე, მაშინ მისი ერთი ნაწილი I r ინტენსივობით აირეკლება კუვეტის ზედაპირიდან, მეორე ნაწილი ინტენსივობით. I a შეიწოვება ხსნარით და მესამე ნაწილი I t ინტენსივობით გადის ხსნარში. არსებობს კავშირი ამ რაოდენობას შორის:

I 0 = I r + I a + I t (1)

იმიტომ რომ ვინაიდან სინათლის ნაკადის არეკლილი ნაწილის I r ინტენსივობა იდენტურ უჯრედებთან მუშაობისას მუდმივი და უმნიშვნელოა, გამოთვლების დროს ის შეიძლება უგულებელვყოთ. შემდეგ ტოლობა (1) იღებს ფორმას:

I 0 = I a + I t (2)

ეს თანასწორობა ახასიათებს ხსნარის ოპტიკურ თვისებებს, ე.ი. სილის შთანთქმის უნარი სინათლის გადასაცემად.

შთანთქმის სინათლის ინტენსივობა დამოკიდებულია ხსნარში შემავალი ფერადი ნაწილაკების რაოდენობაზე, რომლებიც შთანთქავს უფრო მეტ სინათლეს, ვიდრე გამხსნელი.

სინათლის ნაკადი, რომელიც გადის ხსნარში, კარგავს თავისი ინტენსივობის ნაწილს - რაც უფრო დიდია ხსნარის ფენის კონცენტრაცია და სისქე, მით მეტია ინტენსივობა. ფერადი ხსნარებისთვის არსებობს კავშირი, რომელსაც ეწოდება ბუგე-ლამბერტის-ლუდის კანონი (შუქის შთანთქმის ხარისხს, დაცემის სინათლის ინტენსივობას, ფერადი ნივთიერების კონცენტრაციას და ფენის სისქეს შორის).

ამ კანონის მიხედვით, ფერადი სითხის ფენაში გამავალი მონოქრომატოგრაფიული სინათლის შთანთქმა მისი ფენის კონცენტრაციისა და სისქის პროპორციულია:

I = I 0 10 - კჩჩ,

სად მე- ხსნარში გამავალი სინათლის ნაკადის ინტენსივობა; მე 0- ინტენსივობის სინათლის ინტენსივობა; თან- კონცენტრაცია, მოლ/ლ; თ- ფენის სისქე; სმ; კ- მოლური შთანთქმის კოეფიციენტი.

მოლური შთანთქმის კოეფიციენტი კ- ხსნარის ოპტიკური სიმკვრივე, რომელიც შეიცავს 1 მოლ/ლშთამნთქმელი ნივთიერება, ფენის სისქით 1 სმ.ეს დამოკიდებულია სინათლის შთანთქმის ნივთიერების ქიმიურ ბუნებაზე და ფიზიკურ მდგომარეობაზე და მონოქრომატული სინათლის ტალღის სიგრძეზე.

სტანდარტული სერიის მეთოდი.

სტანდარტული სერიის მეთოდი ეფუძნება ტესტისა და სტანდარტული ხსნარების იმავე ფერის ინტენსივობის მიღებას იმავე ფენის სისქეზე. ტესტის ხსნარის ფერი შედარებულია რამდენიმე სტანდარტული ხსნარის ფერთან. იმავე ფერის ინტენსივობით, ტესტის და სტანდარტული ხსნარების კონცენტრაცია თანაბარია.

სტანდარტული ხსნარების სერიის მოსამზადებლად აიღეთ ერთი და იგივე ფორმის, ზომის და იმავე მინისგან 11 სინჯი. ჩაასხით სტანდარტული ხსნარი ბიურეტიდან თანდათან მზარდი რაოდენობით, მაგალითად: 1 სინჯარაში 0,5 მლ, მე-2-ში 1 მლ, მე-3-ში 1,5 მლდა ა.შ. - ადრე 5 მლ(თითოეული შემდგომი სინჯარა შეიცავს 0,5 მლ-ით მეტს, ვიდრე წინა). ხსნარის თანაბარი მოცულობები შეედინება ყველა სინჯარაში, რაც იძლევა ფერთა რეაქციას იონის განსაზღვრასთან ერთად. ხსნარები განზავებულია ისე, რომ სითხის დონე ყველა საცდელ მილში ერთნაირი იყოს. საცდელი მილები იხურება თავსახურით, შიგთავსი კარგად არის შერეული და მოთავსებულია თაროში მზარდი კონცენტრაციით. ამ გზით მიიღება ფერის მასშტაბი.

იგივე რაოდენობის რეაგენტი ემატება საცდელ ხსნარს იმავე სინჯარაში და განზავებულია წყლით იმავე მოცულობით, როგორც სხვა სინჯარებში. დახურეთ საცობით და შიგთავსი კარგად აურიეთ. ტესტის ხსნარის ფერი შედარებულია თეთრ ფონზე სტანდარტული ხსნარების ფერთან. ხსნარები კარგად უნდა იყოს განათებული დიფუზური შუქით. თუ საცდელი ხსნარის ფერის ინტენსივობა ემთხვევა ფერის მასშტაბის ერთ-ერთი ხსნარის ფერის ინტენსივობას, მაშინ ამ და საგამოცდო ხსნარების კონცენტრაცია თანაბარია. თუ შესასწავლი ხსნარის ფერის ინტენსივობა შუალედურია სკალის ორი მეზობელი ხსნარის ინტენსივობას შორის, მაშინ მისი კონცენტრაცია უდრის ამ ხსნარების საშუალო კონცენტრაციას.

ხსნარის სტანდარტული მეთოდის გამოყენება მიზანშეწონილია მხოლოდ ნივთიერების მასის დასადგენად. სტანდარტული ხსნარების მომზადებული სერია შედარებით მოკლე დროში გრძელდება.

ხსნარების ფერის ინტენსივობის გათანაბრების მეთოდი.

ტესტისა და სტანდარტული ხსნარების ფერის ინტენსივობის გათანაბრების მეთოდი ხორციელდება ერთ-ერთი ხსნარის ფენის სიმაღლის შეცვლით. ამისათვის ფერადი ხსნარები მოთავსებულია 2 იდენტურ ჭურჭელში: საცდელი ხსნარი და სტანდარტული. შეცვალეთ ხსნარის ფენის სიმაღლე ერთ-ერთ ჭურჭელში, სანამ ფერის ინტენსივობა ორივე ხსნარში არ გახდება ერთნაირი. ამ შემთხვევაში დგინდება საცდელი ხსნარის C კონცენტრაცია. მისი შედარება სტანდარტული ხსნარის კონცენტრაციასთან:

კვლევით = C st h st / h issl,

სადაც h st და h ტესტი არის სტანდარტული და ტესტის ხსნარის ფენის სიმაღლე, შესაბამისად.

ინსტრუმენტები, რომლებიც გამოიყენება ტესტის ხსნარების კონცენტრაციის დასადგენად ფერის ინტენსივობის გათანაბრების გზით, ეწოდება კოლორიმეტრები.

არსებობს ვიზუალური და ფოტოელექტრული კოლორიმეტრები. ვიზუალური კოლორიმეტრიული განსაზღვრებისას ფერის ინტენსივობა იზომება პირდაპირი დაკვირვებით. ფოტოელექტრული მეთოდები ეფუძნება ფოტოცელ-ფოტოკოლორიმეტრების გამოყენებას. დაცემის სინათლის სხივის ინტენსივობიდან გამომდინარე, ელექტრული დენი წარმოიქმნება ფოტოცელში. სინათლის ზემოქმედებით გამოწვეული დენი იზომება გალვანომეტრით. ისრის გადახრა მიუთითებს ფერის ინტენსივობაზე.

სპექტროფოტომეტრია.

ფოტომეტრული მეთოდიეფუძნება სინათლის შთანთქმის გაზომვას, რომელიც არ არის მკაცრად მონოქრომატული ანალიტის მიერ.

თუ ანალიზის ფოტომეტრულ მეთოდში გამოიყენება მონოქრომატული გამოსხივება (ერთი ტალღის სიგრძის გამოსხივება), მაშინ ეს მეთოდი ე.წ. სპექტროფოტომეტრია. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ნაკადის მონოქრომატულობის ხარისხი განისაზღვრება ტალღის სიგრძის მინიმალური ინტერვალით, რომელიც გამოირჩევა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების უწყვეტი ნაკადიდან გამოყენებული მონოქრომატით (ფილტრი, დიფრაქციული ბადე ან პრიზმა).

TO სპექტროფოტომეტრიაასევე მოიცავს საზომი ტექნოლოგიის სფეროს, რომელიც აერთიანებს სპექტრომეტრიას, ფოტომეტრიას და მეტროლოგიას და ჩართულია სპექტრული შთანთქმის, ასახვის, ემისიის, სპექტრული სიკაშკაშის რაოდენობრივი გაზომვის მეთოდებისა და ინსტრუმენტების სისტემის შემუშავებით, როგორც მედიის, საფარების, ზედაპირების მახასიათებლები. ემიტატორები.

სპექტროფოტომეტრიული კვლევის ეტაპები:

1) ქიმიური რეაქციის ჩატარება სპექტროფოტომეტრიული ანალიზისთვის მოსახერხებელი სისტემების მისაღებად;

2) მიღებული ხსნარების შთანთქმის გაზომვა.

სპექტროფოტომეტრიის მეთოდის არსი

ნივთიერების ხსნარის შთანთქმის დამოკიდებულება ტალღის სიგრძეზე გამოსახულია გრაფიკზე ნივთიერების შთანთქმის სპექტრის სახით, რომელზედაც ადვილად იდენტიფიცირება შთანთქმის მაქსიმუმი, რომელიც მდებარეობს სინათლის ტალღის სიგრძეზე, რომელიც მაქსიმალურად შეიწოვება. ნივთიერებით. ნივთიერებების ხსნარების ოპტიკური სიმკვრივის გაზომვა სპექტროფოტომეტრების გამოყენებით ხორციელდება მაქსიმალური შთანთქმის ტალღის სიგრძეზე. ეს შესაძლებელს ხდის ერთ ხსნარში გაანალიზდეს ნივთიერებები, რომელთა შთანთქმის მაქსიმუმი განლაგებულია ტალღის სხვადასხვა სიგრძეზე.

ულტრაიისფერი ხილული სპექტროფოტომეტრია იყენებს ელექტრო შთანთქმის სპექტრებს.

ისინი ახასიათებენ უმაღლეს ენერგეტიკულ გადასვლებს, რომლებსაც შეუძლიათ ნაერთებისა და ფუნქციური ჯგუფების შეზღუდული სპექტრი. არაორგანულ ნაერთებში ელექტრონული სპექტრები დაკავშირებულია ნივთიერების მოლეკულაში შემავალი ატომების მაღალ პოლარიზაციასთან და ჩვეულებრივ ჩნდება რთულ ნაერთებში. ორგანულ ნაერთებში ელექტრონული სპექტრების გამოჩენა გამოწვეულია ელექტრონების მიწიდან აღგზნებულ დონეზე გადასვლით.

შთანთქმის ზოლების პოზიცია და ინტენსივობა ძლიერ გავლენას ახდენს იონიზაციაზე. მჟავე იონიზაციის დროს მოლეკულაში ჩნდება ელექტრონების დამატებითი მარტოხელა წყვილი, რაც იწვევს დამატებით ბათოქრომული ცვლას (სპექტრის გრძელი ტალღის სიგრძის რეგიონში გადასვლას) და შთანთქმის ზოლის ინტენსივობის ზრდას.

მრავალი ნივთიერების სპექტრს აქვს რამდენიმე შთანთქმის ზოლი.

სპექტროფოტომეტრიული გაზომვებისთვის ულტრაიისფერ და ხილულ რეგიონებში გამოიყენება ორი ტიპის ინსტრუმენტი - არარეგისტრაცია(შედეგი ვიზუალურად შეინიშნება ინსტრუმენტის სკალაზე) და ჩამწერი სპექტროფოტომეტრები.

ლუმინესცენტური ანალიზის მეთოდი.

ლუმინესცენცია- დამოუკიდებლად ანათების უნარი, რომელიც წარმოიქმნება სხვადასხვა გავლენის ქვეშ.

ლუმინესცენციის გამომწვევი პროცესების კლასიფიკაცია:

1) ფოტოლუმინესცენცია (აღგზნება ხილული ან ულტრაიისფერი შუქით);

2) ქიმილუმინესცენცია (ქიმიური რეაქციების ენერგიის გამო აგზნება);

3) კათოდოლუმინესცენცია (ელექტრონის ზემოქმედებით აგზნება);

4) თერმოლუმინესცენცია (გახურებით აგზნება);

5) ტრიბოლუმინესცენცია (მექანიკური მოქმედებით აგზნება).

ქიმიურ ანალიზში მნიშვნელოვანია ლუმინესცენციის პირველი ორი ტიპი.

ლუმინესცენციის კლასიფიკაცია შემდგომი შუქის არსებობით. ის შეიძლება შეჩერდეს მაშინვე, როდესაც აგზნება გაქრება - ფლუორესცენციაან გაგრძელდეს გარკვეული დროის განმავლობაში მასტიმულირებელი ზემოქმედების შეწყვეტის შემდეგ - ფოსფორესცენცია. ძირითადად გამოიყენება ფლუორესცენციის ფენომენი, რის გამოც მეთოდს ე.წ ფლუომეტრია.

ფლუომეტრიის გამოყენება: ლითონების, ორგანული (არომატული) ნაერთების, ვიტამინების კვალის ანალიზი D, B 6.ფლუორესცენტური ინდიკატორები გამოიყენება მღვრიე ან მუქი ფერის გარემოში ტიტრირებისას (ტიტრირება ხორციელდება სიბნელეში, ანათებს ტიტრირებულ ხსნარს, რომელსაც ინდიკატორი ემატება ფლუორესცენტური ნათურის შუქით).

ნეფელომეტრიული ანალიზი.

ნეფელომეტრიაშემოთავაზებული F. Kober-ის მიერ 1912 წელს და ეფუძნება სინათლის ინტენსივობის გაზომვას, რომელიც მიმოფანტულია ნაწილაკების სუსპენზიით ფოტოცელტების გამოყენებით.

ნეფელომეტრია გამოიყენება იმ ნივთიერებების კონცენტრაციის გასაზომად, რომლებიც წყალში უხსნადია, მაგრამ ქმნიან სტაბილურ სუსპენზიებს.

ნეფელომეტრიული გაზომვების განსახორციელებლად, ისინი გამოიყენება ნეფელომეტრები, პრინციპში მსგავსია კოლორიმეტრების, ერთადერთი განსხვავებით, რომ ნეფელომეტრიით

ჩატარებისას ფოტონეფელომეტრიული ანალიზიჯერ სტანდარტული ხსნარების სერიის განსაზღვრის შედეგების საფუძველზე აგებულია კალიბრაციის გრაფიკი, შემდეგ ხდება საცდელი ხსნარის ანალიზი და გრაფიკიდან დგინდება ანალიზის კონცენტრაცია. მიღებული სუსპენზიების დასასტაბილურებლად ემატება დამცავი კოლოიდი - სახამებლის, ჟელატინის ხსნარი და ა.შ.

პოლარიმეტრიული ანალიზი.

ბუნებრივი სინათლის ელექტრომაგნიტური ვიბრაცია ხდება სხივის მიმართულების პერპენდიკულარულ ყველა სიბრტყეში. ბროლის გისოსს აქვს სხივების მხოლოდ გარკვეული მიმართულებით გადაცემის უნარი. კრისტალიდან გამოსვლისას სხივი მხოლოდ ერთ სიბრტყეში ირხევა. სხივს, რომლის რხევები ერთსა და იმავე სიბრტყეშია, ეწოდება პოლარიზებული. სიბრტყეს, რომელშიც ვიბრაცია ხდება, ეწოდება რხევის სიბრტყეპოლარიზებული სხივი და მასზე პერპენდიკულარული სიბრტყეა პოლარიზაციის სიბრტყე.

ანალიზის პოლარიმეტრიული მეთოდი ეფუძნება პოლარიზებული სინათლის შესწავლას.

ანალიზის რეფრაქტომეტრიული მეთოდი.

ანალიზის რეფრაქტომეტრიული მეთოდი ეფუძნება შესწავლილი ნივთიერების რეფრაქციული ინდექსის განსაზღვრას, ვინაიდან ცალკეულ ნივთიერებას ახასიათებს გარკვეული რეფრაქციული ინდექსი.

ტექნიკური პროდუქტები ყოველთვის შეიცავს მინარევებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ რეფრაქციულ ინდექსზე. ამიტომ, რეფრაქციული ინდექსი ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება იყოს პროდუქტის სისუფთავის მახასიათებელი. მაგალითად, გაწმენდილი ტურპენტინის კლასები გამოირჩევა მათი რეფრაქციული მაჩვენებლებით. ამრიგად, სკიპიდარის გარდატეხის ინდექსები 20°-ზე ყვითელი ფერისთვის, რომელიც აღინიშნება n 20 D-ით (შეყვანა ნიშნავს, რომ გარდატეხის ინდექსი გაზომილია 20°C-ზე, დაცემის სინათლის ტალღის სიგრძეა 598 მმკ), ტოლია:

პირველი კლასი მეორე კლასი მესამე კლასი

1,469 – 1,472 1,472 – 1,476 1,476 – 1,480

ანალიზის რეფრაქტომეტრიული მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორმაგი სისტემებისთვის, მაგალითად, წყლის ან ორგანულ ხსნარებში ნივთიერების კონცენტრაციის დასადგენად. ამ შემთხვევაში, ანალიზი ემყარება ხსნარის რეფრაქციული ინდექსის დამოკიდებულებას ხსნარის კონცენტრაციაზე.

ზოგიერთი ხსნარისთვის არსებობს ცხრილები, რომლებიც ასახავს რეფრაქციული მაჩვენებლების დამოკიდებულების კონცენტრაციას. სხვა შემთხვევებში მათი ანალიზი ხდება კალიბრაციის მრუდის მეთოდით: მზადდება ცნობილი კონცენტრაციების ხსნარების სერია, გაზომილია მათი გარდატეხის მაჩვენებლები და გამოსახულია რეფრაქციული მაჩვენებლების გრაფიკი კონცენტრაციასთან მიმართებაში, ე.ი. შექმენით კალიბრაციის მრუდი. იგი გამოიყენება ტესტის ხსნარის კონცენტრაციის დასადგენად.

რეფრაქციული ინდექსი.

როდესაც სინათლის სხივი ერთი საშუალოდან მეორეზე გადადის, მისი მიმართულება იცვლება. ის რეფრაქციულია. გარდატეხის ინდექსი უდრის დაცემის კუთხის სინუსის თანაფარდობას გარდატეხის კუთხის სინუსთან (ეს მნიშვნელობა მუდმივია და დამახასიათებელია მოცემული საშუალოსთვის):

n = sin α / sin β,

სადაც α და β არის კუთხეები სხივების მიმართულებასა და ორივე მედიის ინტერფეისის პერპენდიკულარულს შორის (ნახ. 1)

გარდატეხის ინდექსი არის სინათლის სიჩქარის თანაფარდობა ჰაერში და შესასწავლ გარემოში (თუ სინათლის სხივი ეცემა ჰაერიდან).

რეფრაქციული ინდექსი დამოკიდებულია:

1. ინციდენტის სინათლის ტალღის სიგრძე (ტალღის სიგრძის მზარდი ინდიკატორით

რეფრაქცია მცირდება);

2. ტემპერატურა (ტემპერატურის მატებასთან ერთად რეფრაქციული ინდექსი იკლებს);

3. წნევა (აირებისთვის).

გარდატეხის ინდექსის აღნიშვნისას მითითებულია დაცემის სინათლის ტალღის სიგრძე და გაზომვის ტემპერატურა. მაგალითად, ჩაწერა n 20 D ნიშნავს, რომ რეფრაქციული ინდექსი გაზომილია 20 ° C-ზე, დაცემის სინათლის ტალღის სიგრძეა 598 მმკ. ტექნიკურ საცნობარო წიგნებში რეფრაქციული ინდექსები მოცემულია n 20 D-ზე.

სითხის რეფრაქციული ინდექსის განსაზღვრა.

მუშაობის დაწყებამდე რეფრაქტომეტრის პრიზმების ზედაპირი ირეცხება გამოხდილი წყლით და სპირტით, მოწმდება მოწყობილობის ნულოვანი წერტილი სწორად და დგინდება შესასწავლი სითხის რეფრაქციული მაჩვენებელი. ამისათვის საზომი პრიზმის ზედაპირი ფრთხილად გაწმინდეთ სატესტო სითხით დასველებული ბამბის ტამპონით და დაასხით რამდენიმე წვეთი ამ ზედაპირზე. პრიზმები იკეტება და მათი მობრუნებით შუქისა და ჩრდილის საზღვარი იკვეთება თვალის ძაფების ჯვარზე. კომპენსატორი შლის სპექტრს. გარდატეხის ინდექსის გამოთვლისას რეფრაქტომეტრის სკალაზე სამი ათობითი ადგილი იღება, მეოთხე კი თვალით. შემდეგ ისინი ცვლიან ქიაროსკუროს საზღვარს, კვლავ ასწორებენ მას რეტიკულური ჯვრის ცენტრთან და იღებენ მეორე დათვლას. რომ. გააკეთეთ 3 ან 5 კითხვა, რის შემდეგაც პრიზმების სამუშაო ზედაპირები ირეცხება და იწმინდება. საცდელი ნივთიერება კვლავ გამოიყენება საზომი პრიზმის ზედაპირზე და ტარდება გაზომვების მეორე სერია. საშუალო არითმეტიკული აღებულია მიღებული მონაცემებიდან.

რადიომეტრული ანალიზი.

რადიომეტრული ანალიზი თეფუძნება რადიოაქტიური ელემენტების გამოსხივების გაზომვას და გამოიყენება შესასწავლ მასალაში რადიოაქტიური იზოტოპების რაოდენობრივი განსაზღვრისათვის. ამ შემთხვევაში იზომება ან განსახილველი ელემენტის ბუნებრივი რადიოაქტიურობა ან რადიოაქტიური იზოტოპების გამოყენებით მიღებული ხელოვნური რადიოაქტიურობა.

რადიოაქტიური იზოტოპები იდენტიფიცირებულია მათი ნახევარგამოყოფის პერიოდის ან გამოსხივებული გამოსხივების ტიპისა და ენერგიის მიხედვით. რაოდენობრივი ანალიზის პრაქტიკაში რადიოაქტიური იზოტოპების აქტივობა ყველაზე ხშირად იზომება მათი α-, β- და γ- გამოსხივებით.

რადიომეტრიული ანალიზის გამოყენება:

ქიმიური რეაქციების მექანიზმის შესწავლა.

მარკირებული ატომების მეთოდი გამოიყენება ნიადაგში სასუქების შეტანის სხვადასხვა მეთოდის ეფექტურობის შესასწავლად, მცენარის ფოთლებზე შეტანილი მიკროელემენტების ორგანიზმში შეღწევის გზების და ა.შ. რადიოაქტიური ფოსფორი 32 P და აზოტი 13 N განსაკუთრებით ფართოდ გამოიყენება აგროქიმიურ კვლევებში.

რადიოაქტიური იზოტოპების ანალიზი, რომლებიც გამოიყენება კიბოს სამკურნალოდ და ჰორმონების და ფერმენტების დასადგენად.

მასის სპექტრული ანალიზი.

ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთობლივი მოქმედების შედეგად ცალკეული იონიზებული ატომების, მოლეკულების და რადიკალების მასების განსაზღვრაზე დაყრდნობით. განცალკევებული ნაწილაკების აღრიცხვა ხორციელდება ელექტრული (მასპექტრომეტრია) ან ფოტოგრაფიული (მასპექტროგრაფია) მეთოდებით. განსაზღვრა ხორციელდება ინსტრუმენტების - მასის სპექტრომეტრების ან მასის სპექტროგრაფების გამოყენებით.

ანალიზის ელექტროქიმიური მეთოდები.

ანალიზისა და კვლევის ელექტროქიმიური მეთოდები ეფუძნება ელექტროდის ზედაპირზე ან ელექტროდთან ახლოს არსებული პროცესების შესწავლას და გამოყენებას. ანალიტიკური სიგნალი- ელექტრული პარამეტრი (პოტენციალი, დენი, წინააღმდეგობა), რომელიც დამოკიდებულია განსაზღვრული ნივთიერების კონცენტრაციაზე.

გამოარჩევენ სწორიდა არაპირდაპირი ელექტროქიმიური მეთოდები. პირდაპირ მეთოდებში გამოიყენება დენის სიძლიერის დამოკიდებულება განმსაზღვრელი კომპონენტის კონცენტრაციაზე. არაპირდაპირებში, დენის სიძლიერე (პოტენციალი) იზომება ტიტრატის მიერ განსაზღვრული კომპონენტის ტიტრირების ბოლო წერტილის (ეკვივალენტობის წერტილის) დასადგენად.

ანალიზის ელექტროქიმიური მეთოდები მოიცავს:

1. პოტენციომეტრია;

2. კონდუქტომეტრია;

3. კულომეტრია;

4. ამპერომეტრია;

5. პოლაროგრაფია.

ელექტროდები, რომლებიც გამოიყენება ელექტროქიმიურ მეთოდებში.

1. საცნობარო ელექტროდი და ინდიკატორი ელექტროდი.

საცნობარო ელექტროდი- ეს არის მუდმივი პოტენციალის მქონე ელექტროდი, უგრძნობი ხსნარის იონების მიმართ. საცნობარო ელექტროდს აქვს რეპროდუცირებადი პოტენციალი, რომელიც სტაბილურია დროთა განმავლობაში და არ იცვლება მცირე დენის გავლისას და ინდიკატორის ელექტროდის პოტენციალი მოხსენებულია მასთან შედარებით. გამოიყენება ვერცხლის ქლორიდი და კალომელის ელექტროდები. ვერცხლის ქლორიდის ელექტროდი არის ვერცხლის მავთული, რომელიც დაფარულია AgCl ფენით და მოთავსებულია KCl ხსნარში. ელექტროდის პოტენციალი განისაზღვრება ხსნარში ქლორის იონის კონცენტრაციით:

კალომელის ელექტროდი შედგება მეტალის ვერცხლისწყლის, კალომელის და KCI ხსნარისგან. ელექტროდის პოტენციალი დამოკიდებულია ქლორიდის იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე.

ინდიკატორი ელექტროდი- ეს არის ელექტროდი, რომელიც რეაგირებს აღმოჩენილი იონების კონცენტრაციაზე. ინდიკატორი ელექტროდი ცვლის თავის პოტენციალს "პოტენციალის განმსაზღვრელი იონების" კონცენტრაციის ცვლილებით. ინდიკატორი ელექტროდები იყოფა შეუქცევადი და შექცევადი. შექცევადი ინდიკატორის ელექტროდების პოტენციური ნახტომები ინტერფეისებზე დამოკიდებულია ელექტროდის რეაქციების მონაწილეთა აქტივობაზე თერმოდინამიკური განტოლებების შესაბამისად; წონასწორობა საკმაოდ სწრაფად მყარდება. შეუქცევადი ინდიკატორი ელექტროდები არ აკმაყოფილებენ შექცევადი ელექტროდების მოთხოვნებს. ანალიტიკურ ქიმიაში გამოიყენება შექცევადი ელექტროდები, რისთვისაც დაკმაყოფილებულია ნერნსტის განტოლება.

2. ლითონის ელექტროდები: ელექტრონების გაცვლა და იონური გაცვლა.

ელექტრონების გაცვლაელექტროდი ინტერფეისზე, რეაქცია ხდება ელექტრონების მონაწილეობით. ელექტრონების გაცვლის ელექტროდები იყოფა ელექტროდებად პირველი სახისდა ელექტროდები მეორე სახის. პირველი სახის ელექტროდები არის ლითონის ფირფიტა (ვერცხლი, ვერცხლისწყალი, კადმიუმი), რომელიც ჩაეფლო ამ ლითონის უაღრესად ხსნადი მარილის ხსნარში. მეორე ტიპის ელექტროდები არის ლითონი დაფარული ამ ლითონის ცუდად ხსნადი ნაერთის ფენით და ჩაეფლო ძლიერ ხსნადი ნაერთის ხსნარში იმავე ანიონთან (ვერცხლის ქლორიდი, კალომელის ელექტროდები).

იონგაცვლის ელექტროდები- ელექტროდები, რომელთა პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში ერთი ან მეტი ნივთიერების დაჟანგული და შემცირებული ფორმების კონცენტრაციების თანაფარდობაზე. ასეთი ელექტროდები მზადდება ინერტული ლითონებისგან, როგორიცაა პლატინა ან ოქრო.

3. მემბრანული ელექტროდებიისინი წარმოადგენენ ფოროვან ფირფიტას, რომელიც გაჟღენთილია სითხით, რომელიც არ არის შერეული წყლით და შეუძლია გარკვეული იონების შერჩევითი ადსორბცია (მაგალითად, ორგანულ ხსნარში Ni 2+, Cd 2+, Fe 2+ ქელატების ხსნარები). მემბრანული ელექტროდების მოქმედება ემყარება ინტერფეისში პოტენციური სხვაობის წარმოქმნას და მემბრანასა და ხსნარს შორის გაცვლითი წონასწორობის დამყარებას.

ანალიზის პოტენციომეტრიული მეთოდი.

ანალიზის პოტენციომეტრიული მეთოდი ეფუძნება ხსნარში ჩაძირული ელექტროდის პოტენციალის გაზომვას. პოტენციომეტრიულ გაზომვებში წარმოიქმნება გალვანური უჯრედი ინდიკატორის ელექტროდით და საცნობარო ელექტროდით და იზომება ელექტრომოძრავი ძალა (EMF).

პოტენციომეტრიის სახეები:

პირდაპირი პოტენციომეტრიაგამოიყენება უშუალოდ კონცენტრაციის დასადგენად ინდიკატორი ელექტროდის პოტენციალის საფუძველზე, იმ პირობით, რომ ელექტროდის პროცესი შექცევადია.

არაპირდაპირი პოტენციომეტრიაეფუძნება იმ ფაქტს, რომ იონის კონცენტრაციის ცვლილებას თან ახლავს პოტენციალის ცვლილება ტიტრირებულ ხსნარში ჩაძირულ ელექტროდზე.

პოტენციომეტრიული ტიტრირებისას, საბოლოო წერტილი გამოვლენილია პოტენციური ნახტომით, რომელიც გამოწვეულია ელექტროქიმიური რეაქციის მეორეთი ჩანაცვლებით E° (სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალი) მნიშვნელობების შესაბამისად.

პოტენციური მნიშვნელობა დამოკიდებულია ხსნარში შესაბამისი იონების კონცენტრაციაზე. მაგალითად, ვერცხლის მარილის ხსნარში ჩაძირული ვერცხლის ელექტროდის პოტენციალი იცვლება ხსნარში Ag + იონების კონცენტრაციით. ამიტომ უცნობი კონცენტრაციის მოცემული მარილის ხსნარში ჩაძირული ელექტროდის პოტენციალის გაზომვით შესაძლებელია ხსნარში შესაბამისი იონების შემცველობის დადგენა.

ელექტროდი, რომლის პოტენციალითაც ფასდება ხსნარში განსაზღვრული იონების კონცენტრაცია, ეწოდება ინდიკატორი ელექტროდი.

ინდიკატორის ელექტროდის პოტენციალი განისაზღვრება სხვა ელექტროდის პოტენციალის შედარებით, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ საცნობარო ელექტროდი.როგორც საცნობარო ელექტროდი, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ ელექტროდი, რომლის პოტენციალი უცვლელი რჩება განსაზღვრული იონების კონცენტრაციის ცვლილებისას. საცნობარო ელექტროდად გამოიყენება სტანდარტული (ნორმალური) წყალბადის ელექტროდი.

პრაქტიკაში, კალომელის ელექტროდი და არა წყალბადის ელექტროდი ხშირად გამოიყენება, როგორც საცნობარო ელექტროდი, ელექტროდის პოტენციალის ცნობილი მნიშვნელობით (ნახ. 1). კალომელის ელექტროდის პოტენციალი ნაჯერი CO ხსნარით 20 °C ტემპერატურაზე არის 0,2490 ვ.

ანალიზის კონდუქტომეტრიული მეთოდი.

ანალიზის კონდუქტომეტრული მეთოდი ეფუძნება ხსნარების ელექტრული გამტარობის გაზომვას, რომელიც იცვლება ქიმიური რეაქციების შედეგად.

ხსნარის ელექტრული გამტარობა დამოკიდებულია ელექტროლიტის ბუნებაზე, მის ტემპერატურაზე და გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაციაზე. განზავებული ხსნარების ელექტრული გამტარობა განპირობებულია კათიონებისა და ანიონების მოძრაობით, რომლებიც ხასიათდება განსხვავებული მობილურობით.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ელექტრული გამტარობა იზრდება იონების მობილურობის მატებასთან ერთად. მოცემულ ტემპერატურაზე ელექტროლიტური ხსნარის ელექტრული გამტარობა დამოკიდებულია მის კონცენტრაციაზე: როგორც წესი, რაც უფრო მაღალია კონცენტრაცია, მით მეტია ელექტროგამტარობა! შესაბამისად, მოცემული ხსნარის ელექტრული გამტარობა ემსახურება გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაციის ინდიკატორს და განისაზღვრება იონების მობილურობით.

კონდუქტომეტრული რაოდენობრივი შეფასების უმარტივეს შემთხვევაში, როდესაც ხსნარი შეიცავს მხოლოდ ერთ ელექტროლიტს, ასახულია ანალიზის ხსნარის ელექტრული გამტარობის დამოკიდებულების გრაფიკი მის კონცენტრაციაზე. ტესტის ხსნარის ელექტრული გამტარობის დადგენის შემდეგ, ანალიზის კონცენტრაცია იპოვება გრაფიკიდან.

ამრიგად, ბარიტის წყლის ელექტრული გამტარობა იცვლება ხსნარში Ba(OH) 2-ის შემცველობის პირდაპირპროპორციულად. ეს დამოკიდებულება გრაფიკულად გამოიხატება სწორი ხაზით. უცნობი კონცენტრაციის ბარიტის წყალში Ba(OH)2-ის შემცველობის დასადგენად საჭიროა განვსაზღვროთ მისი ელექტრული გამტარობა და კალიბრაციის გრაფიკის გამოყენებით ვიპოვოთ ელექტრული გამტარობის ამ მნიშვნელობის შესაბამისი Ba(OH)2 კონცენტრაცია. თუ ნახშირორჟანგის შემცველი გაზის გაზომილი მოცულობა გადის Ba(OH) 2-ის ხსნარში, რომლის ელექტრული გამტარობა ცნობილია, მაშინ CO 2 რეაგირებს Ba(OH) 2-თან:

Ba(OH) 2 + C0 2 → BaC0 3 + H 2 0

ამ რეაქციის შედეგად ხსნარში Ba(OH) 2-ის შემცველობა შემცირდება და ბარიტის წყლის ელექტრული გამტარობა შემცირდება. ბარიტის წყლის ელექტრული გამტარობის გაზომვით CO 2-ის შთანთქმის შემდეგ, შესაძლებელია დადგინდეს, რამდენად შემცირდა Ba(OH) 2-ის კონცენტრაცია ხსნარში. ბარიტულ წყალში Ba(OH) 2-ის კონცენტრაციების განსხვავებიდან გამომდინარე, ადვილად გამოვთვალოთ შთანთქმის რაოდენობა.

ნივთიერების ანალიზი შეიძლება ჩატარდეს მისი ხარისხობრივი ან რაოდენობრივი შემადგენლობის დასადგენად. ამის შესაბამისად, განასხვავებენ ხარისხობრივ და რაოდენობრივ ანალიზს.

თვისებრივი ანალიზი შესაძლებელს ხდის დადგინდეს, თუ რა ქიმიური ელემენტებისაგან შედგება გაანალიზებული ნივთიერება და რა იონები, ატომების ჯგუფები ან მოლეკულები შედის მის შემადგენლობაში. უცნობი ნივთიერების შემადგენლობის შესწავლისას ხარისხობრივი ანალიზი ყოველთვის წინ უსწრებს რაოდენობრივს, ვინაიდან ანალიზის ნივთიერების შემადგენელი ნაწილების რაოდენობრივი განსაზღვრის მეთოდის არჩევანი დამოკიდებულია მისი თვისებრივი ანალიზით მიღებულ მონაცემებზე.

თვისებრივი ქიმიური ანალიზი ძირითადად ემყარება ანალიზის ტრანსფორმაციას ახალ ნაერთად, რომელსაც აქვს დამახასიათებელი თვისებები: ფერი, გარკვეული ფიზიკური მდგომარეობა, კრისტალური ან ამორფული სტრუქტურა, სპეციფიკური სუნი და ა.შ. ქიმიურ ტრანსფორმაციას, რომელიც ხდება, ეწოდება თვისებრივი ანალიტიკური რეაქცია, ხოლო ნივთიერებებს, რომლებიც იწვევენ ამ ტრანსფორმაციას - რეაგენტები (რეაგენტები).

მსგავსი ქიმიური თვისებების მქონე რამდენიმე ნივთიერების ნარევის გაანალიზებისას ისინი ჯერ გამოიყოფა და მხოლოდ ამის შემდეგ ტარდება დამახასიათებელი რეაქციები ცალკეულ ნივთიერებებზე (ან იონებზე), ამიტომ ხარისხობრივი ანალიზი მოიცავს არა მხოლოდ იონების გამოვლენის ინდივიდუალურ რეაქციებს, არამედ მათი გამოყოფის მეთოდებსაც. .

რაოდენობრივი ანალიზი შესაძლებელს ხდის მოცემული ნაერთის ან ნივთიერებათა ნარევის ნაწილებს შორის რაოდენობრივი კავშირის დადგენა. ხარისხობრივი ანალიზისგან განსხვავებით, რაოდენობრივი ანალიზი შესაძლებელს ხდის განისაზღვროს ანალიზის ცალკეული კომპონენტების შემცველობა ან ანალიზის მთლიანი შემცველობა შესასწავლ პროდუქტში.

ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზის მეთოდებს, რომლებიც შესაძლებელს ხდის გაანალიზებულ სუბსტანციაში ცალკეული ელემენტების შემცველობის განსაზღვრას, ეწოდება ანალიზის ელემენტებს; ფუნქციური ჯგუფები - ფუნქციური ანალიზი; ცალკეული ქიმიური ნაერთები, რომლებსაც ახასიათებთ გარკვეული მოლეკულური წონა - მოლეკულური ანალიზი.

ჰეტეროგენული სისტემების ინდივიდუალური სტრუქტურული (ფაზური) კომპონენტების განცალკევებისა და განსაზღვრის სხვადასხვა ქიმიური, ფიზიკური და ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდების ერთობლიობას, რომლებიც განსხვავდებიან თვისებებითა და ფიზიკური სტრუქტურით და ერთმანეთისგან შემოიფარგლება ინტერფეისებით, ეწოდება ფაზის ანალიზს.

ხარისხობრივი ანალიზის მეთოდები

ხარისხობრივ ანალიზში ამ ნივთიერების დამახასიათებელი ქიმიური ან ფიზიკური თვისებები გამოიყენება შესასწავლი ნივთიერების შემადგენლობის დასადგენად. აბსოლუტურად არ არის საჭირო აღმოჩენილი ელემენტების იზოლირება მათი სუფთა სახით, რათა აღმოვაჩინოთ მათი არსებობა გაანალიზებულ ნივთიერებაში. თუმცა, სუფთა ლითონების, არამეტალების და მათი ნაერთების იზოლაცია ზოგჯერ გამოიყენება ხარისხობრივ ანალიზში მათი იდენტიფიცირების მიზნით, თუმცა ანალიზის ეს მეთოდი ძალიან რთულია. ცალკეული ელემენტების გამოსავლენად გამოიყენება ანალიზის უფრო მარტივი და მოსახერხებელი მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ამ ელემენტების იონებისთვის დამახასიათებელ ქიმიურ რეაქციებს და ხდება მკაცრად განსაზღვრულ პირობებში.

საანალიზო ნაერთში სასურველი ელემენტის არსებობის ანალიზური ნიშანია სპეციფიკური სუნის მქონე აირის გამოყოფა; მეორეში ნალექის წარმოქმნა, რომელსაც ახასიათებს გარკვეული ფერი.

მყარ და აირებს შორის წარმოქმნილი რეაქციები. ანალიტიკური რეაქციები შეიძლება მოხდეს არა მხოლოდ ხსნარებში, არამედ მყარ და აირისებრ ნივთიერებებს შორის.

მყარი სხეულებს შორის რეაქციის მაგალითია მეტალის ვერცხლისწყლის გამოყოფის რეაქცია, როდესაც მისი მშრალი მარილები თბება ნატრიუმის კარბონატით. თეთრი კვამლის წარმოქმნა, როდესაც ამიაკის გაზი რეაგირებს წყალბადის ქლორიდთან, შეიძლება გახდეს ანალიზური რეაქციის მაგალითი, რომელიც მოიცავს აირისებრ ნივთიერებებს.

ხარისხობრივ ანალიზში გამოყენებული რეაქციები შეიძლება დაიყოს შემდეგ ჯგუფებად.

1. ნალექის რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს სხვადასხვა ფერის ნალექის წარმოქმნა. Მაგალითად:

CaC2O4 - თეთრი

Fe43 - ლურჯი,

CuS - ყავისფერი - ყვითელი

HgI2 - წითელი

MnS - შიშველი - ვარდისფერი

PbI2 - ოქროსფერი

შედეგად მიღებული ნალექები შეიძლება განსხვავდებოდეს გარკვეული კრისტალური სტრუქტურით, ხსნადობით მჟავებში, ტუტეებში, ამიაკი და ა.შ.

2. რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს აირების წარმოქმნა ცნობილი სუნით, ხსნადობით და სხვ.

3. რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს სუსტი ელექტროლიტების წარმოქმნა. ასეთ რეაქციებს შორის, რომლის შედეგადაც წარმოიქმნება: CH3COOH, H2F2, NH4OH, HgCl2, Hg(CN)2, Fe(SCN)3 და სხვ. იგივე ტიპის რეაქციები შეიძლება ჩაითვალოს მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედების რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს წყლის ნეიტრალური მოლეკულების წარმოქმნა, აირების და წყალში ცუდად ხსნადი ნალექების წარმოქმნის რეაქციები და კომპლექსური რეაქციები.

4. მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედების რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს პროტონების გადატანა.

5. კომპლექსური რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს კომპლექსური აგენტის ატომებში სხვადასხვა ლეგენდების - იონების და მოლეკულების დამატება.

6. მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედებასთან დაკავშირებული კომპლექსური რეაქციები

7. დაჟანგვა - შემცირების რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს ელექტრონების გადაცემა.

8. მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედებასთან დაკავშირებული დაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები.

9. დაჟანგვა - შემცირების რეაქციები, რომლებიც დაკავშირებულია კომპლექსის წარმოქმნასთან.

10. ოქსიდაცია - შემცირების რეაქციები, რასაც თან ახლავს ნალექების წარმოქმნა.

11. იონგაცვლის რეაქციები, რომლებიც წარმოიქმნება კათიონ გადამცვლელებზე ან ანიონურ გადამცვლელებზე.

12. ანალიზის კინეტიკურ მეთოდებში გამოყენებული კატალიზური რეაქციები

სველი და მშრალი ანალიზი

ხარისხობრივ ქიმიურ ანალიზში გამოყენებული რეაქციები ყველაზე ხშირად ტარდება ხსნარებში. ანალიტი ჯერ იხსნება, შემდეგ კი მიღებულ ხსნარს ამუშავებენ შესაბამისი რეაგენტებით.

გასაანალიზებელი ნივთიერების დასაშლელად გამოიყენება გამოხდილი წყალი, ძმარმჟავა და მინერალური მჟავები, აკვა რეგია, წყლის ამიაკი, ორგანული გამხსნელები და ა.შ. სწორი შედეგების მისაღებად მნიშვნელოვანია გამოყენებული გამხსნელების სისუფთავე.

ხსნარში გადატანილი ნივთიერება ექვემდებარება სისტემატურ ქიმიურ ანალიზს. სისტემატური ანალიზი შედგება წინასწარი ტესტებისა და თანმიმდევრული რეაქციებისგან.

ხსნარებში საცდელი ნივთიერებების ქიმიურ ანალიზს სველი ანალიზი ეწოდება.

ზოგიერთ შემთხვევაში, ნივთიერებები ანალიზდება მშრალი, ხსნარში გადატანის გარეშე. ყველაზე ხშირად, ასეთი ანალიზი მოდის ნივთიერების უნარის შესამოწმებლად, შეღებოს უფერო საწვავის ალი დამახასიათებელ ფერში ან მისცეს გარკვეული ფერი დნობისთვის (ე.წ. მარგალიტი), რომელიც მიიღება ნივთიერების ნატრიუმის ტეტრაბორატით (ბორაქსი) გახურებით. ) ან ნატრიუმის ფოსფატი („ფოსფორის მარილი“) პლატინის ყურში.მავთული.

თვისებრივი ანალიზის ქიმიური და ფიზიკური მეთოდი.

ანალიზის ქიმიური მეთოდები. ნივთიერებების შემადგენლობის განსაზღვრის მეთოდებს მათი ქიმიური თვისებების გამოყენების საფუძველზე ეწოდება ანალიზის ქიმიურ მეთოდებს.

ანალიზის ქიმიური მეთოდები ფართოდ გამოიყენება პრაქტიკაში. თუმცა, მათ აქვთ მთელი რიგი უარყოფითი მხარეები. ამგვარად, მოცემული ნივთიერების შემადგენლობის დასადგენად, ზოგჯერ საჭიროა პირველად გამოვყოთ განსაზღვრული კომპონენტი უცხო მინარევებისაგან და გამოვყოთ მისი სუფთა სახით. ნივთიერებების მათი სუფთა სახით გამოყოფა ხშირად ძალიან რთული და ზოგჯერ შეუძლებელი ამოცანაა. გარდა ამისა, გაანალიზებულ ნივთიერებაში შემავალი მინარევების მცირე რაოდენობით (10-4%-ზე ნაკლები) დასადგენად, ზოგჯერ საჭიროა დიდი ნიმუშების აღება.

ანალიზის ფიზიკური მეთოდები. ნიმუშში კონკრეტული ქიმიური ელემენტის არსებობა შეიძლება გამოვლინდეს ქიმიური რეაქციების გამოყენების გარეშე, უშუალოდ შესწავლილი ნივთიერების ფიზიკური თვისებების შესწავლის საფუძველზე, მაგალითად, უფერო სანთურის ალის შეღებვა დამახასიათებელ ფერებში აქროლადი ნაერთებით. გარკვეული ქიმიური ელემენტების.

ანალიზის მეთოდებს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას შესწავლილი ნივთიერების შემადგენლობის დასადგენად, ქიმიური რეაქციების გარეშე, ეწოდება ანალიზის ფიზიკურ მეთოდებს. ანალიზის ფიზიკური მეთოდები მოიცავს მეთოდებს, რომლებიც დაფუძნებულია ანალიზირებული ნივთიერებების ოპტიკური, ელექტრული, მაგნიტური, თერმული და სხვა ფიზიკური თვისებების შესწავლაზე.

ანალიზის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ფიზიკური მეთოდები მოიცავს შემდეგს.

სპექტრული თვისებრივი ანალიზი. სპექტრული ანალიზი ეფუძნება საანალიზო ნივთიერების შემადგენელი ელემენტების ემისიის სპექტრების (ემისიის ან ემისიის სპექტრების) დაკვირვებას.

ლუმინესცენტური (ფლუორესცენტური) თვისებრივი ანალიზი. ლუმინესცენტური ანალიზი ემყარება ულტრაიისფერი სხივების მოქმედებით გამოწვეული ანალიტების ლუმინესცენციის (შუქის გამოსხივების) დაკვირვებას. მეთოდი გამოიყენება ბუნებრივი ორგანული ნაერთების, მინერალების, მედიკამენტების, რიგი ელემენტების და ა.შ.

ბზინვარების აღგზნებისთვის შესწავლილი ნივთიერება ან მისი ხსნარი დასხივდება ულტრაიისფერი სხივებით. ამ შემთხვევაში, ნივთიერების ატომები, რომლებიც შთანთქავენ გარკვეული რაოდენობის ენერგიას, გადადიან აღგზნებულ მდგომარეობაში. ეს მდგომარეობა ხასიათდება ენერგიის უფრო დიდი მიწოდებით, ვიდრე მატერიის ნორმალური მდგომარეობა. როდესაც ნივთიერება აღგზნებული მდგომარეობიდან ნორმალურ მდგომარეობაში გადადის, ლუმინესცენცია ხდება ზედმეტი ენერგიის გამო.

ლუმინესცენციას, რომელიც ძალიან სწრაფად იშლება დასხივების შეწყვეტის შემდეგ, ეწოდება ფლუორესცენცია.

ლუმინესცენტური სიკაშკაშის ბუნებაზე დაკვირვებით და ნაერთის ან მისი ხსნარების ლუმინესცენციის ინტენსივობის ან სიკაშკაშის გაზომვით, შეიძლება ვიმსჯელოთ შესასწავლი ნივთიერების შემადგენლობაზე.

ზოგიერთ შემთხვევაში, განსაზღვრა ხდება ფლუორესცენციის შესწავლის საფუძველზე, რომელიც წარმოიქმნება გარკვეულ რეაგენტებთან განსაზღვრული ნივთიერების ურთიერთქმედების შედეგად. ასევე ცნობილია ლუმინესცენტური ინდიკატორები, რომლებიც გამოიყენება ხსნარის ფლუორესცენციის ცვლილებებით გარემოს რეაქციის დასადგენად. ლუმინესცენტური ინდიკატორები გამოიყენება ფერადი მედიის შესწავლისას.

რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი. რენტგენის გამოყენებით შესაძლებელია განისაზღვროს ატომების (ან იონების) ზომები და მათი შედარებითი პოზიციები შესწავლილი ნიმუშის მოლეკულებში, ანუ შესაძლებელია განისაზღვროს ბროლის გისოსის სტრუქტურა, ნივთიერების შემადგენლობა. და ზოგჯერ მასში მინარევების არსებობა. მეთოდი არ საჭიროებს ნივთიერების ქიმიურ დამუშავებას ან დიდი რაოდენობით.

მასის სპექტრომეტრიული ანალიზი. მეთოდი ეფუძნება ცალკეული იონიზებული ნაწილაკების განსაზღვრას, რომლებიც გადახრილია ელექტრომაგნიტური ველის მიერ მეტ-ნაკლებად, რაც დამოკიდებულია მათი მასის მუხტის თანაფარდობაზე (დაწვრილებით იხილეთ წიგნი 2).

ანალიზის ფიზიკური მეთოდები, რომლებსაც აქვთ მთელი რიგი უპირატესობები ქიმიურთან შედარებით, ზოგიერთ შემთხვევაში შესაძლებელს ხდის ისეთი პრობლემების გადაჭრას, რომელთა გადაჭრა შეუძლებელია ქიმიური ანალიზის მეთოდებით; ფიზიკური მეთოდების გამოყენებით შესაძლებელია ქიმიური მეთოდებით ძნელი გამოსაყოფი ელემენტების გამოყოფა, ასევე მუდმივი და ავტომატურად ჩაწერა. ძალიან ხშირად ქიმიურთან ერთად გამოიყენება ანალიზის ფიზიკური მეთოდები, რაც შესაძლებელს ხდის ორივე მეთოდის უპირატესობების გამოყენებას. მეთოდების ერთობლიობა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია გაანალიზებულ ობიექტებში მინარევების მცირე რაოდენობის (კვალი) განსაზღვრისას.

მაკრო, ნახევრად მიკრო და მიკრო მეთოდები

საცდელი ნივთიერების დიდი და მცირე რაოდენობით ანალიზი. წარსულში ქიმიკოსები იყენებდნენ დიდი რაოდენობით შესასწავლ ნივთიერებას ანალიზისთვის. ნივთიერების შემადგენლობის დასადგენად აღებულია რამდენიმე ათეული გრამი ნიმუშები და იხსნება დიდი მოცულობის სითხეში. ამისათვის საჭირო იყო შესაბამისი ტევადობის ქიმიური კონტეინერები.

ამჟამად, ქიმიკოსები ანალიტიკურ პრაქტიკაში მცირე რაოდენობით ნივთიერებებით თავს იკავებენ. ანალიზისთვის გამოყენებული ხსნარების მოცულობიდან და ძირითადად გამოყენებული ექსპერიმენტული ტექნიკიდან გამომდინარე, ანალიზის მეთოდები იყოფა მაკრო, ნახევრად მიკრო და მიკრომეთოდებად.

მაკრომეთოდის გამოყენებით ანალიზის ჩატარებისას, რეაქციის განსახორციელებლად, აიღეთ რამდენიმე მილილიტრი ხსნარი, რომელიც შეიცავს ნივთიერების მინიმუმ 0,1 გ-ს და დაუმატეთ საცდელ ხსნარს არანაკლებ 1 მლ რეაგენტის ხსნარი. რეაქციები ტარდება საცდელ მილებში. ნალექების დროს მიიღება მოცულობითი ნალექები, რომლებიც გამოყოფილია ქაღალდის ფილტრებით ძაბრებით ფილტრაციით.

წვეთოვანი ანალიზი

წვეთების ანალიზში რეაქციების განხორციელების ტექნიკა. ანალიტიკურ ქიმიაში დიდი მნიშვნელობა შეიძინა ეგრეთ წოდებულმა წვეთოვანმა ანალიზმა, რომელიც ნ.

ამ მეთოდით მუშაობისას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება კაპილარობის და ადსორბციის მოვლენებს, რომელთა დახმარებითაც შესაძლებელია სხვადასხვა იონების ერთად ყოფნისას გახსნა და გამოყოფა. წვეთოვანი ანალიზის დროს ინდივიდუალური რეაქციები ტარდება ფაიფურის ან მინის ფირფიტებზე ან ფილტრის ქაღალდზე. ამ შემთხვევაში, სატესტო ხსნარის წვეთი და რეაგენტის წვეთი, რომელიც იწვევს დამახასიათებელ შეღებვას ან კრისტალების წარმოქმნას, გამოიყენება ფირფიტაზე ან ქაღალდზე.

ფილტრის ქაღალდზე რეაქციის შესრულებისას გამოიყენება ქაღალდის კაპილარული ადსორბციული თვისებები. სითხე შეიწოვება ქაღალდის მიერ და მიღებული ფერადი ნაერთი შეიწოვება ქაღალდის მცირე ფართობზე, რის შედეგადაც იზრდება რეაქციის მგრძნობელობა.

მიკროკრისტალოსკოპიული ანალიზი

ანალიზის მიკროკრისტალოსკოპიული მეთოდი ეფუძნება კათიონებისა და ანიონების გამოვლენას რეაქციის საშუალებით, რაც იწვევს დამახასიათებელი ბროლის ფორმის ნაერთების წარმოქმნას.

ადრე ეს მეთოდი გამოიყენებოდა ხარისხობრივ მიკროქიმიურ ანალიზში. ამჟამად იგი ასევე გამოიყენება წვეთების ანალიზში.

მიკროკრისტალოსკოპიული ანალიზის დროს წარმოქმნილი კრისტალების გამოსაკვლევად გამოიყენება მიკროსკოპი.

დამახასიათებელი ფორმის კრისტალები გამოიყენება სუფთა ნივთიერებებთან მუშაობისას ხსნარის წვეთი ან რეაგენტის კრისტალის დამატებით მინის სლაიდზე მოთავსებული საცდელი ნივთიერების წვეთს. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, აშკარად ჩანს გარკვეული ფორმისა და ფერის კრისტალები.

ფხვნილის დაფქვის მეთოდი

გარკვეული ელემენტების გამოსავლენად, ზოგჯერ გამოიყენება ფაიფურის ფირფიტაში მყარი რეაგენტით დაფხვნილი ანალიტის დაფქვის მეთოდი. გახსნილი ელემენტი გამოვლენილია დამახასიათებელი ნაერთების წარმოქმნით, რომლებიც განსხვავდება ფერით ან სუნით.

მატერიის გათბობასა და შერწყმაზე დაფუძნებული ანალიზის მეთოდები

პიროქიმიური ანალიზი. ნივთიერებების ანალიზისთვის ასევე გამოიყენება საცდელი მყარის გაცხელებაზე ან შესაბამის რეაგენტებთან შერწყმაზე დაფუძნებული მეთოდები. გაცხელებისას ზოგიერთი ნივთიერება დნება გარკვეულ ტემპერატურაზე, ზოგი სუბლიმირებულია და მოწყობილობის ცივ კედლებზე ჩნდება თითოეული ნივთიერებისთვის დამახასიათებელი ნალექი; ზოგიერთი ნაერთი გაცხელებისას იშლება, გამოყოფს აირისებრ პროდუქტებს და ა.შ.

როდესაც ანალიტი თბება ნარევში შესაბამის რეაგენტებთან, ხდება რეაქციები, რომლებსაც თან ახლავს ფერის ცვლილება, აირისებრი პროდუქტების გამოყოფა და ლითონების წარმოქმნა.

სპექტრული თვისებრივი ანალიზი

გარდა ზემოაღწერილი მეთოდისა, შეუიარაღებელი თვალით დაკვირვების უფერო ალის შეღებვაზე, როდესაც მასში შეჰყავთ პლატინის მავთული გაანალიზებული ნივთიერებით, ამჟამად ფართოდ გამოიყენება ცხელი ორთქლების ან გაზების მიერ გამოსხივებული სინათლის შესწავლის სხვა მეთოდები. ეს მეთოდები ეფუძნება სპეციალური ოპტიკური ინსტრუმენტების გამოყენებას, რომელთა აღწერა მოცემულია ფიზიკის კურსში. ამ ტიპის სპექტრალურ მოწყობილობებში, სხვადასხვა ტალღის სიგრძის სინათლე, რომელიც გამოსხივებულია ცეცხლში გაცხელებული ნივთიერების ნიმუშით, იშლება სპექტრად.

სპექტრზე დაკვირვების მეთოდიდან გამომდინარე, სპექტრულ ინსტრუმენტებს უწოდებენ სპექტროსკოპებს, რომელთა დახმარებით ხდება სპექტრის ვიზუალურად დაკვირვება, ან სპექტროგრაფები, რომლებშიც ხდება სპექტრების ფოტოგრაფია.

ქრომატოგრაფიული მეთოდის ანალიზი

მეთოდი ეფუძნება გაანალიზებული ნარევის ცალკეული კომპონენტების შერჩევით შეწოვას (ადსორბციას) სხვადასხვა ადსორბენტების მიერ. ადსორბენტები არის მყარი ნივთიერებები, რომელთა ზედაპირზე შეიწოვება ადსორბირებული ნივთიერება.

ანალიზის ქრომატოგრაფიული მეთოდის არსი მოკლედ შემდეგია. გამოსაყოფი ნივთიერებების ნარევის ხსნარი გადის მინის მილში (ადსორბციული სვეტი), რომელიც სავსეა ადსორბენტით.

ანალიზის კინეტიკური მეთოდები

ანალიზის მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება რეაქციის სიჩქარის გაზომვას და მისი მნიშვნელობის გამოყენებას კონცენტრაციის დასადგენად, გაერთიანებულია ანალიზის კინეტიკური მეთოდების ზოგადი სახელწოდებით (K. B. Yatsimirsky).

კათიონებისა და ანიონების ხარისხობრივი გამოვლენა კინეტიკური მეთოდებით საკმაოდ სწრაფად და შედარებით მარტივად, რთული ინსტრუმენტების გამოყენების გარეშე ხდება.

ნივთიერებების შესწავლა საკმაოდ რთული და საინტერესო საკითხია. ყოველივე ამის შემდეგ, ისინი თითქმის არასოდეს გვხვდება ბუნებაში მათი სუფთა სახით. ყველაზე ხშირად, ეს არის რთული შემადგენლობის ნარევები, რომლებშიც კომპონენტების გამოყოფა მოითხოვს გარკვეულ ძალისხმევას, უნარებსა და აღჭურვილობას.

გამოყოფის შემდეგ, თანაბრად მნიშვნელოვანია სწორად დადგინდეს, მიეკუთვნება თუ არა ნივთიერება კონკრეტულ კლასს, ანუ მისი იდენტიფიცირება. განსაზღვრეთ დუღილის და დნობის წერტილები, გამოთვალეთ მოლეკულური წონა, შეამოწმეთ რადიაქტიურობა და ა.შ., ზოგადად, კვლევა. ამ მიზნით გამოიყენება სხვადასხვა მეთოდი, მათ შორის ანალიზის ფიზიკოქიმიური მეთოდები. ისინი საკმაოდ მრავალფეროვანია და ჩვეულებრივ მოითხოვს სპეციალური აღჭურვილობის გამოყენებას. მათ შემდგომ განიხილავენ.

ანალიზის ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები: ზოგადი კონცეფცია

რა არის ეს მეთოდები ნაერთების იდენტიფიცირებისთვის? ეს არის მეთოდები, რომლებიც ეფუძნება ნივთიერების ყველა ფიზიკური თვისების პირდაპირ დამოკიდებულებას მის სტრუქტურულ ქიმიურ შემადგენლობაზე. ვინაიდან ეს მაჩვენებლები მკაცრად ინდივიდუალურია თითოეული ნაერთისათვის, ფიზიკოქიმიური კვლევის მეთოდები ძალზე ეფექტურია და იძლევა 100%-იან შედეგს შემადგენლობისა და სხვა მაჩვენებლების განსაზღვრაში.

ამრიგად, ნივთიერების შემდეგი თვისებები შეიძლება იქნას მიღებული, როგორც საფუძველი:

• სინათლის შთანთქმის უნარი;
• თბოგამტარობა;
• ელექტრო გამტარობის;
• დუღილის ტემპერატურა;
• დნობა და სხვა პარამეტრები.

ფიზიკოქიმიური კვლევის მეთოდებს მნიშვნელოვანი განსხვავება აქვთ ნივთიერებების იდენტიფიკაციის წმინდა ქიმიური მეთოდებისგან. მათი მუშაობის შედეგად რეაქცია არ ხდება, ანუ ნივთიერების გარდაქმნა შექცევადი ან შეუქცევადი. როგორც წესი, ნაერთები უცვლელი რჩება როგორც მასით, ასევე შემადგენლობით.

კვლევის ამ მეთოდების თავისებურებები

ნივთიერებების განსაზღვრის ასეთი მეთოდებისთვის დამახასიათებელია რამდენიმე ძირითადი მახასიათებელი.

1. კვლევის ნიმუშს პროცედურის დაწყებამდე არ სჭირდება მინარევებისაგან გაწმენდა, რადგან აღჭურვილობა ამას არ საჭიროებს.
2. ანალიზის ფიზიკოქიმიურ მეთოდებს აქვთ მგრძნობელობის მაღალი ხარისხი, ასევე გაზრდილი სელექციურობა. ამიტომ ანალიზისთვის საჭიროა ტესტის ნიმუშის ძალიან მცირე რაოდენობა, რაც ამ მეთოდებს ძალიან მოსახერხებელ და ეფექტურს ხდის. მაშინაც კი, თუ აუცილებელია ელემენტის დადგენა, რომელიც შეიცავს მთლიან სველ მასას უმნიშვნელო რაოდენობით, ეს არ არის დაბრკოლება მითითებული მეთოდებისთვის.
3. ანალიზს მხოლოდ რამდენიმე წუთი სჭირდება, ამიტომ კიდევ ერთი თვისებაა მისი მოკლე ხანგრძლივობა, ანუ ექსპრესიულობა.
4. განხილული კვლევის მეთოდები არ საჭიროებს ძვირადღირებული ინდიკატორების გამოყენებას.

ცხადია, უპირატესობები და მახასიათებლები საკმარისია იმისთვის, რომ ფიზიკურ-ქიმიური კვლევის მეთოდები უნივერსალური და მოთხოვნადი გახდეს თითქმის ყველა კვლევაში, საქმიანობის სფეროს მიუხედავად.

კლასიფიკაცია

რამდენიმე მახასიათებლის იდენტიფიცირება შესაძლებელია, რის საფუძველზეც ხდება განხილული მეთოდების კლასიფიცირება. თუმცა, ჩვენ წარმოგიდგენთ ყველაზე ზოგად სისტემას, რომელიც აერთიანებს და მოიცავს კვლევის ყველა ძირითად მეთოდს, რომელიც უშუალოდ უკავშირდება ფიზიკურ-ქიმიურ მეთოდებს.

1. ელექტროქიმიური კვლევის მეთოდები. გაზომილი პარამეტრიდან გამომდინარე, ისინი იყოფა:

• პოტენციომეტრია;
• ვოლტამეტრია;
• პოლაროგრაფია;
• ოსცილომეტრია;
• კონდუქტომეტრია;
• ელექტროგრავიმეტრია;
• კულომეტრია;
• ამპერომეტრია;
• დიელკომეტრია;
• მაღალი სიხშირის კონდუქტომეტრია.

2. სპექტრული. მოიცავს:

• ოპტიკური;
• რენტგენის ფოტოელექტრონული სპექტროსკოპია;
• ელექტრომაგნიტური და ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი.

3. თერმული. Დაყოფილია:

• თერმული;
• თერმოგრავიმეტრია;
• კალორიმეტრია;
• ენთალპიმეტრია;
• დელატომეტრია.

4. ქრომატოგრაფიული მეთოდები, რომლებიც:

• გაზი;
• დანალექი;
• ლარი შეღწევადი;
• გაცვლა;
• თხევადი.

ასევე შესაძლებელია ანალიზის ფიზიკოქიმიური მეთოდების ორ დიდ ჯგუფად დაყოფა. პირველი არის ის, რაც იწვევს განადგურებას, ანუ ნივთიერების ან ელემენტის სრულ ან ნაწილობრივ განადგურებას. მეორე არის არადესტრუქციული, ინარჩუნებს ტესტის ნიმუშის მთლიანობას.

ასეთი მეთოდების პრაქტიკული გამოყენება

განხილული მუშაობის მეთოდების გამოყენების სფეროები საკმაოდ მრავალფეროვანია, მაგრამ ყველა მათგანი, რა თქმა უნდა, ამა თუ იმ გზით ეხება მეცნიერებასა თუ ტექნოლოგიას. ზოგადად, შეგვიძლია რამდენიმე ძირითადი მაგალითის მოყვანა, საიდანაც გაირკვევა, თუ რატომ არის საჭირო ზუსტად ასეთი მეთოდები.

1. კონტროლი წარმოებაში რთული ტექნოლოგიური პროცესების მიმდინარეობაზე. ამ შემთხვევებში, მოწყობილობა აუცილებელია სამუშაო ჯაჭვის ყველა სტრუქტურული რგოლის უკონტაქტო კონტროლისა და თვალყურის დევნებისთვის. ეს იგივე ინსტრუმენტები აღრიცხავს პრობლემებსა და გაუმართაობას და უზრუნველყოფს ზუსტ რაოდენობრივ და ხარისხობრივ ანგარიშს მაკორექტირებელი და პრევენციული ღონისძიებების შესახებ.
2. რეაქციის პროდუქტის გამოსავლიანობის ხარისხობრივი და რაოდენობრივი განსაზღვრის მიზნით ქიმიური პრაქტიკული სამუშაოების ჩატარება.
3. ნივთიერების ნიმუშის გამოკვლევა მისი ზუსტი ელემენტარული შემადგენლობის დასადგენად.
4. სინჯის მთლიან მასაში მინარევების რაოდენობისა და ხარისხის განსაზღვრა.
5. რეაქციაში შუალედური, ძირითადი და მეორადი მონაწილეების ზუსტი ანალიზი.
6. დეტალური ანგარიში ნივთიერების სტრუქტურისა და მისი თვისებების შესახებ.
7. ახალი ელემენტების აღმოჩენა და მათი თვისებების დამახასიათებელი მონაცემების მოპოვება.
8. ემპირიულად მიღებული თეორიული მონაცემების პრაქტიკული დადასტურება.
9. ტექნოლოგიის სხვადასხვა დარგში გამოყენებული მაღალი სისუფთავის ნივთიერებებით ანალიტიკური მუშაობა.
10. ხსნარების ტიტრირება ინდიკატორების გამოყენების გარეშე, რაც იძლევა უფრო ზუსტ შედეგს და აქვს სრულიად მარტივი კონტროლი, მოწყობილობის მუშაობის წყალობით. ანუ ადამიანური ფაქტორის გავლენა ნულამდეა დაყვანილი.
11. ანალიზის ძირითადი ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდები შესაძლებელს ხდის შევისწავლოთ:

• მინერალები;
• მინერალური;
• სილიკატები;
• მეტეორიტები და უცხო სხეულები;
• ლითონები და არალითონები;
• შენადნობები;
• ორგანული და არაორგანული ნივთიერებები;
• ერთკრისტალები;
• იშვიათი და კვალი ელემენტები.

მეთოდების გამოყენების სფეროები

• ბირთვული ენერგია;
• ფიზიკა;
• ქიმია;
• რადიო ელექტრონიკა;
• ლაზერული ტექნოლოგია;
• კოსმოსური კვლევა და სხვა.

ანალიზის ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდების კლასიფიკაცია მხოლოდ ადასტურებს, რამდენად ყოვლისმომცველი, ზუსტი და უნივერსალურია ისინი კვლევებში გამოსაყენებლად.

ელექტროქიმიური მეთოდები

ამ მეთოდების საფუძველია რეაქციები წყალხსნარებში და ელექტროდებზე ელექტრული დენის გავლენის ქვეშ, ანუ, მარტივი სიტყვებით, ელექტროლიზი. შესაბამისად, ენერგიის ტიპი, რომელიც გამოიყენება ამ ანალიზის მეთოდებში, არის ელექტრონების ნაკადი.

ამ მეთოდებს აქვთ ანალიზის ფიზიკოქიმიური მეთოდების საკუთარი კლასიფიკაცია. ამ ჯგუფში შედის შემდეგი სახეობები.

1. ელექტრო გრავიმეტრული ანალიზი. ელექტროლიზის შედეგების მიხედვით, ელექტროდებიდან ამოღებულია ნივთიერებების მასა, რომელიც შემდეგ იწონება და ანალიზდება. ასე მიიღება მონაცემები ნაერთების მასის შესახებ. ასეთი სამუშაოს ერთ-ერთი სახეობაა შიდა ელექტროლიზის მეთოდი.
2. პოლაროგრაფია. იგი ეფუძნება დენის სიძლიერის გაზომვას. სწორედ ეს მაჩვენებელი იქნება ხსნარში სასურველი იონების კონცენტრაციის პირდაპირპროპორციული. ხსნარების ამპერომეტრიული ტიტრირება განხილული პოლაროგრაფიული მეთოდის ვარიაციაა.
3. კულომეტრია ემყარება ფარადეის კანონს. პროცესზე დახარჯული ელექტროენერგიის ოდენობა იზომება, საიდანაც შემდეგ ისინი აგრძელებენ ხსნარში არსებული იონების გამოთვლას.
4. პოტენციომეტრია - ეფუძნება პროცესში მონაწილეთა ელექტროდების პოტენციალის გაზომვას.

განხილული ყველა პროცესი წარმოადგენს ნივთიერებების რაოდენობრივი ანალიზის ფიზიკურ და ქიმიურ მეთოდებს. ელექტროქიმიური კვლევის მეთოდების გამოყენებით, ნარევები იყოფა მათ კომპონენტებად და განისაზღვრება სპილენძის, ტყვიის, ნიკელის და სხვა ლითონების რაოდენობა.

სპექტრული

იგი ეფუძნება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების პროცესებს. ასევე არსებობს გამოყენებული მეთოდების კლასიფიკაცია.

1. ცეცხლოვანი ფოტომეტრია. ამისათვის საცდელი ნივთიერება ასხურება ღია ცეცხლში. ბევრი ლითონის კატიონი იძლევა გარკვეულ ფერს, ამიტომ მათი იდენტიფიცირება ამ გზით შესაძლებელია. ეს ძირითადად ისეთი ნივთიერებებია, როგორიცაა: ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები, სპილენძი, გალიუმი, ტალიუმი, ინდიუმი, მანგანუმი, ტყვია და ფოსფორიც კი.
2. შთანთქმის სპექტროსკოპია. მოიცავს ორ ტიპს: სპექტროფოტომეტრია და კოლორიმეტრია. საფუძველია ნივთიერების მიერ შთანთქმული სპექტრის განსაზღვრა. ის მოქმედებს როგორც გამოსხივების ხილულ, ისე ცხელ (ინფრაწითელ) ნაწილში.
3. ტურბიდიმეტრია.
4. ნეფელომეტრია.
5. ლუმინესცენტური ანალიზი.
6. რეფრაქტომეტრია და პოლარომეტრია.

ცხადია, ამ ჯგუფში განხილული ყველა მეთოდი წარმოადგენს ნივთიერების ხარისხობრივი ანალიზის მეთოდებს.

ემისიის ანალიზი

ეს იწვევს ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყოფას ან შთანთქმას. ამ ინდიკატორის საფუძველზე შეიძლება ვიმსჯელოთ ნივთიერების ხარისხობრივ შემადგენლობაზე, ანუ რომელი კონკრეტული ელემენტები შედის კვლევის ნიმუშის შემადგენლობაში.

ქრომატოგრაფიული

ფიზიკოქიმიური კვლევები ხშირად ტარდება სხვადასხვა გარემოში. ამ შემთხვევაში ქრომატოგრაფიული მეთოდები ძალიან მოსახერხებელი და ეფექტური ხდება. ისინი იყოფა შემდეგ ტიპებად.

1. ადსორბციული სითხე. იგი დაფუძნებულია კომპონენტების სხვადასხვა ადსორბციულ უნარზე.
2. Გაზის ქრომატოგრაფია. ასევე დაფუძნებულია ადსორბციულ შესაძლებლობებზე, მხოლოდ ორთქლის მდგომარეობაში მყოფ გაზებსა და ნივთიერებებზე. იგი გამოიყენება ნაერთების მასობრივ წარმოებაში მსგავს აგრეგატულ მდგომარეობებში, როდესაც პროდუქტი გამოდის ნარევში, რომელიც უნდა განცალკევდეს.
3. დანაყოფის ქრომატოგრაფია.
4. რედოქსი.
5. იონის გაცვლა.
6. ქაღალდი.
7. Თხელი ფენა.
8. დანალექი.
9. ადსორბცია-კომპლექსება.

თერმული

ფიზიკოქიმიური კვლევა ასევე გულისხმობს ნივთიერებების წარმოქმნის ან დაშლის სიცხეზე დაფუძნებული მეთოდების გამოყენებას. ასეთ მეთოდებს ასევე აქვთ საკუთარი კლასიფიკაცია.

1. თერმული ანალიზი.
2. თერმოგრავიმეტრია.
3. კალორიმეტრია.
4. ენთალპომეტრია.
5. დილატომეტრია.

ყველა ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა განისაზღვროს ნივთიერებების სითბოს რაოდენობა, მექანიკური თვისებები და ენთალპია. ამ მაჩვენებლების საფუძველზე რაოდენობრივად განისაზღვრება ნაერთების შემადგენლობა.

ანალიზური ქიმიის მეთოდები

ქიმიის ამ განყოფილებას აქვს თავისი მახასიათებლები, რადგან ანალიტიკოსების მთავარი ამოცანაა ნივთიერების შემადგენლობის ხარისხობრივი განსაზღვრა, მათი იდენტიფიკაცია და რაოდენობრივი აღრიცხვა. ამასთან დაკავშირებით, ანალიზის ანალიტიკური მეთოდები იყოფა:

• ქიმიური;
• ბიოლოგიური;
• ფიზიკურ-ქიმიური.

ვინაიდან ჩვენ გვაინტერესებს ეს უკანასკნელი, განვიხილავთ რომელი მათგანი გამოიყენება ნივთიერებების დასადგენად.

ფიზიკოქიმიური მეთოდების ძირითადი ტიპები ანალიტიკურ ქიმიაში

1. სპექტროსკოპიული - იგივეა რაც ზემოთ განხილული.
2. მასის სპექტრული - ეფუძნება ელექტრული და მაგნიტური ველების მოქმედებას თავისუფალ რადიკალებზე, ნაწილაკებზე ან იონებზე. ფიზიკოქიმიური ანალიზის ლაბორატორიის ასისტენტები უზრუნველყოფენ განსაზღვრული ძალის ველების კომბინირებულ ეფექტს და ნაწილაკები იყოფა ცალკეულ იონურ ნაკადებად, მუხტისა და მასის თანაფარდობის მიხედვით.
3. რადიოაქტიური მეთოდები.
4. ელექტროქიმიური.
5. ბიოქიმიური.
6. თერმული.

რა შეგვიძლია ვისწავლოთ ნივთიერებებისა და მოლეკულების შესახებ ასეთი დამუშავების მეთოდებიდან? პირველ რიგში, იზოტოპური შემადგენლობა. ასევე: რეაქციის პროდუქტები, გარკვეული ნაწილაკების შემცველობა განსაკუთრებით სუფთა ნივთიერებებში, მოძიებული ნაერთების მასები და მეცნიერებისთვის სასარგებლო სხვა რამ.

ამრიგად, ანალიტიკური ქიმიის მეთოდები მნიშვნელოვანი გზებია იონების, ნაწილაკების, ნაერთების, ნივთიერებების შესახებ ინფორმაციის მოპოვებისა და მათი ანალიზის შესახებ.

ანალიზური ქიმია და ქიმიური ანალიზი

Ქიმიური ანალიზი

Ქიმიური ანალიზიე.წ. ინფორმაციის მიღება ნივთიერებების შემადგენლობისა და სტრუქტურის შესახებ,იმისდა მიუხედავად, თუ როგორ არის ზუსტად მიღებული ასეთი ინფორმაცია .

ანალიზის ზოგიერთი მეთოდი (მეთოდი) ეფუძნება ქიმიური რეაქციების ჩატარებას სპეციალურად დამატებული რეაგენტებით, ზოგში ქიმიური რეაქციები დამხმარე როლს ასრულებს, ზოგი კი საერთოდ არ არის დაკავშირებული რეაქციების მიმდინარეობასთან. მაგრამ ანალიზის შედეგი ნებისმიერ შემთხვევაში არის ინფორმაცია ქიმიურინივთიერების შემადგენლობა, ანუ მისი შემადგენელი ატომებისა და მოლეკულების ბუნება და რაოდენობრივი შინაარსი. ეს გარემოება ხაზგასმულია ზედსართავი სახელის "ქიმიური" გამოყენებით ფრაზაში "ქიმიური ანალიზი".

ანალიზის ღირებულება.ქიმიური ანალიტიკური მეთოდების გამოყენებით აღმოაჩინეს ქიმიური ელემენტები, დეტალურად იქნა შესწავლილი ელემენტებისა და მათი ნაერთების თვისებები და განისაზღვრა მრავალი ბუნებრივი ნივთიერების შემადგენლობა. მრავალრიცხოვანმა ანალიზმა შესაძლებელი გახადა ქიმიის ძირითადი კანონების დადგენა (შემადგენლობის მუდმივობის კანონი, ნივთიერებათა მასის კონსერვაციის კანონი, ეკვივალენტების კანონი და სხვ.) და დაადასტურა ატომურ-მოლეკულური თეორია. ანალიზი გახდა მეცნიერული კვლევის საშუალება არა მხოლოდ ქიმიაში, არამედ გეოლოგიაში, ბიოლოგიაში, მედიცინაში და სხვა მეცნიერებებში. ბუნების შესახებ ცოდნის მნიშვნელოვანი ნაწილი, რომელიც კაცობრიობამ დააგროვა ბოილის დროიდან მოყოლებული, სწორედ ქიმიური ანალიზით იქნა მიღებული.

ანალიტიკოსთა შესაძლებლობები მკვეთრად გაიზარდა XIX საუკუნის მეორე ნახევარში და განსაკუთრებით მე-20 საუკუნეში, როდესაც ბევრი ფიზიკურიანალიზის მეთოდები. მათ შესაძლებელი გახადეს ისეთი პრობლემების გადაჭრა, რომლებიც კლასიკური მეთოდებით ვერ გადაიჭრებოდა. თვალსაჩინო მაგალითია მზისა და ვარსკვლავების შემადგენლობის შესახებ ცოდნა, რომელიც მიღებულია XIX საუკუნის ბოლოს სპექტრული ანალიზის მეთოდით. არანაკლებ ნათელი მაგალითი მე-20 და 21-ე საუკუნეების მიჯნაზე იყო ადამიანის ერთ-ერთი გენის სტრუქტურის გაშიფვრა. ამ შემთხვევაში თავდაპირველი ინფორმაცია მიღებული იქნა მასის სპექტრომეტრიით.

ანალიტიკური ქიმია, როგორც მეცნიერება

მეცნიერება "ანალიზური ქიმიის" ჩამოყალიბდა XVIII – XIX სს. ამ მეცნიერების მრავალი განმარტება („დეფინიცია“) არსებობს . ყველაზე ლაკონური და აშკარაა შემდეგი: ” ანალიტიკური ქიმია არის მეცნიერება ნივთიერებების ქიმიური შემადგენლობის განსაზღვრის შესახებ ” .

უფრო ზუსტი და დეტალური განმარტება შეიძლება იყოს:

ანალიტიკური ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც შეიმუშავებს ზოგად მეთოდოლოგიას, მეთოდებსა და საშუალებებს ნივთიერებების ქიმიური შემადგენლობის (ასევე სტრუქტურის) შესასწავლად და ავითარებს მეთოდებს სხვადასხვა ობიექტების ანალიზისთვის.

კვლევის ობიექტი და მიმართულებები. პრაქტიკოსი ანალიტიკოსების კვლევის ობიექტია კონკრეტული ქიმიური ნივთიერებები

რუსეთში ანალიტიკური ქიმიის დარგში კვლევები ძირითადად ტარდება კვლევით ინსტიტუტებსა და უნივერსიტეტებში. ამ კვლევების მიზნები:

• ანალიზის სხვადასხვა მეთოდის თეორიული საფუძვლების შემუშავება;
• ახალი მეთოდებისა და ტექნიკის შექმნა, ანალიტიკური ინსტრუმენტებისა და რეაგენტების შემუშავება;
• დიდი ეკონომიკური თუ სოციალური მნიშვნელობის კონკრეტული ანალიტიკური პრობლემების გადაჭრას. ასეთი პრობლემების მაგალითები: ბირთვული ენერგიისა და ნახევარგამტარული მოწყობილობების წარმოების ანალიტიკური კონტროლის მეთოდების შექმნა (ეს პრობლემები წარმატებით მოგვარდა მეოცე საუკუნის 50-70-იან წლებში); საიმედო მეთოდების შემუშავება ადამიანის მიერ გარემოს დაბინძურების შესაფასებლად. (ეს პრობლემა ამჟამად მოგვარებულია).

1.2.ანალიზის სახეები

ანალიზის ტიპები ძალიან მრავალფეროვანია. ისინი შეიძლება დაიყოს სხვადასხვა გზით: მიღებული ინფორმაციის ბუნებით, ანალიზის ობიექტების და განსაზღვრის ობიექტების მიხედვით, ერთი ანალიზის საჭირო სიზუსტითა და ხანგრძლივობით, ასევე სხვა მახასიათებლებით.

კლასიფიკაცია მიღებული ინფორმაციის ბუნების მიხედვით.გამოარჩევენ ხარისხობრივიდა რაოდენობრივი ანალიზი.პირველ შემთხვევაში გაარკვიეთ რისგან შედგება მოცემული ნივთიერება, რა არის მისი კომპონენტები ( კომპონენტები) შედის მის შემადგენლობაში. მეორე შემთხვევაში განისაზღვრება კომპონენტების რაოდენობრივი შემცველობა, რომელიც გამოიხატება მასური წილის, კონცენტრაციის, კომპონენტების მოლური თანაფარდობის სახით და ა.შ.

კლასიფიკაცია ანალიზის ობიექტების მიხედვით. ადამიანის საქმიანობის ყველა სფეროს აქვს ტრადიციული ანალიზის ობიექტები. ამრიგად, ინდუსტრიაში ისინი სწავლობენ ნედლეულს, მზა პროდუქტებს, შუალედურ პროდუქტებს და წარმოების ნარჩენებს. ობიექტები აგროქიმიურიანალიზი არის ნიადაგი, სასუქები, საკვები, მარცვლეული და სხვა სასოფლო-სამეურნეო პროდუქტები. მედიცინაში ახორციელებენ კლინიკურიანალიზი, მისი ობიექტები - სისხლი, შარდი, კუჭის წვენი, სხვადასხვა ქსოვილები, ამოსუნთქული ჰაერი და მრავალი სხვა. სამართალდამცავების სპეციალისტები ატარებენ სასამართლო ექსპერტიზაანალიზი (საბეჭდი მელნის ანალიზი დოკუმენტების გაყალბების გამოსავლენად; ნარკოტიკების ანალიზი; ავტოსაგზაო შემთხვევის ადგილზე აღმოჩენილი ფრაგმენტების ანალიზი და სხვ.). შესასწავლი ობიექტების ბუნების გათვალისწინებით, გამოიყოფა ანალიზის სხვა ტიპებიც, მაგალითად, ნარკოტიკების ანალიზი ( ფარმაცევტულიანალიზი), ბუნებრივი და ჩამდინარე წყალი ( ჰიდროქიმიურიანალიზი), ნავთობპროდუქტების, სამშენებლო მასალების ანალიზი და ა.შ.

კლასიფიკაცია განმარტების ობიექტების მიხედვით.მსგავსი ტერმინები არ უნდა აგვერიოს - ანალიზიდა განსაზღვროს.ეს არ არის სინონიმები! ასე რომ, თუ ჩვენ გვაინტერესებს არის თუ არა რკინა ადამიანის სისხლში და რამდენია მისი პროცენტი, მაშინ სისხლი არის ანალიზის ობიექტიდა რკინა - განმარტების ობიექტი.რა თქმა უნდა, რკინაც შეიძლება გახდეს ანალიზის ობიექტი - თუკი რკინის ნაჭერში სხვა ელემენტების მინარევებს განვსაზღვრავთ. განმარტების ობიექტებიდაასახელეთ შესასწავლი მასალის ის კომპონენტები, რომელთა რაოდენობრივი შინაარსი უნდა დადგინდეს. განმარტების ობიექტები არანაკლებ მრავალფეროვანია, ვიდრე ანალიზის ობიექტები. განმსაზღვრელი კომპონენტის ბუნების გათვალისწინებით, განასხვავებენ ანალიზის სხვადასხვა ტიპებს (ცხრილი 1). როგორც ამ ცხრილიდან ჩანს, თავად აღმოჩენის ან განსაზღვრის ობიექტები (მათ ასევე უწოდებენ ანალიზები) მიეკუთვნება მატერიის სტრუქტურის სხვადასხვა დონეს (იზოტოპები, ატომები, იონები, მოლეკულები, მონათესავე სტრუქტურის მოლეკულების ჯგუფები, ფაზები).

ცხრილი 1.

ანალიზის ტიპების კლასიფიკაცია დადგენის ან გამოვლენის ობიექტების მიხედვით

ანალიზის ტიპი	განსაზღვრის ან გამოვლენის ობიექტი (ანალიზი)	მაგალითი	განაცხადის არეალი
იზოტოპური	ატომები ბირთვული მუხტისა და მასის რიცხვის მოცემული მნიშვნელობებით (იზოტოპები)	137 Cs, 90 უფროსი, 235 U	ბირთვული ენერგია, გარემოს დაბინძურების კონტროლი, მედიცინა, არქეოლოგია და ა.შ.
ელემენტარული	ატომები ბირთვული მუხტის მოცემული მნიშვნელობებით (ელემენტები)	Cs, უფროსი, უ Cr, Fe, Hg	Ყველგან
რეალური	ელემენტის ატომები (იონები) მოცემულ ჟანგვის მდგომარეობაში ან მოცემული შემადგენლობის ნაერთებში (ელემენტის ფორმა)	Сr(III), Fe2+, Hg როგორც რთული ნაერთების ნაწილი	ქიმიური ტექნოლოგია, გარემოს დაბინძურების კონტროლი, გეოლოგია, მეტალურგია და ა.შ.
მოლეკულური	მოლეკულები მოცემული შემადგენლობით და სტრუქტურით	ბენზოლი, გლუკოზა, ეთანოლი	მედიცინა, გარემოს კონტროლი, აგროქიმია, ქიმია. ტექნოლოგია, სასამართლო ექსპერტიზა.
სტრუქტურული ჯგუფი ან ფუნქციონალური	მოცემული სტრუქტურული მახასიათებლებით და მსგავსი თვისებების მქონე მოლეკულების ჯამი	გაჯერებული ნახშირწყალბადები, მონოსაქარიდები, სპირტები	ქიმიური ტექნოლოგია, კვების მრეწველობა, მედიცინა.
ფაზა	ცალკეული ფაზა ან ელემენტი მოცემულ ფაზაში	გრაფიტი ფოლადში, კვარცი გრანიტში	მეტალურგია, გეოლოგია, სამშენებლო მასალების ტექნოლოგია.

დროს ელემენტარული ანალიზიიდენტიფიცირება ან რაოდენობრივი განსაზღვრა ამა თუ იმ ელემენტის, მიუხედავად მისი დაჟანგვის მდგომარეობისა თუ გარკვეული მოლეკულების შემადგენლობაში ჩართვისა. იშვიათ შემთხვევებში განისაზღვრება შესასწავლი მასალის სრული ელემენტარული შემადგენლობა. ჩვეულებრივ, საკმარისია გარკვეული ელემენტების დადგენა, რომლებიც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენენ შესასწავლი ობიექტის თვისებებზე.

რეალურიანალიზის დამოუკიდებელ ტიპად გამორჩევა ახლახან დაიწყო, ადრე იგი ელემენტის ნაწილად ითვლებოდა. მასალის ანალიზის მიზანია ცალ-ცალკე განისაზღვროს ერთი და იგივე ელემენტის სხვადასხვა ფორმის შინაარსი. მაგალითად, ჩამდინარე წყლებში ქრომის (III) და ქრომის (VI) შემცველობა. ნავთობპროდუქტებში „სულფატური გოგირდი“, „თავისუფალი გოგირდი“ და „გოგირდის გოგირდი“ ცალკე განისაზღვრება. ბუნებრივი წყლების შემადგენლობის შესწავლით ისინი არკვევენ ვერცხლისწყლის რომელი ნაწილი არსებობს ძლიერი რთული და ორგანული ნაერთების სახით და რომელი ნაწილი - თავისუფალი იონების სახით. ეს პრობლემები გაცილებით რთულია, ვიდრე ელემენტარული ანალიზის პრობლემები.

მოლეკულური ანალიზიგანსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ბიოგენური წარმოშობის ორგანული ნივთიერებებისა და მასალების შესწავლისას.მაგალითად შეიძლება იყოს ბენზოლის განსაზღვრა ბენზინში ან აცეტონის განსაზღვრა ამოსუნთქულ ჰაერში. ასეთ შემთხვევებში აუცილებელია გავითვალისწინოთ არა მხოლოდ შემადგენლობა, არამედ მოლეკულების სტრუქტურაც. ბოლოს და ბოლოს, შესასწავლი მასალა შეიძლება შეიცავდეს განსაზღვრული კომპონენტის იზომერებსა და ჰომოლოგებს. ამრიგად, გლუკოზის შემცველობა ჩვეულებრივ უნდა განისაზღვროს მისი იზომერების და სხვა მონათესავე ნაერთების, როგორიცაა საქაროზას თანდასწრებით.

კლასიფიკაცია ანალიზის სიზუსტის, ხანგრძლივობისა და ღირებულების მიხედვით.გამარტივებული, სწრაფი და იაფი ანალიზის ვარიანტს უწოდებენ გამოხატული ანალიზი. აქ ხშირად გამოიყენება ტესტის მეთოდები . მაგალითად, ნებისმიერ ადამიანს (არა ანალიტიკოსს) შეუძლია შეაფასოს ბოსტნეულში ნიტრატების შემცველობა (შარდში შაქარი, სასმელ წყალში მძიმე მეტალები და ა.შ.) სპეციალური სატესტო ხელსაწყოს - ინდიკატორის ქაღალდის გამოყენებით. საჭირო კომპონენტის შინაარსი განისაზღვრება ქაღალდთან ერთად მოწოდებული ფერის მასშტაბით. შედეგი ხილული იქნება შეუიარაღებელი თვალით და გასაგები არასპეციალისტისთვის. ტესტის მეთოდები არ საჭიროებს ნიმუშის ლაბორატორიაში მიტანას ან საცდელი მასალის რაიმე დამუშავებას; ეს მეთოდები არ იყენებს ძვირადღირებულ აღჭურვილობას და არ ახორციელებს გამოთვლებს. მნიშვნელოვანია მხოლოდ, რომ ტესტის მეთოდის შედეგი არ იყოს დამოკიდებული შესამოწმებელ მასალაში სხვა კომპონენტების არსებობაზე და ამისთვის აუცილებელია, რომ რეაგენტები, რომლებითაც ქაღალდი გაჟღენთილია მისი დამზადების დროს, იყოს სპეციფიკური. ძალიან რთულია ტესტის მეთოდების სპეციფიკის უზრუნველყოფა და ამ ტიპის ანალიზი ფართოდ გავრცელდა მხოლოდ მეოცე საუკუნის ბოლო წლებში. რა თქმა უნდა, ტესტის მეთოდებს არ შეუძლიათ ანალიზის მაღალი სიზუსტე, მაგრამ ეს ყოველთვის არ არის საჭირო.

ექსპრეს ანალიზის ზუსტად საპირისპირო - არბიტრაჟიანალიზი თ.მისთვის მთავარი მოთხოვნაა შედეგების მაქსიმალური სიზუსტის უზრუნველყოფა. საარბიტრაჟო ანალიზები იშვიათად ტარდება (მაგალითად, ზოგიერთი პროდუქტის მწარმოებელსა და მომხმარებელს შორის კონფლიქტის მოსაგვარებლად). ასეთი ანალიზების ჩასატარებლად ჩართულია ყველაზე კვალიფიციური შემსრულებლები, გამოიყენება ყველაზე სანდო და არაერთხელ დადასტურებული მეთოდები. ასეთი ანალიზის შესრულების დროს და ღირებულებას ფუნდამენტური მნიშვნელობა არ აქვს.

შუალედური ადგილი ექსპრეს და საარბიტრაჟო ანალიზს შორის სიზუსტის, ხანგრძლივობის, ღირებულებისა და სხვა ინდიკატორების მხრივ უკავია რუტინული ტესტები. ქარხნულ და სხვა საკონტროლო და ანალიტიკურ ლაბორატორიებში ჩატარებული ანალიზების დიდი ნაწილი ამ ტიპისაა.

1.3.ანალიზის მეთოდები

მეთოდების კლასიფიკაცია. „ანალიზის მეთოდის“ კონცეფცია გამოიყენება მაშინ, როდესაც მათ სურთ დაადგინონ კონკრეტული ანალიზის არსი, მისი ძირითადი პრინციპი. ანალიზის მეთოდი არის ანალიზის საკმაოდ უნივერსალური და თეორიულად დაფუძნებული მეთოდი, რომელიც ფუნდამენტურად განსხვავდება სხვა მეთოდებისგან თავისი დანიშნულებით და ძირითადი პრინციპით, იმისდა მიუხედავად, თუ რომელი კომპონენტია განსაზღვრული და კონკრეტულად რა ანალიზდება. იგივე მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვადასხვა ობიექტების გასაანალიზებლად. და განვსაზღვროთ სხვადასხვა ანალიზები .

არსებობს მეთოდების სამი ძირითადი ჯგუფი (ნახ. 1). ზოგიერთი მათგანი მიზნად ისახავს ძირითადად შესწავლილი ნარევის კომპონენტების განცალკევებას (შემდეგი ანალიზი ამ ოპერაციის გარეშე აღმოჩნდება არაზუსტი ან თუნდაც შეუძლებელი). განცალკევების დროს, ჩვეულებრივ ხდება კომპონენტების კონცენტრაცია, რომლებიც განისაზღვრება (იხ. თავი 8). მაგალითი იქნება მოპოვების მეთოდები ან იონური გაცვლის მეთოდები. ხარისხობრივი ანალიზის დროს გამოიყენება სხვა მეთოდები, რომლებიც ემსახურება ჩვენთვის საინტერესო კომპონენტების საიმედო იდენტიფიკაციას (იდენტიფიკაციას). მესამე, ყველაზე მრავალრიცხოვანი, განკუთვნილია კომპონენტების რაოდენობრივი განსაზღვრისთვის. შესაბამისი ჯგუფები ე.წ გამოყოფისა და კონცენტრაციის მეთოდები, იდენტიფიკაციის მეთოდები და განსაზღვრის მეთოდები.პირველი ორი ჯგუფის მეთოდები, როგორც წესი, , თამაშობენ დამხმარე როლს.პრაქტიკისთვის უდიდესი მნიშვნელობა აქვს განსაზღვრის მეთოდები.

ფიზიკურ-ქიმიური

ნახ.1. ანალიზის მეთოდების კლასიფიკაცია

სამი ძირითადი ჯგუფის გარდა, არსებობს ჰიბრიდული მეთოდები. ნახ. 1-ში. ისინი არ არიან ნაჩვენები. ჰიბრიდულ მეთოდებში კომპონენტების გამოყოფა, იდენტიფიკაცია და განსაზღვრა ორგანულად არის გაერთიანებული ერთ მოწყობილობაში (ან ერთი ინსტრუმენტის კომპლექსში). ამ მეთოდებიდან ყველაზე მნიშვნელოვანია ქრომატოგრაფიულიანალიზი. სპეციალურ მოწყობილობაში (ქრომატოგრაფში) საცდელი ნიმუშის კომპონენტები (ნარევი) გამოყოფილია, რადგან ისინი სხვადასხვა სიჩქარით მოძრაობენ მყარი ფხვნილით (სორბენტით) სავსე სვეტში. იმ დროისთვის, როდესაც კომპონენტი ტოვებს სვეტს, მისი ბუნება განიხილება და ამით ნიმუშის ყველა კომპონენტი იდენტიფიცირებულია. სვეტიდან გამომავალი კომპონენტები სათითაოდ შედიან მოწყობილობის მეორე ნაწილში, სადაც სპეციალური მოწყობილობა - დეტექტორი - ზომავს და აღრიცხავს ყველა კომპონენტის სიგნალებს. ხშირად, სიგნალები ავტომატურად ენიჭება გარკვეულ ნივთიერებებს, ასევე გამოითვლება ნიმუშის თითოეული კომპონენტის შემცველობა. Ნათელია, რომ ქრომატოგრაფიულიანალიზი არ შეიძლება ჩაითვალოს მხოლოდ კომპონენტების გამოყოფის მეთოდად, ან მხოლოდ რაოდენობრივი განსაზღვრის მეთოდად, ეს არის ზუსტად ჰიბრიდული მეთოდი.

1.4. ანალიზის მეთოდები და მოთხოვნები მათთვის

ცნებები არ უნდა იყოს აღრეული მეთოდიდა ტექნიკა.

მეთოდოლოგია არის მკაფიო და დეტალური აღწერა, თუ როგორ უნდა ჩატარდეს ანალიზი, გარკვეული მეთოდის გამოყენება კონკრეტული ანალიტიკური პრობლემის გადასაჭრელად.

როგორც წესი, მეთოდი შემუშავებულია სპეციალისტების მიერ, გადის წინასწარ ტესტირებას და მეტროლოგიურ სერტიფიცირებას, ოფიციალურად არის რეგისტრირებული და დამტკიცებული. მეთოდის სახელწოდებაში მითითებულია გამოყენებული მეთოდი, დადგენის ობიექტი და ანალიზის ობიექტი.

Აყვანა ოპტიმალური(საუკეთესო) ტექნიკა, თითოეულ შემთხვევაში გათვალისწინებული უნდა იყოს მთელი რიგი პრაქტიკული მოთხოვნები.

1. თ სიზუსტე. ეს არის მთავარი მოთხოვნა. ეს ნიშნავს, რომ ანალიზის ფარდობითი ან აბსოლუტური შეცდომა არ უნდა აღემატებოდეს გარკვეულ შეზღუდულ მნიშვნელობას

2. მგრძნობელობა. სასაუბრო მეტყველებაში ეს სიტყვა უფრო მკაცრი ტერმინებით იცვლება "გამოვლენის ზღვარი" და "აღმოჩენადი კონცენტრაციების ქვედა ზღვარი"" უაღრესად სენსიტიური მეთოდები არის ის, რომლითაც ჩვენ შეგვიძლია გამოვავლინოთ და ამოვიცნოთ კომპონენტი მაშინაც კი, როცა მისი შინაარსი შესასწავლ მასალაში დაბალია. რაც უფრო დაბალია მოსალოდნელი შინაარსი, მით უფრო მგრძნობიარეა ტექნიკა. .

3. შერჩევითობა (შერჩევითობა).მნიშვნელოვანია, რომ ანალიზის შედეგზე გავლენას არ მოახდენს ნიმუშში შემავალი უცხო ნივთიერებები.

4. ექსპრესიულობა . საუბარია ერთი ნიმუშის ანალიზის ხანგრძლივობაზე - შერჩევის დღიდან დასკვნის გამოცემამდე. რაც უფრო სწრაფად მიიღება შედეგი, მით უკეთესი.

5.C ღირებულება.ტექნიკის ეს მახასიათებელი კომენტარს არ საჭიროებს. მხოლოდ შედარებით იაფი ანალიზები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მასობრივი მასშტაბით. ინდუსტრიაში ანალიტიკური კონტროლის ღირებულება ჩვეულებრივ არ აღემატება პროდუქტის ღირებულების 1%-ს. ანალიზები, რომლებიც უნიკალურია თავისი სირთულით და იშვიათად შესრულებული, ძალიან ძვირია.

მეთოდოლოგიას სხვა მოთხოვნები აქვს - ანალიზის უსაფრთხოება, ანალიზის ჩატარების უნარი ადამიანის უშუალო მონაწილეობის გარეშე, შედეგების სტაბილურობა პირობების შემთხვევით რყევებამდე და ა.შ.

1.5. რაოდენობრივი ანალიზის ძირითადი ეტაპები (ეტაპები).

რაოდენობრივი ანალიზის ტექნიკა გონებრივად შეიძლება დაიყოს რამდენიმე თანმიმდევრულ ეტაპად (ეტაპად) და თითქმის ნებისმიერ ტექნიკას აქვს იგივე ეტაპები. ანალიზის შესაბამისი ლოგიკური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ.1.2.რაოდენობრივი ანალიზის ჩატარების ძირითადი საფეხურებია: ანალიტიკური პრობლემის ფორმულირება და მეთოდოლოგიის შერჩევა, შერჩევა, ნიმუშის მომზადება, სიგნალის გაზომვა, გამოთვლა და შედეგების პრეზენტაცია.

ანალიტიკური პრობლემის ჩამოყალიბება და მეთოდოლოგიის არჩევანი. სპეციალისტი ანალიტიკოსის მუშაობა ჩვეულებრივ იწყება მოპოვებით შეკვეთაანალიზისთვის. ასეთი ბრძანების გამოჩენა ჩვეულებრივ გამოწვეულია სხვა სპეციალისტების პროფესიული საქმიანობით, ზოგიერთის გაჩენით პრობლემები. ასეთი პრობლემა შეიძლება იყოს, მაგალითად, დიაგნოზის დასმა, ზოგიერთი პროდუქტის წარმოებისას ხარვეზის მიზეზის გარკვევა, სამუზეუმო ექსპონატის ავთენტურობის დადგენა, ონკანის წყალში რაიმე ტოქსიკური ნივთიერების არსებობის შესაძლებლობა და ა.შ. სპეციალისტისგან (ორგანული ქიმიკოსი, ინდუსტრიული ინჟინერი, გეოლოგი, სტომატოლოგი, პროკურატურის გამომძიებელი, აგრონომი, არქეოლოგი და ა.შ.) მიღებული ინფორმაციის საფუძველზე ანალიტიკოსმა უნდა ჩამოაყალიბოს ანალიტიკური პრობლემა. ბუნებრივია, ჩვენ უნდა გავითვალისწინოთ „მომხმარებლის“ შესაძლებლობები და სურვილები. გარდა ამისა, აუცილებელია დამატებითი ინფორმაციის შეგროვება (უპირველეს ყოვლისა მასალის ხარისხობრივი შემადგენლობის შესახებ, რომელიც უნდა გაანალიზდეს).

ანალიტიკური პრობლემის დაყენება მოითხოვს ძალიან მაღალკვალიფიციურ ანალიტიკოსს და ეს არის მომავალი კვლევის ყველაზე რთული ნაწილი. საკმარისი არ არის იმის დადგენა, თუ რა მასალას მოუწევს ანალიზი და კონკრეტულად რა უნდა განისაზღვროს მასში. აუცილებელია იმის გაგება, თუ რა კონცენტრაციის დონეზე უნდა ჩატარდეს ანალიზი, რა უცხო კომპონენტები იქნება ნიმუშებში, რამდენად ხშირად დასჭირდება ანალიზების ჩატარება, რამდენი დრო და ფული შეიძლება დაიხარჯოს ერთ ანალიზზე. შესაძლებელი იქნება თუ არა ნიმუშების ლაბორატორიაში მიტანა თუ საჭირო იქნება ანალიზის ჩატარება უშუალოდ „ადგილზე“, იქნება თუ არა შეზღუდვები წონაზე და განმეორებადობაშესასწავლი მასალის თვისებები და ა.შ. რაც მთავარია, უნდა გესმოდეთ: ანალიზის შედეგების რა სიზუსტის უზრუნველყოფა იქნება საჭირო და როგორ მიიღწევა ასეთი სიზუსტე!

ოპტიმალური მეთოდოლოგიის არჩევის საფუძველია მკაფიოდ ჩამოყალიბებული ანალიტიკური პრობლემა. ძიება ხორციელდება ნორმატიული დოკუმენტების კოლექციების (მათ შორის სტანდარტული მეთოდების), საცნობარო წიგნებისა და ცალკეულ ობიექტებზე ან მეთოდებზე მიმოხილვების გამოყენებით. მაგალითად, თუ ისინი აპირებენ ნავთობპროდუქტების შემცველობის დადგენას ჩამდინარე წყალში ფოტომეტრული მეთოდის გამოყენებით, მაშინ ისინი ათვალიერებენ მონოგრაფიებს, რომლებიც ეძღვნება, პირველ რიგში, ფოტომეტრულ ანალიზს, მეორედ, ჩამდინარე წყლების ანალიზის მეთოდებს და მესამე, ნავთობპროდუქტების განსაზღვრის სხვადასხვა მეთოდებს. . არსებობს წიგნების სერიები, რომელთაგან თითოეული ეძღვნება ელემენტის ანალიტიკურ ქიმიას. გამოიცა სახელმძღვანელოები ცალკეულ მეთოდებზე და ანალიზის ცალკეულ ობიექტებზე. თუ საცნობარო წიგნებსა და მონოგრაფიაში შესაბამისი მეთოდების მოძიება ვერ მოხერხდა, ძიება გრძელდება აბსტრაქტული და სამეცნიერო ჟურნალების, ინტერნეტ საძიებო სისტემების, სპეციალისტების კონსულტაციების გამოყენებით და ა.შ. შესაფერისი მეთოდების შერჩევის შემდეგ ირჩევა ის, რომელიც საუკეთესოდ პასუხობს ანალიტიკურ ამოცანას. .

ხშირად, კონკრეტული პრობლემის გადასაჭრელად, არა მხოლოდ არ არსებობს სტანდარტული მეთოდები, არამედ საერთოდ არ არსებობს ადრე აღწერილი ტექნიკური გადაწყვეტილებები (განსაკუთრებით რთული ანალიტიკური პრობლემები, უნიკალური ობიექტები). ასეთი ვითარება ხშირად გვხვდება მეცნიერული კვლევის ჩატარებისას, ამ შემთხვევაში ანალიზის ტექნიკა თავად უნდა შეიმუშაო. მაგრამ საკუთარი მეთოდების გამოყენებით ანალიზების ჩატარებისას, განსაკუთრებით ფრთხილად უნდა შეამოწმოთ მიღებული შედეგების სისწორე.

სინჯის აღება. შეიმუშავეთ ანალიზის მეთოდი, რომელიც საშუალებას მოგცემთ გავზომოთ ჩვენთვის საინტერესო კომპონენტის კონცენტრაცია პირდაპირშესასწავლ ობიექტში საკმაოდ იშვიათია. ამის მაგალითი იქნება ჰაერში ნახშირორჟანგის შემცველობის სენსორი, რომელიც დამონტაჟებულია წყალქვეშა ნავებში და სხვა დახურულ სივრცეებში.უფრო ხშირად, მცირე ნაწილი აღებულია შესასწავლი მასალისგან - ნიმუში- და მიიტანეთ ანალიტიკურ ლაბორატორიაში შემდგომი კვლევისთვის. ნიმუში უნდა იყოს წარმომადგენელი(წარმომადგენლობითი), ანუ მისი თვისებები და შემადგენლობა დაახლოებით უნდა ემთხვეოდეს მთლიანად შესასწავლი მასალის თვისებებსა და შემადგენლობას. ანალიზის აირისებრი და თხევადი ობიექტებისთვის საკმაოდ ადვილია წარმომადგენლობითი ნიმუშის აღება, რადგან ისინი ერთგვაროვანია. . თქვენ უბრალოდ უნდა აირჩიოთ შერჩევის სწორი დრო და ადგილი. მაგალითად, წყალსაცავიდან წყლის ნიმუშების აღებისას მხედველობაში მიიღება, რომ ზედაპირული ფენის წყალი შემადგენლობით განსხვავდება ქვედა ფენის წყლისგან, ნაპირებთან წყალი უფრო დაბინძურებულია, მდინარის წყლის შემადგენლობა არ არის. ერთი და იგივე წელიწადის სხვადასხვა დროს და ა.შ. დიდ ქალაქებში ატმოსფერული ჰაერის ნიმუშები მიიღება ქარის მიმართულების და მინარევების გამოყოფის წყაროების ადგილმდებარეობის გათვალისწინებით. სინჯის აღება არ იწვევს პრობლემებს მაშინაც კი, როდესაც განიხილება სუფთა ქიმიკატები, თუნდაც მყარი ან ერთგვაროვანი წვრილი ფხვნილები.

ბევრად უფრო რთულია ჰეტეროგენული მყარი ნივთიერების (ნიადაგი, მადანი, ქვანახშირი, მარცვლეული და ა.შ.) წარმომადგენლობითი ნიმუშის სწორად შერჩევა. თუ ნიადაგის ნიმუშებს იღებთ ერთი და იმავე მინდვრის სხვადასხვა ადგილას, ან სხვადასხვა სიღრმიდან, ან სხვადასხვა დროს, ერთი და იგივე ტიპის ნიმუშების ანალიზის შედეგები განსხვავებული აღმოჩნდება. ისინი შეიძლება განსხვავდებოდეს რამდენჯერმე, განსაკუთრებით იმ შემთხვევაში, თუ მასალა თავად იყო ჰეტეროგენული და შედგებოდა სხვადასხვა შემადგენლობისა და ზომის ნაწილაკებისგან.

საქმეს ართულებს ის ფაქტი, რომ სინჯს ხშირად ახორციელებს არა თავად ანალიტიკოსი, არამედ არასაკმარისი კვალიფიკაციის მქონე მუშები ან, რაც უფრო უარესია, გარკვეული ანალიზის შედეგის მიღებით დაინტერესებული პირები. ამრიგად, M. Twain-ისა და Bret Harte-ის მოთხრობებში, ფერადად არის აღწერილი, თუ როგორ, ოქროს შემცველი საიტის გაყიდვამდე, გამყიდველი ცდილობდა აერჩია კლდის ნაჭრები აშკარა ოქროთი, ხოლო მყიდველი - ცარიელი კლდე. გასაკვირი არ არის, რომ შესაბამისი ანალიზების შედეგებმა საპირისპირო, მაგრამ ორივე შემთხვევაში, შესწავლილი ტერიტორიის არასწორი დახასიათება მისცა.

ანალიზის შედეგების სისწორის უზრუნველსაყოფად შემუშავებულია და მიღებულია სპეციალური წესები და შერჩევის სქემები ობიექტთა თითოეული ჯგუფისთვის. მაგალითი იქნება ნიადაგის ანალიზი. ამ შემთხვევაში, თქვენ უნდა აირჩიოთ ზოგიერთისატესტო მასალის დიდი ნაწილი საკვლევი ტერიტორიის სხვადასხვა ადგილას და შემდეგ შეაერთეთ ისინი. წინასწარ გამოითვლება, რამდენი უნდა იყოს სინჯის აღების პუნქტი და რა მანძილზე უნდა განთავსდეს ეს პუნქტები ერთმანეთისგან. მითითებულია, რა სიღრმიდან უნდა იყოს აღებული ნიადაგის თითოეული ნაწილი, რა მასა უნდა იყოს და ა.შ. არსებობს სპეციალური მათემატიკური თეორიაც, რომელიც საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ კომბინირებული ნიმუშის მინიმალური მასა ნაწილაკების ზომის გათვალისწინებით. , მათი შემადგენლობის ჰეტეროგენულობა და ა.შ. რაც უფრო დიდია ნიმუშის მასა, მით უფრო წარმომადგენლობითია იგი; ამიტომ, არაერთგვაროვანი მასალისთვის, კომბინირებული ნიმუშის მთლიანმა მასამ შეიძლება მიაღწიოს ათეულ და ასეულ კილოგრამს. კომბინირებული ნიმუშს აშრობენ, მსხვრევენ, კარგად ურევენ და შესამოწმებელი მასალის რაოდენობას თანდათან მცირდება (ამ მიზნით არსებობს სპეციალური ტექნიკა და ხელსაწყოები), მაგრამ განმეორებითი შემცირების შემდეგაც, ნიმუშის წონა შეიძლება მიაღწიოს რამდენიმე ასეულ გრამს. შემცირებული ნიმუში მიეწოდება ლაბორატორიას ჰერმეტულად დახურულ კონტეინერში. იქ ისინი აგრძელებენ სატესტო მასალის დაფქვას და შერევას (შემადგენლობის საშუალო მნიშვნელობის მიზნით) და მხოლოდ ამის შემდეგ იღებენ საშუალო შეწონილი ნიმუშის ნაწილს ანალიტიკურ ბალანსზე შემდგომი ანალიზისთვის. ნიმუშის მომზადებადა შემდგომი სიგნალის გაზომვა.

ნიმუშის აღება არის ანალიზის ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპი, რადგან ამ ეტაპზე წარმოქმნილი შეცდომების გამოსწორება ან გაანგარიშება ძალიან რთულია. შერჩევის შეცდომები ხშირად არის საერთო ანალიტიკური გაურკვევლობის მთავარი წვლილი. თუ ნიმუშის აღება არასწორია, შემდგომი ოპერაციების იდეალური შესრულებაც კი არ დაეხმარება - სწორი შედეგის მიღება შეუძლებელი იქნება.

ნიმუშის მომზადება . ეს არის კოლექტიური სახელწოდება ყველა ოპერაციისთვის, რომელსაც იქ მიწოდებული ნიმუში ექვემდებარება ლაბორატორიაში ანალიტიკური სიგნალის გაზომვამდე. დროს ნიმუშის მომზადებაგანახორციელოს სხვადასხვა ოპერაციები: ნიმუშის აორთქლება, გაშრობა, კალცინაცია ან წვა, მისი დაშლა წყალში, მჟავებში ან ორგანულ გამხსნელებში, კომპონენტის წინასწარი დაჟანგვა ან შემცირება, რომელიც განისაზღვრება სპეციალურად დამატებული რეაგენტებით, მინარევების მოცილება ან დაფარვა. ხშირად საჭიროა განმსაზღვრელი კომპონენტის კონცენტრირება - დიდი მოცულობის ნიმუშიდან კომპონენტი რაოდენობრივად გადადის მცირე მოცულობის ხსნარში (კონცენტრატში), სადაც შემდეგ იზომება ანალიტიკური სიგნალი. მსგავსი თვისებების მქონე კომპონენტების ნიმუშის დროს ნიმუშის მომზადებაისინი ცდილობენ ერთმანეთისგან გამიჯნონ, რათა გაუადვილონ თითოეულის კონცენტრაციის დადგენა ინდივიდუალურად. ნიმუშის მომზადებამოითხოვს მეტ დროს და შრომას, ვიდრე სხვა საანალიზო ოპერაციები; საკმაოდ რთულია ავტომატიზაცია. უნდა გვახსოვდეს, რომ ყოველი ოპერაცია ნიმუშის მომზადება- ეს არის ანალიზის შეცდომების დამატებითი წყარო. რაც უფრო ნაკლები იქნება ასეთი ოპერაციები, მით უკეთესი. იდეალური მეთოდებია ის, რაც არ მოიცავს სცენას ნიმუშის მომზადება("მოვიდა, გაზომა, გამოითვალა"), მაგრამ ასეთი მეთოდები შედარებით ცოტაა.

ანალიტიკური სიგნალის გაზომვა მოითხოვს შესაბამისი საზომი ხელსაწყოების, უპირველეს ყოვლისა, ზუსტი ხელსაწყოების (სასწორები, პოტენციომეტრები, სპექტრომეტრები, ქრომატოგრაფები და ა.შ.), ასევე წინასწარ დაკალიბრებული საზომი ხელსაწყოების გამოყენებას. საზომი ხელსაწყოები უნდა იყოს სერტიფიცირებული („დამოწმებული“), ანუ წინასწარ უნდა იყოს ცნობილი, თუ რა მაქსიმალური შეცდომის მიღება შეიძლება ამ მოწყობილობის გამოყენებით სიგნალის გაზომვით. ინსტრუმენტების გარდა, სიგნალის გაზომვები ხშირ შემთხვევაში მოითხოვს ცნობილი ქიმიური შემადგენლობის სტანდარტებს (შედარების ნიმუშები, მაგალითად, სახელმწიფო სტანდარტული ნიმუშები). ისინი გამოიყენება მეთოდოლოგიის დასაკალიბრებლად (იხ. თავი 5), ინსტრუმენტების შესამოწმებლად და დასარეგულირებლად. ანალიზის შედეგი ასევე გამოითვლება სტანდარტების გამოყენებით.

შედეგების გაანგარიშება და პრეზენტაცია - ანალიზის ყველაზე სწრაფი და მარტივი ეტაპი. თქვენ უბრალოდ უნდა აირჩიოთ შესაბამისი გაანგარიშების მეთოდი (ამა თუ იმ ფორმულის გამოყენებით, გრაფიკის მიხედვით და ა.შ.). ამრიგად, ურანის საბადოში ურანის დასადგენად, ნიმუშის რადიოაქტიურობა შედარებულია სტანდარტული ნიმუშის რადიოაქტიურობასთან (ურანის ცნობილი შემცველობით მადანი), შემდეგ კი ურანის შემცველობა ნიმუშში იპოვება ჩვეულებრივი პროპორციის ამოხსნით. თუმცა, ეს მარტივი მეთოდი ყოველთვის არ არის შესაფერისი და არასათანადო გაანგარიშების ალგორითმის გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს სერიოზული შეცდომები. ზოგიერთი გაანგარიშების მეთოდი ძალიან რთულია და მოითხოვს კომპიუტერის გამოყენებას. მომდევნო თავებში დეტალურად იქნება აღწერილი ანალიზის სხვადასხვა მეთოდებში გამოყენებული გაანგარიშების მეთოდები, მათი უპირატესობები და თითოეული მეთოდის გამოყენების პირობები. ანალიზის შედეგები უნდა იყოს სტატისტიკურად დამუშავებული. მოცემული ნიმუშის ანალიზთან დაკავშირებული ყველა მონაცემი აისახება ლაბორატორიულ ჟურნალში, ხოლო ანალიზის შედეგი შეიტანება სპეციალურ ოქმში. ზოგჯერ თავად ანალიტიკოსი ადარებს რამდენიმე ნივთიერების ანალიზის შედეგებს ერთმანეთთან ან გარკვეულ სტანდარტებთან და გამოაქვს მნიშვნელოვანი დასკვნები. მაგალითად, შესასწავლი მასალის ხარისხის დადგენილ მოთხოვნებთან შესაბამისობის ან შეუსაბამობის შესახებ ( ანალიტიკური კონტროლი).

ნივთიერებების, მათი თვისებებისა და ქიმიური გარდაქმნების შესახებ ინფორმაციის აბსოლუტური უმრავლესობა მიღებული იქნა ქიმიური ან ფიზიკურ-ქიმიური ექსპერიმენტებით. ამიტომ, ქიმიკოსების მიერ გამოყენებული ძირითადი მეთოდი ქიმიურ ექსპერიმენტად უნდა ჩაითვალოს.

ექსპერიმენტული ქიმიის ტრადიციები საუკუნეების განმავლობაში ვითარდებოდა. მაშინაც კი, როდესაც ქიმია არ იყო ზუსტი მეცნიერება, ძველ დროში და შუა საუკუნეებში, მეცნიერები და ხელოსნები, ზოგჯერ შემთხვევით, ზოგჯერ მიზანმიმართულად, აღმოაჩინეს მრავალი ნივთიერების მოპოვებისა და გაწმენდის მეთოდები, რომლებიც გამოიყენებოდა ეკონომიკურ საქმიანობაში: ლითონები, მჟავები, ტუტეები. , საღებავები და ა.შ. ასეთი ინფორმაციის დაგროვებაში დიდი წვლილი მიუძღვით ალქიმიკოსებს (იხ. ალქიმია).

ამის წყალობით, მე-19 საუკუნის დასაწყისისთვის. ქიმიკოსები კარგად ერკვეოდნენ ექსპერიმენტული ხელოვნების საფუძვლებში, განსაკუთრებით ყველა სახის სითხისა და მყარი ნივთიერების გაწმენდის მეთოდებში, რამაც მათ მრავალი მნიშვნელოვანი აღმოჩენის გაკეთების საშუალება მისცა. და მაინც, ქიმია ამ სიტყვის თანამედროვე გაგებით მეცნიერებად, ზუსტ მეცნიერებად იქცა მხოლოდ მე-19 საუკუნეში, როდესაც აღმოაჩინეს მრავალრიცხოვანი თანაფარდობის კანონი და განვითარდა ატომურ-მოლეკულური მეცნიერება. ამ დროიდან დაიწყო ქიმიური ექსპერიმენტი, რომელიც მოიცავს არა მხოლოდ ნივთიერებების გარდაქმნების შესწავლას და მათი იზოლაციის მეთოდებს, არამედ სხვადასხვა რაოდენობრივი მახასიათებლების გაზომვას.

თანამედროვე ქიმიური ექსპერიმენტი მოიცავს მრავალ განსხვავებულ გაზომვას. შეიცვალა როგორც ექსპერიმენტების ჩასატარებელი აღჭურვილობა, ასევე ქიმიური მინის ჭურჭელი. თანამედროვე ლაბორატორიაში ვერ იპოვით ხელნაკეთ რეტორებს - ისინი შეიცვალა ინდუსტრიის მიერ წარმოებული სტანდარტული მინის აპარატურით და სპეციალურად ადაპტირებული კონკრეტული ქიმიური პროცედურის შესასრულებლად. სტანდარტად იქცა სამუშაო მეთოდებიც, რომლებიც ჩვენს დროში ყველა ქიმიკოსს აღარ უწევს ხელახლა გამოგონება. მათგან საუკეთესოთა აღწერილობა, რომელიც დადასტურებულია მრავალწლიანი გამოცდილებით, შეგიძლიათ იხილოთ სახელმძღვანელოებსა და სახელმძღვანელოებში.

მატერიის შესწავლის მეთოდები არა მხოლოდ უფრო უნივერსალური, არამედ უფრო მრავალფეროვანი გახდა. ქიმიკოსის მუშაობაში სულ უფრო მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ფიზიკური და ფიზიკურ-ქიმიური კვლევის მეთოდები, რომლებიც შექმნილია ნაერთების იზოლირებისთვის და გასაწმენდად, აგრეთვე მათი შემადგენლობისა და სტრუქტურის დასადგენად.

ნივთიერებების გამწმენდი კლასიკური ტექნიკა იყო ძალიან შრომატევადი. არის შემთხვევები, როდესაც ქიმიკოსები წლობით მუშაობდნენ ნარევიდან ინდივიდუალური ნაერთის გამოყოფაზე. ამრიგად, იშვიათი დედამიწის ელემენტების მარილები იზოლირებულია სუფთა სახით მხოლოდ ათასობით ფრაქციული კრისტალიზაციის შემდეგ. მაგრამ ამის შემდეგაც კი, ნივთიერების სისუფთავე ყოველთვის ვერ იყო გარანტირებული.

თანამედროვე ქრომატოგრაფიული მეთოდები შესაძლებელს ხდის ნივთიერების სწრაფად გამოყოფას მინარევებისაგან (მოსამზადებელი ქრომატოგრაფია) და შეამოწმოს მისი ქიმიური იდენტურობა (ანალიტიკური ქრომატოგრაფია). გარდა ამისა, ნივთიერებების გასაწმენდად ფართოდ გამოიყენება დისტილაციის, ექსტრაქციისა და კრისტალიზაციის კლასიკური, მაგრამ უაღრესად გაუმჯობესებული მეთოდები, ისევე როგორც ისეთი ეფექტური თანამედროვე მეთოდები, როგორიცაა ელექტროფორეზი, ზონის დნობა და ა.შ.

ამოცანა, რომელიც აწყდება სინთეზურ ქიმიკოსს სუფთა ნივთიერების იზოლირების შემდეგ - მისი მოლეკულების შემადგენლობისა და სტრუქტურის დადგენა - დიდწილად ეხება ანალიტიკურ ქიმიას. ტრადიციული სამუშაო ტექნიკით, ის ასევე ძალიან შრომატევადი იყო. თითქმის ერთადერთი გაზომვის მეთოდი ადრე გამოყენებული იყო ელემენტარული ანალიზი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ დაადგინოთ ნაერთის უმარტივესი ფორმულა.

ჭეშმარიტი მოლეკულური და ასევე სტრუქტურული ფორმულის დასადგენად ხშირად საჭირო იყო ნივთიერების რეაქციების შესწავლა სხვადასხვა რეაგენტებთან; ამ რეაქციების პროდუქტების იზოლირება ინდივიდუალური ფორმით, თავის მხრივ მათი სტრუქტურის დადგენა. და ასე შემდეგ - სანამ ამ გარდაქმნების საფუძველზე უცნობი სუბსტანციის სტრუქტურა აშკარა გახდა. მაშასადამე, რთული ორგანული ნაერთის სტრუქტურული ფორმულის დადგენა ხშირად დიდ დროს სჭირდებოდა და ასეთი სამუშაო დასრულებულად ითვლებოდა, თუ იგი დასრულდა კონტრსინთეზით - ახალი ნივთიერების წარმოებით მისთვის დადგენილი ფორმულის შესაბამისად.

ეს კლასიკური მეთოდი უაღრესად სასარგებლო იყო ზოგადად ქიმიის განვითარებისთვის. დღესდღეობით იშვიათად გამოიყენება. როგორც წესი, იზოლირებული უცნობი ნივთიერება, ელემენტარული ანალიზის შემდეგ, შეისწავლება მასის სპექტრომეტრიის, სპექტრული ანალიზის ხილულ, ულტრაიისფერ და ინფრაწითელ დიაპაზონში, აგრეთვე ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის გამოყენებით. სტრუქტურული ფორმულის გონივრული წარმოშობისთვის საჭიროა მეთოდების მთელი კომპლექსის გამოყენება და მათი მონაცემები, როგორც წესი, ავსებენ ერთმანეთს. მაგრამ რიგ შემთხვევებში, ჩვეულებრივი მეთოდები არ იძლევა ცალსახა შედეგს და უნდა მიმართოთ სტრუქტურის განსაზღვრის პირდაპირ მეთოდებს, მაგალითად, რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი.

ფიზიკოქიმიური მეთოდები გამოიყენება არა მხოლოდ სინთეზურ ქიმიაში. ისინი არანაკლებ მნიშვნელოვანია ქიმიური რეაქციების კინეტიკის, აგრეთვე მათი მექანიზმების შესწავლისას. რეაქციის სიჩქარის შესასწავლად ნებისმიერი ექსპერიმენტის მთავარი ამოცანაა რეაგენტის დროში ცვალებადი და ჩვეულებრივ ძალიან მცირე კონცენტრაციის ზუსტად გაზომვა. ამ პრობლემის გადასაჭრელად, ნივთიერების ბუნებიდან გამომდინარე, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ქრომატოგრაფიული მეთოდები, სხვადასხვა სახის სპექტრული ანალიზი და ელექტროქიმიური მეთოდები (იხ. ანალიტიკური ქიმია).

ტექნოლოგიის სრულყოფილებამ მიაღწია ისეთ მაღალ დონეს, რომ შესაძლებელი გახდა ზუსტად დადგინდეს თუნდაც "მყისიერი", როგორც ადრე ითვლებოდა, რეაქციების სიჩქარე, მაგალითად, წყალბადის კათიონებისა და ანიონებისგან წყლის მოლეკულების წარმოქმნა. ორივე იონის საწყისი კონცენტრაციით, რომელიც უდრის 1 მოლ/ლ-ს, ამ რეაქციის დრო წამის რამდენიმე ასეული მილიარდი ნაწილია.

ფიზიკოქიმიური კვლევის მეთოდები სპეციალურად არის ადაპტირებული ქიმიური რეაქციების დროს წარმოქმნილი ხანმოკლე შუალედური ნაწილაკების გამოსავლენად. ამისთვის მოწყობილობები აღჭურვილია ან მაღალსიჩქარიანი ჩამწერი მოწყობილობებით ან დანართებით, რომლებიც უზრუნველყოფენ მუშაობას ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე. ეს მეთოდები წარმატებით აღრიცხავს ნაწილაკების სპექტრებს, რომელთა სიცოცხლის ხანგრძლივობა ნორმალურ პირობებში იზომება წამის მეათასედებში, მაგალითად, თავისუფალი რადიკალები.

ექსპერიმენტული მეთოდების გარდა, გამოთვლები ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ქიმიაში. ამრიგად, ნივთიერებების რეაქტიული ნარევის თერმოდინამიკური გამოთვლა შესაძლებელს ხდის მისი წონასწორობის შემადგენლობის ზუსტად პროგნოზირებას (იხ. ქიმიური წონასწორობა).

კვანტურ მექანიკაზე და კვანტურ ქიმიაზე დაფუძნებული მოლეკულების გამოთვლები საყოველთაოდ მიღებული და ხშირ შემთხვევაში შეუცვლელი გახდა. ეს მეთოდები დაფუძნებულია ძალიან რთულ მათემატიკურ აპარატზე და მოითხოვს ყველაზე მოწინავე ელექტრონული კომპიუტერების - კომპიუტერების გამოყენებას. ისინი შესაძლებელს ხდიან მოლეკულების ელექტრონული სტრუქტურის მოდელების შექმნას, რომლებიც ხსნიან რეაქციების დროს წარმოქმნილი არასტაბილური მოლეკულების ან შუალედური ნაწილაკების დაკვირვებად, გაზომვად თვისებებს.

ქიმიკოსებისა და ფიზიკოსების მიერ შემუშავებული ნივთიერებების შესწავლის მეთოდები სასარგებლოა არა მხოლოდ ქიმიაში, არამედ მასთან დაკავშირებულ მეცნიერებებში: ფიზიკა, ბიოლოგია, გეოლოგია. მათ გარეშე არც მრეწველობა, არც სოფლის მეურნეობა, არც მედიცინა და არც სასამართლო ექსპერტიზა არ შეუძლიათ. კოსმოსურ ხომალდზე საპატიო ადგილს იკავებს ფიზიკოქიმიური ინსტრუმენტები, რომელთა დახმარებით ხდება დედამიწის მახლობლად მდებარე სივრცე და მეზობელი პლანეტების შესწავლა.

ამიტომ ქიმიის საფუძვლების ცოდნა აუცილებელია ყველა ადამიანისთვის, განურჩევლად მისი პროფესიისა და მისი მეთოდების შემდგომი განვითარება სამეცნიერო და ტექნოლოგიური რევოლუციის ერთ-ერთი უმნიშვნელოვანესი მიმართულებაა.