PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG TRONG HÓA HỌC: ĐO LƯỜNG, CHUẨN BỊ - HÓA HỌC - 2025

Các phân tích định lượng trong hóa học , cũng như trong bất kỳ kỷ luật, bao gồm chủ yếu là xác định lượng của một chất cụ thể. Những phân tích này trả lời câu hỏi 'có bao nhiêu?' của một chất trong các mẫu khác nhau; đất, biển, sông, nước ngọt, chất lỏng, chất chiết xuất từ ​​thực vật, động vật, chất rắn, tinh thể, v.v.

Câu hỏi 'ở đó là bao nhiêu?' Nó đã được hình thành từ khi con người hình thành mối quan tâm, ví dụ, chiết xuất khoáng chất và đá quý, dầu, gia vị, với ý định thương mại hóa chúng. Ngày nay tiền tiếp tục là một trong những lý do chính khiến một chất hoặc chất phân tích được định lượng.

Hàng trăm ống nghiệm: dụng cụ thủy tinh dùng hàng ngày trong việc chuẩn bị mẫu để phân tích định lượng. Nguồn: Pexels.

Một khoáng chất có thể giàu vàng hơn một khoáng chất khác. Để tìm hiểu, cần phải xác định thành phần thập phân của hai khoáng chất và loại có tỷ lệ vàng cao nhất sẽ là nguồn hấp dẫn hơn để chiết xuất kim loại được thèm muốn. Điều tương tự cũng xảy ra với kim loại ngoại lai hoặc kim loại phóng xạ.

Các kỹ thuật để định lượng và dựa trên các phân tích định lượng rất đa dạng và phong phú. Mỗi cái bao hàm một chuyên môn riêng, cũng như những cơ sở lý thuyết sâu sắc của nó. Tuy nhiên, điểm mà tất cả họ hội tụ là luôn trả lời cùng một câu hỏi đã được đề cập; câu hỏi nói về chất lượng, độ tinh khiết, hiệu suất, độ tin cậy, v.v.

Đo

Để định lượng bất kỳ chất hoặc vật liệu nào, điều cần thiết là có thể đo được bất kỳ tính chất vật lý hoặc hóa học nào của nó. Thuộc tính được chọn sẽ phụ thuộc vào chất và kỹ thuật được sử dụng. Một manh mối hữu ích để nhận ra rằng một kỹ thuật phân tích có thể định lượng là nó có hậu tố -metry ở cuối tên của nó.

Ví dụ, hai kỹ thuật đo lường cổ điển trong hóa học phân tích là trọng lực (đo khối lượng) và thể tích (đo thể tích).

Chúng được coi là cổ điển vì về nguyên tắc chúng không cần những dụng cụ quá phức tạp hoặc sử dụng bức xạ điện từ; nhưng cân phân tích, cối, chén nung và dụng cụ thủy tinh.

Trọng lực

Trong phép đo trọng lượng, hầu như luôn luôn tìm cách thu được kết tủa sau một loạt các bước phương pháp, để xác định khối lượng.

Ví dụ, một kỹ thuật để định lượng các ion clorua trong mẫu là kết tủa chúng dưới dạng bạc clorua, AgCl; có thể cân được kết tủa màu trắng sữa.

Một ví dụ đơn giản khác là xác định độ ẩm của vật thể, vật liệu hoặc chất rắn.

Để làm được điều này, khối lượng của chất rắn trước tiên được cân trước khi đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ khoảng 100ºC, đủ lâu để nước bốc hơi. Sau đó, nó được cân lại và hiệu số giữa khối lượng cuối cùng và khối lượng ban đầu bằng khối lượng nước đã được hóa hơi; nghĩa là độ ẩm của nó,% H ₂ O.

Nếu phân tích này được thực hiện trên dưa hấu, sẽ không ngạc nhiên nếu% H ₂ O của chúng quá cao (~ 95%); trong khi đối với các loại hạt được gọi là hạt, người ta cho rằng chúng chứa ít nước (% H ₂ O <10%), một đặc điểm mà tên gọi đó được gán cho.

Thể tích

Mặt khác, phép đo thể tích hoạt động với các thể tích mà từ đó sau khi áp dụng các phép chuẩn độ, nồng độ của các chất hòa tan quan tâm được chiết xuất. Ví dụ, chất phân tích có màu nhạy cảm với một phản ứng cụ thể có thể được xác định bằng chuẩn độ so màu.

Tương tự như vậy, số axit (AI) của dầu (ăn được hoặc không) có thể được xác định bằng cách chuẩn độ axit-bazơ, sử dụng dung dịch có bazơ mạnh đã được chuẩn hóa (thường là KOH hoặc NaOH). Với các giá trị AI, ngoài các thông số khác, các loại dầu khác nhau có thể được đặc trưng và phân loại theo nguồn của chúng và các biến số khác.

Các phép đo phân tích này luôn cho một kết quả kèm theo một đơn vị vật lý (và sai số thực nghiệm của nó). Nồng độ là gì? Làm thế nào là tinh khiết của mẫu? Số tiền cho trước có gây rủi ro cho sức khỏe không? Sản lượng của phản ứng là gì?

Những câu hỏi này và nhiều câu hỏi khác được trả lời sau khi đo lường và xử lý dữ liệu.

Chuẩn bị các tiêu chuẩn hoặc tiêu chuẩn

"Với cùng một que đo tiêu chuẩn của mình, bạn sẽ đo các mẫu của mình." Và thanh giả định này sẽ có các vạch chia và vạch chia nhỏ, mỗi vạch chia có độ lớn khác nhau về đặc tính của chất phân tích tương quan với nồng độ của nó. Các cường độ hoặc giá trị đã nói cuối cùng được so sánh với các cường độ hoặc giá trị thu được khi đo tính chất của chất phân tích.

Muốn vậy, đường chuẩn phải luôn được xây dựng từ việc lựa chọn các chất chuẩn hoặc chất chuẩn mà nồng độ của chúng đã được biết trước đó.

Và làm thế nào để biết trước chúng? Bởi vì chúng là các biến độc lập: nhà phân tích quyết định, tùy thuộc vào loại mẫu hoặc phân tích, mẫu sẽ nặng bao nhiêu.

Nấm ngọt

Một ví dụ giả định có thể được đưa ra trong nghiên cứu về hàm lượng đường hoặc tổng số carbohydrate của nhiều họ nấm. Mẫu, được tạo thành từ các loại đường được phát hiện trước đó nhờ phân tích định tính nấm, về mặt lý tưởng sẽ bắt chước hoàn hảo chất nền hữu cơ của các mẫu.

Sau đó, được chuẩn bị, các mẫu phản ứng gây ra sự thay đổi màu sắc. Nếu cường độ của nó được đo bằng quang phổ UV-vis, nó có thể được so sánh với cường độ của các màu do đường phát ra trong các mẫu; và do đó, thông qua một phép toán học, xác định hàm lượng của tổng số đường.

Khi điều này được thực hiện, một đường chuẩn có thể được xây dựng từ các mẫu để các loại nấm khác (từ cùng một vùng hoặc quốc gia) có thể xác định đường của chúng một cách trực tiếp mà không cần chuẩn bị các chất chuẩn khác.

Thu thập và xử lý

Trong phân tích định lượng có nhiều biến số phải được xử lý nghiêm ngặt tùy thuộc vào loại hình nghiên cứu. Thông thường, sẽ không đủ nếu chỉ thu thập các mẫu trái và phải; Nó được thu thập ở đâu? Nó có đáng kể không? Số lượng bao nhiêu? Quá trình xử lý trước và các thủ tục khác sẽ như thế nào?

Trong ví dụ về nấm, cần phải biết loại đường sẽ được xác định từ họ nào, nơi trồng hoặc nguồn gốc tự nhiên mà chúng sẽ được thu hái, vào thời điểm nào trong năm, đặc điểm địa chất, v.v. Sau khi nấm được thu thập (dầu, ngũ cốc, mực, thiên thạch, chất sinh học), phải làm gì với chúng trước khi phân tích định lượng?

Hầu như luôn luôn, một phân tích định lượng được đặt trước một phân tích định tính; xác định những hợp chất mà mẫu có, đặc biệt nếu bạn làm việc với chúng lần đầu tiên.

Một số phương pháp điều trị có thể hoàn toàn là vật lý: chẳng hạn như nghiền một khối rau hoặc tiêu hóa axit của khoáng chất. Mặt khác, những chất khác là hóa học: phản ứng este hóa, thủy phân axit hoặc bazơ, thay thế, tạo azit, v.v., do đó tạo ra một loài có khả năng định lượng dễ dàng hơn bằng kỹ thuật đã chọn.

Ví dụ

Một số ví dụ hàng ngày về phân tích định lượng trong hóa học sẽ được đề cập để kết thúc:

-Xác định độ cồn của các loại bia, rượu vang và đồ uống thủ công.

-Từ nước tiểu của bệnh nhân có thể biết được sự tăng giảm nồng độ của một hay nhiều thành phần, điều này liên quan đến việc phát hiện bệnh. Tương tự như vậy, nếu một loại thuốc được bài tiết qua nước tiểu, thì có thể xác định được lượng thuốc đã được cơ thể “đồng hóa”.

-Xác định thành phần thập phân của các mẫu khoáng vật, trên cạn hay ngoài trái đất.

- Cho một số mẫu thô, xác định tỷ lệ H / C để so sánh mức độ thơm của dầu thô từ các nguồn khác nhau. Dầu thô nặng được đặc trưng bởi có H / C nhỏ hơn 1; càng nhẹ thì H / C càng có giá trị trên 1.

-Xác định thành phần dinh dưỡng của thực phẩm và các sản phẩm ăn được.

- Các nghiên cứu về tính ổn định của thuốc như một phần của các phân tích chất lượng liên quan để thương mại hóa và lưu trữ.

- Theo dõi mức độ ô nhiễm do các chất trong mẫu nước sông, suối, đầm phá, biển gây ra. Tương tự như vậy, khí thải từ các nhà máy được xác định thành phần của chúng để ngăn chúng giải phóng một lượng lớn khí có hại cho môi trường.

Người giới thiệu

1. Daniel C. Harris. (2007). Phân tích Hóa học Định lượng. (Ấn bản thứ bảy). WH Freeman và Công ty.
2. Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (Ngày 31 tháng 1 năm 2018). Phân tích định lượng hóa học. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com
3. Chương 1, Giới thiệu về Phân tích Hóa học Định lượng. Được khôi phục từ: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 22 tháng 6 năm 2018). Hiểu Phân tích Định lượng trong Hóa học. Phục hồi từ: thinkco.com
5. Đánh giá và Kỹ thuật Vật liệu. (2019). Phân tích Hóa học Định lượng. Được khôi phục từ: mee-inc.com
6. Xin Ôn. (2008). Phân tích định lượng (CHEM 201). . Được khôi phục từ: calstatela.edu