Фізіка-хімічныя даследаванні рэчываў

Фізіка-хімічныя даследаванні як кірунак аналітычнай хіміі знайшлі шырокае прымяненне ў кожнай сферы жыццядзейнасці чалавека. Яны дазваляюць вывучыць ўласцівасці цікавіць рэчывы, вызначаючы колькасную складнік кампанентаў у складзе ўзору.

даследаванне рэчываў

Навуковае даследаванне з'яўляецца пазнаннем аб'екта або з'явы з мэтай атрымання сістэмы паняццяў і ведаў. Па прынцыпе дзеяння выкарыстоўваюцца метады класіфікуюць на:

• эмпірычныя;
• арганізацыйныя;
• інтэрпрэтацыйныя;
• метады якаснага і колькаснага аналізу.

Эмпірычныя метады даследавання адлюстроўваюць вывучаецца аб'ект з боку знешніх праяў і ўключаюць у сябе назіранне, вымярэнне, эксперымент, параўнанне. Эмпірычнае вывучэнне заснавана на пэўных фактах і не мяркуе стварэнне штучных сітуацый для аналізу.

Арганізацыйныя метады - параўнальны, лонгитюдный, комплексны. Першы мае на ўвазе пад сабой параўнанне станаў аб'екта, атрыманых у розны час і пры выдатных адзін ад аднаго умовах. Лонгитюдный - назіранне за аб'ектам даследавання на працягу доўгага прамежку часу. Комплексны ўяўляе сабой сукупнасць лонгитюдного і параўнальнага метадаў.

Інтэрпрэтацыйныя метады - генетычны і структурны. Генетычны варыянт прадугледжвае вывучэнне развіцця аб'екта з моманту яго ўзнікнення. Структурны метад вывучае і апісвае прылада аб'екта.

Метадамі якаснага і колькаснага аналізу займаецца аналітычная хімія. Хімічныя даследаванні накіраваны на вызначэнне складу аб'екта даследавання.

Метады колькаснага аналізу

Пры дапамозе колькаснага аналізу ў аналітычнай хіміі вызначаецца склад хімічных злучэнняў. Амаль ўсе прымяняюцца метады пабудаваныя на даследаванні залежнасці хімічных і фізічных уласцівасцяў рэчывы ад яго складу.

Колькасны аналіз бывае агульным, поўным і частковым. Агульны вызначае колькасць усіх вядомых рэчываў ў які вывучаецца аб'екце, незалежна ад таго, прысутнічаюць яны ў складзе ці не. Поўны аналіз адрозніваецца знаходжаннем колькаснага складу рэчываў, якія змяшчаюцца ва ўзоры. Частковы варыянт вызначае змест толькі кампанентаў, якія ўяўляюць цікавасць у дадзеным даследаванні хімічных рэчываў.

У залежнасці ад спосабу аналізу вылучаюць тры групы метадаў: хімічныя, фізічныя і фізіка-хімічныя. Усе яны заснаваныя на змене фізічных або хімічных уласцівасцяў рэчывы.

хімічныя даследаванні

Дадзены метад накіраваны на вызначэнне рэчываў у розных колькасна якія адбываюцца хімічных рэакцыях. Апошнія валодаюць знешнімі праявамі (змяненне колеру, вылучэнне газу, цяпла, асадка). Дадзены метад шырока выкарыстоўваецца ў многіх галінах жыццядзейнасці сучаснага грамадства. Лабараторыя хімічных даследаванняў абавязкова прысутнічае ў фармацэўтычнай, нафтахімічнай, будаўнічай прамысловасці і ў многіх іншых.

Можна вылучыць тры віды хімічных даследаванняў. Гравиметрия, або вагавой аналіз, заснавана на змене колькасных характарыстык доследнага рэчывы ва ўзоры. Гэты варыянт просты і дае дакладныя вынікі, але з'яўляецца працаёмкім. Пры такім тыпе хімічных метадаў даследавання патрабаванае рэчыва вылучаецца з агульнага складу ў выглядзе асадка або газу. Затым яго прыводзяць у цвёрдую нерастваральную фазу, фільтруюць, промывают, сушаць. Пасля правядзення гэтых працэдур кампанент узважваюць.

Титриметрия з'яўляецца аб'ёмным аналізам. Даследаванне хімічных рэчываў адбываецца шляхам вымярэння аб'ёму рэагента, які ўступае ў рэакцыю з доследным рэчывам. Яго канцэнтрацыя вядомая загадзя. Аб'ём рэагента вымяраецца пры дасягненні пункту эквівалентнасці. Пры газавым аналізе вызначаюць аб'ём выдзеленага або паглынутага газу.

Акрамя таго, часта выкарыстоўваецца даследаванне хімічных мадэляў. Гэта значыць ствараецца аналаг вывучаемай аб'екта, больш зручны ў вывучэнні.

фізічныя даследаванні

У адрозненне ад хімічнага даследавання, заснаванага на правядзенні адпаведных рэакцый, фізічныя метады аналізу грунтуюцца на аднайменных уласцівасцях рэчываў. Для іх правядзення патрабуюцца спецыяльныя прыборы. Сутнасць метаду складаецца ў вымярэнні змяненняў характарыстык рэчывы, выкліканых дзеяннем выпраменьвання. Асноўнымі спосабамі правядзення фізічнага даследаванні з'яўляюцца рефрактометр, поляриметрия, флуориметрия.

Рефрактометр праводзіцца з дапамогай рефрактометр. Сутнасць метаду зводзіцца да вывучэння праламлення святла, які праходзіць з аднаго асяроддзя ў іншую. Змена кута пры гэтым залежыць ад уласцівасцяў кампанентаў асяроддзя. Таму становіцца магчымай ідэнтыфікацыя складу асяроддзя і яе структуры.

Поляриметрия з'яўляецца аптычным метадам даследавання, які выкарыстоўвае здольнасць некаторых рэчываў круціць плоскасць ваганні лінейна палярызаванага святла.

Для флуориметрии выкарыстоўваюць лазеры і ртутныя лямпы, якія ствараюць манахраматычнага выпраменьванне. Некаторыя рэчывы здольныя флуорисцентировать (паглынаць і аддаваць паглынутае выпраменьванне). На аснове інтэнсіўнасці флуарэсцэнцыі робіцца выснова аб колькасным вызначэнні рэчывы.

Фізіка-хімічныя даследаванні

Фізіка-хімічныя метады даследавання рэгіструюць змяненне фізічных уласцівасцяў рэчыва пад дзеяннем розных хімічных рэакцый. Яны заснаваныя на прамой залежнасці фізічных характарыстык доследнага аб'екта ад яго хімічнага складу. Дадзеныя метады патрабуюць прымянення некаторых вымяральных прыбораў. Як правіла, назіранне вядзецца за цеплаправоднасцю, электропроводностью, светопоглощением, тэмпературай кіпення і плаўлення.

Фізіка-хімічныя даследаванні рэчывы атрымалі шырокае распаўсюджванне дзякуючы высокай дакладнасці і хуткасці атрымання вынікаў. У сучасным свеце ў сувязі з развіццём IT-тэхналогій хімічныя метады сталі складана дастасавальныя. Фізіка-хімічныя метады выкарыстоўваюць у харчовай прамысловасці, сельскай гаспадарцы, крыміналістыцы.

Адным з асноўных адрозненняў фізіка-хімічных метадаў ад хімічных з'яўляецца тое, што заканчэнне рэакцыі (пункт эквівалентнасці) знаходзяць з дапамогай вымяральных прыбораў, а не візуальна.

Асноўнымі метадамі фізіка-хімічнага даследавання прынята лічыць спектральныя, электрахімічнай, тэрмічныя і храматаграфічныя метады.

Спектральныя метады аналізу рэчываў

У аснове спектральных метадаў аналізу ляжыць узаемадзеянне аб'екта з электрамагнітным выпраменьваннем. Даследуецца паглынанне, адлюстраванне, рассейванне апошняга. Іншая назва метаду - аптычны. Ён уяўляе сабой сукупнасць якаснага і колькаснага даследаванні. Спектральны аналіз дазваляе ацаніць хімічны склад, структуру кампанентаў, магнітнае поле і іншыя характарыстыкі рэчывы.

Сутнасць метаду заключаецца ў вызначэнні рэзанансных частот, на якіх рэчыва рэагуе на святло. Яны строга індывідуальны для кожнага кампанента. З дапамогай спектраскопа можна ўбачыць лініі на спектры і вызначыць складнікі рэчывы. Інтэнсіўнасць спектральных ліній дае ўяўленне аб колькаснай характарыстыцы. У аснове класіфікацыі спектральных метадаў ляжаць тып спектру і мэты даследавання.

Эмісійны метад дазваляе вывучыць спектры выпускання і дае інфармацыю аб складзе рэчывы. Для атрымання дадзеных яго падвяргаюць разраду электрычнай дугі. Разнавіднасцю гэтага метаду з'яўляецца Фотаметрыя полымя. Спектры паглынання даследуюцца абсарбцыйныя спосабам. Вышэйпералічаныя варыянты ставяцца да якаснага аналізу рэчывы.

Колькасны спектральны аналіз параўноўвае інтэнсіўнасць спектральнай лініі доследнага аб'екта і рэчывы вядомай канцэнтрацыі. Да такіх метадаў варта аднесці атамна-абсарбцыйна, атамна-флуоресцентный і люмінесцэнтны аналізы, турбидиметрию, нефелометрию.

Асновы электрахімічнага аналізу рэчываў

Электрахімічны аналіз выкарыстоўвае электроліз для даследавання рэчывы. Рэакцыі праводзяцца ў водным растворы на электродах. Вымярэнні падлягае адна з наяўных характарыстык. Даследаванне праводзіцца ў электрахімічнай вочку. Гэта посуд, у які змешчаны электраліты (рэчывы з іённай праводнасцю), электроды (рэчывы з электроннай праводнасцю). Электроды і электраліты ўзаемадзейнічаюць паміж сабой. Пры гэтым ток падаецца звонку.

Класіфікацыя электрахімічных метадаў

Класіфікуюць электрахімічнай метады зыходзячы з з'яў, на якіх заснаваныя фізіка-хімічныя даследаванні. Гэта метады з накладаннем старонняга патэнцыялу і без яго.

Кондуктометрия з'яўляецца аналітычным метадам і вымярае электрычную праводнасць G. Пры кондуктометрическом аналізе, як правіла, выкарыстоўваецца пераменны ток. Кондуктометрическое выраб субтытраў - больш распаўсюджаны метад даследавання. На гэтым метадзе заснавана выраб партатыўных кондуктометров, якія ўжываюцца для хімічных даследаванняў вады.

Пры правядзенні потенциометрии вымераюць ЭРС зварачальна гальванічнага элемента. Метад кулонометрии вызначае колькасць электрычнасці, выдаткаванага падчас электролізу. Вольтамперометрия даследуе залежнасць велічыні току ад пракладзенай патэнцыялу.

Тэрмічныя метады аналізу рэчываў

Тэрмічны аналіз накіраваны на вызначэнне змены фізічных уласцівасцяў рэчыва пад дзеяннем тэмпературы. Дадзеныя метады даследаванні выконваюцца на працягу невялікага прамежку часу і з невялікім колькасцю вывучаемай ўзору.

Термогравиметрия - адзін з метадаў тэрмічнага аналізу, на які прыпадае рэгістрацыя змены масы аб'екта пад уплывам тэмпературы. Дадзены спосаб лічыцца адным з самых дакладных.

Акрамя таго, да тэрмічных метадам даследавання ставяцца каларыметр, якая вызначае цеплаёмістасць рэчывы, энтальпиметрия, заснаваная на даследаванні цеплаёмістасці. Таксама да іх ліку варта аднесці дилатометрию, якая фіксуе змена аб'ёму ўзору пад дзеяннем тэмпературы.

Храматаграфічныя метады аналізу рэчываў

Метад храматаграфіі з'яўляецца спосабам падзелу рэчываў. Існуе мноства відаў храматаграфіі, асноўныя з іх: газавы, размеркавальны, акісляльна-аднаўленчы, ападкавы, іонаабменных.

Кампаненты ў доследным узоры падзяляюцца паміж рухомай і нерухомай фазамі. У першым выпадку гаворка ідзе пра вадкасцях або газах. Нерухомая фаза з'яўляецца сарбентаў - цвёрдым рэчывам. Кампаненты ўзору перамяшчаюцца ў рухомай фазе ўздоўж нерухомай. Па хуткасці і часу праходжання кампанентаў праз апошнюю фазу судзяць аб іх фізічных уласцівасцях.

Прымяненне фізіка-хімічных метадаў даследавання

Найважнейшым напрамкам фізіка-хімічных метадаў з'яўляецца санітарна-хімічнае і судова-хімічнае даследаванне. Яны валодаюць некаторымі адрозненнямі. У першым выпадку для ацэнкі праведзенага аналізу выкарыстоўваюцца прынятыя гігіенічныя нарматывы. Яны ўсталёўваюцца міністэрствамі. Санітарна-хімічнае даследаванне праводзіцца ў парадку, устаноўленым эпідэміялагічнай службай. У працэсе выкарыстоўваюцца мадэлі асяроддзяў, якія імітуюць ўласцівасці харчовых прадуктаў. Таксама яны прайграваюць ўмовы эксплуатацыі ўзору.

Судова-хімічнае даследаванне накіравана на колькаснае выяўленне наркатычных, моцнадзейных рэчываў і ядаў у арганізме чалавека, харчовых прадуктах, медыкаментозных прэпаратах. Экспертыза праводзіцца па судовай пастанове.