เคมีวิเคราะห์เป็นศาสตร์แห่งวิธีการกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของสารและโครงสร้างของส่วนประกอบที่มีอยู่ในสารวิเคราะห์

วิธีการของเคมีวิเคราะห์ช่วยให้สามารถกำหนดคุณลักษณะของสารได้ กล่าวคือ เพื่อกำหนดว่าองค์ประกอบและกลุ่มฟังก์ชันใดบ้างที่ตัววิเคราะห์ประกอบด้วย และเพื่อวิเคราะห์ว่าองค์ประกอบและกลุ่มฟังก์ชันมีวิธีการจัดระเบียบและเชื่อมโยงกันอย่างไร (การวิเคราะห์เชิงโครงสร้าง)

เคมีวิเคราะห์ศึกษาวิธีการวิเคราะห์เชิงปริมาณ โดยใช้วิธีการเหล่านั้นเพื่อกำหนดองค์ประกอบเชิงปริมาณขององค์ประกอบ สารประกอบทางเคมีในสารที่วิเคราะห์

หน้าที่ของเคมีวิเคราะห์สมัยใหม่

สามารถแบ่งออกเป็น 3 หน้าที่ (สาขาวิทยาศาสตร์):

1. แก้ปัญหาทั่วไปของการวิเคราะห์

ตัวอย่างเช่น การพัฒนาและปรับแต่งทฤษฎีวิธีการวิเคราะห์

2. การวิจัยวิธีวิเคราะห์

3. แก้ปัญหาเฉพาะของการวิเคราะห์

ตัวอย่างเช่น การจัดตั้งสาขาวิชาเคมีวิเคราะห์ด้านยาป้องกันโรค

โครงสร้างเชิงลึกของหลักสูตรนี้สามารถแบ่งออกเป็นการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและการวิเคราะห์เชิงปริมาณ การวิเคราะห์เชิงคุณภาพช่วยแก้ปัญหาที่ส่วนประกอบอยู่ในเป้าหมายของการวิเคราะห์ การวิเคราะห์เชิงปริมาณจะบอกเกี่ยวกับเนื้อหาทั้งหมดหรือของแต่ละองค์ประกอบ

จำแนก

1. จำแนกตามวิธีการวิเคราะห์

  • โดยรวม – ท้องถิ่น – โดยตรง – ทางอ้อม
  • สลายตัว – ไม่สลายตัว – เป็นระยะ – ​​ต่อเนื่อง

2. เรียงตามปริมาตรและมวลของตัววิเคราะห์

  • การวิเคราะห์แบบหยาบ: ตัวอย่างของแข็ง 0.1 – 1 กรัม, ตัวอย่างสารละลาย 1 – 100 ตัวอย่าง
  • การวิเคราะห์แบบกึ่งไมโคร: ปริมาณตัวอย่างตั้งแต่ 0.01 ถึง 0.1 กรัม สารละลายตั้งแต่ 0.1 ถึง 0.3
  • การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์: ปริมาณตัวอย่างตั้งแต่ 10-3 -10-2 ก., สารละลายตั้งแต่ 10-2 – 10-1
  • การวิเคราะห์อัลตร้าไมโคร: ปริมาณตัวอย่างตั้งแต่ 10-6 – 10-12 ก., สารละลายตั้งแต่ 10-3 – 10-6

2. การจำแนกประเภทตามลักษณะของส่วนประกอบของสารที่จะกำหนด

  • การวิเคราะห์ไอโซโทป:ไม่ค่อยใช้ความเชี่ยวชาญในการวิเคราะห์ แต่การวิเคราะห์นี้มักใช้ในฟิสิกส์ เหมืองแร่ ชีววิทยา ตัวอย่างเช่น การหาปริมาณน้ำดิวเทอเรียมในน้ำธรรมดาและออกซิเจน “หนัก” (ไอโซโทปออกซิเจน 18) ในการผสมกับไอโซโทปออกซิเจนทั่วไป 16 การวิเคราะห์ไอโซโทปเป็นสิ่งจำเป็นเมื่อศึกษาองค์ประกอบเชิงสาเหตุ สร้าง
  • การวิเคราะห์ธาตุ (อะตอม – ไอออน):วิเคราะห์ว่าธาตุใดอยู่ในวัตถุวิจัย และมีเนื้อหาเท่าใด
  • การวิเคราะห์ระดับโมเลกุล:นี่คือการตรวจจับและระบุสารประกอบทางเคมีที่มีมวลโมเลกุลที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์ส่วนผสมของก๊าซ การกำหนดองค์ประกอบหลักในอากาศ (N2, O2, CO2, O3, ก๊าซเฉื่อย) หนึ่งในวิธีการวิเคราะห์ระดับโมเลกุลที่ผู้คนใช้โครมาโตกราฟี
  • การวิเคราะห์กลุ่มฟังก์ชัน:สำหรับการวิเคราะห์เคมีอินทรีย์ ยังมีการวิเคราะห์ประเภทหนึ่งระหว่างการวิเคราะห์องค์ประกอบและโมเลกุล นั่นคือการวิเคราะห์กลุ่มฟังก์ชัน การวิเคราะห์นี้ระบุหมู่ฟังก์ชันก่อน กล่าวคือ ระบุแต่ละหมู่อินทรีย์ที่แยกจากกัน เช่น คาร์บอกซิล ไฮดรอกซิล เอมีน เป็นต้น
  • การวิเคราะห์สาร:ในการวิเคราะห์สารจะพิจารณาว่ารูปแบบใดที่มีองค์ประกอบที่น่าสนใจในวัตถุวิเคราะห์นี้และเนื้อหาของแบบฟอร์มเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ระดับของการเกิดออกซิเดชันขององค์ประกอบ As(III) หรือ As(V) อยู่ในสถานะทางเคมีของธาตุนั้น (เช่น ทองแดงในแร่สามารถอยู่ในรูปแบบของออกไซด์หรือซัลไฟต์ หรือของผสมเหล่านี้ สารประกอบ) การวิเคราะห์สารมีความเหมือนกันมากกับการวิเคราะห์ระดับโมเลกุลหรือทางเคมีกายภาพ
  • การวิเคราะห์แบบเลือนลาง (เฟส):เป็นการวิเคราะห์วัตถุในระบบที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น ซิงค์ซัลไฟด์และออกไซด์ที่กระจายในแร่ธาตุไม่เหมือนกัน แต่สร้างลักษณะที่แตกต่างกัน มีการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อแยกและระบุระบบที่ต่างกันซึ่งมีส่วนร่วมในส่วนประกอบโครงสร้าง (facies) ที่แยกจากกันซึ่งมีคุณสมบัติแตกต่างกันในโครงสร้างทางกายภาพและแยกจากกันโดยข้อจำกัดพื้นผิว ใบหน้า

จำแนกตามลักษณะของกฎหมาย

กำหนดโดยคุณสมบัติของคุณสมบัติการวัดหรือโดยความสามารถในการรับรู้สัญญาณที่สอดคล้องกัน สามารถแบ่งออกได้:

  • วิธีการทางเคมี:เป็นวิธีที่ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่าง: ปฏิกิริยากรด-เบส การเกิดออกซิเดชัน-รีดิวซ์ การตกตะกอน-การละลาย การทำให้เกิดภาวะเชิงซ้อน
  • วิธีการทางกายภาพและเคมี: วิธีการทางกายภาพขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์และกระบวนการทางกายภาพ เช่น สเปกโทรสโกปี วิธีสี ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ฯลฯ
  • วิธีทางชีวภาพ:ตามปรากฏการณ์ของชีวิต (เมแทบอลิซึม การเจริญเติบโต การยับยั้งจุลินทรีย์…) ตัวอย่างเช่น วิธีการวิเคราะห์จุลินทรีย์จะขึ้นอยู่กับการเผาผลาญของจุลินทรีย์ สิ่งมีชีวิต โดยวิธีทางจุลชีววิทยา ผู้คนหาปริมาณยาปฏิชีวนะ ยาต้านเชื้อรา วิตามิน ฯลฯ

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพและการวิเคราะห์เชิงปริมาณ

1. การวิเคราะห์เชิงคุณภาพ

การวิเคราะห์เชิงคุณภาพคือการจำแนกองค์ประกอบ ไอออน และโมเลกุลที่มีอยู่ในองค์ประกอบที่วิเคราะห์

ในการดำเนินการวิธีการเชิงคุณภาพ ผู้คนใช้วิธีการมากมายที่มีลักษณะ เทคนิค และวิธีการที่แตกต่างกัน: วิธีทางเคมี กายภาพ และเคมีกายภาพ

ก. วิธีทางเคมี

วิธีการทางเคมีเป็นวิธีเชิงคุณภาพตามปฏิกิริยาเคมี ในทางปฏิบัติวิธีการวิเคราะห์ใช้กันอย่างแพร่หลาย วิธีนี้ไม่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน แต่ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง: ในกรณีที่จำเป็นต้องแยกสารออกจากสิ่งสกปรกและแยกออก รูปแบบบริสุทธิ์มักจะยากบางครั้งเป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจจับได้มาก จำนวนเล็กน้อย

ข. วิธีทางกายภาพและทางเคมีกายภาพ

วิธีการทางกายภาพและทางเคมีกายภาพเป็นวิธีการที่ยึดตามคุณสมบัติทางกายภาพของสารที่วิเคราะห์

ตัวอย่างเช่นการย้อมเปลวไฟของตะเกียงแก๊สไร้สีให้เป็นสีเฉพาะอันเนื่องมาจากสารประกอบระเหยง่ายของธาตุเคมีบางชนิด Na+, K+ เป็นต้น

วิธีการวัดสีของเปลวไฟ: เปลวไฟ Na+ เป็นสีเหลือง, K+ เป็นสีม่วง, Ba2+ เป็นสีเขียวอ่อน

วิธีวิเคราะห์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี วิธีโฟโตเมตริก (การดูดซึมสเปกโตรสโคปี) วิธีโพลาโรกราฟิก วิธีโครมาโตกราฟี เป็นต้น

การใช้วิธีการทางกายภาพและทางเคมีทำให้สามารถแยกองค์ประกอบที่แยกได้ยากด้วยวิธีการทางเคมี วิธีทางกายภาพและทางเคมีมีความไวและความแม่นยำสูง แต่ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน เครื่องจักรราคาแพงไม่มีให้บริการในโรงงานทั้งหมด ดังนั้นวิธีการทางเคมีจึงยังคงมีประสิทธิภาพ มีบทบาทสำคัญในการวิเคราะห์

2. การวิเคราะห์เชิงปริมาณ

การวิเคราะห์เชิงปริมาณช่วยให้สามารถกำหนดองค์ประกอบของสารประกอบที่กำหนดหรือของผสมของสารได้ แตกต่างจากการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ การวิเคราะห์เชิงปริมาณให้ความสามารถในการกำหนดความเข้มข้นของส่วนประกอบแต่ละส่วนของตัววิเคราะห์หรือความเข้มข้นโดยรวมของสารที่จะกำหนดในตัววิเคราะห์

วิธีการที่ใช้ในการวิเคราะห์เชิงปริมาณคือ:

ก. วิธีวิเคราะห์ทางเคมี

การวิเคราะห์กราวิเมตริก (การวิเคราะห์มวล)

วิธีนี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาการตกตะกอนของสารที่จะหาปริมาณด้วยรีเอเจนต์ ตะกอนจะถูกแยกออกจากสารละลาย ล้างให้สะอาด จากนั้นเผาหรือทำให้แห้งแล้วชั่งน้ำหนัก จากมวลของตะกอน เราสามารถกำหนดมวลของสารที่จะหาปริมาณได้

วิธีนี้ใช้เวลานานแต่ค่อนข้างแม่นยำ

การวิเคราะห์เชิงปริมาตร (การไทเทรต)

วิธีนี้ขึ้นอยู่กับการวัดปริมาตรของสารละลายรีเอเจนต์ที่มีความเข้มข้นที่ทราบซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อการทำปฏิกิริยากับสารที่จะหาปริมาณ วิธีนี้เป็นที่นิยมอย่างมากโดยพิจารณาจากปฏิกิริยาของการวางตัวเป็นกลาง, ความซับซ้อน, การตกตะกอน, การลดการเกิดออกซิเดชัน ฯลฯ

ข. วิธีวิเคราะห์ทางกายภาพและทางเคมีกายภาพ (วิธีวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ)

วิธีการวิเคราะห์ทางกายภาพ

วิธีการวิเคราะห์เชิงปริมาณช่วยให้สามารถกำหนดองค์ประกอบของสารที่วิเคราะห์ได้โดยไม่ต้องใช้ปฏิกิริยาเคมี ในการกำหนดองค์ประกอบของสารที่วิเคราะห์ เป็นไปได้ที่จะวัดตัวบ่งชี้คุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ดัชนีการหักเหของแสง การนำไฟฟ้า ความร้อน ฯลฯ

วิธีทางเคมีกายภาพ

วิธีการวิเคราะห์ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของระบบภายใต้การวิเคราะห์ ซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเคมีที่กำหนดไว้ วิธีทางกายภาพและทางเคมีกายภาพที่ใช้กันทั่วไป: วิธีโครมาโตกราฟี, วิธีโฟโตเมตริก, วิธีไฟฟ้าเคมี, โพลาร์สเปกโทรสโกปี, อิเล็กโตรโฟรีซิส ฯลฯ

ขั้นตอนของสมการวิเคราะห์

B1: ต้นแบบ – ระบุวัตถุ

ขั้นแรก กำหนดวัตถุประสงค์ให้ชัดเจน (ข้อมูลที่จำเป็น) และข้อกำหนดในการวิเคราะห์ (เชิงคุณภาพหรือเชิงปริมาณ) รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตัวอย่างทดสอบ: ธรรมชาติ แหล่งกำเนิด วิธีการสุ่มตัวอย่าง สภาพของตัวอย่าง และการจัดเก็บตัวอย่าง

B2: เลือกวิธี

การเลือกวิธีการวิเคราะห์จะขึ้นอยู่กับข้อมูลที่มีอยู่ก่อนแล้ว เช่น ขนาดตัวอย่างสำหรับการวิเคราะห์ วิธีการวิเคราะห์ ข้อกำหนดในการวิเคราะห์ ฯลฯ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์การวิเคราะห์ที่ดีนั้นขึ้นอยู่กับการเลือกวิธี

B3: นำตัวอย่างทดสอบ

นี่เป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการวิเคราะห์ทั้งหมด เลือกตัวอย่างที่เป็นตัวแทนซึ่งมีองค์ประกอบที่สะท้อนตัวอย่างที่จะวิเคราะห์ได้อย่างถูกต้อง จากตัวอย่างที่เป็นตัวแทน ให้เลือกและเตรียมตัวอย่างสำหรับการทดสอบและวิเคราะห์ตามต้องการ

B4: การจัดการตัวอย่าง

สำหรับการวิเคราะห์ ต้องบำบัดตัวอย่างทดสอบเพื่อขจัดสิ่งรบกวนออกจากของผสมก่อนทำการวัด นี่เป็นขั้นตอนสำคัญในการวิเคราะห์

B5: วัดผลการวิเคราะห์

ใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ที่เหมาะสมในการวัดสารที่วิเคราะห์

B6: การคำนวณ – ผลการวิเคราะห์การประมวลผล

ข้อมูลที่ได้รับจะได้รับการประมวลผลทางสถิติเพื่อประเมินความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ที่วัดได้ ขั้นตอนข้างต้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดและมีอิทธิพลต่อกันและกัน อันที่จริงแล้ว ขั้นตอนข้างต้นนั้นเรียบง่ายขึ้นหรือละเว้นบางขั้นตอน หรือปฏิบัติตามขั้นตอนข้างต้นอย่างถูกต้อง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแต่ละกรณี

เคมีวิเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ

เคมีวิเคราะห์ไม่สามารถและไม่ได้เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเคมีเท่านั้น แต่ยังมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสาขาวิชาอื่นๆ เช่น ฟิสิกส์และวิศวกรรมศาสตร์ การวิเคราะห์ทางเคมีส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความสำเร็จของสเปกโทรสโกปี (ออปติคัล กัมมันตภาพรังสี ฯลฯ) ฟิสิกส์นิวเคลียร์ และส่วนอื่นๆ ของฟิสิกส์

วิธีการวิเคราะห์ทางเคมีใช้บนพื้นฐานของความสำเร็จของสาขาวิชาเคมีอื่นๆ เช่น ทฤษฎีปริมาณสัมพันธ์ เคมีไฟฟ้า จลนศาสตร์ เคมีอนินทรีย์ เคมีอินทรีย์ เคมีคอลลอยด์ นอกจากนี้ เคมีวิเคราะห์ยังเกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์และชีววิทยาอีกด้วย

ดังนั้น จึงกล่าวได้ว่าเคมีวิเคราะห์เป็นคุณลักษณะของวิทยาศาสตร์ รวมทั้งวิทยาศาสตร์และสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องมากมาย

แอปพลิเคชัน

เคมีวิเคราะห์มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ธรรมชาติมากมาย: เคมี ธรณีวิทยา ภูมิศาสตร์ แร่วิทยา ฟิสิกส์ ชีววิทยา ชีวเคมี เคมีเกษตร ยา เภสัชศาสตร์ ในสาขาเหล่านี้ เพื่อดำเนินการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ จำเป็นต้องใช้วิธีการวิเคราะห์ จากข้อมูลการวิเคราะห์ทางเคมี นักธรณีวิทยามองหาแร่ธาตุ จากผลการตรวจเลือด แพทย์สามารถวินิจฉัยภาวะสุขภาพของคนได้ การหาปริมาณของไอออน K+, Ca2+ และ Na+ ในของเหลวของเซลล์สัตว์ช่วยให้นักสรีรวิทยาศึกษาบทบาทของไอออนเหล่านี้ในการนำกระแสประสาท รวมถึงการหดตัวของกล้ามเนื้อและการผ่อนคลายของกล้ามเนื้อ นักเคมีอธิบายกลไกของปฏิกิริยาเคมีโดยศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยา

ทิศทางการพัฒนาเคมีวิเคราะห์

ทุกวันนี้ ด้วยการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูง ความเชี่ยวชาญในการวิเคราะห์เคมีจึงมีความจำเป็นมากขึ้นเรื่อยๆ อย่างสมบูรณ์แบบ เพื่อตอบสนองความต้องการของเคมีวิเคราะห์ จึงจำเป็นต้องแก้ปัญหา 5 ข้อต่อไปนี้

ก. ระบุและแก้ปัญหาในวิชาเคมีวิเคราะห์

จำเป็นต้องกำหนดข้อมูลเฉพาะ (เชิงคุณภาพ, เชิงปริมาณ, เชิงคุณภาพ, เชิงหน้าที่) ระบุสถานการณ์เฉพาะ

ข. ออกแบบขั้นตอนการวิเคราะห์

กำหนดมาตรฐานสำหรับกระบวนการวิเคราะห์ (ความแม่นยำ ความแม่นยำ ความอ่อนไหว ต้นทุน ขนาดของการดำเนินการ กำหนดการดำเนินการ ฯลฯ)

ระบุปัจจัยขัดขวาง เลือกวิธีการ

กำหนดมาตรฐานการประเมิน วิธีการเก็บตัวอย่าง.

ค. การใช้งานและการเก็บรวบรวมข้อมูล

ตรวจสอบเครื่องมือและอุปกรณ์

การทำให้เป็นมาตรฐานของรีเอเจนต์

เก็บข้อมูล.

ง. การประมวลผลข้อมูล

ลดหรือแปลงข้อมูล – การประเมินผล

การวิเคราะห์ทางสถิติ. – แสดงผล

อี ดำเนินการประเมินสถานประกอบการภายนอก

ประเมินผลอีกครั้งที่ห้องปฏิบัติการภายนอกอาคาร

สถานการณ์เฉพาะของสถานประกอบการอาจไม่สามารถแก้ปัญหาทั้งหมดได้ในทันที ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพจริง แต่แก้ปัญหาทีละขั้นตอนเพื่อให้สมบูรณ์ตามข้อกำหนดที่กำหนดไว้

ปัจจุบันในประเทศของเราอุตสาหกรรมยากำลังพัฒนา มีบริษัทเภสัชกรรมร่วมสต็อกในประเทศและบริษัทร่วมทุนเกิดขึ้น นอกจากนั้น ห้องเตรียมการในแผนกร้านขายยาของโรงพยาบาลก็มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ ยานำเข้ายังมีอยู่มากมายจาก ประเทศที่พัฒนาแล้วและกำลังพัฒนา เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของยาที่ผลิตและนำเข้าสู่ผู้บริโภค การทดสอบยามีความกังวลมากขึ้น ดังนั้นเภสัชกรจำเป็นต้องมีความรู้ด้านเคมีวิเคราะห์เป็นอย่างดี นอกจากการทดสอบยาแล้ว งานอื่นๆ ในห้องปฏิบัติการของเคมีเภสัชกรรม เภสัชวิทยา วัสดุทางเภสัชกรรม เภสัชกรรมทางคลินิก ชีวเคมี พิษวิทยา ฯลฯ ยังต้องการความรู้ด้านเคมีวิเคราะห์อีกด้วย

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องข้อมูลจำเป็นถูกทำเครื่องหมาย *