El desarrollo de la química analítica
Aunque el nombre de química analítica se originó con Boyle, su práctica es probablemente tan antigua como la tecnología química. El alto grado de desarrollo de los antiguos procesos de fundición y elaboración de cerveza es inimaginable, y el proceso de producción no cuenta con medios sencillos de identificación, análisis y control. La alquimia y la alquimia que surgieron en Oriente y Occidente pueden considerarse las predecesoras de la química analítica.
En el año 3000 a.C., los egipcios conocían la tecnología de pesaje. El primer instrumento analítico fue la balanza de brazo de empuje, registrada en documentos en papiro (1300 a. C.). Las pesas estándar de piedra que guardaban los sacerdotes en Babilonia (alrededor del 2600 a. C.) todavía existen en la actualidad. Sin embargo, para el análisis se utiliza la balanza de brazos iguales. En la Edad Media se utilizaba para comprobar el oro en recipientes para hornear (uno de los métodos de detección de incendios).
En el siglo IV a.C., la gente sabía utilizar piedras de toque para identificar la calidad del oro.
En el siglo III a.C., Arquímedes utilizó la diferencia de densidad del oro y la plata para resolver el problema de pureza de la corona de oro del rey Héroe II de Siracusa, y fue un pionero en el análisis no destructivo.
Alrededor del año 60 d.C., Plinio padre aplicó extracto de agalla sobre papiro para detectar el hierro adulterante (ⅲ) en el sulfato de cobre. Estos fueron los primeros reactivos orgánicos y tiras reactivas.
En 1751, J.T. Erler von Brockhausen utilizó el mismo método para detectar el contenido de hierro en los residuos de sangrado (cenizas). En 1663, Boyle informó sobre el uso de pigmentos vegetales como indicadores ácido-base. Pero el verdadero análisis de la capacidad debería atribuirse al francés J.-L.
En 1824 publicó la determinación del cloro disponible en polvo blanqueador, utilizando como indicador el índigo sulfonado. Luego tituló las cenizas vegetales con ácido sulfúrico y el nitrato de plata con cloruro de sodio. Estas tres tareas representan la titulación redox, la titulación ácido-base y la titulación por precipitación, respectivamente. La valoración compleja fue inventada por Justus von Liebig, quien utilizó plata (i) para valorar iones de cianuro. Otro contribuyente destacado al método de análisis volumétrico es K.F. Moore de Alemania. Su bureta para contener soluciones alcalinas fuertes todavía se utiliza en la actualidad. Recomendó el ácido oxálico como material de referencia para la valoración alcalina y el sulfato ferroso de amonio (también conocido como sal molar) como material de referencia para la valoración redox. El primer microanálisis fue la microscopía química, que consiste en observar el estado de cristalización, las propiedades ópticas, el tamaño de las partículas y el diámetro esférico de muestras o reactivos bajo un microscopio.
A mediados del siglo XVII, R. Hook se dedicó a la investigación en microscopía y publicó Microbodies en 1665. En 1784, el farmacéutico francés F.A.H. Decor Lauzier utilizó un microscopio para diferenciar entre potasio y sodio en forma de cloroplatinato.
En 1747, el químico alemán A.S. Margraf utilizó un microscopio para confirmar que la sacarosa y el azúcar de remolacha eran la misma sustancia.
En 1756, los metales del grupo del platino fueron examinados microscópicamente.
Del 65438 al 0865, A. Hellwig escribió Microscopía en Toxicología.
Del 65438 al 0877, S.A. Boriji escribió "Análisis de Minerales y Rocas por Métodos Químicos/Microscópicos", utilizando reactivos gaseosos (como fluoruro de hidrógeno y cloro), ácido fluorosilícico y sulfuro de amonio con minerales y sus escamas. interactuar. T.H. Berens no sólo se dedica al examen de cristales de sustancias inorgánicas, sino que también se extiende a los cristales orgánicos.
En 1891, O. Laermann propuso la microscopía térmica, que es la observación de los cambios en los cristales cuando se calientan bajo un microscopio. Los L. Koffler diseñaron dos tipos de etapas de calentamiento de microscopios para facilitar el estudio de fármacos y la identificación de compuestos orgánicos. La microscopía térmica sólo requiere un cristal. Posteriormente se desarrolló hasta convertirse en un microscopio electrónico con una resolución de 1 angstrom.
El primer microanalizador sin microscopio debería ser el alemán J.W. Se dedicó al microanálisis húmedo, así como al método de cerbatana y la reacción de llama, y publicó el libro "Tecnología experimental microquímica". El fundador reconocido del microanálisis moderno es F Mickey.
Diseñó y mejoró la balanza microquímica para que su sensibilidad cumpliera con los requisitos del análisis microquímico, mejoró y propuso nuevos métodos operativos, logró la determinación de muestras inorgánicas a nivel de miligramos y confirmó que la precisión de las muestras a nivel de nanogramos no es inferior a miligramos. -nivel. El fundador de la microcuantificación orgánica fue F. Fritz Pregl, quien una vez aisló un producto de degradación de la bilis en una cantidad insuficiente para un análisis constante de hidrocarburos. Después de escuchar la conferencia de Eich sobre análisis microcuantitativo en 1909 y visitar su laboratorio, decidió cambiar el método de combustión constante por un micrométodo (unos pocos miligramos de muestra) y logró el éxito. En 1917 publicó el libro "Análisis cuantitativo de trazas orgánicas" y ganó el Premio Nobel de Química en 1923.
Es necesario mejorar las operaciones constantes si no son aptas para el microanálisis. Por ejemplo, la filtración constante es la transferencia cuantitativa de precipitado a un cono de papel de filtro o crisol de filtro. Si este método se utiliza en la filtración por microprecipitación, ya no se puede ignorar el material adherido a la pared del vaso donde se realizó originalmente la precipitación, por lo que se debe cambiar el método. La microfiltración utiliza una varilla de filtro para succionar las aguas madre, dejando todo el sedimento en el recipiente. El recipiente puede ser un crisol de porcelana de 25 ml, que también se puede utilizar como recipiente para pesar, también se puede lavar el sedimento del interior y luego utilizar una varilla de filtro para aspirar la emulsión; Esto puede evitar pérdidas por sedimentación y simplificar los procedimientos operativos.
El comportamiento de los compuestos inorgánicos sobre el papel de filtro llamó la atención en el siglo XIX. El químico alemán F. F. Runge en 1850 separó una mezcla de tintes dejándolos caer sobre papel secante. Anteriormente, utilizó un trozo de papel de filtro o un paño empapado en una solución de almidón y yoduro de potasio como prueba puntual para detectar lejía. Usó papel empapado en una solución de sulfato de hierro (iii) y cobre (ii), agregó sal de sangre amarilla en la parte central y agregó una segunda gota después de cada gota, obteniendo así los hermosos patrones que generó. En 1861 apareció el análisis capilar de C.F. Sumergió tiras de papel de filtro en agua que contenía varias sales inorgánicas. El agua llevó las "sales" a lo largo de la tira, siendo el agua la que subió más alto y otros iones se dividieron en bandas conectadas según sus "movilidades". Esto es muy similar a la "cromatografía en papel". Sus alumnos lograron el estudio de la "separación de compuestos orgánicos en papel de filtro" y pudieron separar clara y completamente los "colorantes orgánicos".
La detección de sustancias inorgánicas y orgánicas mediante papel de filtro o placas de porcelana fue aportación de Fritz Pregel. El método es simple, fácil de implementar, tiene alta selectividad y sensibilidad, y la prueba puntual pertenece a la categoría de microanálisis. Los dos libros "La prueba de caída" y "Química con reacciones específicas, selectivas y sensibles" son libros de lectura obligada para los analistas. Después de 1921, el austriaco F. Faigel desarrolló sistemáticamente el método de prueba de caída.
En los años 60, H. Weiss propuso la tecnología de hornos de anillo. Sólo se colocan cantidades de microgramos de muestra en el centro del papel de filtro, luego se lavan con solvente y se calientan en el borde exterior del papel de filtro para evaporar el solvente, dividiéndolo así en varios anillos concéntricos. Si los iones son incoloros, puedes rociarlos con reveladores de color sensibles o agentes fluorescentes. Se pueden obtener resultados de detección y semicuantitativos. La cromatografía, también llamada cromatografía, es básicamente un método de separación.
En 1906, el ruso Tsvet separó la clorofila añadiendo jugo de extracto de hoja verde en la parte superior de una columna de precipitación de carbonato de calcio y luego realizando una lixiviación con disolvente puro. El estudio fue publicado en la revista alemana Botany, por lo que no logró llamar la atención.
En 1931, los alemanes R. Kuhn y E. Roeder descubrieron de nuevo este método y demostraron su eficacia. Se remonta a las investigaciones de Zwit y a investigaciones anteriores relacionadas. Por ejemplo, en 1850, J. T. Wei utilizó columnas de suelo para la separación; en 1893, L. Reed utilizó columnas de caolín para separar sales inorgánicas y sales orgánicas. Cuatro años más tarde, D.T. Day utilizó tierra de batán para separar el petróleo.
La cromatografía de adsorción de gases fue propuesta por P. Schuftan y A. Yuken en los años 30. En los años 40, el alemán Y. Hesse utilizó la adsorción de gases para separar ácidos orgánicos volátiles. El británico E. Glukov también utilizó el mismo principio para separar el helio y el neón en el aire en 1946 y construyó un cromatógrafo de gases en 1951 (ver cromatografía de gases).
El éxito del primer cromatógrafo de gases moderno se atribuye a E. Kramer.
La cromatografía de partición en fase gaseosa se basa en el principio de distribución líquido-líquido y fue propuesta por los británicos A. J.P Martin y R. L.M Singer en 1941. Por la importancia de este trabajo, ganaron el Premio Nobel de Química en 1952. El uso de largas columnas capilares propuesto por M.J.E Golay fue otra innovación.
La cromatografía-espectrometría de masas (GC-MS) es uno de los métodos analíticos más eficaces que pueden separarse e identificarse en unas pocas horas transfiriendo el lixiviado cromatográfico a un espectrómetro de masas.
La cromatografía líquida incluye la cromatografía líquido-líquido y la cromatografía líquido-sólido. El primer estado de los dos últimos nombres representa la fase móvil y el segundo estado representa la fase estacionaria. A presión atmosférica, el caudal del cromatógrafo líquido es demasiado bajo, por lo que se debe aumentar la presión. El trabajo pionero en este campo fue la separación de aminoácidos de P.B. Hamilton mediante cromatografía líquida de alta presión en la década de 1960.
J.C. Giddings señaló en 1963 que la eficiencia de la columna de la cromatografía líquida debe alcanzar la de la cromatografía de gases. Las partículas de relleno de la primera son mucho más pequeñas que las de la segunda, por lo que requiere mucha presión y la bomba utilizada debe hacerlo. ser infinito.
En 1966, R. Gentford y T. H. Gomard inventaron esta bomba sin pulsaciones.
En 1969, J.J. Kirkland modificó el empaque para que tuviera una porosidad superficial específica y luego unió la fase estacionaria (como n-hexadecil) al soporte para hacerlo resistente al calor y a la descomposición de solventes. El soporte puede ser sílice unida mediante enlaces Si-O-C o Si-C. La cromatografía en capa fina utiliza una capa fina de gel de sílice en lugar de papel de filtro para la separación cromatográfica. Debido a que las partículas de gel de sílice son uniformes y finas, la velocidad y el grado de separación son generalmente mejores que la cromatografía en papel y son tan eficaces como la cromatografía en papel para separar sustancias inorgánicas y orgánicas.
En 1889, el biólogo holandés M.W. Bayer Inkel dejó caer una gota de una solución mixta de ácido clorhídrico y ácido sulfúrico en medio de una fina capa de pegamento animal. El ácido clorhídrico se difunde aún más, formando otro anillo fuera del anillo de ácido sulfúrico. Se utilizó nitrato de plata y cloruro de bario para mostrar sucesivamente la presencia de estos dos anillos.
Nueve años después, H.P. Vi Hysmans utilizó el mismo método para demostrar que la amilasa en la malta en realidad contiene dos enzimas.
Hasta 1956, E. Shtal de la República Federal de Alemania mejoró el método y el funcionamiento del recubrimiento y adoptó medidas como el gel de sílice de partículas finas (0,5 ~ 5 micrones), lo que hizo que este método se utilizara ampliamente. La cromatografía cuantitativa en capa fina comenzó con J.G Kirschner et al. Determinaron por primera vez bifenilo en cítricos y sus productos procesados (ver TLC). La filósofa griega Teofra Stus documentó los efectos de diversas rocas, minerales y otras sustancias sobre el calor. Le Chatelet de Francia y Robert Austin de Inglaterra fueron los fundadores del análisis térmico diferencial.
En la década de 1960 apareció el analizador térmico diferencial de precisión y la calorimetría diferencial de barrido propuesto por M.J. O'Neill, que puede determinar la pureza de compuestos y otros parámetros, como el punto de fusión y la temperatura de transición vítrea, y la polimerización. temperatura, temperatura de degradación térmica y temperatura de oxidación (ver análisis térmico).
A principios del siglo XX se propuso la termogravimetría para estudiar los cambios de peso de materiales, como el acero y los precipitados, cuando se calientan. Kotaro Honda inventó el primer equilibrador térmico, que inicialmente se utilizó únicamente para resolver problemas metalúrgicos. Úselo para análisis cuando presione a C. Duval. Estudió el comportamiento térmico de más de 1.000 precipitados. Por ejemplo, el oxalato de calcio se puede quemar para obtener óxido de calcio a alta temperatura, o se puede quemar para obtener carbonato de calcio a aproximadamente 550 °C. Como forma de pesaje, esta última es mejor porque no solo ahorra energía al quemarse, sino que también tiene beneficios. un factor de conversión grande (por lo que el error es pequeño), lo que evita que el óxido de calcio absorba la humedad durante el pesaje.
Durante la electrólisis, el cobre (ii) se reduce en el cátodo y precipita como una sustancia simple (precio cero). Luego se pesa y se debe clasificar por el método gravimétrico. En este momento, los electrones pueden considerarse agentes precipitantes. En el anodizado también está presente el plomo (II), que se adhiere al ánodo en forma de dióxido de plomo. La primera ley fue propuesta de forma independiente por el alemán C. Luko y el estadounidense J.W. Gibbs en los años 1960.
A principios del siglo XIX, sólo se utilizaban como reactivos orgánicos para los análisis gravimétricos inorgánicos el ácido oxálico, sus sales de amonio y el succinato de amonio. El primero se utiliza para la separación de calcio y magnesio y la determinación de calcio. Este último se utiliza para precipitar el hierro férrico y separarlo de los iones metálicos divalentes.
En 1885, M.A. Ilinski y G.von Knorre propusieron el 1-nitroso-2-naftol como agente precipitante del cobalto en presencia de níquel, que fue también el primer agente quelante. En cuanto a la determinación de aniones, a principios del siglo XX, W. Miller propuso utilizar 4,4-bencidina como agente precipitante de radicales sulfato.
En la década de 1950, Liang Shuquan y otros en China utilizaron análisis gravimétricos con reactivos orgánicos para determinar el tungstato.
En 1950, M. Bush introdujo el 4,5-dihidro-1,4-difenil-3,5-fenilimino-1,2,4-triazeno (denominado reactivo de nitrato) como agente precipitante de nitrato. . Después de 1975, se convirtió en un buen agente precipitante del perrenato.
En 1950, л A. Chu Gaeff sintetizó diacetil oxima y observó que formaba un precipitado rojo con níquel (ii). Dos años más tarde, O.E. Brock de la República Federal de Alemania aplicó el reactivo dimetiloxima para la determinación de níquel en acero. Desde entonces, han surgido nuevos reactivos orgánicos que son sensibles y altamente selectivos. Zeng Yun et al. de China sintetizaron ácido 3-(2-assanino-fenilazo)-6-(2,6-dibromo-4-clorofenilazo)-4,5-dihidroxi-2,7-naftalenodisulfónico. Cuando se utiliza este reactivo, el coeficiente de absorción molar de los elementos de tierras raras puede llegar a 0,98 ~ 1,2. Se trata de un método de análisis basado en la absorción selectiva de luz por las moléculas de la sustancia medida. Incluyendo análisis colorimétrico y espectrofotometría UV-visible. Mida el grado de absorción de la solución a luz monocromática de diferentes longitudes de onda y represente la longitud de onda como abscisa y la absorbancia como ordenada para obtener el espectro de absorción. Sobre la base de todos los espectros de absorción especiales de diversas sustancias, se pueden realizar análisis cualitativos y cuantitativos.
La colorimetría utiliza la luz solar como fuente de luz y compara visualmente la profundidad de los colores. El registro más antiguo es que en 1838 W. A. Lamadius midió hierro y níquel en mineral de cobalto en una probeta de vidrio, comparando la solución estándar de referencia con la solución de muestra.
En 1846, A. Jacquelin propuso medir el cobre basándose en el color azul de una solución de cuproamonio. Luego vino el método del tiocianato de T.J. Heropas para la determinación del hierro (1852); el método de Nessler para el amoníaco; el método del ácido fenol disulfónico para los nitratos (1864); el método del peróxido de hidrógeno para el titanio (1870); el método del azul de metileno para la sulfuración. Hidrógeno (1883): Determinación de dióxido de silicio por el método del fosfosilicato (1898). El espectrofotómetro utiliza luz monocromática y un tubo fotomultiplicador con un rango de longitud de onda de 220 ~ 1000 nm, que es más amplio que el rango visible (400 ~ 700 nm).
Iluminar la suspensión con luz Cuando la línea de visión está en ángulo recto con la luz cuando se ve desde arriba, se llama método de comparación de niebla si la línea de visión y la luz están en línea recta; línea, se llama método turbidimétrico.
En la década de 1850, G.J. Mulder utilizó la inspección visual para medir el brillo de la suspensión de cloruro de plata en el líquido superior. Posteriormente, J.-S. Starr utilizó como referencia una suspensión estándar.
En 1894, T.W. Richards de Estados Unidos diseñó el primer nebulizador. El método de niebla específica se utilizó originalmente para observar si las concentraciones de iones de cloro (o bromuro) e iones de plata en las aguas madre alcanzaban niveles equivalentes en la determinación del peso atómico. Este método se utiliza luego para la determinación cuantitativa, que es muy sensible y puede medir 3 microgramos de fósforo en un litro de agua o 10 microgramos de acetona en un litro de agua. La espectroscopía infrarroja es una herramienta poderosa para que los químicos orgánicos identifiquen compuestos desconocidos. La espectroscopia infrarroja se aplicó al estudio de la detonación de la gasolina en la década de 1920 y luego se utilizó para identificar incógnitas e impurezas en el caucho natural y sintético y otros compuestos orgánicos. En la década de 1970, basada en el rápido desarrollo de las computadoras electrónicas, la tecnología experimental de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) ingresó a los laboratorios de los químicos modernos y se convirtió en una herramienta importante para el análisis estructural. La espectroscopia de infrarrojo lejano (200 ~ 10 cm) y la espectroscopia de microondas (10 ~ 0,1 cm) son métodos espectroscópicos para estudiar la rotación molecular.
La espectroscopia Raman es otro método para estudiar las vibraciones moleculares. Las primeras señales de espectroscopia Raman eran demasiado débiles para ser utilizadas, y no fue hasta la llegada del láser como fuente de luz monocromática que se promovió su uso en química analítica. La espectroscopia Raman se ha convertido en tecnología de análisis de espectroscopia Raman por transformada de Fourier utilizando tecnología de transformada de Fourier, tecnología de análisis de espectroscopia Raman de microscopía enfocada, tecnología de análisis de efectos Raman mejorada en superficie, etc., y se utiliza en análisis biomédicos, análisis de reliquias culturales, análisis de piedras preciosas, etc. La identificación, el análisis de minerales y otros campos juegan un papel importante. En 1672, yo, Newton, utilicé un prisma para separar la luz solar en siete colores en un cuarto oscuro. Este fue el antepasado de la espectroscopia de emisión atómica.
En 1800, F.W. Herschel descubrió los rayos infrarrojos. Al año siguiente, J.W. Ritter descubrió la región ultravioleta utilizando el fenómeno de reducción del cloruro de plata. Al año siguiente, W. H. Wollaston observó líneas oscuras en el espectro solar.
En 1815, J. von Fraunhofer nombró a la línea oscura línea Fraunhofer después de una investigación. En la literatura, la línea del sodio se denomina línea D, que también está especificada por Fraunhofer. R.W. Benson inventó la lámpara de gas llamada mechero Bunsen, cuya llama era casi transparente y no emitía luz, lo que facilitaba el estudio de los espectros.
En 1859, Bunsen y su colega el físico G.R. Kirchhoff estudiaron los espectros característicos de emisión y absorción de varios elementos en las llamas y señalaron que la línea de Fraunhofer en el espectro solar es una línea de absorción atómica porque hay varios elementos. en la atmósfera del sol. El instrumento que utilizaron ya tenía elementos de un espectroscopio moderno. Se les puede llamar los fundadores de la espectroscopia de emisión. El análisis químico incluye análisis de titulación y análisis de pesaje para determinar la composición y el contenido relativo de una sustancia en función de sus propiedades químicas.
Espectroscopia
Espectrómetro de masas
Espectrofotometría y colorimetría
Cromatografía y electroforesis
Estudio de cristalización
Observación microscópica
Análisis electroquímico
Análisis clásico
Aunque la mayoría de los métodos analíticos contemporáneos son análisis instrumentales, algunos instrumentos La intención del diseño original es simplificar los inconvenientes. de los métodos clásicos, y sus principios básicos todavía se derivan del análisis clásico. Además, el preprocesamiento, como la configuración de la muestra, todavía requiere la ayuda de métodos analíticos clásicos. A continuación se muestran algunos métodos analíticos clásicos:
Valoración
Análisis gravimétrico
Instrumentos para el análisis inorgánico cualitativo: La química analítica contemporánea se centra en el análisis instrumental. Existen varios instrumentos analíticos de uso común, incluidos espectrómetros atómicos y moleculares, instrumentos de análisis electroquímico, resonancia magnética nuclear, rayos X y espectrometría de masas. Los métodos de química analítica distintos del análisis instrumental se denominan colectivamente química analítica clásica.
La química analítica es una rama importante de la química, que estudia principalmente qué elementos o grupos hay en las sustancias (análisis cualitativo); cuál es la cantidad o pureza de cada componente (análisis cuantitativo); moléculas, cómo organizarlas en el espacio, etc.
Método de análisis instrumental: determina la composición y contenido relativo de una sustancia en función de sus propiedades físicas o propiedades físicas y químicas. El análisis instrumental se puede dividir en cuatro categorías: análisis electroquímico, análisis óptico, análisis cromatográfico y otros métodos de análisis según diferentes métodos y principios de medición. Como se muestra en la imagen de la derecha.
Principales instrumentos analíticos:
Espectrometría de absorción atómica
Espectrometría de fluorescencia atómica
Espectrómetro de rayos X de partículas alfa (APXS)
p>Analizador de electroforesis capilar
Cromatografía (cromatografía)
Método colorimétrico
Voltamperometría cíclica
Calorimetría diferencial de barrido (DSC) )
Resonancia paramagnética electrónica
Resonancia de espín electrónico
Elipsómetro (elipsómetro)
Fraccionamiento de flujo de campo (FFF)
Espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier
Cromatografía de gases
Cromatografía de gases-espectrometría de masas
Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)
Microsonda de iones
Plasma acoplado inductivamente
Fraccionamiento de masa instrumental (IMF)
Electrodo selectivo de iones
Espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS)
Análisis de espectrometría de masas
Sistema de espectroscopia Mössbauer (Copia de espectroscopia Mössbauer)
p>Resonancia magnética nuclear
Espectroscopia de emisión de rayos X inducida por partículas (PIXE) ).
Pirólisis-Cromatografía de gases-Espectrometría de masas
Espectroscopia Raman (espectroscopia Raman)
Índice de refracción
* * *Ionización multifotónica mejorada por resonancia (REMPI)
Microscopía de transmisión de rayos X de barrido (STXM)
Cromatografía en capa fina
Microscopía electrónica de transmisión
Fluorescencia de rayos X espectrómetro
Microscopía de rayos X (XRM), análisis químico y análisis instrumental.
Cualquier método que utilice principalmente principios químicos para el análisis se denomina análisis químico; cualquier método que utilice principalmente principios físicos para el análisis se denomina análisis instrumental. Por supuesto, es difícil trazar una línea clara entre ambos, y hay caminos intermedios.
Instrumentos generalmente se refiere a instrumentos a gran escala, como resonancia magnética nuclear (ver espectroscopia de resonancia magnética nuclear), espectrómetro de fluorescencia de rayos X (ver espectrómetro de fluorescencia de rayos X), difractómetro de rayos X, espectrómetro de masas. (ver espectrómetro de masas) y espectroscopia de energía electrónica Yi et al. La espectrometría de emisión atómica y la espectrometría de absorción atómica utilizan básicamente un pretratamiento húmedo y luego se miden en los instrumentos correspondientes. Pueden considerarse como un método entre los dos o como un método químico y una combinación de métodos instrumentales. No se puede pensar que el uso de instrumentos sea análisis instrumental. Por ejemplo, el análisis gravimétrico comienza pesando la muestra en una balanza y el paso final es pesar el sedimento en una balanza.
La balanza es un instrumento físico y el pesaje es un proceso físico, pero el análisis gravimétrico es un método de análisis químico típico reconocido, porque el análisis gravimétrico se basa principalmente en la interacción entre el ion a medir y el precipitante a medir. cuantificar las precipitaciones. En cuanto al término método clásico, se refiere a los métodos gravimétricos y volumétricos. Su alcance es mucho más limitado que el de los métodos químicos. Por tanto, los métodos clásicos son sólo una parte del análisis químico, pero no el todo. Se divide a grandes rasgos en análisis inorgánico y análisis orgánico.
El análisis de sustancias inorgánicas en productos naturales y productos industriales, como rocas, minerales, cerámicas, acero, aleaciones, ácidos inorgánicos, sosa cáustica, etc., pertenece al análisis inorgánico del petróleo, colorantes, plásticos; , alimentos, drogas sintéticas, el análisis de la medicina herbaria china pertenece al análisis orgánico. En definitiva, el análisis de hidrocarburos y sus derivados se clasifica como análisis orgánico, mientras que el análisis de sustancias distintas a las mencionadas anteriormente se clasifica como análisis inorgánico. Pero a veces las sustancias inorgánicas se mezclan con algunas sustancias orgánicas, y las sustancias orgánicas también contienen sustancias inorgánicas. Por ejemplo, el agua de río y el agua de mar contienen materia orgánica, algunos minerales de manganeso contienen materia orgánica, el carbón contiene cenizas, el petróleo contiene metales en forma de complejos y el papel contiene cargas inorgánicas. Este tipo de artículo utiliza análisis tanto inorgánicos como orgánicos.
Existen otros métodos que son igualmente efectivos para compuestos inorgánicos y orgánicos, como la cromatografía de gases. El monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, metano, etileno y vapor de agua de la muestra se encuentran en la misma columna y pueden separarse uno tras otro o en grupos en condiciones seleccionadas. Lo mismo ocurre con el analizador de gases Hosatte, pero el principio de separación es diferente.
El análisis de trazas significa que la muestra contiene cantidades muy pequeñas. Generalmente, el contenido de la muestra es el componente principal y el contenido es el componente secundario.
E.B. Sandel cree que el contenido entre 1 y 0,01 es un componente menor. Algunas personas piensan que 10 ~ 0,01 es un componente menor. Los contenidos inferiores a 0,01 se denominan cantidades traza. La tendencia del análisis de trazas tiende a medir contenidos cada vez más bajos, por lo que aparece el análisis de ultratrazas, es decir, el contenido está cerca o por debajo del límite inferior de la traza general. El nombre es sólo cualitativo. Para designaciones cuantitativas o más específicas, consulte las siguientes regulaciones:
Traza 10 ~ 10 microgramos/g
Traza 10 ~ 10 microgramos/g
Nanotraza 10 ~ 10 microgramos/g
Trazas de arena 10 ~ 10
El microanálisis de microgramos/gramos tiene otro significado, es decir, oligoelementos (como
②El la más alta precisión y exactitud;
③La sensibilidad más alta, que puede verificar y medir trazas o componentes de trazas;
④El rango de medición más amplio, se pueden determinar tanto cantidades grandes como trazas;< /p >
⑤La mayor cantidad de tipos y tipos de elementos que se pueden determinar;
⑥El método es simple, es decir, no requiere grandes habilidades y es el más fácil de operar;
⑦Económico y práctico, es decir, los requisitos son bajos y los beneficios son altos. Sin embargo, es imposible combinar todas las ventajas en un solo método, como el análisis gravimétrico. Si desea mejorar la precisión, debe ampliar el método. tiempo de análisis (como el uso de precipitaciones intensas para purificar el precipitado). El método es el que requiere más tiempo porque debe tener una precisión de 1/100.000. El método de análisis debe ser simple y adecuado no solo para trabajos de campo (como los geológicos). estudio, exploración química, monitoreo ambiental, pruebas de suelo, etc.), pero también para uso de rutina.
Debido a que el método es simple y tiene pocos pasos sin perder la exactitud y precisión requeridas, significa ahorrar tiempo, mano de obra y costos. Por ejemplo, cuando una tienda de oro compra joyas de oro, dibuja una línea (el nombre científico es una raya) en un tablero de piedra de toque y luego identifica el color del oro según el color de la raya. Este método marginal todavía se utiliza hoy en día para la identificación de minerales.
Por supuesto, este método no es tan preciso como el ensayo de fuego o la espectrometría de absorción atómica, pero puede lograr el propósito de identificar objetos de oro. Por ejemplo, el contenido de azúcar en la orina de pacientes diabéticos se puede detectar con tiras reactivas especiales que contienen enzimas y el contenido de azúcar se puede estimar a partir del cambio de color del papel de prueba. El método es sencillo e incluso puede ser utilizado por el propio paciente. Por otro lado, aunque la espectrometría de absorción atómica puede determinar indirectamente el contenido de azúcar en muestras de orina, no se ha utilizado porque no es económica. Aunque existen muchos métodos sensibles, selectivos (e incluso específicos), el enriquecimiento sigue siendo inevitable si la concentración del elemento a medir está cerca o por debajo del límite inferior del método. Existen muchos métodos de enriquecimiento, como sublimación, volatilización, destilación, flotación en espuma (ver microenriquecimiento), adsorción (usando tamices moleculares, carbón activado, etc.), cromatografía, **precipitación, **cristalización, amalgama y selectiva. Disolución, extracción con disolventes, intercambio iónico, etc.
Antes de la detección o determinación, a menudo es necesario separar la sustancia que se va a detectar (o detectar) de las sustancias que interfieren. Los métodos de separación importantes incluyen destilación, extracción con disolventes, intercambio iónico, electrodiálisis, precipitación, electroforesis, etc. , son básicamente los mismos que los métodos de concentración. Se puede considerar la concentración como un método de separación que aumenta la concentración.
Aunque la ocultación (ver ocultación y no ocultación) no es separación, su función es hacer que los iones pierdan sus propiedades normales, es decir, que existan en el sistema de reacción de otra forma. El propósito de la separación en química analítica es evitar que los iones que interfieren interfieran, por lo que, en un sentido amplio, el enmascaramiento y su efecto opuesto deben incluirse en la categoría de separación. La ocultación y la exposición se han utilizado en química analítica durante mucho tiempo. Se utilizan todos los métodos gravimétricos, espectrofotométricos y polarográficos, especialmente en pruebas puntuales y valoraciones complejas. El requisito más importante para el muestreo es la representatividad, es decir, la muestra a analizar debe ser representativa de toda la población. El muestreo de sustancias homogéneas o fácilmente mezcladas no es un problema; tanto las muestras gaseosas como las líquidas entran en esta categoría. Los materiales sólidos heterogéneos, como minerales y carbón, deben tomarse muestras según los procedimientos prescritos. De lo contrario, los resultados del análisis no pueden representar los materiales originales y se desperdician recursos humanos y materiales. El muestreo de minerales en campo lo realizan principalmente geólogos. Los analistas trituran y reducen las muestras grandes obtenidas en muestras pequeñas en el laboratorio de acuerdo con ciertos procedimientos. Las muestras puras sintetizadas mediante métodos de combustión de elementos orgánicos no presentan este problema.
La fusión de la muestra es el segundo paso.
La disolución incluye disolución y fusión, también conocida como descomposición. Algunas muestras son solubles en agua, ácidos o ácidos, bases y disolventes orgánicos mixtos. Si el método anterior no se puede disolver, puedes usar fundente para derretirlo. Los fundentes se pueden dividir en alcalinos (como el carbonato de sodio), ácidos (como el hidrogenosulfato de potasio), oxidantes (como el peróxido de sodio) y reductores (como el tiosulfato de sodio). Si los componentes a analizar son volátiles o tienen una temperatura de fusión elevada, lo que corroe gravemente el crisol, se puede recurrir a la sinterización, es decir, la superficie de las partículas queda parcialmente fundida. El método Smith es un ejemplo de medición de metales alcalinos mezclando cloruro de amonio y carbonato de calcio (1: 8 ~ 12) con rocas de silicato y sinterizándolas. Los compuestos orgánicos y las muestras biológicas se pueden incinerar mediante métodos secos o húmedos. La incineración seca se refiere al calentamiento hasta la carbonización y combustión gradual en presencia de suficiente oxígeno, u oxidación con oxígeno atómico a una temperatura más baja (incineración a baja temperatura). La incineración húmeda utiliza ácidos oxidantes como el ácido nítrico, el ácido perclórico y el ácido sulfúrico concentrado para oxidar la muestra. Tanto el método seco como el húmedo tienen ventajas y desventajas, según la muestra.