QUANTITATIVE ANALYSE IN DER CHEMIE: MESSUNGEN, VORBEREITUNG - CHEMIE - 2025

Die quantitative Analyse in der Chemie besteht wie in jeder Disziplin im Wesentlichen aus der Bestimmung der Mengen einer bestimmten Substanz. Diese Analysen beantworten die Frage "Wie viel gibt es?" eines Stoffes in verschiedenen Proben; von Boden, Meeren, Flüssen, Erfrischungsgetränken, Flüssigkeiten, Pflanzenextrakten, Tieren, Feststoffen, Kristallen, unter vielen anderen.

Die Frage "Wie viel gibt es?" Es wurde formuliert, seit der Mensch das Interesse hatte, beispielsweise Mineralien und Edelsteine, Öle und Gewürze zu extrahieren, mit der festen Absicht, sie zu kommerzialisieren. Geld ist auch heute noch einer der Hauptgründe für die Quantifizierung einer Substanz oder eines Analyten.

Hunderte von Reagenzgläsern: Glaswaren, die täglich in Probenvorbereitungen für die quantitative Analyse verwendet werden. Quelle: Pexels.

Ein Mineral kann goldreicher sein als ein anderes. Um dies herauszufinden, muss die Centesimalzusammensetzung der beiden Mineralien bestimmt werden, und diejenige mit dem höchsten Goldanteil ist eine attraktivere Quelle für die Gewinnung des begehrten Metalls. Das gleiche passiert mit fremden oder radioaktiven Metallen.

Die zu quantifizierenden Techniken, auf denen quantitative Analysen basieren, sind sehr vielfältig und vielfältig. Jedes impliziert eine eigene Spezialisierung sowie seine tiefen theoretischen Grundlagen. Der Punkt, an dem sie alle zusammenlaufen, ist jedoch immer die Beantwortung derselben bereits erwähnten Frage. Frage, die über Qualität, Reinheit, Leistung, Zuverlässigkeit usw. spricht.

Messungen

Um einen Stoff oder ein Material zu quantifizieren, ist es wichtig, seine physikalischen oder chemischen Eigenschaften messen zu können. Die ausgewählte Eigenschaft hängt von der Substanz und der verwendeten Technik ab. Ein nützlicher Hinweis, um zu erkennen, dass eine Analysetechnik quantifizieren kann, ist, dass sie am Ende ihres Namens die Suffix-Metrie hat.

Beispielsweise sind die beiden klassischen Messtechniken in der analytischen Chemie die Gravimetrie (Massenmessung) und die Volumetrie (Volumenmessung).

Sie gelten als klassisch, weil sie im Prinzip keine zu hoch entwickelten Instrumente oder die Verwendung elektromagnetischer Strahlung benötigen. aber analytische Waagen, Mörtel, Tiegel und Glaswaren.

Gravimetrisch

In der Gravimetrie wird fast immer versucht, nach einer Reihe von methodischen Schritten, zu denen die Masse bestimmt wird, einen Niederschlag zu erhalten.

Eine Technik zur Quantifizierung von Chloridionen in einer Probe besteht beispielsweise darin, sie als Silberchlorid, AgCl, auszufällen; ein milchig weißer Niederschlag, der gewogen werden kann.

Ein weiteres einfaches Beispiel ist die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts eines Körpers, Materials oder Feststoffs.

Zu diesem Zweck wird zuerst die Masse des Feststoffs gewogen, bevor er bei etwa 100 ° C in einen Ofen gegeben wird, der lang genug ist, damit das Wasser verdampfen kann. Danach wird es erneut gewogen und die Differenz zwischen der Endmasse und der Ausgangsmasse ist gleich der Masse des verdampften Wassers; das heißt, sein Feuchtigkeitsgehalt,% H ₂ O.

Wenn diese Analyse an Wassermelonen durchgeführt würde, wäre es nicht überraschend, wenn ihr% H ₂ O zu hoch wäre (~ 95%); Für die sogenannten Nüsse wird erwartet, dass sie wenig Wasser enthalten (% H ₂ O <10%), ein Merkmal, dem dieser Name zugeschrieben wird.

Volumetrisch

Andererseits arbeitet die Volumetrie mit Volumina, aus denen nach Anwendung von Titrationen die Konzentration der gelösten Spezies von Interesse extrahiert wird. Beispielsweise kann ein Analyt, dessen Farbe für eine bestimmte Reaktion empfindlich ist, durch kolorimetrische Titrationen bestimmt werden.

Ebenso kann die Säurezahl (AI) der Öle (essbar oder nicht essbar) durch Säure-Base-Titrationen unter Verwendung einer Lösung einer standardisierten starken Base (üblicherweise KOH oder NaOH) bestimmt werden. Mit AI-Werten können neben anderen Parametern verschiedene Arten von Ölen charakterisiert und nach ihren Quellen und anderen Variablen klassifiziert werden.

Diese analytischen Messungen ergeben immer ein Ergebnis, das von einer physikalischen Einheit (und ihren experimentellen Fehlern) begleitet wird. Was ist die Konzentration? Wie rein ist die Probe? Stellt die angegebene Menge ein Gesundheitsrisiko dar? Was war die Ausbeute der Reaktion?

Diese und weitere Fragen werden nach Messungen und Datenverarbeitung beantwortet.

Erstellung von Standards oder Standards

"Mit demselben Stab, mit dem Sie Ihre Standards messen, messen Sie Ihre Proben." Und dieser hypothetische Stab wird Unterteilungen und Unterteilungen aufweisen, die jeweils unterschiedliche Größen der Eigenschaften des Analyten aufweisen, die mit seiner Konzentration korrelieren. Diese Größen oder Werte werden schließlich mit denen verglichen, die bei der Messung der Eigenschaft des Analyten erhalten wurden.

Zu diesem Zweck muss immer eine Kalibrierungskurve aus einer Auswahl von Standards oder Standards erstellt werden, deren Konzentrationen zuvor bekannt sind.

Und wie kann man sie im Voraus kennen? Weil es sich um unabhängige Variablen handelt: Der Analytiker entscheidet je nach Art der Probe oder Analyse, wie viel des Musters wiegt.

Süße Pilze

Ein hypothetisches Beispiel könnte die Untersuchung des Gehalts an Zucker oder Gesamtkohlenhydraten zahlreicher Pilzfamilien sein. Das Muster, das aus Zuckern besteht, die zuvor dank einer qualitativen Analyse der Pilze nachgewiesen wurden, sollte idealerweise die organische Matrix der Proben perfekt nachahmen.

Dann reagieren die Muster vorbereitet und verursachen eine Farbänderung. Wenn seine Intensität durch UV-Vis-Spektroskopie gemessen wird, kann er mit den Intensitäten der von den Zuckern in den Proben emittierten Farben verglichen werden; und somit durch eine mathematische Clearance den Gehalt an Gesamtzucker bestimmen.

Sobald dies geschehen ist, kann aus den Proben eine Kalibrierungskurve erstellt werden, so dass andere Pilze (aus derselben Region oder demselben Land) ihren Zucker direkt bestimmen können, ohne andere Standards herzustellen.

Sammlung und Behandlung

Bei quantitativen Analysen gibt es viele Variablen, die je nach Art der Studie streng behandelt werden müssen. Oft reicht es nicht aus, nur links und rechts Proben zu sammeln. Wo wird es gesammelt? Ist es signifikant? Welche Mengen? Wie werden die Vorbehandlung und andere Verfahren durchgeführt?

Am Beispiel von Pilzen muss bekannt sein, aus welchen Familien der Zucker bestimmt wird, in welchen Plantagen oder natürlichen Ursprüngen sie gesammelt werden, zu welcher Jahreszeit, zu den orografischen Merkmalen usw. Was tun mit den Pilzen nach der Sammlung (Öle, Körner, Tinten, Meteoriten, biologische Substanzen) vor der quantitativen Analyse?

Einer quantitativen Analyse geht fast immer eine qualitative Analyse voraus; Identifizieren Sie, welche Verbindungen die Proben enthalten, insbesondere wenn Sie zum ersten Mal mit ihnen arbeiten.

Einige Behandlungen können rein physikalisch sein: wie das Mahlen einer pflanzlichen Masse oder der Säureaufschluss eines Minerals. Andere hingegen sind chemisch: eine Veresterungsreaktion, saure oder basische Hydrolyse, Substitution, Aminierung usw., wodurch eine Spezies erzeugt wird, die mit der ausgewählten Technik leichter quantifiziert werden kann.

Beispiele

Einige alltägliche Beispiele für quantitative Analysen in der Chemie werden zum Abschluss erwähnt:

-Bestimmung des Alkoholgehalts von Bieren, Weinen und handwerklichen Getränken.

- Aus dem Urin eines Patienten kann bekannt sein, ob die Konzentration einer oder mehrerer Komponenten zunimmt oder abnimmt, was mit der Erkennung einer Krankheit zusammenhängt. Wenn ein Medikament im Urin ausgeschieden wird, kann ebenfalls festgestellt werden, wie viel des Medikaments vom Körper "assimiliert" wurde.

-Bestimmung der zentesimalen Zusammensetzung von Mineralproben, terrestrisch oder außerirdisch.

- Bei einigen Rohproben wird das H / C-Verhältnis bestimmt, um den Aromatizitätsgrad von Rohölen aus verschiedenen Quellen zu vergleichen. Schwere Rohöle zeichnen sich durch ein H / C von weniger als 1 aus; Je leichter es ist, desto mehr H / C hat einen Wert über 1.

-Bestimmung der Nährstoffzusammensetzung von Lebensmitteln und essbaren Produkten.

-Studien zur Stabilität von Arzneimitteln im Rahmen der relevanten Qualitätsanalysen für deren Vermarktung und Lagerung.

- Überwachung des Verschmutzungsgrades durch Substanzen in Wasserproben aus Flüssen, Bächen, Lagunen oder Meeren. Ebenso wird die Zusammensetzung der gasförmigen Emanationen aus Fabriken bestimmt, um zu verhindern, dass sie große Mengen umweltschädlicher Gase entfernen.

Verweise

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