การวิเคราะห์เชิงปริมาณ

การวิเคราะห์เชิงปริมาณ: วิธีการดั้งเดิม

การวิเคราะห์แบบดั้งเดิมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ วิธีกราวิเมตริกและวิธีปริมาตร อดีตขึ้นอยู่กับการกำหนดมวลของส่วนผสมที่น่าสนใจ ส่วนหลังช่วยให้สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบตามปริมาตรที่วัดได้ของสารละลายของสารที่ทำปฏิกิริยาซึ่งมีความเข้มข้นที่ทราบและไม่ทราบ

การวิเคราะห์แบบกราวิเมตริก

ส่วนผสมที่จะชั่งน้ำหนักสามารถแยกออกจากส่วนผสมได้สองวิธี: ทางเคมี โดยการตกตะกอนหรือโดยการแยกสารระเหยที่หลั่งออกมา หรือทางกายภาพ โดยการหมุนเหวี่ยงหรือการทำให้แห้ง สามารถรับมวลของสารที่วิเคราะห์ได้โดยตรงหรือโดยอ้อม หากเราไม่ได้รับสารประกอบที่น่าสนใจแต่เป็นส่วนผสมที่หลั่งออกมาในความสัมพันธ์ทางสตีคิโอเมตริกกับสารประกอบที่ทดสอบ เราก็สามารถคำนวณมวลของมันได้เช่นกัน ในทางปฏิบัติ เรามักจะใช้วิธีการตกตะกอน ซึ่งทำให้เราสามารถชั่งน้ำหนักตะกอนแห้งของสารประกอบที่ทำการวิเคราะห์ได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม วิธีนี้กำหนดเงื่อนไขเบื้องต้นบางประการ ตะกอนที่ใช้ควรมีความสามารถในการละลายต่ำ มีองค์ประกอบทางเคมีที่กำหนด และมีโครงสร้างที่เหมาะสม หากตะกอนปนเปื้อน จะต้องทำให้บริสุทธิ์ ซึ่งจะง่ายกว่าหากผลึกหยาบ ตัวอย่างของการตรวจวิเคราะห์แบบกราวิเมตริก:

1. การวิเคราะห์เปอร์เซ็นต์ของปริมาณวัตถุแห้ง ใช้สำหรับวิเคราะห์วัสดุจากพืชและสัตว์ ผลิตภัณฑ์อาหารและยา
2. การวัดความชื้นในดิน
3. วิเคราะห์เนื้อหาของน้ำที่เป็นผลึกและหาสูตรโมเลกุลของเกลือไฮเดรต เช่น FeSO ₄ 7H ₂ O
4. การวิเคราะห์ธาตุเหล็กในรูปของ Fe ₂ O ₃
5. การวิเคราะห์การสูญเสียมวลหลังจากการอบแห้งผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร

การวิเคราะห์เชิงปริมาตร

วิธีการประเภทนี้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างปริมาตรของสารที่ทำปฏิกิริยาเมื่อเราทราบความเข้มข้นของหนึ่งในนั้น ดังนั้นเราจึงสามารถคำนวณมวลหรือความเข้มข้นของสารที่วิเคราะห์ได้อย่างง่ายดาย เป็นสิ่งสำคัญที่ปฏิกิริยาเคมีที่ใช้จะต้องดำเนินการอย่างรวดเร็วและเชิงปริมาณ ซึ่งหมายความว่าไม่ควรมีปฏิกิริยารอง ในทางปฏิบัติแล้ว การวิเคราะห์เชิงปริมาตรจะลงเอยด้วยการไทเทรต และรูปแบบมักจะคล้ายกันมาก เราใส่ปริมาณของสารเคมีที่ทดสอบที่วัดได้อย่างแม่นยำลงในขวดทรงกรวย จากนั้นเราใช้ไบยูเรตเพื่อค่อยๆ ใส่ไทแทรนต์ นั่นคือสารละลายไทเทรตที่มีความเข้มข้นที่ทราบ อีกคำหนึ่งสำหรับไตแตรนต์คือสารละลายปริมาตรมาตรฐาน ดังที่เราทราบไทเทรต (ความเข้มข้น) ที่แน่นอนของมัน จุดที่สำคัญที่สุดของการไทเทรตคือการจับจุดสิ้นสุด นั่นคือจุดสุดท้ายของการไทเทรต ซึ่งมักจะทำได้โดยการเพิ่มอินดิเคเตอร์ที่เหมาะสม ซึ่งจะเปลี่ยนสีเมื่อปฏิกิริยาสิ้นสุดลง สำหรับการไทเทรตแบบโพเทนชิโอเมตริก สิ่งนี้แสดงด้วยการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนและมีศักยภาพอย่างกะทันหัน ในแง่ของประเภทของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างการวิเคราะห์ การวิเคราะห์เชิงปริมาตรสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม:

1. การไทเทรตกรด-เบส ซึ่งใช้ปฏิกิริยาสะเทินและทำให้สามารถวิเคราะห์เบสเชิงปริมาณโดยใช้สารละลายปริมาตรมาตรฐานของกรด หรือในทางกลับกัน วิธีนี้อาจใช้ในการวิเคราะห์เนื้อหาของ เกลือ ซึ่งไฮโดรไลซ์และทำปฏิกิริยากับเบสหรือกรดทีละตัว จุดสิ้นสุดของการไทเทรตสามารถรับรู้ได้ด้วยการใช้ตัวบ่งชี้ความเป็นกรด-เบส ตัวอย่างเช่น ฟีนอล์ฟทาลีน ซึ่งจะเปลี่ยนสีเมื่อเติมไทแทรนต์ในปริมาณที่เหมาะสม
2. Redoxymetry ซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของการเกิดออกซิเดชันและการลดลง สามารถใช้ได้สองวิธี วิธีการออกซิได เมทริก ใช้ในการวิเคราะห์สาร รีดิวซ์ ในขณะที่วิธีการรีดักเมตริกใช้ในการวิเคราะห์สารออกซิแดนท์ การสังเกตการเปลี่ยนแปลงของศักย์ไฟฟ้าทำได้โดยใช้อินดิเคเตอร์รีดอกซ์ที่มีสี และโพเทนชิโอเมตรี การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของศักยภาพที่จุดสิ้นสุดควรสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงสีของตัวบ่งชี้ อินดิเคเตอร์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เฟอร์โรอินและเอริโอกรีน นอกจากนี้ยังมีตัวบ่งชี้เฉพาะ เช่น แป้งในไอโอไดเมทรีหรือโปแตสเซียมแมงกาเนต (VII) ในแมงกาโนเมตริก
3. การวิเคราะห์หยาดน้ำฟ้า ซึ่งประกอบด้วยการตกตะกอนตะกอนที่ละลายน้ำได้น้อย
4. Complexometry ซึ่งใช้ปฏิกิริยาสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่ทนทานซึ่งละลายได้ในน้ำ เหล่านี้คือสารประกอบเชิงซ้อนของไอออนโลหะที่มีคอมเพล็กซ์โซน III (เกลือโซเดียมเอธิลีนไดอามีนเตตระอะซีติก) เรียกอีกอย่างว่าไดโซเดียมเวอร์เนทหรือ EDTA วิธีนี้ถูกนำไปใช้เพื่อทดสอบความกระด้างของน้ำทั้งหมด

การวัดสี

นี่เป็นหนึ่งในวิธีการทางแสงที่ใช้อุปกรณ์ซึ่งอาศัยการดูดกลืนรังสีที่มองเห็นได้จากสารละลายของสารที่มีสี ด้วยการใช้สเปกโตรโฟโตมิเตอร์ UV-Vis เราสามารถอ่านค่าการดูดกลืนแสง (A) ของสารละลายหนึ่งๆ และถ้าเรารู้ทั้งความหนาของชั้นดูดซับ (I) และค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงโมลาร์ (ɛ) เราก็สามารถคำนวณ ความเข้มข้นของสารละลาย (c) ตามสูตรที่อธิบายกฎแลมเบิร์ต-เบียร์: A = ɛ·c·l

โครมาโตกราฟีแบบชั้นบาง (TLC)

ไม่เพียงแต่เป็นวิธีการเชิงคุณภาพที่ทำให้สามารถแยกส่วนผสมของสารผสมเท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีการเชิงปริมาณอีกด้วย TLC เป็นเทคนิคโครมาโตกราฟีประเภทที่ง่ายที่สุด การแยกส่วนผสมของสารประกอบเกิดจากอันตรกิริยาของสารกับเฟสที่อยู่นิ่งและเคลื่อนที่ ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ เฟสที่อยู่นิ่งมักเกิดจากแผ่นอะลูมิเนียมหรือแก้วที่หุ้มด้วยตัวดูดซับ เช่น ซิลิกาเจลหรืออะลูมิเนียมออกไซด์ เฟสเคลื่อนที่สามารถก่อรูปขึ้นจากตัวทำละลายหรือของผสมของตัวทำละลาย ซึ่งมีองค์ประกอบที่เหมาะสมกับสารที่ทำการวิเคราะห์ ขั้นตอนการทดสอบประกอบด้วยการใช้สารทดสอบพร้อมกับมาตรฐานอ้างอิงบนจานและยืดออกในเฟสการเคลื่อนที่จนถึงความสูงที่กำหนด บางครั้งต้องสังเกตจานในแสงที่เหมาะสม (มองเห็นได้หรือรังสีอัลตราไวโอเลต) หรือเรียกว่าสเปรย์ที่เหมาะสมแล้วให้ความร้อน การวิเคราะห์เชิงปริมาณประกอบด้วยการเปรียบเทียบความเข้มและขนาดของคราบที่เกิดจากสารที่วิเคราะห์และของมาตรฐานอ้างอิง วิธีนี้ใช้เพื่อทดสอบสีธรรมชาติและสารกำจัดศัตรูพืช

โครมาโตกราฟีของเหลวและแก๊ส

เทคนิคเหล่านี้เป็นเทคนิคการวิเคราะห์เชิงปริมาณที่แม่นยำที่สุด ซึ่งช่วยให้เราระบุเนื้อหาของสารทดสอบในตัวอย่างได้อย่างแม่นยำ ขึ้นอยู่กับประเภท เฟสเคลื่อนที่เป็นของเหลวหรือก๊าซ ในขณะที่เฟสของแข็งคือวัตถุที่เป็นของแข็งหรือของเหลวที่มีคุณสมบัติในการดูดซับซึ่งวางอยู่บนฐานรองรับที่เป็นของแข็ง การวิเคราะห์เชิงปริมาณขึ้นอยู่กับการประเมินความสูงหรือพื้นที่สูงสุด การคำนวณควรเริ่มต้นด้วยการกำหนดเส้นฐาน จากนั้นเราควรวัดพื้นที่ของจุดสูงสุดที่เป็นปัญหา เป็นสัดส่วนกับปริมาณของส่วนผสมในสารละลาย ด้วยการใช้สารละลายมาตรฐาน เราสามารถคำนวณเนื้อหาของสารในตัวอย่างที่วิเคราะห์ได้อย่างแม่นยำ