La recherche physico-chimique en tant que branche de la chimie analytique est largement utilisée dans toutes les sphères de la vie humaine. Ils vous permettent d'étudier les propriétés d'une substance d'intérêt en déterminant la composante quantitative des composants entrant dans la composition de l'échantillon.
Recherche de substances
La recherche scientifique est la connaissance d'un objet ou d'un phénomène afin d'obtenir un système de concepts et de connaissances. Selon le principe d'action, les méthodes utilisées sont classées en:
- empirique;
- organisationnel;
- interprétatif;
- méthodes d'analyse qualitative et quantitative.
Les méthodes de recherche empiriques reflètent l'objet étudié du côté des manifestations externes et incluent l'observation, la mesure, l'expérimentation, la comparaison. L'étude empirique est basée sur des faits fiables et n'implique pas la création de situations artificielles pour l'analyse.
Méthodes organisationnelles - comparatives, longitudinales, complexes. La première implique une comparaison des états d'un objet obtenus à des instants différents et dans des conditions différentes. Longitudinal - observation de l'objetrecherche sur une longue période. Complex est une combinaison de méthodes longitudinales et comparatives.
Méthodes d'interprétation - génétiques et structurelles. La variante génétique implique l'étude du développement d'un objet à partir du moment de son apparition. La méthode structurelle étudie et décrit la structure d'un objet.
La chimie analytique traite des méthodes d'analyse qualitative et quantitative. Les études chimiques visent à déterminer la composition de l'objet d'étude.
Méthodes d'analyse quantitative
Avec l'aide de l'analyse quantitative en chimie analytique, la composition des composés chimiques est déterminée. Presque toutes les méthodes utilisées sont basées sur l'étude de la dépendance des propriétés chimiques et physiques d'une substance à sa composition.
L'analyse quantitative est générale, complète et partielle. Général détermine la quantité de toutes les substances connues dans l'objet à l'étude, qu'elles soient présentes ou non dans la composition. Une analyse complète se distingue par la recherche de la composition quantitative des substances contenues dans l'échantillon. L'option partielle définit le contenu des seuls composants d'intérêt dans cette étude chimique.
Selon la méthode d'analyse, il existe trois groupes de méthodes: chimique, physique et physico-chimique. Tous sont basés sur une modification des propriétés physiques ou chimiques d'une substance.
Recherche chimique
Cette méthode vise à la détermination de substances dans divers produits chimiques présents quantitativementréactions. Ces derniers ont des manifestations externes (décoloration, dégagement de gaz, chaleur, sédiments). Cette méthode est largement utilisée dans de nombreuses branches de la vie de la société moderne. Le laboratoire de recherche chimique est incontournable dans les industries pharmaceutique, pétrochimique, de la construction et bien d'autres.
Il existe trois types de recherche chimique. La gravimétrie, ou analyse de poids, est basée sur le changement des caractéristiques quantitatives de la substance d'essai dans l'échantillon. Cette option est simple et donne des résultats précis, mais prend du temps. Avec ce type de méthodes de recherche chimique, la substance requise est séparée de la composition totale sous la forme d'un précipité ou d'un gaz. Puis il est amené dans une phase insoluble solide, filtré, lavé, séché. Après ces procédures, le composant est pesé.
La titrimétrie est une analyse volumétrique. L'étude des produits chimiques se produit en mesurant le volume d'un réactif qui réagit avec la substance à l'étude. Sa concentration est connue à l'avance. Le volume de réactif est mesuré lorsque le point d'équivalence est atteint. Dans l'analyse des gaz, le volume de gaz libéré ou absorbé est déterminé.
De plus, la recherche de modèles chimiques est souvent utilisée. C'est-à-dire qu'un analogue de l'objet à l'étude est créé, ce qui est plus pratique à étudier.
Recherche physique
Contrairement à la recherche chimique basée sur la réalisation de réactions appropriées, les méthodes physiques d'analyse sont basées sur les mêmes propriétés des substances. Pour leurla réalisation nécessite des appareils spéciaux. L'essence de la méthode est de mesurer les modifications des caractéristiques d'une substance causées par l'action des rayonnements. Les principales méthodes d'examen physique sont la réfractométrie, la polarimétrie, la fluorimétrie.
La réfractométrie est réalisée à l'aide d'un réfractomètre. L'essentiel de la méthode se réduit à l'étude de la réfraction de la lumière passant d'un milieu à un autre. La modification de l'angle dans ce cas dépend des propriétés des composants du milieu. Dès lors, il devient possible d'identifier la composition du support et sa structure.
La polarimétrie est une méthode de recherche optique qui utilise la capacité de certaines substances à faire pivoter le plan d'oscillation de la lumière polarisée linéairement.
Pour la fluorimétrie, on utilise des lasers et des lampes à mercure qui créent un rayonnement monochromatique. Certaines substances sont capables de fluorescence (absorbent et restituent le rayonnement absorbé). Sur la base de l'intensité de la fluorescence, une conclusion est tirée sur la détermination quantitative de la substance.
Recherche physique et chimique
Les méthodes de recherche physico-chimiques enregistrent les modifications des propriétés physiques d'une substance sous l'influence de diverses réactions chimiques. Ils sont basés sur la dépendance directe des caractéristiques physiques de l'objet étudié sur sa composition chimique. Ces méthodes nécessitent l'utilisation de certains instruments de mesure. En règle générale, l'observation est effectuée pour la conductivité thermique, la conductivité électrique, l'absorption de la lumière, le point d'ébullition et le point de fusion.
Études physico-chimiques de la matièresont largement utilisés en raison de leur grande précision et de la rapidité d'obtention des résultats. Dans le monde moderne, en raison du développement des technologies informatiques, les méthodes chimiques sont devenues difficiles à appliquer. Les méthodes physico-chimiques sont utilisées dans l'industrie alimentaire, l'agriculture, la médecine légale.
L'une des principales différences entre les méthodes physiques et chimiques et les méthodes chimiques est que la fin de la réaction (le point d'équivalence) est trouvée à l'aide d'instruments de mesure, et non visuellement.
Les principales méthodes de recherche physique et chimique sont considérées comme étant les méthodes spectrales, électrochimiques, thermiques et chromatographiques.
Méthodes spectrales d'analyse de substances
La base des méthodes d'analyse spectrale est l'interaction d'un objet avec un rayonnement électromagnétique. L'absorption, la réflexion et la diffusion de ces derniers sont étudiées. Un autre nom pour la méthode est optique. C'est une combinaison de recherche qualitative et quantitative. L'analyse spectrale vous permet d'évaluer la composition chimique, la structure des composants, le champ magnétique et d'autres caractéristiques d'une substance.
L'essence de la méthode est de déterminer les fréquences de résonance auxquelles la substance réagit à la lumière. Ils sont strictement individuels pour chaque composant. Avec un spectroscope, vous pouvez voir les raies du spectre et déterminer les constituants d'une substance. L'intensité des raies spectrales donne une idée de la caractéristique quantitative. La classification des méthodes spectrales est basée sur le type de spectre et le but de l'étude.
Méthode d'émissionpermet d'étudier les spectres d'émission et donne des informations sur la composition de la substance. Pour obtenir des données, il est soumis à une décharge d'arc électrique. Une variante de cette méthode est la photométrie de flamme. Les spectres d'absorption sont étudiés par la méthode d'absorption. Les options ci-dessus se réfèrent à l'analyse qualitative de la substance.
L'analyse spectrale quantitative compare l'intensité de la raie spectrale de l'objet étudié et d'une substance de concentration connue. Ces méthodes comprennent l'absorption atomique, les analyses de fluorescence et de luminescence atomiques, la turbidimétrie, la néphélométrie.
Bases de l'analyse électrochimique des substances
L'analyse électrochimique utilise l'électrolyse pour étudier une substance. Les réactions sont réalisées en solution aqueuse sur des électrodes. L'une des caractéristiques disponibles est à mesurer. L'étude est réalisée dans une cellule électrochimique. Il s'agit d'un récipient dans lequel sont placés des électrolytes (substances à conductivité ionique), des électrodes (substances à conductivité électronique). Les électrodes et les électrolytes interagissent les uns avec les autres. Dans ce cas, le courant est fourni de l'extérieur.
Classification des méthodes électrochimiques
Classer les méthodes électrochimiques en fonction des phénomènes sur lesquels reposent les études physiques et chimiques. Ce sont des méthodes avec et sans potentiel étranger.
La conductométrie est une méthode d'analyse et mesure la conductivité électrique G. L'analyse conductimétrique utilise généralement le courant alternatif. Titrage conductimétrique – plusméthode de recherche commune. Cette méthode est à la base de la fabrication des conductimètres portables utilisés pour les études chimiques de l'eau.
Lors de la réalisation d'une potentiométrie, la FEM d'une cellule galvanique réversible est mesurée. La méthode de coulométrie détermine la quantité d'électricité consommée lors de l'électrolyse. La voltamétrie étudie la dépendance de l'amplitude du courant sur le potentiel appliqué.
Méthodes thermiques d'analyse des substances
L'analyse thermique vise à déterminer la modification des propriétés physiques d'une substance sous l'influence de la température. Ces méthodes de test sont réalisées dans un court laps de temps et avec une petite quantité de l'échantillon étudié.
La thermogravimétrie est l'une des méthodes d'analyse thermique, qui tient compte de l'enregistrement des changements de masse d'un objet sous l'influence de la température. Cette méthode est considérée comme l'une des plus précises.
De plus, les méthodes de recherche thermique incluent la calorimétrie, qui détermine la capacité thermique d'une substance, l'enthalpymétrie, basée sur l'étude de la capacité thermique. Parmi eux, il convient également d'attribuer la dilatométrie, qui capture le changement de volume de l'échantillon sous l'influence de la température.
Méthodes chromatographiques pour l'analyse des substances
La méthode de chromatographie est un moyen de séparer des substances. Il existe de nombreux types de chromatographie, les principaux sont: gaz, distribution, redox, précipitation, échange d'ions.
Les composants de l'échantillon de test sont séparés entre mobiles et stationnairesphases. Dans le premier cas, on parle de liquides ou de gaz. La phase stationnaire est un sorbant - un solide. Les composants de l'échantillon se déplacent dans la phase mobile le long de la phase stationnaire. Par la vitesse et le temps de passage des composants à travers la dernière phase, leurs propriétés physiques sont jugées.
Application des méthodes de recherche physiques et chimiques
Le domaine le plus important des méthodes physiques et chimiques est la recherche sanitaire-chimique et médico-légale. Ils ont quelques différences. Dans le premier cas, les normes d'hygiène acceptées sont utilisées pour évaluer l'analyse effectuée. Ils sont fixés par les ministères. La recherche sanitaire et chimique est effectuée conformément à la procédure établie par le service épidémiologique. Le processus utilise des modèles environnementaux qui imitent les propriétés des produits alimentaires. Ils reproduisent également les conditions de fonctionnement de l'échantillon.
La recherche en chimie médico-légale vise à la détection quantitative de substances narcotiques, puissantes et toxiques dans le corps humain, les produits alimentaires, les médicaments. L'examen est effectué conformément à une ordonnance du tribunal.
