Hogyan működik az analitikai kémia? Egy ismeretlen anyagról hogyan állapítják meg, hogy mi lehet?

Gravimetriea, titrimetria, stb

[link]

Hát ez egy elég széleskörű téma amit a wikipédia elég szegényesen fed le (legalábbis az a cikk önmagában amit 1-es linkelt).

Egy ismeretlen anyag meghatározására rengeteg különféle módszer van amik egymagukban általában az anyagnak csak az egyik tulajdonságát tesztelik, így több különféle módszer szükséges az anyag mi létének megállapításához.

Ezek a módszerek nagyban variálnak szerves és szervetlen anyagok meghatározására.

Először példának vegyünk egy szervetlen anyagot. Kezdetnek az olyan olyan egyértelmű dolgokat mérjük meg mint például olvadás/forrás pont, szín és különböző oldhatóságok. Ezek önmagukban nagyban lecsökkentik a lehetséges anyagok listáját. Ezek után lépnek be az "igazi" analitikai műveletek.

Az egyik ilyen klasszikus analitikai teszt a lángfestés (spektroszkópiai vagy láng kromatográfia). Ez azon alapul hogy egyes elemek ha gerjesztve adnak specifikus színre festik a lángot. Ezzel szabad szemmel kb 20 elemre lehet tesztelni de a megfelelő szenzorral ez a szám növekszik.

Ha a lángfestés sikeres volt akkor már tudhatjuk hogy az anyagunkban van egy adott fajta fém, de azt még nem tudjuk hogy mi lehet még benne.

Ha az anyagunk vízoldható ionvadászattal meghatározhatók a benne lévő kationok és anionok. Ezek különböző tesztek sorozata amik képesek kimutatni egy specifikus ion jelenlétét, így ezekkel a tesztekkel a legtöbb szervetlen vegyületet meg lehet határozni.

Ezek után ha már van egy konkrét tippünk hogy mi lehet az anyag vannak módszerek amivel ezt tesztelhetjük hogy biztos az-e. Például van egy anyag amiről sejtjük hogy mi lehet kikeressük annak az oldhatóságát, adott oldatban a pH-át egyéb tulajdonságit amikkel vissza tesztelhetünk.

Szervetlen anyagokat klasszikusan így határozunk meg a szervetlen anyagoknál már sokkal bonyolultabb a dolog több okból is. Először pusztán a lehetséges anyagok száma, második hogy a szerves anyagokban nagyon kis eltérés is jelenthet nagyon sokat, amit nehéz hagyományos módszerekkel kimutatni.

Ha kapunk egy ismeretlen szerves anyagot, először végigmehetünk a szokásos szín, olvadáspont, oldhatóság teszteken de ezeknek sokkal kisseb a jelentősége mint a szervetlen anyagoknál.

Az első amit tehetünk hogy egy zárt térben ismert oxigén mennyiség mellett elégetjük az anyagot. A keletkező gázkeverékből megállapíthatjuk a szerves anyagban lévő elemeket és azoknak arányát. Ez már adhat egy összegképletet, viszont a szerkezetéről nem árulkodik.

Ahhoz hogy a szerkezetéről kapjunk információt arra több módszer is van. A régi módszerek amik különböző specifikus tulajdonságokra tesztel rá adott reakciókka. Ilyen lehet hogy például van-e benne telítetlenség ha van akkor az aromás-e, vagy van e benne amino csoport, stb. De lényegében ez sem ad információt hogy milyen kötések vannak benne csupán a funkciós csoportokat lehet ezekkel beazonosítani. Ha specifikusan a kötésekre akarunk vizsgálni arra a infra/röntgen/magrezonacciás kromatográfiát lehet használni, ezek a jelenlévő kötéseket vizsgálják valamint hogy az adott atomok milyen kötéseket alakítottak ki. Ezeknek a teszteknek a segítségével nagyából pontosan meg lehet határozni egy anyagot.

Itt is vannak olyan módszerek amik akkor használhatók ha már van egy sejtésünk az anyagról. Ilyenek például a vékony réteg/oszlop és infra kromatográfia, ami önmagukban nem alkalmasak anyag meghatározására. De a mintánkat összehasonlíthatjuk egy ismert anyaggal, és ha a két teszt ugyan azt az eredményt hozza, akkor biztosabbak lehetünk hogy behatároztuk az anyagot.

Ez volt az analitikai kémia egyik fele, a másik nem ismeretlen anyagok meghatározásával hanem ismert anyagok, mennyiségének tisztaságának a meghatározásával foglalkozik.

Ezek a különböző titrimetria mérések amik magukba foglalják a sav-bázis redox, konduktometriás, potenciometriás titrálásokat. Ezeken kívül a már fent említet eljárások némelyikét is használják tisztaság vagy koncentráció meghatározásra, ilyenkek pl.: vékonyrétek/oszlop/gáz kromatográfia és különböző spektroszkópiás módszerek.

Igazából az analitikia kémia túlnyomó része inkább ez mint ismeretlen anyagok meghatározása, nagyrészt csak koncentráció és tisztaság mérés.

Ez persze csak egy nagyon leegyszerűsített gyors talpaló volt sok mindent kihagytam/ nem fejtettem ki. De ha van valami ami konkrétan érdekel nyugodtan írhatsz privátban.