Penelitian fisika-kimia sebagai cabang dari kimia analitik banyak digunakan di setiap bidang kehidupan manusia. Mereka memungkinkan Anda untuk mempelajari sifat-sifat zat yang diinginkan dengan menentukan komponen kuantitatif komponen dalam komposisi sampel.
Penelitian zat
Penelitian ilmiah adalah pengetahuan tentang suatu objek atau fenomena untuk memperoleh suatu sistem konsep dan pengetahuan. Menurut prinsip tindakan, metode yang digunakan diklasifikasikan menjadi:
- empiris;
- organisasi;
- interpretatif;
- metode analisis kualitatif dan kuantitatif.
Metode penelitian empiris mencerminkan objek yang diteliti dari sisi manifestasi eksternal dan mencakup pengamatan, pengukuran, eksperimen, perbandingan. Studi empiris didasarkan pada fakta yang dapat diandalkan dan tidak melibatkan penciptaan situasi buatan untuk analisis.
Metode organisasi - komparatif, longitudinal, kompleks. Yang pertama menyiratkan perbandingan keadaan suatu objek yang diperoleh pada waktu yang berbeda dan dalam kondisi yang berbeda. Membujur - pengamatan objekpenelitian dalam jangka waktu yang lama. Kompleks adalah kombinasi dari metode longitudinal dan komparatif.
Metode interpretasi - genetik dan struktural. Varian genetik melibatkan studi tentang perkembangan suatu objek dari saat kemunculannya. Metode struktural mempelajari dan mendeskripsikan struktur suatu objek.
Kimia analitik berhubungan dengan metode analisis kualitatif dan kuantitatif. Studi kimia bertujuan untuk menentukan komposisi objek studi.
Metode analisis kuantitatif
Dengan bantuan analisis kuantitatif dalam kimia analitik, komposisi senyawa kimia ditentukan. Hampir semua metode yang digunakan didasarkan pada studi ketergantungan sifat kimia dan fisika suatu zat pada komposisinya.
Analisis kuantitatif bersifat umum, lengkap, dan parsial. Umum menentukan jumlah semua zat yang diketahui dalam objek yang diteliti, terlepas dari apakah mereka ada dalam komposisi atau tidak. Analisis lengkap dibedakan dengan menemukan komposisi kuantitatif zat yang terkandung dalam sampel. Opsi parsial mendefinisikan konten hanya komponen yang diinginkan dalam studi kimia ini.
Bergantung pada metode analisisnya, ada tiga kelompok metode: kimia, fisika, dan fisika-kimia. Semuanya didasarkan pada perubahan sifat fisik atau kimia suatu zat.
Riset Kimia
Metode ini ditujukan untuk penentuan zat dalam berbagai kimia yang terjadi secara kuantitatifreaksi. Yang terakhir memiliki manifestasi eksternal (perubahan warna, pelepasan gas, panas, sedimen). Metode ini banyak digunakan di banyak cabang kehidupan masyarakat modern. Laboratorium penelitian kimia adalah hal yang harus dimiliki di industri farmasi, petrokimia, konstruksi, dan banyak industri lainnya.
Ada tiga jenis penelitian kimia. Gravimetri, atau analisis berat, didasarkan pada perubahan karakteristik kuantitatif zat uji dalam sampel. Opsi ini sederhana dan memberikan hasil yang akurat, tetapi memakan waktu. Dengan metode penelitian kimia jenis ini, zat yang dibutuhkan dipisahkan dari komposisi total berupa endapan atau gas. Kemudian dibawa ke fase padat tidak larut, disaring, dicuci, dikeringkan. Setelah prosedur ini, komponen ditimbang.
Titrimetri adalah analisis volumetrik. Studi tentang bahan kimia terjadi dengan mengukur volume reagen yang bereaksi dengan zat yang dipelajari. Konsentrasinya diketahui sebelumnya. Volume reagen diukur ketika titik ekivalen tercapai. Dalam analisis gas, volume gas yang dilepaskan atau diserap ditentukan.
Selain itu, penelitian model kimia sering digunakan. Artinya, analog dari objek yang diteliti dibuat, yang lebih nyaman untuk dipelajari.
Penelitian Fisik
Tidak seperti penelitian kimia yang didasarkan pada reaksi yang tepat, metode analisis fisika didasarkan pada sifat zat yang sama. Untuk merekapelaksanaannya memerlukan perangkat khusus. Inti dari metode ini adalah untuk mengukur perubahan karakteristik suatu zat yang disebabkan oleh aksi radiasi. Metode utama pemeriksaan fisik adalah refraktometri, polarimetri, fluorimetri.
Refraktometri dilakukan dengan menggunakan refraktometer. Inti dari metode ini direduksi menjadi studi tentang pembiasan cahaya yang lewat dari satu medium ke medium lainnya. Mengubah sudut dalam hal ini tergantung pada sifat-sifat komponen media. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk mengidentifikasi komposisi medium dan strukturnya.
Polarimetri adalah metode penelitian optik yang menggunakan kemampuan zat tertentu untuk memutar bidang osilasi cahaya terpolarisasi linier.
Untuk fluorimetri, laser dan lampu merkuri digunakan, yang menghasilkan radiasi monokromatik. Beberapa zat mampu berfluoresensi (menyerap dan mengeluarkan radiasi yang diserap). Berdasarkan intensitas fluoresensi, kesimpulan dibuat tentang penentuan kuantitatif zat.
Penelitian fisika dan kimia
Metode penelitian fisika-kimia mencatat perubahan sifat fisik suatu zat di bawah pengaruh berbagai reaksi kimia. Mereka didasarkan pada ketergantungan langsung dari karakteristik fisik objek yang diteliti pada komposisi kimianya. Metode ini memerlukan penggunaan beberapa alat ukur. Sebagai aturan, pengamatan dilakukan untuk konduktivitas termal, konduktivitas listrik, penyerapan cahaya, titik didih dan titik leleh.
Studi fisika-kimia materibanyak digunakan karena akurasi yang tinggi dan kecepatan memperoleh hasil. Di dunia modern, karena perkembangan teknologi IT, metode kimia menjadi sulit untuk diterapkan. Metode fisika-kimia digunakan dalam industri makanan, pertanian, forensik.
Salah satu perbedaan utama antara metode fisika dan kimia dan metode kimia adalah bahwa akhir reaksi (titik ekivalen) ditemukan menggunakan alat ukur, dan tidak secara visual.
Metode utama penelitian fisika dan kimia dianggap metode spektral, elektrokimia, termal dan kromatografi.
Metode analisis zat spektral
Dasar metode analisis spektral adalah interaksi suatu objek dengan radiasi elektromagnetik. Penyerapan, refleksi, dan hamburan yang terakhir dipelajari. Nama lain untuk metode ini adalah optik. Ini adalah kombinasi dari penelitian kualitatif dan kuantitatif. Analisis spektral memungkinkan Anda untuk mengevaluasi komposisi kimia, struktur komponen, medan magnet, dan karakteristik lain dari suatu zat.
Inti dari metode ini adalah untuk menentukan frekuensi resonansi di mana zat bereaksi terhadap cahaya. Mereka sangat individual untuk setiap komponen. Dengan spektroskop, Anda dapat melihat garis-garis pada spektrum dan menentukan konstituen suatu zat. Intensitas garis spektral memberikan gambaran tentang karakteristik kuantitatif. Klasifikasi metode spektral didasarkan pada jenis spektrum dan tujuan penelitian.
Metode emisimemungkinkan Anda mempelajari spektrum emisi dan memberikan informasi tentang komposisi zat. Untuk mendapatkan data, itu dikenakan pelepasan busur listrik. Variasi dari metode ini adalah fotometri nyala. Spektrum absorpsi dipelajari dengan metode absorpsi. Opsi di atas mengacu pada analisis kualitatif zat.
Analisis spektral kuantitatif membandingkan intensitas garis spektral objek yang diteliti dan zat yang konsentrasinya diketahui. Metode ini meliputi absorpsi atom, fluoresensi atom dan analisis luminesensi, turbidimetri, nefelometri.
Dasar-dasar analisis elektrokimia zat
Analisis elektrokimia menggunakan elektrolisis untuk mempelajari suatu zat. Reaksi dilakukan dalam larutan berair pada elektroda. Salah satu karakteristik yang tersedia adalah untuk diukur. Penelitian dilakukan dalam sel elektrokimia. Ini adalah wadah di mana elektrolit (zat dengan konduktivitas ionik), elektroda (zat dengan konduktivitas elektronik) ditempatkan. Elektroda dan elektrolit saling berinteraksi. Dalam hal ini, arus disuplai dari luar.
Klasifikasi metode elektrokimia
Mengklasifikasikan metode elektrokimia berdasarkan fenomena yang menjadi dasar studi fisika dan kimia. Ini adalah metode dengan dan tanpa potensi asing.
Konduktometri adalah metode analisis dan mengukur konduktivitas listrik G. Analisis konduktometri umumnya menggunakan arus bolak-balik. Titrasi konduktometri – lebih lanjutmetode penelitian umum. Metode ini merupakan dasar pembuatan konduktometer portabel yang digunakan untuk studi kimia air.
Saat melakukan potensiometri, EMF dari sel galvanik reversibel diukur. Metode coulometry menentukan jumlah listrik yang dikonsumsi selama elektrolisis. Voltametri menyelidiki ketergantungan besarnya arus pada potensial yang diterapkan.
Metode termal analisis zat
Analisis termal bertujuan untuk menentukan perubahan sifat fisik suatu zat di bawah pengaruh suhu. Metode pengujian ini dilakukan dalam waktu singkat dan dengan sedikit sampel yang dipelajari.
Termogravimetri adalah salah satu metode analisis termal, yang menjelaskan pencatatan perubahan massa suatu benda di bawah pengaruh suhu. Metode ini dianggap salah satu yang paling akurat.
Selain itu, metode penelitian termal termasuk kalorimetri, yang menentukan kapasitas panas suatu zat, entalpimetri, berdasarkan studi kapasitas panas. Juga di antara mereka harus dikaitkan dilatometri, yang menangkap perubahan volume sampel di bawah pengaruh suhu.
Metode kromatografi untuk analisis zat
Metode kromatografi adalah cara pemisahan zat. Ada banyak jenis kromatografi, yang utama adalah: gas, distribusi, redoks, pengendapan, pertukaran ion.
Komponen dalam sampel uji dipisahkan antara bergerak dan diamfase. Dalam kasus pertama, kita berbicara tentang cairan atau gas. Fase diam adalah sorben - padatan. Komponen sampel bergerak dalam fase gerak sepanjang fase diam. Dengan kecepatan dan waktu berlalunya komponen melalui fase terakhir, sifat fisiknya dinilai.
Penerapan metode penelitian fisika dan kimia
Area metode fisika dan kimia yang paling penting adalah penelitian kimia-saniter dan kimia forensik. Mereka memiliki beberapa perbedaan. Dalam kasus pertama, standar higienis yang diterima digunakan untuk mengevaluasi analisis yang dilakukan. Mereka ditetapkan oleh kementerian. Penelitian saniter-kimia dilakukan sesuai dengan prosedur yang ditetapkan oleh dinas epidemiologi. Prosesnya menggunakan model lingkungan yang meniru sifat produk makanan. Mereka juga mereproduksi kondisi operasi sampel.
Penelitian kimia forensik ditujukan untuk deteksi kuantitatif narkotika, zat kuat dan racun dalam tubuh manusia, produk makanan, obat-obatan. Pemeriksaan dilakukan atas perintah pengadilan.
