Saat ini ada banyak ahli yang mengabdikan diri pada ilmu fisika atau kimia, dan terkadang keduanya. Memang, sebagian besar fenomena dapat dijelaskan secara logis dengan tepat melalui eksperimen semacam itu. Kami akan mempertimbangkan metode penelitian fisik secara lebih rinci.
Metode analisis dalam kimia analitik
Kimia analitik adalah ilmu untuk mendeteksi, memisahkan, dan mengidentifikasi bahan kimia. Untuk melakukan operasi tertentu dengan senyawa, metode analisis kimia, fisik dan fisika-kimia digunakan. Metode yang terakhir disebut juga instrumental, karena penerapannya membutuhkan peralatan laboratorium modern. Ini dibagi menjadi kelompok spektroskopi, fisika nuklir dan radiokimia.
Selain itu, dalam kimia mungkin ada masalah dari berbagai jenis yang memerlukan solusi individual. Tergantung pada ini, ada metode kualitatif (menentukan nama dan bentuk zat) dan kuantitatif (menentukan berapa banyak zat tertentu yang terkandung dalam alikuot atau sampel) analisis.
Metode analisis kuantitatif
Mereka memungkinkan Anda untuk menentukan kandungan zat asli dalam sampel. Secara total, ada metode analisis kuantitatif kimia, fisiko-kimia dan fisik.
Metode kimia analisis kuantitatif
Mereka dibagi menjadi:
- Analisis berat yang memungkinkan Anda menentukan kandungan suatu zat dengan menimbang timbangan analitik dan melakukan operasi lebih lanjut.
- Analisis volume, yang melibatkan pengukuran volume zat dalam keadaan atau larutan agregat yang berbeda.
Pada gilirannya, ini dibagi menjadi beberapa subbagian berikut:
- analisis titrimetri volumetrik digunakan pada konsentrasi reagen yang diketahui, reaksi dengan mana zat yang dibutuhkan dikonsumsi, dan kemudian volume yang dikonsumsi diukur;
- Metode gas volumetrik adalah menganalisis campuran gas yang zat asalnya diserap oleh zat lain.
- sedimentasi volumetrik (dari bahasa Latin sedimentum - "permukiman") didasarkan pada stratifikasi oleh sistem terdispersi sebagai akibat gravitasi. Hal ini disertai dengan presipitasi, yang volumenya diukur menggunakan tabung sentrifus.
Metode kimia tidak selalu nyaman digunakan, karena seringkali campuran harus dipisahkan untuk mengisolasi komponen yang diinginkan. Untuk melakukan operasi seperti itu tanpa menggunakan reaksi kimia, metode analisis fisik digunakan. Dan untuk mengamati perubahan sifat fisika senyawa sebagai akibatnyamelakukan reaksi - fisik dan kimia.
Metode Fisika Analisis Kuantitatif
Mereka digunakan selama banyak penelitian laboratorium. Metode analisis fisik meliputi:
- Spektroskopi - berdasarkan interaksi atom, molekul, ion dari senyawa yang dipelajari dengan radiasi elektromagnetik, sebagai akibatnya foton diserap atau dilepaskan.
- Metode nuklir-fisik terdiri dari memaparkan sampel zat yang diteliti ke fluks neutron, dengan mempelajari yang, setelah percobaan, dimungkinkan untuk menentukan kandungan kuantitatif unsur-unsur yang terkandung dalam sampel dengan mengukur radiasi radioaktif. Ini bekerja karena jumlah aktivitas partikel berbanding lurus dengan konsentrasi elemen yang dipelajari.
- Metode radiokimia adalah menentukan kandungan dalam zat isotop radioaktif yang terbentuk sebagai hasil transformasi.
Metode analisis kuantitatif fisika-kimia
Karena metode ini hanya bagian dari metode fisika untuk menganalisis suatu zat, metode ini juga dibagi menjadi metode penelitian spektroskopi, nuklir-fisika, dan radiokimia.
Metode Analisis Kualitatif
Dalam kimia analitik, untuk mempelajari sifat-sifat suatu zat, tentukan keadaan fisiknya, warna, rasa, baunya, metode analisis kualitatif digunakan, yang, pada gilirannya, dibagi menjadi bahan kimia, fisik yang sama. dan fisiko-kimia (instrumental). Selain itu, metode analisis fisik lebih disukai dalam kimia analitik.
Metode kimia dilakukan dengan dua cara: reaksi dalam larutan dan reaksi kering.
Reaksi cara basah
Reaksi dalam larutan memiliki kondisi tertentu, satu atau lebih yang harus dipenuhi:
- Pembentukan endapan yang tidak larut.
- Mengubah warna larutan.
- Evolusi zat gas.
Pembentukan endapan dapat terjadi, misalnya akibat interaksi barium klorida (BaCl2) dan asam sulfat (H2SO4). Produk reaksi adalah asam klorida (HCl) dan endapan putih yang tidak larut dalam air - barium sulfat (BaSO4). Maka kondisi yang diperlukan untuk terjadinya reaksi kimia akan terpenuhi. Kadang-kadang produk reaksi dapat berupa beberapa zat, yang harus dipisahkan dengan penyaringan.
Mengubah warna larutan sebagai akibat interaksi kimia adalah fitur analisis yang sangat penting. Ini paling sering diamati saat bekerja dengan proses redoks atau saat menggunakan indikator dalam proses titrasi asam-basa. Zat yang dapat mewarnai larutan dengan warna yang sesuai antara lain: kalium tiosianat KSCN (interaksinya dengan garam besi III disertai dengan warna merah darah pada larutan), besi klorida (bila berinteraksi dengan air klorin, warna hijau lemah dari larutan tersebut). larutan berubah menjadi kuning), kalium dikromat (bila direduksi dan di bawah aksi asam sulfat, ia berubah dari oranye menjadihijau tua) dan lainnya.
Reaksi yang dilanjutkan dengan pelepasan gas tidak bersifat basa dan jarang terjadi. Karbon dioksida yang paling umum diproduksi di laboratorium adalah CO2.
Reaksi kering
Interaksi tersebut dilakukan untuk mengetahui kandungan pengotor dalam zat yang dianalisis, dalam studi mineral, dan terdiri dari beberapa tahap:
- Uji fusibilitas.
- Uji warna api.
- Uji volatilitas.
- Kemampuan untuk reaksi redoks.
Biasanya, zat mineral diuji kemampuan lelehnya dengan memanaskan sampel kecil di atas kompor gas dan mengamati pembulatan tepinya di bawah kaca pembesar.
Untuk memeriksa bagaimana sampel mampu mewarnai nyala api, itu diterapkan pada kawat platinum terlebih dahulu ke dasar nyala api, lalu ke tempat yang paling panas.
Volatilitas sampel diperiksa di silinder uji, yang dipanaskan setelah pengenalan elemen uji.
Reaksi proses redoks paling sering dilakukan dalam bola kering leburan boraks, di mana sampel ditempatkan dan kemudian dipanaskan. Ada cara lain untuk melakukan reaksi ini: pemanasan dalam tabung gelas dengan logam alkali - Na, K, pemanasan sederhana atau pemanasan di atas arang, dan seterusnya.
Penggunaan indikator kimia
Terkadang metode analisis kimia menggunakan cara yang berbedaindikator yang membantu menentukan pH medium suatu zat. Yang paling umum digunakan adalah:
- Litmus. Dalam suasana asam, kertas lakmus indikator berubah menjadi merah, dan dalam suasana basa menjadi biru.
- Metilorange. Saat terkena ion asam, berubah menjadi merah muda, basa - berubah menjadi kuning.
- fenolftalein. Dalam lingkungan basa, ia memiliki karakteristik warna merah, dan dalam lingkungan asam tidak memiliki warna.
- Kurkumin. Ini digunakan lebih jarang daripada indikator lainnya. Berubah menjadi coklat dengan alkali dan kuning dengan asam.
Metode Fisika Analisis Kualitatif
Saat ini, mereka sering digunakan dalam penelitian industri dan laboratorium. Contoh metode analisis fisik adalah:
- Spectral, yang sudah dibahas di atas. Ini, pada gilirannya, dibagi menjadi metode emisi dan penyerapan. Tergantung pada sinyal analitik partikel, spektroskopi atom dan molekul dibedakan. Selama emisi, sampel memancarkan kuanta, dan selama penyerapan, foton yang dipancarkan oleh sampel diserap secara selektif oleh partikel kecil - atom dan molekul. Metode kimia ini menggunakan jenis radiasi seperti ultraviolet (UV) dengan panjang gelombang 200-400 nm, tampak dengan panjang gelombang 400-800 nm dan inframerah (IR) dengan panjang gelombang 800-40000 nm. Area radiasi seperti itu disebut "rentang optik".
- Metode luminescent (fluorescent) terdiri dari pengamatan pancaran cahaya oleh zat yang diteliti karenapaparan sinar ultraviolet. Sampel uji dapat berupa senyawa organik atau mineral, serta beberapa obat. Ketika terkena radiasi UV, atom-atom zat ini berubah menjadi keadaan tereksitasi, ditandai dengan cadangan energi yang mengesankan. Selama transisi ke keadaan normal, zat berpendar karena jumlah energi yang tersisa.
- Analisis difraksi sinar-X biasanya dilakukan dengan menggunakan sinar-x. Mereka digunakan untuk menentukan ukuran atom dan bagaimana mereka berada relatif terhadap molekul sampel lainnya. Dengan demikian, kisi kristal, komposisi sampel, dan keberadaan pengotor dalam beberapa kasus ditemukan. Metode ini menggunakan sedikit analit tanpa menggunakan reaksi kimia.
- Metode spektrometri massa. Kadang-kadang terjadi bahwa medan elektromagnetik tidak memungkinkan partikel terionisasi tertentu untuk melewatinya karena perbedaan rasio massa dan muatan yang terlalu besar. Untuk menentukannya, diperlukan metode analisis fisik ini.
Dengan demikian, metode ini banyak diminati dibandingkan dengan metode kimia konvensional, karena memiliki sejumlah keunggulan. Namun, kombinasi metode analisis kimia dan fisika dalam kimia analitik memberikan hasil penelitian yang jauh lebih baik dan lebih akurat.
Metode analisis kualitatif fisika-kimia (instrumental)
Kategori ini meliputi:
- Metode elektrokimia yang terdiri dari pengukurangaya gerak listrik sel galvanik (potensiometri) dan konduktivitas listrik larutan (konduktometri), serta dalam studi gerak dan proses kimia lainnya (polarografi).
- Analisis spektral emisi, yang intinya adalah untuk menentukan intensitas radiasi elektromagnetik pada skala frekuensi.
- Metode fotometrik.
- Analisis spektral sinar-X, yang mempelajari spektrum sinar-x yang melewati sampel.
- Metode pengukuran radioaktivitas.
- Metode kromatografi didasarkan pada interaksi berulang dari sorpsi dan desorpsi suatu zat ketika zat tersebut bergerak di sepanjang sorben yang tidak bergerak.
Anda harus tahu bahwa pada dasarnya metode analisis fisika-kimia dan fisika dalam kimia digabungkan menjadi satu kelompok, jadi jika mereka dianggap terpisah, mereka memiliki banyak kesamaan.
Metode fisika-kimia pemisahan zat
Sangat sering di laboratorium ada situasi di mana tidak mungkin untuk mengekstrak zat yang diperlukan tanpa memisahkannya dari yang lain. Dalam kasus seperti itu, metode pemisahan zat digunakan, yang meliputi:
- Ekstraksi - metode di mana zat yang diperlukan diekstraksi dari larutan atau campuran melalui ekstraktan (pelarut yang sesuai).
- Kromatografi. Metode ini tidak hanya digunakan untuk analisis, tetapi juga untuk pemisahan komponen yang berada dalam fase gerak dan fase diam.
- Pemisahan dengan pertukaran ion. Hasil darizat yang diinginkan dapat mengendap, tidak larut dalam air, dan kemudian dapat dipisahkan dengan sentrifugasi atau penyaringan.
- Pemisahan kriogenik digunakan untuk mengekstrak zat gas dari udara.
- Elektroforesis adalah pemisahan zat dengan partisipasi medan listrik, di bawah pengaruh partikel yang tidak bercampur satu sama lain bergerak dalam media cair atau gas.
Dengan demikian, asisten laboratorium akan selalu bisa mendapatkan bahan yang dibutuhkan.
