درباره علم شیمی تجزیه

شیمی تجزیه، Analytical chemistry، علم جداسازی، شناسایی و تعیین کمیت اجزای شیمیایی یک ماده است. به عبارت دیگر، این دانش تخصصی، تجزیه و تحلیل کمی و کیفی یک نمونه معین است. تجزیه و تحلیل کیفی شامل شناسایی ترکیب شیمیایی یک نمونه و تجزیه و تحلیل کمی، مقدار اجزای مختلف موجود در نمونه را تعیین می کند.

استفاده از طیف سنجی جرمی برای اندازه گیری ذرات باردار و تعیین ترکیب یک ماده، نمونه ای از دانش شیمی تجزیه است. Analytical chemistry عمدتاً در زمینه پزشکی برای تعیین سطوح مواد مغذی ضروری و مواد زائد سمی موجود در بدن و همچنین بررسی کیفیت محصولات دارویی استفاده می شود.

Analytical chemistry چیست؟

شیمی تجزیه، رشته و گرایشی از علم شیمی است که به بررسی کمی و کیفی مواد مختلف می پردازد. هنگامی که از شیمی آنالیز برای انجام اندازه گیری های بیولوژیکی استفاده می شود، به آن شیمی آنالیز زیستی می گویند. Analytical chemistry از هر دو روش سنتی و مدرن استفاده می کند و شامل استفاده از ابزارهای علمی جدید و فناوری های نوین برای انجام تجزیه و تحلیل ها است.

سه مرحله اصلی در شیمی تجزیه عبارتند از:

• روش جداسازی، گونه های شیمیایی مناسب را برای تجزیه و تحلیل از مخلوط جدا می کند.
• شناسایی مواد آنالیت با استفاده از روش تحلیل کیفی انجام می شود.
• تجزیه و تحلیل کمی برای تعیین غلظت آنالیت در یک ترکیب معین انجام می شود.

شاخه های علم شیمی تجزیه چیست؟

شیمی آنالیز به دو شاخه کمی و کیفی تقسیم می شود. در زیر این دو شاخه به تفصیل توضیح داده شده است:

۱-ارزیابی کمی

ارزیابی کمی در علوم تجزیه ای روشی است برای محاسبه مقدار مطلق یا نسبی یک نمونه، یا یک مخلوط، زمانی که یک یا چند ماده در آن وجود دارد. روش های تجربی کمی، شامل آنالیز وزنی و تحلیل حجمی است.

آنالیز وزنی که به عنوان تخمین کمی وزن نیز شناخته می شود، تکنیک جداسازی و توزین یک عنصر یا ترکیبی از یک عنصر در خالص ترین شکل آن است. هدف اساسی تجزیه و تحلیل وزن سنجی، تبدیل یک عنصر به یک ترکیب خالص و پایدار است که می تواند به راحتی به شکلی قابل وزن تبدیل شود. وزن یک عنصر با استفاده از فرمول ترکیب و وزن اتمی عناصر تشکیل دهنده ترکیب تعیین می شود. برای جداسازی عنصر یا ترکیب آن می توان از روش های بارش، تبخیر یا الکتروتحلیلی استفاده کرد.

آنالیز حجمی که به آن آنالیز تیتریمتری یا titrimetric analysis نیز گفته می شود، روشی است که در آن حجم یک معرف که به صورت استوکیومتری با آنالیت واکنش می دهد اندازه گیری می شود. روش‌های حجم سنجی از نظر دقت و صحت معادل روش‌های گرانشی بود.

۲-اندازه گیری های کیفی

اصطلاح “کیفیت” یا quality به ویژگی های یک ماده اشاره دارد. تجزیه و تحلیل کیفی به تعیین کیفیت یک ماده شیمیایی، صرف نظر از کمیت یا غلظت آن مربوط می شود. به بیان دیگر، تجزیه و تحلیل کیفی به جای کمیت، کیفیت یک ماده را تعیین می کند.

به عنوان مثال، یک شیمیدان نمونه ای از یک ماده شیمیایی ناشناخته دارد. او باید ابتدا نوع مواد شیمیایی موجود در آن نمونه را بشناسد و بنابراین از روش “کیفی” برای بررسی آن استفاده خواهد کرد. پس از آن به سراغ روش های تجزیه ای کمی می رود. سپس او به مرحله ای از آزمایش می رسد که می تواند مقدار صحیح مواد شیمیایی مختلف موجود در نمونه را به دقت اندازه گیری کند.

روش های مورد استفاده در شیمی تجزیه

در شیمی تجزیه، روش های مورد استفاده برای تخمین کمی و کیفی مواد به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند:

۱-تکنیک های سنتی یا قدیمی

روش های سنتی مختلفی برای تعیین وجود یا عدم وجود یک ماده شیمیایی در آنالیت وجود دارد. آزمایش اسید برای سنجش طلا، نمونه ای از روش سنتی برای تعیین این است که آیا آن ماده واقعاً طلا است یا خیر است.

تست Kastle-Meyer که از فنل فتالئین به عنوان شاخصی برای ارزیابی وجود هموگلوبین در یک آنالیت معین استفاده می کند، نمونه دیگری از یک روش تحلیل کیفی سنتی است.

آزمایش شعله ممکن است برای بررسی وجود اجزای خاص در آنالیت انجام شود. این کار با قرار دادن یک آنالیت در معرض شعله و مشاهده تغییر رنگ شعله انجام می شود.

آنالیز وزنی یک روش سنتی تجزیه و تحلیل کمی است که ممکن است برای تخمین مقدار آب موجود در هیدرات با گرم کردن آن و تعیین وزن آب از دست رفته استفاده شود.

تحلیل حجمی (یا تیتراسیون)، یک رویکرد کلاسیک شناخته شده در تحلیل کمی است. یک واکنش دهنده به آنالیت وارد می شود تا زمانی که در تکنیک تیتراسیون به یک نقطه هم ارزی برسد.

۲-روش های دستگاهی

رویکردهای ابزاری به استفاده از ابزارهای علمی برای انجام فرآیندهای مختلف شیمی تجزیه اشاره دارد.

برهمکنش بین تابش الکترومغناطیسی و اتم ها یا مولکول ها در یک نمونه با استفاده از طیف سنجی اندازه گیری می شود.

از روش طیف سنجی جرمی برای تعیین نسبت جرم مولکولی به بار آن با استفاده از میدان های الکتریکی و مغناطیسی استفاده می شود.

تجزیه و تحلیل الکتروشیمیایی یک تکنیک ابزاری محبوب است که در شیمی تجزیه استفاده می شود. آنالیت در یک سلول الکتروشیمیایی قرار می گیرد و ولتاژ یا جریان عبوری از آن با استفاده از این تکنیک تعیین می شود.

رشته شیمی تجزیه که به عنوان کالریمتری شناخته می شود، برهمکنش بین آنالیت و انرژی به شکل گرما را مطالعه می کند. گرماسنج دستگاهی است که حرارت تولید شده توسط یک فرآیند شیمیایی را اندازه گیری می کند.

کاربردهای شیمی تجزیه

شیمی تجزیه در کاربردهای مختلفی در فرهنگ معاصر از جمله توسعه دارو، کنترل فرآیند صنعتی، پایش محیطی، تشخیص پزشکی، تولید مواد غذایی و بررسی های پزشکی قانونی استفاده می شود. همچنین در زمینه های مختلف مطالعاتی بسیار حیاتی است. موارد زیر برخی از کاربردهای مهم این علم جذاب هستند:

• شیمی تجزیه برای تعیین ماندگاری داروهای مختلف استفاده می شود.
• برای تشخیص مواد تقلبی در داروها استفاده می شود.
• می توان از آن برای تعیین مقدار مواد معدنی و مواد مغذی مورد نیاز برای رشد گیاه با آزمایش خاک استفاده کرد.
• در کروماتوگرافی نیز کاربرد دارد.
• همچنین ممکن است از شیمی آنالیز برای ارزیابی مقدار باقیمانده آفت کش ها و آلاینده ها در هر نمونه غذایی استفاده شود.
• می توان از آن برای اندازه گیری سطح کلسترول و گلوکز در نمونه خون استفاده کرد.
• علم پزشکی قانونی، تجزیه و تحلیل بالینی و حتی تجزیه و تحلیل محیطی همه بر روش های تجزیه ای تکیه دارند.
• روش های تجزیه ای برای تشخیص، شناسایی، مشخص کردن و تعیین کمیت مواد شیمیایی استفاده می شود.
• شیمی تجزیه از هر دو روش سنتی و ابزاری برای انجام تجزیه و تحلیل یک ماده استفاده می کند.
• شیمی تجزیه در علم پزشکی ضروری است زیرا به اندازه گیری مواد مغذی کلیدی و سطوح مواد زائد خطرناک در بدن کمک می کند.
• شیمی تجزیه را می توان در روش های طیف سنجی، الکتروشیمی، کروماتوگرافی، جداسازی و پیش تغلیظ و غیره استفاده کرد.