ANALISI QUANTITATIVA IN CHIMICA: MISURAZIONI, PREPARAZIONE - CHIMICA - 2024

L' analisi quantitativa in chimica , come in ogni disciplina, consiste essenzialmente nel determinare quantità di una sostanza specifica. Queste analisi rispondono alla domanda "quanto c'è?" di una sostanza in diversi campioni; di suolo, mari, fiumi, bibite, liquidi, estratti vegetali, animali, solidi, cristalli, tra molti altri.

La domanda "quanto c'è?" È stato formulato da quando l'uomo ha concepito l'interesse, ad esempio, di estrarre minerali e pietre preziose, oli, spezie, con la ferma intenzione di commercializzarli. Oggi il denaro continua a essere uno dei motivi principali per cui una sostanza o un analita viene quantificato.

Centinaia di provette: vetreria utilizzata quotidianamente nella preparazione dei campioni per l'analisi quantitativa. Fonte: Pexels.

Un minerale può essere più ricco d'oro di un altro. Per scoprirlo è necessario determinare la composizione centesimale dei due minerali, e quello con la più alta percentuale di oro sarà una fonte più attrattiva per estrarre l'ambito metallo. La stessa cosa accade con metalli estranei o radioattivi.

Le tecniche per quantificare e su cui si basano le analisi quantitative sono molto diverse e varie. Ciascuno implica una specializzazione separata, nonché le sue profonde basi teoriche. Tuttavia, il punto in cui convergono tutti è sempre quello di rispondere alla stessa domanda già menzionata; domanda che parla di qualità, purezza, prestazioni, affidabilità, ecc.

misure

Per quantificare qualsiasi sostanza o materiale, è essenziale essere in grado di misurare le sue proprietà fisiche o chimiche. La proprietà selezionata dipenderà dalla sostanza e dalla tecnica utilizzata. Un utile indizio per riconoscere che una tecnica di analisi può quantificare è che ha il suffisso -metry alla fine del suo nome.

Ad esempio, le due tecniche di misurazione classiche in chimica analitica sono la gravimetria (misurazione della massa) e la volumetria (misurazione del volume).

Sono considerati classici perché in linea di principio non necessitano di strumenti troppo sofisticati o dell'utilizzo di radiazioni elettromagnetiche; ma bilance analitiche, mortai, crogioli e vetreria.

gravimetrico

In gravimetria, cerca quasi sempre di ottenere un precipitato dopo una serie di passaggi metodologici, a cui viene determinata la massa.

Ad esempio, una tecnica per quantificare gli ioni cloruro in un campione è farli precipitare come cloruro d'argento, AgCl; un precipitato bianco latte che può essere pesato.

Un altro semplice esempio è determinare il contenuto di umidità di un corpo, materiale o solido.

Per fare ciò, la massa del solido viene prima pesata prima di introdurla in un forno a circa 100 ° C, abbastanza a lungo da consentire all'acqua di vaporizzare. Successivamente, viene nuovamente pesato e la differenza tra la massa finale e la massa iniziale è uguale alla massa di acqua che è stata vaporizzata; cioè il suo contenuto di umidità,% H ₂ O.

Se questa analisi venisse eseguita sui cocomeri, non sarebbe sorprendente se la loro% H ₂ O fosse troppo alta (~ 95%); mentre per le cosiddette noci, si prevede che contengano poca acqua (% H ₂ O <10%), caratteristica alla quale viene attribuita tale denominazione.

volumetrica

La volumetria lavora invece con volumi dai quali, dopo aver applicato le titolazioni, si estrae la concentrazione delle specie disciolte di interesse. Ad esempio, un analita il cui colore è sensibile a una reazione specifica può essere determinato mediante titolazioni colorimetriche.

Allo stesso modo, il numero di acidità (AI) degli oli (commestibili o meno) può essere determinato mediante titolazioni acido-base, utilizzando una soluzione di una base forte standardizzata (solitamente KOH o NaOH). Con i valori AI, oltre ad altri parametri, è possibile caratterizzare e classificare diversi tipi di oli in base alle loro fonti e ad altre variabili.

Queste misurazioni analitiche danno sempre un risultato accompagnato da un'unità fisica (e dai suoi errori sperimentali). Qual è la concentrazione? Quanto è puro il campione? L'importo indicato rappresenta un rischio per la salute? Qual è stata la resa della reazione?

Queste e altre domande trovano risposta dopo le misurazioni e l'elaborazione dei dati.

Preparazione di standard o standard

"Con la stessa canna con cui misuri i tuoi standard, misurerai i tuoi campioni." E questa ipotetica asta avrà divisioni e suddivisioni, ciascuna con diverse grandezze della proprietà dell'analita che è correlata alla sua concentrazione. Dette grandezze o valori vengono infine confrontati con quelli ottenuti misurando la proprietà dell'analita.

Per questo, una curva di calibrazione deve sempre essere costruita da una selezione di standard o standard le cui concentrazioni sono precedentemente note.

E come conoscerli in anticipo? Perché sono variabili indipendenti: l'analista decide, a seconda del tipo di campione o analisi, quanto peserà il pattern.

Funghi dolci

Un esempio ipotetico potrebbe essere inquadrato nello studio del contenuto di zuccheri o carboidrati totali di numerose famiglie di funghi. Il pattern, costituito da zuccheri rilevati in precedenza grazie all'analisi qualitativa dei funghi, dovrebbe idealmente imitare perfettamente la matrice organica dei campioni.

Quindi, preparati, i modelli reagiscono provocando un cambiamento di colore. Se la sua intensità è misurata mediante spettroscopia UV-vis, può essere confrontata con le intensità dei colori emessi dagli zuccheri nei campioni; e quindi, attraverso una clearance matematica, determinare il contenuto di zuccheri totali.

Fatto ciò, si può costruire una curva di calibrazione dai campioni, in modo tale che altri funghi (della stessa regione o paese) possano avere i loro zuccheri determinati direttamente senza preparare altri standard.

Raccolta e trattamento

Nelle analisi quantitative sono molte le variabili che devono essere trattate rigorosamente a seconda del tipo di studio. Spesso, non è sufficiente andare in giro a raccogliere campioni a destra ea sinistra; Dove viene raccolto? È significativo? Quali quantità? Quali saranno il pretrattamento e altre procedure?

Nell'esempio dei funghi è necessario sapere da quali famiglie verranno determinati gli zuccheri, in quali piantagioni o origine naturale verranno raccolti, in che periodo dell'anno, le caratteristiche orografiche, ecc. Una volta raccolti i funghi (oli, grani, inchiostri, meteoriti, sostanze biologiche), cosa farne prima dell'analisi quantitativa?

Quasi sempre, un'analisi quantitativa è preceduta da un'analisi qualitativa; identificare quali composti hanno i campioni, soprattutto se si lavora con loro per la prima volta.

Alcuni trattamenti possono essere puramente fisici: come la macinazione di una massa vegetale, o la digestione acida di un minerale. Altri, invece, sono chimici: una reazione di esterificazione, idrolisi acida o basica, sostituzione, amminazione, ecc., Per produrre così una specie capace di essere più facilmente quantificata dalla tecnica scelta.

Esempi

Per concludere, verranno menzionati alcuni esempi quotidiani di analisi quantitativa in chimica:

-Determinazione del grado alcolico di birre, vini e bevande artigianali.

-Dall'urina di un paziente si può sapere se c'è un aumento o una diminuzione della concentrazione di uno o più componenti, che è correlato alla rilevazione di una malattia. Allo stesso modo, se un farmaco viene escreto nelle urine, è possibile determinare quanta parte del farmaco è stata "assimilata" dall'organismo.

-Determinazione della composizione centesimale di campioni minerali, terrestri o extraterrestri.

-Dati alcuni campioni grezzi, il rapporto H / C è determinato per confrontare i gradi di aromaticità degli oli grezzi di diverse fonti. I greggi pesanti sono caratterizzati dall'avere un H / C inferiore a 1; più è leggero, più H / C avrà un valore superiore a 1.

-Determinazione della composizione nutrizionale di alimenti e prodotti commestibili.

-Studi di stabilità dei farmaci nell'ambito delle analisi di qualità rilevanti per la loro commercializzazione e conservazione.

-Monitoraggio del grado di contaminazione causato da sostanze presenti in campioni di acqua da fiumi, torrenti, lagune o mari. Allo stesso modo, alle emanazioni gassose delle fabbriche viene determinata la loro composizione per impedire loro di sloggiare grandi quantità di gas dannosi per l'ambiente.

Riferimenti

1. Daniel C. Harris. (2007). Analisi chimica quantitativa. (Settima edizione). WH Freeman and Company.
2. The Editors of Encyclopaedia Britannica. (31 gennaio 2018). Analisi chimica quantitativa. Encyclopædia Britannica. Estratto da: britannica.com
3. Capitolo 1, Introduzione all'analisi chimica quantitativa. Recupero da: 5.csudh.edu
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 giugno 2018). Comprensione dell'analisi quantitativa in chimica. Estratto da: thoughtco.com
5. Valutazione e ingegneria dei materiali. (2019). Analisi chimica quantitativa. Estratto da: mee-inc.com
6. Xin Wen. (2008). Analisi quantitativa (CHEM 201). . Estratto da: calstatela.edu