تحقیقات فیزیکوشیمیایی به عنوان شاخه ای از شیمی تجزیه به طور گسترده در هر حوزه ای از زندگی انسان استفاده می شود. آنها به شما این امکان را می دهند که خواص یک ماده مورد علاقه را با تعیین مولفه کمی اجزا در ترکیب نمونه مطالعه کنید.
تحقیق مواد
تحقیق علمی عبارت است از شناخت یک شی یا پدیده به منظور به دست آوردن نظامی از مفاهیم و دانش. با توجه به اصل عمل، روش های مورد استفاده به صورت زیر طبقه بندی می شوند:
- تجربی;
- سازمانی؛
- تفسیری؛
- روشهای تحلیل کیفی و کمی.
روشهای تحقیق تجربی موضوع مورد مطالعه را از مظاهر بیرونی منعکس می‌کند و شامل مشاهده، اندازه‌گیری، آزمایش، مقایسه است. مطالعه تجربی مبتنی بر حقایق قابل اعتماد است و مستلزم ایجاد موقعیت‌های مصنوعی برای تحلیل نیست.
روش های سازمانی - مقایسه ای، طولی، پیچیده. اولی مستلزم مقایسه حالت های یک شی است که در زمان های مختلف و در شرایط مختلف به دست آمده است. طولی - مشاهده شیتحقیق در یک دوره زمانی طولانی مجتمع ترکیبی از روش های طولی و مقایسه ای است.
روش های تفسیری - ژنتیکی و ساختاری. نوع ژنتیکی شامل مطالعه رشد یک شی از لحظه وقوع آن است. روش ساختاری ساختار یک شی را مطالعه و توصیف می کند.
شیمی تحلیلی با روشهای تجزیه و تحلیل کمی و کیفی سروکار دارد. مطالعات شیمیایی با هدف تعیین ترکیب شی مورد مطالعه انجام می شود.
روشهای تحلیل کمی
با کمک آنالیز کمی در شیمی تجزیه، ترکیب ترکیبات شیمیایی مشخص می شود. تقریباً تمام روش های مورد استفاده بر اساس مطالعه وابستگی خواص شیمیایی و فیزیکی یک ماده به ترکیب آن است.
تحلیل کمی کلی، کامل و جزئی است. General مقدار تمام مواد شناخته شده در شی مورد مطالعه را تعیین می کند، صرف نظر از اینکه آنها در ترکیب وجود دارند یا خیر. تجزیه و تحلیل کامل با یافتن ترکیب کمی مواد موجود در نمونه مشخص می شود. گزینه جزئی فقط محتوای اجزای مورد علاقه در این مطالعه شیمیایی را تعریف می کند.
بسته به روش تجزیه و تحلیل، سه گروه روش وجود دارد: شیمیایی، فیزیکی و فیزیکوشیمیایی. همه آنها بر اساس تغییر در خواص فیزیکی یا شیمیایی یک ماده هستند.
تحقیقات شیمیایی
این روش با هدف تعیین مواد موجود در مواد شیمیایی مختلف از نظر کمی است.واکنش ها دومی تظاهرات خارجی دارند (تغییر رنگ، انتشار گاز، گرما، رسوب). این روش به طور گسترده در بسیاری از شاخه های زندگی جامعه مدرن استفاده می شود. آزمایشگاه تحقیقات شیمیایی یکی از موارد ضروری در صنایع دارویی، پتروشیمی، ساختمانی و بسیاری از صنایع دیگر است.
سه نوع تحقیق شیمیایی وجود دارد. وزن سنجی یا آنالیز وزن بر اساس تغییر در خصوصیات کمی ماده آزمایشی در نمونه است. این گزینه ساده است و نتایج دقیقی می دهد، اما زمان بر است. با این نوع روش های تحقیق شیمیایی، ماده مورد نیاز به صورت رسوب یا گاز از ترکیب کل جدا می شود. سپس آن را به یک فاز نامحلول جامد می آورند، فیلتر می کنند، شسته می شوند، خشک می کنند. پس از این مراحل، جزء وزن می شود.
تیترومتری یک آنالیز حجمی است. مطالعه مواد شیمیایی با اندازه گیری حجم یک معرف که با ماده مورد مطالعه واکنش می دهد، انجام می شود. غلظت آن از قبل مشخص است. حجم معرف با رسیدن به نقطه هم ارزی اندازه گیری می شود. در تجزیه و تحلیل گاز، حجم گاز آزاد شده یا جذب شده تعیین می شود.
علاوه بر این، اغلب از تحقیقات مدل شیمیایی استفاده می شود. یعنی یک آنالوگ از شی مورد مطالعه ایجاد می شود که مطالعه آن راحت تر است.
تحقیق فیزیکی
بر خلاف تحقیقات شیمیایی مبتنی بر انجام واکنش های مناسب، روش های فیزیکی تجزیه و تحلیل بر اساس همان خواص مواد است. برای آنهاانجام به دستگاه های خاصی نیاز دارد. ماهیت روش اندازه گیری تغییرات در ویژگی های یک ماده ناشی از عمل تابش است. روش های اصلی معاینه فیزیکی عبارتند از انکسار سنجی، پلاریمتری، فلورمتری.
رفرکتومتری با استفاده از رفرکتومتر انجام می شود. ماهیت روش به مطالعه انکسار نوری که از یک محیط به رسانه دیگر می گذرد خلاصه می شود. تغییر زاویه در این مورد بستگی به خواص اجزای متوسط دارد. بنابراین، شناسایی ترکیب محیط و ساختار آن ممکن می شود.
پلاریمتری یک روش تحقیقاتی نوری است که از توانایی برخی مواد برای چرخش صفحه نوسان نور قطبی شده خطی استفاده می کند.
برای فلورمتری از لیزر و لامپ های جیوه ای استفاده می شود که تشعشعات تک رنگ ایجاد می کنند. برخی از مواد قادر به فلورسانس (جذب و انتشار تشعشعات جذب شده) هستند. بر اساس شدت فلورسانس، در مورد تعیین کمی ماده نتیجه گیری می شود.
تحقیقات فیزیکی و شیمیایی
روش های تحقیق فیزیکوشیمیایی تغییرات در خواص فیزیکی یک ماده را تحت تأثیر واکنش های شیمیایی مختلف ثبت می کنند. آنها بر اساس وابستگی مستقیم ویژگی های فیزیکی جسم مورد مطالعه به ترکیب شیمیایی آن هستند. این روش ها مستلزم استفاده از برخی ابزارهای اندازه گیری است. به عنوان یک قاعده، مشاهده برای هدایت حرارتی، هدایت الکتریکی، جذب نور، نقطه جوش و نقطه ذوب انجام می شود.
مطالعات فیزیکوشیمیایی مادهبه دلیل دقت و سرعت بالا در به دست آوردن نتایج به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. در دنیای مدرن، به دلیل توسعه فناوری های IT، استفاده از روش های شیمیایی دشوار شده است. روش های فیزیکی و شیمیایی در صنایع غذایی، کشاورزی، پزشکی قانونی استفاده می شود.
یکی از تفاوت‌های اصلی بین روشهای فیزیکی و شیمیایی با روشهای شیمیایی این است که انتهای واکنش (نقطه هم ارزی) با استفاده از ابزار اندازه‌گیری پیدا می‌شود و نه بصری.
روش های اصلی تحقیقات فیزیکی و شیمیایی را روش های طیفی، الکتروشیمیایی، حرارتی و کروماتوگرافی می دانند.
روش های طیفی تجزیه و تحلیل مواد
اساس روشهای تحلیل طیفی برهمکنش یک جسم با تابش الکترومغناطیسی است. جذب، انعکاس و پراکندگی دومی مورد مطالعه قرار می گیرد. نام دیگر روش نوری است. این پژوهش ترکیبی از تحقیقات کمی و کیفی است. تجزیه و تحلیل طیفی به شما امکان می دهد ترکیب شیمیایی، ساختار اجزا، میدان مغناطیسی و سایر ویژگی های یک ماده را ارزیابی کنید.
ماهیت روش تعیین فرکانس های تشدید است که در آن ماده به نور واکنش نشان می دهد. آنها برای هر جزء کاملاً فردی هستند. با یک طیف سنجی می توانید خطوط روی طیف را ببینید و اجزای تشکیل دهنده یک ماده را تعیین کنید. شدت خطوط طیفی ایده ای از ویژگی کمی می دهد. طبقه بندی روش های طیفی بر اساس نوع طیف و هدف مطالعه است.
روش انتشاربه شما امکان می دهد طیف های انتشار را مطالعه کنید و اطلاعاتی در مورد ترکیب ماده ارائه می دهد. برای به دست آوردن داده ها، در معرض تخلیه قوس الکتریکی قرار می گیرد. یکی از انواع این روش فتومتری شعله است. طیف جذبی با روش جذبی بررسی می شود. گزینه های بالا به تجزیه و تحلیل کیفی ماده اشاره دارد.
تجزیه و تحلیل طیفی کمی شدت خط طیفی جسم مورد مطالعه و ماده ای با غلظت شناخته شده را مقایسه می کند. این روش ها شامل جذب اتمی، آنالیز فلورسانس اتمی و لومینسانس، کدورت سنجی، نفلومتری می باشد.
مبانی آنالیز الکتروشیمیایی مواد
تجزیه و تحلیل الکتروشیمیایی از الکترولیز برای مطالعه یک ماده استفاده می کند. واکنش ها در محلول آبی روی الکترودها انجام می شود. یکی از ویژگی های موجود این است که اندازه گیری شود. این مطالعه در یک سلول الکتروشیمیایی انجام می شود. این ظرفی است که در آن الکترولیت ها (مواد با رسانایی یونی)، الکترودها (مواد با رسانایی الکترونیکی) قرار می گیرند. الکترودها و الکترولیت ها با یکدیگر تعامل دارند. در این حالت جریان از خارج تامین می شود.
طبقه بندی روشهای الکتروشیمیایی
طبقه بندی روش های الکتروشیمیایی بر اساس پدیده هایی که مطالعات فیزیکی و شیمیایی بر اساس آنها انجام می شود. این‌ها روش‌هایی با و بدون پتانسیل اضافی هستند.
هدایت سنجی یک روش تحلیلی است و رسانایی الکتریکی را اندازه گیری می کند G. تحلیل رسانایی سنجی عموماً از جریان متناوب استفاده می کند. تیتراسیون هدایت سنجی - بیشترروش تحقیق رایج این روش اساس ساخت رسانای سنج های قابل حمل است که برای مطالعات شیمیایی آب استفاده می شود.
هنگام انجام پتانسیومتری، EMF یک سلول گالوانیکی برگشت پذیر اندازه گیری می شود. روش کولومتری میزان برق مصرفی در طول الکترولیز را تعیین می کند. ولتامتری وابستگی مقدار جریان به پتانسیل اعمال شده را بررسی می کند.
روشهای حرارتی تجزیه و تحلیل مواد
تجزیه و تحلیل حرارتی با هدف تعیین تغییر در خواص فیزیکی یک ماده تحت تأثیر دما انجام می شود. این روش های تست در مدت زمان کوتاه و با مقدار کمی از نمونه مورد مطالعه انجام می شود.
ترموگراویمتری یکی از روش های آنالیز حرارتی است که تغییرات جرم یک جسم را تحت تأثیر دما ثبت می کند. این روش یکی از دقیق ترین روش ها محسوب می شود.
علاوه بر این، روش های تحقیق حرارتی شامل کالریمتری است که ظرفیت گرمایی یک ماده را تعیین می کند، آنتالپیمتری بر اساس مطالعه ظرفیت گرمایی. همچنین در میان آنها باید دیلاتومتری را نسبت داد که تغییر حجم نمونه را تحت تأثیر دما نشان می دهد.
روش های کروماتوگرافی برای آنالیز مواد
روش کروماتوگرافی راهی برای جداسازی مواد است. انواع مختلفی از کروماتوگرافی وجود دارد که عمده ترین آنها عبارتند از: گاز، توزیع، ردوکس، بارش، تبادل یونی.
اجزای نمونه آزمایشی بین متحرک و ثابت جدا می شوندفاز. در مورد اول، ما در مورد مایعات یا گازها صحبت می کنیم. فاز ثابت جاذب - جامد است. اجزای نمونه در فاز متحرک در امتداد فاز ساکن حرکت می کنند. با سرعت و زمان عبور اجزا از آخرین مرحله، خواص فیزیکی آنها قضاوت می شود.
کاربرد روشهای تحقیقات فیزیکی و شیمیایی
مهمترین حوزه روشهای فیزیکی و شیمیایی، تحقیقات بهداشتی - شیمیایی و پزشکی قانونی - شیمیایی است. تفاوت هایی با هم دارند. در حالت اول از استانداردهای بهداشتی پذیرفته شده برای ارزیابی تحلیل انجام شده استفاده می شود. آنها توسط وزارتخانه ها تعیین می شوند. تحقیقات بهداشتی و شیمیایی طبق روال تعیین شده توسط سرویس اپیدمیولوژیک انجام می شود. این فرآیند از مدل های محیطی استفاده می کند که خواص محصولات غذایی را تقلید می کند. آنها همچنین شرایط عملیاتی نمونه را بازتولید می کنند.
تحقیقات شیمیایی پزشکی قانونی با هدف شناسایی کمی مواد مخدر، مواد و سموم قوی در بدن انسان، محصولات غذایی، داروها انجام می شود. معاینه طبق حکم دادگاه انجام می شود.
