Ნივთიერებების ფიზიკოქიმიური კვლევები

ფიზიკურ-ქიმიური კვლევა, როგორც ანალიზური ქიმიის მიმართულებით, ფართო აპლიკაცია ადამიანის საქმიანობის ყველა სფეროში. ისინი გვაძლევენ საშუალებას შეისწავლოთ ნივთიერების თვისებების თვისებების შესწავლა, კომპონენტების რაოდენობრივი კომპონენტის განსაზღვრა ნიმუშის შემადგენლობაში.

ნივთიერებების გამოკვლევა

სამეცნიერო კვლევა კონცეფციისა და ცოდნის სისტემის მისაღებად ობიექტის ან ფენომენის ცნობიერებაა. მოქმედების პრინციპის მიხედვით გამოყენებული მეთოდები კლასიფიცირებულია:

• ემპირიული;
• ორგანიზაციული;
• ინტერპრეტაცია;
• ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზის მეთოდები.

ემპირიული კვლევის მეთოდები ასახავს შესწავლილ ობიექტს გარე გამოვლინებისგან და მოიცავს დაკვირვებას, გაზომვას, ექსპერიმენტს, შედარებას. ემპირიული კვლევა ეფუძნება საიმედო ფაქტებს და არ ითვალისწინებს ანალიზისთვის ხელოვნური სიტუაციების შექმნას.

ორგანიზაციული მეთოდები შედარებითი, გრძივი, კომპლექსია. პირველი გულისხმობს ობიექტის სახელმწიფოების შედარებას სხვადასხვა დროს და პირობებში, რომლებიც განსხვავდებიან ერთმანეთისაგან. გრძედი - კვლევის ობიექტის ხანგრძლივი პერიოდის დაკვირვება. კომპლექსი არის გრძივი და შედარებითი მეთოდების კომბინაცია.

ინტერპრეტაციის მეთოდები გენეტიკური და სტრუქტურულია. გენეტიკური ვარიანტის მოსაზრება ხდება ობიექტის განვითარება მისი წარმოშობის მომენტიდან. სტრუქტურული მეთოდი სწავლობს და აღწერს ობიექტის სტრუქტურას.

ანალიზური ქიმია ეხება ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზის მეთოდებს. ქიმიური კვლევა მიზნად ისახავს კვლევის ობიექტის შემადგენლობის განსაზღვრას.

რაოდენობრივი ანალიზის მეთოდები

ანალიტიკურ ქიმიაში რაოდენობრივი ანალიზის მეშვეობით განისაზღვრება ქიმიური ნაერთების შემადგენლობა. გამოყენებული თითქმის ყველა მეთოდი ემყარება ნივთიერების ქიმიური და ფიზიკური თვისებების დამოკიდებულებას მისი კომპოზიციის შესახებ.

რაოდენობრივი ანალიზი საერთოა, სრული და ნაწილობრივი. სულ განსაზღვრავს შესწავლილ ობიექტში ყველა ცნობილი ნივთიერების რაოდენობას, მიუხედავად იმისა, არიან თუ არა ისინი შემადგენლობაში. სრული ანალიზი განსხვავდება ნიმუშში არსებული ნივთიერებების რაოდენობრივი შემადგენლობის დასადგენად. ნაწილობრივი ვერსია განსაზღვრავს მხოლოდ ქიმიური ნივთიერებების ამ შესწავლის ინტერესის კომპონენტებს.

ანალიზის მეთოდის მიხედვით გამოირჩევა მეთოდების სამი ჯგუფი: ქიმიური, ფიზიკური და ფიზიკაქიმიური. ყველა მათგანი ეფუძნება ნივთიერების ფიზიკური ან ქიმიური თვისებების შეცვლას.

ქიმიური კვლევა

ეს მეთოდი მიზნად ისახავს სხვადასხვა რაოდენობრივი ქიმიური რეაქციების ნივთიერებების განსაზღვრას. ამ უკანასკნელს გააჩნია გარე გამოვლინებები (ფერის შეცვლა, გაზი, სითბური, ნალექების გაყვანა). ეს მეთოდი ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე საზოგადოების ცხოვრების ბევრ შტოში. ქიმიური კვლევის ლაბორატორია აუცილებელია ფარმაცევტული, ნავთობქიმიური, სამშენებლო და მრავალი სხვა.

არსებობს სამი სახის ქიმიური კვლევა. Gravimetry, ან წონის ანალიზი, ეფუძნება ცვლილება რაოდენობრივი მახასიათებლები ტესტი ნივთიერება ნიმუში. ეს ვარიანტი მარტივია და იძლევა ზუსტ შედეგებს, მაგრამ დროა შრომატევადი. ამ ტიპის ქიმიური კვლევის მეთოდებით, აუცილებელი ნივთიერება გამოიყოფა მთლიანი შემადგენლობით, როგორც ნალექი ან გაზი. შემდეგ ის მოყვება მყარი არასასურველი ფაზის, გაფილტრული, გარეცხილი და ხმელი. ამ პროცედურების დასრულების შემდეგ, კომპონენტი იწონიდა.

Titrimetry არის მოცულობითი ანალიზი. ქიმიური ნივთიერებების გამოკვლევა ხდება რეაქციის მოცულობის გაზომვით, რომელიც რეაგირებს ნივთიერებას კვლევაში. მისი კონცენტრაცია ცნობილია წინასწარ. რეაქციის მოცულობა იზომება მაშინ, როდესაც ეკვივალენტობის წერტილი მიაღწევს. გაზის ანალიზში განისაზღვრება გათავისუფლებული ან შეწონილი გაზის მოცულობა.

გარდა ამისა, ქიმიური მოდელების შესწავლა ხშირად გამოიყენება. ანუ, შესწავლილი ობიექტის ანალოგი შეიქმნა, უფრო მოსახერხებელია კვლევაში.

ფიზიკური კვლევა

ქიმიური კვლევისგან განსხვავებით, შესაბამისი რეაქციების ჩატარების საფუძველზე, ანალიზის ფიზიკური მეთოდები ეფუძნება ნივთიერებების იგივე თვისებებს. მათი ქცევისთვის აუცილებელია სპეციალური მოწყობილობები. მეთოდის არსი მდგომარეობს გამოსხივების მოქმედებით გამოწვეული ნივთიერების მახასიათებლების ცვლილებების შესაფასებლად. ფიზიკური კვლევის ჩატარების ძირითადი მეთოდებია რეფრაქტომეტრია, პოლარიმეტრია, ფლუორიმეტრია.

რეფრაქტომეტრია რეფრაქტომეტრით. მეთოდის არსი შემცირდა სინათლის გადატანის შესწავლა ერთი საშუალოდან მეორეზე. კუთხის ცვლილება დამოკიდებულია საშუალო კომპონენტების თვისებებზე. ამიტომაც შესაძლებელი ხდება საშუალო და მისი სტრუქტურის შედგენის დადგენა.

პოლარიმეტრია არის ოპტიკური კვლევის მეთოდი, რომელიც იყენებს ცალკეული ნივთიერებების გამოყენებას ხაზოვანი პოლარიზებული სინათლის რხევის ფირზე.

ფლუორიმეტრი იყენებს ლაზერებს და მერკური ლამპებს, რომლებიც აწარმოებენ მონოქრომატული გამოსხივების საშუალებას. ზოგიერთ ნივთიერებას შეუძლია ფლუორესის გამოყენება (შეწოვა და შეწოვა). ფლუორესცენციის ინტენსივობის მიხედვით, დასკვნა ხდება ნივთიერების რაოდენობრივი განსაზღვრის შესახებ.

ფიზიკო-ქიმიური კვლევა

ფიზიკურ-ქიმიური კვლევის მეთოდები აღწერს ნივთიერების ფიზიკურ თვისებებს სხვადასხვა ქიმიური რეაქციების მოქმედებით. ისინი ეფუძნება ქიმიური შემადგენლობის გამოძიების ობიექტის ფიზიკური მახასიათებლების პირდაპირ დამოკიდებულებას. ეს მეთოდები მოითხოვს ზოგიერთ საზომი ინსტრუმენტის გამოყენებას. როგორც წესი, დაკვირვება ხდება თერმული კონდუქტომეტრული, ელექტროგამტარობის, მსუბუქი შთანთქმის, დუღილის და დნობის წერტილი.

ნივთიერების ფიზიკოქიმიური კვლევები გავრცელდა შედეგების მოპოვების მაღალი სიზუსტის და სიჩქარის გამო. თანამედროვე სამყაროში IT ტექნოლოგიების განვითარების გამო ქიმიური მეთოდები რთულია. ფიზიკოქიმიური მეთოდები გამოიყენება კვების მრეწველობაში, სოფლის მეურნეობაში, კრიმინოლოგიაში.

ქიმიური ნივთიერებების ფიზიკურ და ქიმიურ მეთოდებს შორის ერთ-ერთი ძირითადი განსხვავებაა ის, რომ რეაქციის ბოლოს (ეკვივალენტობის წერტილი) გამოვლენილია საზომი ხელსაწყოების დახმარებით და არა ვიზუალურად.

ფიზიკური და ქიმიური კვლევების ძირითად მეთოდად ითვლება სპექტრალური, ელექტროქიმიური, თერმული და ქრომატოგრაფიული მეთოდები.

ნივთიერების ანალიზის სპექტრული მეთოდები

ანალიზის სპექტრალური მეთოდები ეფუძნება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მქონე ობიექტის ინტერაქციას. გამოკვლევა, გამოხატულება და დისპერსია ამ უკანასკნელის გამოკვლეულია. კიდევ ერთი მეთოდი არის ოპტიკური. ეს არის თვისებრივი და რაოდენობრივი კვლევის კომბინაცია. სპექტრული ანალიზი საშუალებას იძლევა შეამოწმოთ ქიმიური შემადგენლობა, კომპონენტების სტრუქტურა, მაგნიტური ველი და ნივთიერების სხვა მახასიათებლები.

მეთოდის არსია რეზონანსული სიხშირის განსაზღვრა, რომლის დროსაც ნივთიერება რეაგირებს სინათლეზე. თითოეული კომპონენტისთვის მკაცრად ინდივიდუალურია. სპექტროსკოპის დახმარებით შეგიძლიათ იხილოთ სპექტრის ხაზები და განსაზღვროს შემადგენელი ნივთიერებები. სპექტრალური ხაზების ინტენსივობა რაოდენობრივი მახასიათებლების იდეას იძლევა. სპექტრული მეთოდების კლასიფიკაცია ეფუძნება სპექტრის ტიპსა და კვლევის მიზანს.

ემისიის მეთოდი საშუალებას იძლევა ემისიის სპექტრის შესწავლა და ინფორმაციის შედგენის შესახებ ინფორმაცია. მონაცემთა მისაღებად, იგი ექვემდებარება ელექტრო რკალის განმუხტვას. ამ მეთოდის ვარიაცია არის ფლეიმის ფოტომეტრია. აბსორბციის სპექტრს შეისწავლის შთანთქმის მეთოდი. აღნიშნული პარამეტრები ეხება ნივთიერებების თვისობრივ ანალიზს.

რაოდენობრივი სპექტრული ანალიზი ადარებს ობიექტის სპექტრალური ხაზის ინტენსივობას კვლევისა და ცნობილი კონცენტრაციის ნივთიერებას. ასეთი მეთოდები მოიცავს ატომური შთანთქმის, ატომური ფლუორესცენტის და luminescent ანალიზს, ტურბიდიმეტრიას, ნეფელომეტრიას.

ნივთიერებების ელექტროქიმიური ანალიზის საფუძვლები

ელექტროქიმიური ანალიზი იყენებს ელექტროლიზმს ნივთიერების შესასწავლად. რეაქციები ხორციელდება წყალხსნარებში წყალხსნარში. ერთი ხელმისაწვდომი მახასიათებლები უნდა შეფასდეს. კვლევა ხორციელდება ელექტროქიმიური საკანში. ეს არის ჭურჭელი, რომელშიც მოთავსებულია ელექტროლიტები (იონური გამტარუნარიანობის მქონე ნივთიერებები), ელექტროდები (ელექტრონული გამტარუნარიანობის მქონე ნივთიერებები). ელექტროდები და ელექტროლიტები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან. მიმდინარეობს მიწოდებული გარედან.

ელექტროქიმიური მეთოდების კლასიფიკაცია

ფენომენზე დაფუძნებული ელექტროქიმიური მეთოდების კლასიფიკაცია, რომელიც ეფუძნება ფიზიკურ-ქიმიურ კვლევებს. ეს არის მეთოდები ექსტრავის პოტენციალის და გარეშეც.

ქცევის კოეფიციენტი არის ანალიტიკური მეთოდი და გეოლოგიური ქცევის ელექტრული გამტარობის ზომები ზოგადად იყენებს ალტერნატიულ მიმდინარეობას. გამოკვლევა უფრო ხშირია გამოძიების მეთოდით. ეს მეთოდი ეფუძნება ქიმიური წყლის კვლევისთვის გამოყენებული პორტატული სავარძელის წარმოებას.

Potentiometry დროს, EMF შექცევადი საკანში იზომება. ქლომეტრიის მეთოდი განსაზღვრავს ელექტროლიზის დროს მოხმარებული ელექტროენერგიის რაოდენობას. Voltamperometry იკვლევს დამოკიდებულება მასშტაბები მიმდინარე წლის დაგებული პოტენციალი.

ნივთიერებების ანალიზის თერმული მეთოდები

თერმული ანალიზი მიზნად ისახავს ნივთიერების ფიზიკური თვისებების ცვლილებას ტემპერატურის ეფექტით. კვლევის ეს მეთოდები ხორციელდება მოკლე დროში და შესწავლილი ნიმუშის მცირე რაოდენობით.

თერმოგრრიმეტრია თერმული ანალიზის ერთ-ერთი მეთოდი, რომელიც მოიცავს ტემპერატურის გავლენის ქვეშ არსებულ მასობრივ ობიექტში ცვლილების ჩაწერას. ეს მეთოდი ერთ-ერთი ყველაზე ზუსტია.

გარდა ამისა, გამოძიების თერმული მეთოდები მოიცავს კალორიმეტრიას, რომელიც განსაზღვრავს ნივთიერების სპეციფიურ სითბოს, ენთალპი-მეტრის, სითბოს სიმძლავრის შესწავლას. ასევე მათი რიცხვი უნდა მიეკუთვნოს დილატომეტრიას, რომელიც აუმჯობესებს ტემპერატურის ზემოქმედების ნიმუშის მოცულობას.

ნივთიერების ანალიზის ქრომატოგრაფიული მეთოდები

ქრომატოგრაფიის მეთოდი არის ნივთიერებების გამოყოფის მეთოდი. მრავალი სახის ქრომატოგრაფია, რომელთა ძირითადი საშუალებებია: გაზი, განაწილება, რედოქსი, დანალექი, იონური გაცვლა.

ტესტის ნიმუშში კომპონენტები გამოყოფილია მობილური და სტაციონარულ ფაზებზე. პირველ შემთხვევაში ვსაუბრობთ სითხეებისა და აირების შესახებ. სტაციონარული ფაზა არის სორბიტი - მყარი. ნიმუში კომპონენტები გადაადგილდებიან ფაზაში სტაციონარული ფაზის გასწვრივ. ბოლო ეტაპზე კომპონენტების გავლის სიჩქარე და დრო განისაზღვრება მათი ფიზიკური თვისებების მიხედვით.

კვლევის ფიზიკური და ქიმიური მეთოდების გამოყენება

ფიზიკურ-ქიმიური მეთოდების უმნიშვნელოვანესი სფერო სანიტარულ-ქიმიური და სასამართლო ქიმიური კვლევაა. მათ აქვთ განსხვავებები. პირველ შემთხვევაში, მიღებული ჰიგიენური სტანდარტები გამოიყენება ანალიზის შესაფასებლად. ისინი დადგენილია სამინისტროების მიერ. სანიტარიული და ქიმიური კვლევა ჩატარდა ეპიდემიოლოგიური სამსახურის მიერ დადგენილი წესით. ამ პროცესში საშუალო ნიმუშები გამოიყენება კვების პროდუქტების თვისებების შესაცვლელად. ისინი ასევე რეპროდუცირება ნიმუშის მუშაობის პირობებს.

სასამართლო-ქიმიური კვლევა მიზნად ისახავს ადამიანის სხეულის, საკვები პროდუქტების, სამკურნალო პრეპარატების ნარკოტიკულ, პოტენციურ ნივთიერებებსა და ნიადაგის რაოდენობრივ გამოვლენას. გამოცდა ხორციელდება სასამართლო გადაწყვეტილებით.