Bài viết này cần thêm chú thích nguồn gốc để kiểm chứng thông tin. |
Hóa phân tích là bộ môn của ngành hóa học nghiên cứu về các phương pháp xác định thành phần cấu tạo và hàm lượng các thành phần của những mẫu khảo sát. Hóa phân tích thường được chia thành Hóa phân tích định tính và Hóa phân tích định lượng nhưng cũng hay được chia thành Hóa phân tích vô cơ và Hóa phân tích hữu cơ.
Phương pháp
Các phương pháp của hóa phân tích có thể được chia thành hai loại: định tính và định lượng. Ngoài ra còn được phân loại thành các phương pháp hóa học và các phương pháp vật lý.
Hóa phân tích thực chất là ngành phân tích đóng vai trò quan trọng trong khoa học, kỹ thuật, trong nghiên cứu khoa học; điều tra cơ bản để phát triển tiềm năng, khai thác tài nguyên khoáng sản; đánh giá chất lượng sản phẩm.
- Hóa học phân tích ngành khoa học ứng dụng tổng hợp các thành tựu của các ngành khoa học khác có liên quan như: hóa học, vật lý, toán học - tin học, sinh học - môi trường, vũ trụ, hải dương học, địa chất, địa lý.v.v...Đây là một ngành khoa học có sự tích hợp cao của nhiều ngành khoa học tự nhiên mà mục đích cuối cùng của nó là đem lại lợi ích tối đa cho khoa học, đời sống và sự phát triển của con người.
- Nhiệm vụ cơ bản của hóa phân tích ngày nay là phân tích định tính, định lượng, xác định cấu trúc đánh giá kết quả và chất lượng sản phẩm, tách phân chia làm sạch, điều chế các hợp chất siêu tinh khiết. v. v...
Kỹ thuật
Hiện nay có rất nhiều kỹ thuật để tách, xác định và đo lường các hợp chất hóa học.
Các phương pháp tách hóa chất dùng để đo trọng lượng hay thể tích của các hóa chất được tách ra. Những phương pháp tách cổ điển có thể đòi hỏi nhiều kiên nhẫn nhưng lại là bước đầu tiên cần thiết khi làm việc với các hỗn hợp hóa chất nhất định, ví dụ như với các chiết suất từ sinh vật. Các kỹ thuật tách hóa chất hiện đại như sắc ký lỏng hiệu năng cao thường tìm cách tách và xác định hàm lượng hay nhận dạng chất trong cùng một bước bằng cách dùng đầu dò tích hợp.
Chuẩn độ là phương pháp dùng để xác định lượng của một chất có trong một dung dịch hay xác định tính chất vật lý của một phân tử ví dụ như một hằng số cân bằng.
Có thể phân tích các hóa chất bằng những dụng cụ dùng quang phổ. Khi đo sự hấp thụ hay phát xạ ánh sáng của một chất có thể tính được lượng hay xác định được tính chất của hóa chất mà thường là không cần phải dùng các phương pháp tách. Các phương pháp mới bao gồm phổ hấp thụ nguyên tử, phổ cộng hưởng từ hạt nhân và phân tích kích hoạt neutron.
Phương pháp phổ khối lượng được dùng để xác định phân tử lượng, nguyên tố cấu thành, cấu tạo và đôi khi ngay cả lượng của các hóa chất trong một mẫu bằng cách ion hóa các phân tử và quan sát phản ứng của chúng trong từ trường và điện trường.
Rất nhiều kỹ thuật kết hợp hai hay nhiều phương pháp phân tích, ví dụ như phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng [ICP-MS, Inductively-Coupled Plasma - Mass Spectrometry]. Trong bước đầu tiên mẫu phân tích được làm bay hơi và sau đó là đo nồng độ trong bước thứ hai. Bước thứ nhất có thể bao gồm một kỹ thuật tách như sắc ký và các máy dò hay đo có thể được dùng trong bước thứ hai.
Các kỹ thuật dùng phương pháp làm bay hơi nhằm mục đích là tạo nên nguyên tử tự do từ những nguyên tố trong mẫu phân tích để có thể đo nồng độ thông qua mức độ chúng hấp thụ hay phát xạ tại một tần số quang phổ đặc trưng. Các phương pháp này có nhược điểm là phá hủy toàn bộ mẫu phân tích và tất cả những chất có trong đó. Các kỹ thuật này bao gồm quang phổ hấp thụ nguyên tử và phổ phát xạ plasma cảm ứng. Mặc dù vậy, các kỹ thuật này vẫn có thể được sử dụng trong nghiên cứu về hình thành loài bằng cách liên kết với một phương pháp tách trước khi làm bay hơi.
Cách thức
Các phương pháp phân tích đều dựa vào sự thận trọng và sạch sẽ khi làm việc, chuẩn bị mẫu, đúng đắn và chính xác.
Nhiều nhà thực nghiệm luôn giữ các dụng cụ thủy tinh trong axít để tránh bị làm bẩn, các mẫu được đo nhiều lần và các thiết bị được rửa sạch trong các dung môi tinh khiết đặc biệt.
Một phương pháp thường được sử dụng rộng rãi khi phân tích nồng độ là thành lập một đồ thị chuẩn. Nếu nồng độ của nguyên tố hay hợp chất trong mẫu cao hơn phạm vi đo của kỹ thuật được sử dụng thì có thể đơn giản là pha loãng mẫu trong một dung môi tinh khiết. Nếu nồng độ trong mẫu dưới phạm vi đo, có thể cho thêm vào mẫu một lượng nhất định nguyên tố hay hợp chất đang phân tích và hiệu số giữa nồng độ cho thêm vào và nồng độ đo được chính là lượng có trong mẫu.
Xu hướng
Động lực chính thúc đẩy nghiên cứu trong hóa phân tích là hiệu suất [độ nhạy, độ chọn lọc, tính bền, phạm vi tuyến đo, đúng đắn, chính xác và thời gian phân tích] và phí tổn [giá mua, phí tổn sử dụng, huấn luyện, thời gian và chỗ].
Một xu hướng mới là cố gắng thu nhỏ các kỹ thuật phân tích lại để chúng có kích thước như chip. Mặc dù hiện nay chỉ có một số ít hệ thống có thể cạnh tranh được với những kỹ thuật phân tích cổ điển nhưng chúng vẫn có các ưu điểm về kích cỡ, tính di động, vận tốc và phí tổn [xem hệ thống phân tích toàn bộ].
Nhiều nỗ lực khác hướng về phân tích các hệ thống sinh học. Các ví dụ cho những chuyên ngành đang phát triển nhanh chóng trong lãnh vực này là:
- Proteomics [Khoa học nghiên cứu hệ thống protein]: Phân tích nồng độ và biến đổi của protein.
- Metabolomics: tương tự như proteomics nhung nghiên cứu về metabolite.
- Metalomics: tương tự như proteomics và matebolite nhưng nghiên cứu về nồng độ kim loại và đặc biệt là các liên kết của chúng với protein và các phân tử khác.
Xem thêm
- Sắc ký lỏng hiệu năng cao
- Sắc ký khí
- Phổ cộng hưởng từ hạt nhân
- Phương pháp phổ khối lượng
Tham khảo
Liên kết ngoài
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Hóa phân tích. |
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hóa_phân_tích&oldid=65127462”
Các phương pháp phân tích định lượng
Phân tích định tính nhằm xác định chất phân tích gồm những nguyên tố hóa học nào, những ion, những nhóm nguyên tử hoặc các phân tử nào có trong thành phần chất phân tích. Phân tích định tính dựa vào sự chuyển chất phân tích thành hợp chất mới nào đó có những tính chất đặc trưng như có màu, có trạng thái vật lý đặc trưng, có cấu trúc tinh thể hay vô định hình.
Phân tích định lượng cho phép xác định thành phần về lượng các hợp phần của chất phân tích.
Nội dung của hóa học phân tích là giải quyết những vấn đề chung về lý thuyết của phân tích hóa học, hoàn thiện những luận thuyết riêng về các phương pháp phân tích hiện có và sẽ được xây dựng.
Trong hóa học, khi nghiên cứu các quá trình hóa học, tính chất các chất và tổng hợp các chất mới, không thể thiếu phân tích hóa học. Bất cứ một ngành khoa học, kỹ thuật công nghệ sản xuất cũng như điều tra cơ bản nào như địa hóa, địa chất, địa lý, khoáng vật học, vật lý, sinh học nông hóa, các nhà máy sản xuất công nghiệp, luyện kim, y dược học v.v… đều cần đến hóa phân tích.
Khi phân tích bất kì một đối tượng nào cũng thường qua 4 giai đoạn sau:
- Chọn mẫu, lấy mẫu và xử lý sơ bộ mẫu phân tích: mẫu được lấy phải đại diện cho đối tượng nghiên cứu.
- Xử lý mẫu và đưa mẫu về dạng có thể phân tích được: quá trình xử lý mẫu phụ thuộc vào đối tượng phân tích cụ thể.
- Lựa chọn phương pháp phân tích, tìm các điều kiện thích hợp cho quá trình phân tích và sử dụng qui trình phân tích đó để phân tích mẫu: phương pháp phân tích phụ thuộc vào đối tượng phân tích, mục đích phân tích, kinh tế.
- Xử lý các kết quả thu được khi phân tích mẫu để nhận được các kết quả gần nhất với giá trị thực của hàm lượng chất cần phân tích. Tính toán và đánh giá kết quả nhận được.
Tùy thuộc vào bản chất của các phương pháp phân tích mà người ta chia chúng thành các nhóm chủ yếu sau:
1. Các phương pháp hóa học: [phương pháp cổ điển]
Các phương pháp này ra đời sớm nhất, nên đến nay người ta thường gọi nhóm phương pháp này là nhóm các phương pháp phân tích cổ điển. Để phân tích định lượng một chất nào đó bằng phương pháp này, người ta chỉ dùng các thiết bị và dụng cụ đơn giản [như buret, pipet, cân…] để thực hiện các phản ứng hóa học. Nhóm phương pháp này chỉ dùng để định lượng các chất có hàm lượng lớn [đa lượng], cho đến nay phương pháp này vẫn được dùng nhiều trong phòng thí nghiệm phân tích, phân làm 2 phương pháp:
- Phương pháp phân tích khối lượng.
- Phương pháp phân tích thể tích [phương pháp chuẩn độ].
* Yêu cầu của phản ứng phân tích:
- Phân tích định tính:
+ Có các tín hiệu nhất định [kết tủa, khí, phức màu…]
Ví dụ: Pb2+ + 2HCl → PbCl2↓ [trắng] + 2H+
+ Phản ứng phải nhạy [xác định đối tượng phân tích có lượng càng nhỏ]
+ Phản ứng xảy ra nhanh.
- Phân tích định lượng:
+ Phản ứng xảy ra nhanh theo chiều xác định.
+ Không tạo ra sản phẩm phụ.
+ Có phương pháp nhất định để xác định điểm tương đương [điểm mà 2 chất tác dụng vừa đủ với nhau].
X + R → sản phẩm
chất phân tích thuốc thử phân tích
* Dựa vào các phản ứng phân tích người ta phân loại các phương pháp khác nhau:
Phương pháp phân tích thể tích:
- Phương pháp chuẩn độ axit – bazơ: nếu phản ứng chuẩn độ là phản ứng axit – bazơ.
- Phương pháp chuẩn độ oxi hóa – khử: nếu phản ứng chuẩn độ là phản ứng oxi hóa – khử.
- Phương pháp chuẩn độ tạo hợp chất phức: nếu phản ứng chuẩn độ là phản ứng tạo phức.
- Phương pháp chuẩn độ tạo kết tủa: nếu phản ứng chuẩn độ là phản ứng kết tủa.
Phương pháp phân tích khối lượng: dựa vào lượng cân của sản phẩm [đại diện cho chất phân tích], dựa vào lượng cân của đối tượng phân tích[ở đây dùng phản ứng tạo kết tủa].
2. Các phương pháp phân tích vật lý
Đó là những phương pháp phân tích dựa trên việc đo các tín hiệu vật lý của các chất phân tích như phổ phát xạ, độ phóng xạ,…
3. Các phương pháp phân tích hóa lý
Đó là những phương pháp kết hợp việc thực hiện các phản ứng hóa học sau đó đo các tín hiệu vật lý của hệ phân tích, như sự thay đổi màu sắc, độ đục, độ phát quang, độ dẫn điện,…
Các phương pháp phân tích hóa lý cũng như vật lý đòi hỏi phải dùng thiết bị, máy móc và những phép đo phức tạp, vì vậy chúng có tên chung là phương pháp phân tích công cụ.
Các phương pháp phân tích công cụ ra đời sau các phương pháp hóa học, chúng cho phép phân tích nhanh, có thể xác định một lượng nhỏ chất phân tích khá chính xác nên được sử dụng rất rộng rãi.
Phân loại: có 3 nhóm lớn
- Các phương pháp phân tích quang học [spectrometry].
- Các phương pháp phân tích điện hóa.
- Các phương pháp phân tích sắc kí [chromatography].
Các ưu điểm của phương pháp:
- Phân tích chọn lọc.
- Xác định được những lượng rất nhỏ các chất.
- Phân tích được hàng loạt mẫu trong thời gian ngắn.