การวิจัยทางเคมีกายภาพเป็นสาขาหนึ่งของเคมีวิเคราะห์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกด้านของชีวิตมนุษย์ ช่วยให้คุณศึกษาคุณสมบัติของสารที่สนใจโดยพิจารณาองค์ประกอบเชิงปริมาณของส่วนประกอบในองค์ประกอบของตัวอย่าง
การวิจัยสาร
การวิจัยทางวิทยาศาสตร์คือความรู้เกี่ยวกับวัตถุหรือปรากฏการณ์เพื่อให้ได้ระบบแนวคิดและความรู้ ตามหลักการของการกระทำ วิธีการที่ใช้แบ่งออกเป็น:
- เชิงประจักษ์;
- องค์กร;
- ตีความ;
- วิธีการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ
วิธีการวิจัยเชิงประจักษ์สะท้อนถึงวัตถุที่กำลังศึกษาจากด้านข้างของอาการแสดงภายนอก และรวมถึงการสังเกต การวัดผล การทดลอง การเปรียบเทียบ การศึกษาเชิงประจักษ์อิงจากข้อเท็จจริงที่เชื่อถือได้และไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างสถานการณ์เทียมเพื่อการวิเคราะห์
วิธีการจัดระเบียบ - เปรียบเทียบ, ตามยาว, ซับซ้อน ประการแรกแสดงถึงการเปรียบเทียบสถานะของวัตถุที่ได้รับในเวลาที่ต่างกันและภายใต้เงื่อนไขที่ต่างกัน ตามยาว - การสังเกตของวัตถุการวิจัยในระยะเวลาอันยาวนาน คอมเพล็กซ์เป็นการผสมผสานระหว่างวิธีการตามยาวและวิธีเปรียบเทียบ
วิธีการตีความ - พันธุกรรมและโครงสร้าง. ตัวแปรทางพันธุกรรมเกี่ยวข้องกับการศึกษาการพัฒนาของวัตถุตั้งแต่วินาทีที่มันเกิดขึ้น โครงสร้างวิธีศึกษาและอธิบายโครงสร้างของวัตถุ
เคมีวิเคราะห์เกี่ยวข้องกับวิธีการวิเคราะห์เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ การศึกษาทางเคมีมีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดองค์ประกอบของวัตถุประสงค์ของการศึกษา
วิธีวิเคราะห์เชิงปริมาณ
ด้วยความช่วยเหลือของการวิเคราะห์เชิงปริมาณในเคมีวิเคราะห์ องค์ประกอบของสารประกอบทางเคมีจะถูกกำหนด วิธีการเกือบทั้งหมดที่ใช้จะขึ้นอยู่กับการศึกษาการพึ่งพาคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของสารในองค์ประกอบ
การวิเคราะห์เชิงปริมาณเป็นแบบทั่วไป สมบูรณ์ และบางส่วน General กำหนดปริมาณของสารที่รู้จักทั้งหมดในวัตถุภายใต้การศึกษา ไม่ว่าจะมีอยู่ในองค์ประกอบหรือไม่ก็ตาม การวิเคราะห์ที่สมบูรณ์สามารถแยกแยะได้โดยการค้นหาองค์ประกอบเชิงปริมาณของสารที่มีอยู่ในตัวอย่าง ตัวเลือกบางส่วนกำหนดเนื้อหาเฉพาะส่วนประกอบที่น่าสนใจในการศึกษาทางเคมีนี้
ขึ้นอยู่กับวิธีการวิเคราะห์ มีสามกลุ่มวิธี: เคมี กายภาพ และฟิสิกส์เคมี ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพหรือทางเคมีของสาร
การวิจัยทางเคมี
วิธีนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อกำหนดสารในสารเคมีต่างๆ ที่เกิดขึ้นในเชิงปริมาณปฏิกิริยา หลังมีอาการภายนอก (เปลี่ยนสี, ปล่อยก๊าซ, ความร้อน, ตะกอน) วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาของชีวิตในสังคมยุคใหม่ ห้องปฏิบัติการวิจัยทางเคมีเป็นสิ่งที่ต้องมีในอุตสาหกรรมยา ปิโตรเคมี การก่อสร้าง และอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมาย
การวิจัยทางเคมีมีสามประเภท Gravimetry หรือการวิเคราะห์น้ำหนักขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในลักษณะเชิงปริมาณของสารทดสอบในตัวอย่าง ตัวเลือกนี้เรียบง่ายและให้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ แต่ใช้เวลานาน ด้วยวิธีการวิจัยทางเคมีประเภทนี้ สารที่ต้องการจะถูกแยกออกจากองค์ประกอบทั้งหมดในรูปของตะกอนหรือก๊าซ จากนั้นจึงนำเข้าสู่สถานะของแข็งที่ไม่ละลายน้ำ กรอง ล้าง ตากให้แห้ง หลังจากขั้นตอนเหล่านี้ ส่วนประกอบจะถูกชั่งน้ำหนัก
Titrimetry คือการวิเคราะห์เชิงปริมาตร การศึกษาสารเคมีเกิดขึ้นโดยการวัดปริมาตรของรีเอเจนต์ที่ทำปฏิกิริยากับสารที่ศึกษา ความเข้มข้นของมันเป็นที่รู้จักล่วงหน้า ปริมาตรรีเอเจนต์ถูกวัดเมื่อถึงจุดสมมูล ในการวิเคราะห์ก๊าซ ปริมาตรของก๊าซที่ปล่อยออกมาหรือดูดซับจะถูกกำหนด
นอกจากนี้ยังมักใช้การวิจัยแบบจำลองทางเคมี นั่นคือมีการสร้างอะนาล็อกของวัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษาซึ่งสะดวกกว่าในการศึกษา
การวิจัยทางกายภาพ
ต่างจากการวิจัยทางเคมีที่ทำปฏิกิริยาที่เหมาะสม วิธีการวิเคราะห์ทางกายภาพนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารเหมือนกัน สำหรับพวกเขาการดำเนินการต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ สาระสำคัญของวิธีการนี้คือการวัดการเปลี่ยนแปลงลักษณะของสารที่เกิดจากการกระทำของรังสี วิธีการหลักในการตรวจร่างกายคือ การวัดการหักเหของแสง การวัดแสง และการวัดแสง
การหักเหของแสงดำเนินการโดยใช้เครื่องวัดการหักเหของแสง สาระสำคัญของวิธีการนี้ลดลงเหลือการศึกษาการหักเหของแสงที่ผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง การเปลี่ยนมุมในกรณีนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของส่วนประกอบสื่อกลาง ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะระบุองค์ประกอบของสื่อและโครงสร้างของสื่อ
โพลาริเมทรีเป็นวิธีการวิจัยเชิงแสงที่ใช้ความสามารถของสารบางชนิดในการหมุนระนาบของการสั่นของแสงโพลาไรซ์เชิงเส้น
สำหรับการวัดแสงฟลูออไรด์ จะใช้เลเซอร์และหลอดปรอทซึ่งสร้างรังสีเอกรงค์ สารบางชนิดสามารถเรืองแสงได้ (ดูดซับและปล่อยรังสีที่ดูดซับ) ขึ้นอยู่กับความเข้มของการเรืองแสง จึงมีข้อสรุปเกี่ยวกับการกำหนดปริมาณของสาร
การวิจัยทางกายภาพและเคมี
วิธีการวิจัยทางกายภาพและเคมีลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของสารภายใต้อิทธิพลของปฏิกิริยาเคมีต่างๆ สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการพึ่งพาโดยตรงของลักษณะทางกายภาพของวัตถุภายใต้การศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุ วิธีการเหล่านี้ต้องใช้เครื่องมือวัดบางอย่าง ตามกฎแล้ว จะมีการสังเกตการนำความร้อน การนำไฟฟ้า การดูดกลืนแสง จุดเดือด และจุดหลอมเหลว
การศึกษาฟิสิกส์เคมีของสสารมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีความแม่นยำและความเร็วในการรับผลลัพธ์สูง ในโลกสมัยใหม่ เนื่องจากการพัฒนาเทคโนโลยีไอที วิธีการทางเคมีจึงเป็นเรื่องยากที่จะใช้ ใช้วิธีการทางเคมีและฟิสิกส์ในอุตสาหกรรมอาหาร เกษตรกรรม นิติวิทยาศาสตร์
ความแตกต่างหลักอย่างหนึ่งระหว่างวิธีการทางกายภาพและทางเคมีกับวิธีทางเคมีคือการสิ้นสุดของปฏิกิริยา (จุดสมมูล) โดยใช้เครื่องมือวัดโดยไม่ใช้สายตา
วิธีหลักของการวิจัยทางกายภาพและเคมีถือเป็นวิธีสเปกตรัม ไฟฟ้าเคมี ความร้อนและโครมาโตกราฟี
วิธีสเปกตรัมของการวิเคราะห์สาร
พื้นฐานของวิธีการวิเคราะห์ด้วยสเปกตรัมคือปฏิสัมพันธ์ของวัตถุที่มีการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ศึกษาการดูดซึม การสะท้อนกลับ และการกระเจิงของสิ่งหลัง อีกชื่อหนึ่งของวิธีการคือออปติคัล เป็นการผสมผสานระหว่างการวิจัยเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ การวิเคราะห์สเปกตรัมช่วยให้คุณประเมินองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างของส่วนประกอบ สนามแม่เหล็ก และลักษณะอื่นๆ ของสารได้
สาระสำคัญของวิธีการนี้คือการหาความถี่เรโซแนนซ์ที่สารทำปฏิกิริยากับแสง พวกเขาเป็นรายบุคคลอย่างเคร่งครัดสำหรับแต่ละองค์ประกอบ ด้วยสเปกโตรสโคป คุณสามารถดูเส้นบนสเปกตรัมและกำหนดองค์ประกอบของสารได้ ความเข้มของเส้นสเปกตรัมให้แนวคิดเกี่ยวกับลักษณะเชิงปริมาณ การจำแนกวิธีสเปกตรัมขึ้นอยู่กับประเภทของสเปกตรัมและวัตถุประสงค์ของการศึกษา
วิธีปล่อยช่วยให้คุณศึกษาสเปกตรัมการปล่อยและให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบของสาร เพื่อให้ได้ข้อมูลจะต้องมีการปล่อยอาร์คไฟฟ้า รูปแบบของวิธีนี้คือการวัดแสงด้วยเปลวไฟ สเปกตรัมการดูดกลืนแสงได้รับการศึกษาโดยวิธีการดูดซึม ตัวเลือกข้างต้นอ้างอิงถึงการวิเคราะห์เชิงคุณภาพของสาร
การวิเคราะห์สเปกตรัมเชิงปริมาณเปรียบเทียบความเข้มของเส้นสเปกตรัมของวัตถุที่กำลังศึกษากับสารที่มีความเข้มข้นที่ทราบ วิธีการเหล่านี้รวมถึงการดูดกลืนของอะตอม การวิเคราะห์การเรืองแสงของอะตอมและการเรืองแสง การวัดความขุ่น การวัดค่า nephelometry
พื้นฐานของการวิเคราะห์เคมีไฟฟ้าของสาร
การวิเคราะห์ไฟฟ้าเคมีใช้อิเล็กโทรไลซิสเพื่อศึกษาสาร ปฏิกิริยาจะดำเนินการในสารละลายที่เป็นน้ำบนอิเล็กโทรด หนึ่งในคุณสมบัติที่มีอยู่คือการวัด การศึกษาดำเนินการในเซลล์ไฟฟ้าเคมี นี่คือภาชนะที่วางอิเล็กโทรไลต์ (สารที่มีค่าการนำไฟฟ้าอิออน) อิเล็กโทรด (สารที่มีความนำไฟฟ้า) อิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ในกรณีนี้ กระแสไฟจะถูกจ่ายจากภายนอก
การจำแนกวิธีเคมีไฟฟ้า
จำแนกวิธีทางเคมีไฟฟ้าตามปรากฏการณ์ที่อิงจากการศึกษาทางกายภาพและเคมี นี่เป็นวิธีการที่มีและไม่มีศักยภาพภายนอก
Conductometry เป็นวิธีการวิเคราะห์และวัดค่าการนำไฟฟ้า G. การวิเคราะห์เชิง Conductometric โดยทั่วไปจะใช้กระแสสลับ การไทเทรตแบบวัดความนำไฟฟ้า – moreวิธีการวิจัยทั่วไป วิธีการนี้เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตตัวนำไฟฟ้าแบบพกพาที่ใช้สำหรับการศึกษาทางเคมีของน้ำ
เมื่อทำโพเทนชิโอเมทรี EMF ของเซลล์กัลวานิกแบบย้อนกลับจะถูกวัด วิธีคูลอมเมทรีกำหนดปริมาณไฟฟ้าที่ใช้ระหว่างอิเล็กโทรลิซิส Voltammetry ตรวจสอบการพึ่งพาของขนาดของกระแสกับศักย์ไฟฟ้าที่ใช้
วิธีทางความร้อนของการวิเคราะห์สาร
การวิเคราะห์เชิงความร้อนมีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของสารภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ วิธีการทดสอบเหล่านี้ดำเนินการภายในระยะเวลาสั้นๆ และด้วยตัวอย่างที่ศึกษาจำนวนเล็กน้อย
Thermogravimetry เป็นหนึ่งในวิธีการวิเคราะห์เชิงความร้อน ซึ่งอธิบายการลงทะเบียนการเปลี่ยนแปลงมวลของวัตถุภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ วิธีนี้ถือว่าแม่นยำที่สุดวิธีหนึ่ง
นอกจากนี้ วิธีการวิจัยเชิงความร้อนยังรวมถึงการวัดความร้อน ซึ่งกำหนดความจุความร้อนของสาร เอนทัลปีเมตรี โดยอิงจากการศึกษาความจุความร้อน นอกจากนี้ ควรมีการระบุถึงไดลาโทเมทรี (dilatometry) ซึ่งจับการเปลี่ยนแปลงในปริมาตรของตัวอย่างภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิ
วิธีโครมาโตกราฟีสำหรับการวิเคราะห์สาร
วิธีโครมาโตกราฟีเป็นวิธีการแยกสาร โครมาโตกราฟีมีหลายประเภท ประเภทหลักๆ ได้แก่ แก๊ส การกระจาย รีดอกซ์ การตกตะกอน การแลกเปลี่ยนไอออน
ส่วนประกอบในตัวอย่างทดสอบแยกจากกันระหว่างการเคลื่อนที่และอยู่กับที่ขั้นตอน ในกรณีแรกเรากำลังพูดถึงของเหลวหรือก๊าซ เฟสอยู่กับที่เป็นตัวดูดซับ - ของแข็ง ส่วนประกอบตัวอย่างจะเคลื่อนที่ในเฟสเคลื่อนที่ไปตามเฟสที่อยู่กับที่ ด้วยความเร็วและเวลาที่ส่วนประกอบผ่านช่วงสุดท้าย คุณสมบัติทางกายภาพจะถูกตัดสิน
การประยุกต์ใช้วิธีการวิจัยทางกายภาพและเคมี
พื้นที่ที่สำคัญที่สุดของวิธีการทางกายภาพและเคมีคือการวิจัยด้านเคมีสุขาภิบาลและนิติวิทยาศาสตร์ พวกเขามีความแตกต่างบางอย่าง ในกรณีแรก จะใช้มาตรฐานด้านสุขอนามัยที่เป็นที่ยอมรับในการประเมินการวิเคราะห์ที่ดำเนินการ พวกเขาถูกกำหนดโดยกระทรวง การวิจัยด้านสุขาภิบาลและเคมีดำเนินการตามขั้นตอนที่กำหนดโดยบริการทางระบาดวิทยา กระบวนการนี้ใช้แบบจำลองด้านสิ่งแวดล้อมที่เลียนแบบคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์อาหาร พวกเขายังทำซ้ำเงื่อนไขการทำงานของตัวอย่าง
การวิจัยทางเคมีทางนิติเวชมีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจหายาเสพติด สารที่มีศักยภาพ และสารพิษในร่างกายมนุษย์ ผลิตภัณฑ์อาหาร ยารักษาโรคในเชิงปริมาณ การตรวจสอบจะดำเนินการตามคำสั่งศาล