Analitikai kémia

Az analitikai kémia két fő részre osztható: minőségi (kvalitatív) elemzés és mennyiségi (kvantitatív) elemzés. Az analitika mindkét fő tagozata használ mind kémiai, mind fizikai laboratóriumi technikai eljárásokat.

Bővebben: Kvalitatív analízis

A kvalitatív analízis feladata egy adott anyag ismeretlen kémiai elemi összetevőinek a meghatározása. Ha az anyag egy keverék akkor adott esetekben az elemi meghatározást a keverék részekre bontása és azok elkülönítése előzheti meg. Egyes fémek jelenlétét kimutathatjuk annak megállapításával, hogy a Bunsen égő lángját milyen színnel színesíti, de a minőségi elemzést főleg vizes oldatban hajtjuk végre. Vízben oldhatatlan (például ásványi) anyagokat feltárással tesszük oldhatóvá.

Bővebben: Kvantitatív kémiai analízis

A kvantitatív analitikai kémia feladata az anyagok elemi összetételének, azok viszonylagos súlybeli mennyiségének a megállapítása. Aszerint, hogy ezt milyen eljárással visszük végbe, a mennyiségi analízis neve:

• súly szerinti analízis, vagy gravimetria
• térfogatos analízis, vagy titrimetria
• műszeres analízis (lásd Műszeres analitikai módszerek)

Bővebben: Gravimetria (analitikai kémia)

A gravimetria a mennyiségi analitikai kémia azon része, amely eljárásai a végeredményt tömegmérés útján (analitikai mérlegen történő méréssel) kapjuk meg. A meghatározandó anyag oldatához megfelelő reagenst adagolunk (ez függ a meghatározandó komponenstől), s ennek során egy nehezen oldódó vegyület (csapadék) keletkezik. Ezt szűréssel, vagy centrifugálással elkülönítjük, majd mosás, szárítás (esetleg kalcinálás) után meghatározzuk a tömegét.

 

Bővebben: Titrimetria

Ebben az esetben a reagenst ismert töménységű oldat formájában használjuk és az elhasznált reagensmennyiségből számítjuk a meghatározandó elem mennyiségét. Mivel a reagens oldat méri a meghatározandó anyag mennyiségét, mérőoldatnak nevezzük, magát az eljárást titrálásnak, végül pedig azt a szakaszt mikor a reakció teljesen végbement, egyenértékpontnak. Az egyenértékpont megállapítása a titrimetria feladata. A mérőoldat adagolása közben követjük az oldat valamely tulajdonságának változását, mely függ a koncentrációtól. Ez a tulajdonság az egyenértékpont közelében ugrásszerűen kell változzon. Ekkor a reagensadagolást abbahagyjuk, és ez a titrálás végpontja, amire azt feltételezzük, hogy a kémiai reakció teljesen lezajlott. Ez csak akkor igaz, ha a két pont (egyenértékpont és végpont) megegyezik. Hogy az eljárás használható legyen:

• a reakció teljes kell legyen (>99,9%)
• a végpont egyezzen meg az egyenértékponttal
• az egyensúly gyorsan álljon be
• a reakciópartnerek ismert arányban reagáljanak.

Lassú reakció esetében vigyázni kell az adagolással, nehogy túljussunk a végponton. Ezért a reagensadagolásnak lassabbnak kell lennie a reakció sebességénél. A reakció sebessége növelhető melegítéssel (oxálsav titrálása permanganáttal), mérőoldat túladagolással (nagyobb koncentráció, nagyobb reakciósebesség) és visszatitrálással (hangyasav titrálása permanganáttal) katalizátor használatával, vagy hatásos keveréssel (például mágneses keverőpálca használatával).

A titrimetriás eljárásokat több szempont szerint lehet osztályozni. Ha a fent leírt követelmények teljesülnek, akkor direkt titrálást végzünk, ellenkező esetben indirekt titrálást. Az indirekt titrálást visszatitrálással vagy közvetítő anyag segítségével visszük végbe (a Cr₂O2−7 ion, KI jelenlétében I₂ szabadul fel, és ezt Na₂S₂O₃ titráljuk). Ha a mérőoldat közvetlenül méri a meghatározandó anyagot, akkor abszolút eljárás, ellenkező esetben relatív eljárás. A relatív eljárásoknál a mért mennyiség (abszorbancia, emisszió, vezetőképesség) és a meghatározandó anyag közti összefüggést kalibrálással, kísérletileg kell megállapítani. A felhasznált reakciók szerint négy kategóriába osztályozzák, és egyes eljárásokat a mérőoldatok szerint nevezik.

• Sav- és lúgmérési eljárások (protoncsere-reakció). Ha a felhasznált mérőoldat sav, akkor savméréssel (acidimetria) lúgokat határozunk meg, ha a mérőoldat lúg, akkor lúgméréssel (alkalimetria) savakat titrálunk lúg mérőoldattal.
• Oxidációs-redukciós (redox) eljárások (elektroncsere-reakció). A felhasznált mérőoldat szerint lehet: jodometria, permanganatometria, bromatometria, cerimetria, kromatometria, titanometria stb.
• Csapadékos titrálások
• Komplex vegyületek képződésén alapuló eljárások (komplexometria)

A jobban ismert laboratóriumi eljárások közé tartoznak:

• Potenciometriás titrálás
• Konduktometriás titrálás
• Spektroszkópia, spektrometria
• Elektron mikrominta (microprobe) analízis
• Mikroszkópia

Hagyományos értelemben a vegyelemzés egy anyag kémiai összetételének a meghatározását jelenti. Mai megnevezése: analitikai kémia.

A bányászat és a középkori anyagvizsgálatok már az alkímia idején fokozatosan fejlesztették ki a vegyelemzés módszerét. Az anyagokat feloldották, figyelték a kiváló csapadékokat, Dalton után pedig mennyiségi elemzést is végeztek. A vegyelemzés ma már egy gazdag kémiai módszerpark, mellyel egyes anyagok összetételét kémiai reagensek segítségével meg lehet határozni.

A színkép vizsgálata során ismerték fel, hogy a lángba helyezett anyag egy rá jellemző vonalas színképet hoz létre azzal, hogy bizonyos hullámhosszakon elnyeli a folytonos sugárzást. Az így kialakult spektroszkópia tudománya fontos anyagvizsgálati területté fejlődött. A spektroszkópiai módszer lehetővé tette a vegyelemzés gyors és kis anyagmennyiségből való elvégzését. Ez a módszer hozzájárult ahhoz is, hogy az anyag belső szerkezetét (atomos és molekuláris színkép) felismerjük.

• Műszeres analitikai módszerek
• Anyagelemzési módszerek(en)

• Gillemot László (1967): Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat. Tankönyvkiadó, Budapest
• Kotán Edit (1998): Láthatatlan kincs a város alatt. (Budapesti forrásvizekről). Természet Világa, 129. évf. 6. sz. 1998. június, LXXXV–LXXXVII. o.

• Magyarország vizeinek vegyelemzése^{[halott link]}
• Szakáll Sándor: Ásványrendszertan

(Francia és angol változat)

• Térfogatos analitikai kémia, Kékedy László, Dacia Könyvkiadó, Kolozsvár, 1986