A pesquisa físico-química como um ramo da química analítica é amplamente utilizada em todas as esferas da vida humana. Eles permitem que você estude as propriedades de uma substância de interesse determinando o componente quantitativo dos componentes na composição da amostra.
Pesquisa de Substâncias
Pesquisa científica é o conhecimento de um objeto ou fenômeno para obter um sistema de conceitos e conhecimentos. De acordo com o princípio de ação, os métodos utilizados são classificados em:
- empírico;
- organizacional;
- interpretativo;
- métodos de análise qualitativa e quantitativa.
Os métodos de pesquisa empírica refletem o objeto em estudo do lado das manifestações externas e incluem observação, medição, experimento, comparação. O estudo empírico é baseado em fatos confiáveis e não envolve a criação de situações artificiais para análise.
Métodos organizacionais - comparativos, longitudinais, complexos. A primeira implica uma comparação dos estados de um objeto obtidos em diferentes momentos e sob diferentes condições. Longitudinal - observação do objetopesquisa por um longo período de tempo. Complex é uma combinação de métodos longitudinais e comparativos.
Métodos de interpretação - genéticos e estruturais. A variante genética envolve o estudo do desenvolvimento de um objeto desde o momento de sua ocorrência. O método estrutural estuda e descreve a estrutura de um objeto.
A química analítica lida com métodos de análise qualitativa e quantitativa. Os estudos químicos visam determinar a composição do objeto de estudo.
Métodos de análise quantitativa
Com a ajuda da análise quantitativa em química analítica, a composição dos compostos químicos é determinada. Quase todos os métodos utilizados são baseados no estudo da dependência das propriedades químicas e físicas de uma substância em sua composição.
A análise quantitativa é geral, completa e parcial. Geral determina a quantidade de todas as substâncias conhecidas no objeto em estudo, independentemente de estarem ou não presentes na composição. Uma análise completa é distinguida por encontrar a composição quantitativa das substâncias contidas na amostra. A opção parcial define o conteúdo apenas dos componentes de interesse neste estudo químico.
Dependendo do método de análise, existem três grupos de métodos: químicos, físicos e físico-químicos. Todos eles são baseados em uma mudança nas propriedades físicas ou químicas de uma substância.
Pesquisa Química
Este método tem como objetivo a determinação de substâncias em várias substâncias químicas de ocorrência quantitativareações. Estes últimos têm manifestações externas (descoloração, liberação de gás, calor, sedimento). Este método é amplamente utilizado em muitos ramos da vida da sociedade moderna. O laboratório de pesquisa química é indispensável nas indústrias farmacêutica, petroquímica, construção e muitas outras indústrias.
Existem três tipos de pesquisa química. A gravimetria, ou análise de peso, baseia-se na alteração das características quantitativas da substância de teste na amostra. Esta opção é simples e fornece resultados precisos, mas é demorada. Com este tipo de métodos de pesquisa química, a substância necessária é separada da composição total na forma de precipitado ou gás. Em seguida, é levado a uma fase sólida insolúvel, filtrado, lavado, seco. Após esses procedimentos, o componente é pesado.
Titrimetria é uma análise volumétrica. O estudo de substâncias químicas ocorre pela medição do volume de um reagente que reage com a substância em estudo. Sua concentração é conhecida antecipadamente. O volume do reagente é medido quando o ponto de equivalência é atingido. Na análise de gás, o volume de gás liberado ou absorvido é determinado.
Além disso, a pesquisa de modelos químicos é frequentemente usada. Ou seja, é criado um análogo do objeto em estudo, que é mais conveniente para estudar.
Pesquisa Física
Ao contrário da pesquisa química baseada na realização de reações apropriadas, os métodos físicos de análise são baseados nas mesmas propriedades das substâncias. Pare elesa execução requer dispositivos especiais. A essência do método é medir as mudanças nas características de uma substância causadas pela ação da radiação. Os principais métodos de exame físico são refratometria, polarimetria, fluorimetria.
A refratometria é realizada usando um refratômetro. A essência do método se reduz ao estudo da refração da luz que passa de um meio para outro. Alterar o ângulo neste caso depende das propriedades dos componentes do meio. Assim, torna-se possível identificar a composição do meio e sua estrutura.
Polarimetria é um método de pesquisa óptica que usa a capacidade de certas substâncias para girar o plano de oscilação da luz linearmente polarizada.
Para fluorimetria, são usados lasers e lâmpadas de mercúrio, que criam radiação monocromática. Algumas substâncias são capazes de fluorescência (absorvem e emitem a radiação absorvida). Com base na intensidade da fluorescência, é feita uma conclusão sobre a determinação quantitativa da substância.
Pesquisa física e química
Os métodos de pesquisa físico-química registram mudanças nas propriedades físicas de uma substância sob a influência de várias reações químicas. Eles são baseados na dependência direta das características físicas do objeto em estudo em sua composição química. Esses métodos requerem o uso de alguns instrumentos de medição. Como regra, a observação é realizada para condutividade térmica, condutividade elétrica, absorção de luz, ponto de ebulição e ponto de fusão.
Estudos físico-químicos da matériasão amplamente utilizados devido à sua alta precisão e rapidez na obtenção de resultados. No mundo moderno, devido ao desenvolvimento das tecnologias de TI, os métodos químicos tornaram-se difíceis de aplicar. Métodos físico-químicos são usados na indústria alimentícia, agricultura, forense.
Uma das principais diferenças entre os métodos físicos e químicos e os químicos é que o final da reação (o ponto de equivalência) é encontrado por meio de instrumentos de medição, e não visualmente.
Os principais métodos de pesquisa física e química são considerados métodos espectrais, eletroquímicos, térmicos e cromatográficos.
Métodos espectrais de análise de substâncias
A base dos métodos espectrais de análise é a interação de um objeto com a radiação eletromagnética. A absorção, reflexão e espalhamento deste último são estudados. Outro nome para o método é óptico. É uma combinação de pesquisa qualitativa e quantitativa. A análise espectral permite avaliar a composição química, estrutura dos componentes, campo magnético e outras características de uma substância.
A essência do método é determinar as frequências de ressonância nas quais a substância reage à luz. Eles são estritamente individuais para cada componente. Com um espectroscópio, você pode ver as linhas do espectro e determinar os constituintes de uma substância. A intensidade das linhas espectrais dá uma ideia da característica quantitativa. A classificação dos métodos espectrais é baseada no tipo de espectro e na finalidade do estudo.
Método de emissãopermite estudar os espectros de emissão e fornece informações sobre a composição da substância. Para obter os dados, ele é submetido a uma descarga de arco elétrico. Uma variação deste método é a fotometria de chama. Os espectros de absorção são estudados pelo método de absorção. As opções acima referem-se à análise qualitativa da substância.
A análise espectral quantitativa compara a intensidade da linha espectral do objeto em estudo e uma substância de concentração conhecida. Esses métodos incluem absorção atômica, fluorescência atômica e análises de luminescência, turbidimetria, nefelometria.
Fundamentos de análise eletroquímica de substâncias
A análise eletroquímica usa a eletrólise para estudar uma substância. As reações são realizadas em uma solução aquosa em eletrodos. Uma das características disponíveis deve ser medida. O estudo é realizado em uma célula eletroquímica. Este é um recipiente no qual são colocados eletrólitos (substâncias com condutividade iônica), eletrodos (substâncias com condutividade eletrônica). Eletrodos e eletrólitos interagem entre si. Neste caso, a corrente é fornecida de fora.
Classificação dos métodos eletroquímicos
Classifique os métodos eletroquímicos com base nos fenômenos em que se baseiam os estudos físicos e químicos. Estes são métodos com e sem potencial estranho.
A condutometria é um método analítico e mede a condutividade elétrica G. A análise condutométrica geralmente usa corrente alternada. Titulação condutométrica – maismétodo de pesquisa comum. Este método é a base para a fabricação de condutômetros portáteis usados para estudos químicos da água.
Ao realizar a potenciometria, é medido o EMF de uma célula galvânica reversível. O método de coulometria determina a quantidade de eletricidade consumida durante a eletrólise. A voltametria investiga a dependência da magnitude da corrente no potencial aplicado.
Métodos térmicos de análise de substâncias
A análise térmica visa determinar a mudança nas propriedades físicas de uma substância sob a influência da temperatura. Esses métodos de teste são realizados em um curto período de tempo e com uma pequena quantidade da amostra estudada.
A termogravimetria é um dos métodos de análise térmica, que dá conta do registro das mudanças na massa de um objeto sob a influência da temperatura. Este método é considerado um dos mais precisos.
Além disso, os métodos de pesquisa térmica incluem a calorimetria, que determina a capacidade calorífica de uma substância, a entalpimetria, com base no estudo da capacidade calorífica. Também entre eles deve ser atribuída a dilatometria, que capta a variação do volume da amostra sob a influência da temperatura.
Métodos cromatográficos para análise de substâncias
O método de cromatografia é uma forma de separar substâncias. Existem muitos tipos de cromatografia, os principais são: gás, distribuição, redox, precipitação, troca iônica.
Os componentes na amostra de teste são separados entre móveis e estacionáriosfases. No primeiro caso, estamos falando de líquidos ou gases. A fase estacionária é um sorvente - um sólido. Os componentes da amostra se movem na fase móvel ao longo da fase estacionária. Pela velocidade e tempo de passagem dos componentes pela última fase, suas propriedades físicas são julgadas.
Aplicação de métodos de pesquisa física e química
A área mais importante dos métodos físicos e químicos é a pesquisa química sanitária e química forense. Eles têm algumas diferenças. No primeiro caso, os padrões de higiene aceitos são usados para avaliar a análise realizada. Eles são definidos pelos ministérios. A pesquisa químico-sanitária é realizada de acordo com o procedimento estabelecido pelo serviço epidemiológico. O processo usa modelos ambientais que imitam as propriedades dos produtos alimentícios. Eles também reproduzem as condições de operação da amostra.
A pesquisa química forense visa a detecção quantitativa de narcóticos, substâncias potentes e venenos no corpo humano, produtos alimentícios, medicamentos. O exame é realizado de acordo com uma ordem judicial.
