分析化学は、化学の 5 つの部門の 1 つです。数年前まで、これは多くの分析化学者の目的でした。分析化学は基本的に、物質の元素を決定することです。時間の発展に伴い、現代の分析化学は、元素の同定、構造の解明、および組成の定量分析である元素の決定だけではありません。
別の定義では、分析化学は、定性と定量の 2 つの分野からなる学問です。定性分析は、分析例のどの成分を見つけるかを含み、定量分析は、特定の物質がサンプルにどれだけ含まれているかを扱います。
定性分析は、無機化学の支部と有機化学の支部の 2 つの分野に分かれています。分析化学には、科学の分野から関与する多くの方法があります。例えば、化学者が発見したクロマトグラフィー法や、物理学者が発見した核磁気共鳴（NMR）や質量分析法などです。実際、分析化学について発表された論文の 60% は非分析化学者によって作成されているという研究結果が発表されています。
- 化学薬品のリスト
- 植物用窒素
- ヘリウムの使用
1.定性分析
分析化学のサブブランチの 1 つに定性分析があります。定性分析は、その分野が化合物または元素が分析物中に存在するかどうかを判断することに限定されているため、単純な分析です。言い換えれば、質的は量を測定しません。物質の存在を決定するために使用される方法のいくつかは、化学試験と火炎試験です.
化学試験は、生化学、有機、無機の試験に使用できます。このテストは、仕様、規制、または契約の要件が満たされていることを確認します。また、概念の証明、提案された特許の有用性の実証、およびその他のさまざまな目的にもなります。これは、単純なテストでも分析化学で多くのことができることを意味します。これらのテストは、分析プロセスの初期段階です。これらは単純ですが重要なテストであり、その複雑さのためにより多くのエネルギーを吸収する厳格な定量的テストに入る前に行うべき非常に有用なことです.
定性テスト
このように、化学の定性分析には多くのテストがあります。それらは:
- ろ過:用語には、異なる物理的および化学的物質と、粒子サイズに基づく基本原則があります。
- 結晶化:物質が蒸発する能力を持っているという基本原理を使用します。
- 昇華:化学物質が液相を通過して固体から気体に変化すること。蒸留など。
- クロマトグラフィー:溶解度。
- 遠心分離 (ツイスト):密度の違い。
2.定量分析
分析の 2 つの主要なステップは、化合物に含まれる物質の特定と推定です。前に説明した識別ステップは定性分析として知られていますが、推定ステップは定量分析として識別できます。最初のステップは、次のステップよりもシンプルに検討してください。
定量分析は、その方法や分析規模によって分類することができます。この記事で説明する 2 つの方法は、重力法と体積法です。もう 1 つの方法は、その実験に高度な機器を使用するか、最新の方法分析として知られています。
開発の初期段階では、これらの最新の方法は再現可能な結果を生み出すことができません。これは、代表的な結果を出すことができず、汚染がないことを意味します。これらの汚染要素により、分析結果の精度が低下します。しかし今日では、技術がますます良くなっているため、これは化学者にとってもはや問題ではありません.
サンプルの量と相対成分の量。サンプルが定量分析法において重要な特性である場合。これらの方法は、サンプルの量に応じて、マクロ、セミミクロ、ミクロに分類できます。マクロ サンプルの重量は 0.100 グラムを超えます。 0,100-0,010 のセミミクロ範囲とマイクロ サンプルは、マイクロ サンプルと呼ばれる正確な 0,01-0,001 グラムであるために 0,010 グラム未満の量を持っています。サブマイクロまたはウルトラマイクロと呼ばれる0.001グラム未満の量。サンプル中の100～1%の濃度範囲を持つ物質を第一主成分、1～0.01%の濃度範囲を持つ物質を微量成分と呼びます。濃度が 0.01% 未満の物質をコヒーレント濃度と呼びます。分光計によるコヒーレント濃度の決定にはマクロサンプルが必要ですが、スペクトログラフィー法を使用する場合はマイクロサンプルのみが必要です.
定量分析の決定には、(1) サンプルの取得、(2) 測定可能なサンプルへの変換、(3) 観測された成分の決定、(4) 計算、および数値データの解釈から始まるステップがあります。分離段階は、その複雑さのために、この問題を克服するために多くの方法が開発されたため、計算前の前段階であるすべての中で最も困難です。
物質の濃度を決定するには、2 つの方法または方法があります。 2 つの方法は、重量測定法と容積測定法であり、以下で説明します。
- 重量分析
この重量分析の原理は、イオンの質量が固有の化合物として決定されると、その既知の測定値を使用して、混合物中の同じ分析物の質量を決定できるということです。他の成分の相対量がわかっている限り。試薬 (R) は成分 (C) と重量測定的に反応し、反応 (Ca Rb ) 固体状態で、加重することができます。重量化学では、反応と溶解は定量的でなければならず、放出は 0.1mg または 0.0001 グラム未満で、主成分の回収率は約 99.9% でなければなりません。
水中のカルシウム量の測定に使用される沈殿法など、重量分析にはいくつかの方法があります。この方法では、過剰のシュウ酸を使用し、それを既知の測定可能な量の水に加えます。試薬としてアンモニアを添加すると、カルシウムが沈殿し、シュウ酸カルシウムに変化します。陽イオンと陰イオンがあるため、適切な試薬を水溶液に加えると、反応によって非常に不溶性の沈殿物が生成され、対応する試薬と一緒に溶解します。電圧法による直接測定では、多くの無機物を使用し、着火反応を利用して水分を定量的に除去していました。固体乾燥剤の質量を決定するために、乾燥剤の質量増加を計算します。
炭酸塩を分解する反応を伴う他の直接電圧印加方法があります。この反応は、酸が使用されると二酸化炭素を放出します。
二酸化炭素には、熱が発生しやすい性質があります。使用した吸収性固体の質量の増加を測定することにより、その質量が直接確立されます。上記の方法に加えて、重量測定で使用される他の方法は、電気分析およびその他の物理的方法です。
重量分析が方法の特定の手順に従って正しく実行されると、非常に正確な結果が得られます。さらに、原子質量を決定する際、科学者は重量分析を 6 桁の精度で使用します。その欠点の 1 つをもたらすことができるこれらの精密重量分析に加えて、重量分析は一度に 1 つの要素または要素の限られたグループしか分析できません。そのため、より広い範囲の要素を結果として取得したい場合は、再分析する必要があります。これは、クロマトグラフィーなどの最新の分析と比較して、重量測定の欠如です。
- 容量分析
容量分析は、最も有用な分析の 1 つです。それはかなり速く、非常に優れた精度を持っています。滴定では、試験物質は、既知の濃度の溶液として添加された試薬と反応します。これを標準液といい、通常ビュレットから添加します。添加溶液は滴定液と呼ばれます。濃度が既知であり、分析物と試薬間の反応が既知であるため、分析物と完全に反応するのに必要な滴定液の量が測定されます。
分析物の量を計算することができます。滴定の要件は次のとおりです。反応が化学量論的であること、反応が迅速であること、副反応がないこと、溶液の性質に著しい変化があること、滴定の化学量論量は当量点と呼ばれます。反応は定量的であるべきです。
容量測定法または滴定法には、次の 4 つの一般的なクラスがあります。 pH メーターで pH の変化を追跡することで簡単に測定できます。
沈殿、この場合、滴定液は検体と不溶性生成物を形成します。たとえば、硝酸銀溶液による塩化物イオンの滴定です。結果はインジケーターで判断するか、溶液の電位を電気的に監視することができます。錯滴定、この方法では、滴定剤は錯化剤であり、検体と水溶性複合体を形成します。滴定剤は多くの場合、キレート剤です。逆滴定も行うことができます。
還元酸化、このレドックス滴定には、還元剤による酸化剤の滴定、またはその逆の滴定が含まれます。反応が完了するまでの還元電位の間には十分な差があり、鋭い終点が得られる必要があります。
分析化学の応用
分析化学が非常に幅広い用途を持っている理由は 2 つあります。まず、分析化学は、無機化学、有機化学、物理化学、生化学など、多くの分野で多くの有用性を提供するためです。 2 番目の理由は、化学以外の多くの分野でも、農業、医学、固体、海洋学などの研究に分析化学が使用されていることです。
アプリケーションの 1 つは臨床化学です。臨床化学は、体液を分析して人体の臨床病理を決定する分野です。分析化学は、その技術を使用して、ヒトの血液で観察することが望まれる元素を決定するのに役立ちます.
分析化学のもう 1 つの用途はラジオイムノアッセイ (RIA) です。ラジオイムノアッセイは、ホルモン、薬物、ビタミンをナノグラム以下のレベルで特異的に測定するために、臨床および生物医学分野での使用が増加している新しい技術です。この技術の原理は、Berson と Yalow によって約 20 年前にインスリンの分析のために開発されましたが、1960 年後半から 1970 年初頭まで RIA が日常的な分析に広く利用できるようになりました。
分析化学のもう 1 つの重要な用途は、麻薬や危険ドラッグの薬物分析です。薬物は、睡眠薬に見られる効果からバルビツレートまたは既知の「ダウナー」として分類できます。アンフェタミンは、「アッパー」効果を持つバルビツレートとは対照的です。アルカロイドは、最も広く使用されている麻薬であり、主要な習慣性効果があるアヘン アルカロイドでより一般的に見られます。幻覚剤は覚醒剤としての効果を持つアンフェタミンのようなものですが、しばしば予測不可能で異常な効果をもたらします。マリファナにはこの種の要素が見られます.
分析化学プロセス
分析プロセスのほとんどは、問題の定義、サンプルの取得と溶解、必要な分離の実行、適切な測定の実行、および最後のデータ表示で始まる論理的な順序に従います。これらの手順の詳細については、以下に簡単な説明を示します。
<強い>1.問題の定義
この最初の部分では、アナリストは自分自身に問題を引き起こすような質問をします。質問は、どのような情報が必要ですか? のように構成できます。メソッドはどの程度感度が高い必要がありますか?分析はどの程度正確で正確ですか?どのような干渉が考えられ、どのような分離が必要ですか?結果はどのくらいで入手できますか?必要なサンプル数は？どのような機器が必要で、必要ですか?このパフォーマンスの費用はいくらですか?
いくつかの分析については、幸いなことに、アナリストが上記の質問の答えを決定するのに役立つ特定の手順がすでにあります。例えば、血中塩化物は、制御された電流での銀金属の電気酸化によって生成される銀イオンによる滴定によって日常的に決定されます。問題が定義されたら、次のステップに進むことができます。
<強い>2.サンプルの取得と溶解
分析するサンプルは全体を代表するものでなければならないので、それを得る方法が重要になります。液体サンプルは均質である傾向があり、深刻な問題になることはあまりありませんが、サンプルを固体の形で取得したり、材料要素を取得したりするのは難しい場合があります。サンプルが採取されたときの状態を考慮する必要があります。たとえば、フッ化ナトリウムなどの防腐剤が血液に添加される可能性があるため、生物学的液体の形をした血液サンプルを採取する場合、患者がすでに食事をしたかどうかを知ることが重要です。特定の条件下で収集したときのサンプル。
もう 1 つの懸念事項は、収集されたサンプルの処理です。例に戻ります。全血が採取され、数分間放置されると、可溶性タンパク質フィブリノーゲンは、複雑な一連の化学反応によって不溶性タンパク質フィブリンに変換されます.
さらに、汚染を防止および最小限に抑えるために、サンプルの取り扱いと保管には特定の予防措置を講じる必要があります。一般に、容器、大気、または光によるサンプルの汚染または変質を防止する必要があります。これらの予防措置は非常に重要です。なぜなら、汚染は特定の反応を引き起こし、分析結果に影響を与え、分析の精度と正確な作業を低下させる可能性があるからです。
<強い>3.必要な分離の実行
サンプルが固体の場合、通常、分析を実行する前に溶液にする必要があります。場合によっては、生体液に干渉するタンパク質を除去する必要がありますが、生体液を直接分析することもできます。
このステップを処理するには、さまざまな手法を使用できます。例えば、そのような除去を達成する酸分解および乾式灰化などの分解技術。他の例としては、分離手順が必要な場合に無タンパク質ろ液 (PFF) を与えることです。
<強い>4.適切な測定
分析の実際の定量的測定に関与する方法は、いくつかの要因に依存します。最も重要なことは、存在する分析の量と必要な精度です。使用できる手法は多数あり、それぞれに独自の選択性、精度、精度、および迅速性があります。
重量分析では、沈殿による分析物の選択的分離と、その後の非常に非選択的な質量測定が行われます。容量分析および滴定分析では、滴定と呼ばれるプロセスで、測定された濃度の既知の試薬量と検体を反応させます。電気的特性または電磁放射の吸収で、それに基づく物理的特性の測定を行います。
現代の機器法では、一般に、重量法や容量法よりも感度の高い機器が使用されていました。例えば、気体と液体または固体との相互作用に基づく分離と、それに続く分離された気体の非選択的検出器による測定を伴うガスクロマトグラフィー。これらの測定値はさまざまな方法で表すことができますが、サンプル中の分析物の濃度を表す測定値のほとんどは、それが採取されたバルク材料を表しています。
<強い>5.データ表示
アナリストの仕事は、発見されたデータのレポートで終わります。必要な情報、採用された方法、または分析結果の表現方法について実際に報告するデータ。分析化学では、良好な実験記録が重要です。正しいデータを使用して結果の平均を計算し、データの精度を提示することは、分析の有効性を他者に示す重要な方法です。
以下も検索できます:
- 生化学の分野
- 物理化学の分野
- 無機化学の分野
- 化学部門
- 立体化学
その結果、有機化学の分野は学ぶことが重要です。これらの分野には、私たちのニーズを満たすために、産業または医療のいずれにおいても複合化する多くのアプリケーションがあります。その結果、この知識が役立つように、時が経てば知ることができますように。
