Nghiên cứu hóa lý như một nhánh của hóa học phân tích được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời sống con người. Chúng cho phép bạn nghiên cứu các đặc tính của chất quan tâm bằng cách xác định thành phần định lượng của các thành phần trong thành phần của mẫu.
Nghiên cứu chất
Nghiên cứu khoa học là sự hiểu biết về một sự vật hoặc hiện tượng nhằm có được một hệ thống các khái niệm và kiến thức. Theo nguyên tắc hành động, các phương pháp được sử dụng được phân loại thành:
- theo kinh nghiệm;
- tổ chức;
- diễn giải;
- phương pháp phân tích định tính và định lượng.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm phản ánh đối tượng nghiên cứu từ khía cạnh biểu hiện bên ngoài và bao gồm quan sát, đo lường, thực nghiệm, so sánh. Nghiên cứu thực nghiệm dựa trên các dữ kiện đáng tin cậy và không liên quan đến việc tạo ra các tình huống nhân tạo để phân tích.
Phương pháp tổ chức - so sánh, dọc, phức tạp. Đầu tiên ngụ ý so sánh các trạng thái của một đối tượng thu được tại các thời điểm khác nhau và trong các điều kiện khác nhau. Dọc - quan sát đối tượngnghiên cứu trong một thời gian dài. Phức hợp là sự kết hợp của các phương pháp so sánh và phương pháp dọc.
Phương pháp giải thích - di truyền và cấu trúc. Các biến thể di truyền liên quan đến việc nghiên cứu sự phát triển của một đối tượng kể từ thời điểm xuất hiện của nó. Phương pháp cấu trúc nghiên cứu và mô tả cấu trúc của một đối tượng.
Hóa học phân tích đề cập đến các phương pháp phân tích định tính và định lượng. Các nghiên cứu hóa học nhằm xác định thành phần của đối tượng nghiên cứu.
Phương pháp phân tích định lượng
Với sự trợ giúp của phân tích định lượng trong hóa học phân tích, thành phần của các hợp chất hóa học được xác định. Hầu hết tất cả các phương pháp được sử dụng đều dựa trên nghiên cứu về sự phụ thuộc của các đặc tính hóa học và vật lý của một chất vào thành phần của nó.
Phân tích định lượng là tổng quát, toàn bộ và từng phần. General xác định lượng của tất cả các chất đã biết trong đối tượng đang nghiên cứu, bất kể chúng có trong thành phần hay không. Phân tích hoàn chỉnh được phân biệt bằng cách tìm thành phần định lượng của các chất có trong mẫu. Tùy chọn một phần chỉ xác định nội dung của các thành phần quan tâm trong nghiên cứu hóa học này.
Tùy theo phương pháp phân tích, có ba nhóm phương pháp: hóa học, hóa lý và hóa lý. Tất cả chúng đều dựa trên sự thay đổi tính chất vật lý hoặc hóa học của một chất.
Nghiên cứu hóa học
Phương pháp này nhằm mục đích xác định các chất trong các hóa chất có định lượng khác nhaucác phản ứng. Sau đó có các biểu hiện bên ngoài (đổi màu, thoát khí, nóng, lắng cặn). Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong nhiều nhánh đời sống của xã hội hiện đại. Phòng thí nghiệm nghiên cứu hóa học là nơi cần phải có trong ngành dược phẩm, hóa dầu, xây dựng và nhiều ngành công nghiệp khác.
Có ba loại nghiên cứu hóa học. Trọng lượng, hay phân tích trọng lượng, dựa trên sự thay đổi các đặc tính định lượng của chất thử trong mẫu. Tùy chọn này đơn giản và cho kết quả chính xác, nhưng tốn thời gian. Với loại phương pháp nghiên cứu hóa học này, chất cần thiết được tách ra khỏi tổng thành phần ở dạng kết tủa hoặc khí. Sau đó, nó được đưa vào một pha rắn không hòa tan, lọc, rửa sạch, làm khô. Sau các quy trình này, thành phần được cân.
Chuẩn độ là một phép phân tích thể tích. Việc nghiên cứu hóa chất xảy ra bằng cách đo thể tích của thuốc thử phản ứng với chất được nghiên cứu. Nồng độ của nó đã được biết trước. Thể tích thuốc thử được đo khi đạt đến điểm tương đương. Trong phân tích khí, thể tích khí thoát ra hoặc khí hấp thụ được xác định.
Ngoài ra, nghiên cứu mô hình hóa học thường được sử dụng. Tức là, một đối tượng tương tự của đối tượng đang nghiên cứu được tạo ra, thuận tiện hơn để nghiên cứu.
Nghiên cứu Vật lý
Không giống như nghiên cứu hóa học dựa trên việc thực hiện các phản ứng thích hợp, các phương pháp phân tích vật lý dựa trên các tính chất giống nhau của các chất. Dành cho họthực hiện đòi hỏi các thiết bị đặc biệt. Bản chất của phương pháp này là đo sự thay đổi các đặc tính của một chất do tác động của bức xạ gây ra. Các phương pháp kiểm tra vật lý chính là đo khúc xạ, đo phân cực, đo độ huỳnh.
Đo khúc xạ được thực hiện bằng máy đo khúc xạ. Bản chất của phương pháp này là nghiên cứu sự khúc xạ của ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Thay đổi góc trong trường hợp này phụ thuộc vào thuộc tính của các thành phần trung gian. Do đó, có thể xác định thành phần của môi trường và cấu trúc của nó.
Polarimetry là một phương pháp nghiên cứu quang học sử dụng khả năng của một số chất nhất định để quay mặt phẳng dao động của ánh sáng phân cực tuyến tính.
Đối với phép đo huỳnh quang, người ta sử dụng tia laze và đèn thủy ngân, tạo ra bức xạ đơn sắc. Một số chất có khả năng phát huỳnh quang (hấp thụ và toả ra bức xạ đã hấp thụ). Dựa trên cường độ của huỳnh quang, một kết luận được đưa ra về việc xác định định lượng của chất.
Nghiên cứu vật lý và hóa học
Phương pháp nghiên cứu hóa lý ghi nhận những thay đổi về đặc tính vật lý của một chất dưới tác động của các phản ứng hóa học khác nhau. Chúng dựa trên sự phụ thuộc trực tiếp của các đặc tính vật lý của đối tượng đang nghiên cứu vào thành phần hóa học của nó. Các phương pháp này yêu cầu sử dụng một số dụng cụ đo lường. Theo quy định, việc quan sát được thực hiện đối với độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện, độ hấp thụ ánh sáng, điểm sôi và điểm nóng chảy.
Nghiên cứu hóa lý về vật chấtđược sử dụng rộng rãi do độ chính xác cao và tốc độ thu được kết quả. Trong thế giới hiện đại, do sự phát triển của công nghệ CNTT, các phương pháp hóa học trở nên khó áp dụng. Các phương pháp hóa lý được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp, pháp y.
Một trong những điểm khác biệt chính giữa phương pháp vật lý và hóa học và phương pháp hóa học là sự kết thúc của phản ứng (điểm tương đương) được tìm thấy bằng cách sử dụng các dụng cụ đo lường chứ không phải bằng mắt thường.
Các phương pháp nghiên cứu vật lý và hóa học chính được coi là các phương pháp quang phổ, điện hóa, nhiệt và sắc ký.
Phương pháp quang phổ phân tích chất
Cơ sở của các phương pháp phân tích quang phổ là sự tương tác của một vật với bức xạ điện từ. Sự hấp thụ, phản xạ và tán xạ của cái sau đã được nghiên cứu. Một tên khác của phương pháp này là quang học. Nó là sự kết hợp giữa nghiên cứu định tính và định lượng. Phân tích quang phổ cho phép bạn đánh giá thành phần hóa học, cấu trúc của các thành phần, từ trường và các đặc tính khác của một chất.
Bản chất của phương pháp là xác định các tần số cộng hưởng mà chất phản ứng với ánh sáng. Chúng hoàn toàn riêng lẻ cho từng thành phần. Với kính quang phổ, bạn có thể nhìn thấy các vạch trên quang phổ và xác định thành phần cấu tạo của một chất. Cường độ của các vạch quang phổ cho ta một ý tưởng về đặc tính định lượng. Việc phân loại các phương pháp quang phổ dựa trên loại phổ và mục đích nghiên cứu.
Phương pháp phát thảicho phép bạn nghiên cứu quang phổ phát xạ và cung cấp thông tin về thành phần của chất. Để có được dữ liệu, nó phải chịu sự phóng điện hồ quang. Một biến thể của phương pháp này là phép đo quang ngọn lửa. Các phổ hấp thụ được nghiên cứu bằng phương pháp hấp thụ. Các tùy chọn trên đề cập đến phân tích định tính của chất.
Phân tích quang phổ định lượng so sánh cường độ của vạch quang phổ của đối tượng đang nghiên cứu và một chất có nồng độ đã biết. Các phương pháp này bao gồm hấp thụ nguyên tử, phân tích huỳnh quang và phát quang nguyên tử, đo độ đục, phép đo nephelometry.
Cơ bản về phân tích điện hóa các chất
Phân tích điện hóa sử dụng sự điện phân để nghiên cứu một chất. Các phản ứng được thực hiện trong dung dịch nước trên các điện cực. Một trong những đặc điểm có sẵn là phải được đo lường. Nghiên cứu được thực hiện trong một tế bào điện hóa. Đây là một bình trong đó đặt các chất điện phân (chất có tính dẫn điện ion), các điện cực (chất có độ dẫn điện tử). Điện cực và chất điện phân tương tác với nhau. Trong trường hợp này, dòng điện được cung cấp từ bên ngoài.
Phân loại các phương pháp điện hóa
Phân loại các phương pháp điện hóa dựa trên các hiện tượng mà cơ sở nghiên cứu vật lý và hóa học. Đây là những phương pháp có và không có tiềm năng ngoại lai.
Đo độ dẫn điện là một phương pháp phân tích và đo độ dẫn điện G. Phân tích đo độ dẫn điện thường sử dụng dòng điện xoay chiều. Chuẩn độ độ dẫn - khácphương pháp nghiên cứu chung. Phương pháp này là cơ sở để sản xuất các thiết bị đo độ dẫn di động được sử dụng cho các nghiên cứu hóa học về nước.
Khi thực hiện phép đo điện thế, EMF của một tế bào điện hóa có thể đảo ngược được sẽ được đo. Phương pháp đo coulometry xác định lượng điện tiêu thụ trong quá trình điện phân. Voltammetry nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện vào điện thế đặt vào.
Phương pháp nhiệt phân tích chất
Phân tích nhiệt nhằm xác định sự thay đổi các tính chất vật lý của một chất dưới tác động của nhiệt độ. Các phương pháp kiểm tra này được thực hiện trong một khoảng thời gian ngắn và với một lượng nhỏ mẫu được nghiên cứu.
Nhiệt trọng lượng là một trong những phương pháp phân tích nhiệt, giải thích sự thay đổi khối lượng của một vật thể dưới tác động của nhiệt độ. Phương pháp này được coi là một trong những phương pháp chính xác nhất.
Ngoài ra, các phương pháp nghiên cứu nhiệt bao gồm đo nhiệt lượng, xác định nhiệt dung của một chất, phép đo entanpi, dựa trên nghiên cứu nhiệt dung. Ngoài ra trong số đó phải kể đến phép đo pha loãng, ghi lại sự thay đổi thể tích của mẫu dưới tác động của nhiệt độ.
Phương pháp sắc ký để phân tích các chất
Phương pháp sắc ký là một cách tách các chất. Có nhiều loại sắc ký, những loại chính là: khí, phân bố, oxy hóa khử, kết tủa, trao đổi ion.
Các thành phần trong mẫu thử nghiệm được tách biệt giữa chuyển động và tĩnhcác giai đoạn. Trong trường hợp đầu tiên, chúng ta đang nói về chất lỏng hoặc chất khí. Pha tĩnh là chất hấp thụ - chất rắn. Các thành phần mẫu di chuyển trong pha động dọc theo pha tĩnh. Theo tốc độ và thời gian di chuyển của các thành phần trong giai đoạn cuối cùng, tính chất vật lý của chúng được đánh giá.
Ứng dụng các phương pháp nghiên cứu vật lý và hóa học
Lĩnh vực quan trọng nhất của các phương pháp vật lý và hóa học là nghiên cứu hóa học vệ sinh và pháp y. Chúng có một số khác biệt. Trong trường hợp đầu tiên, các tiêu chuẩn vệ sinh được chấp nhận được sử dụng để đánh giá các phân tích được thực hiện. Chúng được thiết lập bởi các bộ. Nghiên cứu hóa chất vệ sinh được thực hiện theo quy trình do cơ quan dịch tễ học thiết lập. Quy trình sử dụng các mô hình môi trường mô phỏng các đặc tính của sản phẩm thực phẩm. Chúng cũng tái tạo các điều kiện hoạt động của mẫu.
Nghiên cứu hóa học pháp y nhằm mục đích phát hiện định lượng chất gây nghiện, chất mạnh và chất độc trong cơ thể con người, các sản phẩm thực phẩm, thuốc men. Việc kiểm tra được thực hiện theo lệnh của tòa án.
