Estudos físico-químicos de substâncias

A pesquisa físico-química como direção da química analítica encontrou ampla aplicação em todas as áreas da atividade humana. Eles nos permitem estudar as propriedades da substância de interesse, determinando o componente quantitativo dos componentes na composição da amostra.

Investigação de substâncias

A pesquisa científica é a cognição de um objeto ou fenômeno para obter um sistema de conceitos e conhecimento. De acordo com o princípio da ação, os métodos utilizados são classificados em:

• Empírico;
• Organizacional;
• Interpretativa;
• Métodos de análise qualitativa e quantitativa.

Os métodos de pesquisa empírica refletem o objeto estudado das manifestações externas e incluem observação, medição, experiência, comparação. O estudo empírico baseia-se em fatos confiáveis e não envolve a criação de situações artificiais para análise.

Os métodos organizacionais são comparativos, longitudinais e complexos. O primeiro implica uma comparação dos estados do objeto, obtidos em diferentes momentos e condições que diferem um do outro. Longitude – observação do objeto de pesquisa durante um longo período de tempo. O complexo é uma combinação de métodos longitudinais e comparativos.

Os métodos de interpretação são genéticos e estruturais. A variante genética assume o estudo do desenvolvimento do objeto a partir do momento da sua aparência. O método estrutural estuda e descreve a estrutura do objeto.

A química analítica trata de métodos de análise qualitativa e quantitativa. A pesquisa química visa determinar a composição do objeto de pesquisa.

Métodos de análise quantitativa

Com a ajuda de análises quantitativas em química analítica, a composição de 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. O total determina a quantidade de todas as substâncias conhecidas no objeto estudado, independentemente de estarem presentes na composição ou não. A análise completa difere ao encontrar a composição quantitativa das substâncias contidas na amostra. Uma versão parcial define o conteúdo de apenas componentes de interesse neste estudo de produtos químicos.

Dependendo do método de análise, distinguem-se três grupos de métodos: químico, físico e físico-químico. Todos eles são baseados em uma mudança nas propriedades físicas ou químicas da substância.

Pesquisa química

Este método visa a determinação de substâncias em várias reações químicas que ocorrem quantitativamente. Os últimos apresentam manifestações externas (mudança de cor, liberação de gás, calor, sedimento). Este método é amplamente utilizado em muitos ramos da vida da sociedade moderna. O laboratório de pesquisa química está necessariamente presente na indústria farmacêutica, petroquímica, construção e muitos outros.

Existem três tipos de pesquisa química. Gravimetria, ou análise de peso, é baseada em uma alteração nas características quantitativas da substância de teste na amostra. Esta opção é simples e fornece resultados precisos, mas é demorado. Com este tipo de métodos de pesquisa química, a substância necessária é liberada da composição total como um sedimento ou gás. Em seguida, é trazido para uma fase insolúvel sólida, filtrada, lavada e seca. Após a execução destes procedimentos, o componente é pesado.

A titulometria é uma análise volumétrica. A investigação de substâncias químicas ocorre medindo o volume de um reagente que reage com a substância em estudo. A sua concentração é conhecida antecipadamente. O volume do reagente é medido quando o ponto de equivalência é atingido. Na análise de gases, o volume do gás liberado ou absorvido é determinado.

Além disso, o estudo de modelos químicos é freqüentemente usado. Ou seja, um análogo do objeto estudado é criado, mais conveniente no estudo.

Pesquisa física

Ao contrário da pesquisa química, com base na condução de reações apropriadas, os métodos físicos de análise são baseados nas mesmas propriedades das substâncias. Para a sua conduta, são necessários dispositivos especiais. A essência do método consiste em medir as mudanças nas características de uma substância causadas pela ação da radiação. Os principais métodos de realização da pesquisa física são refractometria, polarimetria, fluorimetria.

A refractometria é realizada usando um refractômetro. A essência do método é reduzida ao estudo da refração da luz passando de um meio para outro. A mudança de ângulo depende das propriedades dos componentes do meio. Portanto, torna-se possível identificar a composição do meio e sua estrutura.

A polarimetria é um método de pesquisa óptica que usa a habilidade de certas substâncias para girar o plano de oscilação de luz polarizada linearmente.

A fluorimetria usa láser e lâmpadas de mercúrio, que produzem radiação monocromática. Algumas substâncias são capazes de fluorescer (absorver e desistir da radiação absorvida). Com base na intensidade de fluorescência, é feita uma conclusão sobre a determinação quantitativa da substância.

Pesquisa físico-química

Os métodos de pesquisa físico-química registram a mudança nas propriedades físicas de uma substância sob a ação de várias reações químicas. Eles são baseados na dependência direta das características físicas do objeto investigado em sua composição química. Esses métodos exigem o uso de alguns instrumentos de medição. Em regra, observa-se a condutividade térmica, a condutividade elétrica, a absorção de luz, o ponto de ebulição e o ponto de fusão.

Os estudos físico-químicos da substância tornaram-se generalizados devido à alta precisão e velocidade de obtenção dos resultados. No mundo moderno, devido ao desenvolvimento de tecnologias de TI, os métodos químicos tornaram-se difíceis de aplicar. Métodos físico-químicos são utilizados na indústria alimentar, agricultura, criminologia.

Uma das principais diferenças entre os métodos físicos e químicos de produtos químicos é que o fim da reação (o ponto de equivalência) é encontrado com a ajuda 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 substância

Os métodos espectrais de análise baseiam-se na interação do objeto com a radiação eletromagnética. A absorção, a reflexão e a dispersão destes últimos são investigadas. Outro nome de método é óptico. É uma combinação de pesquisa qualitativa e quantitativa. A análise espectral permite avaliar a composição química, a estrutura dos componentes, o campo magnético e outras características da substância.

A essência do método é determinar as freqüências de ressonância nas quais a substância reage à luz. Eles são estritamente individuais para cada componente. Com a ajuda do espectroscópio, pode-se ver as linhas no espectro e determinar as substâncias constituintes. A intensidade das linhas espectrais dá uma idéia da característica quantitativa. A classificação dos métodos espectrales é baseada no tipo de espectro e na finalidade do estudo.

O método de emissão possibilita estudar espectros de emissão e fornece informações sobre a composição da matéria. Para obter dados, é submetido a uma descarga de arco elétrico. Uma variação deste método é a fotometria da chama. Os espectros de absorção são estudados pelo método de absorção. As opções acima se referem a uma análise qualitativa da substância.

A análise espectral quantitativa compara a intensidade da linha espectral do objeto em estudo e uma substância de concentração conhecida. Tais métodos incluem absorção atômica, análises de fluorescência atômica e luminescente, turbidimetria, nefelometria.

Fundamentos da análise eletroquímica de substâncias

A análise eletroquímica usa 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 vaso no qual os eletrólitos são colocados (substâncias com condutividade iónica), eletrodos (substâncias com condutividade eletrônica). Eletrodos e eletrólitos interagem uns com os outros. A corrente é fornecida por fora.

Classificação de métodos eletroquímicos

Classifique os métodos eletroquímicos com base nos fenômenos em que os estudos físico-químicos se baseiam. Estes são métodos com a imposição de potencial estranho e sem ele.

A condutometria é um método analítico e mede a condutividade elétrica de G. A análise condutêmica geralmente usa corrente alternada. A titulação conductométrica é um método de investigação mais comum. Este método baseia-se no fabrico de condutores portáteis utilizados para estudos químicos de água.

Durante a potenciometria, o EMF da célula reversível é medido. O método de coulometria determina a quantidade de eletricidade consumida durante a eletrólise. A voltamperometria examina a dependência da magnitude da corrente no potencial pavimentado.

Métodos térmicos para análise de substâncias.

A análise térmica visa determinar a mudança nas propriedades físicas de uma substância sob o efeito da temperatura. Esses métodos de pesquisa são realizados por um curto período de tempo e com uma pequena quantidade da amostra estudada.

A termogravimetria é um dos métodos de análise térmica, que envolve o registro da mudança na massa de um objeto sob a influência da temperatura. Este método é considerado um dos mais precisos.

Além disso, os métodos térmicos de investigação incluem a calorimetria, que determina o calor específico da substância, entalpymetria, com base no estudo da capacidade calorífica. Também deve ser atribuído ao seu número dilatometriyu, o que corrige a alteração no volume da amostra sob a influência da temperatura.

Métodos cromatográficos de análise de substância

O método de cromatografia é um método de separação de substâncias. Existem muitos tipos de cromatografia, os principais são: gás, distribuição, redox, sedimentar, permuta iónica.

Os componentes da amostra de teste são separados entre as fases móvel e estacionária. No primeiro caso, estamos falando de líquidos ou gases. A fase estacionária é um sorvente – um sólido. Os componentes da amostra movem-se na fase móvel ao longo da fase estacionária. A velocidade e o tempo de passagem dos componentes através da última fase são julgados em suas propriedades físicas.

Aplicação de métodos físicos e químicos de pesquisa

A área mais importante dos métodos físico-químicos é a pesquisa química sanitária-química e química forense. Eles têm algumas diferenças. No primeiro caso, os padrões higiênicos adotados são usados para avaliar a análise. Eles são definidos pelos ministérios. A pesquisa sanitária e química é conduzida na ordem estabelecida pelo serviço epidemiológico. No processo, utilizam-se modelos médios que imitam as propriedades dos produtos alimentares. Eles também reproduzem as condições de operação da amostra.

A pesquisa forense-química visa a detecção quantitativa de substâncias narcóticas, potentes e venenos no corpo humano, produtos alimentares, preparações medicinais. O exame é executado por decisão judicial.