การวิเคราะห์เชิงปริมาณแบบดั้งเดิม
การวิเคราะห์เชิงปริมาณแบบดั้งเดิมเป็นการหาปริมาณของสารวิเคราะห์ผ่านปฏิกิริยาเคมีเชิงปริมาณสัมพันธ์ โดยหลักแล้วด้วยวิธีไทเทรตและวิธีกราวิเมตรี
Definition
การวิเคราะห์เชิงปริมาณแบบดั้งเดิมเป็นสาขาหนึ่งของเคมีวิเคราะห์ที่กำหนดปริมาณสารวิเคราะห์จากปริมาณสัมพันธ์ของปฏิกิริยาเคมี ซึ่งวัดได้จากปริมาตรของสารละลายมาตรฐานที่ใช้ไป หรือมวลของผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น
Scope
สาขาวิชานี้ครอบคลุมวิธีการที่ไม่ใช้เครื่องมือและอาศัยปฏิกิริยาเคมี ซึ่งเป็นรากฐานของการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงปริมาณ ได้แก่ การไทเทรตในรูปแบบกรด-เบส, คอมเพล็กซ์, การตกตะกอน และรีดอกซ์; การวิเคราะห์โดยน้ำหนัก (gravimetry) ด้วยการตกตะกอนและการระเหย; และเคมีสมดุลที่ควบคุมทั้งสองวิธีนี้ นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการคำนวณเชิงปริมาณสัมพันธ์, การสอบมาตรฐาน, การตรวจจับจุดยุติ, และบทบาทของวิธีการเหล่านี้ในฐานะเทคนิคที่แม่นยำ ซึ่งมักเป็นเทคนิคปฐมภูมิ และเป็นพื้นฐานแนวคิดสำหรับการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ
Sub-topics
Core questions
- ปริมาณสัมพันธ์ของปฏิกิริยาเปลี่ยนปริมาตรหรือมวลที่วัดได้ให้เป็นปริมาณสารวิเคราะห์ได้อย่างไร?
- จุดยุติของการไทเทรตถูกตรวจจับและเชื่อมโยงกับจุดสมมูลที่แท้จริงได้อย่างไร?
- อะไรทำให้ตะกอนเหมาะสมสำหรับการหาปริมาณโดยน้ำหนักที่แม่นยำ?
- เหตุใดวิธีการแบบดั้งเดิมจึงยังคงมีคุณค่าในฐานะเทคนิคที่แม่นยำและเป็นปฐมภูมิ?
Key theories
- สมมูลเชิงปริมาณสัมพันธ์
- ที่จุดสมมูลของการไทเทรต ปริมาณของสารไทแทรนต์ที่เติมลงไปจะเท่ากับปริมาณของสารวิเคราะห์ทางเคมี ดังนั้นปริมาตรที่วัดได้ของสารละลายมาตรฐาน ผ่านปริมาณสัมพันธ์ของปฏิกิริยา จะให้ปริมาณสารวิเคราะห์โดยตรง
- การตกตะกอนเชิงปริมาณ
- ในการวิเคราะห์โดยน้ำหนัก สารวิเคราะห์จะถูกเปลี่ยนเกือบทั้งหมดให้เป็นของแข็งบริสุทธิ์ที่มีองค์ประกอบที่ทราบและสามารถแยกและชั่งน้ำหนักได้ ดังนั้นมวลของมันจะให้ปริมาณสารวิเคราะห์ผ่านปริมาณสัมพันธ์โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงสารมาตรฐานสอบเทียบ
Mechanisms
ปฏิกิริยาเคมีที่ทราบความสัมพันธ์จะเชื่อมโยงสารวิเคราะห์กับปริมาณที่วัดได้ ในการไทเทรต สารละลายมาตรฐานจะถูกเติมจนกระทั่งถึงจุดยุติเชิงปริมาณสัมพันธ์ ซึ่งบ่งชี้โดยอินดิเคเตอร์หรือเซ็นเซอร์; ปริมาตรที่ใช้ไปจะบอกปริมาณสารวิเคราะห์ ในการวิเคราะห์โดยน้ำหนัก สารวิเคราะห์จะถูกเปลี่ยนเป็นของแข็งที่เสถียรโดยการตกตะกอนหรือการระเหย แยกออก ทำให้แห้งหรือเผา และชั่งน้ำหนัก ในทั้งสองวิธี การสอบมาตรฐานอย่างระมัดระวัง ปฏิกิริยาที่สมบูรณ์ และการวัดปริมาตรหรือมวลที่แม่นยำเป็นพื้นฐานของผลลัพธ์
Clinical relevance
วิธีการแบบดั้งเดิมยังคงมีความสำคัญในกรณีที่ต้องการความแม่นยำสูงหรือสารมาตรฐานปฐมภูมิ: การวิเคราะห์และการสอบมาตรฐานในการทดสอบตามเภสัชตำรับ, การหาความกระด้างและความเป็นด่างของน้ำ, การวิเคราะห์อาหารและการเกษตร เช่น ไนโตรเจนแบบ Kjeldahl, และการรับรองวัสดุอ้างอิงที่ใช้ในการสอบเทียบเครื่องมือ
History
การวิเคราะห์เชิงปริมาณเริ่มเป็นรูปเป็นร่างในศตวรรษที่ 18 และ 19 เมื่อนักเคมีอย่าง Berzelius ทำให้การหาปริมาณโดยน้ำหนักสมบูรณ์แบบ และ Gay-Lussac กับ Mohr พัฒนาการไทเทรตเชิงปริมาตรด้วยสารละลายมาตรฐานและอินดิเคเตอร์ วิธีการทางเคมีเปียกเหล่านี้ครองการวิเคราะห์จนถึงกลางศตวรรษที่ 20 และยังคงเป็นเกณฑ์มาตรฐานความแม่นยำและพื้นฐานแนวคิดสำหรับเทคนิคการใช้เครื่องมือ
Key figures
- Karl Friedrich Mohr
- Jöns Jacob Berzelius
- Joseph Louis Gay-Lussac
Related topics
Seminal works
- harris2020
- skoog2014fac
- vogel2000
Frequently asked questions
- เหตุใดจึงยังคงใช้วิธีการแบบดั้งเดิมในเมื่อมีเครื่องมือให้เลือกใช้?
- การไทเทรตและการวิเคราะห์โดยน้ำหนักสามารถมีความแม่นยำสูงและมักเป็นวิธีการปฐมภูมิที่ไม่จำเป็นต้องสอบเทียบกับสารวิเคราะห์ ดังนั้นจึงใช้สำหรับการสอบมาตรฐาน, การวิเคราะห์ตามเภสัชตำรับ, และการรับรองวัสดุอ้างอิงที่ใช้สอบเทียบเครื่องมือ
- จุดยุติและจุดสมมูลแตกต่างกันอย่างไร?
- จุดสมมูลคือจุดที่สารไทแทรนต์และสารวิเคราะห์มีปริมาณสัมพันธ์เท่ากัน; จุดยุติคือสัญญาณที่สังเกตได้ เช่น การเปลี่ยนสีของอินดิเคเตอร์ ซึ่งใช้ในการประมาณจุดสมมูล และวิธีการที่ดีจะรักษาสองจุดนี้ให้ใกล้เคียงกันมากที่สุด