Elementær analyse - Elemental analysis
Elementær analyse er en prosess der en prøve av noe materiale (f.eks. Jord, avfall eller drikkevann, kroppsvæsker, mineraler , kjemiske forbindelser ) analyseres for dets elementære og noen ganger isotopiske sammensetning. Elementær analyse kan være kvalitativ (bestemme hvilke elementer som er tilstede), og den kan være kvantitativ (bestemme hvor mye av hver som er tilstede). Elementær analyse faller innenfor rammen av analytisk kjemi , settet med instrumenter som er involvert i å dechiffrere den kjemiske naturen til vår verden.
Historie
Antoine Lavoisier regnes som oppfinneren av elementær analyse som et kvantitativt, eksperimentelt verktøy for å vurdere den kjemiske sammensetningen av en forbindelse. På den tiden var elementær analyse basert på gravimetrisk bestemmelse av spesifikke absorberende materialer før og etter selektiv adsorpsjon av forbrenningsgassene. I dag brukes helautomatiske systemer basert på termisk ledningsevne eller infrarød spektroskopideteksjon av forbrenningsgassene, eller andre spektroskopiske metoder.
CHNX analyse
For organiske kjemikere refererer elementæranalyse eller "EA" nesten alltid til CHNX -analyse - bestemmelse av massefraksjonene av karbon , hydrogen , nitrogen og heteroatomer (X) (halogener, svovel) av en prøve. Denne informasjonen er viktig for å bestemme strukturen til en ukjent forbindelse, samt for å finne strukturen og renheten til en syntetisert forbindelse. I dagens organiske kjemispektroskopiske teknikker ( NMR , både 1 H og 13 C), har massespektrometri og kromatografiske prosedyrer erstattet EA som den primære teknikken for strukturell bestemmelse, selv om den fortsatt gir svært nyttig komplementær informasjon. Det er også den raskeste og rimeligste metoden for å bestemme prøvens renhet.
Den vanligste formen for elementær analyse, CHNS -analyse, oppnås ved forbrenningsanalyse . Moderne elementære analysatorer er også i stand til samtidig å bestemme svovel sammen med CHN i samme målekjøring.
Kvantitativ analyse
Kvantitativ analyse er bestemmelsen av massen til hvert element eller forbindelse som er tilstede. Andre kvantitative metoder inkluderer gravimetri , optisk atomspektroskopi og analyse av nøytronaktivering .
Gravimetri er hvor prøven oppløses, og deretter utfelles elementet av interesse og massen måles eller elementet av interesse blir fordampet og massetapet måles.
Optisk atomspektroskopi inkluderer atomabsorpsjon av flamme , grafittovns atomabsorpsjon og induktivt koblet plasma -atomutslippsspektroskopi , som undersøker atomets ytre elektroniske struktur.
Nøytronaktiveringsanalyse innebærer aktivering av en prøve -matrise gjennom prosessen med nøytronfangst . De resulterende radioaktive målkjernene i prøven begynner å forfalle og avgir gammastråler av spesifikke energier som identifiserer radioisotopene som er tilstede i prøven. Konsentrasjonen av hver analyt kan bestemmes ved sammenligning med en bestrålet standard med kjente konsentrasjoner av hver analyt.
Kvalitativ analyse
For å kvalitativt bestemme hvilke elementer som finnes i en prøve, er metodene massespektrometrisk atomspektroskopi , for eksempel induktivt koblet plasmamassespektrometri , som sonderer atommassen; annen spektroskopi som sonderer den indre elektroniske strukturen til atomer som røntgenfluorescens , partikkelindusert røntgenstråling , røntgenfotoelektronspektroskopi og Auger elektronspektroskopi ; og kjemiske metoder som natriumfusjonstest og Schöniger oksidasjon .
Analyse av resultater
Analysen av resultatene utføres ved å bestemme forholdet mellom elementer fra prøven, og beregne en kjemisk formel som passer med disse resultatene. Denne prosessen er nyttig da den hjelper til med å avgjøre om en prøve som sendes er en ønsket forbindelse og bekrefter renheten til en forbindelse. Det aksepterte avviket fra elementære analyseresultater fra det beregnede er 0,3%.