الكيمياء التحليلية هي فرع من فروع الكيمياء في مختلف المجالات الكيميائية المسؤولة عن تحليل المواد لوصف تركيبها ومكوناتها حسب النوع أو الكمية وفي هذا الموضوع سنتحدث عن التحليل الكيميائي وتاريخه وأهميته.
ما هو التحليل الكيميائي؟
التحليل الكيميائي هو فرع متعلق بالكيمياء، إنه تطبيق للمعرفة الكيميائية ولا يقتصر هذا التحليل على إجراء التحليلات الروتينية على عينات مختلفة.
بدلاً من ذلك، يهدف إلى تطوير وتحسين الأساليب التحليلية الحالية مع توسيع نطاق الأساليب التحليلية الحالية لتشمل أنواعًا جديدة من العينات.
تهدف الكيمياء التحليلية أيضًا إلى تطوير طرق تحليلية جديدة لقياس أي ظاهرة كيميائية موجودة.
في ذلك الوقت ذهب في عام 1965 لتلقي جائزة “فيشر” للكيمياء التحليلية، والتي تعتبر الكيميائي التحليلي الأكثر تأثيرًا في النصف الأخير من القرن العشرين.
أنظر أيضا: دراسة الأكسدة والتفاعلات الكيميائية للاختزال
التطور التاريخي للكيمياء التحليلية
وُجد التحليل الكيميائي واستُخدم لفترة طويلة، لذا نشأت الحاجة إلى استخدامه على نطاق واسع من حاجة الكيميائيين إلى دراسة مركبات المواد المختلفة.
طور العديد منهم طرقًا لتحديد المركبات الكيميائية عن طريق فصلها، ومن بين الكيميائيين الذين أجروا هذه المهمة “Justus von Liebig و Robert Bunsen و Gustav Kirchhoff”.
طور الكيميائي Liebig نظامًا لتحديد العناصر المختلفة في الكيمياء، وتعلم أيضًا أن ما يعرف بالمجموعات الوظيفية، مثل الألدهيدات، يميل إلى التفاعل بطرق مماثلة.
كما طور روبرت وجوستاف الأداة المسؤولة عن إجراء التحليلات الكيميائية للمركبات من خلال تحديد العناصر المكونة لها، لتكون “مطياف اللهب”.
حاليًا، يتم استخدام العديد من الطرق التحليلية، مثل قياس الطيف الكتلي، وما يُعرف بالكروماتوغرافيا بالرنين المغناطيسي النووي (NMR – اللوني) والكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء.
أهمية الكيمياء التحليلية
يُستخدم التحليل الكيميائي في العديد من المجالات العلمية والطبية والصناعية، ومن أهمها:
- تحديد التركيز الكيميائي للأكسجين “O2” وثاني أكسيد الكربون “CO2” في الدم.
- يستخدم التحليل الكيميائي للتشخيص المرضي للغدة الدرقية عن طريق التحليل الكمي لأيون الكالسيوم “Ca” في الدم.
- تحديد محتوى البروتين الغذائي وقيمته عن طريق التحليل الكمي لعنصر النيتروجين في الغذاء.
- تحليل “الفولاذ” لازالة عناصره من الكربون والنيكل والكروم.
- تعرف على مواصفاتها والصلابة المطلوبة ومقاومة التآكل والعديد من المواصفات الأخرى.
- التحليل الكيميائي لمحتوى مركبين “مركبتان” المرتبطين بتوريد الغاز المنزلي والتحذير من أي تسربات خطيرة.
طرق الفصل في التحليل الكيميائي
تتعدد طرق الفصل في الكيمياء التحليلية ومن أهمها:
أنظر أيضا: كيف يعمل الهضم الكيميائي في المعدة؟
التحليل الكروماتوغرافي
يعتمد هذا التحليل الكيميائي على الاختلافات في المواد في قابليتها للخلط أو التبادل أو التجزئة بسطح مغلف بمذيب جيد أو مناسب أو مادة كيميائية خاصة. ينقسم التحليل الكروماتوغرافي إلى عدة طرق وهي:
تجزئة كروماتوغرافية
تُعرف باسم التجزئة، وهي عملية فصل خليط يتكون من عدة أجزاء ويتم تحليله على عمود يحتوي على مواد معينة.
التبادل الأيوني الكروماتوغرافي
في هذه الطريقة، يتم الفصل عن طريق التبادل الأيوني للسطح مع أيونات المادة.
الامتزاز الكروماتوغرافي
يتم الفصل بهذه الطريقة باستخدام ظاهرة تعرف باسم امتصاص السطح.
لا تنس أن تقرأ: معلومات عن النشاط الإشعاعي
طبقة رقيقة اللوني
في هذه الطريقة، يتم الفصل باستخدام ألواح زجاجية توضع عليها المادة المسامية المسؤولة عن فصل وتحليل مكونات المادة.
كروماتوغرافيا HPLC
إنه كروماتوجراف سائل عالي الأداء يعرف بـ “HPLC”.
الممرات الكهربائية
- يتم الفصل عن طريق القياس مع الموصلات الكهربائية لتغيير معامل التوصيل الكهربائي للمحول.
- يتم الفصل أيضًا باستخدام فرق الجهد الكهربائي، وقياس التغير في فرق الجهد أثناء التفاعلات الكيميائية.
- مما يساعد على الكشف عن تركيز المواد المختلفة.
- يتم الفصل باستخدام كمية الكهرباء، مع معرفة كمية الكهرباء اللازمة لإتمام التفاعلات، ويتم استخدام وحدة الكولوم لقياسها.
- يتم الفصل باستخدام التيارات الكهربائية المعروفة باسم علم الاستقطاب.
- وهو ما يتناسب مع تراكيز المواد المؤكسدة والمختزلة.
انبعاثات الطاقة الضوئية
طريقة توثيق طيف الانبعاث
يتم إثارة المواد باستخدام ما يعرف بالقوس الكهربائي.
استخدام مطياف اللهب الضوئي
عمل إثارة المواد من خلال أنواع مختلفة من اللهب.
استخدام وميض الأشعة السينية
يتم تحفيز المادة بواسطة وميض الأشعة السينية.
امتصاص الطاقة الضوئية
- يتم فصل المواد باستخدام الطيف فوق البنفسجي.
- يتم فصل المواد بشكل إضافي باستخدام مقاييس الطيف الضوئي بالأشعة تحت الحمراء.
- تنقسم المادة بواسطة الرنين المغناطيسي النووي.
- يتم فصل المادة أيضًا عن طريق الأشعة السينية.
طرق أخرى لفصل المواد في الكيمياء الحيوية
من خلال الكيمياء الحيوية، يتم تقسيم المواد على النحو التالي:
الانكسار البصري
يتم الفصل عن طريق تحديد معامل انكسار الضوء وتحديد التركيب الكيميائي للمادة.
مقياس القطبية
حدد ما يعرف بمقدار الانحراف الذي يحدث عندما يمر الضوء عبر المحلول.
المواد المشعة
المادة مشعة عندما تنبعث منها إشعاع، والذي يستخدم لتحديد كمية المادة.
مطياف الكتلة
إنه قياس نسبة الشحنات الأيونية المختلفة.
التوصيل الحراري للحرارة
يتم قياس الموصلية الحرارية للكشف عن التركيب المكون للمادة.
أنظر أيضا: بحث عن تأثيرات المواد الكيميائية على الجهاز العصبي
في نهاية الموضوع وبعد التعرف على التحليل الكيميائي وتطوره التاريخي وأهمية الكيمياء التحليلية وبداية فصل الكيمياء التحليلية، ما عليك سوى مشاركة هذا الموضوع على جميع وسائل التواصل الاجتماعي.