التحليل الكيميائي وأنواعه Chemical analysis and its types

أنواع التحليل الكيميائي Chemical analysis

يمكن تصنيف التحليل الكيميائي في الكيمياء التحليلية حسب الغرض من التحليل إلي:

أولاً/ التحليل الكيميائي النوعي أو الوصفي Qualitative analysis

– هو مجموعة العمليات التي يتم فيها الكشف عن تركيب المواد أو المركبات أو العناصر الداخلة في تركيب مادة معينة أو خليط من المواد سواء أكان في الحالة الصلبة أو في محلول في مذيب معين.

– لا يتعرض هذا التحليل إطلاقاً إلى كميات هذه المكونات.

ثانياً/ التحليل الكيميائي الكمي  Quantitative analysis

– هو التحليل الكيمائي الذي يبحث في تقدير كميات المكونات أو العنصر الداخلة في تركيب المركب الكيميائي أو الخليط.

– يتبين من هذا أن التحليل النوعي لمادة مجهولة التركيب يسبق عادة التحليل الكمي لها، لأنه لا يجوز تقدير مادة معينة تقديراً كمياً ما لم يتأكد من وجودها وصفياً.

ثالثاً/ التحليل الكيميائي الآلي Instrumental Methods of Chemical analysis

 – تقدر المادة بقياس بعض خواصها الفيزيائية أو الكيميائية مثل الكثافة واللون ومعامل الانكسار والتوصيلية الكهربائية والتغيرات الحرارية والكهربائية.

أنواع التحليل الكيميائي الكمي

(1) التحليل الوزني Gravimetric analysis 

– يتم التحليل الكمي بالوزن بترسيب المادة المراد تقديرها كمياً في هيئة عنصر منفرد أو مشتق معين معروف التركيب يفصل عن المحلول بالترسيب أو الطرد المركزي ثم غسله وتجفيفه ووزنه.

– فيحسب وزن المادة المراد تقديرها من معرفتنا لوزن الراسب وتركيبه بدقة.

– فمثلاً يمكن تعيين نسبة الكلور في ملح الطعام مثلاً بإذابة وزن معين من الملح في الماء ثم إضافة زيادة من نترات الفضة غليه فيترسب على شكل كلوريد الفضة، ثم يرشح الراسب ويغسل ويجفف ثم يوزن لمعرفة كمية الكلور ونسبته في الملح.

– ويضم التحليل الوزني الطرق التي يتم فيها أوزان المواد أو بعض مكوناتها بطريقتين هما:

(أ) الطريقة المباشرة Direct method

 وفيها يتم تحديد قياسات الأوزان لنواتج العملية التحليلية المعروفة التركيب.

(ب) الطريقة غير المباشرة Indirect method

إذ تحدد بواسطتها قياسات الأوزان المفقودة أو الناقصة في الوزن بوصفها نتيجة لخاصية التطاير بالعينة Volatilization species.

(2) طرق التحليل الحجمي Volumetric analysis 

تستعمل في هذه الحالة طرق مباشرة وغير مباشرة لتعيين أوزان المواد أو بعض مكوناتها وتشمل هذه الطرق كما يلي:

(أ) طريقة المعايرة Titration

– وتتضمن استعمال محاليل ذات تركيز معلومة وقياس حجوم مثل هذه المحاليل التي تتفاعل كمياً مع محلول المادة المراد تقديرها لحد نقطة معينة تسمى نقطة التكافؤ Equivalent point (نقطة انتهاء التفاعل)  أو تُقاس بالطرق الكيميائية الفيزيائية كقياس فرق الجهد أو التوصيل الكهربائي.

– نقطة التكافؤ Equivalent point هي النقطة التي يمكن الكشف عنها بواسطة الأدلة Indicators التي تتضمن تغيراً حاداً في خواص المحلول كاللون أو التعكير الذي تلاحظهما بالعين المجردة.

– ويسمي المحلول المعلوم التركيز بالمحلول القياسي Standard solution وهو المحلول الذي يحتوي حجم معين منه على وزن معلوم من المادة المذابة.

– أما عملية إضافة المحلول القياسي من السحاحة Burette إلى حجم معين من محلول المادة المجهولة التركيز في الدورق المخروطي أو العكس حتى يتم التفاعل فتسمى بعملية المعايرة Titration.

– ومن قوانين التكافؤ الكيميائي وتحديد حجم المحلول القياسي المستعمل في المعايرة نستطيع أن نعين وزن المادة المجهولة أو النسب الوزنية لما فيها من مكونات سواء أكان بطرق مباشرة أو غير مباشرة.

(ب) التحليل الغازي Gas analysis 

– تقاس بهذه الطريقة الكمية كمية الغازات المستهلكة وفيه تقدر المادة بتقدير حجم الغاز الذي قد يكون هو المادة المراد تقديرها أو ناتجاً عن تفاعل تلك المادة مع مواد أخري بحيث تعطي غازاً يمكن تقديره.

ملاحظات هامة

– يجب أن لا يفهم بأن عمليات التحليل الكمي والنوعي لا يمكن أن تتم إلا عن طريق التفاعلات الكيميائية.

وعمليات الفصل بالطرق الطبيعية لها أثرها الواضح في بناء أكثر مراحل التحليل الكروماتوغرافي لمكونات الخليط ثم يلي ذلك التميز بطرق كيميائية.

ومع أن طرق التحليل الحجمي تتطلب توفر شروط وخبرة لتجاوز الأخطاء أو العيوب فأنها تفضل في التطبيق العملي والاستعمال على طرق التحليل الوزني، لأن الأخيرة – على الرغم من دقة النتائج التي يمكن الحصول عليها عند استعمالها إلا أنها عملية بطيئة وتستغرق وقتاً طويلاً لإتمام التحليل، قد يتجاوز الانتظار للحصول على نتائجها عدة ساعات أو أيام ، وهو مالا يتفق والحاجة العملية خاصة في السيطرة الكيميائية على العمليات الصناعية لتوجيه التفاعلات الوجهة الصحيحة للحصول على نتائج ذات مواصفات عالية الجودة .

طرق التحليل الآلي Instrumental methods of Chemical analysis

  تقدر المادة بقياس بعض خواصها الفيزيائية أو الكيميائية مثل الكثافة واللون ومعامل الانكسار والتوصيلية الكهربائية والتغيرات الحرارية والكهربائية ….. الخ.

– وتعتمد هذه الطرق أساساً على القياسات الآتية:

(1) انبعاث الطاقة الضوئية Emission of photoenergy  

يتضمن هذا القياس إثارة المادة إلى مستويات عالية من الطاقة بالطاقة الضوئية أو الكهربائية ثم رجوعها على مستوى طاقة منخفض فينبعث منها الطاقة الممتصة وتكون مقياساً لكمية المادة وذلك بواسطة الطرق الآتية:

(أ) طرق تسجيل الطيف الإنبعاثي Emission spectrography

حيث تثار المادة باستخدام القوس الكهربائي.

(ب) المطياف الفوتومتري باللهب flame photometry

حيث تثار المادة باستخدام أنواع مختلفة من اللهب وبعد رجوع المادة إلى حافة طاقة منخفضة تقاس كمية الضوء المنبعثة.

(جـ) وميض الأشعة السينية X-ray fluorecene

حيث تثار المادة بأشعة سينية ذات طول موجي معين وبعد رجوعها إلى حالة طاقة منخفضة تقاس الأشعة المنبعثة وهي التى تقوم بتمييز العنصر.

(2) امتصاص الطاقة الضوئية Absorption of photo energy 

– يتضمن قياس كمية الطاقة الضوئية عند طول موجة معينة تمتصها المادة المراد تحليلها، ولهذا الغرض يمكن استخدام ما يلى:

الخلاصة

مما سبق، يمكن تصنيف طرق التحليل إلى طرق كيميائية وطرق آلية.

تتضمن الطرق الكيميائية عمليات كيميائية تستخدم فيها أجهزة وزجاجيات بسيطة، كما يكون الجزء الضروري فيها هو قياس حجم أو كتلة.

في حين تتضمن الطرق الآلية استخدام آلات معقدة تعتمد على الكهرباء والبصريات والحرارة حيث تقاس الطاقة التي لها علاقة بتركيز النموذج.