Formarea în fiecare dintre cele cinci domenii ale chimiei oferă o perspectivă unică asupra studiului chimiei. Cursurile și manualele de chimie de licență sunt mai mult decât o colecție de fapte; ele sunt un fel de ucenicie. În conformitate cu acest spirit, acest capitol prezintă domeniul chimiei analitice și evidențiază perspectivele unice pe care chimiștii analiticieni le aduc studiului chimiei.

Să începem cu o întrebare înșelător de simplă. Ce este chimia analitică? Ca toate domeniile chimiei, chimia analitică este o disciplină prea largă și prea activă pentru a o defini complet. În acest capitol, prin urmare, vom încerca să spunem câte ceva despre ceea ce este chimia analitică, precum și câte ceva despre ceea ce nu este chimia analitică.

Chimia analitică este adesea descrisă ca fiind domeniul chimiei responsabil cu caracterizarea compoziției materiei, atât calitativ (Există plumb în această probă?), cât și cantitativ (Cât de mult plumb este în această probă?). După cum vom vedea, această descriere este înșelătoare.

Majoritatea chimiștilor fac în mod obișnuit măsurători calitative și cantitative. Din acest motiv, unii oameni de știință sugerează că chimia analitică nu este o ramură separată a chimiei, ci pur și simplu aplicarea cunoștințelor chimice.1 De fapt, probabil că ați efectuat analize cantitative și calitative în cadrul altor cursuri de chimie.

Definirea chimiei analitice ca aplicare a cunoștințelor chimice ignoră perspectiva unică pe care chimiștii analiticieni o aduc studiului chimiei. Meșteșugul chimiei analitice nu constă în efectuarea unei analize de rutină pe o probă de rutină, care se numește mai adecvat analiză chimică, ci în îmbunătățirea metodelor analitice stabilite, în extinderea metodelor analitice existente la noi tipuri de probe și în dezvoltarea de noi metode analitice pentru măsurarea fenomenelor chimice.2

Iată un exemplu al acestei distincții între chimia analitică și analiza chimică. Inginerii minieri evaluează valoarea unui minereu prin compararea costului de extragere a minereului cu valoarea conținutului său. Pentru a estima valoarea acestuia, ei analizează o mostră din minereu. Provocarea de a dezvolta și valida o metodă analitică cantitativă adecvată este responsabilitatea chimistului analitic. După dezvoltarea acesteia, aplicarea zilnică, de rutină, a metodei analitice este sarcina analistului chimic.

O altă distincție între chimia analitică și analiza chimică este că chimiștii analitici lucrează pentru a îmbunătăți și extinde metodele analitice stabilite. De exemplu, mai mulți factori complică analiza cantitativă a nichelului din minereuri, inclusiv distribuția inegală a nichelului în cadrul minereului, matricea complexă de silicați și oxizi a minereului și prezența altor metale care pot interfera cu analiza. Figura \(\(\PageIndex{1}\) prezintă o schiță schematică a unei metode analitice standard utilizate la sfârșitul secolului al XIX-lea.3 Necesitatea multor reacții, digestii și filtrări face ca această metodă analitică să fie atât consumatoare de timp, cât și dificil de realizat cu acuratețe.

Figura \(\PageIndex{1}\): Schema analitică a lui Fresenius pentru analiza gravimetrică a Ni în minereuri. Observați că masa de nichel nu este determinată direct. În schimb, Co și Ni sunt izolate și cântărite (masa A), iar apoi Co este izolat și cântărit (masa B). Cronologia arată că, după digerarea unei probe, este nevoie de aproximativ 44 de ore pentru a finaliza o analiză. Această schemă este un exemplu de analiză gravimetrică în care masa este măsurarea importantă. Consultați Capitolul 8 pentru mai multe informații despre procedurile gravimetrice.

Figura \(\PageIndex{2}\): Dimetilglioximă

Dezvoltarea, în 1905, a dimetilglioximă (dmg), un reactiv care precipită selectiv \(\ce{Ni^{2+}}\) și \(\ce{Pd^{2+}}\), a condus la o metodă analitică îmbunătățită pentru analiza cantitativă a nichelului.4 Analiza rezultată, așa cum se arată în figura \(\PageIndex{3}\), necesită mai puține manipulări și mai puțin timp după finalizarea dizolvării probei. În anii 1970, spectrometria de absorbție atomică cu flacără a înlocuit gravimetria ca metodă standard de analiză a nichelului din minereuri5 , ceea ce a dus la o analiză și mai rapidă. Astăzi, metoda analitică standard utilizează un spectrometru de emisie optică cu plasmă cuplată inductiv.

Figura \(\PageIndex{3}\): Analiza gravimetrică pentru Ni în minereuri prin precipitarea Ni(dmg)2. Cronologia arată că este nevoie de aproximativ patru ore pentru a finaliza o analiză după digerarea probei, ceea ce este de 10 ori mai scurt decât în cazul metodei din figura \(\PageIndex{1}\). Factorul de 0,2301 din ecuația pentru %Ni ține cont de diferența de greutate a formulei pentru Ni și Ni(dmg)2; a se vedea capitolul 8 pentru mai multe detalii.

O descriere mai adecvată a chimiei analitice este „știința inventării și aplicării conceptelor, principiilor și… strategiilor de măsurare a caracteristicilor sistemelor chimice.”6 Chimiștii analitici operează de obicei la marginile extreme ale analizei, extinzând și îmbunătățind capacitatea tuturor chimiștilor de a face măsurători semnificative pe eșantioane mai mici, pe eșantioane mai complexe, pe scări de timp mai scurte și pe specii prezente la concentrații mai mici. De-a lungul istoriei sale, chimia analitică a furnizat multe dintre instrumentele și metodele necesare pentru cercetarea în celelalte domenii tradiționale ale chimiei, precum și pentru a promova cercetarea multidisciplinară în, pentru a numi doar câteva, chimia medicală, chimia clinică, toxicologia, chimia criminalistică, știința materialelor, geochimia și chimia mediului.

În acest manual veți întâlni numeroase exemple de metode analitice, dintre care cele mai multe sunt exemple de rutină de analiză chimică. Cu toate acestea, este important să ne amintim că problemele care nu sunt de rutină i-au determinat pe chimiștii analiticieni să dezvolte aceste metode.

Când vă aflați data viitoare în bibliotecă, răsfoiți un număr recent al unei reviste cu orientare analitică, cum ar fi Analytical Chemistry. Concentrați-vă asupra titlurilor și rezumatelor articolelor de cercetare. Deși este posibil să nu recunoașteți toți termenii și metodele analitice, veți începe să răspundeți singur la întrebarea „Ce este chimia analitică?”

.