Элементный анализ - Elemental analysis

Современный синхронный анализатор горения CHNS

Элементный анализ это процесс, при котором образец какого-либо материала (например, почвы, сточных вод или питьевой воды, биологических жидкостей, минералы, химические соединения ) анализируется на его элементаль и иногда изотопический сочинение.[нужна цитата ] Элементный анализ может быть качественным (определение присутствующих элементов) и количественным (определение количества каждого из них). Элементный анализ входит в сферу аналитическая химия, набор инструментов, участвующих в расшифровке химической природы нашего мира.

Лаборатория элементного анализа

История

Антуан Лавуазье считается изобретателем элементного анализа как количественного экспериментального инструмента для оценки химического состава соединения. В то время элементный анализ был основан на гравиметрическом определении конкретных адсорбирующих материалов до и после селективного отбора. адсорбция дымовых газов.[1][2] Сегодня полностью автоматизированные системы на базе теплопроводность или же ИК-спектроскопия обнаружения дымовых газов или другие спектроскопические методы.

CHNX анализ

Для химиков-органиков элементный анализ или «EA» почти всегда относится к анализу CHNX - определению массовые доли из углерод, водород, азот, и гетероатомы (X) (галогены, сера) образца.[нужна цитата ] Эта информация важна для определения структуры неизвестного соединения, а также для определения структуры и чистоты синтезированного соединения. В современной спектроскопической технике органической химии (ЯМР, обе 1Рука 13C), масс-спектрометрии и хроматографический процедуры заменили EA в качестве основного метода структурного определения, хотя он по-прежнему дает очень полезную дополнительную информацию. Это также самый быстрый и недорогой метод определения чистоты пробы.

Система элементного анализа

Наиболее распространенная форма элементного анализа, анализ CHNS, выполняется с помощью анализ горения. Современные элементные анализаторы также способны одновременно определять сера вместе с CHN в одном измерении.[3][4][5][6]

Количественный анализ

Количественный анализ - это определение массы каждого присутствующего элемента или соединения.[7] Другие количественные методы включают: гравиметрия, оптический атомная спектроскопия, и нейтронно-активационный анализ.

Гравиметрия - это когда образец растворяется, а затем осаждается интересующий элемент и измеряется его масса, или интересующий элемент улетучивается, и измеряется потеря массы.

Оптическая атомная спектроскопия включает: пламя атомной абсорбции, графитовая печь атомно-абсорбционная, и атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой, которые исследуют внешнюю электронную структуру атомов.

Нейтронно-активационный анализ включает активацию матрицы образца в процессе захват нейтронов. Образовавшиеся радиоактивные ядра-мишени образца начинают распадаться, испуская гамма-лучи определенных энергий, которые идентифицируют радиоизотопы, присутствующие в образце. Концентрация каждого аналита может быть определена путем сравнения с облученным стандартом с известными концентрациями каждого аналита.[8]

Качественный анализ

Чтобы качественно определить, какие элементы присутствуют в образце, используются масс-спектрометрические методы. атомная спектроскопия, Такие как масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, который исследует массу атомов; другая спектроскопия, которая исследует внутреннюю электронную структуру атомов, например Рентгеновская флуоресценция, рентгеновское излучение, индуцированное частицами, Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, и Оже-электронная спектроскопия; и химические методы, такие как испытание на синтез натрия и Окисление Шенигера.

Анализ результатов

Анализ результатов проводится путем определения соотношения элементов внутри образца и расчета химическая формула что соответствует этим результатам. Этот процесс полезен, поскольку помогает определить, является ли отправленный образец желаемым соединением, и подтверждает чистоту соединения. Принятое отклонение результатов элементного анализа от расчетных составляет 0,3%.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Прегль, Фриц (1917). Количественный микроанализ органических веществ. Берлин: Springer. ISBN  978-3-86444-914-7.
  2. ^ «Фриц Прегль - Нобелевская лекция: количественный микроанализ органических веществ». www.nobelprize.org. Получено 2016-07-04.
  3. ^ «Орхусский университет: центр элементного анализа». 3 июля 2016 г. Архивировано с оригинал 15 июля 2015 г.. Получено 3 июля 2016.
  4. ^ наук, Faculté des. "Лаборатория стабильных изотопов Г.Г. Хэтча - Методы - Количественный анализ". www.isotope.uottawa.ca. Архивировано из оригинал на 2016-03-04. Получено 2016-07-04.
  5. ^ Саху, Рамеш Чандра; Патель, Раджкишор; Рэй, Банким Чандра (01.08.2011). «Удаление сероводорода с помощью красного шлама в условиях окружающей среды». Технология переработки топлива. 92 (8): 1587–1592. Дои:10.1016 / j.fuproc.2011.04.002.
  6. ^ Käldström, Mats; Майне, Никлас; Фарес, Кристоф; Ринальди, Роберто; Шют, Ферди (2012). «Фракционирование« водорастворимой лигноцеллюлозы »на сахара C5 / C6 и лигнины, не содержащие серы» (PDF). Зеленая химия. RSCPublishing. 16 (5): 2454–2462. Дои:10.1039 / C4GC00168K. S2CID  52969790.
  7. ^ Из Колумбийской энциклопедии на сайте answers.com: http://www.answers.com/library/Columbia+Encyclopedia-cid-2284496[постоянная мертвая ссылка ]: химический анализ
  8. ^ «Анализ нейтронной активации». Группа аналитической химии. Получено 28 ноября 2012.
  9. ^ «Элементный микроанализ CHN». www.ucl.ac.ke. Получено 2017-11-03.