ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΧΗΜΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ Σκοπός της χημικής ανάλυσης είναι αρχικά η ποιοτική ανίχνευση των συστατικών ενός δείγματος και στη συνέχεια η ποσοτική αποτίμηση των συστατικών αυτών στο δείγμα. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται στην χημική ανάλυση βασίζονται συνήθως στην μέτρηση μιας ιδιότητας του δείγματος προς ανάλυση (φυσικής ή φυσικοχημικής), η οποία συνδέεται με τη φύση, τη μάζα ή τη συγκέντρωση της προσδιοριζόμενης ουσίας.

Η μετρούμενη αυτή ιδιότητα του δείγματος απο­τελεί δηλαδή, το φορέα της αναλυτικής πληροφορίας. Οι αναλυτικές τε­χνικές μπορούν να ταξινομηθούν με βάση τον τρόπο μέτρησης της ιδιό­τητας του δείγματος, σε κλασικές (ή υγροχημικές) και ενόργανες τεχνι­κές ανάλυσης.

Οι κλασικές τεχνικές ανάλυσης, υποδιαιρούνται:  Στη σταθμική ανάλυση, όπου η αναλυ­τική πληροφορία λαμβάνεται με μέτρηση της μάζας ενός ιζήματος, που προκύπτει από την προσδιοριζόμενη ουσία με τη βοήθεια κατάλληλου αντιδραστηρίου (αντιδραστήριο καταβύθισης).  Στην ογκομετρική ή τιτλομετρική, όπου με­τριέται ο όγκος ενός πρότυπου διαλύματος, που απαιτείται για την πλή­ρη αντίδραση της προσδιοριζόμενης ουσίας.

Μεταγενέστερη μέθοδος χημικής ανάλυσης είναι η ενόργανη χημική ανάλυση η οποία άρχισε να αναπτύσσεται από τη στιγμή που κατασκευάστηκαν όργανα ακριβείας για τη μέτρηση της ηλεκτρικής ενέργειας (ηλεκτροχημεία) καθώς και όργανα μέτρησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας (οπτικές μέθοδοι).

Πλεονεκτήματα των μεθόδων ενόργανης σε σχέση με τις κλασσικές :  Μεγάλη ευαισθησία που επιτρέπει τον προσδιορισμό ιχνοποσοτήτων (ιχνοανάλυση) ή μικρών ποσοτήτων (μικροανάλυση).  Μικρός χρόνος ανάλυσης  Δυνατότητα αυτοματοποίησης

Μειονεκτήματα ενόργανης ανάλυσης :  Μικρότερη ακρίβεια  Χρειάζονται πρότυπες ουσίες για την βαθμονόμηση των οργάνων

ΣΤΑΔΙΑ ΜΙΑΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΧΗΜΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

Οι ενόργανες μέθοδοι ταξινομούνται σε διάφορες ομάδες σύμφωνα με το σε ποια ιδιότητα των προσδιοριζόμενων συστατικών βασίζονται, έτσι, διακρίνονται σε :  Οπτικές μέθοδοι : βασίζονται σε φαινόμενα αλληλεπίδρασης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την ύλη. Εδώ περιλαμβάνονται :

1. Φασματοφωτομετρία (vis – UV – IR) 2. Φθορισμομετρία 3. Νεφελομετρία 4. Φασματοσκοπία ακτίνων Χ 5. Φλογοφασματοφωτομετρία 6. Φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR) 7. Φωτοηλεκτρική φασματοσκοπία

 Ηλεκτροχημικές μέθοδοι, βασίζονται στις ηλεκτροχημικές ιδιότητες των διαλυμάτων, εδώ περιλαμβάνονται : 1. Αγωγιμομετρία 2. Ποτενσιομετρία 3. Πολαρογραφία 4. Κουλομετρία 5. Ηλεκτροσταθμική ανάλυση

 Θερμομετρικές μέθοδοι, βασίζονται στις διάφορες αλλαγές που παρατηρούνται στην ύλη όταν αυτή θερμαίνεται προοδευτικά, εδώ περιλαμβάνονται : 1. Θερμοσταθμική ανάλυση 2. Διαφορική θερμική ανάλυση

 Ραδιοχημικές μέθοδοι : βασίζονται στα φαινόμενα που συμβαίνουν στον πυρήνα των ατόμων, εδώ περιλαμβάνονται : 1. Ραδιομετρική ανάλυση 2. Ισοτοπική ανάλυση 3. Ανάλυση με τη βοήθεια των νετρονίων

Η εφαρμογή των παραπάνω μεθόδων παρουσιάζει τις παρακάτω δυσκολίες : Η φυσική κατάσταση του δείγματος δεν επιτρέπει τη διενέργεια κατάλληλων μετρήσεων Συνυπάρχουν άλλες ουσίες που παρεμποδίζουν τον προσδιορισμό της ουσίας Η συγκέντρωση της ουσίας είναι κάτω από το όριο ανίχνευσης

Για την απομάκρυνση των παρεμποδίσεων χρησιμοποιούνται μέθοδοι διαχωρισμού όπως : o Εκχύλιση o Ιοντοανταλλαγή o Χρωματογραφία o Ηλεκτροφόρηση o ηλεκτροαπόθεση

ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΘΟΔΟΥ Η επιλογή της μεθόδου στηρίζεται στο συστατικό που προσδιορίζεται, από το δείγμα και από τη συγκέντρωσή του Κάθε μέθοδος εξαρτάται από :  Ακρίβεια των αποτελεσμάτων  Διαθέσιμη ποσότητα δείγματος  Περιοχή συγκέντρωσης της ουσίας που εξετάζεται στο δείγμα  Παρουσία άλλων ουσιών που παρεμποδίζουν  Αντιδραστήρια που απαιτούνται  Αν η ανάλυση είναι μεμονωμένη ή ρουτίνας  Κόστος οργάνων που απαιτούνται για την ανάλυση

Κριτήρια επιλογής της μεθόδου :  Ο εξοπλισμός του εργαστηρίου που είναι διαθέσιμος  Η εμπειρία του προσωπικού  Η απαιτούμενη ακρίβεια  Η τάξη της συγκέντρωσης του συστατικού που αναλύεται  Η φύση του δείγματος  Η ποσότητα του δείγματος  Ο αριθμός των δειγμάτων που πρέπει να αναλυθούν  Το συνολικό κόστος της ανάλυσης

ΟΡΙΟ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ  Απόλυτο όριο ανίχνευσης : είναι η μικρότερη ποσότητα μιας ουσίας μg, ng, ή pg που μπορεί να ανιχνευτεί με μια μέθοδο  Σχετικό όριο ανίχνευσης : είναι η μικρότερη συγκέντρωση μιας ουσίας συνήθως σε ppm, ή μg/mL ή μg/g σε ένα διάλυμα που μπορεί να ανιχνευτεί με μια μέθοδο Το όριο ανίχνευσης εξαρτάται από : i. Το χημικό σύστημα ii. Το υπόβαθρο του σήματος

Η κατασκευή του οργάνου επιδρά στο υπόβαθρο και στο θόρυβο του σήματος. Υπόβαθρο σήματος : είναι οι ενδείξεις που δίνει το όργανο όταν γίνονται μετρήσεις σε δείγματα αναφοράς. Θόρυβος σήματος : είναι οι απότομες και ακανόνιστες διακυμάνσεις των ενδείξεων που σχετίζονται με τα ηλεκτρονικά του οργάνου

Η φασματοφωτομετρία βασίζεται στη χρήση φωτός για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης χημικών ενώσεων ή στοιχείων που βρίσκονται με τη μορφή διαλύματος. Τα μόρια διαφόρων ενώσεων έχουν την δυνατότητα να απορροφούν φωτόνια και να μεταπίπτουν στη διεγερμένη κατάσταση με ταυτόχρονη αύξηση της ενέργειας. Το μόριο έχει τη δυνατότητα να εκμέμπει φωτόνια τα οποία έχει απορροφήσει και να μεταπίπτει στη χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση, η οποία ονομάζεται βασική κατάσταση

Η απορρόφηση φωτονίων αυξάνει την ενέργεια των μορίων, ενώ η εκπομπή ενέργειας μειώνει την ενέργεια των μορίων

Σχηματικό διάγραμμα φασματοφωτομετρικής διάταξης Η οπτική δέσμη παράγεται από μία φωτεινή πηγή, περνάει από έναν μονοχρωμάτορα, ο οποίος μπορεί να είναι πρίσμα, ένα διάφραγμα ή ένα φίλτρο, οπότε επιλέγεται το βέλτιστο μήκος κύματος. Στη συνέχεια η οπτική δέσμη με το βέλτιστο μήκος κύματος ισχύος Po περνάει μέσα από το δείγμα, το οποίο βρίσκεται μέσα σε μία κυψελίδα μήκους b και εξέρχεται από την άλλη πλευρά με ισχύ P, διότι μέρος της ακτινοβολίας απορροφάται από το δείγμα (P<Po)

Οι πηγές ακτινοβολίας οι οποίες χρησιμοποιούνται στη φασματοφωτομετρία πρέπει να πληρούν τις παρακάτω προϋποθέσεις : 1. Να έχουν σταθερή ένταση ακτινοβολίας 2. Να έχουν μεγάλη ένταση ακτινοβολίας 3. Η ένταση της ακτινοβολίας να είναι ανεξάρτητη από το μήκος κύματος 4. Η ακτινοβολία που παράγεται να καλύπτει όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα