معرفی رشته شیمی تجزیه و کاربرد آن

پردیس فناوری کیش_طرح مشاوره متخصصین صنعت و مدیریت_گروه مهندسی شیمی

معرفی رشته شیمی تجزیه و کاربرد آن

معرفی شیمی تجزیه :

شیمی تجزیه (Analytical Chemistry) یکی از زیر شاخه های مهم و کاربردی علوم پایه شیمی است که به مطالعه تشخیص ، جداسازی و تعیین یک یا چند گونه شیمیایی میپردازد.

انواع آنالیز:

1.تجزیه کمی :

در تجزیه کمی مقدار یا غلظت دقیق مواد تعیین میشود.

2.تجزیه کیفی :

در تجزیه کیفی هدف شناسایی مواد و نوع اجزای ماده است.

“به طور کلی تجزیه کیفی بر تجزیه کمی مقدم است یعنی ابتدا نوع اجزای یک نمونه و بعد مقدار کمی آنها تعیین میشود.”

روش های آنالیز :

1. تجزیه کلاسیک :

مهم ترین روش های تجزیه کلاسیک روش های وزن سنجی و روش های تیتراسیون هستند که از ابزار های چنان پیشرفته ای استفاده نمی شود.به عنوان مثال روش وزن سنجی رسوبی که دقیق ترین روش تجزیه کمی ماکرو است که در این روش جسم مورد تجزیه به صورت انتخابی به رسوبی کم محلول تبدیل شده و پس از صاف کردن و شست و شو با حلال مناسب برای خارج کردن ناخالصی ها ، خشک یا سوزانده شده و در کوره به محصولی پایدار و ثابت تبدیل میشود و پس از سرد کردن در خشکانه نمونه توزین شده  و مقدار آن تعیین میشوند مانند اندازه گیری آهن به صورت آهن (III) اکسید (Fe₂O₃) یا اندازه گیری یون نیکل (ΙΙ) با استفاده از شناساگر دی متیل گلی اکسیم(DMG) ,… .

2.تجزیه دستگاهی :

در این روش از ابزار ها و دستگاه های پیشرفته تر استفاده میشود که از جمله این روش ها میتوان روش های کروماتوگرافی ، روش های طیف سنجی و روش های الکتروشیمی را نام برد.

تاریخچه شیمی تجزیه :

شیمی تجزیه از همان آغاز پیدایش علم شیمی مهم بوده است، و شامل روش هایی برای تعیین اینکه کدام عناصر و مواد شیمیایی در نمونه ماده مورد نظر وجود دارد، است. در طول این دوره، کمک های مهم در شیمی تجزیه شامل تجزیه و تحلیل عناصر سیستماتیک توسط جاستیوس وون لیبیگ (Justus von Liebig) ارائه شد.

اولین تجزیه و تحلیل ابزاری ، طیف سنجی انتشار شعله ای بود که توسط دو دانشمند معروف رابرت بونزن (Robert Bunsen) و گوستاوکیرشووف (Gustav Kirchhoff) صورت گرفت و باعث کشف روبیدیوم (Rb)و سزیم (Cs) در سال1860  شد.

بیشتر تحولات عمده در شیمی تجزیه پس ازسال 1900 اتفاق افتاد . در طول این دوره، تجزیه و تحلیل ابزاری به طور مداوم در این زمینه گسترش یافت . به ویژه، بسیاری از تکنیک های اولیه اسپکتروسکوپی و اسپکترومتریک در اوائل قرن بیستم کشف شده و در اواخر قرن بیستم تصحیح شد.

مفاهیم پایه شیمی تجزیه :

– نمونه : قسمتی از ماده که عمل تجزیه تحلیل وآنالیز بر روی آن انجام میگیرد.

-آنالیت : بخشی از نمونه است که بررسی و اندازه گیری کمی بر روی آن انجام میشود.

معرفی روش های کلاسیک :

1.روش های وزن سنجی (Gravimetric Methods)

– روش های تجزیه الکتریکی

– روش های رسوبی

– روش های استخراج یا تبخیر

– روش های فیزیکی متفرقه

2.روش ها حجم سنجی (Volumetric Methods)

– تیتراسیون های خنثی شدن اسید و باز

– تیتراسیون های اکسایش کاهش

– تیتراسیون های رسوبی

– تیتراسیون های کمپلکس سنجی

3.روش های الکترو شیمیایی (Electrochemical Methods)

– اندازه گیری شدت جریان

– اندازه گیری تغیرات ولتاژ

– اندازه گیری رسانایی الکتریکی

– اندازه گیری تغییرات مقاومت

4.روش های طیف سنجی (Spectroscopic Methods)

– طیف سنجی جذب مولکولی

– طیف سنجی جذب اتمی

– طیف سنجی نشری

– طیف سنجی فلوئورسانس مولکولی

کاربرد های شیمی تجزیه :

1. کنترل کیفیت محصول:

اکثر صنایع تولیدی باید دارای استاندارد و کیفیت یکنواخت باشند. برای اطمینان از استاندارد و کیفیت مواد اولیه و محصول نهایی تولید شده آزمایش های تجزیه شیمیایی گسترده ای انجام می شود.

2.نمایش و کنترل کننده آلوده کننده ها :

بیشتر محصولات شیمیایی نیاز به کنترل و تعیین آلودگی که ایجاد میکنند دارند مانند حشره کش های آلی کلر دار و فلزات سنگین پسماندهای صنعتی به این منظور به یک روش حساس و صحیح نیاز است که تجزیه شیمیایی این کار را ممکن ساخته است.

3.مطالعات پزشکی و بالینی :

اندازه گیری کمی و کیفی عناصر و ترکیبات مختلف مایعات بدن و خون توسط تجزیه های شیمیایی صورت میگیرد که در آزمایشگاه ها بسیار حائز اهمیت است. مانند اندازه گیری قندخون ، اندازه گیری فلزات سنگین مانند (جیوه ، آرسنیک ، کروم، کادمیم ، نیکل ، سرب ، آلومینیم ، مس ، روی و…)

4.عیار سنجی :

در برخورد با سنگ های خام تعیین ارزش سنگ های قیمتی درون آن در تجارت بسیار مهم است به طوری که تغییرات خیلی کم غلظت در ارزش تجاری آنها تاثیر گذار است. بنابراین انتخاب یک روش دقیق و صحیح تجزیه ای در تعیین عیار این سنگ ها بسیار مهم است.

5. صنایع داروسازی :

شیمی تجزیه یکی از مهمترین عوامل در تولید داروهای مورد نیاز می باشد.

6. اندازه گیری سختی موقت و دائم آب :

در این روش مقدار کلسیم موجود در آب را اندازه میگیرند. اساس اندازه گیری کلسیم در حضور منیزیم پایدار تر بودن کمپلکس(Ca(EDTA نسب به (Mg(EDTA است. EDTA ابتدا با Ca²⁺ وسپس باMg²⁺کمپلکس تشکیل میدهد.

هدف شیمیدان های تجزیه :

بسیاری از متخصصان شیمی تجزیه بر روی یک نوع ماده و ابزار تمرکز می کنند. دانشگاهیان تمایل دارند تا برنامه های جدید و اکتشافات و یا روش های جدید تجزیه و تحلیل تمرکز کنند. کشف یک ماده شیمیایی موجود در خون که خطر ابتلا به سرطان را افزایش می دهد، کشفی است که ممکن است یک شیمیدان تجزیه درگیر آن  باشد.

بطور کل شیمی تجزیه یکی از اساسی ترین زیر شاخه های شیمی است که در تمام صنایع قابل مشاهده است و یک شیمیدان تجزیه به دنبال روش های جدید اندازه گیری ، جداسازی و شناسایی مواد شیمیایی است تا بتواند روش های سریع و ارزان برای اندازه گیری آنالیت موجود در نمونه ها و مواد شیمیایی ارائه دهد.