الكيمياء التحليلية هي فرع في مجال الكيمياء يهتم بتحليل المواد ووصف تركيبها ومكوناتها، سواء من حيث النوع أو الكمية. في هذا الموضوع، سنتحدث عن التحليل الكيميائي وتاريخه وأهميته.
ما هو التحليل الكيميائي
التحليل الكيميائي هو فرع متصل بالكيمياء، وهو تطبيق المعرفة الكيميائية، ولا يقتصر هذا التحليل على إجراء التحاليل الروتينية على عينات مختلفة.
وتهدف إلى تطوير الأساليب التحليلية الموجودة وتحسينها، بالإضافة إلى توسيع نطاق الأساليب التحليلية الموجودة حاليا لتشمل أنواع جديدة من العينات.
كما تهدف الكيمياء التحليلية إلى إبتكار طرق تحليل جديدة لقياس أي ظاهرة كيميائية متاحة، ويجدر الذكر أن الدكتور الكيميائي رايلي `سي.ن. رايلي` قد وصف التحليل الكيميائي بأنه ما يقوم به المتخصص الكيميائي التحليلي.
ذلك عندما حصل على جائزة فيشر للكيمياء التحليلية في عام 1965 ميلادية، ويعتبر هذا الكيميائي التحليلي الأكثر تأثيرا في النصف الثاني من القرن العشرين.
شاهد أيضًا: بحث عن الاكسدة والاختزال في التفاعلات الكيميائية
تطور الكيمياء التحليلية التاريخي
التحليل الكيميائي متاح ومستخدم لفترة طويلة، وتمت الحاجة لاستخدامه بشكل واسع لتلبية احتياجات الخبراء الكيميائيين في دراسة مركبات المواد المختلفة.
وقد قام العديد منهم بتطوير طرق خاصة لتحديد ما يعرف بالمركبات الكيميائية وفصلها، ومن بين الكيميائيين الذين أدوا هذه المهمة: يوستوس فون ليبغ، وروبرت بنزن، وغوستاف كيرشوف.
قام الكيميائي ليبيغ بتطوير نظام لتعرف على عناصر الكيمياء المختلفة، وتبين أن المجموعات الوظيفية مثل الألدهيدات تتفاعل بطرق مشابهة.
تم تطوير الأداة المسؤولة عن تحليل الكيمياء للمركبات بواسطة روبرت وغوستاف، حيث تم تحديد العناصر المكونة لها، وذلك لاستخدامها في المطياف اللهبي “Flame Spectrometer”.
في الوقت الحاضر، يتم استخدام العديد من الطرق التحليلية مثل طيف الكتلة (Mass Spectrometry) والكروماتوغرافيا بالرنين المغناطيسي النووي (NMR – Chromatography) وطريقة الكروماتوغرافيا السائلة العالية الأداء (High – Performance Liquid Chromatography).
أهمية الكيمياء التحليلية
يستخدم التحليل الكيميائي في العديد من المجالات العلمية والطبية والصناعية، ومن أهم هذه المجالات ما يلي:
- التعرف على تركيز الأكسجين `O2` وثاني أكسيد الكربون `CO2` في الدم.
- يستخدم التحليل الكيميائي في تشخيص الغدة الدرقية من خلال تحليل كمية الكالسيوم “Ca” في الدم.
- ويمكن تحديد محتوى البروتين وقيمة الغذاء من خلال تحليل نسبة النيتروجين في الطعام.
- أثناء استخراج الفولاذ من العناصر الكربونية والنيكل والكروم، يتم تحليله.
- لمعرفة المواصفات الخاصة به والمتطلبات المطلوبة من حيث الصلابة ومقاومة التآكل وغيرها من المواصفات.
- سيتم تحليل محتوى المركبتين `ميركابتان` الكيميائي، وهما ذات الصلة بإمدادات الغاز المنزلية، ويهدف ذلك إلى التحذير من حدوث أي تسريبات خطيرة.
طرق الفصل في التحليل الكيميائي
هناك العديد من الطرق المختلفة للتحليل الكيميائي، ومن أهم هذه الطرق ما يلي:
شاهد أيضا: كيف يتم الهضم الكيميائي في المعدة؟
تحليل كروماتوجرافي
يستند هذا التحليل الكيميائي إلى اختلاف المواد في ميلها للمزج، أو التبادل، أو التجزئة على السطح المغطى بالمذيب الجيد أو المناسب، أو من خلال المادة الكيميائية المحددة، وينقسم تحليل الكروماتوغرافي إلى عدة طرق
تجزئة الكروماتوجرافية
وهي العملية المعروفة بتجزئة المخلوط المكون من أجزاء متعددة، ويتم تحليلها على عمود يحتوي على مواد محددة.
الكروماتوجرافية للتبادل الأيوني
يتم الفصل بهذه الطريقة عن طريق تبادل الأيونات السطحية مع أيونات المادة.
الكروماتوجرافية ادمصاص
ويتم فصلها بهذه الطريقة باستخدام الظاهرة المعروفة باستمصاص السطح.
لا تنسى قراءة: معلومات عن النشاط الاشعاعي
الكروماتوجرافية الطبقات الرقيقة
يتم فصل هذه الطريقة باستخدام الألواح الزجاجية، ويتم وضع مادة مسامية عليها لفصل وتحليل المكونات الخاصة بالمادة.
الكروماتوجرافية HPLC
تعرف كروماتوجرافية السوائل العالية باسم `HPLC`.
طرق كهربائية
- يتم فصلها بواسطة استخدام الموصلات الكهربائية وقياس تغير المعامل الكهربائي الخاص بالتوصيل إلى المحول.
- يتم أيضا فصلها باستخدام فرق الجهد الكهربائي من خلال قياس التغير في الجهد أثناء التفاعلات الكيميائية.
- ويساهم في فهم تركيز المواد المختلفة.
- يتم فصلها عن طريق التعرف على كمية الكهرباء المطلوبة لإنهاء التفاعلات، وتستخدم وحدة الكولوم لقياسها.
- تتم الفصل عن طريق استخدام التيارات الكهربائية المعروفة باسم البولاروجرافيا.
- والتي تتوافق مع التركيزات المحددة للمواد التي تم أكسدها واختزالها.
انبعاثات الطاقة الضوئية
طريقة التوثيق للطيف الانبعاثي
تتم عملية تحفيز المواد باستخدام ما يعرف بالقوس الكهربائي.
استخدام مطياف فوتومتري باللهب
يتم إثارة المواد باستخدام اللهب بأنواعه المختلفة.
استخدام الوميض الخاص بالأشعة السينية
تتم عملية تنشيط المواد باستخدام الوميض الخاص بالأشعة السينية.
امتصاص الطاقة الضوئية
- يتم فصل المواد باستخدام طيف المناطق فوق البنفسجية.
- يتم أيضا فصل المواد باستخدام طيف المناطق تحت الحمراء.
- يتم فصل المواد بالرنين المغناطيسي النووي.
- أيضا يتم فصل المواد بالأشعة السينية.
أساليب أخرى لفصل المواد في الكيمياء الحيوية
يتم فصل المواد عن طريق الكيمياء الحيوية بالطرق التالية:
الانكسار الضوئي
ويتم فصلها عن طريق دراسة انكسار الضوء واكتشاف تركيب المادة الكيميائية.
بولاروميتر
الهدف هو التعرف على مقدار الانحرافات التي تحدث عند مرور الضوء في المحلول.
المواد المشعة
المادة تتميز بالنشاط الإشعاعي عندما تنبعث أشعتها التي يتم استخدامها في تقدير كمية المادة.
مطياف الكتلة
في هذا المكان يتم قياس النسبة المتعلقة بالشحنة الأيونية المختلفة.
التوصيلات الحرارية
يتم استخدام القياسات الحرارية لتحديد تركيب المواد.
شاهد أيضا: بحث عن تأثير المواد الكيميائية على الجهاز العصبي
في نهاية الموضوع وبعدما قد تعرفنا على التحليل الكيميائي وتاريخ تطوره وأهميته في المجال التحليلي، وكيفية فصل المركبات في الكيمياء التحليلية، نأمل أن تشاركوا هذا الموضوع عبر وسائل التواصل الاجتماعي.
