Hóa phân tích là gì? Chức năng, phân loại, ứng dụng

Hóa phân tích là khoa học về những phương pháp xác định thành phần hóa học của chất và cấu trúc của những hợp phần với trong chất phân tích.

Những phương pháp của hóa phân tích cho phép xác định định tính một chất, tức là với thể xác định xem chất phân tích được cấu tạo bởi những nhân tố nào, nhóm chức nào, và phân tích xem những nhân tố và những nhóm chức đó được sắp xếp và liên kết với nhau như thế nào (phân tích cấu trúc).

hóa phân tích nghiên cứu những phương pháp phân tích định lượng, tiêu dùng những phương pháp đó để xác định thành phần định lượng của những nhân tố, những hợp chất hóa học trong chất phân tích.

Nói về hóa phân tích, người ta cho rằng đây là khoa học về những phương pháp và phương tiện của phân tích hóa học và trong mức độ nhất định xác định cấu trúc hóa học. Về phương tiện với thể hiểu đó là: dụng cụ, thuốc thử, chất chuẩn, … Phương pháp và phương tiện của phân tích thay đổi thường đưa ra những hướng mới, sử dụng những nguyên tắc mới, cả những hiện tượng từ những ngành nghề với từ xa xưa. Tỉ dụ, trong thực nghiệm phân tích hóa học hiện nay phương pháp vật lý giữ vai trò quan yếu đó là – phương pháp quang quẻ phổ và vật lý hạt nhân.

Cần phân biệt khái niệm “hóa học phân tích” và “phân tích hóa học”. Hóa phân tích là khoa học về những phương pháp phân tích, còn phân tích hóa học là những phương pháp được tiêu dùng trong thực tế để xác định thành phần hóa học của chất phân tích.

Người ta còn phân biệt khái niệm “kỹ thuật phân tích” và “phương pháp phân tích”.

Kỹ thuật phân tích là dựa trên những hiện tượng khoa học để thu thập thông tin về thành phần hóa học của chất phân tích. Tỉ dụ như kỹ thuật sắc ký lỏng hiệu năng cao, kỹ thuật cực phổ.

Phương pháp phân tích là ứng dụng cụ thể của một kỹ thuật phân tích để khắc phục một vấn đề phân tích. Phương pháp của phân tích đó là phương cách (cách) xác định, luận chứng rõ ràng, giám định toàn diện với căn cứ để xác định thành phần của đối tượng phân tích. Tỉ dụ phương pháp phân tích vitamin C bằng kỹ thuật cực phổ, phương pháp xác định phenol trong nước sông tiêu dùng kỹ thuật sắc ký.

Chức năng của hóa phân tích hiện đại

Với thể chia ra làm 3 chức năng (ngành nghề khoa học):

1.   Khắc phục những vấn đề chung của phân tích

Tỉ dụ: phát triển và hoàn thiện những luận thuyết về những phương pháp phân tích.

2.   Nghiên cứu những phương pháp phân tích

3. Khắc phục những nhiệm vụ cụ thể của phân tích

Tỉ dụ: sự thành lập chuyên ngành Hóa phân tích về thuốc phòng chống dịch bệnh.

Cấu trúc sâu của môn học này với thể chia ra phân tích định tính và phân tích định lượng. Phân tích định tính khắc phục vấn đề là những hợp phần nào với trong đối tượng phân tích, phân tích định lượng cho biết về hàm lượng của tất cả hay của từng hợp phần.

Phân loại

1. Phân loại theo đường lối phân tích

  • Tổng thể – Cục bộ – Trực tiếp – Gián tiếp
  • Phân hủy – Ko phân hủy – Gián đoạn – Liên tục

2. Phân loại dựa theo thể tích và khối lượng chất phân tích

  • Phân tích thô: lượng mẫu thử chất rắn 0,1 – Một g, lượng mẫu thử dung dịch từ 1 – 100
  • Phân tích bán vi lượng: lượng mẫu thử từ 0.01 – 0,Một g, dung dịch từ 0,1- 0,3
  • Phân tích vi lượng: lượng mẫu thử từ 10-3 -10-Hai g, dung dịch từ 10-2 – 10-1
  • Phân tích siêu vi lượng: lượng mẫu thử từ 10-6 – 10-12 g, dung dịch từ 10-3 – 10-6

2. Phân loại dựa trên bản tính của những hợp phần của chất cần xác định

  • Phân tích đồng vị: chuyên ngành trong phân tích ít sử dụng, nhưng phân tích này thường tiêu dùng trong vật lý, mỏ, sinh vật học. Tỉ dụ như: xác định nước deuterium trong nước thường, cũng như của oxy “nặng” (đồng vị oxy 18) trong hỗn hợp với sự đồng vị phổ biến oxy 16. Phân tích đồng vị cần thiết lúc nghiên cứu những nhân tố nhân tạo.
  • Phân tích nhân tố (nguyên tử – ion): phân tích những nhân tố nào với trong đối tượng nghiên cứu, hàm lượng là bao nhiêu.
  • Phân tích phân tử: đây là sự phát hiện và xác định hợp chất hóa học được đặc trưng bằng khối lượng phân tử xác định. Tỉ dụ: phân tích hỗn hợp khí, xác định trong ko khí những thành phần chính (N2, O2, CO2, O3, khí trơ). Một trong những phương pháp phân tích phân tử người ta sử dụng phương pháp sắc ký.
  • Phân tích nhóm chức: Đối với phân tích hóa hữu cơ còn với một dạng phân tích ở giữa phân tích nhân tố và phân tử – đó là phân tích nhóm chức. Phân tích này trước hết xác định nhóm chức, tức là xác định từng nhóm hữu cơ riêng biệt như nhóm carboxyl, hydroxyl, amin,…
  • Phân tích chất: Trong phân tích chất người ta xác định trong dạng nào với mặt hợp phần ta quan tâm trong đối tượng phân tích này và hàm lượng của những dạng này. Tỉ dụ: trong mức độ nào của sự oxy hóa với mặt nhân tố As(III) hay As (V), trong trạng thái hóa học nào với mặt nhân tố (tỉ dụ đồng trong khóang chất với thể ở dạng oxyd hay sulfit hay hỗn hợp những hợp chất này). Phân tích chất với nhiều chiếc chung với phân tích phân tử hay tướng.
  • Phân tích tướng (pha): đó là phân tích đối tượng trong hệ dị thể. Tỉ dụ: sunfit và oxyd kẽm phân bố trong khóang chất ko đồng thể mà tạo những tướng khác nhau. Người ta tiêu dùng những phương pháp khác nhau để tách và xác định những hệ dị thể tham gia trong thành phần cấu trúc (những tướng) riêng biệt, khác nhau về tính chất, về cấu trúc vật lý và phân tích nhau bởi giới hạn bề mặt.

Phân loại theo bản tính lương pháp

Xác định theo đặc tính của tính chất đo hay theo khả năng ghi nhận tín hiệu tương ứng. Với thể chia ra:

  • Phương pháp hóa học: là phương pháp dựa trên những phản ứng hóa học. Tỉ dụ: phản ứng acid- base, oxy hóa – khử, kết tủa – hòa tan, tạo phức.
  • Phương pháp hóa lý, vật lý: phương pháp vật lý dựa trên những hiện tượng và quá trình vật lý như phương pháp quang quẻ phổ, phương pháp so màu, vật lý hạt nhân,…
  • Phương pháp sinh vật học: dựa trên những hiện tượng của cuộc sống (trao đổi chất, tăng trưởng, ức chế của vi sinh vật…), tỉ dụ như phương pháp phân tích vi sinh vật là dựa vào quá trình trao đổi chất của vi sinh vật. Bằng phương pháp vi sinh vật người ta định lượng những thuốc kháng sinh, kháng nấm, vitamin,…

Phân tích định tính và phân tích định lượng

1. Phân tích định tính

Phân tích định tính là xác định những nhân tố, những ion, những phân tử với trong thành phần chất phân tích.

Để tiến hành phương pháp định tính người ta tiêu dùng nhiều phương pháp với bản tính khác nhau, những kỹ thuật, những đường lối khác nhau: phương pháp hóa học, vật lý và hóa lý.

a. Phương pháp hóa học

Phương pháp hóa học là những phương pháp định tính dựa trên những phản ứng hóa học. Những phương pháp trong phân tích được sử dụng rộng rãi trong thực tế, phương pháp này ko đòi hỏi trang bị phức tạp nhưng còn với một số nhược điểm là: trong trường hợp cần phải tách chất ra khỏi những tạp chất và phải tách ở dạng tinh khiết thường rất khó khăn, thỉnh thoảng ko thực hiện được, ko phát hiện được những lượng chất rất nhỏ.

b. Phương pháp vật lý và hóa lý

Phương pháp vật lý và hóa lý là những phương pháp dựa trên những tính chất vật lý của những chất cần phân tích.

Tỉ dụ: Sự nhuộm màu ngọn lửa đèn khí ko màu thành màu đặc trưng do những hợp chất bay khá của một số nhân tố hóa học Na+, K+,…

Phương pháp so màu ngọn lửa: Ngọn lửa Na+ với màu vàng, K+ với màu tím, Ba2+ với màu xanh lục nhạt.

Phương pháp phân tích quang quẻ phổ hồng ngoại, phương pháp đo quang quẻ (quang quẻ phổ hấp thụ), phương pháp cực phổ, phương pháp sắc ký v.v…

Sử dụng phương pháp vật lý và hóa lý với thể tách được những nhân tố mà chúng khó bị tách bởi những phương pháp hóa học, phương pháp vật lý và hóa lý với độ nhạy và độ chuẩn xác cao nhưng phải với trang bị phức tạp, máy móc đắt tiền ko phải tất cả những hạ tầng đều trang bị được nên phương pháp hóa học vẫn đóng vai trò quan yếu trong công việc phân tích.

2. Phân tích định lượng

Phân tích định lượng cho phép xác định thành phần về lượng những hợp phần của hợp chất đã cho hoặc của hỗn hợp những chất. Khác với phân tích định tính, phân tích định lượng cho khả năng xác định hàm lượng của những hợp phần riêng rẽ của chất phân tích hoặc hàm lượng chung của chất cần xác định trong chất nghiên cứu.

Những phương pháp tiêu dùng trong phân tích định lượng:

a. Phương pháp phân tích hóa học

Phân tích trọng lượng (phân tích khối lượng)

Phương pháp này dựa vào phản ứng kết tủa những chất cần định lượng với thuốc thử. Kết tủa được tách ra khỏi dung dịch, rửa thật sạch rồi nung hoặc làm khô sau đó đem cân. Từ khối lượng của kết tủa ta xác định được khối lượng của chất cần định lượng.

Phương pháp này mất nhiều thời kì nhưng khá chuẩn xác.

Phân tích thể tích (chuẩn độ)

Phương pháp này dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử đã biết chuẩn xác nồng độ cần tiêu dùng cho phản ứng với chất cần định lượng. Phương pháp này rất phổ biến, dựa trên những phản ứng trung hòa, tạo phức, tạo kết tủa, oxy hóa – khử,…

b. Phương pháp phân tích vật lý và hóa lý (phương pháp phân tích dụng cụ)

Phương pháp phân tích vật lý

Những phương pháp phân tích định lượng cho phép xác định thành phần của chất cần phân tích ko tiêu dùng tới những phản ứng hóa học. Để xác định thành phần chất cần phân tích với thể đo những chỉ số về những tính chất vật lý như: hệ số khúc xạ, độ dẫn điện, nhiệt,…

Phương pháp hóa lý

Những phương pháp phân tích dựa trên sự thay đổi tính chất vật lý của một hệ cần phân tích, sự thay đổi đó xảy ra do những phản ứng hóa học xác định. Những phương pháp vật lý, hóa lý thường tiêu dùng: những phương pháp sắc ký, những phương pháp đo quang quẻ, phương pháp điện hóa, cực phổ, điện di,…

Những bước thực hiện của một phương trình phân tích

B1: Mẫu thử – xác định đối tượng

Trước nhất phải xác định rõ mục tiêu (cần những thông tin gì) và yêu cầu phân tích (định tính hay định lượng). Thu thập thông tin về mẫu thử: bản tính, nguồn gốc, cách lấy mẫu, tình trạng mẫu và bảo quản mẫu.

B2: Lựa chọn phương pháp

Lựa chọn phương pháp phân tích dựa trên những thông tin với trước như: cỡ mẫu phân tích, phương tiện phân tích, yêu cầu phân tích,.. Để đạt kết quả phân tích tốt phụ thuộc nhiều vào sự lựa chọn phương pháp.

B3: Lấy mẫu thử

Đây là bước quan yếu nhất trong cả trật tự phân tích. Chọn mẫu đại diện với thành phần phản ánh đúng thành phần mẫu cần phân tích. Từ mẫu đại diện chọn và chuẩn bị mẫu làm thí nghiệm và phân tích theo yêu cầu.

B4: Xử lý mẫu thử

Để phân tích, mẫu thử phải được xử lý là tách những chất cản trở ra khỏi hỗn hợp trước lúc đo. Đây là giai đoạn quan yếu trong phân tích.

B5: Tiến hành đo những chất phân tích

Sử dụng những dụng cụ, máy móc thích hợp để đo chất cần phân tích.

B6: Tính toán – xử lý kết quả phân tích

Những dữ liệu thu được xử lý theo toán thống kê để giám định độ tin cậy của kết quả đo được. Những bước trên liên quan mật thiết với nhau và tác động lẫn nhau. Trong thực tế, tuỳ theo từng trường hợp cụ thể, những bước tiến hành trên được đơn thuần hóa hoặc bỏ qua một số bước, hoặc thực hiện đúng những bước trên.

Hóa phân tích liên quan tới ngành khoa học khác

Hóa phân tích ko thể và ko chỉ là một phần của ngành hóa học mà nó liên quan mật thiết với những ngành khác như: vật lý và kỹ thuật. Phân tích hóa học phần to dựa trên những thành tựu của quang quẻ phổ (quang quẻ học, phóng xạ…), vật lý hạt nhân và nhiều phần khác của vật lý.

Những phương pháp phân tích hóa học được sử dụng trên nền tảng những thành tựu của những ngành hóa khác như: lý thuyết về thăng bằng hóa học, điện hóa, động hóa học, hóa vô sinh, hóa hữu cơ, hóa keo. Ngoài ra Hóa phân tích còn liên quan tới toán học và sinh vật học.

Tương tự với thể nói rằng Hóa phân tích là đặc trưng của khoa học gồm nhiều ngành, khoa học liên quan.

Ứng dụng

Hóa phân tích đóng vai trò quan yếu trong sự phát triển khoa học kỹ thuật và nhiều môn khoa học tự nhiên: hóa học, địa chất, địa lý, khoáng vật học, vật lý, sinh vật học, sinh hóa, nông hóa, y dược khoa. Trong những ngành nghề này để thực hiện những dự án nghiên cứu khoa học đều đòi hỏi phải ứng dụng những phương pháp phân tích. Dựa vào những thông tin của phân tích hóa học mà những nhà địa chất tìm kiếm những khoáng vật. Dựa vào kết quả phân tích máu những thầy thuốc chẩn đoán được tình trạng sức khỏe của con người. Sự định lượng những ion K+, Ca2+, Na+ trong dịch tế bào động vật cho phép những nhà sinh lý học nghiên cứu vai trò của những ion này trong sự dẫn truyền luồng thần kinh cũng như trong cơ chế co và duỗi của những cơ. Những nhà hóa học giảng giải những cơ chế phản ứng hóa học nhờ vào việc nghiên cứu véc tơ vận tốc tức thời phản ứng, nhờ với những phương pháp phân tích hiện đại mà người ta tổng hợp được những chất hóa học mới, …

Hướng phát triển của hóa phân tích

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật tiên tiến đòi hỏi chuyên ngành Hóa phân tích ngày một hoàn thiện, để phục vụ nhu cầu trên Hóa phân tích tiến tới phải khắc phục được 5 vấn đề sau:

a. Xác định và khắc phục những trắc trở trong Hóa phân tích

Cần phải xác định những thông tin cụ thể (định tính, định lượng, tính chất, chức năng). Xác định tình huống cụ thể.

b. Thiết kế một trật tự phân tích

Thiết lập tiêu chuẩn cho một trật tự phân tích (độ chuẩn xác, độ đúng, độ nhạy, giá tiền, quy mô thực hiện, tiến độ thực hiện…)

Xác định những yếu tố cản trở. Lựa chọn phương pháp.

Thiết lập những tiêu chuẩn thẩm định. Cách lấy mẫu.

c. Thực hiện và thu thập dữ liệu

Kiểm định dụng cụ và trang thiết bị.

Chuẩn hóa thuốc thử.

Thu thập dữ liệu.

d. Xử lý dữ liệu

Giảm hoặc biến đổi dữ liệu. – Tìm hiểu kết quả.

Phân tích thống kê. – Biểu thị kết quả.

e. Thực hiện giám định của hạ tầng bên ngoài

Rà soát giám định lại kết quả ở phòng thí nghiệm của hạ tầng bên ngoài.

Tuỳ điều kiện thực tế, tình hình cụ thể của hạ tầng với thể ko khắc phục được ngay hết những vấn đề mà từng bước khắc phục tiến tới hoàn chỉnh như những yêu cầu đặt ra.

Hiện nay ở nước ta ngành Dược đang phát triển, những xí nghiệp Dược cổ phần trong nước và liên doanh đã ra đời, tuy nhiên những phòng bào chế ở những khoa Dược những bệnh viện cũng phát triển ko ngừng, ngoài ra những nguồn thuốc nhập khẩu cũng rất phong phú từ những nước phát triển và đang phát triển. Để đảm bảo chất lượng thuốc sản xuất và thuốc xuất nhập khẩu tới tay người tiêu tiêu dùng, công việc kiểm nghiệm thuốc ngày càng được quan tâm, vì vậy người Dược sĩ cần trang bị những tri thức vững vàng về Hóa học phân tích. Ngoài công việc kiểm nghiệm thuốc, những công việc khác trong những phòng thí nghiệm hóa dược, dược lý, dược liệu, dược lâm sàng, sinh hóa, độc chất,… cũng đòi hỏi những tri thức về Hóa học phân tích.

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *