الكيمياء التحليلية هي علم الحصول على المعلومات ومعالجتها وإيصالها حول تكوين وبنية المادة، كما أنها تهتم بالتقدير الكمي والنوعي للعناصر والمركبات المكونة للمادة.
تطبيقات الكيمياء التحليلية
تشمل تطبيقات الكيمياء التحليلية ما يلي: ضمان سلامة وجودة المواد الغذائية والأدوية والمياه، ضمان الامتثال للأنظمة البيئية، دعم العملية القانونية، كما أنها تشمل مساعدة الأطباء في تشخيص الأمراض، توفير القياسات والوثائق الضرورية للتجارة.
أهمية الكيمياء التحليلية
تم التأكيد على الأساسيات والمفاهيم والتطبيقات والحسابات والأجهزة والتفاعلات الكيميائية لخمسة مجالات رئيسية من الكيمياء التحليلية وهي المعادلة، قياس الجهد، التحليل الطيفي، الكرومات جرافيا، طرق التحليل الكهربائي .
تشير طرق الكيمياء التحليلية إلى التقنيات المستخدمة لاكتشاف وتحديد ووصف وتقدير المركبات الكيميائية، حيث تستخدم هذه الأساليب بشكل شائع في علم الأحياء للبحث والتطوير ومراقبة جودة المنتجات الصيدلانية، كما تسمح الطرق المستخدمة بتحليل نوعي أو كمي، أكثر أو أقل توغلاً وتدميرًا للعينات، إلى جانب أنها تتطلب عادةً أجهزة متطورة.
كما أن الخصائص التي تم تحليلها هي الكتلة، التركيب الكيميائي، التركيب الجزيئي، النشاط الإشعاعي والتفاعلات بين الجزيئات، حيث تتراوح التطبيقات من تحديد الجزيئات الموجودة في العينة إلى التحقق من صحة طرق الإنتاج.
أنواع الكيمياء التحليلية
التحليل الكيميائي الكمي
التحليل الكيميائي الكمي هو فرع من فروع الكيمياء يتعامل مع تحديد الكمية أو النسبة المئوية لواحد أو أكثر من مكونات العينة، إلى جانب ذلك فإنه من الممكن استخدام مجموعة مختلفة من الأساليب للتحليلات الكمية، كما يمكن تصنيفها على نطاق واسع على أنها كيميائية أو فيزيائية، اعتمادًا على الخصائص المستخدمة.
تعتمد الطرق الكيميائية على تفاعلات كيميائية مثل الترسيب أو التعادل أو الأكسدة أو بشكل عام تكوين مركب جديد. حيث تتضمن الطرق الفيزيائية قياس بعض الخصائص الفيزيائية مثل الكثافة، معامل الانكسار، امتصاص أو استقطاب الضوء، القوة الدافعة الكهربائية، القابلية المغناطيسية وغيرها الكثير الأنواع الرئيسية للطرق الكيميائية الصارمة بالتحليل الوزني والتحليل الحجمي وبالمعايرة، غالباً ما يتطلب التحليل مجموعة من الأساليب النوعية لفصل المكونات المطلوبة عن العينة والكمية لقياس الكميات الموجودة.
إن الأداة الأساسية في جميع التحليلات الكمية هي الميزان التحليلي المستخدم في قياس الوزن الدقيق للعينات والرواسب. بالنسبة للعمل التحليلي المعتاد، يجب أن يكون الميزان قادرًا على تحديد الاختلافات في الكتلة التي تبلغ 0.1 مليجرام (حوالي 0.000004 أونصة). في التحليلات الدقيقة، يجب أن يكون الميزان أكثر حساسية بحوالي 1000 مرة، بالنسبة للعمل الخاص، تم تكوين أرصدة ذات حساسية أعلى.
كما أنه يشمل على مؤشر كيميائي وهو عبارة عن مادة تعطي إشارة مرئية، عادة عن طريق تغيير اللون؛ وذلك لوجود أو عدم وجود تركيز عتبة لأنواع كيميائية، مثل حمض أو قلوي في محلول. ومثال على ذلك مادة تسمى ميثيل أصفر، والتي تعطي لونًا أصفر على محلول قلوي. إذا تمت إضافة الحمض ببطء، يظل المحلول أصفر حتى يتم تحديد كل القلويات وعندها يتحول اللون فجأة إلى اللون الأحمر.
التحليل الكيميائي النوعي
التحليل النوعي هو تحديد المعلومات غير العددية حول الأنواع الكيميائية والتفاعل وما إلى ذلك. ومن الأمثلة على ذلك ملاحظة أن التفاعل ينتج غازًا يخرج فقاعات من المحلول أو ملاحظة أن التفاعل ينتج عنه تغير في اللون، كما يمكن الاعتماد على التحليل النوعي مثل التحليل الكمي ولكنه غالبًا ما يكون أسهل بكثير وأسرع وأرخص في الأداء.
يمكن تحديد تكوين مخاليط معقدة نسبيًا من أيونات المعادن باستخدام التحليل النوعي، وهو إجراء لاكتشاف هوية أيونات المعادن الموجودة في الخليط (بدلاً من المعلومات الكمية حول كمياتها)، ولإجراء المستخدم لفصل وتحديد أكثر من 20 كتاونات معدنية شائعة من محلول واحد يتكون من ترسيب انتقائي فقط لأنواع قليلة من أيونات المعادن في وقت واحد تحت مجموعات معينة من الظروف، تصبح خطوات الترسيب المتتالية أقل انتقائية بشكل تدريجي حتى يتم ترسيب جميع أيونات المعادن تقريبًا.
إلى جانب ذلك فإنه من الممكن أن يكون هناك اختلافات بسيطة في المواد والمعدات التي يتم استخدامها في هذا النوع من التحليل، حيث يظهر هذا الاختلاف في التعقيد وذلك بناءً على طبيعة العينة، حيث يجب التحقق من توافر بعض العناصر أو المجموعات التي تحقق الشروط حتى تتوافق مع العين (على سبيل المثال، اختبارات اللهب، اختبارات البقعة).
وفي أغلب الأحيان قد تكون العينة خليطًا معقدًا، حيث في مثل هذه الحالة يجب القيام بتحليل منهجي؛ وذلك بهدف تحديد جميع المكونات.
