Elementaranalys

Modern simultan CHNS förbränningsanalysator

Elementaranalys är en process där ett prov av något material (t.ex. jord, avfall eller dricksvatten, kroppsvätskor, mineraler , kemiska föreningar ) analyseras för dess elementära och ibland isotopiska sammansättning. Elementaranalys kan vara kvalitativ (avgör vilka element som finns), och den kan vara kvantitativ (avgör hur mycket av varje som finns). Elementaranalys faller inom ramen för analytisk kemi , de instrument som är involverade i att dechiffrera vår världs kemiska natur.

Elementaranalyslaboratorium

Historia

Antoine Lavoisier betraktas som uppfinnaren av elementaranalys som ett kvantitativt, experimentellt verktyg för att bedöma den kemiska sammansättningen av en förening. Vid den tiden baserades elementaranalys på gravimetrisk bestämning av specifika absorberande material före och efter selektiv adsorption av förbränningsgaserna. Idag används helautomatiska system baserade på värmeledningsförmåga eller infraröd spektroskopi detektion av förbränningsgaserna, eller andra spektroskopiska metoder.

CHNX-analys

För organiska kemister hänvisar elementaranalys eller "EA" nästan alltid till CHNX-analys - bestämningen av massfraktionerna av kol , väte , kväve och heteroatomer ( X) (halogener, svavel) i ett prov. Denna information är viktig för att hjälpa till att bestämma strukturen av en okänd förening, såväl som för att fastställa strukturen och renheten hos en syntetiserad förening. Inom dagens organisk kemi har spektroskopiska tekniker ( NMR , både ^1H och ^13C ), masspektrometri och kromatografiska förfaranden ersatt EA som den primära tekniken för strukturell bestämning. Men det ger fortfarande mycket användbar kompletterande information. Det är också den snabbaste och billigaste metoden för att bestämma provets renhet.

Elementärt analyssystem

Den vanligaste formen av elementaranalys, CHNS-analys, utförs genom förbränningsanalys . Moderna elementaranalysatorer kan också bestämma svavel samtidigt med CHN i samma mätkörning.

Kvantitativ analys

Kvantitativ analys bestämmer massan av varje närvarande element eller förening. Andra kvantitativa metoder inkluderar gravimetri , optisk atomspektroskopi och neutronaktiveringsanalys .

Gravimetri är där provet löses upp, elementet av intresse fälls ut och dess massa mäts, eller elementet av intresse förflyktigas och massförlusten mäts.

Optisk atomspektroskopi inkluderar flamatomabsorption , grafitugnsatomabsorption och induktivt kopplad plasmaatomemissionsspektroskopi, som undersöker atomernas yttre elektroniska struktur.

Neutronaktiveringsanalys involverar aktivering av en provmatris genom processen för neutroninfångning . De resulterande radioaktiva målkärnorna i provet börjar sönderfalla och avger gammastrålar av specifika energier som identifierar de radioisotoper som finns i provet. Koncentrationen av varje analyt kan bestämmas genom jämförelse med en bestrålad standard med kända koncentrationer av varje analyt.

Kvalitativ analys

För att kvalitativt bestämma vilka grundämnen som finns i ett prov är metoderna masspektrometrisk atomspektroskopi , såsom induktivt kopplad plasmamasspektrometri, som sonderar atommassan; annan spektroskopi, som undersöker den inre elektroniska strukturen hos atomer såsom röntgenfluorescens , partikelinducerad röntgenstrålning, röntgenfotoelektronspektroskopi och Auger -elektronspektroskopi ; och kemiska metoder såsom natriumfusionstestet och Schöniger-oxidation .

Analys av resultat

Analysen av resultaten utförs genom att bestämma förhållandet mellan grundämnen inifrån provet och utarbeta en kemisk formel som passar med dessa resultat. Denna process är användbar eftersom den hjälper till att avgöra om ett skickat prov är den önskade föreningen och bekräftar renheten hos en förening. Den accepterade avvikelsen för elementaranalysresultat från de beräknade är 0,3 %.

Se även

• Dumas metod för molekylviktsbestämning