6408
edicions
Canvis
Anar a la navegació
Anar a la busca
Pàgina nova, en el contingut: «thumb|Determinació de la composició d'una mostra per [[resonància magnètica nuclear ]] La '''química analítica''' és la branca...».
[[Archiu:Widmo1HNMR.png|thumb|Determinació de la composició d'una mostra per [[resonància magnètica nuclear]] ]]
La '''química analítica''' és la branca de la [[química]] que consistix en l'[[Anàlisis química|anàlisis]] de mostres de substàncies diverses per determinar-ne la seua composició química; així com l'estudi de les tècniques per fer anàlisis i estudiar les dades ([[quimiometria]]). Hi ha dos tipos principals d'anàlisis química:
* '''Anàlisis qualitativa''', que pretén establir la presència o absència d'un determinat [[elements químics|element]] o [[compost químic]] en la mostra per sobre d'un determinat nivell.
* '''Anàlisis quantitativa''', que preten mesurar la quantitat o proporció exacta d'un determinat [[elements químics|element]] o [[compost químic]] en la mostra. Este és el tipo d'anàlisis més freqüent en la química analítica moderna.
En química analítica cal posar una cura especial en la recollida i tractament de les mostres, i utilisar les ferramentes [[estadística|estadístiques]] adequades per tal de poder obtindre la màxima [[precisió i exactitut]] de les mesures.
Les tècniques [[química física|físico-químiques]] utilisades són molt variades. Les més habituals avui en dia es basen en l'[[espectroscòpia]]. També existixen tècniques clàssiques com la [[gravimetria]] i la [[volumetria]], tècniques basades en mesures elèctriques ha siga de potencial ([[potenciometria]]), el corrent ([[amperometria]]) o la relació entre abdós ([[voltamperometria]]).
== Conceptes usats en química analítica ==
* [[Analit]]: l'analit és la substància (element o compost químic) de la qual s'està determinant la presència o concentració.
* [[Matriu (química analítica)|Matriu]]: la matriu és el conjunt de components que formen la nostra mostra a més d'aquell o aquells que estem determinant.
* [[Alíquota]]: una alíquota és una chicoteta fracció de la mostra que s'agafa en tal de realitzar una anàlisi.
== Anàlisi química qualitativa ==
{{Principal|Anàlisi inorgànica qualitativa}}
[[Fitxer:Halogenidnachweis.jpg|thumb|Determinació de l'existència de Brom i Iode, a partir del color resultant després d'afegir hexà]]
Les substàncies inorgàniques són unes 30.000 i estan compostes per la quasi totalitat dels [[element químic|elements químics]].
El reconeixement d'una substància es basa en algunes de les seues propietats químiques, consistents en la formació d'altres noves substàncies fàcilment recognoscibles que, en general, són de naturalesa insoluble o gasosa i posseeixen un color i una olor característica. Tanmateix, no és possible pensar que cada substància, de les desenes de mils existents, puga reconèixer-se mitjançant una reacció diferencial característica d'ella, i encara que els compostos minerals es troben o passen en dissolució en forma [[Ió (àtom) |iònica]] i el nombre d'espècies iòniques és enormement més xicotet, ni tan sols per a aquests, ni tampoc per als ions més corrents que normalment pot estar presents en una dissolució, es tenen assajos específics de reconeixement, sense que interferisca la possible presència dels altres. Així, per exemple, si existira un únic [[clorur]] insoluble blanc o un únic [[cromat]] insoluble groc, es comprendria que en agregar a la dissolució objecte de l'assaig, un clorur o un cromat soluble, la formació d'un [[Precipitació química|precipitat]] blanc en el primer cas i groc en el segon seria prova concloent de l'existència en la dissolució investigada del [[catió]] en qüestió; però en ser diversos els clorurs insolubles blancs i diversos els cromats insolubles grocs, la formació o no d'un precipitat serà tan sols la prova que en la dissolució objecte de l'anàlisi existixen o no hi ha els ions metàl·lics corresponents al grup d'aquests compostos insolubles. Si un només assaig no pot resoldre respecte a la possible presència d'un ió determinat, ens permet en canvi decidir sobre l'existència en la dissolució investigada d'un grup particular d'ions i quasi sempre en un nombre molt reduït. Per aquest motiu, és necessari establir un mètode sistemàtic de reconeixement dels ions que poden existir en dissolució, després d'haver portat el producte que es desitja analitzar a l'estat de dissolució.
Tots els mètodes de l'anàlisi qualitativa es basen en la formació de compostos insolubles mitjançant diversos reactius, agregats successivament a la dissolució, després de separar per filtració el precipitat format en cada cas. Cada precipitat, que conté un grup reduït d'ions, es dissol després, totalment o parcialment en els [[reactiu]]s apropiats; s'agreguen nous reactius per a formar precipitats amb un nombre cada vegada menor d'ions fins a arribar a un únic compost insoluble que caracteritza un particular ió. La formació de compostos insolubles i la redissolució de precipitats (per formació d'un compost molecular o iònic, poc ionitzat) constitueixen els processos químics analítics. L'aplicació sistemàtica del principi del [[producte de solubilitat]] constitueix la base teòrica de tota química analítica qualitativa.
Com els mètodes de reconeixement sistemàtic de [[cations]] són relativament més senzills que els d'[[anions]], s'assaja primer la presència de cations i després la d'anions. Tanmateix, la possible presència o absència de molts anions pot ja decidir-se de la de cations existents en la dissolució. Així, per exemple, si en la dissolució hi ha l'ió [[bari (element)|bari]] o l'ió [[plom]], no hi hi ha dubte que no pot estar present l'ió [[sulfat]], l'[[ió (àtom)|ió]] [[carbonat]], ni tots els altres anions que formen sals bàriques o sals de plom insolubles.
=== Reconeixement de cations ===
Hi ha diversos mètodes de reconeixement de cations, que es diferencien en algun dels reactius agregats a la dissolució per a la precipitació successiva dels grups de compostos insolubles corresponents. La majoria d'ells utilitzen el gas sulfhídric per a la precipitació d'un cert nombre de cations com a [[sulfur]]s insolubles. L'assaig sistemàtic de cations es coneix correntment com a marxa analítica de cations. La més senzilla i utilitzada ve esquematisada a continuació, indicant-se en ella tan sols els metals més corrents. Compren tradicionalment 5 grups, si be el tercer està dividit en dos subgrups:
* '''Grup 1''': Reactiu HCl. Precipiten els clorurs de: <math>Ag^+</math>, <math>Pb^{++}</math>, i <math>Hg_2^{++}</math>.
* '''Grup 2''': Reactiu <math>SH_2</math>. Precipiten els sulfurs de: <math>As^{+3}</math>, <math>As^{+5}</math>, <math>Sb^{+5}</math>, <math>Sb^{+3}</math>, <math>Sn^{+2}</math>, <math>Sn^{+4}</math>, <math>Hg^{+2}</math>, <math>Pb^{+2}</math>, <math>Cu^{+2}</math>, <math>Cd^{+2}</math>, i <math>Bi^{+3}</math>.
* '''Grup 3''':
** '''Subgrup a''': Reactiu <math>NH_3 + ClNH_4</math>. Precipiten els [[hidròxid]]s de <math>Fe^{+3}</math>, i <math>Al^{+3}</math>, <math>Cr^{+3}</math>.
** '''Subgrup b''': Reactiu <math>S(NH4)_2 + ClNH_4</math>. Precipiten els sulfurs de <math>Mn^{++}</math>, <math>Zn^{++}</math>, <math>Co^{++}</math>, i <math>Ni^{++}</math>.
* '''Grup 4''': Reactiu <math>CO_3(NH4)_2 + NH_3 + ClNH_4</math>. Precipiten els [[carbonat]]s de: <math>Ca^{++}</math>, <math>Sr^{++}</math>, i <math>Ba^{++}</math>.
* '''Grup 5''': Reactius distints per al: <math>Mg^{++}</math>, <math>K^+</math>, <math>Na^+</math>, i <math>Li^+</math>.
El desenvolupament de la marxa analítica és la següent:
Grup 1: la dissolució original, que pot contenir tots els cations, alguns d'ells possiblement en forma d'anió (CrO4-, MnO4-, etc.), es tracta en calent amb [[àcid clorhídric]] en excés, es deixa refredar i es filtra. El líquid filtrat (líquid I) passa a la investigació del grup 2. El precipitat blanc que ha pogut formar-se pot consistir dels clorurs d'argent, plom i mercurós, tots o algun d'ells. Una part es tracta amb aigua bullent i es filtra en calent. El [[clorur de plom]], relativament soluble, es dissol i en el filtrat pot reconèixer-se aquest catió mitjançant un iodur o un cromat soluble, que formen iodur o cromat de plom, grocs, molt més insolubles. El residu insoluble en aigua calenta es tracta amb [[amoníac]] diluït; si s'ennegreix és que existia en ell [[clorur mercurós]] i es forma [[mercuri (element)|mercuri]] metàl·lic finament dividit. El líquid amoniacal, filtrat, podrà contenir l'argent en forma d'ió complex, Ag(NH<sub>3</sub>)<sup>2+</sup>, si en acidificar novament amb àcid clorhídric es forma un precipitat blanc coagulós, és que existia efectivament ió argent.
Grup 2: es calfa el líquit I i es fa passar a través d'ell, durant uns minuts, un corrent de [[sulfur d'hidrogen]]. S'obté un precipitat, generalment negre, dels sulfurs d'[[arsènic]], [[antimoni]], [[Estany (element)|estany]], [[Mercuri (element)|mercúric]], [[plom]] (pel fet que el clorur de plom és relativament soluble), [[coure]], [[cadmi]] i [[bismut]]. Estos sulfurs, que precipiten en mig àcit, en el que la concentració d'ions S-2 procedents del sulfur d'hidrogen és enormement baixa, tenen un [[producte de solubilitat]] molt xicotet. El precipitat se separa per filtració i el filtrat (líquit 2) passa a la investigació del grup 3. El precipitat de sulfurs es tracta amb [[polisulfur amònic]], Sx(NH4)2; els sulfurs d'arsènic, [[antimoni]] i estany, i en molt xicoteta extensió els de mercuri i coure, es dissolen per formar ions complexos i es filtren per a separar les [[tiosal]]s solubles dels sulfurs que romanen insolubles (de mercuri, plom, coure, cadmi i [[bismut]]). La separació de cada un dels metalls en el líquid i en el filtrat, per a la seua particular identificació, escapa de l'abast d'aquesta obra.
Grup 3: el líquid 2 es bull per a eliminar el SH2 dissolt, s'afig un poc d'àcid nítric o de [[peròxid d'hidrogen]] per a oxidar el ferro que pot existir de l'estat ferrós al fèrric, s'agrega clorur amònic i s'afig en calent amoníac diluït; precipiten els hidròxids de [[ferro]] (fèrric), [[alumini]] i [[crom]], que no són solubles en amoníac. La presència del clorur amònic fa tan xicoteta la concentració dels ions OH-, per efecte de l'ió comú, que els hidròxids dels altres metalls del grup, encara que relativament insolubles, no poden precipitar. El de ferro és terrós, el d'alumini blanc i el de crom verdós, per la qual cosa el color del precipitat pot servir d'orientació respecte als cations presents, i en separar-lo per [[filtració]], pot investigar-se adequadament per al reconeixement de cada un dels ions metàl·lics que poden trobar-se en el mateix. El filtrat obtingut en separar el precipitat dels hidròxids, es bull i s'agrega [[sulfur amònic]] acabat d'obtenir. S'obté un precipitat dels sulfurs de manganès, zinc, cobalt i níquel, que se separa per filtració; el filtrat (líquid 3) passa a la investigació del grup 4. El precipitat, el color del qual permet orientar-se respecte als sulfurs presents (els de cobalt i níquel són negres; el de [[manganès]], rosat; el de zinc, blanc), s'investiga adequadament per al reconeixement particular de cada un dels cations que poden existir. En tractar-lo amb àcid clorhídric diluït es dissolen els sulfurs de manganès i zinc i queden insolubles els de cobalt i níquel, que només es dissolen en [[àcid nítric]] concentrat o millor en [[aigua règia]].
Grup 4: el líquid 3 conté els [[metalls alcalinoterris]] i els alcalins. S'acidifica amb àcid clorhídric i es bull per a eliminar el SH2; es filtra en el cas que existisca un precipitat de sofre (si el sulfur amònic contenia un poc de [[polisulfur]]) i s'alcalinitza feblement amb amoníac (pel que es forma [[clorur amònic]]), per a després agregar [[carbonat amònic]]. Es calfa i el precipitat dels carbonats de calci, estronci i bari se separa per filtració; el filtrat (líquid 4) passa a la investigació del grup 5. La presència d'un excés d'ions NH4+ impedeix la precipitació del [[carbonat magnèsic]]. El precipitat obtingut es dissol en àcid nítric i s'evapora a sequedat, per a convertir els carbonats en [[nitrat]]s, que s'investiguen per a reconèixer els cations alcalinoterris realment existents.
Grup 5: comprèn el magnesi i els [[metalls alcalins]], normalment [[sodi]] i [[potassi]], junt amb sals amòniques procedents dels reactius afegits. Per açò, la possible presència d'aquestes en la dissolució original s'investiga prèviament, per a la qual cosa s'alcaliniza amb un lleuger excés de [[sosa càustica]] i es calfa; l'existència de sals amòniques es reconeix per l'olor penetrant de l'amoníac. El magnesi s'investiga agregant [[fosfat disòdic]], PO4HNa, al líquid 4; si hi ha present [[magnesi]] es forma un precipitat blanc cristal·lí de [[fosfat amònic magnèsic]], PO4NH4Mg. Els metalls alcalins s'investiguen correntment a la flama.
=== Reconeixement d'anions ===
La investigació sistemàtica d'anions és més complexa que la de cations i és més difícil donar un esquema precís d'una marxa analítica d'anions, fins i tot referida als anions més corrents. Molts anions s'han posat de manifest en la investigació de cations, com ara els anions dels àcids insolubles (sílic, etc.), que precipiten en acidular la dissolució, i els anions que contenen metalls, que es transformen en compostos metàl·lics insolubles ([[arsenit]]s, [[arsenat]]s, [[cromat]]s, [[permanganat]]s, etc) en les distintes fases de la marxa analítica. Altres anions s'assagen prèviament, com l'ió carbonat, ja que la dissolució a investigar es prepara de manera que continga únicament les sals alcalines dels anions, la qual cosa s'aconsegueix per tractament amb carbonat amònic o sòdic. La separació dels anions en 3 grups es basa en la insolubilitat de les sals bàriques, en la insolubilitat de les sals d'argent, i en la solubilitat de les sals de bari i argent:
* '''Grup 1''': anions les sals de bari de la qual precipiten al medi neutre.
** '''Insolubles en HCl'''. SO4-2, SiF6-.
** '''Insolubles en CH3COOH''' (AcH). CrO4-, F-, IO3-.
** '''Insolubles al medi neutre'''. PO4-2, BO2-, SO3-, S2O3-.
* '''Grup 2''': anions les sals d'argent del qual són insolubles al medi àcid.
** Insolubles en NH concentrat. Fe(CN)6-2, I-, S-2.
** Solubles en NH concentrat. Cl-, Br-, CN-, CNS-, Fe(CN)6-2.
* '''Grup 3''': anions les sals de Ba i Ag del qual són solubles. NO3-, NO2-, ClO3-, ClO4-.
La marxa analítica dels anions és la següent:
* '''Grup 1''': en agregar nitrat o [[acetat de bari]] a la dissolució preparada per a la investigació d'anions, neutra o feblement alcalina, precipiten les sals de bari insolubles dels [[àcits]] sulfúric, fluosilícic, cròmic, fluorhídric, iòdic, fosfòric, bòric, sulfit i tiosulfat. El precipitat se separa per filtració i el líquit es porta a assajar els anions del grup 2. El precipitat de sals bàriques es tracta en àcid clorhídric, per la qual cosa es dissolen totes elles excepte el sulfat i el fluosilicat bàrics. El precipitat que roman s'investiga per a aquests anions. El [[sulfit]] i el [[tiosulfat]] bàrics es descomponen i desprenen SO2, que poden reconéixer-se pel seu olor; a més, el tiosulfat deposita [[sofre]]. El líquit que resulta es tracta en un excés d'[[acetat sòdic]], amb la qual cosa precipiten novament les sals bàriques insolubles en àcit acètic, estes són el cromat, [[fluorur]] i [[iodat]] bàrics. Es filtra i el precipitat s'investiga per a cada un dels anions possibles. En neutralisar el filtrat, precipitaran el fosfat i el borat bàrics si els corresponents anions estan presents; el sulfit i el tiosulfat pertanyents a aquest subgrup s'hauran descompost en tot cas en tractar el primer precipitat amb àcid clorhídric.
* '''Grup 2''': el filtrat obtingut de la precipitació de les sals bàriques s'acidifica lleugerament amb àcid nítric i s'agrega [[nitrat d'argent]], amb la qual cosa precipiten les sals d'argent insoluble dels àcids ferrocianhídric, iodhídric, sulfhídric, clorhídric, bromhídric, cianhídric, tiociànic i ferrocianhídric. El precipitat s'elimina per filtració i el líquid filtrat passa a assajar els anions del grup 3. El precipitat es tracta amb amoníac concentrat, dissolent-se així aquelles sals d'argent, a excepció del [[ferrocianur]], [[iodur]] i [[sulfur d'argent]], que romanen insolubles. La investigació del precipitat que queda i el de la dissolució amoniacal resultant permeten establir els anions realment presents. El sulfur d'argent és negre; el iodur, groc; el [[bromur]], feblement groc; i les altres sals d'argent, blanques.
* '''Grup 3''': el líquid que s'obté de la precipitació de les sals d'argent s'assaja per als distints anions que pot haver-hi presents: [[nitrit]]s, [[nitrat]]s, [[clorat]]s i [[perclorat]]s.
== Anàlisi química quantitativa ==
La determinació quantitativa d'una substància o d'un ió contingut en un determinat producte o en una dissolució, pot realitzar-se de dues maneres: gravimètricament i volumètricament. Els mètodos gravimètrics es basen a transformar la substància o ió en una nova substància insoluble, que s'aïlla en estat pur i es pesa; el càlcul de la quantitat de substància que es determina és immediat. Els mètodos volumètrics es basen a agregar a un volum definit de la dissolució que conté la substància o ió en qüestió, el volum precís de dissolució valorada del reactiu adequat, de manera que s'agregue exactament el mateix nombre d'equivalents de reactiu que de substància existents en el líquid que s'investiga; aquest procediment rep el nom de valoració.
=== Mètodes gravimètrics d'anàlisi quantitativa ===
Perquè una reacció de precipitació puga utilitzar-se com a base d'un mètode gravimètric d'anàlisi és necessari que complisca diverses condicions:
1.- Que la precipitació siga completa i única, açò és, que l'ió que s'analitza quantitativament passe íntegra i exclusivament al compost insoluble format, per a la qual cosa el producte de solubilitat d'aquest ha de ser el més xicotet possible. Es comprèn que la dissolució no pot contenir altres ions que puguen precipitar també amb el reactiu agregat i, per això, aquests ions han d'eliminar-se prèviament del producte que s'analitza, el qual es designa correntment com a producte problema.
2.- Que el compost insoluble se separe fàcilment per filtració del líquid en què s'ha format. Per a això, ha de precipitar-se en forma cristal·lina, en general, en calent, de manera que les partícules microcristal·lines formades no passen a través dels porus del paper de filtre o dels embuts de placa filtrant empleats amb aquest objecte.
3.- Que el compost precipitat siga una substància definida, perquè la proporció de l'element o ió investigat contingut en el mateix, siga constant; que puga llavar-se, per a eliminar el líquid que el mulla contenint sals, sense que es descomponga i sense pèrdua sensible i apreciable del mateix per dissolució a l'aigua de llavat; i que puga eixugar-se, sense que es modifique, per a poder-lo pesar en estat pur. Si el compost insoluble no té una composició molt definida, el precipitat separat, llavat i sec, es calcina per a transformar-lo en una vertadera substància (com un [[òxid]]), que finalment es pesa. Les balances utilitzades als laboratoris químics pesen amb una precisió de dècimes de mil·ligram.
=== Mètodes volumètrics d'anàlisi quantitativa ===
[[Fitxer:Titolazione.gif|thumb|Animació de la variació del [[pH]] durant una valoració]]
La determinació volumètrica d'una substància es coneix com a valoració. La substància que s'analitza es dissol, i la dissolució es porta a un matràs aforat, completant-se el volum de líquid fins a l'enrasament. El volum de dissolució problema que ha de valorar-se es pren mitjançant una pipeta, i es porta a un [[matràs]] de valoració de forma cònica, que es designa com a matràs [[Erlenmeyer]]. La dissolució valorada del reactiu, de normalitat (mesura de concentració) exactament coneguda, es porta a una bureta, s'enrasa, i llavors s'inicia la valoració, deixant eixir de la [[bureta]] el reactiu, intermitentment, i agitant l'Erlenmeyer, el qual, per la seua forma, fa molt difícil que puga abocar-se un poc de líquid. La dissolució valorada s'agrega fins al punt d'equivalència, açò és, fins al punt en què la quantitat de reactiu afegit és equivalent a la de substància que es valora continguda en l'Erlenmeyer. Aquest punt d'equivalència es coneix mitjançant un indicador adequat, que canvia de color en passar el líquid de tenir lleugeríssim excés de substància problema, a tenir un lleugeríssim excés de reactiu, la qual cosa s'aconsegueix amb una simple gota d'aquest. En el punt d'equivalència el nombre d'equivalents de les dues substàncies reactives és necessàriament el mateix. Si la normalitat de la dissolució problema és N i el volum pres de la mateixa és V, i si la normalitat de la dissolució valorada del reactiu és Nr, i el volum que es gasta d'ella fins al punt d'equivalència és Vr, es té que N = NrVr/V. La dita expressió permet calcular la normalitat de la dissolució problema a partir dels resultats de la valoració. Coneguda la normalitat, pot calcular-se la quantitat de substància problema en un litre o en un volum qualsevol de dissolució i, molt senzillament, la proporció de la mateixa en el producte original dissolt.
== Espectroscòpia. Assaig de metalls ==
En excitar els àtoms d'un element, algun dels [[electrons]] del nivell energètic exterior salta a nivells o [[orbital]]s superiors de què cau immediatament al nivell normal, directament o a través de salts intermedis, emetent en cada bot el [[fotó]] corresponent. Com la freqüència del quant de llum emès depèn directament de la diferència de l'energia de l'electró en les dues òrbites, i aquestes estan allunyades del nucli per correspondre a nivells vacants ocupats momentàniament per algun electró superficial, les freqüències emeses seran relativament baixes i la llum corresponent es trobarà al camp visible (longituds d'ona compreses entre 0,4 i 0,75m) o molt pròxim a ell, a la regió ultraviolada immediata o a la regió infraroja. Moltes sals calfades en la flama de l'encenedor Bunsen tenen la propietat de pintar-la, en emetre les radiacions de menor freqüència d'espectre. La temperatura de la flama no és capaç d'excitar els àtoms, per la qual cosa els seus electrons són portats a tots els orbitals vacants fins a produir la seua ionització, motiu pel qual només es produeixen unes poques ratlles i la llum emesa té un color definit que pot servir per a identificar el metall en qüestió. Açò permet establir un mètode sensible per a reconèixer alguns metalls existents com a ions en sals volàtils. Un assaig més precís i sensible que el de la flama es basa a analitzar o descompondre la llum emesa en les seues línies constituents, trobant el seu espectre, limitat, com hem dit, a les línies de menor freqüència. L'aparell més usat amb tal objecte és l'espectroscopi, el funcionament del qual es basa en el fet que la llum, en passar per un prisma triangular, es desvia o refracta, sent la desviació més gran com més petita és la longitud d'ona de la llum que incideix i travessa el prisma. La llum que ha d'analitzar-se es col·loca davant el badall, i en passar a través d'ella, del prisma i d'un sistema de lents, s'obté una imatge del badall en l'ocular del xicotet ullera de llarga vista. El [[prisma òptic]] [[refracció|refracta]] la [[llum]], és a dir, cada color (cada [[longitud d'ona]]) component d'ella pateix una desviació diferent i, per això, l'observador veu tantes línies com a colors o longituds d'ona componen la llum assajada. La llum blanca produeix un nombre infinit de ratlles que es confonen en un espectre continu, però les llums pintades aquí considerades, donen un espectre de ratlles, discontinu, amb molt poques ratlles. Correntment s'agrega a l'instrument un altre tub proveït d'escala il·luminada, la imatge del qual se superposa a la de l'espectre. Com es coneix per a cada element el nombre de ratlles i la seua posició en l'escala, la seua presència queda plenament comprovada en reproduir-se l'espectre corresponent.
== Anàlisi dels compostos orgànics ==
Els [[compostos orgànics]] contenen pocs elements, perquè la majoria estan formats de dos a cinc elements, entre els que sempre es troben el [[carboni]] i l'[[hidrogen]], encara que a vegades s'inclouen com orgànics compostos del carboni no hidrogenats. Els altres elements possibles, en ordre d'importància, són l'[[oxigen]], el [[nitrogen]], els [[halògens]], el [[sofre]] i el [[fòsfor]], si bé altres elements com el [[silici]], l'[[arsènic]], l'[[antimoni]], el [[bismut]], el [[mercuri (element)|mercuri]] i el [[plom]], formen a vegades part de compostos orgànics, naturals o preparats al laboratori, així com els metalls alcalins i alcalinoterris que constitueixen fonamentalment les sals dels distints [[àcids orgànics]]. L'anàlisi d'un compost orgànic comprèn l'anàlisi qualitativa, l'anàlisi quantitativa i l'[[anàlisi funcional]]. En el cas de suposar-se que el compost es troba en estat impur, es purifica prèviament mitjançant [[cristal·lització]], [[destil·lació]], [[sublimació]], [[extracció líquid-líquid]], entre altres. El criteri de puresa pot jutjar-se segons les seues constants físiques ([[punt de fusió]], punt d'[[ebullició]], [[densitat]], [[solubilitat]], etc.).
=== Anàlisi qualitativa ===
Es realitza investigant la presència dels elements constituents, especialment del carboni, de l'hidrogen i del nitrogen i menys sovint dels halògens, del sofre i del fòsfor. El carboni es reconeix perquè en escalfar la substància, es carbonitza o crema. Escalfada amb [[òxid cúpric]] en un [[tub d'assaig]], s'oxida i forma CO2, que es recull sobre l'aigua de calç, donant un precipitat de carbonat càlcic, CO3Ca. L'hidrogen existent s'oxida formant aigua, que es diposita en els parts superiors del tub. El nitrogen pot investigar-se mitjançant el calfament de la substància amb [[calç iodada]], amb la qual cosa el nitrogen es desprèn en forma d'amoníac, o mitjançant la fosa de la substància amb sodi metàl·lic, i en este cas es forma [[cianur]] sòdic, que es converteix en ferrocianur en afegir una sal ferrosa. Els halògens es reconeixen calfant un poc de substància amb òxid cúpric en una flama no lluminosa; si hi ha halògens, la flama es pinta en verd per la volatilitat de l'[[hal·lur de coure]] corresponent. El sofre es reconeix mitjançant la fusió amb sodi, la qual cosa dóna lloc a la formació de [[sulfur sòdic]], la [[dissolució aquosa]] de la qual, tractada amb dissolució d'[[acetat de plom]], produeix un precipitat negre de [[sulfur de plom]].
=== Anàlisi quantitativa ===
Es du a terme utilitzant com a base els mètodes indicats per a l'anàlisi qualitativa. Es parteix d'una quantitat determinada de substància, es recull i pesa el [[diòxid de carboni]], així com el [[vapor d'aigua]] formats, a fi de calcular el tant per cent de carboni i hidrogen en el compost. El vapor d'aigua s'absorbeix primerament en un tub que conté [[clorur càlcic]] anhidre i el diòxid de carboni s'absorbeix en una dissolució concentrada de [[potassa càustica]]. La quantitat de nitrogen es determina en passar aquest element a l'estat lliure i en llegir el volum resultant ([[mètode de Dumes]]), o bé a través de la seua transformació en amoníac, que es recull en excés d'àcid sulfúric valorat ([[mètode de Kjeldahl]]). Els altres elements es transformen convenientment a l'estat iònic (ions hal·lur, sulfat, fosfat, etc), seguint-se després els mètodes corrents de l'anàlisi inorgànica quantitativa. Els halògens es determinen, correntment, calfant la substància amb àcid nítric concentrat i un poc de nitrat d'argent. L'oxigen no es determina, sinó que es calcula la seua proporció per diferència. Els resultats de l'anàlisi quantitativa faciliten el càlcul de la [[fórmula empírica]]; calculant el [[pes molecular]] podrem obtenir la [[fórmula molecular]]. Però el problema no queda resolt, ja que a causa de la [[isomeria]], la mateixa fórmula molecular pot correspondre a distintes substàncies. Per a decidir quina substància és la investigada fa falta l'anàlisi funcional, que consisteix a determinar les posicions que ocupen els [[àtoms]] a la molècula.
==Vegeu també==
* [[Metrologia]]
==Enllaços externs==
{{commonscat|Analytical chemistry}}
* [http://www.analyticalsciences.org/ American Chemical Society: Division of Analytical Chemistry] (en anglès)
* [http://rsc.org/Gateway/Subject/Analytical/ Royal Society of Chemistry: Analytical Gateway] (en anglès)
* [http://arjournals.annualreviews.org/loi/anchem Annual Review of Analytical Chemistry] (en anglès)
{{química}}
{{1000 Ciència}}
{{ORDENA:Quimica Analitica}} <!--ORDENA generat per bot-->
[[Categoria:Química analítica| ]]
La '''química analítica''' és la branca de la [[química]] que consistix en l'[[Anàlisis química|anàlisis]] de mostres de substàncies diverses per determinar-ne la seua composició química; així com l'estudi de les tècniques per fer anàlisis i estudiar les dades ([[quimiometria]]). Hi ha dos tipos principals d'anàlisis química:
* '''Anàlisis qualitativa''', que pretén establir la presència o absència d'un determinat [[elements químics|element]] o [[compost químic]] en la mostra per sobre d'un determinat nivell.
* '''Anàlisis quantitativa''', que preten mesurar la quantitat o proporció exacta d'un determinat [[elements químics|element]] o [[compost químic]] en la mostra. Este és el tipo d'anàlisis més freqüent en la química analítica moderna.
En química analítica cal posar una cura especial en la recollida i tractament de les mostres, i utilisar les ferramentes [[estadística|estadístiques]] adequades per tal de poder obtindre la màxima [[precisió i exactitut]] de les mesures.
Les tècniques [[química física|físico-químiques]] utilisades són molt variades. Les més habituals avui en dia es basen en l'[[espectroscòpia]]. També existixen tècniques clàssiques com la [[gravimetria]] i la [[volumetria]], tècniques basades en mesures elèctriques ha siga de potencial ([[potenciometria]]), el corrent ([[amperometria]]) o la relació entre abdós ([[voltamperometria]]).
== Conceptes usats en química analítica ==
* [[Analit]]: l'analit és la substància (element o compost químic) de la qual s'està determinant la presència o concentració.
* [[Matriu (química analítica)|Matriu]]: la matriu és el conjunt de components que formen la nostra mostra a més d'aquell o aquells que estem determinant.
* [[Alíquota]]: una alíquota és una chicoteta fracció de la mostra que s'agafa en tal de realitzar una anàlisi.
== Anàlisi química qualitativa ==
{{Principal|Anàlisi inorgànica qualitativa}}
[[Fitxer:Halogenidnachweis.jpg|thumb|Determinació de l'existència de Brom i Iode, a partir del color resultant després d'afegir hexà]]
Les substàncies inorgàniques són unes 30.000 i estan compostes per la quasi totalitat dels [[element químic|elements químics]].
El reconeixement d'una substància es basa en algunes de les seues propietats químiques, consistents en la formació d'altres noves substàncies fàcilment recognoscibles que, en general, són de naturalesa insoluble o gasosa i posseeixen un color i una olor característica. Tanmateix, no és possible pensar que cada substància, de les desenes de mils existents, puga reconèixer-se mitjançant una reacció diferencial característica d'ella, i encara que els compostos minerals es troben o passen en dissolució en forma [[Ió (àtom) |iònica]] i el nombre d'espècies iòniques és enormement més xicotet, ni tan sols per a aquests, ni tampoc per als ions més corrents que normalment pot estar presents en una dissolució, es tenen assajos específics de reconeixement, sense que interferisca la possible presència dels altres. Així, per exemple, si existira un únic [[clorur]] insoluble blanc o un únic [[cromat]] insoluble groc, es comprendria que en agregar a la dissolució objecte de l'assaig, un clorur o un cromat soluble, la formació d'un [[Precipitació química|precipitat]] blanc en el primer cas i groc en el segon seria prova concloent de l'existència en la dissolució investigada del [[catió]] en qüestió; però en ser diversos els clorurs insolubles blancs i diversos els cromats insolubles grocs, la formació o no d'un precipitat serà tan sols la prova que en la dissolució objecte de l'anàlisi existixen o no hi ha els ions metàl·lics corresponents al grup d'aquests compostos insolubles. Si un només assaig no pot resoldre respecte a la possible presència d'un ió determinat, ens permet en canvi decidir sobre l'existència en la dissolució investigada d'un grup particular d'ions i quasi sempre en un nombre molt reduït. Per aquest motiu, és necessari establir un mètode sistemàtic de reconeixement dels ions que poden existir en dissolució, després d'haver portat el producte que es desitja analitzar a l'estat de dissolució.
Tots els mètodes de l'anàlisi qualitativa es basen en la formació de compostos insolubles mitjançant diversos reactius, agregats successivament a la dissolució, després de separar per filtració el precipitat format en cada cas. Cada precipitat, que conté un grup reduït d'ions, es dissol després, totalment o parcialment en els [[reactiu]]s apropiats; s'agreguen nous reactius per a formar precipitats amb un nombre cada vegada menor d'ions fins a arribar a un únic compost insoluble que caracteritza un particular ió. La formació de compostos insolubles i la redissolució de precipitats (per formació d'un compost molecular o iònic, poc ionitzat) constitueixen els processos químics analítics. L'aplicació sistemàtica del principi del [[producte de solubilitat]] constitueix la base teòrica de tota química analítica qualitativa.
Com els mètodes de reconeixement sistemàtic de [[cations]] són relativament més senzills que els d'[[anions]], s'assaja primer la presència de cations i després la d'anions. Tanmateix, la possible presència o absència de molts anions pot ja decidir-se de la de cations existents en la dissolució. Així, per exemple, si en la dissolució hi ha l'ió [[bari (element)|bari]] o l'ió [[plom]], no hi hi ha dubte que no pot estar present l'ió [[sulfat]], l'[[ió (àtom)|ió]] [[carbonat]], ni tots els altres anions que formen sals bàriques o sals de plom insolubles.
=== Reconeixement de cations ===
Hi ha diversos mètodes de reconeixement de cations, que es diferencien en algun dels reactius agregats a la dissolució per a la precipitació successiva dels grups de compostos insolubles corresponents. La majoria d'ells utilitzen el gas sulfhídric per a la precipitació d'un cert nombre de cations com a [[sulfur]]s insolubles. L'assaig sistemàtic de cations es coneix correntment com a marxa analítica de cations. La més senzilla i utilitzada ve esquematisada a continuació, indicant-se en ella tan sols els metals més corrents. Compren tradicionalment 5 grups, si be el tercer està dividit en dos subgrups:
* '''Grup 1''': Reactiu HCl. Precipiten els clorurs de: <math>Ag^+</math>, <math>Pb^{++}</math>, i <math>Hg_2^{++}</math>.
* '''Grup 2''': Reactiu <math>SH_2</math>. Precipiten els sulfurs de: <math>As^{+3}</math>, <math>As^{+5}</math>, <math>Sb^{+5}</math>, <math>Sb^{+3}</math>, <math>Sn^{+2}</math>, <math>Sn^{+4}</math>, <math>Hg^{+2}</math>, <math>Pb^{+2}</math>, <math>Cu^{+2}</math>, <math>Cd^{+2}</math>, i <math>Bi^{+3}</math>.
* '''Grup 3''':
** '''Subgrup a''': Reactiu <math>NH_3 + ClNH_4</math>. Precipiten els [[hidròxid]]s de <math>Fe^{+3}</math>, i <math>Al^{+3}</math>, <math>Cr^{+3}</math>.
** '''Subgrup b''': Reactiu <math>S(NH4)_2 + ClNH_4</math>. Precipiten els sulfurs de <math>Mn^{++}</math>, <math>Zn^{++}</math>, <math>Co^{++}</math>, i <math>Ni^{++}</math>.
* '''Grup 4''': Reactiu <math>CO_3(NH4)_2 + NH_3 + ClNH_4</math>. Precipiten els [[carbonat]]s de: <math>Ca^{++}</math>, <math>Sr^{++}</math>, i <math>Ba^{++}</math>.
* '''Grup 5''': Reactius distints per al: <math>Mg^{++}</math>, <math>K^+</math>, <math>Na^+</math>, i <math>Li^+</math>.
El desenvolupament de la marxa analítica és la següent:
Grup 1: la dissolució original, que pot contenir tots els cations, alguns d'ells possiblement en forma d'anió (CrO4-, MnO4-, etc.), es tracta en calent amb [[àcid clorhídric]] en excés, es deixa refredar i es filtra. El líquid filtrat (líquid I) passa a la investigació del grup 2. El precipitat blanc que ha pogut formar-se pot consistir dels clorurs d'argent, plom i mercurós, tots o algun d'ells. Una part es tracta amb aigua bullent i es filtra en calent. El [[clorur de plom]], relativament soluble, es dissol i en el filtrat pot reconèixer-se aquest catió mitjançant un iodur o un cromat soluble, que formen iodur o cromat de plom, grocs, molt més insolubles. El residu insoluble en aigua calenta es tracta amb [[amoníac]] diluït; si s'ennegreix és que existia en ell [[clorur mercurós]] i es forma [[mercuri (element)|mercuri]] metàl·lic finament dividit. El líquid amoniacal, filtrat, podrà contenir l'argent en forma d'ió complex, Ag(NH<sub>3</sub>)<sup>2+</sup>, si en acidificar novament amb àcid clorhídric es forma un precipitat blanc coagulós, és que existia efectivament ió argent.
Grup 2: es calfa el líquit I i es fa passar a través d'ell, durant uns minuts, un corrent de [[sulfur d'hidrogen]]. S'obté un precipitat, generalment negre, dels sulfurs d'[[arsènic]], [[antimoni]], [[Estany (element)|estany]], [[Mercuri (element)|mercúric]], [[plom]] (pel fet que el clorur de plom és relativament soluble), [[coure]], [[cadmi]] i [[bismut]]. Estos sulfurs, que precipiten en mig àcit, en el que la concentració d'ions S-2 procedents del sulfur d'hidrogen és enormement baixa, tenen un [[producte de solubilitat]] molt xicotet. El precipitat se separa per filtració i el filtrat (líquit 2) passa a la investigació del grup 3. El precipitat de sulfurs es tracta amb [[polisulfur amònic]], Sx(NH4)2; els sulfurs d'arsènic, [[antimoni]] i estany, i en molt xicoteta extensió els de mercuri i coure, es dissolen per formar ions complexos i es filtren per a separar les [[tiosal]]s solubles dels sulfurs que romanen insolubles (de mercuri, plom, coure, cadmi i [[bismut]]). La separació de cada un dels metalls en el líquid i en el filtrat, per a la seua particular identificació, escapa de l'abast d'aquesta obra.
Grup 3: el líquid 2 es bull per a eliminar el SH2 dissolt, s'afig un poc d'àcid nítric o de [[peròxid d'hidrogen]] per a oxidar el ferro que pot existir de l'estat ferrós al fèrric, s'agrega clorur amònic i s'afig en calent amoníac diluït; precipiten els hidròxids de [[ferro]] (fèrric), [[alumini]] i [[crom]], que no són solubles en amoníac. La presència del clorur amònic fa tan xicoteta la concentració dels ions OH-, per efecte de l'ió comú, que els hidròxids dels altres metalls del grup, encara que relativament insolubles, no poden precipitar. El de ferro és terrós, el d'alumini blanc i el de crom verdós, per la qual cosa el color del precipitat pot servir d'orientació respecte als cations presents, i en separar-lo per [[filtració]], pot investigar-se adequadament per al reconeixement de cada un dels ions metàl·lics que poden trobar-se en el mateix. El filtrat obtingut en separar el precipitat dels hidròxids, es bull i s'agrega [[sulfur amònic]] acabat d'obtenir. S'obté un precipitat dels sulfurs de manganès, zinc, cobalt i níquel, que se separa per filtració; el filtrat (líquid 3) passa a la investigació del grup 4. El precipitat, el color del qual permet orientar-se respecte als sulfurs presents (els de cobalt i níquel són negres; el de [[manganès]], rosat; el de zinc, blanc), s'investiga adequadament per al reconeixement particular de cada un dels cations que poden existir. En tractar-lo amb àcid clorhídric diluït es dissolen els sulfurs de manganès i zinc i queden insolubles els de cobalt i níquel, que només es dissolen en [[àcid nítric]] concentrat o millor en [[aigua règia]].
Grup 4: el líquid 3 conté els [[metalls alcalinoterris]] i els alcalins. S'acidifica amb àcid clorhídric i es bull per a eliminar el SH2; es filtra en el cas que existisca un precipitat de sofre (si el sulfur amònic contenia un poc de [[polisulfur]]) i s'alcalinitza feblement amb amoníac (pel que es forma [[clorur amònic]]), per a després agregar [[carbonat amònic]]. Es calfa i el precipitat dels carbonats de calci, estronci i bari se separa per filtració; el filtrat (líquid 4) passa a la investigació del grup 5. La presència d'un excés d'ions NH4+ impedeix la precipitació del [[carbonat magnèsic]]. El precipitat obtingut es dissol en àcid nítric i s'evapora a sequedat, per a convertir els carbonats en [[nitrat]]s, que s'investiguen per a reconèixer els cations alcalinoterris realment existents.
Grup 5: comprèn el magnesi i els [[metalls alcalins]], normalment [[sodi]] i [[potassi]], junt amb sals amòniques procedents dels reactius afegits. Per açò, la possible presència d'aquestes en la dissolució original s'investiga prèviament, per a la qual cosa s'alcaliniza amb un lleuger excés de [[sosa càustica]] i es calfa; l'existència de sals amòniques es reconeix per l'olor penetrant de l'amoníac. El magnesi s'investiga agregant [[fosfat disòdic]], PO4HNa, al líquid 4; si hi ha present [[magnesi]] es forma un precipitat blanc cristal·lí de [[fosfat amònic magnèsic]], PO4NH4Mg. Els metalls alcalins s'investiguen correntment a la flama.
=== Reconeixement d'anions ===
La investigació sistemàtica d'anions és més complexa que la de cations i és més difícil donar un esquema precís d'una marxa analítica d'anions, fins i tot referida als anions més corrents. Molts anions s'han posat de manifest en la investigació de cations, com ara els anions dels àcids insolubles (sílic, etc.), que precipiten en acidular la dissolució, i els anions que contenen metalls, que es transformen en compostos metàl·lics insolubles ([[arsenit]]s, [[arsenat]]s, [[cromat]]s, [[permanganat]]s, etc) en les distintes fases de la marxa analítica. Altres anions s'assagen prèviament, com l'ió carbonat, ja que la dissolució a investigar es prepara de manera que continga únicament les sals alcalines dels anions, la qual cosa s'aconsegueix per tractament amb carbonat amònic o sòdic. La separació dels anions en 3 grups es basa en la insolubilitat de les sals bàriques, en la insolubilitat de les sals d'argent, i en la solubilitat de les sals de bari i argent:
* '''Grup 1''': anions les sals de bari de la qual precipiten al medi neutre.
** '''Insolubles en HCl'''. SO4-2, SiF6-.
** '''Insolubles en CH3COOH''' (AcH). CrO4-, F-, IO3-.
** '''Insolubles al medi neutre'''. PO4-2, BO2-, SO3-, S2O3-.
* '''Grup 2''': anions les sals d'argent del qual són insolubles al medi àcid.
** Insolubles en NH concentrat. Fe(CN)6-2, I-, S-2.
** Solubles en NH concentrat. Cl-, Br-, CN-, CNS-, Fe(CN)6-2.
* '''Grup 3''': anions les sals de Ba i Ag del qual són solubles. NO3-, NO2-, ClO3-, ClO4-.
La marxa analítica dels anions és la següent:
* '''Grup 1''': en agregar nitrat o [[acetat de bari]] a la dissolució preparada per a la investigació d'anions, neutra o feblement alcalina, precipiten les sals de bari insolubles dels [[àcits]] sulfúric, fluosilícic, cròmic, fluorhídric, iòdic, fosfòric, bòric, sulfit i tiosulfat. El precipitat se separa per filtració i el líquit es porta a assajar els anions del grup 2. El precipitat de sals bàriques es tracta en àcid clorhídric, per la qual cosa es dissolen totes elles excepte el sulfat i el fluosilicat bàrics. El precipitat que roman s'investiga per a aquests anions. El [[sulfit]] i el [[tiosulfat]] bàrics es descomponen i desprenen SO2, que poden reconéixer-se pel seu olor; a més, el tiosulfat deposita [[sofre]]. El líquit que resulta es tracta en un excés d'[[acetat sòdic]], amb la qual cosa precipiten novament les sals bàriques insolubles en àcit acètic, estes són el cromat, [[fluorur]] i [[iodat]] bàrics. Es filtra i el precipitat s'investiga per a cada un dels anions possibles. En neutralisar el filtrat, precipitaran el fosfat i el borat bàrics si els corresponents anions estan presents; el sulfit i el tiosulfat pertanyents a aquest subgrup s'hauran descompost en tot cas en tractar el primer precipitat amb àcid clorhídric.
* '''Grup 2''': el filtrat obtingut de la precipitació de les sals bàriques s'acidifica lleugerament amb àcid nítric i s'agrega [[nitrat d'argent]], amb la qual cosa precipiten les sals d'argent insoluble dels àcids ferrocianhídric, iodhídric, sulfhídric, clorhídric, bromhídric, cianhídric, tiociànic i ferrocianhídric. El precipitat s'elimina per filtració i el líquid filtrat passa a assajar els anions del grup 3. El precipitat es tracta amb amoníac concentrat, dissolent-se així aquelles sals d'argent, a excepció del [[ferrocianur]], [[iodur]] i [[sulfur d'argent]], que romanen insolubles. La investigació del precipitat que queda i el de la dissolució amoniacal resultant permeten establir els anions realment presents. El sulfur d'argent és negre; el iodur, groc; el [[bromur]], feblement groc; i les altres sals d'argent, blanques.
* '''Grup 3''': el líquid que s'obté de la precipitació de les sals d'argent s'assaja per als distints anions que pot haver-hi presents: [[nitrit]]s, [[nitrat]]s, [[clorat]]s i [[perclorat]]s.
== Anàlisi química quantitativa ==
La determinació quantitativa d'una substància o d'un ió contingut en un determinat producte o en una dissolució, pot realitzar-se de dues maneres: gravimètricament i volumètricament. Els mètodos gravimètrics es basen a transformar la substància o ió en una nova substància insoluble, que s'aïlla en estat pur i es pesa; el càlcul de la quantitat de substància que es determina és immediat. Els mètodos volumètrics es basen a agregar a un volum definit de la dissolució que conté la substància o ió en qüestió, el volum precís de dissolució valorada del reactiu adequat, de manera que s'agregue exactament el mateix nombre d'equivalents de reactiu que de substància existents en el líquid que s'investiga; aquest procediment rep el nom de valoració.
=== Mètodes gravimètrics d'anàlisi quantitativa ===
Perquè una reacció de precipitació puga utilitzar-se com a base d'un mètode gravimètric d'anàlisi és necessari que complisca diverses condicions:
1.- Que la precipitació siga completa i única, açò és, que l'ió que s'analitza quantitativament passe íntegra i exclusivament al compost insoluble format, per a la qual cosa el producte de solubilitat d'aquest ha de ser el més xicotet possible. Es comprèn que la dissolució no pot contenir altres ions que puguen precipitar també amb el reactiu agregat i, per això, aquests ions han d'eliminar-se prèviament del producte que s'analitza, el qual es designa correntment com a producte problema.
2.- Que el compost insoluble se separe fàcilment per filtració del líquid en què s'ha format. Per a això, ha de precipitar-se en forma cristal·lina, en general, en calent, de manera que les partícules microcristal·lines formades no passen a través dels porus del paper de filtre o dels embuts de placa filtrant empleats amb aquest objecte.
3.- Que el compost precipitat siga una substància definida, perquè la proporció de l'element o ió investigat contingut en el mateix, siga constant; que puga llavar-se, per a eliminar el líquid que el mulla contenint sals, sense que es descomponga i sense pèrdua sensible i apreciable del mateix per dissolució a l'aigua de llavat; i que puga eixugar-se, sense que es modifique, per a poder-lo pesar en estat pur. Si el compost insoluble no té una composició molt definida, el precipitat separat, llavat i sec, es calcina per a transformar-lo en una vertadera substància (com un [[òxid]]), que finalment es pesa. Les balances utilitzades als laboratoris químics pesen amb una precisió de dècimes de mil·ligram.
=== Mètodes volumètrics d'anàlisi quantitativa ===
[[Fitxer:Titolazione.gif|thumb|Animació de la variació del [[pH]] durant una valoració]]
La determinació volumètrica d'una substància es coneix com a valoració. La substància que s'analitza es dissol, i la dissolució es porta a un matràs aforat, completant-se el volum de líquid fins a l'enrasament. El volum de dissolució problema que ha de valorar-se es pren mitjançant una pipeta, i es porta a un [[matràs]] de valoració de forma cònica, que es designa com a matràs [[Erlenmeyer]]. La dissolució valorada del reactiu, de normalitat (mesura de concentració) exactament coneguda, es porta a una bureta, s'enrasa, i llavors s'inicia la valoració, deixant eixir de la [[bureta]] el reactiu, intermitentment, i agitant l'Erlenmeyer, el qual, per la seua forma, fa molt difícil que puga abocar-se un poc de líquid. La dissolució valorada s'agrega fins al punt d'equivalència, açò és, fins al punt en què la quantitat de reactiu afegit és equivalent a la de substància que es valora continguda en l'Erlenmeyer. Aquest punt d'equivalència es coneix mitjançant un indicador adequat, que canvia de color en passar el líquid de tenir lleugeríssim excés de substància problema, a tenir un lleugeríssim excés de reactiu, la qual cosa s'aconsegueix amb una simple gota d'aquest. En el punt d'equivalència el nombre d'equivalents de les dues substàncies reactives és necessàriament el mateix. Si la normalitat de la dissolució problema és N i el volum pres de la mateixa és V, i si la normalitat de la dissolució valorada del reactiu és Nr, i el volum que es gasta d'ella fins al punt d'equivalència és Vr, es té que N = NrVr/V. La dita expressió permet calcular la normalitat de la dissolució problema a partir dels resultats de la valoració. Coneguda la normalitat, pot calcular-se la quantitat de substància problema en un litre o en un volum qualsevol de dissolució i, molt senzillament, la proporció de la mateixa en el producte original dissolt.
== Espectroscòpia. Assaig de metalls ==
En excitar els àtoms d'un element, algun dels [[electrons]] del nivell energètic exterior salta a nivells o [[orbital]]s superiors de què cau immediatament al nivell normal, directament o a través de salts intermedis, emetent en cada bot el [[fotó]] corresponent. Com la freqüència del quant de llum emès depèn directament de la diferència de l'energia de l'electró en les dues òrbites, i aquestes estan allunyades del nucli per correspondre a nivells vacants ocupats momentàniament per algun electró superficial, les freqüències emeses seran relativament baixes i la llum corresponent es trobarà al camp visible (longituds d'ona compreses entre 0,4 i 0,75m) o molt pròxim a ell, a la regió ultraviolada immediata o a la regió infraroja. Moltes sals calfades en la flama de l'encenedor Bunsen tenen la propietat de pintar-la, en emetre les radiacions de menor freqüència d'espectre. La temperatura de la flama no és capaç d'excitar els àtoms, per la qual cosa els seus electrons són portats a tots els orbitals vacants fins a produir la seua ionització, motiu pel qual només es produeixen unes poques ratlles i la llum emesa té un color definit que pot servir per a identificar el metall en qüestió. Açò permet establir un mètode sensible per a reconèixer alguns metalls existents com a ions en sals volàtils. Un assaig més precís i sensible que el de la flama es basa a analitzar o descompondre la llum emesa en les seues línies constituents, trobant el seu espectre, limitat, com hem dit, a les línies de menor freqüència. L'aparell més usat amb tal objecte és l'espectroscopi, el funcionament del qual es basa en el fet que la llum, en passar per un prisma triangular, es desvia o refracta, sent la desviació més gran com més petita és la longitud d'ona de la llum que incideix i travessa el prisma. La llum que ha d'analitzar-se es col·loca davant el badall, i en passar a través d'ella, del prisma i d'un sistema de lents, s'obté una imatge del badall en l'ocular del xicotet ullera de llarga vista. El [[prisma òptic]] [[refracció|refracta]] la [[llum]], és a dir, cada color (cada [[longitud d'ona]]) component d'ella pateix una desviació diferent i, per això, l'observador veu tantes línies com a colors o longituds d'ona componen la llum assajada. La llum blanca produeix un nombre infinit de ratlles que es confonen en un espectre continu, però les llums pintades aquí considerades, donen un espectre de ratlles, discontinu, amb molt poques ratlles. Correntment s'agrega a l'instrument un altre tub proveït d'escala il·luminada, la imatge del qual se superposa a la de l'espectre. Com es coneix per a cada element el nombre de ratlles i la seua posició en l'escala, la seua presència queda plenament comprovada en reproduir-se l'espectre corresponent.
== Anàlisi dels compostos orgànics ==
Els [[compostos orgànics]] contenen pocs elements, perquè la majoria estan formats de dos a cinc elements, entre els que sempre es troben el [[carboni]] i l'[[hidrogen]], encara que a vegades s'inclouen com orgànics compostos del carboni no hidrogenats. Els altres elements possibles, en ordre d'importància, són l'[[oxigen]], el [[nitrogen]], els [[halògens]], el [[sofre]] i el [[fòsfor]], si bé altres elements com el [[silici]], l'[[arsènic]], l'[[antimoni]], el [[bismut]], el [[mercuri (element)|mercuri]] i el [[plom]], formen a vegades part de compostos orgànics, naturals o preparats al laboratori, així com els metalls alcalins i alcalinoterris que constitueixen fonamentalment les sals dels distints [[àcids orgànics]]. L'anàlisi d'un compost orgànic comprèn l'anàlisi qualitativa, l'anàlisi quantitativa i l'[[anàlisi funcional]]. En el cas de suposar-se que el compost es troba en estat impur, es purifica prèviament mitjançant [[cristal·lització]], [[destil·lació]], [[sublimació]], [[extracció líquid-líquid]], entre altres. El criteri de puresa pot jutjar-se segons les seues constants físiques ([[punt de fusió]], punt d'[[ebullició]], [[densitat]], [[solubilitat]], etc.).
=== Anàlisi qualitativa ===
Es realitza investigant la presència dels elements constituents, especialment del carboni, de l'hidrogen i del nitrogen i menys sovint dels halògens, del sofre i del fòsfor. El carboni es reconeix perquè en escalfar la substància, es carbonitza o crema. Escalfada amb [[òxid cúpric]] en un [[tub d'assaig]], s'oxida i forma CO2, que es recull sobre l'aigua de calç, donant un precipitat de carbonat càlcic, CO3Ca. L'hidrogen existent s'oxida formant aigua, que es diposita en els parts superiors del tub. El nitrogen pot investigar-se mitjançant el calfament de la substància amb [[calç iodada]], amb la qual cosa el nitrogen es desprèn en forma d'amoníac, o mitjançant la fosa de la substància amb sodi metàl·lic, i en este cas es forma [[cianur]] sòdic, que es converteix en ferrocianur en afegir una sal ferrosa. Els halògens es reconeixen calfant un poc de substància amb òxid cúpric en una flama no lluminosa; si hi ha halògens, la flama es pinta en verd per la volatilitat de l'[[hal·lur de coure]] corresponent. El sofre es reconeix mitjançant la fusió amb sodi, la qual cosa dóna lloc a la formació de [[sulfur sòdic]], la [[dissolució aquosa]] de la qual, tractada amb dissolució d'[[acetat de plom]], produeix un precipitat negre de [[sulfur de plom]].
=== Anàlisi quantitativa ===
Es du a terme utilitzant com a base els mètodes indicats per a l'anàlisi qualitativa. Es parteix d'una quantitat determinada de substància, es recull i pesa el [[diòxid de carboni]], així com el [[vapor d'aigua]] formats, a fi de calcular el tant per cent de carboni i hidrogen en el compost. El vapor d'aigua s'absorbeix primerament en un tub que conté [[clorur càlcic]] anhidre i el diòxid de carboni s'absorbeix en una dissolució concentrada de [[potassa càustica]]. La quantitat de nitrogen es determina en passar aquest element a l'estat lliure i en llegir el volum resultant ([[mètode de Dumes]]), o bé a través de la seua transformació en amoníac, que es recull en excés d'àcid sulfúric valorat ([[mètode de Kjeldahl]]). Els altres elements es transformen convenientment a l'estat iònic (ions hal·lur, sulfat, fosfat, etc), seguint-se després els mètodes corrents de l'anàlisi inorgànica quantitativa. Els halògens es determinen, correntment, calfant la substància amb àcid nítric concentrat i un poc de nitrat d'argent. L'oxigen no es determina, sinó que es calcula la seua proporció per diferència. Els resultats de l'anàlisi quantitativa faciliten el càlcul de la [[fórmula empírica]]; calculant el [[pes molecular]] podrem obtenir la [[fórmula molecular]]. Però el problema no queda resolt, ja que a causa de la [[isomeria]], la mateixa fórmula molecular pot correspondre a distintes substàncies. Per a decidir quina substància és la investigada fa falta l'anàlisi funcional, que consisteix a determinar les posicions que ocupen els [[àtoms]] a la molècula.
==Vegeu també==
* [[Metrologia]]
==Enllaços externs==
{{commonscat|Analytical chemistry}}
* [http://www.analyticalsciences.org/ American Chemical Society: Division of Analytical Chemistry] (en anglès)
* [http://rsc.org/Gateway/Subject/Analytical/ Royal Society of Chemistry: Analytical Gateway] (en anglès)
* [http://arjournals.annualreviews.org/loi/anchem Annual Review of Analytical Chemistry] (en anglès)
{{química}}
{{1000 Ciència}}
{{ORDENA:Quimica Analitica}} <!--ORDENA generat per bot-->
[[Categoria:Química analítica| ]]