أقسام علم الكيمياء
1- الكيمياء اللاعضوية Inorganic chem.
وتختص بدراسة العناصر ومركباتها فيما عدا الكاربون .
2- الكيمياء العضوية Organic chem.
تعني بدراسة مركبات الكاربون العضوي .
3- الكيمياء الحياتية Biochemistry
تهتم بالدراسة الكيميائية للمواد المتكونة في الكائنات الحية ( نباتية أو حيوانية ) والتفاعلات التي تحدث ضمنها .
4- الكيمياء الفيزيائية Physical chem.
تختص بدراسة الصفات الفيزيائية للمواد وعلاقتها بالتراكيب الكيميائية وتعميق الدراسات النظرية لها ووضع تفسيرات وقوانين لسلوك المواد .
5- الكيمياء التحليلية Analytical chem.
تهدف إلى تشخيص هوية وتركيب العينات تختص بفصل وتعيين نسب مكوناتها .
أهمية الكيمياء التحليلية للعلوم الأخرى
1- تلعب دوراً هاما في علوم الحياة حيث يتم الاستفادة منها في دراسة المواد الحية وعمليات التمثيل والاندثار وغيرها .
2- تلعب دوراً هاما في الطب وتشخيص الإمراض بالاستناد إلى نتائج التحليلات اللازمة .
3- لها دور هام في علم الأرض بالتعرف على المكونات الكيمياوية وتحديد أنواع المعادن وتقييم الخامات ونقاوتها وتحديد مدى اقتصاديتها .
4- يتم الاعتماد عليها لتحديد جودة الإنتاج الصناعي والموارد الطبيعية ( نفط , كبريت , الخ ...... ) .
تتضمن الكيمياء التحليلية ما يلي ( أنواع الكيمياء التحليلية )
أولا : التحليل الوصفي أو النوعي Qualitative
هي مجموعة العمليات التي يتم فيها الكشف عن هوية المواد أو المركبات أو العناصر الداخلة في تركيب مادة معينة أو خليط بالمواد سواء كان في الحالة الصلبة أو السائلة ( مم تتألف المادة ؟ ) .
ثانيا : التحليل الكمي Quantitative
يبحث في تقدير كميات المكونات أو العناصر الداخلة في تركيب المركب الكيمياوي أو الخليط ( ماهي كمية كل مكون موجود في المادة وماهي نسبته المئوية ) وعادة يسبقه التحليل النوعي للتعرف على المكونات .
يشمل التحليل الكمي على قسمين رئيسيين هما :
1- طرق التحليل الوزني Gravimeteric analysis
يتم بترسيب المادة المراد تقديرها كميا على صوره عنصر مثل( النحاس ) أو مشتق معين معروف التركيب يفصل عن المحلول بالترسيب أو الطرد المركزي Centrifugation ثم الغسل والتجفيف والوزن ويعتمد وزن المادة المراد تقديرها على وزن الراسب وتركيبة بدقة .
Cl- + Ag+ = AgCl
راسب
ويمكن أن نعتبر التحليل الكهربائي الترسيبي احد أنواع التقدير الكمي الوزني حيث يترسب وزن معين من الفلز على المهبط ( Cathode ) في خلية التحليل الكهربائي وفقاً لكمية الكهربائية المارة ( قانون فاراداي ) .
يتم تنفيذ التحليل الوزني بطريقتين :
أ – الطريقة المباشرة
يتم فيها تحديد قياسات الأوزان النواتج العملية التحليلية المعروفة التركيب
Ca 2+ + C2O42- = CaC2O4
CaC2O4 = CaCO3 + CO2
CaCO3 = CaO + CO2
ب – الطريقة غير المباشرة lndirect method
نحدد بواسطتها قياسات الأوزان المفقودة أو الخسارة في الوزن كنتيجة لخاصية العينة او بعض مكوناتها للتطاير .
2- طرق التحليل الحجمي :
تستعمل طرق غير مباشرة لتعيين أوزان المواد أو بعض مكوناتها وتشتمل على :
أ- طريقة التسحيح Titration
تتضمن استعمال محاليل ذات تراكيز معلومة وقياس حجوم هذه المحاليل التي تتفاعل كميا مع محلول المادة المراد تقديرها لحين الوصول إلى نقطة التكافؤequivalence point ويتم التعرف على نقطة انتهاء التفاعل end point باستعمال الدلائل indicators التي تظهر تغيرا حادا في خواص المحلول ( كاللون أو العكرة والتي تلاحظها العين المجردة أو ما يقاس بالطرق الكيميائية الفيزيائية كقياس فرق الجهد أو التوصيل الكهربائي.
يسمى المحلول المعلوم التركيز بالمحلول القياسي وهو المحلول الذي يحتوي حجم معين منه على وزن معلوم من المادة المذابه وتتم عملية إضافة المحلول القياسي في أنبوبة مدرجة تسمى السحاحة (burette) إلى حجم معين من محلول المادة المجهولة التركيز في الدورق المخروطي حتى يتم التفاعل وتسمى العملية بالتسحيح ( Titration ) ونستطيع من خلال أجراء الحسابات معرفة وزن المادة المجهولة أو النسب الوزنية لها .
ب – التحليل الغازي Gas analysis
تقاس به كمية الغازات الناتجة أو المستهلكة حيث يتم فيه تقدير المادة بتقدير حجم الغاز الناتج .
CaCO3 = CaO + CO2
3 – طرق التحليل الآلي :
تعتمد الأجهزة المستخدمة لأجراء التحليل والمعتمدة على قياس بعض الخواص المرتبطة نوعيا بصورة مباشرة أو غير مباشرة مع تركيز المادة المراد تحليلها كميا مثل الكثافة واللون ومعامل الانكسار والتوصيلية الكهربائية والتغيرات الحرارية والكهربائية وتعتمد على القياسات التالية :
أ- الصفات الضوئية
1- قياس الإشعاعات المنبعثة في المادة مثل طرق الإشعاع الطبيعي وطرق الاقتفاء النظيري .
2- دوران الضوء المستقطب الذي تسببه العينة .
3- قياس الخواص الامتصاصية والانبعاثية والإشعاعات المختلفة ذات الأطوال الموحية المحددة مثل الامتصاص بالأشعة فوق البنفسجية المرئية والأشعة تحت الحمراء . وتعتمد عليها تقنية الامتصاص الذري وأطياف الانبعاث ومطياف الكتلة والقياسات اللونية...الخ .
ب – التحليلات الكهربائية Electro analytical
1- التحليل بطريقة التوصيل الكهربائي وقياس التغير في معامل التوصيل الكهربائي للنموذج .
2- التحليل بفرق الجهد potentiometery حيث يحدد فرق الجهد لقطب العمل مع قطب قياسي تركيز المادة .
ج- طريقة الفصل
حيث تعتمد على تقنية فصل المكونات وتقديرها كميا باستعمال أجهزة الفصل الكروموتوغرافي .
مميزات طرق التحليل الآلي:
1- طرق سريعة ودقيقة في التحليل .
2- يمكن أن تقوم بتقدير تراكيز واطئة جدا .
3- تحتاج الطريقة إلى أجراء معايره بمواد قياسية معلومة .
4- مدى دقتها في التراكيز العالية قليل نوعا ما .