Wat is kwalitatieve analytische chemie?
Kwantitatieve analytische chemie bepaalt hoeveelheden bekende stoffen in een monster. Dergelijke tests worden routinematig uitgevoerd voor kwaliteitscontrole, zoals bijvoorbeeld het niveau van actieve ingrediënten in koude tabletten. Kwalitatieve analytische chemie wil weten, niet hoeveel maar wat aanwezig is - de identiteiten van onbekende stoffen. Deze bepalingen zijn niet altijd routineus en kunnen behoorlijk complex zijn. Fysische en chemische eigenschappen worden zo snel en goedkoop mogelijk bepaald met behulp van een combinatie van zorgvuldig gekozen instrumentele en natte testmethoden.
Kwalitatieve analytische chemie is het gemakkelijkst onderverdeeld in twee soorten: organische analyse en anorganische analyse. Organische kwalitatieve analytische chemie is de meest complexe van de twee. Er zijn miljoenen mogelijke organische verbindingen, waarvan er duizenden bekend zijn en gekarakteriseerd zijn. Een typische organische moleculaire structuur kan alifatische ketens of ringen, aromatische ringen, etherbindingen, hetero-atomen, dubbele en drievoudige bindingen plus alcohol-, carbonyl- en carboxylfunctionaliteiten bevatten. Instrumentele identificatiemethoden zijn essentieel en omvatten gewoonlijk gas-vloeistofchromatografie en elektroforese, evenals infrarood, ultraviolet en massaspectroscopie.
Organische kwalitatieve analytische chemie is een van de meest interessante en belangrijke cursussen die op universiteiten worden gegeven. Het vereist samengestelde kennis van een groot aantal chemische reactietypen, evenals een algemeen begrip van instrumentatie en het vermogen om spectra te lezen, inclusief nucleaire magnetische resonantiespectra. Kennis van chemische stabiliteit is essentieel, omdat sommige tests een monster kunnen beschadigen of vernietigen of een veiligheidsrisico kunnen opleveren. De cursus toont ook de bekendheid van de student met belangrijke gegevensbronnen, waaronder de historisch onschatbare Beilstein- bibliotheek van organische verbindingen en hun derivaten - bestaande uit duizenden inzendingen. Beilstein is nog steeds een belangrijke bron.
De farmaceutische industrie is vitaal afhankelijk van een techniek van kwalitatieve organische analytische chemie die bekend staat als dunne-laag-chromatografie (TLC). Een plaat, misschien glas, heeft een gelijkmatige laag adsorberend materiaal. Kleine druppels monstermateriaal worden boven op een schuine plaat geplaatst en scheiding wordt bereikt via een dalende oplosmiddelfase. Deze techniek vereist alleen sporenhoeveelheden en heeft geen verhoogde temperaturen nodig die warmtegevoelige stoffen kunnen beschadigen. Verbindingen scheiden zich wanneer ze in verschillende banden reizen, waaruit elk kan worden teruggewonnen en kwantitatief gemeten, indien gewenst.
Anorganische kwalitatieve analytische chemie is vooral van toepassing op niet-koolstofchemie inclusief metaal-, metalloïde-, hydroxyl-, carbonaat- en waterstofionen. Het testen kan beginnen met een eenvoudige vlamtest of pH-meting of een handmatige titratie. Voorheen werden de standaard, natte testmethoden grotendeels vervangen door moderne instrumentele methoden, zoals atoomabsorptie of atoomemissiespectroscopie. Complexe bepalingen kunnen gebruikmaken van röntgenkristallografie, scanning-elektronenmicroscopie (SEM) en Fourier-transformatie-infraroodspectroscopie (FTIR). Toepassingen zijn onder meer omgevingsanalyse en materiaalanalyse.