Chimia analitică este parte a chimiei pentru analiza produselor, adică identificarea și caracterizarea substanțelor chimice cunoscute sau nu. Substanța chimică ale cărei proprietăți urmează să fie determinate se numește „ analit ”.
Aplicațiile sale variază de la monitorizarea producției (verificarea faptului că un lanț produce un produs care îndeplinește specificațiile) până la investigația poliției (determinarea naturii unei urme, originea solului, a vopselei etc. ).
Cuvântul „analiză” are sufixul „ liză ” care înseamnă „descompune” (cf. piroliză , hidroliză , electroliză ). Într-adevăr, una dintre primele preocupări ale chimiei de la Antoine Lavoisier a fost determinarea elementelor , adică a produselor din care sunt făcute toate corpurile. Prin urmare, a fost necesar să se găsească metode de divizare a corpurilor complexe, apoi să se caracterizeze corpurile elementare rezultate din această descompunere.
Până la începutul XX - lea secol , chimie analitică a fost să reacționeze produsul necunoscut cu produsul cunoscut pentru a determina natura sa (cum ar fi Martin Heinrich Klaproth considerat „părintele chimiei analitice“). Introducerea metodelor cantitative , folosind conceptele de chimie fizică , a marcat o reînnoire a chimiei analitice (de exemplu, în 1943 , Gaston Charlot a dezvoltat metoda care îi poartă numele pentru a înlocui testele clasice cu sulfura de hidrogen ). În zilele noastre, sunt utilizate cu ușurință metode bazate pe fizică , care permit determinarea și cuantificarea unei varietăți de elemente într-o singură operație.
Înainte de a analiza un compus, se ia o probă din acesta , apoi se separă diferiții constituenți ai amestecului. Dacă amestecul constă din mai multe faze, primul pas este separarea acestor faze. De exemplu, faza solidă poate fi separată de faza lichidă prin filtrare sau cernere. Separarea unui amestec omogen utilizează diferențele de proprietăți fizice dintre constituenți. De exemplu, sarea se extrage cu ușurință dintr-un amestec de sare-nisip cu apă, deoarece sarea este solubilă în apă, iar nisipul nu. Pe de altă parte, piliturile de fier și nisipul sunt ambele insolubile în apă: prin urmare, nu pot fi separate prin diferența de solubilitate în acest lichid. Cu toate acestea, numai piliturile de fier sunt magnetice, deci pot fi recuperate prin sortare magnetică. Constituenții lichizi pot fi separați prin distilări succesive sau fracționate. În anumite cazuri, cristalizările succesive fac posibilă separarea constituenților solizi.
Cromatografia este cea mai des aplicată metoda de separare. Are un număr mare de variații în funcție de natura acoperirii coloanei utilizate pentru analize și de interacțiunea componentă-probă. Cele două tipuri principale de cromatografie sunt cromatografia cu permeație pe gel și cromatografia cu schimb de ioni. Prima metodă constă în separarea moleculelor în funcție de mărimea lor; în a doua metodă, particulele sunt separate în funcție de sarcina lor. Cromatografia gazoasă separă componentele volatile dintr-o probă, iar cromatografia lichid / lichid separă moleculele mici și neutre în soluție.
Cromatografia face posibilă purificarea unui corp sau a unui constituent înainte de dozare sau eliminarea compușilor care ar interfera cu dozarea acestuia. Nu este necesar să purificați un compus înainte de analiza acestuia în cazul în care metoda analitică acționează numai asupra compusului studiat. De exemplu, determinarea pH-ului (concentrația ionilor de oxoniu) a sângelui cu un electrod de sticlă nu necesită o etapă de separare prealabilă.
Calibrarea este un alt pas pregătitor pentru analize calitative și cantitative. Răspunsul și sensibilitatea echipamentului mecanic sau electronic la componenta dorită trebuie calibrate folosind o componentă pură sau o probă care conține o cantitate cunoscută de componentă.
Chimia analitică poate fi clasificată în diferite moduri. Înainte de a discuta diferitele metode de analiză chimică convențională, în general, trebuie să efectuați o serie de operații cunoscute în general ca „analiză imediată”. În esență, acestea sunt metode fizice (în special) sau chiar chimice (atunci când sunt suficient de specifice), al căror scop este de a separa diferitele specii chimice prezente într-o probă. Măcinarea, cernerea, elutrierea, distilarea, cristalizarea, filtrarea, centrifugarea etc. sunt printre multe alte operații de analiză imediată. Metodele cromatografice și metodele analoage (cum ar fi electroforeza ) sunt tehnici de separare extrem de puternice și fac parte din setul de tehnici adecvate pentru analiza imediată. Abordarea modernă a așa-numitelor metode „nedistructive” în care eșantionul este tratat ca un întreg al cărui consum rămâne neglijabil în comparație cu masa totală a acestuia, oferă în mod evident economia analizei imediate, păstrează acest eșantion pentru analize încrucișate dacă este necesar, dar se confruntă cu dificultăți formidabile, cum ar fi efectele matricei și probleme de calibrare. Este convenabil să se distingă în orice eșantion oricare dintre următorii doi termeni:
În esență, orice eșantion este, prin urmare, unic, deoarece este suficient ca una să varieze față de cealaltă pentru ca problema analitică cunoscută anterior să fie transformată într-o „nouă necunoscută a priori ”.
Prin urmare, analizele pot fi clasificate:
Progresele hardware și computer au făcut posibilă producerea unor analizatori din ce în ce mai eficienți în ceea ce privește viteza de analiză, numărul de molecule analizate și precizie. De asemenea, căutăm să dezvoltăm echipamente de analiză continuă a fluxului, automate, auto-curățate și non-fouling și / sau mobile și mai ușoare ( echipamente de fluorescență cu raze X de exemplu, analizoare echipate cu cipuri sau nanosenzori, de exemplu pentru detectarea moleculelor de explozivi sau substanțe cu risc NRBC (nuclear, radiologic, biologic și chimic).
Ca rezultat al cercetărilor olandeze, un analizor în formă de stilou cu un vârf microscopic poate fi disponibil în curând. Este de fapt o formă de microscop cu forță atomică care folosește o sondă de vârf fin pentru a scana suprafețele la scară atomică. Picăturile de mercur produse la sfârșitul său ar acționa ca un senzor chimic .
Cele mai cunoscute tehnici în chimia analitică sunt spectroscopia , analiza elementară , cromatografia , electroanaliză titrare , analiza gravimetrică , analiza radiochimic etc.