Apa itu kimia analitik?
Kimia analitik adalah cabang kimia yang didedikasikan untuk mempelajari atau menganalisis (maka namanya) komposisi bahan . Ini berarti bahwa ia bertanggung jawab untuk menentukan bahan apa yang dibuat, serta dalam proporsi berapa komponennya ditemukan.
Ini adalah disiplin eksperimental murni yang menggabungkan pengetahuan dan keterampilan dari berbagai bidang mulai dari statistik hingga fisika cararn dan optik untuk mengembangkan metode analisis yang memungkinkan penentuan, dengan tingkat kepercayaan yang memadai, apa yang terkandung dalam sampel.
Selain pentingnya dalam penelitian ilmiah dasar, cabang kimia ini diterapkan di hampir semua industri. Hal ini karena memungkinkan pemantauan dari kualitas bahan kimia atau produk makanan, hingga tingkat polutan yang ada dalam limbah yang dibuang ke lingkungan.
Sejarah singkat kimia analitik
Asal usul kimia analitik dapat ditelusuri pada karya Antoine Lavoisier pada akhir abad ke-18, yang melakukan studi penting terkait komposisi mineral dan udara, serta proses pembakaran dan respirasi hewan.
Lavoisier
Namun, baru pada abad ke-19 apoteker magang Jerman Carl Fresenius Mohr mengembangkan apa yang akan menjadi analisis pertama untuk menentukan komposisi kualitatif sampel. Buku Mohr yang diterbitkan dianggap sebagai teks kimia analitik pertama, dan banyak dari prinsip-prinsipnya masih diajarkan di kelas hari ini.
Mohr melakukan lebih dari sekadar mempublikasikan penemuannya. Dia juga menemukan teknik volumetrik dan merancang serta membangun beberapa instrumen analisis volumetrik terpenting dalam kimia analitik, seperti pipet volumetrik dan buret.
Selain itu, di laboratoriumnya di Frankfurt, ia melatih banyak magang lain dalam teknik yang ia kembangkan sendiri. Selain teknik kuantitatif seperti volumetri dan gravimetri, ia juga mengajari mereka teknik kualitatif analisis kimia. Untuk ini dan banyak lagi, ia dianggap sebagai bapak kimia analitik.
Cabang-cabang kimia analitik
Kimia analitik secara kasar dapat dibagi menjadi dua kelas, tergantung pada tujuan analisis kimia:
Kimia analitik kualitatif
Masalah pertama yang ingin dipecahkan oleh kimia analitik adalah menentukan apa yang ada dalam sampel yang tidak diketahui. Artinya, temukan atau kenali apa saja komponen-komponennya. Jenis analisis ini disebut analisis kualitatif, sehingga cabang kimia analitik ini disebut juga kimia analitik kualitatif.
Kimia analitik kuantitatif
Cabang kimia analitik ini bertanggung jawab untuk menentukan berapa banyak setiap komponen dalam sampel. Artinya, ia berusaha mengukur dalam jumlah, proporsi, atau konsentrasi berapa komponen yang berbeda, yang disebut analit .
Dalam kebanyakan kasus, analisis kuantitatif selalu didahului oleh analisis kualitatif, karena Anda tidak dapat menentukan berapa banyak analit yang ada dalam sampel jika Anda tidak tahu analit apa yang ada dalam sampel.
Inilah sebabnya, kecuali pada kesempatan langka ketika diketahui sebelumnya apa yang sedang dianalisis, kimia analitik kualitatif dan kuantitatif selalu berjalan beriringan.
metode analitis
Kimia analitik menggunakan metode kualitatif dan kuantitatif untuk memahami komposisi materi:
1. Metode kualitatif
Metode kualitatif didasarkan pada reaksi kimia seperti pengendapan dan pembentukan kompleks, serta penggunaan teknik pemisahan untuk mengidentifikasi komponen sampel. Ini adalah metode klasik dan termasuk contoh berikut:
- Jalan analitik kation : serangkaian uji kimia sistematis yang memungkinkan untuk mengidentifikasi keberadaan kation logam tertentu.
- Anion Analytical Runs: Serangkaian uji kimia sistematis yang mengkonfirmasi keberadaan anion umum tertentu.
- Uji nyala: Uji sederhana yang mengidentifikasi beberapa logam berdasarkan warna nyala saat sampel terbakar.
2. Metode kuantitatif
Ini terdiri dari menentukan konsentrasi spesies dalam sampel. Metode analisis secara umum dibagi menjadi teknik basah klasik seperti volumetri dan gravimetri, dan teknik instrumental cararn seperti teknik spektrometri dan kromatografi, yang akan dijelaskan di bawah ini:
• Metode Analisis Volumetrik
Analis kimia mengambil gelar
Volumetri mengacu pada seperangkat teknik untuk penentuan tidak langsung konsentrasi analit dalam sampel atau dalam alikuotnya, berdasarkan pengukuran volume reagen dengan konsentrasi yang diketahui yang diperlukan untuk mengkonsumsi analit secara stoikiometri. Teknik ini juga disebut kualifikasi atau evaluasi.
Semua metode volumetrik didasarkan pada pencarian titik ekivalen, di mana benar bahwa:
Karena ekivalennya sama dengan konsentrasi normal berdasarkan volume, dan konsentrasi titran diketahui, maka pengukuran volumenya menyiratkan bahwa jumlah ekivalen titran, dan oleh karena itu analit atau titran, akan diketahui, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.. lanjutan:
Ada banyak metode analisis berdasarkan volumetri, yang berbeda menurut jenis reaksi kimia yang mereka gunakan. Berdasarkan ini, jenis metode volumetrik berikut dapat dibedakan:
- Volumetri asam-basa: dalam kasus ini, baik analit adalah asam dan titran basa, atau sebaliknya. Reaksi yang terjadi adalah netralisasi asam basa dan titik akhir titrasi ditentukan oleh perubahan warna indikator kimia.
- Volumetri presipitasi: dalam teknik ini reaksi yang terlibat adalah pembentukan endapan yang tidak larut.
- Titrasi atau volumetri pembentukan kompleks: dalam hal ini, reaksinya adalah pembentukan kompleks logam, terkadang berwarna, terkadang tidak.
- Volumetri redoks : mengacu pada volumetri yang melibatkan reaksi oksidasi dan reduksi antara titran dan analit. Satu bertindak sebagai agen pengoksidasi dan yang lainnya sebagai agen pereduksi.
• Metode analisis gravimetri
Neraca analitik yang digunakan dalam analisis gravimetri
Berbeda dengan kasus sebelumnya, metode ini didasarkan pada pengukuran massa atau perubahan massa sampel setelah mengalami berbagai jenis perlakuan kimia dan termal.
Beberapa contoh metode gravimetri yang umum di laboratorium kimia analitik adalah:
- Metode pengendapan : Dalam kasus ini, analit biasanya merupakan ion yang mengendap secara kuantitatif sebagai garam yang tidak larut. Garam ini disaring dan dikeringkan untuk kemudian ditentukan massanya. Dengan massa ini, jumlah analit yang ada dalam sampel asli kemudian ditentukan.
- Metode volatilisasi: tidak seperti yang sebelumnya, analit dalam hal ini terpisah dari matriks sampel dalam bentuk gas. Dalam beberapa metode, gas ini dikumpulkan dengan mereaksikannya dengan reagen yang sesuai dan kemudian menimbang produk dari reaksi tersebut. Di tempat lain, massa gas ditentukan oleh perbedaan berat sebelum dan sesudah penguapan.
- Elektrodeposisi: Ini mirip dengan metode pengendapan, kecuali bahwa analit diendapkan pada elektroda karena reaksi redoks yang dihasilkan oleh arus listrik. Meningkatkan massa elektroda memungkinkan jumlah analit dalam sampel yang akan ditentukan.
• Metode instrumental
Instrumen analitik otomatis
Metode analisis cararn sebagian besar didasarkan pada penggunaan instrumen ilmiah canggih yang mampu menganalisis sampel kompleks secara efisien, akurat, dan, dalam beberapa kasus, otomatis. Metode ini didasarkan pada pengukuran beberapa sifat fisik yang dapat dikorelasikan dengan konsentrasi analit dalam sampel.
Beberapa teknik mengukur perbedaan potensial listrik atau intensitas arus, sementara yang lain mengukur jumlah cahaya yang dipancarkan atau diserap oleh atom atau molekul pada panjang gelombang tertentu. Beberapa contoh metode analisis instrumental adalah:
- Metode spektrometri: metode ini didasarkan pada fenomena penyerapan cahaya oleh atom dan molekul, atau pada emisi cahaya ketika atom dipanaskan hingga suhu tinggi. Dalam kasus pertama, tekniknya disebut spektrometri serapan (atomik atau molekuler sesuai kasusnya) dan yang kedua disebut spektrometri emisi atom.
- Metode elektroanalitik: tidak seperti yang sebelumnya, ini mengukur perubahan listrik atau sifat listrik sampel dengan adanya analit. Ini termasuk pengukuran intensitas arus (seperti dalam kasus polarografi), tegangan (seperti dalam kasus pH meter), konduktivitas listrik, dll.
• Metode kromatografi
Kromatografi dapat dianggap sebagai kelas terpisah dari metode analisis terpisah, karena mencakup pemisahan, identifikasi kualitatif, dan kuantifikasi semuanya menjadi satu. Metode ini dapat dikombinasikan dengan teknik volumetrik atau instrumental untuk analisis analit yang dipisahkan.
Dalam teknik ini, sampel kompleks dilarutkan dalam pelarut yang sesuai dan dialirkan melalui bahan berpori seperti gel, kertas saring, atau pasir halus, didorong oleh pelarut itu sendiri.
Zat terlarut yang berbeda hadir dalam sampel akan memiliki afinitas yang berbeda untuk bahan berpori sehingga beberapa akan bergerak lebih cepat daripada yang lain. Pada akhirnya, fraksi yang dihasilkan dikumpulkan untuk dianalisis, atau dianalisis secara online dengan menggunakan spektrometer serapan.