أجهزة التحليل الكيميائي

أهمية علم الكيمياء

تدخل الكيمياء في كل شئ تقريبًا، حتى جسم الإنسان يتكون من مركبات كيميائية تتكون بدورها من مزيج من العناصر، فالجسم مثلًا يحتوي على كميات هائلة من الماء المكون من هيدروجين وأكسجين والذي يدخل في الاختبارات التشخيصية التي يتم إجراؤها في المختبرات والتقديرات والوصفات الطبية والحبوب واللقاحات والمضادات الحيوية، وذلك من خلال استخدام أجهزة مختلفة كأجهزة التحليل الكيميائي؛ فلقد أصبح كل ذلك ممكنًا باستخدام ما تتيحه الكيمياء التي تدخل في المجالات المختلفة، كما في مصانع الأقمشة ومصانع الرغوة والصناعات البتروكيماوية والمصافي والصناعات المعدنية، وسيتحدث هذا المقال عن أجهزة التحليل الكيميائي.^[١]

تعريف الكيمياء التحليلية

غالبًا ما يتم وصف الكيمياء التحليلية على أنها مجال الكيمياء المسؤول عن توصيف تركيبة المادة، سواء من الناحية النوعية أو الكمية، ويقوم معظم الكيميائيين من خلال أجهزة التحليل الكيميائي بإجراء قياسات نوعية وكمية بشكل روتيني، ولهذا السبب يشير بعض العلماء إلى أن الكيمياء التحليلية ليست فرعًا منفصلاً للكيمياء، وفي الواقع تستخدم الكيمياء التحليلية في تطبيقات مختلفة، وعلى سبيل المثال ربما تكون قد حددت كمية حمض الأسيتيك في الخل باستخدام المعايرة ذات الأساس الحمضي، في تحديد أيونات المعادن الموجودة في عينة مائية، ولا تكمن حرفة الكيمياء التحليلية في إجراء تحليل روتيني على عينة روتينية باستخدام أجهزة التحليل الكيميائي، ولكن في تحسين الأساليب التحليلية القائمة، وفي تطوير طرق تحليلية جديدة من أجل قياس الظواهر الكيميائية.^[٢]

فروع الكيمياء التحليلية

تهتم الكيمياء التحليلية بالتفاعلات المختلفة التي تدخل فيها مختلف المواد والمركبات، حيث يظهر الاختلاف الواضح في استجابة المواد للتفاعلات المختلفة بمختلف أجهزة التحليل الكيميائي بحسب عواما متعددة يتضمنها التفاعل، ويمكن توضيح فرعي الكيمياء التحليلية كالآتي:^[٣]

• التحليل النوعي الكلاسيكي: يتم إجراء التحليل النوعي الكلاسيكي من خلال أجهزة التحليل الكيميائي المختلفة بإضافة واحد أو سلسلة من الكواشف الكيميائية إلى المحاليل، ومن خلال مراقبة التفاعلات الكيميائية ومنتجاتها.
• التحليل الكمي الكلاسيكي: يمكن تقسيم التحليل الكمي الكلاسيكي إلى تحليل الجاذبية والتحليل الحجمي، وتستخدم كلتا الطريقتين تفاعلات كيميائية شاملة بين الكواشف المحللة والكواشف المضافة.

أجهزة التحليل الكيميائي

الكيمياء التحليلية هي فرع علم الكيمياء الذي يبحث في التحليلات الكيميائية باستخدام الأدوات والأجهزة العلمية، حيث تتجلى أهمية الأداة التحليلية في عرض التحفيز وقياس الاستجابة التي تحدث كرد فعل، ومن أهم أجهزة التحليل الكيميائي الأجهزة الأتية:^[٤]

• جهاز التحليل الكروماتوجرافي: ويستخدم هذا الجهاز من أجهزة التحليل الكيميائي في فصل الخليط عن طريق توزيع مكوناته بين مرحلتين، وتبقى المرحلة الثابتة ثابتة في مكانها بينما يحمل الطور المتحرك مكونات الخليط من خلال الوسط المستخدم، وتعمل المرحلة الثابتة كقيد على العديد من المكونات في المزيج ، مما يؤدي إلى إبطائها لتحريكها أبطأ من المرحلة المتنقلة، ويتم التحكم في حركة المكونات في الطور المتحرك من خلال أهمية تفاعلاتها مع المراحل المتنقلة أو الثابتة، ونظرًا للاختلافات في عوامل مثل قابلية ذوبان بعض المكونات في الطور المتحرك وقوة ارتباطها بالمرحلة الثابتة، فإن بعض المكونات سوف تتحرك بشكل أسرع من غيرها، مما يسهل فصل المكونات داخل هذا الخليط.
• جهاز التحليل كهربائيًا باستخدام الخاصية الشعرية: وهو جهاز يستخدم تقنية تحليلية تفصل الأيونات بناءً على حركتها الكهربية باستخدام جهد كهربائي مطبق، ويعتمد التنقل الكهربي على شحنة الجزيء، واللزوجة، ونصف قطر الذرة، إذ أن معدل تحرك الجسيم يتناسب طرديًا مع المجال الكهربائي، وكلما زادت قوة المجال، زادت سرعة الحركة.
• جهاز فصل التيار المعاكس: في عام 1949، قدم ليمان كريج طريقة محسنة لفصل التحليلات مع نسب توزيع مماثلة، وعلى الرغم من أن عمليات فصل التيار المعاكس لم تعد شائعة، لكن عمليات الفصل الكروماتوجرافي أكثر فاعلية من حيث الدقة والوقت وسهولة الاستخدام، تظل النظرية التي تستند إلى استخراج التيار المعاكس مفيدة كمقدمة لنظرية الفصل الكروماتوجرافي.
• مقياس الجهد الدوري: في هذا النوع من أجهزة التحليل الكيميائي يستخدم تقنية كهروكيميائية تقيس التيار الذي يتزايد في خلية كهروكيميائية في ظل ظروف يزيد فيها الجهد.
• مقياس الطيف الكتلي: هو جهاز هام من أجهزة التحليل الكيميائي يستحدم طريقة تحليلية من خلال التأين والتحليل الشامل للمركبات من أجل تحديد كتلة المركب الجاري تحليله وتركيبه، وهو مكون من مطياف الكتلة الذي يأخذ الكتل المتأينة ويفصلها بناءً على الشحن بالنسبة إلى الكتلة، ثم يخرجها إلى الكاشف حيث يتم اكتشافها وتحويلها لاحقًا إلى مخرجات رقمية.
• المطياف الضوئي: المطياف هو أي أداة تستخدم لعرض وتحليل مجموعة من خواص وصفات معينة لمادة، على سبيل المثال، مجموعة من القيم الجماعية بالنسبة إلى الشحن كما هو الحال في مطياف الكتلة، أو مجموعة من أطوال موجية كما هو الحال في مطياف الامتصاص.

المراجع

1. ↑ "What are the uses of chemistry?", www.quora.com, Retrieved 20-07-2019. Edited.
2. ↑ "What is Analytical Chemistry?", chem.libretexts.org. Edited.
3. ↑ " Chemical analysis ", www.britannica.com, Retrieved 13-07-2019. Edited.
4. ↑ " Instrumental Analysis ", chem.libretexts.org, Retrieved 24-07-2019. Edited.