úvod
Kúpiš si minerálku a na etikete je napísané, koľko vápnika obsahuje. Lekár ti z kvapky krvi zistí hladinu cukru. Hygienici skontrolujú, či voda v studni nemá priveľa dusičnanov. Za všetkými týmito číslami je analytická chémia, odbor chémie, ktorý zisťuje, z čoho sa látky skladajú.
teória
Čo a koľko
Analytik kladie dve otázky:
- Čo vzorka obsahuje? Je v nej olovo? Ktoré farbivá sú v cukríku? Na to odpovedá kvalitatívna analýza.
- Koľko toho vzorka obsahuje? Koľko percent kyseliny octovej má ocot? Na to odpovedá kvantitatívna analýza. Jej výsledkom je číslo s jednotkou.
Obvykle ide najprv kvalitatívna analýza. Keď vieme, čo vo vzorke je, vyberieme metódu, ktorou to zmeriame.
vyskúšaj si
Čo alebo koľko?
Pýtame sa, čo vzorka obsahuje, alebo koľko toho obsahuje?
0 / 0teória
Vzorka a činidlo
Látka, ktorú skúmame, je vzorka. Odber vzorky je dôležitejší, než sa zdá: kúsok rudy z povrchu kameňa môže mať iné zloženie ako stred, voda zo studne ráno inú ako večer. Vzorka musí celok verne zastupovať. Časť vzorky si analytik vždy odloží, aby mohol rozbor zopakovať alebo overiť.
K vzorke pridávame činidlá, látky, ktoré s hľadanou zložkou zreagujú tak, že to vidíme alebo zmeriame. Vznikne zrazenina, zmení sa farba alebo unikne plyn. Činidlá, ktoré reagujú s jediným iónom, sú vzácne. Väčšina reaguje s malou skupinou iónov, a preto musí analytik vedieť, čo jeho dôkaz ruší.
teória
Klasické a prístrojové metódy
Klasické metódy si vystačia so skúmavkami, váhami, byretou a kadičkou. Patria k nim dôkazové reakcie, vážková analýza a titrácie. Dodnes sa učia, lebo na nich vidno chémiu. Prístrojové metódy merajú vlastnosti látok prístrojmi: koľko svetla pohltia, ako rýchlo prejdú kolónou, akú majú hmotnosť. Sú rýchle a citlivé, nájdu aj milióntinu gramu látky v litri vody.
teória
Presnosť a správnosť
Žiadne meranie nie je dokonalé. Analytik preto meria viackrát a sleduje dve vlastnosti výsledkov:
- Presnosť: ako blízko sú opakované výsledky pri sebe. Rozptyl spôsobujú náhodné chyby, napríklad nepresné odčítanie byrety.
- Správnosť: ako blízko je priemer k skutočnej hodnote. Posun všetkých výsledkov spôsobuje systematická chyba, napríklad zle kalibrovaná váha alebo znečistené činidlo.
Meranie môže byť presné, a predsa nesprávne. Dá sa to predstaviť ako streľba na terč: šípky môžu byť pri sebe, ale ďaleko od stredu.
vyskúšaj si
Terč presnosti
Výsledky (ml): 26,21; 26,49; 25,95; 26,37; 26,41; 26,21; 26,67; 26,38; 26,41; 26,4
Nastav meranie, ktoré je presné, ale nesprávne.
0 / 0Čo zisťuje kvalitatívna analýza?
0 / 0Viac o chybách merania ukazuje lekcia Chyby merania vo fyzike.
Zapamätaj si: kvalitatívna analýza zisťuje, čo vzorka obsahuje, kvantitatívna zisťuje, koľko. K vzorke pridávame činidlá, ktoré s hľadanou látkou viditeľne zreagujú. Meriame viackrát: presné meranie má výsledky blízko seba, správne meranie má priemer blízko skutočnej hodnoty.
Ako vyjadriť presnosť a správnosť
Z n opakovaných výsledkov x₁ až xₙ vypočítame aritmetický priemer
x̄ = (x₁ + x₂ + … + xₙ) : n
Presnosť vyjadruje smerodajná odchýlka
s = √(Σ(xᵢ − x̄)² : (n − 1))
Čím je menšia, tým sú výsledky bližšie pri sebe. Správnosť vyjadruje chyba priemeru x̄ − x oproti skutočnej hodnote x, často ako relatívna chyba v percentách:
δ = |x̄ − x| : x · 100 %
Skutočnú hodnotu analytik zistí rozborom štandardu, vzorky so známym zložením. Ak štandard vychádza stále o 2 % vyššie, metóda má systematickú chybu, ktorú treba nájsť a odstrániť.
Analytické reakcie delíme podľa toho, s koľkými iónmi činidlo reaguje, na špecifické (len s jedným iónom, takmer neexistujú), selektívne (s malou skupinou iónov) a skupinové (s celou skupinou, slúžia na delenie zmesí).
rozšírenie Analytici v praxi
Analytické laboratóriá pracujú v nemocniciach (krvné testy), vo vodárňach (kontrola pitnej vody), v potravinárstve (zloženie a čistota potravín), v kriminalistike (stopy jedov, drog a výbušnín), pri ochrane prírody (znečistenie ovzdušia a pôdy) aj v športe pri dopingových kontrolách. Dnešné prístroje dokážu nájsť látku v koncentrácii jedného nanogramu na liter, čo je ako kocka cukru rozpustená vo veľkej priehrade.
teória
Časté chyby
- „Kvalitatívna analýza znamená kvalitnú analýzu.“ Slovo kvalita tu znamená druh látky: zisťujeme, čo vzorka obsahuje.
- „Presné meranie je vždy správne.“ Výsledky môžu byť tesne pri sebe a všetky posunuté systematickou chybou.
- „Stačí zmerať raz.“ Jedno meranie neprezradí, aká veľká je náhodná chyba.
- „Viac meraní odstráni každú chybu.“ Opakovanie zmenší vplyv náhodných chýb, systematickú chybu nie.
Ako sa dokazujú jednotlivé katióny, ukazuje ďalšia lekcia Dôkazy katiónov.