Anàlisi elemental

De Viquipèdia

L'anàlisi elemental en química analítica representa la determinació de quins elements químics i en quina quantitat s'uneixen per formar un material donat o una substància química (per exemple, sòl, aigua potable o residual, fluids corporals, minerals, compostos químics...). De vegades es fa el mateix respecte la composició d'isotòpica. La quantitat dels elements presents s'expressa normalment en percentatge.

L'anàlisi elemental pot ser qualitativa (determinant quins elements hi ha presents), i pot ser quantitativa (determinar la quantitat de cadascun d'ells presents). L'anàlisi elemental s'emmarca dins de l'àmbit de la química analítica, el conjunt d'instruments implicats en el desxiframent de la naturalesa química del nostre món.

Història[modifica]

Antoine Lavoisier és considerat l'inventor de l'anàlisi elemental com una eina quantitativa i experimental per avaluar la composició química d'un compost. En aquell moment, l'anàlisi elemental es basava en la determinació gravimètrica de materials absorbents específics abans i després de l'adsorció selectiva dels gasos de combustió.[1][2] Actualment s'utilitzen sistemes totalment automatitzats basats en la conductivitat tèrmica o la detecció per espectroscòpia infraroja dels gasos de combustió, o altres mètodes espectroscòpics.

Anàlisi CHNX[modifica]

Analitzador de combustió CHNS simultània (2011)

Per als químics orgànics, l'anàlisi elemental gairebé sempre es refereix a l'anàlisi CHNX: la determinació de les fraccions de massa de carboni (C), hidrogen (H), nitrogen (N), i heteroàtoms (X) (halògens, sofre) d'una mostra.

Aquesta informació és important per ajudar a determinar l'estructura d'un compost desconegut, així com per ajudar a determinar l'estructura i la puresa d'un compost sintetitzat. En les tècniques espectroscòpiques actuals de química orgànica (RMN, tant de ¹H com 13C), l'espectrometria de masses i els procediments cromatogràfics han substituït l'anàlisi elemental com a tècnica principal per a la determinació estructural, tot i que encara ofereix informació complementària molt útil. També és el mètode més ràpid i econòmic per determinar la puresa de la mostra.

La forma més comuna d'anàlisi elemental, l'anàlisi CHNS, s'aconsegueix mitjançant l'anàlisi de combustió. Els analitzadors elementals moderns també són capaços de determinar simultàniament el sofre juntament amb el CHN en la mateixa prova de mesura.[3][4][5][6]

Anàlisi quantitativa[modifica]

L'anàlisi quantitativa és la determinació de la massa de cada element o compost present. Altres mètodes quantitatius inclouen la gravimetria, l'espectroscòpia atòmica òptica i l'anàlisi per activació neutrònica:

Anàlisi qualitativa[modifica]

Per determinar qualitativament quins elements existeixen en una mostra, els mètodes són:

Anàlisi dels resultats[modifica]

L'anàlisi dels resultats es realitza determinant la proporció d'elements dins de la mostra, i elaborant una fórmula empírica que encaixi amb aquests resultats.[8] Aquest procés és útil, ja que ajuda a determinar si una mostra enviada és un compost desitjat i confirma la puresa d'un compost. La desviació acceptada dels resultats de l'anàlisi elemental respecte al calculat és del 0,3%.[9]

Coneixent la fórmula mínima i el pes molecular d'un compost desconegut és possibile trobar-ne la fórmula molecular. Per exemple, si es considera un compost que ha resultat ésser format per un 56,3% de fòsfor (P) i el 43,7% d'oxigen (O). Els mols corresponents són nP = 56,3 / 30,98 = 1,82 i nO = 43,7 / 16 = 2,73. Dividint pel valor més baix obtingut, qu és 1,82, s'obté una relació entre els mols dels elements per a nP : nO = 1 : 1,5. El compost químic serà PO1,5, el qual multiplicat per 2 dona el compost P2O3.

Referències[modifica]

  1. Pregl, 1917.
  2. «Fritz Pregl - Nobel Lecture: Quantitative Micro-Analysis of Organic Substances» (en anglès). Premis Nobel.
  3. «Elemental Analysis Facility» (en anglès). Universitat d'Aarhus, 03-07-2016.
  4. «G.G. Hatch Stable Isotope Laboratory - Techniques - Quantitative Analysis» (en anglès). Universitat d'Otawa.
  5. Sahu, Ramesh Chandra; Patel, Rajkishore; Ray, Bankim Chandra «Removal of hydrogen sulfide using red mud at ambient conditions» (en anglès). Fuel Processing Technology, 92(8), 01-08-2011, pàg. 1587–1592. DOI: 10.1016/j.fuproc.2011.04.002.
  6. Käldström, Mats; Meine, Niklas; Farès, Christophe; Rinaldi, Roberto; Schüth, Ferdi «Fractionation of 'water-soluble lignocellulose' into C5/C6 sugars and sulfur-free lignins» (Noia 64 mimetypes pdf.pngPDF). Green Chemistry. RSCPublishing, 16(5), 2012, pàg. 2454–2462. DOI: 10.1039/C4GC00168K.
  7. «Neutron Activation Analysis» (en anglès). Analytical Chemistry Group.
  8. Silvestro, Amore i Di Dio, 1990, p. 24-29.
  9. «CHN Elemental Microanalysis» (en anglès). UCL School of Pharmacy.

Bibliografia[modifica]

  • Pregl, Fritz. Quantitative Micro-Analysis of Organic Substances (en anglès). Berlin: Springer, 1917. ISBN 978-3-86444-914-7. 
  • Silvestro, L; Amore, C; Di Dio, M. Capire la stechiometria (en italià). Cedam, 1990. ISBN 88-13-16781-4. 

Vegeu també[modifica]