mr Violeta Raki

Uvod u analitiku hemiju

Analitika hemijaNaziv analitika hemija potie od grke rei analysis razlaganje celine na njene sastavne delove

ta je zapravo analitika hemija?

Nauka o metodama odreivanja (istraivanja) hemijskog sastava supstanci

Analitika hemija je nauka koja prouava naine (metode) kojima se moe utvrditi iz ega se pojedine smee i supstance sastoje, kao i u kome su odnosu pojedine komponente zastupljene

ime se analitika hemija bavi?Bavi se: dokazivanjemodreivanjem (odreivanjem koncentracije) i odvajanjem (razdvajanjem)pojedinih sastojaka u ispitivanoj supstanci

ta je osnovna uloga i zbog ega je bitna analitika hemija u svakodnevnom ivotu?Osnovna uloga analitike hemije je da u jednom, relativno kratkom vremenskom periodu, da osnovne podatke o sastavu nekog ispitivanog materijala (kvalitativni sastav), a zatim da utvrdi i koliine supstanci u ispitivanom uzorku (kvantitativni sastav)

Obasti hemijske analize i pitanja na koja daju odgovoreDetekcija:-Da li uzorak sadri ispitivanu supstancu X?

Identifikacija:-Kakva je priroda supstance u uzorku (o kojoj supstanci se radi)?

Kvantifikacija (odreivanje koliine):-Koliko ima ispitivane supstance X u uzorku?

Razdvajanje:-Kako moemo supstancu koja nas interesuje da odvojimo iz uzorka bi se izvrila njena bolja identifikacija i kvantifikacija?

Analitika hemija

Analitika hemija deli se na: Kvalitatinu analitiku hemiju Kvantitativnu analitiku hemiju

Zadatak kvalitativne analitike hemije je identifikacija pojedinih hemijskih jedinjenja ili jona u analiziranoj smei

Zadatak kvantitativne analitike hemije je utvrivanje koliine prisutne supstance u analiziranom uzorku

Kvalitativna analiza ta je ispitivana supstanca (identifikacija), ili da li je prisutna (detekcija)?

Kvantitativna analiza - Koliko je ispitivane supstance - prisutno (kvantifikacija)?

Odvajanje (izdvajanje) ispitivane supstance iz uzorka (smee) esto je neophodno odvojiti ispitivanu supstancu (hromatografija) pre bilo kakve analizeAnalitika hemija

PODELA ANALITIKE HEMIJE

ta je to analitiki signal?Da bi se dali odgovori na pitanja ta je prisutno u uzorku i koliko je ega prisutno, svaka od metoda analize koristi neki signal (neku promenu) koji moe da potie od hemijskih i fizikih osobina esticaSignal npr. moe da budepojava talogapojava ili promena bojepojava gasa (npr CO2)pojava karakteristinog mirisa Analitiki signali mogu da daju informacije kvalitativnog i kvantitativnog karakterapojava ili odsusvo taloga daje kvalitativnu informaciju (supstanca je prisutna u uzorku ili nije prisutna u uzorku)kvantitativnu informaciju daje masa nastalog taloga npr. pojava taloga je analitiki signal

Podela analitikih metoda (prema poreklu signala)

Hemijske metode analizeHemijske metode analize zasnivaju se na analitikoj hemijskoj reakcijiHemijska reakcija koja pri tome nastaje posledica je interakcije supstanca - supstanca, za razliku od instrumentalnih metoda koje se zasnivaju npr. na interakciji supstanca energija (svetlost, toplota)Efekti hemijske promene (reakcije) mogu se pratiti vizuelno putem promene boje rastvora, stvaranja i rastvaranja taloga, kao i izdvajanja gasovitih proizvoda

Instrumentalne metode analizeKod primene instrumentalnih metoda koriste se instrumenti koji registruju neku fiziku veliinu ili njenu promenu koja je funkcija sastava analizirane supstanceInstrumentalne metode dele se na: fizike - mere se fizika svojstva analizirane supstance, a da pri tome ne dolazi do odigravanja hemijske reakcije hiziko-hemijske prati se promena fizikih veliina koje nastaju tokom odigravanja hemijske reakcije

Uloga i znaaj analitike hemijeAnalitika hemija ima vano mesto u svim granama hemije i ivotu upoteOtkrie Lavoisier-ovog zakon o odranju mase omogueno je primenom vage u njegovim istraivanjima

Analitike metode predstavljaju osnovu naunih istraivanja i u dr. naukama:BiohemijaBiologijaMedicina FarmacijaGeologijaGeohemija

Uloga i znaaj analitike hemijeU bilo kom procesu proizvodnje uvek se primenjuje: analitika kontrola praktino svih sirovina, poluproizvoda i gotovih proizvoda

analitika kontrola procesa proizvodnje

u cilju pravovremene korekcije i pravilnog izvoenja proizvodnog procesapr. u PREHRAMBENOJ INDUSTRIJIAnalitika hemija ima veliki znaaj u svakodnevnom ivotu, pre svega zbog njenog znaaja u industrijskoj proizvodnji

Uloga i znaaj analitike hemije-Sadraj proteina, a time i prehrambena vrednost, utvruje se odreivanjem sadraja azota

-Bolesti paratiroidne lezde dijagnostifikuju se kvantitativnim merenjem Ca2+ jona u krvnom serumu

-Analiza elika u toku proizvodnje omoguuje prilagoavanje koncentracije elemenata kao to su ugljenik, hrom i nikal ime se dobija proizvod eljene vrstoe, kovnosti i otpornosti na korozijuHemijska analiza je jedna od najvanijih metoda za kontrolu kako samih poljoprivrednih proizvoda, tako i za njihovu preradu odn. tehnologiju

Analitika hemija se koristi za odreivanje:-hemijskog sastava zemljita, vetakih i prirodnih ubriva u poljoprivredi-bioloki znaajnih supstanci u biohemiji, fiziologiji i ishrani biljaka i domaih ivotonja-sredstava za zatitu biljakaJednom reju bez analitike hemije, tj. bez praenja tehnolokih parametara, ne moe se zamisliti postojanje tehnolokog procesa u bilo kojoj disciplini nauke i prakseUloga i znaaj analitike hemije

Rastvaranje supstanci

Rastvori se mogu definisati kao molekulski ili jonski disperzni sistemi sastavljeni od dve ili vie komponenata, tj. od rastvorene supstance (dispergovane faze) i rastvaraa (disperznog sredstva).

PRAVI RASTVORIKOLOIDNI SISTEMIGRUBO DISPERZNI SISTEMI (SUSPENZIJE I EMULZIJE)Veliina estica< 1 nm(molekuli i joni)1 100 nm> 100 nmStabilnostStabilniNe taloe se spontano (mogu se destabilizovati) Nestabilni

Rastvaranje supstanci (vrstih, tenih i gasovitih) u tenim rastvaraima predstavlja proces u kome se joni ili molekuli supstance koja se rastvara smetaju (disperguju) izmeu molekula rastvaraaU analitikoj hemiji rastvori imaju veliki znaaj, pri emu se najee upotrebljavaju vodeni rastvoriSupstance imaju razliitu rastvorljivost i ona zavisi od:-prirode supstance-prirode rastvaraa i-temperaturePotpuno nerastvornih supstanci nema, pa se moe govoriti samo o stepenu rastvorljivostiRastvorljivost supstanci na nekoj temperaturi vrlo esto se izraava brojem grama supstance koju treba rastvoriti u 100 g rastvaraa da bi se dobio zasien rastvor.Npr. rastvorljivost NaCl na 18C iznosi 35,9g / 100g, to znai da se na ovoj temperaturi u 100 g vode rastvara 35,9 g NaCl.

Rastvaranje supstancikarakter sila koje treba savladati pri rastavranjurastvaraisupstanca koja se rastvarapolarninepolarnielektrolit(jonska jedinjenja i polarna kovalentna jedinjenja)neelektrolit

Slino se u slinom rastvaraElektrolitijoni (elektrolitika disocijacija)rastvaranjeNelektrolitimolekuli (pri rastvaranju se samo razdvajaju ali ne disosuju ne daju jone)dobro se rastvaraju u polarnim rastvaraimadobro se rastvaraju u nepolarnim rastvaraimarastvaranje

T rastvorljivost vrstih supstanci obino rasteRastvorljivost veine vrstih supstanci obino raste sa poveanjem temperature (ovo pravilo ne vai uvek, npr. rastvorljivost NaCl se praktino ne menja sa poveanjem temperature)Krive rastvorljivostiPrilikom rastvaranja vrstih supstanci obino se zapaa odreeni toplotni efekat On se obino naziva toplota rastvaranja

Veina soli ima negativnu toplotu rastvaranja, pa se rastvor hladi pri rastvaranju soli. U ovom sluaju se rastvorljivost soli poveava sa poveanjem temperature

KOH ima pozitivnu toplotu rastvaranja, to znai da se rastvor zagreva pri rastvaranju KOH, a njegova rastvorljivost se smanjuje sa poveanjem temperatureRastvorljivost vrstih supstanci

Rastvori mogu biti zasieni, nezasieni i prezasieniRastvor u kome je rastvorena maksimalna koliina supstance u datom rastvarau, na datoj temperaturi je zasien rastvorU zasienom rastvoru uspostavljena je dinamika ravnotea izmeu procesa RASTVARANJA i KRISTALIZACIJESadraj rastvorne suspatance u zasienom rastvoru je stalanNezasieni rastvori sadre manje rastvorene supstance od zasienihPrezasieni rastvori sadre vie rastvorene supstance nego zasieni rastvori. Veoma su nestabilni.Rastvor koji u odreenoj zapremini sadri relativno malu masu supstance je razbleen, a rastvor koji sadri u istoj zapremini veliku masu rastvorene supstance je koncentrovan

Polarni rastvaraiU molekulima polarnih rastvaraa elektroni hemijske veze nisu rasporeeni simetrino, tako da molekul ima pozitivan i negativan pol, tj. gradi dipol. Ovakvi rastvarai su npr. voda, alkoholi i dr.Svaki molekul kod kojeg su centar pozitivnog naelaktrisanja i centar negativnog naelektrisanja razdvojeni ima DIPOLNI MOMENATPredstavlja se strelicom koja je usmerena od + ka -Svaki dvoatomni molekul sa polarnom kovalentnom vezom ima DIPOLNI MOMENAT

Voda i rastvaranje u vodiPolarnost pojedinih molekula polarnih supstanci karakterie se dipolnim momentom, a supstance u celini relativnom permitivnou (dielektrinom konstantom)Voda kao rastvara ima jedinstvene osobine, jer molekuli vode imaju:-visoku polarnost-sposobnost graenja vodoninih veza-donorske osobine (slobodani elektronski parovi) to omoguava graenje koordinativnih veza sa nizom metalnih jona (kompleksna jedinjenja)-Veza izmeu atoma O i H ostvarena je preko dva elektronska para-Na atomu kiseonika ostaju jo dva slobodna elektronska para-Elektroni u O-H vezi blii su atomu O nego atomu H, pa se na atomu H javlja parcijalno + naelektrisanje, a na atomu O parcijalno naelektrisanje-Razdvajanje naelektrisanja i nelinearna struktura molekula dovode do pojave dipola u molekulu H2O

Rastvaranje jonskih jedinjenja u vodiJonska jedinjenja tipa A+B- (Na+Cl-) pri rastvaranju u vodi pod uticajem dipolnih molekula vode razdvajaju se na slobodne jone, odnosno dolazi do elektrolitike disocijacije nastajanja jonaNa+Cl- + n H2O Na(H2O)p+ + Cl(H2O)q- ili ako izostavimo molekule rastvaraaNa+Cl- Na+ + Cl- Rastvorene jonske supstance se u vodenim rastvorima nalaze samo u obliku hidratisanih jona i takve supstance su jaki elektrolitiVeina neorganskih soli (npr. NaCl, KCl, K2SO4 itd.), kao i neke neorganske kiseline (HClO4) i baze (NaOH, KOH) jako se rastvaraju u vodi, jaki su elektroliti i u svojim razblaenim vodenim rastvorima su potpuno disosovani

Rastvaranje jonskih jedinjenja u vodiKoliko e se neka vrsta supstanca rastvarati u vodi u velikoj meri zavisi od razlike izmeu energije njene kristalne reetke i energije hidratacije njenih jonaenergija hidratacije energije kristalne reetke Slabo rastvorne soli energija hidratacije energije kristalne reetke

Rastvaranje polarnih kovalentnih jedinjenja u vodiJako polarna kovalentna jedinjenja se dobro rastvaraju u vodi i ponaaju se kao jaki elektroliti, npr. HCl

(+)HCl(-) +H2O H3O+Cl- H3O+ + Cl- jonizacijadisocijacijajonski parPri rastvaranju najpre dolazi do heterolitikog cepanja veze, tj. dolazi do jonizacije polarnog kovalentnog jedinjenja i obrazovanja jonskog para u jonskom paru joni su meusobno povezani elektrostatikim silamaJonski par se zatim manje ili vie potpuno razdvaja na solvatisane jone, tj. dolazi do elektrolitike disocijacije

Jedinjenja sa polarnom kovalentnom vezom, kod kojih veza ima vie kovalentni karakter, dobro se rastvaraju u vodi ali kao hidratisani molekuli i pri tome vrlo slabo disosuju (daju jone), pa predstavljaju slabe elktroliteU slabe elektrolite spadaju mnoge neorganske i organske kiselina npr. HF, HCN, H2S, H2CO3, H3PO4, HCOOH, CH3COOH itd.Siretna kis. i amonijak se dobro rastvaraju u vodi, ali samo delimino su disosovani:NH3 + H2O NH4+ + OH-CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

Rastvaranje nepolarnih kovalentnih jedinjenja u vodiIzmeu molekula nepolarnih kovalentnih jedinjenja i polarnih molekula vode ne postoje jae elektrostatike interakcije, pa su takva jedinjenja vrlo slabo rastvorna u vodi.

Hvala na panji !!!