L'identification de substances inconnues a été importante tout au long de l'histoire de la chimie. Les méthodes classiques telles que la pesée, les tests à la flamme et les titrages étaient des éléments essentiels de la chimie.
Les chimistes analystes analysent un large éventail de composés allant des éléments aux produits pharmaceutiques complexes. Si tu as déjà dégusté une boisson gazeuse, tu as bénéficié du travail d'un chimiste analyste !
L'utilisation de la spectrométrie de masse pour mesurer les particules chargées et déterminer la composition d'une substance est un exemple de chimie analytique. La chimie analytique est principalement utilisée dans le domaine de la médecine pour déterminer les niveaux de nutriments essentiels et de composés toxiques présents dans le corps, ainsi que pour vérifier la qualité des produits pharmaceutiques et agroalimentaires.
- Dans ce résumé de cours, nous allons examiner un cours sur la chimie analytique.
- Nous allons définir ce qu'est la chimie analytique.
- Ensuite, tu apprendras les méthodes d'analyses en chimie analytique.
- Nous présentons des exercices corrigés en chimie analytique.
- Enfin, nous examinerons le rôle de la chimie analytique.
Introduction à la chimie analytique
La chimie analytique joue un rôle important dans notre vie quotidienne. Elle est utilisée dans la fabrication de médicaments, le diagnostic médical, les enquêtes médico-légales, les analyses de sol pour vérifier les concentrations appropriées de minéraux et de nutriments, la surveillance de l'environnement. Elle joue également un rôle important dans différents domaines de recherche.
Qu'est-ce-que la chimie analytique ?
La chimie analytique est la science de la séparation, de l'identification et de la quantification des composants chimiques d'une substance. En d'autres termes, il s'agit de l'analyse quantitative et qualitative d'un échantillon donné.
Lorsque la chimie analytique est utilisée pour effectuer des mesures biologiques, on parle de chimie bioanalytique.
La chimie analytique fait appel à des méthodes classiques et modernes et implique l'utilisation d'instruments scientifiques avancés pour effectuer des analyses.
Les trois étapes principales impliquées dans la chimie analytique sont :
- La procédure de séparation sépare les espèces chimiques appropriées d'un mélange pour analyse.
- L'identification du matériau à analyser est réalisée à l'aide d'une méthode d'analyse qualitative.
- Une analyse quantitative est effectuée pour déterminer la concentration de l'analyte dans une combinaison donnée.
Les branches de la chimie analytique
La chimie analytique est divisée en deux branches : quantitative et qualitative. Ces deux branches sont expliquées en détail ci-dessous :
Analyse quantitative
Il s'agit d'une méthode permettant de calculer la quantité absolue ou relative d'un échantillon ou d'un mélange lorsqu'une ou plusieurs substances y sont présentes. Les procédures expérimentales quantitatives comprennent l'analyse gravimétrique et l'analyse volumétrique.
L'analyse gravimétrique, également appelée estimation quantitative par le poids, est la technique qui consiste à isoler et à peser un élément ou une combinaison d'éléments sous sa forme la plus pure. L'objectif fondamental de l'analyse gravimétrique est de transformer un élément ou un radical en un composé stable et pur qui peut être facilement transformé en une forme pouvant être pesée. Le poids d'un élément est déterminé à l'aide de la formule du composé et des poids atomiques des éléments qui le composent. Des techniques de précipitation, de volatilisation ou d'électroanalyse peuvent être utilisées pour séparer l'élément ou son composé.
L'analyse volumétrique, également connue sous le nom d'analyse titrimétrique, est une méthode dans laquelle on mesure le volume d'un réactif réagissant stœchiométriquement avec l'analyte. Les méthodes volumétriques sont équivalentes aux méthodes gravimétriques en termes d'exactitude et de précision.
Analyse qualitative
Le terme "qualité" fait référence aux caractéristiques d'une substance. L'analyse qualitative vise à déterminer la qualité d'une substance chimique, indépendamment de sa quantité ou de sa concentration. En d'autres termes, l'analyse qualitative détermine la qualité d'une substance plutôt que la quantité de cette substance.
Par exemple, un chimiste possède un échantillon d'un produit chimique inconnu. Il doit d'abord connaître le type de produits chimiques présents dans cet échantillon et utilisera donc la méthode "qualitative" pour le déterminer. Ensuite, il passera aux approches quantitatives. Il arrivera alors à un stade de l'expérience où il pourra mesurer avec précision la quantité exacte des différents produits chimiques présents dans l'échantillon.
Méthodes d'analyse en chimie analytique
En chimie analytique, les méthodes utilisées pour l'estimation qualitative et quantitative des substances sont classées en deux grandes catégories :
Techniques classiques
Il existe une variété de méthodes traditionnelles pour déterminer si un analyte est présent ou absent dans un échantillon.
Le test acide pour l'or est un exemple de méthode classique permettant de déterminer si une substance donnée est effectivement de l'or ou non.
Le test de Kastle-Meyer, qui utilise la phénolphtaléine comme indicateur pour évaluer la présence d'hémoglobine dans un analyte donné, est un autre exemple de méthode d'analyse qualitative classique.
Des tests à la flamme peuvent être effectués pour vérifier la présence de certains composants dans l'analyte. Pour ce faire, on expose un analyte à une flamme et on observe le changement de couleur de la flamme.
L'analyse gravimétrique est une méthode traditionnelle d'analyse quantitative qui peut être utilisée pour estimer la quantité d'eau dans un hydrate en le chauffant et en déterminant le poids de l'eau perdue.
L'analyse volumétrique (ou titrage) est une méthode classique bien connue d'analyse quantitative. Un réactif est introduit dans l'analyte jusqu'à ce qu'un point d'équivalence soit atteint dans la technique de titrage.
Méthodes instrumentales
Les approches instrumentales font référence à l'utilisation d'instruments scientifiques pour réaliser les différents processus de la chimie analytique.
L'interaction entre le rayonnement électromagnétique et les atomes ou les molécules d'un échantillon est mesurée par spectroscopie. La méthode de la spectroscopie de masse est utilisée pour déterminer le rapport entre la masse d'une molécule et sa charge en utilisant des champs électriques et magnétiques.
L'analyse électrochimique est une technique instrumentale populaire utilisée en chimie analytique. L'analyte est placé dans une cellule électrochimique, et cette technique permet de déterminer la tension ou le courant qui la traverse.
Le domaine de la chimie analytique connu sous le nom de calorimétrie étudie l'interaction entre un analyte et l'énergie sous forme de chaleur. Un calorimètre est un appareil qui mesure la chaleur produite par un processus chimique.
Chromatographie sur colonne
La chromatographie sur colonne est décrite comme la technique de séparation et de purification la plus simple et la plus utilisée. La chromatographie sur colonne permet de séparer et de purifier des échantillons solides et liquides. Elle sépare les échantillons sur la base d'une adsorption différentielle des composés sur l'adsorbant, car les composés traversent la colonne à des vitesses différentes, ce qui permet de les séparer.
Spectrométrie de masse
La spectrométrie de masse est une technique d'analyse utilisée pour calculer le rapport charge/masse d'une ou plusieurs molécules dans un échantillon. Ce type de mesures est fréquemment utilisé pour calculer la masse moléculaire exacte des composants de l'échantillon.
La spectrométrie de masse permet de connaître analytiquement la masse moléculaire d'un composé et contribue indirectement à l'identification des isotopes. Les analyses environnementales et médico-légales, l'explication de la structure de substances inconnues, le contrôle de la qualité des aliments, des médicaments et des polymères reposent tous en grande partie sur la spectrométrie de masse.
Chimie analytique : Exercices corrigés
Dans un titrage d'un échantillon de \( HCl \) avec \( 0,113 M \) de \( NaOH \) . Il a fallu \( 51,2 mL \) de la base pour atteindre le point final du titrage. Calculer le nombre de moles de l'acide neutralisé.
Les données :
La concentration de \( NaOH \) est de \( 0.113 M \) .
Le volume de base nécessaire pour atteindre le point final est \( 51.2 mL \) .
The titration reaction of \( HCl \) and \( NaOH \) is:
Selon cette équation, l'acide chlorhydrique aqueux réagit avec l'hydroxyde de sodium aqueux pour former de l'eau et du chlorure de sodium aqueux.
Maintenant, en calculant les moles de \( NaOH \) ,
\( Nombre \ de \ moles \left ( NaOH \right ) = molarité \times volume \)
En substituant les valeurs,
Nombre de moles \( (NaOH) =0.113\ M \times 0.0512 \ L \)
\( =0.00579 \ mol \)
Ainsi, les moles de \( NaOH \) nécessaires pour neutraliser l'acide sont de \( 0.00579 \ mol \) .
D'après l'équation de la réaction,
\( 1 mol \) de \( NaOH \) neutralise \( 1 mol \) de \( HCl \) .
Ainsi, \( 0,00579 \ mol \) de \( NaOH \) neutralisera \( 0,00579 \ mol \) de \( HCl \) .
Le rôle de la chimie analytique
La chimie analytique est utilisée dans une variété d'applications dans la vie quotidienne, y compris le développement de médicaments, le contrôle des processus industriels, la surveillance de l'environnement, les diagnostics médicaux, la production alimentaire et les enquêtes médico-légales. Elle est également essentielle dans une variété de domaines d'études. Elle joue également un rôle essentiel dans de nombreux domaines d'étude, dont voici quelques-unes des rôles de la chimie analytique :
- La chimie analytique est utilisée pour déterminer la durée de conservation de divers médicaments.
- Elle est utilisée pour détecter les adultérants dans les produits pharmaceutiques.
- Elle peut être utilisée pour déterminer la quantité de minéraux et de nutriments nécessaires au développement des plantes en analysant le sol.
- La chimie analytique peut également être utilisée pour évaluer la quantité de résidus de pesticides et de polluants dans tout échantillon alimentaire.
- Elle peut être utilisée pour mesurer les taux de cholestérol et de glucose dans un échantillon de sang.
- La médecine légale, l'analyse clinique et même l'analyse environnementale reposent toutes sur la chimie analytique.
Chimie analytique - Points clés
- La chimie analytique est utilisée pour détecter, identifier, caractériser et quantifier les substances chimiques.
- La chimie analytique utilise des approches classiques et instrumentales pour effectuer l'analyse d'une substance.
- Elle est fréquemment utilisée en biologie pour la recherche, le développement et le contrôle de qualité des produits pharmaceutiques.
- La chimie analytique est essentielle dans les sciences médicales, car elle permet de mesurer les principaux nutriments et les niveaux de substances dangereuses dans l'organisme.
- Les méthodes d'analyse en chimie analytique sont des méthodes qualitatives et quantitatives.
- La chimie analytique peut être utilisée en spectroscopie, en électrochimie, en chromatographie, méthodes de séparation et de préconcentration, etc.
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