විශ්ලේෂණාත්මක රසායන විද්‍යාව

විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාව පදාර්ථ වෙන්කිරීමට, හඳුනාගැනීමට හා ප්‍රමාණනය කිරීමට අවශ්‍ය උපකරණ හා ක්‍රමවේද පිළිබඳව සොයා බැලේ. ප්‍රායෝගිකව වෙන්කිරීම, හඳුනාගැනීම හෝ ප්‍රමාණනය සමස්ථ විශ්ලේෂණයක් හෝ තවත් ක්‍රමයක් සම්බන්ධ කිරීමෙන් සිදු විය හැක.

වෙන්කිරීම විශ්ලේෂකය වෙන් කෙරේ. ගුණාත්මක විශ්ලේෂණය විශ්ලේෂකය හඳුනා ගනියි. ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණය විශ්ලේෂකයේ සාන්ද්‍රණය තීරණය කරයි.

විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාවේ තෙත් රසායනික ක්‍රමවේද මෙන්ම නවීන උපකරණමය ක්‍රමවේද ඇත. සාම්ප්‍රදායක ගුණාත්මක ක්‍රමවේද අවක්ෂේපණය, නිස්සාරණය හා ආසවනය වැනි වෙන්කිරීමේ ක්‍රම භාවිත කෙරේ. හඳුනා ගැනීම වර්ණය, ගන්ධය, ද්‍රවාංකය, තාපාංකය, විකිරණශීලීතාවය හෝ ප්‍රතික්‍රියාශීලිත්වය වෙනස් වීම මත පදනම් විය හැක. සාම්ප්‍රදායික ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණ ක්‍රම ප්‍රමාණය තීරණය කිරීම සඳහා ස්කන්ධයේ හෝ පරිමාවේ වෙනස් වීම සැලකිල්ලට ගැනේ. උපකරණමය ක්‍රමවේද වර්ණලේඛ ශිල්පය (Chromatography), විද්‍යුතාගමනය (Electrophoresis) හා ක්ෂේත්‍ර ප්‍රවාහ භාගීකරණය (Field flow fractionation) ආදී ක්‍රම නියැදි වෙන් කිරීම සඳහා භාවිත කෙරේ. නවීන උපකරණ යොදා සිදුකරන විශ්ලේෂණයේදී ප්‍රමාණාත්මක හා ගුණාත්මක විශ්ලේෂණය එකම උපකරණය යොදාගෙන සිදුකළ හැකි වන අතර නිතරම ආලෝක අන්තර්ක්‍රියා, තාප අන්තර්ක්‍රියා, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර හෝ චුම්භක ක්ෂේත්‍ර භාවිත වේ. ඇතැම් විට එකම උපකරණය විශ්ලේෂකය වෙන්කිරීම, හඳුනා ගැනීම හා ප්‍රමාණනය කිරීම සිදු කරයි. විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාව පර්යේෂණ ආකෘතිය වැඩි දියුණු කිරීම හා නව මැනීමේ උපකරණයන් නිර්මාණය සඳහා ඉවහල් වේ. වෛධික විද්‍යාව (Forensics), වෛද්‍ය විද්‍යාව (medicine), විද්‍යාව (science) හා ඉංජිනේරු විද්‍යාව (engineering) ආදී ක්ෂේත්‍රයන්හි විශ්ලේෂ්ණ රසායන විද්‍යාවේ යෙදීම් ඇත.

විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාව විවිධ ද්‍රාවණ, සංයෝග, මිශ්‍රණ විශ්ලේෂණය කිරීම සම්බන්ධ ක්‍රමවේද පිළිබඳව හැදෑරීම වැදගත් අංශයකි. මෙහිලා අනුමාපන වලට වැදගත් සන්ධිස්ථානයක් හිමිවේ.

විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාවේ ඉතිහාසය 

ක්‍රි.ව 1661 – 1900 පමණ වන තෙක් ආරම්භක රසායන විද්‍යාවට විශ්ලේෂී ඒකකයක් විය .ඒ මුලද්‍රව්‍යය සොයා ගැනීම, වර්තමානයේ ඇති රසායන ද්‍රව්‍ය සොයා ගැනීම හා රසායන විද්‍යාවට මූලික පසුබිමක් සැකසෙන තෙක් පමණි.රසායන ද්‍රව්‍ය සංශ්ලේෂණය හා සිද්ධාන්ත යන දෙකෙහි ඇති වූ වර්ධනය වැනි දෑ විශ්ලේෂී රසායන විද්‍යාව නොවේ. මෙම කාලයේ දී රසායන විද්‍යාවට විශාල දායකත්වයක් දැක්වූ සොයා ගැනීම් වූයේ , ක්‍රියාකාරී කාණ්ඩවල ප්‍රතික්‍රියා මත පදනම් වූ විශේෂ ප්‍රතික්‍රියා හා ජූලියස් වොන්ලීබිග් විසින් සිදු කරන ලද මුලද්‍රව්‍ය වර්ගීකරණයයි. ප්‍රථම වතාවට උපකරණ භාවිතයෙන් සිදුකළ විශ්ලේෂණය වුයේ සිළු විමෝචක වර්ණාවලි මිනිත ක්‍රමයයි. එය රුබීඩියම් හා සීසියම් මූලද්‍රව්‍ය සොයාගත් ගස්ටාව් කර්චොෆ් විසින් දියුණු කරන ලදී. කර්චොෆ් විසින් රූබිඩියම් හා සීසියම් සොයා ගන්නා ලදී. 

ප්‍රධාන වශයෙන් විශ්ලේෂී රසායන විද්‍යාවේ විශාල දියුණුවීම් 1900 න් පසු සිදුවිය. මේ කාලය තුළ මෙම ක්ෂේත්‍ර තුළ උපකරණ ඇසුරින් සිදු කළ විශ්ලේෂණයන් වඩ වඩාත් ප්‍රමුඛ විය. මෙහි දී වර්ණාවලීක්ෂ ක්‍රම තාක්ෂණය විසිවන සියවසේ  ආරම්භයේ සොයා ගැනුණු අතර එය විසිවන සියවසේ අග භාගයේ දී ශෝදනයකට ලක් කෙරුණි. වියෝජන විද්‍යාව ද මෙම කාලසීමාව තුළ සම දියුණුවක් පෙන්නුම් කළේය. පසුව අධි ක්‍රියාකාරී උපකරණ භාවිතයත් සමග ඉතා අධික වර්ධනයක් ඇතිවීය. 1970 දී බහුතරයක් මෙම තාක්ෂණ ක්‍රමවේද භාවිතයෙන් සම්පූර්ණ සාම්පල්වල විදහා දැක්වීමක් ළගා කර ගැනිණි. ආසන්න වශයෙන් 1970 සිට අද දක්වා වන විට විශ්ලේෂණ රසායනය ටිකෙන් ටික වැඩි දියුණු වී ජීව විද්‍යාත්මක ගැටලු වඩ වඩාත් විශ්ලේෂණය කරමින් මීට ප්‍රථම අකාබනික සහ  කුඩා කාබනික අණු පිළිබඳව  පැවති  විශ්ලේෂණ සාපේක්ෂව අඩු කර ඇත. විසිවන සියවසේ අගභාගය වනවිට විශ්ලේෂී රසායන විද්‍යාවේ පුළුල් දියුණුවක් දක්නට හැකිවිණි.

සාම්ප්‍රදායික ක්‍රම 

නවීන විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාව සංකීර්ණ උපකරණමය ක්‍රමවේද වලින් සමන්විත වුවත් භාවිත වන මූලධර්ම බොහොමයක් සාම්ප්‍රදායික ක්‍රම වලින් ලබාගෙන ඇත.

1.ගුණාත්මක විශ්ලේෂණය 
ගුණාත්මක විශ්ලේෂණය සංයෝගයක් පවතින හෝ නොපවතින බවට නිගමනය කරයි. එය සංයෝගයේ ස්කන්ධය හෝ සාන්ද්‍රණය තීරණය නොකරයි.

රසායනික පරීක්ෂණ

විවිධ රසායනික පරීක්ෂණ ඇති අතර රත්රන් සඳහා අම්ල පරීක්ෂණය රුධිරය ඇති බවට කරන කාස්ල්-මේයර් පරීක්ෂාව ගත හැක.

දැල්ලකින් කරන පරික්ෂා

විවිධ ලෝහ අයන පවතින බව තහවුරු කිරීමට සිදුකරන පහන්සිළු පරීක්ෂණය ආදී පරීක්ෂණ මේ යටතට ගැනේ.

අකාබනික ගුණාත්මක විශ්ලේෂණයේදී විවිධ අයන ද්‍රාව්‍ය මාධ්‍යයක පැවතීම පරික්ෂා කිරීම සඳහා පරික්ෂා ශ්‍රේණියක් සාමාන්‍යයෙන් යොදා ගැනේ. නමුත් මෙම පරික්ෂා නවීන උපකරණමය ක්‍රම වලදී භාවිත නොවේ.

2.ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණය 

යම් ද්‍රව්‍යයක රසායනික අන්තර්ගතයන් ප්‍රමාණය නීර්ණය කිරීම ප්‍රමාණාත්මක විශ්ලේෂණයයි.

I.භාරමිතික විශ්ලේෂණය
යම් පරිවර්තනයකට පෙර සහ/හෝ පසුව යම් ද්‍රව්‍යයක ප්‍රමාණය නීර්ණය කිරීම භාරමිතික විශ්ලේෂණයයි. සුලභ උදාහරණයක් වනුයේ යම් සජල සංයෝගයක රත් කිරීමට පෙර සහ/හෝ පසුව ජල ප්‍රමාණය නීර්ණය කිරීමයි.

II.පරිමාමිතික විශ්ලේෂණය

අනුමාපනයේදී විශ්ලේෂණය කරන ද්‍රාවණයට අන්ත ලක්ෂය එළඹෙන තුරු ප්‍රතිකාරකයක් එකතු කරනු ලැබේ. දර්ශකයක් හමුවේදී අම්ලයක් හා භෂ්මයක් අනුමාපනය සුලභ උදාහරණයකි. මෙහිදී දර්ශකයේ වර්ණ විපර්යාසයක් සිදුවේ. මෙහිදී යොදාගන්නා ද්‍රාවණ දෙක විශ්ලේෂකය හා අනුමාපකය ලෙසින් හැඳින්වේ. විවිධ අනුමාපන වර්ග ඇත. විභවමිතික අනුමාපනය මෙයට උදාහරණයකි. මෙම අනුමාපනයේදී විවිධ දර්ශක භාවිත කෙරේ.

උපකරණමය ක්‍රමවේද

සාම්ප්‍රදායික ක්‍රමවලට වඩා වෙනස් සංකීර්ණ විද්‍යුත් උපකරණ භාවිතයෙන් සිදුකරන විශ්ලේෂණයන් මේ යටතට ගැනේ.

1. වර්ණාවලීක්ෂණය
වර්ණාවලීක්ෂණය විද්‍යුත් චුම්භක විකිරණයක (electromagnetic radiation) අණුවල අන්තර්ක්‍රියා මනිනු ලැබේ. වර්ණාවලීක්ෂණයේ යෙදීම් බොහෝය. පරමාණුක අවශෝෂණ වර්ණාවලීක්ෂණය, පරමාණුක විමෝචන වර්ණාවලීක්ෂණය, පාරජම්බුල දෘශ්‍ය වර්ණාවලීක්ෂණය, X-කිරණ ප්‍රතිදීපන වර්ණාවලීක්ෂණය, අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂණය, රේමන් වර්ණාවලීක්ෂණය, ද්විත්ව ධ්‍රැවීකරණ නිරෝධනය (dual polarization interferometry), න්‍යෂ්ටික චුම්භක අනුනාද වර්ණාවලීක්ෂණය, ප්‍රභා විමෝචන වර්ණාවලීක්ෂණය, මූස්බෝර් වර්ණාවලීක්ෂණය ඒවා අතරින් කිහිපයකි.

2. ස්කන්ධ වර්ණාවලිමිතිය

ස්කන්ධ වර්ණාවලිමිතිය විද්‍යුත් හා චුම්භක ක්ෂේත්‍ර භාවිතයෙන් අණුවල ස්කන්ධයට ආරෝපණය අනුපාතය මනිනු ලැබේ. ඉලෙක්ට්‍රෝනවල ගැටීම, රසායනික අයනීකරණය (chemical ionization), විද්‍යුත් ඉසීම (electrospray), වේග පරමාණුක විවර්ෂණය (fast atom bombardment), පූරක ආධාර ලේසර් නිරධිශෝෂණ අයනීකරණය (matrix assisted lazer desorption ionization) සහ අනෙකුත් අයනීකරණ ක්‍රමවේදයන් මෙහිදී භාවිත වේ. ස්කන්ධ විශ්ලේෂක (mass analyzers) මතද ස්කන්ධ වර්ණාවලිමිතිය වර්ගීකරණය කෙරේ. චුම්භක-ඛණ්ඩකය (magnetic-sector), චතුර්ධ්‍රැව අයන උගුල (quadrupole ion trap), පියාසර කාලය (time-of-flight), ෆූරියර් පරිවර්තන අයන සයික්ලොට්‍රෝන අනුනාදය (fourier transform ion cyclotron resonance) ආදී ලෙස ස්කන්ධ විශ්ලේෂකය මත බෙදේ.

3. විද්‍යුත් රසායනික විශ්ලේෂණය
විද්‍යුත් විශ්ලේෂණ ක්‍රමවේදයන්, විශ්ලේෂණය අඩංගු විද්‍යුත් රසායනික කෝෂයක විභවය (වෝල්ට්) සහ/හෝ විද්‍යුත් ධාරාව (ඇම්පියර්) මනියි.  කුමන ක්‍රම මගින් පාලනය කරන්නේද කුමක් මනින්නේද යන්න මත මෙම ක්‍රමවේද වර්ගීකරණය කළ හැක. ඒ අනුව ප්‍රධාන වර්ග 4කි.

I. විභවමිතිය (ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල විභව වෙනස මනිනු ලැබේ.)

II. කූලෝමිතිය (කාලය සමඟ සංක්‍රාමණය වූ ආරෝපණය මනිනු ලැබේ)

III. ඇම්පිරෝමිතිය (කාලයත් සමඟ කෝෂයේ සංක්‍රාමණයවූ විද්‍යුත් ධාරාව මනිනු ලැබේ.)

IV. වෝල්ටාමිතිය (කාලයත් සමඟ කෝෂයේ විද්‍යුත් ධාරාව විභවය ක්‍රියාකාරීව වෙනස් කරමින් මනිනු ලැබේ.

4. තාප විශ්ලේෂණය
කැලරිමිතිය හා තාප ගුරුත්වමිතිය ද්‍රව්‍යයක හා තාපයේ අන්තර්ක්‍රියාව මනිනු ලැබේ.

5. වෙන්කිරීම

වෙන්කිරීම මිශ්‍රණයක සංකීර්ණ බව අඩු කරයි. වර්ණලේඛ ශිල්පය, විද්‍යුතාගමනය හා ක්ෂේත්‍ර ප්‍රවාහ භාගීකරණය වෙන්කිරීම යොදාගනියි.

6. මුහුම් තාක්ෂණයන් 
ඉහත තාක්ෂණයන්හි සංකලනයෙන් මුහුම් හෝ හයිෆනික තාක්ෂණයන් ඇතිවේ. මේ සඳහා වර්තමානයේ භාවිත කරන මුහුම් තාක්ෂණයන් කිහිපයක් ඇති අතර නවීන මුහුම් තාක්ෂණ ක්‍රමවේදයන් තවමත් පර්යේෂණ මට්ටමේ පවතී. උදාහරණ ලෙස වායු වර්ණලේඛ ශිල්පය-ස්කන්ධ වර්ණාවලිමිතිය, වායු වර්ණලේඛ ශිල්පය-අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂණය, ද්‍රව වර්ණලේඛ ශිල්පය-ස්කන්ධ වර්ණාවලිමිතිය, ද්‍රව වර්ණලේඛ ශිල්පය-NMR වර්ණාවලීක්ෂණය, ද්‍රව වර්ණලේඛ ශිල්පය-අධෝරක්ත වර්ණාවලීක්ෂණය, කේෂික විද්‍යුතාගමනය-ස්කන්ධ වර්ණාවලිමිතිය හැඳින්විය හැක.

හයිෆනික වෙන්කිරීමේ තාක්ෂණයන් ද්‍රාවණයක රසායන ද්‍රව්‍යයක් විශ්ලේෂණයට හෝ වෙන්කිරීමට ක්‍රම හෝ තාක්ෂණයන් දෙකක් හෝ කිහිපයක් භාවිත කෙරේ. රසායන විද්‍යාවේදී හා ජෛව රසායන විද්‍යාවේදී හයිෆනික ශිල්ප ක්‍රම බහුලව භාවිත වේ. මෙහිදී භාවිත වන අනෙක් ශිල්පය බොහෝ විට වර්ණලේඛ ශිල්පයේ කුමන හෝ ආකාරයකි. හයිෆනික ශිල්ප ක්‍රමයේ එක් නමක හයිෆනයක් අඩංගු නම් සමස්ත නමෙහි හයිෆනයක් යොදා ගන්නවා වෙනුවට ඇල ඉරක් (slash) භාවිත කෙරේ.

7.අන්වීක්ෂණය 

හුදකලා අණු, හුදකලා සෛල, ජීවී පටක හා නැනෝපදාර්ථ නිරීක්ෂණය විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාවේදී වැදගත් හා ආකර්ශණීය ප්‍රවේශයකි. එසේම අනෙක් සාම්ප්‍රදායික විශ්ලේෂණ මෙවලම් හා මුහුම්කිරීම විශ්ලේෂණ රසායන විද්‍යාව තුළ විප්ලවයක් ඇති කිරීමට හේතුවේ. අන්වීක්ෂණය ප්‍රධාන කොටස් තුනක් යටතේ වර්ග කළ හැක. ආලෝක අන්වීක්ෂණය, ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂණය හා පරිලෝකන ඒෂණ අන්වීක්ෂණය. පරිගණක හා කැමරා කර්මාන්තයන්හි ශීඝ්‍ර දියුණුවත් සමඟ මෙම ක්ෂේත්‍රයද ශීඝ්‍රයෙන් සංවර්ධනය වේ.

8.චිපයක් මත පරීක්ෂණාගාරයක් (Lab-on-a-chip)
මේවා පරීක්ෂණාගාර කාර්යයන් කිහිපයක් සමෝධානය කරන ප්‍රමාණයෙන් මිලිමීටර පරිමාණයේ සිට වර්ග සෙන්ටිමීටර් පරිමාණයේ තනි චිපයන් වේ. මේවාට පිකෝලීටර ප්‍රමාණයට වඩා කුඩා පරිමා හැසිරවිය හැක.

දෝෂයන් (Errors) 
සත්‍ය අගය හා නිරීක්ෂිත අගය අතර සංඛ්‍යාත්මක වෙනසක් ලෙස දෝෂය අර්ථ දැක්විය හැක.

රසායනික විශ්ලේෂණයකදී සත්‍ය අගය හා නිරීක්ෂිත අගය අතර දෝෂය පහත සමීකරණයෙන් ලබාදේ..

 
E = නිරපේක්ෂ දෝෂය,
O = නිරීක්ෂිත අගය,
T = සත්‍ය අගය.

මිනුමක දෝෂය යනු නිවැරදි මිනුමක ප්‍රතිලෝම මැනීමකි. උදා - දෝෂය කුඩානම් මිනුමේ නිවැරදි බව විශාල වේ. දෝෂ පහත ලෙස ප්‍රකාශ කළ හැක.

 × 100 = % දෝෂය,

 × 1000 = දහසකට දෝෂය

ප්‍රමිති (Standards) 
විශ්ලේෂණාත්මක තත්ත්ව පාලනය බලන්න

ප්‍රමිති වක්‍රය (Standard Curve) 
සාන්ද්‍රණය විශ්ලේෂණය සඳහා යොදාගන්නා සාමාන්‍ය ක්‍රමවේදය ක්‍රමාංකන වක්‍රය (Calibration Curve) ගොඩනැගීම හා සම්බන්ධ වේ. යොදාගන්නා තාක්ෂණයේ අනාවරණ පරාසය (Detection Range) සඳහා නියැදියේ මූලද්‍රව්‍යක හෝ සංයෝගයක ප්‍රමාණය අතිශයින් වැඩිනම් නියැදිය පහසුවෙන්ම සංශුද්ධ ද්‍රාවකයක් මගින් තනූක කළ හැක. නියැදියේ ප්‍රමාණය යොදාගන්නා උපකරණයේ මිනුම් පරාසයට වඩා වැඩිනම් එකතු කිරීමේ ක්‍රමයක් යොදා ගත හැක. මෙම ක්‍රමයේදී අධ්‍යයනයේදී යොදාගන්නා මූලද්‍රව්‍යයක හෝ සංයෝගයක දන්නා ප්‍රමාණයක් එකතු කරන අතර එකතු කරන ලද සාන්ද්‍රණය හා සත්‍ය වශයෙන්ම නියැදියේ අඩංගු නිරීක්ෂණය කරන සාන්ද්‍රණය අතර වෙනස මනිනු ලැබේ.  මෙය නොදන්නා නියැදියක සිට දන්නා ප්‍රමිති ශ්‍රේණියක් දක්වා ප්‍රතිඵල සංසන්දනය කිරීම මගින් ද්‍රව්‍යයක රසායන ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය අර්ථකතනය කිරීමට ඉඩ ප්‍රස්ථාව ලබාදේ.

ආශ්‍රේයයන්

රසායන විද්‍යාව