Քանակական անալիզ (քիմիա)

Քանակական անալիզը, մեթոդ, որի օգնությամբ հնարավոր է որոշել նյութի քանակական բաղադրությունը։ Քանակական անալիզի օգնությամբ կարելի է իրականացնել բազմաթիվ և բազմապիսի որոշումներ, օրինակ՝ տարրերի միջև եղած զանգվածային հարաբերությունները, խառնուրդներում բարդ նյութերի (թթուների, հիմքերի, աղերի) քանակությունները որոշելը, կատարել հանքանյութերի, նավթի, միներալների, պարարտանյութերի և այլ ոչ միատարր միացությունների անալիզներ։ Քանակական անալիզի եղանակները երեքն են. քիմիական, ֆիզիկական, ֆիզիկաքիմիական։

Քիմիական եղանակ
Քիմիական եղանակին են պատկանում.
Տիտրաչափական կամ ծավալային անալիզը,
Կշռային կամ գրավիտաչափական անալիզը,
Գազային անալիզը։

Տիտրաչափական կամ ծավալային անալիզ 
Այս դեպքում նյութի քանակությունը որոշվում է երկու լուծույթների ծավալների ճիշտ չափումով, ըստ որում, լուծույթներից մեկը անալիզվողն է, իսկ մյուսը լուծույթը՝ հայտնի կոնցենտրացիա ունեցողը, որին անվանում են աշխատանքային։ Ռեակցիայի մեջ մտնող երկու լուծույթների ռեակցիայի ավարտը որոշում են ինդիկատորի օգնությամբ կամ այլ եղանակով։ Որոշելով ծախսված ծավալը և կոնցենտրացիան, ստանդարտ լուծույթի և վերցրած (անալիզվող) լուծույթի ծավալը՝ համապատասխան հաշվարկներով հաշվում են անալիզի համար պահանջվող քանակները։ 
 
Ծավալային անալիզի (չեզոքացման) եղանակը դեռ 1800-ական թվականներին ձևակերպել է Վ. Մ. Սևերգինը։ Ծավալային անալիզի հետագա զարգացումը սերտորեն կապված է Ն. Ա. Մենշուտկինի, Լ. Ա. Չուգաևի, Ն. Ա. Շիլովի, Ն. Ա. Տանանաևի և ուրիշների աշխատանքների հետ։

Կշռային կամ գրավիտաչափական անալիզ  
 
 
Այս դեպքում որոշվելիք տարրը լուծույթից նստեցնում (անջատում) են դժվարալույծ միացության ձևով։ Անջատված նստվածքի զանգվածի հիման վրա կատարում են համապատասխան հաշվարկ և որոշում տվյալ տարրի քանակությունը։ Շատ դեպքերում որոշվելիք բաղադրիչ մասը հեռացնում են տաքացնելու միջոցով և զանգվածի կորստի տարբերությամբ էլ հաշվում քանակությունը։ Եթե որոշվելիք բաղադրիչ մասը ցնդող է, այն կլանում են որոշակի կլանիչներով, և որոշվելիք քանակը հաշվում կլանիչի քանակի ավելցուկով։ Այս եղանակի հիմնադիրն է Մ. Վ. Լոմոնոսովը, որը առաջինը կշեռք օգտագործեց քիմիայի լաբորատորիայում։ 
 

Սա համեմատաբար ավելի ճշգրիտ եղանակ է, բայց ունի սահմանափակ կիրառություն, որովհետև անօրգանական դժվարալույծ միացությունները քիչ են։ Օրգանական միացությունների կիրառումը, որպես նստեցնող ոեագենտներ, ընդլայնեց հին եղանակի սահմանները։ Այդ ուղղությամբ մեծ դեր կատարեցին Լ. Ա. Չուգաևի աշխատանքները։ Նա ապացուցեց, որ դիմեթիլգլիօքսիմը միակը չէ, որ -ի հետ առաջացնում է բնորոշ նստվածք, այլև այդպիսի հատկությամբ օժտված են շատ այլ օրգանական ռեակտիվներ։ Օրգանական ռեակտիվների տեսության հետագա զարգացմանը շատ նպաստեցին քիմիկոսներ Ի. Պ. Ալիմարինի. Ի. Մ. Կորենմանի, Վ. Ի. Կուզնեցովի և ուրիշների կատարած աշխատանքները։

Գազային անալիզ  
Գազային անալիզը հիմնված է գազային խառնուրդի ծավալի չափման վրա։ Գազային խառնուրդի ծավալը չափում են կլանիչներով՝ կլանելուց առաջ կամ գազային խառնուրդն այրելուց հետո։ Ծավալային և կշռային անալիզներն այժմ չեն բավարարում ժամանակակից անալիզի պահանջները հետևյալ պատճառներով. 
անալիզի ընթացքում հաճախ հնարավոր չի լինում որոշվող բաղադրիչ մասն անջատել կողմնակի խառնուրդից, հատկապես այն դեպքում, երբ նրանք ունեն իրար մոտ քիմիական հատկություններ, 
շատ դեպքերում որոշվելիք բաղադրիչի քանակությունը այնքան փոքր է լինում, որ հնարավոր չէ քիմիական եղանակով հայտնաբերել։ Այժմ գիտության և արտադրության զարգացման պահանջները թելադրում են ստեղծելու անալիզի այնպիսի եղանակներ, որոնք բավարարեն քիմիական նյութի բաղադրության որոշման փոքր քանակներ, առանց նմուշի քայքայման, որը շատ կկարճացնի անալիզի տևողությունը։

Ֆիզիկաքիմիական եղանակ  
Ժամանակակից այդպիսի եղանակներից է անալիզի ֆիզիկաքիմիական եղանակը։ Անալիզի ֆիզիկաքիմիական եղանակը հիմնված է նյութի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների որոշակի կախման վրա։ Այսպես օրինակ, իմանալով թթվի խտությունը, կարելի է որոշել նրա բաղադրությունը լուծույթում (տոկոսներով)։ Անալիզի այն եղանակը, որը հնարավորություն է տալիս որոշելու նյութի բաղադրությունը՝ առանց քիմիական ռեակցիաների, կոչվում է անալիզի ֆիզիկական եղանակ։ 
 
Նյութի քանակական որոշման համար օգտագործվում են նաև քիմիական ռեակցիաներ, որոնց ընթացքում կարելի է չափել լուծույթի ֆիզիկական հատկությունները, օրինակ՝ էլեկտրահաղորդականությունը, գույնի ինտենսիվության փոփոխությունը և այլն։ 
 
Անալիզի այն եղանակը, որը հնարավորություն է տալիս որոշակի ընթացող քիմիական ռեակցիաների ժամանակ հետևելու լուծույթի ֆիզիկական հատկությունների փոփոխություններին, կոչվում է անալիզի ֆիզիկաքիմիական եղանակ։ Այս եղանակը քիմիականի համեմատ ունի շատ առավելություններ, մեծ զգայունություն, որոշումը կատարվում է շատ արագ։ 
 
Ֆիզիկաքիմիական անալիզի եղանակներն են՝ 
 
Օպտիկական, 
Էլեկտրաքիմիական, 
Զանգվածասպեկտրային, 
Քրոմատագրաֆիական, 
Ռադիոչափական, 
Նյութի խտության մեծացման՝ էքստրակցիա։

Օպտիկական անալիզ

Լուսաչափական անալիզի եղանակ  
Լուսաչափական անալիզի եղանակ, չափում են ճառագայթային էներգիայի քանակը, որը կլանում են գունավոր լուծույթներով, տեսանելի կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների մասում։ Այս դեպքում միևնույն ծավալի լուծույթում ստեղծվում է լույսի կլանման և նյութի քանակության համեմատական կախում։

Պղտորաչափության եղանակ  
Պղտորաչափության եղանակը, հիմնված է սուսպենզիաներում տարածված լույսի քանակության չափման վրա։ Այս եղանակը կիրառվում է նյութի այն փոքր քանակների որոշման դեպքում, որոնք լուծույթում գտնվում են կախույթի, սուսպենզիայի ձևով։

Էմիսիոն սպեկտրալ անալիզի եղանակ  
Էմիսիոն սպեկտրալ անալիզի եղանակը հիմնված է սպեկտրալ ալիքների գույների ինտենսիվության վրա, որը կախման մեջ է գտնվում նյութի կոնցենտրացիայից։

Բոցի լուսաչափության եղանակ  
Այս դեպքում չափում են ֆոտոէլեմենտի օգնությամբ ստացված ճառագայթման ինտենսիվությունը։ Այս եղանակով հնարավոր է որոշել տարբեր 2-4 %-ի ճշտությամբ։ Անալիզվող լուծույթն աերոզոլի ձևով տրվում է բոցի վրա։ Քանի որ ատոմաադսորբցիոն եղանակը հիմնված է լույսի ստանդարտ աղբյուրից հետազոտվող տարրի ատոմների ճառագայթման կլանման վրա, այս ինտենսիվությամբ էլ չափում են ֆոտոէլեմենտների և գալվանաչափի օգնությամբ։

Լյումինեսցենտային անալիզի (լուսարձակման) եղանակ  
Չափում են այն լուսարձակումը, որը ստացվում է անալիզվող լուծույթը կամ չոր նյութը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցությանը ենթարկվելիս։ Որպեսզի առաջանա նյութի լուսարձակում, նրա վրա ազդում են որոշակի քանակությամբ ճառագայթային էներգիայով։ Անալիզվող նյութը կլանում է այդ էներգիան, որոշ ժամանակ մնում գրգռված վիճակում, ապա նորմալանում։ Այդ ընթացքում նյութն արձակում է կլանված էներգիայի որոշ քանակ՝ լուսարձակման քվանտի ձևով։ Քիմիական լյումինեսցենտային անալիզի դեպքում անալիզվող նյութի քանակը որոշում են նրա լուսարձակման ինտենսիվությամբ, որը կախված է կլանված լույսի քանակից։

Ռենտգենասպեկտրային անալիզի եղանակ  
Անալիզվող նյութը հետազոտում են ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով։ Հայտնի է, որ այն էլեկտրոնները, որոնք մոտ են գտնվում միջուկին, հիմնականում չեն մասնակցում քիմիական ռեակցիաներին, նրանց կարելի է ակտիվացնել միայն բարձր էներգիայի քվանտներով, ինչպիսիք են ռենտգենյան ճառագայթները։ Նյութի ատոմական և մոլեկուլային վիճակի մասին ինֆորմացիա կարելի է ստանալ միայն երկու ճանապարհով՝ 
 
Անալիզվող նյութը ռենտգենյան ճառագայթների մոնոքրոմատիկ (մեներանգ) փնջով լուսավորելիս, եթե էներգիան բավարարում է, որպեսզի ներքին ուղեծրերից պոկի մեկ էլեկտրոն, ապա տեղի է ունենում ֆոտո-էլեկտրոնային կլանում, այսինքն արտաքին թաղանթից անցնում է այն ուղեծիր, որտեղից պոկվել էր էլեկտրոնը, տեղի է ունենում բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթում, որը երկրորդային է, իսկ նրա արձակած սպեկտրը պետք է համապատասխանի անալիզվող տարրի սպեկտրին։ 
Անալիզը կատարվում է մագնիսական կամ էլեկտրական դաշտում, անալիզվող նյութը ճառագայթվում է ռենտգենյան ճառագայթներով։ Այս եղանակը կոչվում է էլեկտրոնային սպեկտրադիտում, որով կարելի է որոշել պարբերական աղյուսակի բոլոր տարրերը՝ առանց նախնական մշակման կամ իրարից առանձնացնելու։ Այժմ անալիզը կատարում են V ճառազայթիչի օգնությամբ, որի աղբյուր կարող է հանդիսանալ կոբալտ 60-ը և այլն։ Այս եղանակով կատարվել է լուսնահողի անալիզը Լուսնի վրա՝ «Լունախոդ-2»-ով։

Էլեկտրաքիմիական անալիզ

Էլեկտրակշռային եղանակ  
Անալիզի էլեկտրակշռային եղանակի հիմքում ընկած է էլեկտրոլիզի երևույթը։ երբ անալիզվող լուծույթի միջով անցկացնում են հաստատուն էլեկտրական հոսանք, էլեկտրոդի վրա կարոդ է անջատվել մետաղ կամ օքսիդ։ Էլեկտրոդը կշռում են էլեկտրոլիզից առաջ և հետո, անջատված նյութի քանակությունը որոշում (հաշվում) էլեկտրոլիտի զանգվածի ավելացումով։

Պոտենցաչափական եղանակ  
Անալիզի պոտենցաչափական եղանակի դեպքում չափում են անալիզվող լուծույթի մեջ ընկղմված Էլեկտրոլիտի պոտենցիալը, որը համարժեք կետում կտրուկ փոփոխվում է։ Պոտենցիալի մեծությունը չափում են պոտենցաչափի օգնությամբ։ Պոտենցիալի մեծությունը կախված է լուծույթում եդած իոնի կոնցենտրացիայից։

Կոնդուկտոմետրիկ (էլեկտրահաղորդաչափական) եղանակ  
Անալիզի կոնդուկտոմետրիկ (էլեկտրահաղորդաչափական) եղանակի դեպքում չափում են անալիզվող լուծույթի էլեկտրահաղորդականությունը, որը փոփոխվում է քիմիական ռեակցիաների հետևանքով՝ կախված լուծված նյութի խտությունից։

Կուլոնաչափական եղանակ  
Անալիզի կուլոնաչափական եղանակի դեպքում չափում են հոսանքի քանակությունը, որը ծախսվել է որոշվելիք տարրի էլեկտրավերականգնման վրա։

Պոլյարոգրաֆիական (բևեռագրական) եղանակ  
Անալիզի պոլյարոգրաֆիական (բևեռագրական) եղանակի դեպքում որոշում են դիֆուզիոն հոսանքի ուղիղ համեմատական կախումը նյութի խտությունից, որով էլ պայմանավորված է տրված հոսանքը։ Հոսանքի խտության մեծությունը որոշում են ըստ բևեռագրերի՝ դրանք իրենցից ներկայացնում են կորեր, որոնց վրա արտահայտված է հոսանքի մեծության կախումը տրված հոսանքի լարումից։

Զանգվածասպեկտրային անալիզ  
Զանգվածասպեկտրային անալիզի դեպքում որոշում են իոնացված ատոմների, մոլեկուլների կամ ռադիկալների քանակությունը, որտեղ արտահայտված է նյութի զանգվածի քանակության կախումը լիցքից։ Անալիզվող նյութը (գազ, պինդ նյութ) մտցնում են խցիկ, որտեղ այն ռմբակոծում են էլեկտրոններով. արդյունքում ստացվում են իոններ։ Այնուհետև զանգված ալիգատորն անջատում է իոնների ճառագայթները (ենթադրենք՝ m քանակությամբ) մյուս ճառագայթներից, որոնք ունեն m + Δm-ին մոտ զանգված, և մեծացնում անջատող ալիքների ուժգնությունը։ 
 
Դրական լիցք ունեցող իոնների քանակությունը չափում են լուսանկարահանման կամ ֆոտոէլեկտրական եղանակով և ստանում տարրերի սպեկտրները։ Այս եղանակով որոշում են նաև միներալների և լեռնային հանքատեսակների տարիքը, նաև կատարում լուսնահողի անալիզ։

Քրոմատագրաֆիական անալիզ  
Քրոմատագրաֆիական անալիզը հիմնված է լուծված նյութերի գազերի, հեղուկների գոլորշիների խառնուրդներից սորբցիոն եղանակով դինամիկ պայմաններում իոնների և այլ նյութերի անջատման վրա։ Անալիզվող լուծույթն անցկացնում են աշտարակով, որը լցված է իոնափոխանակիչներով (ադսորբող նյութերով), տեղի է ունենում բաղադրիչ մասերի անջատում՝ կախված նրանց ադսորբվող հատկություններից։

Ռադիոչափական անալիզ  
Ռադիոչափական անալիզը վերջին ժամանակներս ստացել է մեծ տարածում, որովհետև անալիզը կատարում են աոանց նյութի քայքայման, և այն ունի մեծ զգայունություն (10−7 —10−11գ)։ Այս միջոցով կատարում են ճառագայթված մասնիկների որոշում, որոնք ստացվել են ռադիոակտիվ տարրերից։ Չափումները գրանցում են Գեյգեր-Մյուլլերի հաշվիչի օգնությամբ։ α, β կամ γ ճառագայթների ազդեցությունից հաշվիչներում առաջանում են կարճ իմպուլսներ, որոնք ուժեղանալուց հետո անցնում են գրանցող հաշվիչ սարքերի միջով։ Նմուշում ռադիոակտիվ տարրի քանակությունը որոշում են՝ չափելով միավոր ժամանակի ընթացքում ստացված ճառագայթման ուժգնությունը։ Լայն կիրառություն ունեն՝ 
 
ռադիոակտիվ անալիզը, 
ռադիոակտիվ ինդիկատորների կիրառումը։

Ռադիոակտիվ անալիզ  
Ռադիոակտիվ անալիզի դեպքում տարրերն ակտիվացնում են՝ ռմբակոծելով որևէ միջուկային մասնիկներով։ Ռադիոակտիվ ճառագայթումից ստացված ճառագայթների քանակական չափումների միջոցով անալիզվող նմուշում որոշում են տվյալ քանակությունը։ անալիզվող նմուշի հետ ճառագայթում են նաև հայտնի խտություն ունեցող նմուշը։ Ստացված արդյունքները համեմատելով՝ հաշվում են տարրի ճիշտ քանակությունը։

Ռադիոակտիվ ինդիկատորների եղանակ 
Ռադիոակտիվ ինդիկատորների եղանակը մեծ մասամբ օգտագործում են տարրի մաքրության կամ միացության մաքրության աստիճանը որոշելու համար, որտեղ խառնուրդի տոկոսը 5-10 %-ից փոքր է։ Սա քիմիական ռեակցիաների մեխանիզմի ուսումնասիրման ամենալավ եղանակներից է, որով որոշում են նաև նյութի լուծելիությունը տարբեր լուծիչներում։ Քանակական անալիզում օգտագործում են նաև իզոտոպների նոսրացման, ռադիոչափական նստեցման և տիտրման այլ եղանակներ։

Լուծահանման անալիզ 
Հաճախ անալիզվող տարրի քանակությունը խառնուրդում շատ փոքր է և հնարավոր չէ այն որոշել։ Օրինակ՝ հանքային ջրերի անալիզի դեպքում, որտեղ հետազոտվող իոնների քանակն այնքան փոքր է, որ ուղղակի քանակական որոշումներ կատարել հնարավոր չէ։ Այս դեպքում պահանջվում է դրանց խտությունները մեծացնել լուծահանման եղանակի օգնությամբ։

Տես նաև 
Անալիտիկ քիմիա
Որակական անալիզ

Ծանոթագրություններ

Գրականություն 
В. Н. Агексеев. Курс качественного химического полумнкроанализа. Госхимиздат.М..1957.
И. П. Ашмарин, Н. Н. Ушакова. Справочные таблицы по аналитической химии.Им. МГУ, 1960.
С. Д. Бесков, О. В. Слизковская. Аналитическая химия. «Госхимиздат» 41959.Տ. Ս. Կ. Բաբկո, Ի. Վ. Պյատնիցկի. Քանակական անալիզ, Երևանի համալսարանի հրատ., 1974 թվական։
Дж. Фритц, Г. Шенк. Количественный анализ. Им., «Мир», М., 1978.
X. Марк, Г. Рехниц. Кинетика в аналитической химии. «Мир», 1972.
А. П. Крешков. Основы аналитической химии. Им. «Химия», М.. 1970.
В. Б. Алесковский, В. В. Бардин и другие. Физико-химические методы анализа. Им. "Химия" М., 1964.
Ю. С. Ляликов. Физико-химические методы анализа. Госхимиздат. 1960.
Ю. Ю. Луреье. Справочник по аналитической химии. Им. «Химия», М., 1971.
Д. Перрин. Органические аналитические реагенты. М., 1967.

Արտաքին հղումներ 
Անալիտիկ քիմիա,որակական և քանակական անալիզներ
Քանակական անալիզին վերաբերող առաջադրանքներ

Քիմիայի բաժիններ
Անալիտիկ քիմիա