เคมีวิเคราะห์
เทคนิคการวิเคราะห์

เทคนิคในการวิเคราะห์ คือ หลักการพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ของวิธีการในการวัดสารที่สนใจในสารตัวอย่างเพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงคุณภาพหรือเชิงปริมาณ แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้
1) การวิเคราะห์แบบแผนเดิม (classical method) คือ การวิเคราะห์ที่อาศัยเทคนิคพื้นฐานทางการวัดโดยอาจไม่ต้องใช้เครื่องมือที่ซับซ้อนมากนัก ได้แก่
·  การวิเคราะห์โดยน้ำหนัก (gravimetric method) ซึ่งเป็นวิธีวิเคราะห์โดยอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักสารที่สนใจกับสารตัวอย่าง โดยอาศัยการเกิดตะกอนที่ละลายน้ำได้น้อยระหว่างสารที่สนใจกับตัวตกตะกอน โดยน้ำหนักตะกอนที่เกิดขึ้นหรือตะกอนที่ทำให้บริสุทธิ์จะสัมพันธ์กับสารตัวอย่างตามปริมาณสัมพันธ์ เช่น การวิเคราะห์แบเรียม (Ba2+) โดยตกตะกอนเป็น BaSO4 ดังสมการ
Ba2+(aq) + SO42-(aq)  ®  BaSO4(s)
·  ปริมาตรวิเคราะห์ (volumetric method) ซึ่งเป็นวิธีวิเคราะห์ที่อาศัยการเกิดปฏิกิริยาสมมูลกันระหว่างสารที่สนใจกับสารละลายมาตรฐานตามปริมาณสัมพันธ์ โดยวิธีที่นิยมใช้คือ การไทเทรต (titration) จึงอาจเรียกอีกชื่อว่า ไททริเมตรี (titrimetry) เช่น การวิเคราะห์หาปริมาณร้อยละกรดแอซีติก (CH3COOH) ในตัวอย่างน้ำส้มสายชูกลั่น โดยการไทเทรตกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ที่ทราบความเข้มข้นแน่นอนโดยใช้ฟีนอล์ฟทาลีนเป็นอินดิเคเตอร์ เรียกจุดที่อินดิเคเตอร์เปลี่ยนสีว่า จุดยุติ (end point) ซึ่งปริมาตรของสารละลาย NaOH ที่ใช้ในการไทเทรตสามารถใช้คำนวณน้ำหนักของกรดแอซีติกโดยอาศัยปริมาณสัมพันธ์ได้
2) การวิเคราะห์แบบแผนใหม่ (modern method) คือ การวิเคราะห์ที่อาศัยหลักพื้นฐานทางเคมี และการพัฒนาการวัดด้วยเครื่องมือวิเคราะห์ หรือที่เรียกว่า วิธีวิเคราะห์โดยเครื่องมือวิเคราะห์ (instrumental method) ซึ่งวิธีนี้อาศัยการวัดสมบัติทางกายภาพ และ/หรือ สมบัติทางเคมีของสารที่สนใจ หรือการวัดสัญญาณตอบสนองอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงอย่างหนึ่งอย่างใดที่เกิดขึ้นระหว่างการวัด ซึ่งสัญญาณตอบสนองที่เกิดขึ้นสัมพันธ์กับปริมาณของสารที่สนใจในสารตัวอย่าง การวิเคราะห์แบบแผนใหม่อาจแบ่งได้ตามลักษณะเฉพาะ ได้แก่
2.1) เทคนิคการวิเคราะห์ทางเคมีไฟฟ้า (electrochemical techniques) เป็นวิธีวิเคราะห์โดยการวัดสมบัติทางไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับชนิดหรือปริมาณสารที่สนใจ เช่น
·    เทคนิคโพเทนชิออเมตรี (potentiometry) เป็นเทคนิคการวัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าซึ่งสัมพันธ์กับความว่องไว (activity) ของไอออนตามสมการเนินสต์
·    เทคนิคคอนดักโตเมตรี (conductometry) เป็นเทคนิคการวัดค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย
·    เทคนิคแอมเพอโรเมตรี (amperometry) เป็นเทคนิคที่ให้ศักย์ไฟฟ้าที่คงที่กับขั้วไฟฟ้าใช้งานที่เพียงพอในการทำให้เกิดปฏิกิริยาของสารตัวอย่างที่ผิวหน้าของขั้วไฟฟ้าได้ แล้ววัดค่ากระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่สัมพันธ์กับเวลา ซึ่งค่ากระแสไฟฟ้าที่วัดได้จะแปรผันโดยตรงกับความเข้มข้นของสารที่เกิดปฏิกิริยา
·    เทคนิคคูลอเมตรี (coulometry) เป็นการวัดปริมาณประจุไฟฟ้าทั้งหมดที่ใช้ทำให้สารตัวอย่างเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์อย่างสมบูรณ์ โดยอาศัยความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณประจุไฟฟ้ากับจำนวนกรัมสมมูลของสารนั้นตามกฎฟาราเดย์
·    เทคนิคโวลแทมเมตรี (voltammetry) เป็นเทคนิควิเคราะห์ที่ให้ศักย์ไฟฟ้าแก่วงจร เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาเคมีของสารตัวอย่าง การจัดเซลล์ของวงจรเป็นแบบเซลล์ อิเล็กโทรไลต์และการไหลของกระแสอยู่ภายใต้สภาวะการเกิดโพลาไรเซชันที่ขั้วไฟฟ้า แล้ววัดกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ณ ศักย์ไฟฟ้าต่าง ๆ ที่ให้แก่วงจร
2.2) เทคนิคทางสเปกโทรเมตรี (spectrometric techniques) หรือที่เรียกว่า วิธีทางแสง (optical method) ซึ่งอาศัยหลักการเกิดอันตรกิริยา (interaction) ระหว่างสสารของอนุมูลสารที่สนใจกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า โดยอันตรกิริยาที่เกิดขึ้นจะเป็นสมบัติเฉพาะของสสารกับพลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น
·   การดูดกลืน (absorption) เป็นวิธีวิเคราะห์ที่อาศัยหลักการดูดกลืนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของสสาร เช่น วิธียูวี-วิสิเบิลสเปกโทรเมตรี (UV-visible spectrometry; UV-vis) วิธีอะตอมมิกแอบซอร์บชันสเปกโทรเมตรี (atomic absorption spectrometry; AAS) วิธีอินฟราเรดสเปกโทรเมตรี (infrared spectrometry; IR) วิธีรามานสเปกโทรเมตรี (Raman spectrometry) วิธีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (nuclear magnetic resonance; NMR)  เป็นต้น
·    การเปล่งออก (emission) เป็นวิธีวิเคราะห์ที่อาศัยหลักการเปล่งพลังงานออกมา เมื่ออนุมูลของสารที่สนใจเกิดอันตรกิริยากับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น เทคนิคอะตอมมิกอีมิสชันสเปกโทรเมตรี (atomic emission spectrometry; AES) เทคนิคอินดักทีฟลีคัปเปิล-พลาสมาออพติคอลอีมิสชันสเปกโทรเมตรี (inductively coupled plasma optical emission spectrometry; ICP-OES) เทคนิคเอกซเรย์ฟลูออเรสเซนต์สเปกโทรเมตรี (X-ray fluorescence; XRF) และเทคนิคลูมิเนสเซนต์สเปกโทรเมตรี (luminescence spectrometry) เป็นต้น
·    การกระเจิงแสง (scattering ) เป็นการวัดการกระเจิงแสงของสาร เช่น วิธีเทอบิดิเมตรี (turbidimetry)
·    การหักเหของรังสี (refraction) ใช้หลักการหักเหเมื่อรังสีผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน เช่น เทคนิครีแฟรกโตเมตรี (refractometry)
·    การเลี้ยวเบนของรังสี (diffraction) อาศัยหลักการเลี้ยวเบนของรังสีเมื่อกระทบกับตัวอย่าง เช่น การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของเทคนิคเอกซเรย์ดิฟแฟรกโตเมตรี (X-ray diffractometry) เป็นต้น
2.3) เทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการแยก (separation techniques) โดยส่วนใหญ่จะอาศัยวิธีโครมาโทกราฟี (chromatography) เป็นหลัก โดยอาศัยหลักการแยกสารที่สนใจออกจากสารตัวอย่าง อันเนื่องมาจากสารมีปฏิกิริยากับสองวัฏภาค (phase) ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น ระหว่างวัฏภาคของแข็งกับของเหลว (solid/liquid) ของเหลวกับของเหลว (liquid/liquid) และของเหลวกับแก๊ส (liquid/gas) ตัวอย่างวิธีวิเคราะห์ เช่น
·    เทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟี (GC) เป็นเทคนิคที่ใช้สำหรับแยกสารตัวอย่างที่เป็นสารผสมที่สามารถระเหยเป็นไอได้ โดยไอระเหยที่เกิดขึ้นจะถูกนำเข้าสู่คอลัมน์โดยอาศัยการพาของวัฏภาคเคลื่อนที่ (mobile phase) ที่เป็นแก๊ส และไอสารตัวอย่างถูกแยกด้วยวัฏภาคคงที่ (stationary phase) ในคอลัมน์ โดยสารตัวอย่างจะถูกแยกเป็นส่วนในคอลัมน์ ตามสมบัติทางเคมี โครงสร้าง น้ำหนักโมเลกุล จุดเดือด เป็นต้น
·    เทคนิคโครมาโทกราฟีของเหลว (LC) เป็นเทคนิคที่ใช้สำหรับแยกสารตัวอย่างที่เป็นสารผสมโดยอาศัยการพาของวัฏภาคเคลื่อนที่ที่เป็นของเหลว และสารตัวอย่างถูกแยกด้วยวัฏภาคคงที่ในคอลัมน์ที่เป็นของแข็ง หรือของเหลว
·    เทคนิคไอออนโครมาโทกราฟี (ion chromatography; IC) เป็นเทคนิคที่ใช้แยกแคตไอออนหรือแอนไอออน โดยอาศัยการแลกเปลี่ยนไอออน (ion exchange) ที่เกิดจากการดักจับไอออนที่มีประจุตรงกันข้ามกับวัฏภาคคงที่ที่อยู่ภายในคอลัมน์ ซึ่งเป็นแรงยึดเหนี่ยวระหว่างประจุที่แตกต่างกัน
2.4) เทคนิคเกี่ยวข้องกับความร้อน (thermal analytical techniques) เป็นวิธีที่อาศัยการเปลี่ยนแปลงทางเคมี หรือทางกายภาพ เมื่อสารได้รับความร้อน เช่น วิธีการวิเคราะห์โดยน้ำหนักด้วยความร้อน (thermogravitric analysis; TGA) ซึ่งเป็นการวัดมวลที่เปลี่ยนแปลงเมื่อสารได้รับความร้อนที่ระดับอุณหภูมิแตกต่างกัน
2.5) เทคนิคเกี่ยวกับการวิเคราะห์มวล (mass analysis) เช่น เทคนิค แมสสเปกโทรสโกปี (mass spectroscopy) เป็นวิธีวิเคราะห์โดยอาศัยค่ามวลต่อประจุของไอออนที่เกิดการแตกตัวเป็นไอออนย่อย (fragment ion)
2.6) วิธีวิเคราะห์ทางจลนพลศาสตร์ (kinetic method) เป็นวิธีการวิเคราะห์อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี การหาอันดับของปฏิกิริยา รวมทั้งศึกษาปัจจัยต่าง ๆ ที่มีผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีด้วย และนำมาใช้ตรวจสอบความเข้มข้นของสารที่สนใจ
เคมีวิเคราะห์เป็นการบูรณาการความรู้พื้นฐานทางเคมี และประยุกต์ใช้ความรู้พื้นฐาน หรือพัฒนาองค์ความรู้เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ เพื่อหาคำตอบของสารที่สนใจในสารตัวอย่างทั้งเชิงคุณภาพ และ/หรือ เชิงปริมาณ โดยมีกระบวนการวิเคราะห์อย่างเป็นขั้นตอน คือ การพิจารณาปัญหาที่เกิดขึ้นหรือเหตุผลในการวิเคราะห์สารที่สนใจ ชนิดสารตัวอย่าง การเลือกวิธีวิเคราะห์ที่เหมาะสมกับชนิดและระดับความเข้มข้นของสารที่สนใจ วิธีการชักตัวอย่างที่เป็นตัวแทนของตัวอย่างทั้งหมด การเก็บรักษาตัวอย่างเพื่อรักษาสภาพหรือสมบัติทางเคมีและกายภาพไม่ให้เปลี่ยนแปลงก่อนดำเนินการเตรียมตัวอย่างโดยวิธีที่เหมาะสมและก่อนดำเนินการวิเคราะห์สารที่สนใจ การวัดด้วยวิธีมาตรฐานหรือเลือกเทคนิคการวิเคราะห์ที่มีความแม่นและความเที่ยงที่ยอมรับได้ และผู้ทดลองต้องสามารถแปรผลข้อมูล หรือสัญญาณตอบสนองที่ได้จากการทดลองเพื่อเป็นคำตอบที่ต้องการของสารที่สนใจที่สัมพันธ์กับตัวอย่าง เพื่อแสดงคำตอบที่แท้จริงในสารตัวอย่างนั้น ๆ ดังนั้น การวิเคราะห์นั้นต้องมีความแม่น เพื่อแสดงความใกล้กับค่าแท้จริงให้มากที่สุดและต้องคำนึงถึงความคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้นจากกระบวนการวิเคราะห์ในแต่ละขั้นตอน