kjemisk analyse

Artikkelstart

Kjemisk analyse er bruk av en eller flere ulike metoder for å bestemme hva slags stoffer ei blanding inneholder, eller hvor mye det er av ett eller flere bestemte stoffer i blandinga. Metodene brukes både for grunnstoffer og kjemiske forbindelser.

Faktaboks

Uttale
kj'emisk analˈyse
Etymologi
av gresk ‘oppløsning’

Kjemisk analyse brukes også for å identifisere (strukturoppklare) ukjente forbindelser, for eksempel nyoppdaga naturstoffer, se bioprospektering.

Noen analysemetoder er generelle og brukes på mange ulike typer stoffer og materialer, mens andre er spesialdesigna for én bestemt analyse, for eksempel måling av blodprosent ved testing av blodprøver.

Stoffene som man analyserer, kan forekomme naturlig (i vann, luft, planter, jord, bergarter, blod, hår, ben, hud, kjøtt og så videre), eller det kan være fra bearbeidede eller syntetiske materialer (næringsmidler, plast, keramikk, legeringer, glass, kjemikalier, legemidler, maling og så videre).

De stoffene man påviser eller kvantifiserer, kalles for analytter. De kan for eksempel være grunnstoffer, isotoper eller molekyler.

Kvalitativ analyse

Kvalitativ analyse er når analysen gjøres for å finne ut om et stoff er tilstede i noe eller ikke. I praksis må stoffet være tilstede i en viss mengde for å være målbar. Dette kalles deteksjonsgrense.

Kvantitativ analyse

Kvantitativ analyse går ut på å bestemme mengden eller konsentrasjonen av ett eller flere stoff i en prøve. I praksis må stoffet være tilstrekkelig i en viss mengde for å være kvantifiserbar. Dette kalles kvantifiseringsgrense.

Kvantifiseringsgrensa er ofte tre til fem ganger høyere enn deteksjonsgrensa, for at man skal kunne være trygg på at mengdebestemmelsen blir korrekt og nøyaktig.

Eksempel

For å undersøke om grunnstoffet natrium er til stede i en prøve, altså en kvalitativ analyse, kan man utføre en enkel flammetest. Prøven føres da inn i en flamme, og dersom natrium finnes i tilstrekkelig mengde, blir flammen gul.

Hvis man derimot ønsker å bestemme hvor mye natrium prøven inneholder, altså en kvantitativ analyse, må man benytte en mer avansert metode, for eksempel atomabsorpsjonsspektrometri.

Metoder

Det finnes et stort antall forskjellige analysemetoder som er basert på å måle en fysisk parameter knyttet til analytten, og hvor størrelsen på parameteren man måler – for eksempel strålingsenergi, masse, strøm eller spenning – er en funksjon av mengden eller konsentrasjonen av analytten.

Man skiller mellom klassiske metoder, som gravimetri og titrimetri, og instrumentelle metoder. De instrumentelle metodene finnes i et stort antall og kan stort sett deles inn i noen hovedgrupper, inkludert:

  1. De spektroskopiske metodene, som er basert på atomers og molekylers evne til å absorbere eller emittere elektromagnetisk stråling (se spektroskopi).
  2. De kromatografiske metodene, som er et samlenavn på separasjonsmetoder hvor spesiene som skal bestemmes separeres (oftest i en kolonne med en stasjonær og en mobil fase) før de detekteres (se kromatografi).
  3. De massespektrometriske metodene, som er basert på separasjon av spesier på grunn av forskjell i masse med påfølgende deteksjon av massene (se massespektrometri).
  4. De radiokjemiske metodene, som er basert på spesienes naturlige eller induserte radioaktive egenskaper (se radiokjemi).
  5. De elektrokjemiske metodene, som er basert på spesienes elektrokjemiske egenskaper (se elektrokjemi).

De forskjellige analysemetodene dekker forskjellige analysebehov. Valg av metode gjøres blant annet ut fra hvilke typer stoffer man skal analysere, hvilke spesier man skal bestemme og hvilke konsentrasjonsnivåer spesiene forefinnes i. Metodene varierer med hensyn til hvor lave konsentrasjoner som kan detekteres eller kvantifiseres (se deteksjonsgrense).

I dag finnes det mange følsomme analysemetoder hvor man kan bestemme spesier i konsentrasjoner mindre enn ett mikrogram analytt per kg prøve. De nyere instrumentelle analysemetodene er i stor grad automatiserte og styres fra en datamaskin.

Man må ofte bearbeide prøvene slik at de egner seg for måling på det aktuelle instrumentet. Aktuell prøvebehandling kan være dekomponering, ekstraksjon, separasjon av forstyrrende stoffer, fortynning eller oppkonsentrering av analyttene. For å separere fra stoffer som kan gi feil i analysen, benytter man for eksempel en kromatografisk metode, ekstraksjon eller utfelling.

Betydning og anvendelse

Mange viktige avgjørelser som tas i dagens samfunn er basert på resultater fra kjemiske analyser. Det kan for eksempel være avgjørelser av helsemessig eller økonomisk betydning. Analyseresultater kan også være en del av bevismaterialet i en rettssak. Det er derfor viktig at analysene har tilstrekkelig kvalitet; det vil si at resultatene er troverdige og har angitt en måleusikkerhet. Videre må laboratoriet ha iverksatt forskjellige kvalitetssikringstiltak, og analytikerne som utvikler og benytter metodene, må ha tilstrekkelig kjennskap til prinsippene som metodene bygger på.

Helsevesenet, næringsmiddeletater, politi og rettsvesen, miljømyndigheter, skogbruk, jordbruk og fiskeoppdrett, de fleste typer industri og all naturvitenskapelig forskning er avhengig av kjemiske analyser. For eksempel utfører man kjemiske analyser for å kontrollere medikamenter og metabolitter i blod, til å måle naturlige forekommende spesier i kroppsvæsker og celler, til å bestemme gener, proteiner og metabolitter som er karakteristiske for arvelige sykdommer, til å bestemme næringsstoffer og giftige stoffer i matvarer, til å avsløre doping og oppklare forbrytelser (se forensisk kjemi), til å overvåke miljøet, til å undersøke kvaliteten av jord og jordbruksprodukter, til å kontrollere industrielle prosesser og måle kvaliteten av produktene, for dateringsformål og studier av bergarters opprinnelse. Kjemiske analyser er helt nødvendig for å utvikle og opprettholde et moderne, sunt og trygt samfunn.

Oversikt over viktige metoder

Analysemetode Analyseutstyr Metoden bestemmer
aktiveringsanalyse gammaspektrometer grunnstoffer, grunnstoffordeling
atomabsorpsjonsspektrometri atomabsorpsjonsspektrofotometer grunnstoffer
coulometri coulometer ioner
emisjonspektrografi emisjonspektrograf grunnstoffer
elektronmikroskopi elektronmikroskop partikler, grunnstoffordeling
flammefotometri flammefotometer grunnstoffer
elektrokjemi (ioneselektiv elektrode, potensiometri) pH-meter, elektroder ioner
gasskromatografi gasskromatograf organiske forbindelser
massespektroskopi massespektrometer grunnstoffer
polarografi polarograf ioner, forbindelser
røntgendiffraksjon røntgendiffraktometer uorganiske forbindelser
røntgenfluorescensspektrometri røntgenfluorescensspektrometer grunnstoffer
spektroskopi: ultrafiolett område UV-spektrofotometer grunnstoffer
spektroskopi: infrarødt område IR-spektrofotometer organiske forbindelser
spinnspektroskopi NMR*-spektrometer kjemiske bindingsforhold: struktur
termisk analyse (DTA*, TGA*) termiske vekter kjemiske forbindelser
tynnsjiktkromatografi kromatograferingsutstyr organiske forbindelser
væskekromatografi væskekromatograf kjemiske forbindelser

* NMR= nukleær magnetisk resonans, DTA=differensiell termisk analyse, TGA=termogravimetrisk analyse

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg