เคมีวิเคราะห์

เคมีวิเคราะห์ (อังกฤษ: Analytical chemistry) คือสาขาของวิชาเคมีที่ว่าด้วยการวิเคราะห์สารตัวอย่าง เพื่อให้เกิดความเข้าใจถึงองค์ประกอบ และโครงสร้างทางเคมีของวัสดุนั้นๆ

ประเภทของการวิเคราะห์

เคมีวิเคราะห์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ด้านคือ:

1. วิเคราะห์คุณภาพ (qualitative analysis) แบ่งได้เป็น 2 แบบคือ
   1. วิเคราะห์คุณภาพด้านอนินทรีย์ (qualitative inorganic analysis) คือการวิเคราะห์เพื่อทราบให้ได้ว่ามีธาตุหรือสารประกอบอนินทรีย์ (inorganic compound) ในตัวอย่างหรือไม่
   2. วิเคราะห์คุณภาพด้านอินทรีย์ (qualitative organic analysis) คือการวิเคราะห์เพื่อทราบให้ได้ว่ามีฟังชั่นแนลกรุ๊ป(functional group) หรือสารประกอบอินทรีย์ (organic compound) ในตัวอย่างหรือไม่
2. วิเคราะห์ปริมาณ (quantitative analysis) คือการวิเคราะห์เพื่อทราบให้ได้ว่ามีปริมาณธาตุหรือสารประกอบในตัวอย่างเท่าใด

เทคนิคการวิเคราะห์

หลักการใหญ่ๆ ในการวิเคราะห์สารประกอบทางเคมี แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท 1. การวิเคราะห์แบบแผนเดิม (Classical analytical chemistry) คือการวิเคราะห์ที่อาศัยเทคนิคพื้นฐานทางการวัด ได้แก่ การชั่ง การตวง การไทเทรต 2. การวิเคราะห์แบบแผนใหม่ (Modern analytical chemistry) คือการวิเคราะห์ที่อาศัยหลักทางเคมีฟิสิกส์มาช่วยในการวิเคราะห์ ได้แก่ การใช้หลักทางแสง (Spectrophotometry) ทางเคมีไฟฟ้า (Electrochemistry) หลักทางการแยก (Chromatography) หลักทางมวล (Mass spectrometry)

ในการแยก การตรวจสอบ และการวัดปริมาณมีเครื่องมือและรายละเอียดดังนี้

• การแยกสารเคมี (separation of chemicals) เพื่อชั่งน้ำหนักและวัดปริมาตรเป็นวิธีแบบเก่าดั่งเดิมแต่ปัจจุบันเราไดใช้เครื่องที่รวดเร็วและทันสมัยกว่าคือไฮเปอร์ฟอร์แมนซ์ลิควิดโครมาโตกราฟี (High performance liquid chromatography-HPLC)
• การไตเตรท (titration) คือเทคนิคการหาปริมาณของสารเคมีในสารละลายหรือคุณสมบัติทางกายภาพของโมเลกุลเช่นค่าความสมดุลคงที่ (equilibrium constant)
• การวิเคราะห์ทางไฟฟ้า (Electroanalytical Methods)
• สเปกโตรสโคปี่ (spectroscopy) คือเครื่องมือที่ใช้วัดปริมาณและคุณสมบัตของสารเคมี โดยใช้หลักการดูดซับแสงและยอมให้แสงผ่านที่แตกต่างของเคมิกอลสปีซี่ (chemical species) เครื่องมือรุ่นใหม่ๆ มีดังนี้
  • อะตอมิกแอบซอบชั่นสเปกโตรสโคปี่ (atomic absorption spectroscopy-AAS) ,
  • นิวเคลียร์แมกนีติกรีโซแนนซ์ (nuclear magnetic resonance-NMR)
  • นิวตรอนแอกติเวชั่นอะนาไลซิส (neutron activation analysis-NAA).

• แมสสเปกโทรเมทรี่ (Mass spectrometry) คือเทคนิควิเคราะห์ทางเคมีที่ใช้หลักการการเปลี่ยนสารตัวอย่างให้เป็นไอออน (ionization) ในส่วนประกอบแรกของเครื่องมือที่เรียกว่า ส่วนผลิตไอออน (ionization source) โดยมีวิธีการเปลี่ยนสารตัวอย่างหลายวิธี เช่น ใช้ลำอิเล็กตรอนเข้าชน (electron impact) เป็นต้น เมื่อสารตัวอย่างเปลี่ยนไปเป็นไอออนแล้วจะผ่านเข้าสู่ส่วนวิเคราะห์มวล (mass analyzer) ที่มีหลายประเภทเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ควอดรูโพล (Quadrupole) ที่ใช้ค่าศักย์ไฟฟ้าและคลื่นความถี่วิทยุในการจำแนกมวล ส่วนประกอบสุดท้ายได้แก่ ส่วนตรวจวัด (detector) ทำหน้าที่เป็นฉากรับเมื่อมีไออนมาตกกระทบเพื่อส่งข้อมูลไปยังส่วนประมวลผลได้แก่ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุม เพื่อจะแสดงผลออกมาในกราฟที่มีชื่อเรียกเฉพาะว่า แมสสเปกตรัม (Mass Spectrum) ที่มีแกนตั้งเป็นค่า relative intensity และแกนนอนเป็นค่ามวลต่อประจุ (m/z) เทคนิคนี้ใช้ในการหามวลโมเลกุล (molecular mass) องค์ประกอบของธาตุ โครงสร้าง และเคมิกอลสปีซี่ (chemical species)

ในตัวอย่าง *วิธีการแบบผสมผสาน (hphenated methods) ตัวอย่างของวิธีการนี้คืออินดักตีปลี่คูเปลดพลาสม่า-แมสส์สเปกโตรเมตทรี่ (Inductively-Coupled Plasma - Mass Spectrometry (ICP-MS)) มีวิธีการพอสรุปได้ดังนี้

• • ขั้นตอนแรกทำให้ตัวอย่างระเหยเป็นไอ (volatilisation) หรือใช้เทคนิคการแยกแบบโครมาโตกราฟี่ (chromatography)
  • ขั้นตอนที่การตรวจวัดความเข็มข้น