التحليل العنصري

التحليل العنصري هو عملية يتم فيها تحليل عينة من مادة ما (مثل التربة، أو مياه الصرف الصحي، أو مياه الشرب، أو سوائل الجسم، أو المعادن ، أو المركبات الكيميائية ) لتحديد تركيبها العنصري ، وأحيانًا تركيبها النظائري . ويمكن أن يكون التحليل العنصري نوعيًا (تحديد العناصر الموجودة)، أو كميًا (تحديد كمية كل عنصر). ويندرج التحليل العنصري ضمن نطاق الكيمياء التحليلية ، وهي الأدوات المستخدمة في فهم الطبيعة الكيميائية لعالمنا.

يُعتبر أنطوان لافوازييه مخترع التحليل العنصري كأداة كمية تجريبية لتقييم التركيب الكيميائي للمركبات. في ذلك الوقت، كان التحليل العنصري يعتمد على التحديد الوزني لمواد امتصاص محددة قبل وبعد الامتزاز الانتقائي لغازات الاحتراق. ^{[ 1 ] [ 2 ]} أما اليوم، فتُستخدم أنظمة مؤتمتة بالكامل تعتمد على قياس التوصيل الحراري أو الكشف الطيفي بالأشعة تحت الحمراء عن غازات الاحتراق، أو غيرها من الطرق الطيفية.

بالنسبة للكيميائيين العضويين، يشير التحليل العنصري (EA) عادةً إلى تحليل CHNX، أي تحديد النسب الكتلية للكربون والهيدروجين والنيتروجين والذرات غير المتجانسة (X) (الهالوجينات والكبريت) في العينة. تُعد هذه المعلومات بالغة الأهمية لتحديد بنية المركبات المجهولة، وكذلك لتحديد بنية ونقاء المركبات المُصنّعة. في الكيمياء العضوية الحديثة، حلت تقنيات التحليل الطيفي ( الرنين النووي المغناطيسي ، لكل من ^1H و ¹³ C)، وقياس الطيف الكتلي ، والتقنيات الكروماتوغرافية محل التحليل العنصري كتقنية أساسية لتحديد البنية. ومع ذلك، لا يزال التحليل العنصري يُقدم معلومات تكميلية قيّمة.

يُعد تحليل العناصر (CHNS) الشكل الأكثر شيوعًا للتحليل العنصري، ويتم إجراؤه عن طريق تحليل الاحتراق . كما أن أجهزة التحليل العنصري الحديثة قادرة على تحديد الكبريت بالتزامن مع العناصر الأخرى (CHN) في نفس عملية القياس. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

يحدد التحليل الكمي كتلة كل عنصر أو مركب موجود. ^{[ 7 ]} وتشمل الطرق الكمية الأخرى قياس الوزن ، والتحليل الطيفي الذري البصري ، وتحليل التنشيط النيوتروني .

القياس الوزني هو عملية يتم فيها إذابة العينة، وترسيب العنصر المطلوب وقياس كتلته، أو يتم تبخير العنصر المطلوب وقياس فقدان الكتلة.

يشمل التحليل الطيفي الذري البصري امتصاص اللهب الذري ، وامتصاص فرن الجرافيت الذري ، والتحليل الطيفي لانبعاث البلازما المقترنة حثيًا ، والتي تستكشف البنية الإلكترونية الخارجية للذرات.

يتضمن تحليل التنشيط النيوتروني تنشيط مصفوفة العينة من خلال عملية التقاط النيوترونات . تبدأ النوى المستهدفة المشعة الناتجة في العينة بالتحلل، مطلقةً أشعة غاما ذات طاقات محددة تُحدد النظائر المشعة الموجودة في العينة. يمكن تحديد تركيز كل مادة محللة بمقارنتها بمعيار مُشعّ ذي تركيزات معروفة من كل مادة محللة. ^{[ 8 ]}

لتحديد العناصر الموجودة في العينة نوعياً، فإن الطرق هي مطيافية الكتلة الذرية ، مثل مطيافية الكتلة بالبلازما المقترنة حثياً ، والتي تفحص كتلة الذرات؛ ومطيافية أخرى، والتي تفحص البنية الإلكترونية الداخلية للذرات مثل تألق الأشعة السينية ، وانبعاث الأشعة السينية المحفز بالجسيمات ، ومطيافية الإلكترون الضوئي للأشعة السينية ، ومطيافية إلكترون أوجيه ؛ والطرق الكيميائية مثل اختبار انصهار الصوديوم وأكسدة شونيجر .

يتم تحليل النتائج بتحديد نسبة العناصر في العينة واستنباط الصيغة الكيميائية التي تتوافق مع هذه النتائج. تُعدّ هذه العملية مفيدة لأنها تساعد في تحديد ما إذا كانت العينة المرسلة هي المركب المطلوب وتؤكد نقاوة المركب. الانحراف المقبول لنتائج التحليل العنصري عن القيم المحسوبة هو 0.3%. ^{[ 9 ]}

• طريقة دوماس لتحديد الوزن الجزيئي