Analiti?ka hemija je disciplina hemije koja se bavi analizom razli?itih materjala sa ciljem dobijanja podatake o njihovoj strukturi i hemijskom sastavu. ^{[1] [2] [3] [4] [5] [6]} Analiti?ka hemija je studija separacije , identifikacije, i kvantifikacije hemijskih komponenti prirodnih ili ve?ta?kih materijala. ^[1] Kvalitativna analiza proizvodi indikaciju o identitetu hemijske vrste u uzorku, a kvantitativna analiza određuje koli?inu pojedinih komponenti supstance. Separacija komponenti se ?esto vr?i pre analize.

Analiti?ki metodi se mogu ras?laniti na klasi?ne i instrumentalne. ^[7] Klasi?ni metodi (takođe poznati kao metodi mokre hemije ) koriste separacije kao ?to su precipitacija , ekstrakcija i destilacija , i kvalitativnu analizu po boji, mirisu i ta?ki topljenja. Klasi?na kvantitativna analiza se ostvaruje merenjem te?ine ili zapremine. Instrumentalni metodi koriste instrumente za merenje fizi?kih kvantiteta analizirane materije, kao ?to su apsorpcija svetlosti , fluorescencija i provodnost . Separacija materijala se ostvaruje koriste?i hromatografiju , elektroforezu ili metode frakcionacije polja protoka .

Analiti?ka hemija takođe ima fokus na pobolj?anjima eksperimentalnog dizajna , hemometrici , i kreiranju novih oruđa za merenje da bi se pru?ile bolje hemijske informacije. Analiti?ka hemija nalazi primenu u forenzici , bioanalizi , klini?koj analizi, analizi ?ivotne sredine, i analizi materijala .

Analiti?ka hemija je bila va?na od ranih dana hemije. Ona je pru?ala metode za određivanje elemenata i hemikalija koji su prisutni u datom objektu. Tokom tog perioda ostvareni su znatni analiti?ki doprinosi u hemiji. Oni obuhvataju razvoj sistematske analize elemenata zahvalju?i radu Justus fon Libiga , i sistematske organske analize bazirane na specifi?nim reakcijama funkcionalnih grupa.

Prva instrumentalna analiza je bila plamena emisiona spektrometrija koju je razvili Robert Bunzen i Gustaf Kirhof , koji je takođe otkrio rubidijum (Rb) i cezijum (Cs) 1860. godine. ^[8]

Ve?ina zna?ajnih unapređenja u analiti?koj hemiji se odvila nakon 1900. godine. Tokom tog perioda instrumentalna analiza je postala progresivno dominantna u polju. Specifi?no mnoge osnovne spektroskopske i spektometrijske tehnike su otkrivene tokom ranog 20. veka i rafinirane tokom ostatka 20. veka. ^[9]

Separacione nauke su sledile sa sli?nom hronologijom razvoja i takođe su u sve ve?oj meri bivale transformisane u instrumente visokih performansi. ^[10] Tokom ranih 1970-tih mnoge od tih tehnika su po?ele da se koriste zajedno da bi se ostvarila kompletna karakterizacija uzoraka.

Po?ev?i od 1970-tih pa do danas analiti?ka hemija je progresivno po?ela da uzima sve vi?e u?e??a u razmatranju biolo?kih pitanja (bioanaliti?ka hemija), dok je ranije ona uglavnom imala fokus na neorganskim ili malim organskim molekulima . Laseri su sve vi?e kori??eni u hemiji kao sonde, kao i za zapo?injanje i modifikovanje ?irokog varijeteta reakcija. U kasnom 20. veku je takođe do?lo do ekspanzije primene analiti?ke hemije, od re?avanja donekle akademskih hemijskih pitanja, do baljenja forenzi?kim , ekolo?kim , industrijskim i medicinskim pitanjima, kao na primer primena u histologiji . ^[11]

Moderna analiti?ka hemija je dominirana instrumentalnom analizom. Mnogi analiti?ki hemi?ari imaju fokus na pojedina?nom tipu instrumenta. Akademiski radnici imaju tendenciju da rade na novim oblicima primene uređaja i novim metodama analize. Otkri?e hemikalija prisutnih u krvi koje povi?avaju rizik od kancera je primer otkri?a u kome bi analiti?ki hemi?ar verovatno u?estvovao. Nastojanje da se razvije novi metod mo?e da obuhvati upotrebu podesivog lasera radi pove?anja specifi?nosti i senzitivnosti spektrometrijskog metoda. Mnogi metodi, jednom razvijeni, namerno se odr?avaju u stati?kom stanju, tako da se podaci mogu upoređivati tokom du?ih vremenskih perioda. Ovo je posebno istinito u industrijskom osiguranju kvaliteta (QA), forenzici i ekolo?kim primenama. Analiti?ka hemija ima sve va?niju ulogu u farmaceutskoj industriji, gde se ona osim u osiguranju kvaliteta koristi u procesu otkrivanja novih kandidata lekova, i u klini?kim primenama gde je razumevanje interakcija između leka i pacijenata kriti?no.

Analiti?kata hemija mo?e da se podeli na dve osnovne grane:

• kvalitativnu i
• kvantitativnu
  • Kvalitativna neorganska analiza analizira prisustvo nekog hemijskog elementa ili neorganskog jedinjenja u datoj formuli.
  • Kvalitativna organska analiza analizira prisustvo neke funkcionalne grupe ili organskog jedinjenja u datoj formuli..
  • Kvantitativna analiza|Kvantitativnata analiza određuje koli?inu nekog elementa ili hemijskog jedinjenja u datoj formuli.

Postoji veliki broj tehnika kojima se odvajaju, detektuju ili mere hemijski sastojci kao ?to su:

• Separacija (razlaganje) sa ciljem da se izmeri te?ina ili volumen finalnog produkta.
• Titracija
• Analiza supstancije sa instrumentima, pomo?u spektroskopije
• Masena spektroskopija se koristi za određivanje molekularne mase , sastava i strukture nekog elementa u formuli pomo?u jonizacije molekula.
• U mnogim tehnikama se kombinuju dve ili vi?e analiti?ke metode (nazivaju se i "hibridni metodi").

Mada je moderna analiti?ka hemija dominirana sofisticiranom instrumentacijom, koreni analiti?ke hemije i neki od principa kori??enih u modernim instrumentima proizilaze iz tradicionalnih tehnika, mnoge od kojih su jo? uvek u opotrebi. Te tehnike takođe te?e da formiraju osnovu ve?ine dodiplomskih analiti?ko hemijskih obrazovnih lavoratorija.

Kvalitativna analiza određuje prisustvo ili odsustvo datog jedinjenja, mada ne u obliku mase ili koncentracije. Po definiciji, kvalitativne analize ne mere koli?inu.

Postoje brojni kvalitativni hemijski testovi, na primer kiselinski test za zlato i Kastle?Meyer test za prisustvo krvi .

Neorganske kvalitativne analize se generalno odnose na sistematske ?eme za potvrđivanje prisustva pojedinih, obi?no rastvorenih u vodi, jona ili elemenata izvođenjem serije reakcija koje elimini?u opsege mogu?nosti i time potvrđuju pretpostavljeno prisustvo jona. Ponekad su mali joni koji sadr?e ugljenik uvr?teni u takve ?eme. Sa razvojem moderne instrumentacije ti testovi se retko koriste, mada mogu da budu korisni za obrazovne svrhe i u terenskom radu, ili drugim situacijama gde sofisticirani instrumenti nisu dostupni ili svrsishodni.

Kvantitativna analiza mo?e podrazumijevati merenje mase ili zapremine analita. Također, mogu?e je mjeriti neku veli?inu koja je proporcionalna koli?ini analita u uzorku, npr. intenzitet svjetlosti , elektri?na provodljivost , itd. Gravimetrijske metode se odnose na određivanje mase analita ili neke supstance koja je sa njim u vezi. Volumetrijske metode mjere zapreminu rastvora reagensa, koji treba utro?iti za potpunu reakciju sa analitom. Elektroanaliti?ke metode podrazumijevaju mjerenje elektri?nih osobina kao npr. potencijal, ja?ina struje, otpor ili koli?na naboja. Spektroskopske metode se baziraju na mjerenju interakcije između elektromagnetnog zra?enja i komponenata uzorka. Također, postoje i druge specifi?ne metode kao npr. masena spektroskopija , mjerenje brzine radioaktivnog rapada, toplote reakcije, opti?ke aktivnosti , indeksa prelamanja , itd.

Gravimetrijska analiza obuhvata određivanje koli?ine materijala prisutnog po te?ini u uzorku pre i/ili nakon neke transformacije. Ona se obi?no koristi u dodiplomskom obrazovanju za određivanje koli?ine vode u hidratu , zagrevanjem uzorka se uklanja voda tako da razlika u te?ini odgovara gubitku vode.

Titracija obuhvata dodavanje reaktanta u rastvor koji se analizira, dok se ne dostigne izvesna ravnote?na ta?ka. ?esto se mo?e odrediti koli?ina materijala u analiziranom uzorku rastvora. Jedna od poznatijih je kiselo-bazna titracija, pri kojoj dolazi do promene boje indikatora . Postoje mnogi drugi tipovi titracija, na primer potenciometrijske tiracije. Te titracije mogu da koriste razli?ite tipove indikatora da bi odredilo dostizanje određene ta?ke ekvivalencije.

Glavni ?lanak: Instrumentalna analiza

Spektroskopija meri interakciju molekula sa elektromagnetnom radijacijom . Spektroskopija se obuhvata mno?to razli?itih oblika primene, kao ?to su atomska apsorpciona spektroskopija , atomska emisiona spektroskopija , ultravioletno-vidljiva spektroskopija , Rentgenska fluorescentna spektroskopija , infracrvena spektroskopija , Ramanova spektroskopija , dualna polarizaciona interferometrija , nuklearno magnetno rezonantna spektroskopija , fotoemisiona spektroskopija , Mossbauer spektroskopija , itd.

Masena spektrometrija meri odnos mase i naelektrisanja molekula koriste?i elektri?na i magnetska polja . Postoji nekoliko jonizacionih metoda: elektronski impakt, hemijska jonizacija , elektrosprej, brzo atomsko bombardovanje, matricom potpomognuta laserska desorpciona jonizacija, i druge. Takođe, masena spektrometrija se kategori?e po pristupu masenih analizatora: magnetni-sektor , kvadripolni maseni analizator , kvadripolna jonska klopka , vreme leta , Fourije transformisana jonska ciklotronska rezonanca , itd.

Elektroanaliti?ki metodi mere potencijal ( volte ) i/ili struju ( ampere ) u elektrohemijskoj ?eliji koja sadr?i analit. ^{[12] [13]} Ovi metodi se mogu kategorisati po aspektima ?elije koji su kontrolisani i koji se određuju. Postoje tri glavne kategorije: potenciometrija (meri se razlika elektrodnog potencijala), kulometrija (meri se ?elijska struja u toku vremenskog intervala), i voltametrija (meri se struja ?elije dok se aktivno menja ?elijski potencijal).

Kalorimetrija i thermogravimetrijak analiza mere interakciju materijala i toplote .

Separacioni procesi se koriste za smanjenje kompleksnosti sme?a materijala. Hromatografija , elektroforeza i frakcionacija polja protoka su predstavnici ovog polja.

Kombinacije gore opisanih tehnika mogu da proizvodu ?hibridne“ tehnike. ^{[14] [15] [16] [17] [18]} Postoje brojni primeri upotrebe hibridnih tehnika: gasna hromatografija-masena spektrometrija , gasna hromatografija- infracrvena spektroskopija , te?na hromatografija-masena spektrometrija , te?na hromatografija- NMR spektroskopija , te?na hromatografija-infracrvena spektroskopija i kapilarna elektroforeza-masena spektrometrija.

Hibridne separacione tehnike obuhvataju kombinaciju dve ili vi?e tehnika za detektovanje i razdvajanje hemikalija iz rastvora. Naj?e??e je druga tehnika neka forma hromatografije . Hibridne tehnike su u ?ikokoj upotrebi u hemiji i biohemiji .

Vizualizacija pojedina?nih molekula, ?elija, biolo?kih tkiva i nanomaterijala je va?an i atraktivan pristup u analiti?koj nauci. Isto tako, hibridizacija sa drugim tradicionalnim analiti?kim oruđima proizvodi revolucionarne promene u analiti?koj nauci. Mikroskopija se mo?e grupisati u tri razli?itia polja: opti?ka mikroskopija , elektronska mikroskopija , i mikroskopija skeniraju?om sondom . Nedavno je ovo polje do?ivelo brz napredak zbog usavr?avanja ra?unara i kamera.

Laboratorije na ?ipu su uređaji koji integri?u (vi?estruke) laboratorijske funkcije na jednom ?ipu veli?ine od samo nekoliko milimetara do nekoliko kvadratnih centimetara i koji imaju sposobnost rukovanja ekstremno malim zapreminama te?nosti, manjim od pikolitra.

Glavni ?lanak: Gre?ka zaokru?ivanja

Gre?ka se mo?e definisati kao numeri?ka razlika između uo?ene i stvarne vrednosti. ^[20]

Gre?ke između stvarne i uo?ene vrednosti u hemijskim analizama se mogu povezati jedna?inom

${\displaystyle E=O-T}$

gde je

E = apsolutna gre?ka,

O = uo?ena vrednost,

T = stvarna vrednost.

Gre?ka merenja je inverzna mera preciznosti merenja, i.e. ?to je manja gre?ka to je ve?a preciznost merenja. Gre?ke se relativno izra?avaju kao:

${\displaystyle {\frac {E}{T}}}$ × 100 = % gre?ke,

${\displaystyle {\frac {E}{T}}}$ × 1000 = po hiljaditom delu gre?ke

Vidi takođe: Analiti?ka kontrola kvaliteta

Op?ti metod za analizu koncentracije obuhvata kreiranje kalibracione krive . Time se omogu?va determinacija koli?ine hemikalije u materijalu poređenjem rezultata nepoznatog uzorka sa serijom poznatih standarda. Ako je koncentracija elementa ili jedinjenja u uzorku suvi?e visoka za detekcioni opseg date tehnike, uzorak se mo?e jednostavno razbla?iti ?istim rastvara?em. Ako je koli?ina u uzorku ispod opsega merenja instrumenta, koristi se metod adicije. U tom metodu se dodaje poznata koli?ina elementa ili jedinjenja koje se studira, i određuje se razlika između izmerene i dodate koncentracije.

U nekim slu?ajevima se dodaje unutra?nji standard poznate koncentracije direktno u analiti?ki uzorak da bi se omogu?ila kvantifikacija. Koli?ina prisutnog analita se zatim određuje relativno na unutr?nji standard kao kalibrant. Idealni unutra?nji standard je izotopski oboga?eni analit, koji se koristi u metodu izotopnog razređivanja .

Metod standardne adicije se koristi u instrumentalnoj analizi za određivanje koncentracije supstance ( analita ) u nepoznatom uzorku putem poređenja sa setom uzoraka poznate koncentracije, sli?no kori??enju kalibracione krive . Standardna adicija se mo?e primeniti u ve?ini analiti?kih tehnika i koristi se umesto kalibracione krive za re?avanje problema matri?nog efekta .

Jedna od najva?nijih komponenti analiti?ke hemije je maksimizacija ?eljenog signala uz minimizaciju asociranog ?uma . ^[21] Analiti?ka mera vrednosti je poznata kao odnos signala i ?uma (S/N ili SNR).

?um mo?e da nastane kao posledica faktora okoline, kao i usled fundamentalnih fizi?kih procesa.

Glavni ?lanak: Termalni ?um

Termalni ?um je posledica kretanja nosilaca naelektrisanja (obi?no elektrona) u elektri?nom kolu generisanog njihovim termalnim kretanjem. Termalni ?um je beli ?um , ?to zna?i da je snaga spektralne gustine konstantna ?irom frekventnog spektra .

Vrednost kvadratne sredine termalnog ?uma u otporniku je data relacijom ^[21]

${\displaystyle v_{RMS}={\sqrt {4k_{B}TR\Delta f}},}$

gde k _B ozna?ava Boltzmannovu konstantu , T temperaturu , R je otpor, i ${\displaystyle \Delta f}$ je ?irina frekventnog opsega frekvencije ${\displaystyle f}$.

Glavni ?lanak: ?um udarca

?um udarca je tip elektronskog ?uma , koji se javlja kad je kona?ni broj ?estica (kao ?to su elektroni u elektronskom kolu ili fotoni u opti?kom uređaju) dovoljno mali da proizvede statisti?ke fluktuacije signala.

?um udarca je Poasonov proces i nosioci naelektrisanja koji sa?injavaju struju slede Poasonovu distribuciju . Kvadratna sredina fluktuacija struje je ^[21]

${\displaystyle i_{RMS}={\sqrt {2\,e\,I\,\Delta f}}}$

gde e ozna?ava elementarno naelektrisanje , a I je prose?na struja. ?um udarca je beli ?um.

Glavni ?lanak: Trepere?i ?um

Trepere?i ?um je elektronski ?um sa 1/ ? frekventnim spektrom; pri porastu f , ?um se smanjuje. Trepere?i ?um nastaje iz raznih izvora, kao ?to su ne?isto?e u provodnom kanalu, generisanja i rekombinacije ?uma u tranzistoru usled bazne struje, itd. Taj ?um se mo?e izbe?i modulacijom signala na vi?oj frekvenciji, na primer putem upotrebe fiksnog poja?ava?a .

?um okoline proizlazi iz okoline analiti?kog instrumenta. Izvori elektromagnetne buke su dalekovodi , radio i televizijske stanice, be?i?ni uređaji , kompaktne fluoroscentne lampe ^[22] i elektri?ni motori . Mnogi od tih izvora ?uma imaju uzak opseg i stoga se mogu izbe?i. Toplotna i vibraciona izolacija mogu da budu neophodni za neke instrumente.

Redukcija ?uma se mo?e ostvariti bilo putem hardvera ili softvera . Primeri hardverske redukcije ?uma su upotreba oklopljenih kablova , analognog filtriranja , i modulacije signala. Primeri softverske redukcije ?uma su digitalno filtriranje , ansambl prosek i metode korelacije . ^[21]

Analiti?ko hemijsko istra?ivanje je u velikoj meri vođeno performancom (senzitivnost, selektivnost, robusnost, linearni opseg , to?nost, preciznost, i brzina), i tro?kom (kupovina, rad, trening, vreme i prostor). Među glavnim granama savremene analiti?ke atomske spektrometrije, najra?irenija i najuniverzalnija je masena spektrometrija. ^[23] U oblasti direktne elementalne analize ?vrstih uzoraka, novi lideri su masena spektroskopija laserom indukovanog raspada i laserske ablacije , i srodne tehnike sa transferom produkata laserske ablacije u induktivno spregnutu plazmu . Uspesi u dizajnu diodnih lasera i opti?kih parametarskih oscilatora podsti?u dalji razvoj fluorescentne i jonizacione spektrometrije, a isto tako apsorpcionih tehnika, gde se o?ekuje pove?anje kori??enja opti?kih ?upljina s ciljem produ?ivanja efektivnog apsorpcionog puta. Upotreba metoda baziranih na plazmi i laserima se pove?ava. Interest za absolutnom (bez-standardnom) analizom je o?iveo, a posebno u emisionoj spektrometriji.

Veliki napori se ula?u u kompresovanju analiti?kih tehnika do veli?ine ?ipa . Mada postoji mali broj primera gde su takvi sistemi konkurentni tradicionalnim analiti?kim tehnikama, potencijalne prednosti obuhvataju veli?inu/portabilnost, brzinu, i tro?ak. Hemija na mikro skali redukuje koli?ine kori?tenih hemikalija.

Mnoga od unapređenja pospe?uju analizu biolo?kih sistema. Primeri brzo rastu?ih polja u ovoj oblasti su:

• Genomika - DNK sekvenciranje i povezana istra?ivanja. Genetski otisci prstiju i DNK mikro?ip su va?ni alati i istra?iva?ka polja.
• Proteomika - analiza proteinskih koncentracija i modifikacija, naro?ito u odgovoru na razli?ite stresove, u razli?itim fazama razvoja, ili u razli?itim delovima tela.
• Metabolomika - sli?na je proteomici, ali se bavi metabolitima.
• Transkriptomika - iRNK i njoj srodno polje
• Lipidomika - lipidi i njima srodano polje
• Peptidomika - peptidi i njima srodano polje
• Metalomika - sli?na je proteomici i metabolomici, ali se bavi koncentracijama metala i posebno u njihovog vezivanja za proteine i druge molekule.

Analiti?ka hemija ima kriti?nu ulogu u razumevanju baznih nauka i u mno?tvu prakti?nih aplikacija, kao ?to su biomedicinske primene, ekolo?ko nadgledanje, kontrola kvaliteta industrijske proizvodnje, niz forenzi?kih primena, itd.

Nedavni razvoj kompjuterske automatizacije i informacijske tehnologije je pro?irio oblast primene analiti?ke hemije u brojna nova biolo?ka polja. Na primer, automatizovane ma?ine za DNK sekvenciranje su bile osnova za zavr?etak projekata ljudskog genoma iz ?ega je nastalo polje genetike . Identifikacija proteina i sekvenciranje peptida masenom spektrometrijom je otvorilo novo polje proteomike .

Analiti?ka hemija je bila nezamenljiva oblast u razvoju nanotehnologije . Instrumenati za karakterizaciju povr?ina, elektronski mikroskopi i mikroskopi skeniraju?ih sondi su omogu?ili nau?nicima da vizualizuju atomske strukture uz hemijsku karakterizaciju.

• Annual Review of Analytical Chemistry Arhivirano 2009-01-19 na Wayback Machine-u
• Ameri?ko hemijsko dru?tvo: Odeljenje analiti?ke hemije
• Kraljevsko hemijsko dru?tvo: Analiti?ka hemija Arhivirano 2012-10-17 na Wayback Machine-u
• Analiti?ka hemija na Projektu Open Directory
• Fachgruppe Analytische Chemie der Gesellschaft Deutscher Chemiker
• aktuelle Wochenschau Arhivirano 2012-12-29 na Wayback Machine-u - Neuigkeiten aus der analytischen Forschung
• Verzeichnis frei zuganglicher Lehrangebote in Analytischer Chemie Arhivirano 2016-03-14 na Wayback Machine-u
• Аналитическая химия Гипертекстовое учебное пособие.
• Перспективы аналитической атомной спектрометрии .
• Химическая энциклопедия