analytisk kemi

Analytisk kemi, gren af kemien, som beskæftiger sig med udvikling og anvendelse af metoder til detektion, identifikation og kvantificering af stoffers opbygning og struktur.

Ved kvalitativ analyse undersøges, hvilke grundstoffer eller grundstofkombinationer, dvs. atomer, ioner eller molekyler, et givet stof består af.

Ved kvantitativ analyse bestemmes, hvor mange der er af hver af dem.

Analytisk kemi har fået en voksende betydning i industrialiserede samfund. I produktionsprocesser anvendes den i alle led fra undersøgelse af råvarer til færdige produkter. Den spiller en afgørende rolle ved kontrol af sammensætning og kvalitet af fødevarer, og den er en forudsætning for overvågning af miljøet omkring os. I klinisk kemi er den et redskab til diagnosticering af sygdomme, og i retsmedicin og kriminologi bruges den til undersøgelse af bevismateriale.

Disse behov og det store antal analyser, som de medfører, har bevirket, at de klassiske, manuelle analyseprocedurer som fx gravimetri og titrering overvejende er blevet erstattet af en lang række instrumentelle metoder, som fortrinsvis er spektroskopiske og elektrokemiske. Endvidere har de nødvendiggjort udvikling af automatiske metoder (batchproces og flowinjektionsanalyse).

Ved de spektroskopiske metoder udnyttes vekselvirkningen mellem stof og elektromagnetisk stråling (lys), hvorved det målte signal kan relateres til et bestemt stof. Der skelnes mellem absorptions- og emissionsmetoder. Eksempler på førstnævnte er spektrofotometri og atomabsorptionsspektroskopi; eksempler på den anden gruppe er atomemissionsspektroskopi og fluorometri. Under visse omstændigheder kan en kemisk reaktion i sig selv frigive sin reaktionsenergi som elektromagnetisk stråling (kemi- og bioluminescens), som så kan danne basis for identifikation af en reaktant.

Ved de elektrokemiske metoder udnytter man, at mange stoffer enten kan reduceres eller oxideres, dvs. kræver udveksling af elektroner (fx voltametri, polarografi, coulometri). Andre metoder baserer sig på måling af spændingsforskelle (potentiometri) eller ledningsevne (konduktometri). De instrumentelle metoder har den fordel, at de generelt kræver meget små prøvemængder, ofte mindre end 1 mg, og har stor følsomhed; ofte kan brøkdele af mikrogram detekteres.

Problemet i al kemisk analyse er at opnå tilstrækkelig selektivitet. For at eliminere mulige interferenser må man derfor ofte forbehandle prøven. Dette kan fx involvere separation af prøvens komponenter mellem forskellige opløsningsmidler (ekstraktion). I kromatografi er dette sat i system, idet man her udnytter fordelingen af en prøves komponenter mellem en stationær og en mobil fase. Mens analytisk kemi tidligere alene baserede sig på kemiske processer til at opnå fornøden selektivitet, har de instrumentelle metoder via fysiske principper signifikant bidraget hertil; fx er det muligt at kombinere flere instrumentelle teknikker på intelligent vis, fx kromatografi og massespektrometri. Fra 1970'erne og især 1980'erne er der kommet en tredje hjælpemulighed ind, nemlig udnyttelsen af avancerede matematiske-statistiske metoder (kemometri), som ved hjælp af flervariable instrumentelle signaler kan give øget og mere præcis kemisk information.