Ce folosesc oamenii de știință pentru a identifica compușii și elementele lor?

Microscoape și alte instrumente și în concluzie: RMN, spectroscopie în infraroșu, spectroscopie UV/vizibil, spectroscopie de masă, spectroscopie de absorbție atomică, cromatografia pe coloană, punctul de topire – depinde de ceea ce încerci să identifici, dacă ai o listă scurtă cu ceea ce vă așteptați să găsiți sau nu și cât de bogat este laboratorul dvs. (unele instrumente analitice sunt CHIAR scumpe). Rezonanța magnetică nucleară (RMN) este favorita chimiștilor organici, deoarece oferă o mulțime de informații despre modul în care carbonul și hidrogenul sunt conectate unul cu celălalt și, indirect, cum sunt conectate la oxigen, azot și alte elemente. Spectroscopia în infraroșu poate oferi informații despre tipurile de atomi care sunt legați împreună. Nu oferă detalii despre cine este conectat la ceea ce face RMN-ul, dar oferă mai multe informații despre alte elemente decât H și C din moleculă, ceea ce RMN nu le face. Spectroscopia UV/vizibilă oferă informații despre legăturile duble și triple și în special despre legăturile conjugate (legături duble și simple alternante). Spectroscopia de absorbție atomică identifică metalele după culorile luminii pe care le emit atunci când sunt excitate, deși nu este foarte utilă pentru a determina de ce este legat metalul în compusul complet. Spectrometria de masă ionizează o moleculă, care apoi se desparte în fragmente ionizate și separă ionii și fragmentele prin raportul dintre masă și sarcină. Structura moleculară completă poate fi adesea reconstruită prin identificarea compoziției fragmentelor (doar unele combinații de atomi pot produce un fragment cu o anumită greutate moleculară), apoi deducând de unde poate proveni fragmentul în molecula originală.

Cromatografia pe coloană acoperă o mulțime de tehnici diferite, dar toate funcționează practic în același mod: diferite molecule au afinitate (lipiciune) diferită pentru materialul coloanei. Dacă necunoscutul este dizolvat într-un solvent și curge prin coloană, moleculele necunoscutului vor dura mai mult sau mai puțin timp pentru a curge la capătul coloanei, în funcție de cât de ușor se lipesc și se desprind de materialul coloanei. Deoarece diferite substanțe părăsesc coloana la momente diferite, cromatografia pe coloană poate fi utilizată și pentru a colecta diferite necunoscute separat, foarte convenabil pentru analize ulterioare. Cromatografia pe coloană nu este atât de bună pentru a identifica o substanță complet necunoscută, dar este foarte bună pentru a identifica ce substanțe sunt într-o necunoscută și în ce proporție, dacă știi ce lucruri ar putea fi în necunoscut, dar nu știi sigur care sunt de fapt acolo. Dacă una dintre necunoscute rămâne în coloană pentru aceeași perioadă de timp ca o substanță cunoscută, ai o idee destul de bună că necunoscutul și cunoscutul sunt aceeași moleculă.

Măsurătorile punctului de topire sunt cu adevărat simple, dar foarte puternice pentru identificarea unei substanțe pure. Punctele de topire sunt bine definite și sunt suficient de diferite pentru o mulțime de compuși încât adesea puteți identifica un compus din punctul său de topire. Mai util atunci când sintetizați compuși este faptul că punctul de topire nu este atât un punct, cât un interval și, cu cât intervalul de temperaturi la care se topește o substanță, cu atât este mai puțin pură. Deci, punctul de topire poate atât să confirme că aveți produsul pe care intenționați să-l sintetizați, cât și să vă spună cât de pur este produsul dvs.

Pentru amestecurile de compuși ionici, analiza calitativă (care constă în amestecarea substanțelor în soluție și căutarea precipitatelor și modificărilor de culoare) poate identifica ionii care se află în soluție. Cu toate acestea, tehnologiile senzorilor sunt astăzi mai rapide decât o analiză calitativă și mai precise pentru o mulțime de ioni, așa că nu se face atât de mult astăzi.