Chimica analitica

La chimica analitica è quell’affascinante ramo della chimica che si occupa dell’identificazione e della determinazione quantitativa di una specie in un campione. È attualmente utilizzata nei campi più svariati, dal rilevamento di sostanze inquinanti ai test sugli alimenti e sui farmaci, dalla determinazione del grado di purezza di un metallo all’analisi delle colture in agricoltura.

Gli albori

La storia della chimica analitica rappresenta la storia dello sviluppo dell’umanità nell’arco di migliaia di anni e, sebbene non si possa dare una data per la sua nascita, sicuramente si può far risalire a tempi remoti. La storia ci riferisce che già nella notte dei tempi si riuscivano a purificare i metalli preziosi e ciò implica lo sviluppo di un metodo per la determinazione del grado di purezza. Marco Vitruvio Pollione considerato il più famoso teorico dell’architettura di tutti i tempi nel suo trattato De Architectura scritto probabilmente tra il 29 e il 23 a.C. narra come Archimede abbia scoperto una frode intentata a Gerone II re di Siracusa. Quest’ultimo diede a un orafo una determinata quantità di oro per la realizzazione di una corona da donare agli dei. Alla consegna Gerone II sospettò che la corona non contenesse l’oro consegnato ma anche altri metalli meno nobili e incaricò Archimede per risolvere il problema. Archimede un giorno immergendosi in una tinozza noto che quanto più il suo corpo si immergeva tanta più acqua sfuggiva dalla tinozza. Ripeté questo esperimento immergendo una quantità d’oro, di ugual peso della corona nella tinozza, e rilevando il volume di acqua fuoriuscita. Immergendo poi la corona notò che la quantità di acqua fuoriuscita era maggiore. Aveva compreso il concetto di densità e pare che in quell’occasione abbia detto Eureka, eureka.

Il XIX secolo

Solo nel XIX dopo la scoperta della legge di Lavoisier, Proust e Dalton, la chimica analitica assunse i connotati di scienza. Il  chimico tedesco Carl Remigius Fresenius sviluppò un ampio schema di analisi qualitativa che pubblicò 1841 e nel 1846 pubblicò un saggio sull’analisi quantitativa in cui trattava principalmente di gravimetria. Nel  1862 fondò la rivista Zeitschrift für analytische Chemie su cui sono stati pubblicati numerosi articoli fino al 2001. A partire da quell’anno la rivista cambiò nome e divenne Analytical and Bioanalytical Chemistry

Analisi qualitativa

Si pone come obiettivo la determinazione dell’identità delle specie contenute in un campione L’analisi qualitativa si fonda sulla separazione dei componenti che costituiscono un campione trattando quest’ultimo con opportuni reagenti e passando alla loro identificazione secondo la colorazione, la temperatura di ebollizione, la temperatura di fusione, la solubilità in una serie di solventi, l’odore, l’attività ottica, l’indice di rifrazione dei prodotti ottenuti. Alle analisi per via secca come saggi alla fiamma, alla perla, al coccio e ai tubicini si affiancano quelle per via umida che si effettuano sia per i cationi sfruttando la loro precipitazione nei gruppi analitici che quella degli anioni

Analisi quantitativa

Per eseguire l’analisi quantitativa  in cui si determina la quantità di sostanza in un campione si possono seguire diversi procedimenti tra cui: Analisi gravimetrica in cui si determina la quantità di un elemento contenuto in una sostanza trasformando l’elemento in un composto pesabile.  La sostanza è trasformata in un composto poco solubile che, separato dalla soluzione tramite filtrazione viene essiccato e quindi pesato. Dal peso del campione ottenuto e dal peso della sostanza impiegata si risale tramite calcoli stechiometrici alla quantità dell’elemento nel campione. Analisi volumetrica   in cui si determina la quantità di una sostanza contenuta in una soluzione, misurando il volume di un’altra soluzione, di concentrazione nota, che reagisce stechiometricamente con essa. Tale operazione, detta titolazione, è effettuata tramite l’uso di appropriate sostanze colorate (indicatori) che cambiano colore una volta raggiunta l’equivalenza stechiometrica. Dal volume della soluzione titolante usato per completare la reazione si può calcolare la quantità della sostanza in esame. A seconda della specie da determinare le titolazioni si suddividono in titolazioni: acido-base ossidimetriche complessometriche per precipitazione

Analisi strumentale

Nel XIX secolo i chimici si sono rivolti all’analisi strumentale che sfrutta alcune proprietà fisiche delle sostanze quali la conduttività, il potenziale elettrodico, l’assorbimento o l’emissione di luce, il rapporto massa-carica e la fluorescenza. Successivamente furono messe a punto tecniche cromatografiche che sostituirono le tecniche di separazione dei componenti di un campione. Ai metodi elettrochimici come la potenziometria si affiancano metodi che studiano l’interazione radiazione-materia come la spettroscopia e metodi cromatografici basati sulla ripartizione fra una fase in movimento e una stazionaria della miscela delle sostanze da separare