فرمت » آنالیز مهندسی معکوس و تعمیر قطعات فلزی » آنالیز قطعات » آنالیز شیمیایی
آنالیز شیمیایی به مجموعه ای از روش های تحلیلی گفته میشود که تحلیل کمی و کیفی ترکیب شیمیایی نمونه مد نظر را انجام میدهند. فرایندهای ارائه شده در آزمایشگاه آنالیز مواد شیمیایی ، بر پایه مجموعه ای از خواص فیزیکی مواد، برای مثال جذب و نشر پرتو، توسعه یافته اند.
آنالیز شیمیایی کیفی ، وجود یا عدم وجود مواد مختلف را در ترکیب نمونه مد نظر مشخص میکند. این مواد میتواند شامل عناصر مختلفی از قبیل کربن، آلومینیوم و سایر عناصر فلزی و غیر فلزی جدول تناوبی باشد. ترکیبات مختلف دیگر از قبیل انواع یون ها، کمپلکس ها و ترکیبات هیدروکربنی توسط آنالیز شیمیایی کیفی قابل تحلیل هستند. تشخیص این عناصر بر پایه خواص فیزیکی یا شیمیایی مختلف مواد موجود در نمونه شامل واکنش پذیری شیمیایی، حلالیت، وزن مولکولی، نقطه ذوب و خواص رادیو اکتیو انجام میشود. آنالیز شیمیایی کمی ، مقدار یا غلظت یک ماده را در نمونه، در مقایسه با سایر مواد موجود در نمونه یا به طور عددی نشان میدهد.
همچنین فرایندهای آنالیز شیمیایی به دو دسته آنالیزهای کلاسیک و تحلیل های دستگاهی نیز تقسیم بندی میشوند. آنالیز شیمیایی کلاسیک به روشهایی گفته میشود که بدون تجهیزات مکانیکی یا الکترونیکی انجام میشوند و صرفا بر اساس واکنش های شیمیایی بین نمونه و محلول های ثانویه فرایند آنالیز شیمیایی را انجام می دهند. برای مثال واکنش بین نیترات نقره و هالیدهای ارگانیک (از قبیل ترکیب های دارای کلر، بروم یا ید)، رسوب های نقره ای رنگی ایجاد میکند که برای شناسایی هالیدها استفاده میشود. عمده روش های آنالیز شیمیایی به کار رفته در آنالیزهای مرتبط به مهندسی مواد و متالورژی از روش های آنالیز دستگاهی هستند.
روش های آنالیز شیمیایی بر پایه طیف سنجی، تشعشعات الکترومغناطیسی را اندازه گیری میکنند که به وسیله ماده نمونه، جذب، منتشر یا ساطع میشوند. به دلیل گوناگونی تشعشعات قابل اندازه گیری و روش های اندازه گیری شدت تشعشع، طیف سنجی بزرگترین طبقه بندی روش های آنالیز مواد شیمیایی را تشکیل میدهد.
در آنالیز شیمیایی طیف سنجی بر پایه جذب ، تشعشع الکترومغناطیسی که توسط دستگاه به نمونه تابیده میشود، جذب شده و میزان جذب تشعشعات اندازه گیری میشود. جذب هنگامی رخ میدهد که فوتون به یک مولکول برخورد میکند و سطح انرژی آن را افزایش میدهد. به تکنیکی که میزان جذب را اندازه گیری میکند تا آنالیز شیمیایی را انجام دهد، اسپکتروسکوپی جذب اتمی می گویند.
روش های طیف سنجی بر پایه جذب ، بر اساس انرژی یا طول موج تشعشعات برخورد کننده به نمونه طبقه بندی میشوند. این طبقه بندی ها، محدوده موج های با انرژی پایین، از قبیل موج رادیویی تا موج های با طول موج بسیار پایین مثل اشعه ایکس را در بر میگیرند. مقدار اشعه جذب شده با افزایش غلظت ماده مورد آنالیز افزایش می یابد. به وسیله میزان کاهش شدت موج پس از گذر از نمونه، میتوان غلظت نمونه را اندازه گیری کرد.
روش های طیف سنجی بر پایه جذب ، قابلیت آنالیز شیمیایی کیفی نمونه ها و تعیین ماهیت نمونه های ناشناس را نیز دارند. این آنالیز به وسیله مقایسه طیف اندازه گیری شده با طیف های مرجع انجام میشود. در برخی موارد، حتی میتوان اطلاعاتی را در مورد نمونه ای که در کتابخانه مرجع نیست، کسب کرد. روش اسپکتروسکوپی جذب اتمی بر پایه جذب نور توسط نمونه های اتمیزه شده انجام میشود. روش آنالیز FTIR نیز بر اساس جذب پرتوهای مادون قرمز توسط نمونه انجام میشود.
در این دسته از فرایندهای آنالیز شیمیایی بر پایه طیف سنجی ، تشعشعاتی که از نمونه رد میشود، با ذرات یا اتم های نمونه برخورد کرده و در جهات مختلف متفرق میشوند. آشکارساز های این فرایند میتوانند شدت پرتو متفرق شده و میزان کاهش شدت پرتو تابیده شده به نمونه را اندازه گیری کنند.
تحلیل انجام شده با این روش آنالیز شیمیایی ، بسته به نوع مکانیسم تفرق پرتوها، میتواند کمی یا کیفی باشد. آنالیز XRD جزو فرایندهای معمول این دسته محسوب میشود. در این روش آنالیز شیمیایی ، الگوهای تفرق پرتو ایکس در جهات مختلف توسط آشکار ساز ضبط میشوند. سپس با مقایسه الگوهای به دست آمده با الگوهای مرجع، ترکیب نمونه مد نظر مشخص میشود.
مبنای آنالیز شیمیایی طیف سنجی بر پایه نشر پرتو از نمونه، بر انگیختن نمونه با یک منبع نور خارجی است. در حالت معمول، برانگیخته شدن نمونه بعد از جذب امواج الکترومغناطیسی انجام میشود. فرایند جذب، مشابه مکانیسمی است که در فرایندهای آنالیز شیمیایی بر پایه جذب رخ میدهد. بعد از جذب پرتو الکترومغناطیسی الکترون های اتم های نمونه به اربیتالی دور تر از هسته و با انرژی بیشتر منتقل میشوند. نشر پرتو هنگامی رخ میدهد که این الکترون به محل قبلی خود بر میگردد و انرژی اضافه خود را به صورت پرتو های الکترومغناطیسی نشر میدهد.
فرایندهای انجام شده برای تهییج الکترون ها میتوانند بسیار متنوع باشند. در برخی از فرایندها، بمباران نمونه با الکترون، پروتون یا ذرات آلفا مبنای افزایش انرژی الکترون ها و ساطع کردن پرتو های ثانویه هستند. برخی مواد با قرار گرفتن در معرض دمای شعله نیز برانگیخته میشوند. وارد کردن انرژی الکتریسیته به نمونه به شکل جرقه میتواند تمهید دیگری برای برانگیخته شدن اتم های نمونه باشد. مبنای طیف سنجی نشر اتمی و کوانتومتری موارد یاد شده میباشد. در مواردی نیز، واکنش های شیمیایی یا الکتروشیمیایی مبنای برانگیخته شدن الکترون ها و ایجاد پرتوهای ثانویه میشود.
برای مثال در فرایندهای نشر پرتو ایکس ، پرتو ایکس منتشر شده توسط الکترون ها ضبط میشود و مبنای تحلیل های شیمیایی قرار میگیرد. آنالیز مواد شیمیایی انجام شده میتوانند تحلیل های کمی و کیفی از نمونه ارائه کنند. فرایند های آنالیز XRF و آنالیز EDS دو مورد از پرکاربردترین فرایندهای این دسته بندی میباشند. الگوی نشر پرتو های ایکس در این فرایندها با الگوهای از پیش موجود مقایسه شده و تعیین غلظت و نوع عناصر انجام میشود. بزرگترین تفاوت بین این دو فرایند، در این است که تهییج عناصر در XRF با پرتو ایکس و در EDS با بمباران الکترونی انجام میشود.
در برخی از موارد، الکترون تهییج شده پس از بمباران الکترونی نمونه یا تابش اشعه ایکس، از مدار دور هسته خارج میشود. در حالتی که تابش اشعه ایکس مبنای خارج شدن الکترون از اتم قرار گیرد، به فرایند آنالیز شیمیایی مربوطه آنالیز XPS گفته میشود. روش های آنالیز شیمیایی بر پایه آشکارسازی الکترون ، طیف تشخیص بیشتری نسبت به روش های آنالیز شیمیایی مانند XRF دارند. در بمباران الکترون در میکروسکوپ SEM ، به الکترون های ساطع شده، الکترون اوژه و به تحلیل های انجام شده بر مبنای این الکترون ها طیف سنجی الکترون اوژه گفته میشود.
این طبقه بندی فرایندهای آنالیز شیمیایی ، آنالیز عنصری ترکیبات ارگانیک خالص را تحت شرایطی انجام میدهند که نتیجه فرایند احتراق قابلیت تحلیل کمی را داشته باشد. اصلی ترین کاربرد آنالیز شیمیایی بر پایه احتراق، تعیین میزان عناصر سبکی مثل کربن، نیتروژن و هیدروژن در آنالیز CHN است. این عناصر توسط باقی فرایندهای آنالیز شیمیایی ذکر شده قابلیت اندازه گیری ندارند.
خدمات آزمایشگاه آنالیز مواد شیمیایی ، بسته به نوع عناصر یا ترکیب های مد نظر و ساختار نمونه ارائه میشوند. کمی یا کیفی بودن تحلیل و دقت مد نظر نیز در نوع خدمات ارائه شده در آزمایشگاه آنالیز مواد شیمیایی موثر هستند. برای مثال آنالیز XRF با وجود قابلیت های بسیار، توان نفوذ کمی به درون سطح قطعه را دارد و عناصر محدودی را شناسایی میکند. اما فرایندهای بر پایه جرقه مثل طیف سنجی نشر اتمی ، عناصر آلیاژی سبک تر را نیز شناسایی میکنند. در آزمایشگاه آنالیز مواد شیمیایی برای تحلیل عناصر آلیاژی ساختار فلزی بیشتر از چهار روش آنالیز ICP ، طیف سنجی نشر اتمی ، آنالیز XRF و آنالیز EDS استفاده میشود.
فرمت یک راه حل نوین جهت رفع نیازهای صنعتی است. هدف فرمت ایجاد بستری برای معرفی، بررسی و مقایسه ی خدمات صنعتی ارائه شده توسط ارائه دهندگان مختلف و انتخاب بهترین راه حل جهت رفع مشکلات و پاسخگویی به نیازهای صنایع مختلف است.
آدرس: تهران، خیابان آزادی، دانشگاه صنعتی شریف
ایمیل: info@formmat.ir