1. الكروماتوجرافيا  أو الاستشراب : الفصل الكيميائي الدقيق

الكروماتوجرافياهي تقنية تحليلية أساسية تُستخدم لفصل مكونات الخليط بناءً على اختلاف خصائصها الفيزيائية والكيميائية. وهناك عدة أنواع منها، مثل الكروماتوجرافيا الغازية (GC) والسائلة عالية الأداء (HPLC)  وكروماتوجرافيا الطبقة الرقيقة (TLC).

الكروماتوجرافيا الغازية (GC): تُستخدم هذه التقنية لفصل وتحليل المركبات التي يمكن تبخيرها دون تحلل. تُعتبر أداة مهمة في تحليل المواد العضوية والبيئية.

الكروماتوجرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC): تُستخدم هذه التقنية على نطاق واسع في الصناعات الدوائية والغذائية. يمكنها فصل المركبات التي يصعب تبخيرها وتوفر تحليلًا دقيقًا للمركبات الحيوية مثل البروتينات والسكريات.

كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة (TLC): أداة فحص سهلة الوصول إليها، تُستخدم في البيئات التعليمية وطريقة تحليل أولية في البحث. وهي مفيدة للتحليل الفوري أو كخطوة تحضيرية لتقنيات أكثر دقة.

2. مطياف الكتلة (MS): التعرف على الجزيئات بدقة عالية

مطياف الكتلة (Mass Spectrometry – MS) هو تقنية قوية تُستخدم لقياس نسبة الكتلة إلى الشحنة للجزيئات. يعتمد التحليل الطيفي على تأيين الجزيئات وتحليلها بناءً على كتلها. يتم استخدامه على نطاق واسع في مجالات متعددة، بما في ذلك اكتشاف العقاقير الجديدة وتحليل المركبات البيولوجية.

مزايا MS:
دقة عالية في تحديد المركبات الكيميائية.
القدرة على تحليل كميات ضئيلة جدًا من المواد.
تُستخدم بشكل واسع في التطبيقات الطبية والبيئية والصناعية.

3. التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي ( NMR): دراسة الهياكل الجزيئية

التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) Nuclear Magnetic Resonance هو تقنية تُستخدم لدراسة البنية الجزيئية للمركبات العضوية وغير العضوية. تعتمد هذه التقنية على تفاعل النوى الذرية مع المجالات المغناطيسية، وهي مهمة في تحديد هوية وتراكيب المركبات.

استخدامات NMR:
في الكيمياء العضوية، لتحليل الروابط والهياكل الجزيئية.
في الطب، يستخدم في الرنين المغناطيسي الطبي (MRI) لتصوير الأنسجة.

4. الفحص الطيفي بالأشعة تحت الحمراء : تحليل الروابط الكيميائية

الفحص الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (Infrared Spectroscopy – IR) هو تقنية تستخدم لدراسة الروابط الكيميائية في الجزيئات. تعتمد على امتصاص الجزيئات للأشعة تحت الحمراء، مما يؤدي إلى اهتزازات مميزة يمكن تحليلها لتحديد أنواع الروابط والمجموعات الوظيفية في المركب.

التطبيقات:
تحليل المركبات العضوية لتحديد المجموعات الوظيفية.
دراسة تفاعلات الروابط الكيميائية في المواد المختلفة.
يُستخدم في الصناعات الكيميائية والبيئية للتحقق من نقاء المواد.

5. التحليل الطيفي للأشعة السينية: الكشف عن التركيب الذري

التحليل الطيفي للأشعة السينية (X-ray Spectroscopy) هو تقنية تُستخدم لدراسة التركيب الذري والبلوري للمواد. تعتمد هذه التقنية على انبعاث الأشعة السينية عند تعرض المادة لمصدر إشعاع، مما يسمح بدراسة تركيب المواد بدقة.

أهم تطبيقات X-ray:
تحليل المواد البلورية مثل المعادن والأملاح.
الكشف عن توزيع العناصر في العينات.
يستخدم بشكل واسع في علم المواد والجيولوجيا لدراسة التركيب الداخلي للمواد.

6. التحليل الطيفي الضوئي : دراسة الامتصاص و الإنبعاث

التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-Visible Spectroscopy) هو تقنية تُستخدم لدراسة الامتصاص الطيفي للمركبات الكيميائية. يعتمد على قياس كمية الضوء التي تمتصها أو تنبعث من العينة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء المرئي.

استخداماته:
قياس تركيز المركبات في المحاليل.
دراسة التفاعلات الكيميائية.
يستخدم في العديد من الصناعات مثل الدوائية والبيئية والغذائية.

7- تقنيات المجهر: المجهر الإلكتروني الماسح، المجهر الإلكتروني النافذ، المجهر الذري

يعمل المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) والمجهر الإلكتروني النافذ (TEM) والمجهر الذري للقوة (AFM) كبوابات إلى عالم النانو.

يرسم المجهر الإلكتروني الماسح مشهدًا تفصيليًا لتضاريس السطح، بينما يخترق المجهر الإلكتروني النافذ بشكل أعمق، ويصور البنية الداخلية لمادة العينة. من ناحية أخرى، يتميز المجهر الذري للقوة بأنه فريد من نوعه من خلال الشعور بالسطح على المستوى الذري، مما يجعل القوى غير المرئية التي تحدد التفاعلات الجزيئية وخصائص السطح مرئية.

تتجاوز هذه الأساليب المجهرية مجرد التكبير، فهي أدوات لا غنى عنها لعلماء المواد، وعلماء الأحياء، وخبراء تكنولوجيا النانو في سعيهم إلى تصور وفهم المواد على المستوى الأكثر تعقيدًا.

وفي الختام ، نلاحظ أن أدوات التحليل الكيميائي شهدت تقدمًا مذهلًا خلال العقود الأخيرة، مما ساهم في فتح آفاق جديدة في فهمنا للمواد الكيميائية ودورها في الحياة اليومية.

من خلال استخدام تقنيات مثل الكروماتوجرافيا، مطياف الكتلة، والتحليل الطيفي، أصبح بالإمكان تحليل المركبات بدقة متناهية.

هذا التطور لم يساهم فقط في تحسين الصناعات المختلفة ولكنه أيضًا يلعب دورًا حيويًا في الاكتشافات العلمية والبحوث الطبية، مما يمهد الطريق لمستقبل أكثر تقدمًا وابتكارًا في عالم الكيمياء.

المراجع:

1- موقع https://cen.acs.org/analytical-chemistry/imaging/Chemistry-most-powerful-tools/101/i26 أطلعت عليه بتاريخ 15/9/2024.

2- موقع https://imgroupofresearchers.com/modern-analysis-tools-in-analytical-chemistry/ أطلعت عليه بتاريخ 15/9/2024.

3- موقع https://www.chemeurope.com/en/encyclopedia/Analytical_chemistry.html أطلعت عليه بتاريخ 15/9/2024.