mini|Analitička vaga je osnovni uređaj za gravimetrijsku analizu Analitička hemija je hemijska nauka koja proučava kvalitativni i kvantitativni sastav materijala. Kvalitativna analiza podrazumijeva određivanje identiteta hemijskih vrsta u uzorku. Kvantitativna analiza određuje relativne količine tih vrsta i izražava ih u numeričkom obliku. Analitička hemija ima primjenu u industriji, medicini, poljoprivredi, metalurgiji, a također i brojnim drugim oblastima (hemija, biohemija, biologija, geologija, fizika, itd.).
Analitički metodi obuhvataju klasične i instrumentalne procedure. Klasični (također poznati i kao metodi mokre hemije) se koriste u separaciji kao što su precipitacija, ekstrakcija i destilacija i za kvalitativnu analizu po boji, mirisu i tački topljenja. Klasična kvantitativna analiza se obavlja mjerenjem težine ili zapremine. Instrumentalni metodi koriste mjerne instrumente određivanjem fizičkih kvantiteta analizirane materije, a obuhvataju postupke kao što su: apsorpcija svjetlosti, fluorescencija i provodnost. Separacija materijala se obavlja i primjenom i hromatografije, elektroforeze ili metoda frakcionacije polja protoka. Analitička hemija također je usredsređena na poboljšanja eksperimentalnog dizajna, hemometrije i izradu novih mjernih alata da bi se pružile bolje hemijske informacije. Analitička hemija ima značajnu primjenu u forenzici, bioanalizi, kliničkoj analizi, analizi životnog okruženja i analizi materijala.Whitten K.W., Gailey K. D. and Davis R. E. (1992): General chemistry, 4th Ed. Saunders College Publishing, Philadelphia, .Petrucci R.H., Harwood W.S. and Herring F.G. (2002): General Chemistry, 8th Ed. Prentice-Hall, New York, .Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park, .Weast R. C., Ed. (1990): CRC Handbook of chemistry and physics. Chemical Rubber Publishing Company, Boca Raton, . Atkins P., de Paula J. (2006): Physical chemistry, 8th Ed. W. H. Freeman, San Francisco, Binder H. H. (1999): Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart, .
Historija thumb|Čuveni hemičari – analitičari: Antoine Lavoisier, Gustav Kirchhoff i Wilhelm Ostwald Analitička hemija je bila važna od ranih početaka praktične hemije. Nudila je metode za određivanje elemenata i hemikalija koje su prisutne u posmatranom uzorku. U tom periodu ostvareni su znatni analitički doprinosi hemiji. Oni uključuju razvoj sistematske analize elemenata zahvaljući otkrićima Justusa fvn Leibiga i sistematskoj organskoj analizi na osnovu specifičnih reakcija funkcijskih grupa.
Prva instrumentalna analiza je bila emisiona spektrometrija sa plamenom, koju su razvili Robert Bunsen i Gustav Robert Kirchhoff, koji je 1860. također otkrio rubidij (Rb) i cezij (Cs).
Većina značajnih unapređenja u metodama analitičke hemije su se dogodila nakon 1900. godine. Tokom tog perioda instrumentalna analiza je progresivno postajala dominantna u svojoj oblasti. Mnoge osnovne specifično spektroskopske i spektometrijske tehnike su otkrivene tokom ranog 20. vijeka i usavršavane su do kraja ovog vijeka.
Separacijske nauke su otkrivane sa sličnom hronologijom razvoja i također su u sve većoj mjeri instrumentalizirane u aparate visoke osjetljivosti. Tokom ranih 1970-ih mnoge od ovih tehnika su počele koristi kombinirano, da bi se ostvarila kompletna karakterizacija uzoraka. Počev od 1970-ih pa do danas analitička hemija je progresivno preuzimala sve više učešća u razmatranju bioloških pitanja (bioanalitička hemija), dok je ranije uglavnom bila usredsređena na neorganske ili male organske molekule. Sve učestalije se koriste laseri kao sonde, i početne modifikacije širokog spektra reakcija. Krajem 20. vijeka također počinje širenje primjene analitičke hemije, od rješavanja donekle akademskih hemijskih problema, do poboljšanja forenzičkih, ekoloških, industrijskih i medicinskih metoda, kao što je primjena u histologiji. Savremena analitička hemija je preokupirana instrumentalnom analizom. Mnogi analitičari najviše obraćaju pažnju na pojedinačne tipove i konstrukcije instrumenata. Akademska zajednica je angažirana na traganju za novim oblicima primjene uređaja i novim analitičkim metodama. Otkriće hemikalija krvi koje povećavaju rizik od kancera, primjer je otkrića u kojem analitički hemičari također učestvuju.
Oblasti Analitička hemija obuhvata dvije osnovne grane, koje se označavaju kao: kvalitativna i kvantitativna Kvalitativna neorganska analiza određuje prisustvo nekog hemijskog elementa ili neorganskog spoja u datom uzorku. Kvalitativna organska analiza određuje prisustvo neke funkcijske grupe ili organskog spoja u datoj formulaciji ispitivanog uzorka. Kvantitativnata analiza određuje količinu nekog elementa ili hemijskog spoja u datoj formulaciji supstance.
Tehnike Veliki je broj tehnika kojima se odvajaju, određuju ili mjere hemijski sastojci kao što su: Separacija (razlaganje) – procedure mjerenja težine ili volumena finalnog proizvoda; Titracija – određivanje ekvivalentnog titra; Analiza supstancije sa instrumentima, pomoću spektroskopije; Masena spektroskopija za određivanje molekularne mase, sastava i strukture nekog elementa u uzorku, pomoću ionizacije molekula. U mnogim tehnikama se kombiniraju dvije ili više analitičkih metoda ("hibridni metodi").
Klasični metodi thumb|right|250px|Prisustvo bakra u ovoj kvalitativnoj analizi se prepoznaje po plavo-zelenom plamenu. Iako je moderna analitička hemija pretežno zasnovana na sofisticiranim instrumentima, korijeni analitičke hemije i neki od principa korišćenih u modernim instrumentima proizilaze iz tradicionalnih tehnika, od kojih su mnoge još uvijek u upotrebi.
Kvalitativna analiza Kvalitativna analiza određuje samo prisustvo ili odsustvo datog elementa i/ili spoja, ali ne daje podatke o masi ili koncentraciji. Po definiciji, kvalitativne analize ne mjere količinu, nego kakvoću.
Hemijski testovi
Postoje razrađeni brojni kvalitativni hemijski testovi, kao naprimjer kiselinski test za zlato i Kastle–Meyer test za prisustvo krvi i sl.
Plameni testovi
Neorganske kvalitativne analize se općenito odnose na sistematske postupke za potvrđivanja prisustva pojedinih (obično rastvorenih u vodi) iona ili elemenata, nakon serije reakcija koje uklanjaju opsege širih mogućnosti i time potvrđuju prisustvo pretpostavljenih iona. Ponekad su tu uključeni mali ioni sa ugljikom. Sa razvojem moderne instrumentacije, ti testovi se sve rjeđe koriste, iako mogu biti korisni za obrazovne svrhe i u terenskom radu ili drugim situacijama, kada sofisticirani instrumenti nisu dostupni ili svrsishodni.
Kvantitativna analiza Kvantitativna analiza podrazumijeva mjerenje mase ili zapremine satavnica uzorka. Također, moguće je mjeriti neku veličinu koja je srazmjerna količini traženog sastojka u uzorku, npr. intenzitet svjetlosti, električna provodljivost, itd. Gravimetrijske metode se odnose na određivanje mase sastojka ili neke supstance koja je sa njim u vezi. Volumetrijske metode mjere zapreminu rastvora reagensa, koji se utroši za potpunu reakciju sa sastojkom. Elektroanalitičke metode uključuju mjerenje električnih osobina, kao npr. potencijala, jačine struje, otpora ili veličine naboja. Spektroskopske metode se zasnivaju na mjerenju interakcije između elektromagnetnog zračenja i komponenti uzorka. Također, postoje i druge specifične metode, kao npr. masena spektroskopija, mjerenje brzine radioaktivnog rapada, toplotne reakcije, optičke aktivnosti, indeksa prelamanja, itd.
Gravimetrijska analiza
Gravimetrijska analiza obuhvata određivanje količine prisutnog materijala, po težini u uzorku prije i/ili nakon neke hemijske promjene. Obično se koristi u praktikumima dodiplomskog obrazovanja za određivanje količine vode u hidratu, zagrijavanjem uzorka, čime se uklanja voda pa razlika u težini odgovara gubitku vode.
Volumetrijska analiza
Titriranje uključuje dodavanje reaktanta u analizirani rastvor, dok se ne dostigne određena tačka ravnoteže. Često se može odrediti i količina materijala u analiziranom uzorku rastvora. Jedna od poznatijih je kiselinsko-bazna titracija, pri kojoj dolazi do promjene boje, kao indikatora. Postoje mnogi drugi oblici titriranja, kao npr. potenciometrijska. Te titracije mogu biti na bazi različitih tipova indikatora da bi se odredilo dostizanje određene tačke ekvivalencije.
Instrumentalni metodi
thumb|desno|400px|Prikaz analitičkog instrumenta sa stimulusom i mjerenje odgovora.
Spektroskopija
Spektroskopija posmatra interakciju molekula sa elektromagnetnom radijacijom. Obuhvata mnošto različitih aplikacija, kao što su Atomska apsorpcijska spektroskopija, atomska emisiona spektroskopija, Ultravioletno-vidljiva spektroskopija, Rentgenska fluorescentna spektroskopija, infracrvena spektroskopija, Ramanova spektroskopija, dualna polarizacijska interferometrija, nuklearno magnetno rezonantna spektroskopija, fotoemisiona spektroskopija, Mössbauer spektroskopija, itd.
Masena spektrometrija
thumb|lijevo|200px|Akceleratorski maseni spektrometar se upotrebljava za radiokarbonsko datiranje i druge slične analize.
Masena spektrometrija mjeri odnos naelektrisanja molekula, koristeći električna i magnetna polja. Postoji nekoliko ionizacijskih metoda: elektronski impakt, hemijska ionizacija, elektrosprej, brzo atomsko bombardiranje, matrično potpomognuta laserska desorpcijska ionizacija i druge. Masena spektrometrija se također kategorizira po pristupu masenih analizatora: magnetni-sektor, kvadripolni maseni analizator, kvadripolna ionska klopka, masena spektrometrija vremena, Fourije transformisijska ionska ciklotronska rezonansa, itd.
Elektrohemijska analiza
Elektroanalitičke metode služe za mjerenje električnog potencijala (u voltima) i/ili struje (u amperima) u elektrohemijskoj ćeliji koja sadrži analiziranu materiju.Bard A.J., Faulkner L. R. (2000): Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2nd Ed. John Wiley & Sons, New York. Ove metode se mogu svrstati po aspektima ćelije koje kontroliraju i koji se određuju. Postoje tri glavne kategorije: potenciometrija (mjeri se razlika elektrodnog potencijala), *kulometrija (mjeri se ćelijska struja u toku vremenskog intervala), i voltametrija (mjeri se struja ćelije dok se aktivno mijenja ćelijski potencijal).
Termalna analiza
Kalorimetrija i termogravimetrijska analiza mjeri interakciju materijala i toplote.
Separacija thumb|desno|300 px|Separacija crnog mastila na ploči hromatografijom tankog sloja.
Separacijski procesi se primjenjuju za smanjenje kompleksnosti smjesa različitih materijala. U ovoj oblasti najčešći su hromatografija, elektroforeza i frakcionacija polja protoka.
Hibridne tehnike Kombiniranjem opisanih tehnika mogu se konstruisati i „hibridne“ tehnike. Hibridne separacijske tehnike uključuju kombinaciju dvije ili više tehnika za otkrivanje i razdvajanje hemijskih supstanci iz rastvora. Najčešće je druga tehnika neka forma hromatografije. Hibridne tehnike su u širokoj upotrebi u hemiji i biohemiji. Brojni su primejri upotrebe hibridnih tehnika, kao što su: gasna hromatografija-masena spektrometrija, gasna hromatografija-infracrvena spektroskopija, tečna hromatografija-masena spektrometrija, tečna hromatografija-NMR spektroskopija, tečna hromatografija-infracrvena spektroskopija i kapilarna elektroforeza-masena spektrometrija.
Mikroskopija thumb|desno|250px|Dvije mišje ćelije preparirane za fluorescentnu mikroskopiju. Jedra su u profazi (skala linije je 5 µm)
Vizualizacija pojedinačnih molekula, ćelija, tkiva i nanomaterija su značajni i privlačni pristupi u hemijskoj analitici. Isto tako, hibridizacija sa drugim tradicionalnim analitičkim alatima proizvodi revolucionarne promjene u ovoj nauci. Mikroskopija se može svrstati u tri različita polja: optička mikroskopija, elektronska mikroskopija, i mikroskopija skenirajućom sondom.