(Fr.: analyse chimique; Du.: chemische Analyse; Eng.: chemical analysis), het kwalitatief aantonen resp. kwantitatief bepalen van chemische bestanddelen in materialen en produkten in de meest uitgebreide zin, zulks met welke middelen dan ook, hetzij deze zuiver chemisch dan wel sterk instrumenteel zijn. Het onderscheid tussen de benamingen chemische analyse en analytische chemie wordt veelal niet als zinvol onderkend. Strikt genomen vertegenwoordigt de analytische chemie (Fr.: chimie analytique; Du.: analytische Chemie; Eng.: analytical chemistry) de wetenschap in de chemie die haar toepassing vindt in de uitoefening van chemische analyse als vakmanschap.
Er is sprake van chemische analyse wanneer zonder meer de bepaling van een chemische samenstelling wordt beoogd, van fysische analyse indien het bepalen van een fysische grootheid enkel en alleen om der wille van de waarde dezer grootheid voor ogen staat. De benaming instrumentele analyse is arbitrair en heeft gewoonlijk betrekking op bepalingsmethoden met een sterk accent aan de instrumentele kant. Zodra echter een chemische reactie als leidend principe fungeert, is de betiteling instrumenteel al weinig zinvol ondanks eventueel gebruik van een kostbaar instrument; zo dient men een potentiometrische titratie veeleer als een moderne uitvoering van een klassieke resp. ‘natte’ analyse te beschouwen. De keuze tussen beide is niet bepaald doorslaggevend, omdat gebleken is, dat bepaalde technieken meer voor anorganische stoffen, andere technieken weer meer voor organische stoffen worden gebruikt (bijv. atoomspectrometrie in de anorganische analyse, molecuulspectrometrie in de organische). Hoewel de ‘instrumentele’ analyse rond 1960 de ‘natte’ analyse (d.w.z. in oplossing) leek te gaan verdringen, doet zich in laatstgenoemde gebied een herleving voor dank zij de vooruitgang van de elektroanalyse en de toepassing van niet-waterig milieu, welke laatste vooral de organische analyse ten goede komt. De chemische analyse dankt haar betekenis in hoge mate aan de toepassing en is een uitgesproken experimenteel en geïntegreerd vak. In het welslagen van de uitvoering zijn minieme details vaak van groot belang, zodat vooral een juist inzicht in het principe en de samenhang der diverse analytische methoden noodzakelijk is.
Indeling.
Als grondslag zijn twee schema’s gegeven (gecombineerd in een algemeen schema), nl. een voor de organische en een voor de anorganische analyse.(zie afb.) Beiden zijn gebaseerd op de meest volledige, tevens logische gang van de analyse, d.w.z. in twee stappen nl.: de kwalitatieve en de kwantitatieve analyse. Beide stappen omvatten drie opeenvolgende onderdelen, nl.: voor de organische analyse de bepaling achtereenvolgens van: de elementen, de functionele groepen en de specifieke verbindingen, voor de anorganische analyse de bepaling achtereenvolgens van: de elementen, de functionele bestanddelen (voornamelijk ionen), en de specifieke verbindingen. Hoewel in strijd met de chronologische ontwikkeling en het inleidende onderwijs in de chemie heeft de gekozen volgorde van bespreking organisch-anorganisch het voordeel van het geringe aantal elementen (C, H, O, N, S en halogenen) in organische verbindingen in tegenstelling met het grote aantal elementen in anorganische verbindingen.
Bij nadere beschouwing van de beide schema’s is nog het volgende op te merken.
1. De kwalitatieve en kwantitatieve analyse hebben één gemeenschappelijke kolom voor de specifieke verbindingen, aangezien het kwalitatieve bewijs voor een specifieke verbinding tevens diens kwantitatieve bepaling inhoudt en omgekeerd. Dit geldt feitelijk alleen voor slechts enkelvoudige stoffen, doch bij mengsels laat men gewoonlijk een fysische scheiding voorafgaan.
2. In de kwalitatieve analyse past men in de regel een globaal vooronderzoek toe aan de hand van fysische eigenschappen en simpele testproeven, alvorens tot een meer systematisch onderzoek over te gaan.
3. Zowel de kwalitatieve als de kwantitatieve analyse worden meer en meer op geringere schaal uitgevoerd, waarbij twee aspecten aan de orde kunnen zijn:
a. voorkeur voor aanbod van een geringere hoeveelheid monster per analyse (zgn. microanalyse);
b. eis van bepaling van een minimale hoeveelheid component in een monster (zgn. spooranalyse); in het eerstgenoemde geval betreft het een overgang van macroanalyse ( > 100 mg) naar semimicro- (10...100 mg), microanalyse ( 1...10 mg; ook genoemd mg-analyse) of submicroanalyse (< 1 mg; ook genoemd ultramicroanalyse, zulks naar gelang de gekozen hoeveelheid monster onder te verdelen in decimg-, centimg- en microganalyse); in het tweede geval vereist de spooranalyse veelal een macroanalyse, omdat de combinatie spoor-, tevens microanalyse, hoewel een moderne tendens tot nastreven (steeds minder component in steeds minder monster), uiterst moeilijk is (een nieuwe mogelijkheid hiertoe vormt de zgn. multiplicatieanalyse, d.w.z. de uiteindelijk te bepalen hoeveelheid omzettingsstof vermenigvuldigen door een chemische reactie of combinatie van chemische reacties multipel uit te voeren). Tenslotte is, waar zinvol, in de kolommen van de schema’s vermeld in hoeverre van micro- of spooranalyse sprake is, of van een onderscheid in destructieve en non-destructieve analyse (bepaling met resp. zonder stofomzetting).
In een onderlinge vergelijking valt nog het volgende op: in de organische analyse is de kolom van de specifieke verbindingen het omvangrijkste (identificeren resp. karakteriseren van de moleculen), in de anorganische analyse de kolom van de kwantitatieve analyse van de functionele bestanddelen, voornamelijk ionen (veelal in opgeloste en daarvoor vrije toestand).
Anorganische analyse
Kwalitatieve analyse.
1. Bepaling van elementen betreft het aantonen van elementen in de te onderzoeken stof als zodanig; volgens de klassieke analyse geschiedt zulks vooral via droge reacties; heeft men echter instrumentele analyse-apparatuur (i.c. atoomspectrometrie) in gebruik, dan kan het meer voor de hand liggen deze zonder meer (eventueel slechts globaal) toe te passen, aangezien hun selectiviteit behalve een gevoelige kwalitatieve analyse bovendien een indruk van kwantiteit oplevert.
2. Bepaling van functionele bestanddelen.
Onder functionele bestanddelen in anorganische stoffen willen wij vnl. kationen en anionen verstaan, omdat men als regel, ongeacht hoe deze onderling ook gebonden zijn, bij analyse volstaat met oplossen van de stof, resp, ontsluiten (d.w.z. door behandeling met een reagens als perchloorzuur oplosbaar maken van de stof) om vervolgens de na oplossen verkregen vrije ionen te identificeren. Hiertoe past men systemen met neerslagvormende reagentia toe met een trapsgewijze en steeds herhaalde cyclus van neerslaan, filtreren en weer oplossen. Zeer bekend is het H2S-systeem (met als reagens H2S-gas of in situ H2S-leverende stoffen zoals thioaceetamide), terwijl o.a. nog bekend zijn het Al-systeem (vlgs. Schoorl) en het microscopisch systeem (volgens Steimetz); de meer moderne uitvoeringen van microanalytische aard maken tevens gebruik van druppelreacties, vaak ook gecombineerd met de ringoventechniek (volgens Weisz). Voor de kwalitatieve bepaling van functionele bestanddelen kan instrumentele analyse (i.c. vlamfotometrie of chromatografie) een goed alternatief bieden.
3. Bepaling van specifieke verbindingen komt in de anorganische analyse slechts in zeer bijzondere gevallen voor, bijv. lost men equivalente hoeveelheden NaN03 en KCl in water op, dan leidt dit tot vier functionele bestanddelen (ionen), waarvan de identiteit niet aangeeft welke zouten oorspronkelijk aanwezig waren; zelfs geeft de verkregen oplossing slechts de zouten KNO3 en NaCl als residu; men spreekt in dit verband van reciproke zoutparen. Om te achterhalen welke zouten werkelijk aanwezig zijn, moet men oplosprocedures derhalve vermijden en de voorkeur geven aan zo mogelijk nondestructieve directe instrumentele analyse, zoals röntgendiffractie, bijzondere microscopie enz.
Kwantitatieve analyse.
1. Bepaling van elementen.
Men kan de diverse methoden rangschikken onder destructieve en non-destructieve analyse. Daarnaast kan men met uitzondering van een enkele techniek, zoals de bepaling van koolstof in staal (verbranding met zuurstof in kwartsbuis, verhit in een inductieoven, en titrimetrische bepaling van uittredende CO2), de technieken algemeen rekenen tot de instrumentale analyse (speciaal de atoomspectrometrie).
2. Bepaling van functionele bestanddelen.
Veruit de belangrijkste technieken zijn: de stechiometrische methoden, de elektroanalyse, de optische analysemethoden en de vlamfotometrie.
3. Bepaling van specifieke verbindingen.
In de anorganische analyse wordt het kwalitatief aantonen van specifieke verbindingen als regel herleid tot het aantonen van hun functionele bestanddelen (vnl. ionen). Dit ligt voor de kwantitatieve analyse zeker niet anders; zelfs indien de kwantitatieve bepaling van een specifieke verbinding als zodanig noodzakelijk zou zijn, zal deze veeleer via een kwalitatieve analyse moeten worden verkregen.
Organische analyse
Kwalitatieve analyse.
1. Bepaling van elementen (C, H, O, N, S, Cl, Br, I). Gewoonlijk voert men enkele droge reacties uit door de stof te verhitten, hetzij als zodanig, hetzij in aanwezigheid van reagentia, bijv.:
a. De reactie op koolstof geschiedt door de stof te verhitten in een porceleinen kroes, op dito scherf of in een hardglazen proefbuisje, waarbij een organische stof verkoling geeft, welke bij verder verhitten aan de lucht weer verdwijnt.
b. De reactie op stikstof, zwavel en halogenen met de proef van Lassaigne door de stof met natriummetaal tot roodgloeien te verhitten in een hardglazen proefbuisje, dit in weinig water tot barsten af te schrikken en de verkregen waterige oplossing achtereenvolgens te onderzoeken op natriumcyanide en natriumsulfide.
c. De reactie op halogeen (zonder onderscheid) met de proef van Beilstein geschiedt zeer gevoelig door een koperdraadoogje, bedekt met de stof, in een kleurloze vlam te houden en groenkleuring van de vlam waar te nemen (echter ureum en sommige pyridinederivaten maken de vlam ook groen). Soms voert men ook natte reacties uit op elementen, zoals stikstof, fluor enz., bij voorkeur als druppelreactie.
2. Bepaling van functionele groepen is mogelijk langs verschillende wegen (in al deze gevallen benut men de bijzondere reactiviteit en/of polariteit, resp. polariseerbaarheid, welke bij een molecule in het bijzonder aan zijn functionele groep kan worden toegeschreven): langs de natte weg vindt men de functionele groep door:
a. toewijzing van een oplosbaarheidsklasse;
b. uitvoering van chemische reacties specifiek voor functionele groepen; langs de zuiver instrumentele weg kan men door middel van molecuulspectrometrie meestal gemakkelijk een functionele groep opsporen, in de eerste plaats via de IR-techniek, soms ook met de UV-techniek, terwijl de massaspectrometrie en de kernmagnetische resonantie waardevolle aanvullende informatie verschaffen. Deze instrumentele methoden zijn in meerderheid snel en verbruiken geen of weinig stof; zij vereisen om paraat te zijn een wat andere specialisatie dan die van de doorsnee chemicus; zij hebben wel het nadeel kostbaar te zijn in investering en exploitatie (zie hierna: 3. Bepaling van specifieke verbindingen).
In vele gevallen is het snel en doeltreffend om langs beide wegen te werken; de gekozen combinatie past men dan zoveel mogelijk aan bij het onderhavige analyseprobleem. In dit verband zij nog een bijzonder type reactie-GLC vermeld, waarbij men van een componentenmengsel met meerdere functionele groepen eerst een volledig gaschromatogram opneemt en daarna een serie chromatogrammen, waarvoor telkens een bepaald soort functionele groep door voorafgaande reactie in de injectiespuit is geëlimineerd. Uit het al of niet verdwenen zijn van bepaalde pieken kan men besluiten tot het al of niet aanwezig zijn van de desbetreffende functionele groepen in het oorspronkelijke componentenmengsel.
3. Bepaling van specifieke verbindingen betreft het fysisch, resp. chemisch determineren van de in de te onderzoeken stof specifieke aanwezige verbindingen. Hierover kan men, zeker als het gaat om een enkelvoudige verbinding, al spoedig uitspraak doen via het vooronderzoek, d.w.z. het bepalen van fysische eigenschappen zoals kleur, geur, smeltpunt, kookpunt, brekingsindex, dichtheid, optische rotatie, molecuulmassa resp. equivalente massa enz. Vaak zijn er dan nog te veel mogelijkheden over of laten sommige fysische eigenschappen zich niet goed bepalen (bijv. door ontleden bij koken). Daarom past men algemeen de techniek van derivaatvorming toe, d.w.z. door reactie van de inmiddels bekend geworden functionele groep winnen van een standaardderivaat, hetwelk met hoog rendement kan worden bereid en gezuiverd (gewoonlijk door kristallisatie) en waarvan de fysische eigenschappen goed te bepalen en in tabellen systematisch te vinden zijn. Als het gaat om een mengsel van verbindingen leidt de bovengeschetste methode niet zonder meer tot resultaat en moet derhalve het mengsel hetzij als zodanig, hetzij als derivaat vooraf worden gescheiden. Als voorscheiding kiest men de klassieke methoden van kristallisatie, extractie, destillatie, dialyse enz. ofwel (vooral voor kleinere hoeveelheden) de meer moderne methoden van tegenstroomverdeling, elektrodialyse, chromatografie, ionenwisseling, elektroforese enz.
Kwantitatieve analyse.
1. Bepaling van elementen (C, H, O, N, S, Cl, Br, I). Men heeft hier de keuze uit destructieve en non-destructieve analyse. Hiervan is de destructieve analyse veruit de belangrijkste. Betrekkelijk nieuw en algemeen ingevoerd is de kolfverbranding volgens Schöniger (de stof gewikkeld in een filtreerpapierpakketje met lont en ingeklemd in platina gaas wordt in zuurstof verbrand boven een absorptievloeistof in de kolf), waardoor de bepaling van vrijwel elk element behalve C, H en N, eenvoudig, goedkoop en universeel kan geschieden. De meer klassieke methoden in kwartsbuis onder doorleiding van al of niet inert gas voert men min of meer geautomatiseerd uit, d.w.z. met geprogrammeerde ovenverplaatsing, resp. oventemperatuurregeling, terwijl sinds kort ook de beëindiging veelal is geautomatiseerd, bijv. door automatische titratie of door automatische kwantitatieve scheiding zoals gaschromatografie (dynamische methode volgens Walish) of gasabsorptie (statische methode volgens Simon); in feite zijn voor alle kwartsbuistechnieken automatische uitvoeringen verkrijgbaar en soms ook voor enkele andere technieken zoals de stikstofbepaling volgens Kjeldahl (een type autoanalyser).
De non-destructieve analyse komt weliswaar veel minder voor, doch voldoet veelal aan andere eisen; zo kunnen de stralingsabsorptiemethoden eenvoudig continu-automatisch worden toegepast en zijn daardoor zeer geschikt voor procescontrole, in tegenstelling met de vrijwel uitsluitend discontinu-automatische destructieve methoden (niettemin bestaat er een continue knalgasverbranding volgens Wickbold, bijv. voor S-bepaling).
2. Bepaling van functionele groepen.
Vooral voor stoffen met betrekkelijk hoge gehalten aan functionele groepen zal men gaarne stechiometrische methoden benutten, aangezien hiermede gemakkelijk een goede relatieve nauwkeurigheid bij de bepaling kan worden verkregen; voor de analyse van organische stoffen betekent dit veelal niet alleen titrimetrie al of niet met voorafgaande chemische reacties, doch ook voorkeur voor toepassing in niet-waterig milieu; immers titratie in dit milieu biedt naast het voordeel van betere oplosbaarheid ook meer mogelijkheid tot wederzijds onderscheid van organische verbindingen in mengsels. Dit laatste hangt samen met de aanzienlijk grotere zuur-basetrajecten (veelal pH-trajecten) in organische oplosmiddelen in tegenstelling tot in water; nader inzicht hierin leveren de meest gangbare theorieën van de zuur-basereactie, nl.: de oplosmiddelen- of solvens-theorie volgens Arrhenius (voor op water gelijkende oplosmiddelen, d.w.z. die met zelfdissociatie), de protonen-theorie volgens Brönsted-Lowry en de elektronen-theorie volgens Lewis.
Deze theorieën laten zien hoe het met de zuur-basetrajecten der diverse typen oplosmiddelen (zure, basische, neutrale en inerte oplosmiddelen) is gesteld, resp. met hun redoxtrajecten. Bij stoffen met lage gehalten aan functionele groepen hecht men soms meer waarde aan grote gevoeligheid (en selectiviteit) dan aan goede relatieve nauwkeurigheid; hiertoe kunnen bepaalde colorimetrische en fluorimetrische methoden al of niet na voorafgaande (kleur)reactie worden aangewend, terwijl soms ook directe molecuulspectrometrie kan worden toegepast, bijv. het UV-absorptiespectrum van drievoudig geconjugeerde dubbele bindingen.
In bijzondere gevallen wordt differentiële kinetische analyse toegepast, bijv. voor het bepalen van primaire, secundaire en eventueel tertiaire functionele groepen in mengsels naast elkaar, welke methode berust op een onderling verschil in snelheid van reactie met een zeker reagens (bijv. bij alcoholen de veresteringssnelheid).
3. Bepaling van specifieke verbindingen.
De kwalitatieve analyse van een specifieke verbinding houdt in feite veelal ook diens kwantitatieve analyse in. Deze redenering gaat echter minder goed op voor enkele technieken, zoals de organische polarografie en de enzymatische analyse; in deze technieken hangt het gedrag van de te analyseren stoffen sterk af van de gekozen experimentele omstandigheden, zodat vrijwel alleen van kwantitatieve analyse sprake is.
Geautomatiseerde chemische analyse.
Tot aan de jaren veertig bleef de praktijk van de chemische analyse vrijwel beperkt tot de manuele laboratoriumtechnieken. Sindsdien heeft zich daaraan mede door de opkomst van de instrumentele analyse het beeld van de automatisering toegevoegd als gevolg van zwaardere eisen ten aanzien van kwantiteit en kwaliteit der te verrichten analyses; door die eisen groeide de behoefte aan efficiëntie op het laboratorium en aan objectiviteit en betrouwbaarheid der resultaten. Andere motieven voor automatisering waren de dreigende monotonie van het routinewerk, de noodzaak tot bediening op afstand (bijv. bij ruimteonderzoek) en de eis van betere en snellere produkt- en procescontrole.
Automatisering als begrip met betrekking tot chemische analyse.
Men onderscheidt de directieve automaat (met besturingsautomatisering) en de normatieve automaat (met regelingsautomatisering).
Een chemische analysemethode blijkt bij systeemanalyse te bestaan uit de stappen:
1. monsterneming;
2. monstervoorbereiding;
3. analytische meting;
4. gegevensverwerking.
Voorts leiden meettheoretische beschouwingen tot een meer systematisch inzicht in het karakter van de meting en in de soort informatie, daaruit voortvloeiende; zo heeft de informatie in een tweedimensionale methode als regel een kwalitatief en een kwantitatief aspect, bijv.: een absorptiespectrum als functie van de lichtfrequentie leidt door de plaats van de absorptiepieken tot de soort chemische verbinding en door de absorptie-intensiteit tot diens concentratie; voert men absorptiometrie uit slechts bij de optimale lichtfrequentie, dan betreft het een eendimensionale methode met louter kwantitatieve informatie. De eerste methode is weliswaar informatief aanzienlijk aantrekkelijker, doch is in tegenstelling met de tweede methode nauwelijks of niet continu uitvoerbaar, daardoor langduriger en moeilijker te automatiseren, hetgeen ook voor de gegevensverwerking consequenties heeft.
Geautomatiseerde analyse op het laboratorium.
Bij de directieve automaat zijn de genoemde stappen qua handelingen zonder meer geheel of gedeeltelijk door de apparatuur overgenomen, waartoe de vereiste instrumentatie en mechanisatie is aangebracht . Bij de normatieve automaat voegt men nog een vijfde stap toe, t.w. die van de corrigerende functie of terugkoppeling, waardoor het systeem van een open kringloop in een gesloten kringloop overgaat. In het laboratorium treft men tot dusver meer directieve automaten en meestal slechts half-automaten aan (monsterinbreng uit de hand). Een en ander moge blijken uit het schema met meer typerende dan uitputtende specifieke voorbeelden. Hierbij zijn enkele concrete aanvullende gegevens op hun plaats. De titratie wordt algemeen als een discontinue methode gezien; toch is continue uitvoering mogelijk met behulp van het systeem van continue stroming (Eng.: continuous flow system): via een peristaltische pomp zuigt men gelijktijdig aan en vermengt de te titreren vloeistof en het titrans in een zodanige verhouding, dat zich het titratie-eindpunt direct instelt voor het geval de vloeistof de gewenste samenstelling heeft; wanneer deze echter van de gestelde norm afwijkt, registreert de eindpuntindicatie een afwijking, naar grootte samenhangend met de afwijkende concentratie (absolute methode). Indien men het systeem evenwel een terugkoppeling geeft, kan men de afwijking via een versterker continu compenseren door de mengverhouding via de pompsnelheden automatisch te verstellen; registratie van de pompsnelheidverhouding levert weer een continu beeld van het concentratieverloop (nulmethode). Een regeling met pompsnelheden bij dit geringe vloeistofdebiet is moeilijk te realiseren; daarom kan men beter ook bij de nulmethode de pompsnelheden constant houden (bijv. één pomp met twee toevoerslangen) en de afwijking continu compenseren door bijv. bij een acidimetrische titratie de vereiste hoeveelheid zuur of base elektrolytisch bij te genereren in de titransstroom; daarmede heeft men een continue coulometrische titratie verkregen met de voordelen van een zuiver elektrisch signaal met afstandbediening en zonder mechanisatie en titratievolumeverandering.
Skegg heeft in Amerika het systeem van continue stroming ingevoerd in de autoanalyzer; voor een goede menging en het gescheiden houden der monsters wordt in de vloeistofstroom luchtsegmentering toegepast, terwijl diverse tussenbewerkingen zoals dialyse, filtratie, verhitting, e.d. continu worden uitgevoerd alvorens men de beëindiging meestal via een colorimetrische bepaling in een doorstoomcuvet verkrijgt. De autoanalyzer is in het klinisch-chemisch laboratorium vooral voor bloedserumanalyse van grote betekenis geworden, niet alleen wegens het grote aantal te verwerken monsters (50...60 per uur), doch ook doordat uit eenzelfde monster via splitsing over 12 kanalen 12 bepalingen in serie worden uitgevoerd, waarbij via een ponskaartje aan het monsterbuisje op de distributieschijf bevestigd de gegevenspresentatie, hetzij analoog op eenzelfde schrijverpapier, hetzij ook digitaal weergegeven, streng gekoppeld blijft aan de gegevens van de patiënt.
De werking van het apparaat kan door toedoen van monitoren voortdurend worden bewaakt; de resultaten zijn weergegeven in de voor elke bepaling gebruikelijke eenheden, waarvoor tussentijdse ijking gemakkelijk en regelmatig mogelijk is. Sommige autoanalyzers zijn bovendien voorzien van automatische ijking.
Niet altijd wil men op het klinisch-chemisch laboratorium voor vele monsters gelijktijdig eenzelfde serie bepalingen uitvoeren; voor het geval het om slechts enkele specifieke bepalingen naar incidentele keuze gaat, biedt de sinds kort beschikbare automatic clinical analyzer (ACA) uitstekende mogelijkheden (30 verschillende bepalingen, desgewenst tot 62 uit te breiden): de reagentia bevinden zich in een voor elke bepaling specifiek zakje, dat dienst doet als reactievat en tevens als cuvet voor fotometrie; men hecht de patiëntidentificatiekaart met binaire code aan het monstervaatje, vult dit met monster en brengt het in de invoer met daarachter de gewenste bepalingszakjes; door een druk op de knop start de apparatuur de programmering, zodat de juiste hoeveelheid monster en verdunner automatisch in elk pak wordt geïnjecteerd, waarna menging volgt met de reagentia, een wachttijd wordt aangehouden, de cuvet in dejuiste positie komt en de fotometrie geschiedt. De computer controleert en stuurt elke handeling, berekent de concentratiewaarde voor elke bepaling en geeft de resultaten van elk monster digitaal na 7 min afgedrukt weer. De meeste bepalingen vereisen slechts 0,2 mm3 monster.
Inmiddels heeft bij enkele bovengenoemde methoden de computer als gegevensverwerker en zelfs als besturingsorgaan zijn intrede gedaan, hoewel er nog niet sprake was van complexiteit in het analyseresultaat op zich, doch veeleer van efficiëntie-eisen, zoals die zich o.a. in een klinisch-chemisch laboratorium kunnen voordoen. Het merendeel der analysemethoden op het laboratorium zijn momenteel dan ook nog niet gecomputeriseerd; bijv. automatische titratoren, ook wanneer zij een titratiecurve moeten registreren en derhalve als tweedimensionale techniek fungeren, doen dit weliswaar met moderne zuigerburetten, aangedreven door wellicht een stappenmotor, doch algemeen nog zonder computer. Sinds 1975 is men begonnen met een systeem voor automatische titraties, zulks met automatische gegevensverwerking.
Geautomatiseerde analyse in het bedrijf.
Bij produkt- en procescontrole verlangt men een zeker compromis tussen nauwkeurigheid en snelheid van de analyse. Geschiedt de procescontrole ‘off line’, dan zal een discontinue meting met de gebruikelijke laboratoriummethode veelal voldoen; ook behoeft de analyse niet geautomatiseerd te zijn. Bij controle ‘on line’ echter zijn geautomatiseerde analyses vereist; hiervoor kiest men bij voorkeur continue meetmethoden met het oog op eenvoud van monsterneming en continue registratie van resultaten. Directe fysische of fysisch-chemische (soms elektroanalytische) methoden bieden dan tevens het voordeel van verwaarloosbare dode tijd en geringe exploitatiekosten (geen reagentia). Indirecte methoden (na reactie) kunnen nog continu zijn, hebben bovendien het voordeel van meer specificiteit, doch het nadeel van dode tijd en hogere exploitatiekosten (reagentia).
Niettemin kunnen ook discontinue indirecte meetmethoden (na scheiding) worden toegepast, mits hun aftasttijd en dode tijd een voldoende snel vervolgen van de procesfluctuaties niet uitsluiten; immers ook deze methoden zijn gezien het scheidingsprincipe specifiek en verbruiken daarenboven weinig of geen reagens. Wel worden veelal hogere en andere eisen aan de apparatuur gesteld (waardoor meer investeringskosten) dan aan een vergelijkbaar laboratoriumapparaat. Een sprekend voorbeeld hiervan is de proceschromatograaf waarvoor de eisen hoger zijn ten aanzien van kolomstabiliteit, automatische temperatuurprogrammering, detectielineariteit, automatische basislijncorrectie en piekintegratie; anders zijn de eisen voorts door noodzaak van automatische processtroombemonstering met overbrenging in kolom (soms moeilijk als gevolg van druk- en temperatuurverschillen) en door eis tot flexibele kolomschakeling, d.w.z. tijdens één monsterscheiding moeten meerdere kolommen vaak wisselend geschakeld kunnen worden met eventueel ook terugspoeling (Eng.: backflush); dit heeft allemaal tot doel de vereiste componentpieken in zo kort mogelijke tijd en toch voldoende gescheiden op het chromatogram te krijgen en de niet te registreren componenten tijdig weg te spoelen, opdat een volgende monsterscheiding spoedig kan starten.
Het signaal van de chromatograaf wordt normaliter analoog als piekchromatogram weergegeven; bij periodieke stapgewijze verschuiving van het schrijverpapier echter verkrijgt men een staafgrafiek met aanzienlijke papierbesparing; hierbij kan men bovendien de pieken van de belangrijkste componenten eruit pikken (Eng.: peak picking) en daarmede als functie van de tijd trendlijnen schrijven; dergelijke lijnen geven in een open controlesysteem zonder meer een indruk van de procesfluctuaties. Soms blijkt, dat aan de bepaling van een der componenten, resp. eigenschappen van een processtroom de meeste waarde met het oog op de procesbeheersing kan worden toegekend; men spreekt dan van een sleutelbepaling (Eng.: key test), waarvoor het zaak is het beste compromis te vinden tussen dode tijd, aftasttijd en tijdconstante van het proces. Begrippen als informatiehoeveelheid en informatiegeneratiesnelheid benevens exploitatiekosten (hierbij ook graad van moeilijkheid, resp. vereiste inwerktijd en specialisatie van personeel) spelen eveneens een rol bij de vaststelling van het beste compromis; merkwaardig is, dat een snellere, hoewel relatief minder nauwkeurige analysemethode als meer frequent toepasbaar vaak voorkeur verdient.
Van belang is voorts aan de concrete analyse-apparatuur nog eisen te stellen ten aanzien van bedrijfszekerheid, veiligheid, verplaatsbaarheid, bestand tegen omgevingsinvloeden en plaatselijke inzetbaarheid.
Vaak blijkt, dat aan de bepalingen van meerdere componenten, resp. eigenschappen van een processtroom ongeveer eenzelfde gewicht moet worden toegekend; dit leidt tot de noodzaak van de multivariabele procescontrole. Het betreft hier veelal uiterst ingewikkelde systemen van samenhang, waarin de procesdynamica door processimulatiestudie met betrekking tot de analoge computer, e.d. inzicht kan verschaffen, opdat een regelstrategie voor het proces kan worden opgesteld. Inmiddels zal er voor het geval van één sleutelbepaling ook een regelstrategie moeten zijn, zulks uit te oefenen via menselijke dan wel via automatische regeling.
Bij menselijke regeling zal op grond van de gemeten afwijking bijsturing van het proces direct geschieden, ofwel via een aan de meetapparatuur gekoppelde procescomputer, die daartoe een regeladvies afgeeft; kenmerkend voor de procescomputer is de eigenschap, dat deze met blijvend aanwezig programma zonder meer ‘online’ is ingeschakeld en startimpulsen krijgt in de vorm van interruptiesignalen met toegekende prioriteit (real-time-aspect van de procescomputer).
Bij automatische regeling zal de meetapparatuur (sensor) in line zijn geschakeld in de regelkring en derhalve via terugkoppeling en een directe verbinding met automatische regelaars en procesverstelorganen het proces zelfstandig bijsturen, dan wel met tussenschakeling van een procescomputer; deze laatste kan de instelling van de procesregelaars besturen (Eng.: set point control) of zonder deze rechtstreeks ingrijpen op de procesverstelorganen, hetgeen op zijn beurt kan geschieden met een automatische optimale instelling van de regelkarakteristiek, dan wel met een optimalisatie met behulp van een mathematisch model, dat stuurt niet alleen op stabiele procescondities, doch ook op minimale kosten bij gegeven produktspecificaties.