सूक्ष्मविश्लेषण : द्रव्यांमधील मूलद्रव्यांच्या किंवा संयुगांच्या रूपात संघटन ठरविण्याच्या शास्त्राला ⇨ वैश्लेषिक रसायनशास्त्र  म्हणतात. अशा रीतीने रेणवीय पातळीवरील विश्लेषणाचा संबंध रेणूंमध्ये असलेल्या अणूंची संख्या व प्रकार ठरविण्याशी येतो तर मिश्रणाच्या विश्लेषणाचा संबंध त्यात असलेली मूलद्रव्ये वा संयुगे ठरविण्याशी येतो. घटक ओळखून काढण्याला गुणात्मक विश्लेषण तर त्यांची सापेक्ष प्रमाणे अचूकपणे निश्चित करण्याला परिमाणात्मक (राश्यात्मक) विश्लेषण म्हणतात. अल्प प्रमाणात असलेल्या द्रव्यातील घटक ओळखणे व त्यांचे रासायनिक विश्लेषण करणे ही कामे वैश्लेषिक रसायनशास्त्राच्या सूक्ष्मविश्लेषण या शाखेत करतात. सूक्ष्मविश्लेषणात १– ५ म्यूग्रॅ. (μg एक दशलक्षांश ग्रॅम) द्रव्याचे विश्लेषण करतात व त्यासाठी ⇨ सूक्ष्मदर्शकासारख्या उपकरणांची आवश्यकता असते.

 

सर्वसाधारणपणे विश्लेषणाकरिता वापरलेल्या पदार्थांच्या परिमाणावर आधारलेल्या संज्ञेने विश्लेषणाच्या प्रकाराचा उल्लेख करतात. उदा., ग्रॅम पद्घती म्हणजे स्थूलमानीय किंवा पारंपरिक, २०–२५ मिग्रॅ. म्हणजे अर्धसूक्ष्म, १– ५ मिग्रॅ. म्हणजे सूक्ष्म, मायक्रोग्रॅम पद्घती म्हणजे अतिसूक्ष्म, नॅनोग्रॅम (एक अब्जांश ग्रॅम) म्हणजे उपसूक्ष्मातीत आणि पिकोग्रॅम (१०१२ ग्रॅम) पद्घती म्हणजे अतिसूक्ष्मातीत पद्घती होय.

इतिहास : सूक्ष्मरसायनशास्त्र व सूक्ष्मविश्लेषण या स्वतंत्र विज्ञानशाखा म्हणून पुढे येण्यास फ्रीड्रिख एमिख यांचे संशोधन कारणीभूत ठरले. त्यांनी १८९३ मध्ये रसायनशास्त्रातील सूक्ष्मपद्घतींचा तपशीलवार विकास करायला सुरुवात केली. त्यासाठी त्यांनी अधिकाधिक लघुतर प्रमाणावरील सर्व प्रकारच्या रासायनिक प्रयोगपद्घतींच्या अभ्यासाचा उपयोग केला. अतिशय लहान प्रमाणात द्रव्य वापरताना ते हाताळण्याची तसेच त्याच्या निरीक्षणाची व मापनाची तंत्रे फक्त बदलावी लागतात, असे त्यांनी दाखविले. त्यांनी सूक्ष्मरसायनशास्त्राच्या पद्घती केवळ गुणात्मक व परिमाणात्मक विश्लेषणासाठी विकसित केल्या नाहीत तर त्या त्यांनी पूर्वाध्ययन कार्य, भौतिक-रासायनिक अध्ययन व व्याख्यानातील प्रात्यक्षिकासाठीही (निर्देशनासाठी) विकसित केल्या.

द्रव्याविषयीची बहुतेक माहिती दृक्‌प्रत्ययाने होत असते. त्यामुळे जेव्हा द्रव्याचे परिमाण अगदी लहान वा तुटपुंजे असते, तेव्हा सूक्ष्मदर्शकाचा वापर करणे भाग पडते. जर्मनीमधील हँबुर्ग येथील डब्ल्यू. एच्. कुहलमान यांनी तयार केलेल्या सूक्ष्मरासायनिक तराजूने सापेक्षत: द्रव्याची जास्त म्हणजे २० ग्रॅ. मात्रा मोजता येते. यामुळे तो सूक्ष्मविश्लेषणात वापरायला सोयीस्कर ठरला. कारण एवढी मात्रा शोषक नलिकेचे वजन मोजण्यासाठी किंवा कार्बनी ज्वलन विश्लेषणासाठी गरजेची असते. काचेसारख्या सिलिकेची दांडी असलेले आणि वजन करण्यासाठी प्रत्यास्थता (स्थितिस्थापकता) व परिपीडन प्रेरणा, उत्प्लावकता परिणाम, विद्युत्‌चुंबकीय आकर्षण यांसारखी भिन्न तत्त्वे वापरणारे विविध प्रकारचे सूक्ष्मतराजू तयार करण्यात आले. 

वर्णपटविज्ञान, वर्णपट प्रकाशमापन, वर्णमापन, अनुस्फुरणमापन, प्रकीर्णनमापन (प्रकाशाच्या विखुरण्याची तत्त्वे वापरून संधार्य घटकांचा अभ्यास करणे), विद्युत् वैश्लेषिक तंत्र किंवा पोलॅरोग्राफी (विद्युत् विच्छेदन घटामधील विद्युत् प्रवाह लावलेल्या वर्चसाचे फलन म्हणून मोजण्याची क्रिया), किरणोत्सर्ग, वर्णलेखन व सूक्ष्मजीवशास्त्रीय आमापन प्रक्रिया यांद्वारे सूक्ष्मवैश्लेषिक विश्लेषणे करतात. काही विशिष्ट बाबतींत उच्च निश्चितता व असाधारण संवेदनशीलता यांच्यामुळे या पद्घतींना लेशमात्र घटक निश्चित करण्याच्या बाबतींत सर्वोच्च स्थान प्राप्त झाले आहे. लहान प्रमाणावर या पद्घती वापरल्यास त्यांची कार्यक्षमता आणखी वाढते आणि खरोखरच आश्चर्यकारक मर्यादा गाठता येतात. वर्णपट प्रकाशमापनीय मापनांतून ०·१ नॅनोग्रॅम (१०–१० ग्रॅ.) एवढी संवेदनशीलता प्राप्त झाली आहे. ए. ई. मिर्स्की व ए. डब्ल्यू. पोलिस्टर यांनी ऊतकाएवढ्या पातळ छेदांच्या सूक्ष्मदर्शकीय प्रतिमेची वर्णमापनीय मापने घेतल्यामुळे त्यांना ०·०००१ नॅनोग्रॅम इतके अत्यल्प टायरोसीन मोजणे शक्य झाले. सूक्ष्मजीवशास्त्रीय आमापनाचा लहान प्रमाणावर उपयोग केल्यास विशिष्ट द्रव्यांच्या १ नॅनोग्रॅमपेक्षा कमी राशीचे अचूक आगणन करणे शक्य होते.

 

कार्बनी संयुगांतील मूलद्रव्यांचे विश्लेषण करण्याच्या पद्घती १९१७ पासून फार बदलल्या नाहीत. १९६० पर्यंत या पद्घतींत वापरण्यात येणाऱ्या साधनांच्या रचनेत बदल होत गेले. तसेच थोड्या विक्रियाकारकांमध्ये व प्रक्रियांमध्ये काही बदल झाले. या पद्घतींमध्ये काही मिग्रॅ. इतक्या अल्प प्रमाणातील द्रव्याचा नमुना पुरेसा होऊ लागला. शिवाय विश्लेषण पद्घती अतिशय अचूक असल्याने कार्बनी रसायनशास्त्राची प्रगती झपाट्याने होऊ शकली. कार्बनी संयुगांमध्ये आढळणाऱ्या जवळजवळ सर्व मूलद्रव्यांची निश्चिती करणाऱ्या सूक्ष्मविश्लेषण पद्घतींचा शोध १९६० पर्यंत लागला होता. 

 

यांत्रिक उपकरणे वापरणाऱ्या भौतिक-रासायनिक पद्घतींचा मोठ्या प्रमाणावर विकास झाला. त्यामुळे या पद्घती गुणात्मक व परिमाणात्मक विश्लेषणाचा मुख्य गाभा बनल्या. निखळ भौतिकीय गुणवैशिष्ट्यांचे मापन करणे आणि या मापनांचा वापर करून रासायनिक विक्रियांचे मार्गक्रमण कसे होते हे जाणून घेणे ही कार्ये या पद्घतींनी साध्य होतात. या पद्घती वर्णपटीय, विद्युत् रासायनिक, वर्णलेखनाच्या रासायनिक व अणुकेंद्रीय तत्त्वांवर आधारलेल्या आहेत.

आधुनिक विश्लेषणात नमुना घेण्याच्या तंत्रांविषयीच्या महत्त्वाच्या गरजा समोर आल्या. उदा., जैव द्रायूंसारख्या जटिल मिश्रणांच्या रासायनिक विश्लेषणाचा एक भाग म्हणून द्रवाचे अगदी अल्प म्हणजे लिटरच्या अब्जांश भागाएवढे अल्प नमुने हाताळणे गरजेचे झाले शिवाय त्याच वेळी भिन्न असे अनेक घटक निश्चिती करण्याची आवश्यकताही निर्माण झाली. घनरूप नमुन्याचे बाष्पीकरण करून विश्लेषणासाठी उचित अशा रूपात परिवर्तन करण्याची आवश्यकताही पुढे आली. अशा रीतीने कार्बनी व अकार्बनी पदार्थांचे गुणात्मक व परिमाणात्मक विश्लेषण करण्याच्या आधुनिक पद्घती विकसित झाल्या. तसेच कार्यकारी गटांच्या गुणात्मक विश्लेषणाच्या बाबतींतही चांगलीच प्रगती होत गेली.


विद्युत् वर्चस्‌मापन, व्होल्टमापन, विद्युत् संवाहकतामापन, कुलंबमापन, इ. विद्युत् विश्लेषण पद्घती १९६० पर्यंत प्रचलित झाल्या होत्या. नंतर अवरक्त, दृश्य व जंबुपार किरणांचे वर्णपटमापक पुढे आले आणि रासायनिक विश्लेषणासाठी वर्णपटमापन पद्घती वापरात आल्या. विविध धातवीय आयनांमुळे (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगटांमुळे) ज्योतींना रंग प्राप्त होतात. यातून वर्णपट प्रकाशमापनाच्या साहाय्याने रासायनिक विश्लेषण करण्यास सुरुवात झाली. यामुळे इतर विश्लेषण पद्घतींचे महत्त्व कमी झाले. द्रव्यांतील अत्यल्प घटकांचे परिमाण ठरविण्यासाठी वर्णपट प्रकाशमापनाचा सर्वत्र वापर सुरू झाला. १९५० नंतर वर्णलेखन तत्त्व वापरून कार्बनी व अकार्बनी मिश्रणांचे रासायनिक विश्लेषण निराळ्या पद्घतीने होऊ लागले. या पद्घतीत शोषण, विभाजन, आयन विनिमय व बाष्पावस्था वर्णलेखन यांचा अंतर्भाव होतो [→ वर्णलेखन]. किरणोत्सर्गी समस्थानिकांचा शोध लागल्यावर किरणोत्सर्गी मार्गण पद्घती वापरून विश्लेषणाच्या रेडिओ रासायनिक पद्घती पुढे आल्या (अणुकेंद्रातून भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणारा व अणुक्रमांक तोच परंतु अणुभार भिन्न असलेला त्याच मूलद्रव्याचा प्रकार म्हणजे किरणोत्सर्गी समस्थानिक होय).

अशा प्रकारे सूक्ष्मविश्लेषणाचा उपयोग विविध क्षेत्रांत आणि विद्याशाखांत वाढत आहे. न्यायवैद्यक, खाद्यपदार्थांतील भेसळ, धातुविज्ञान व पुरातत्त्वविद्या यांसारख्या अगदी भिन्न क्षेत्रांत सूक्ष्मविश्लेषणाचा वापर काही बाबतींत अत्यावश्यक झाला आहे. विशिष्ट प्रकारच्या रोगाचे निदान करणे व शरीरातील कोलेस्टेरॉलाचे प्रमाण मोजणे यांसारख्या वैद्यकातील प्रश्नांची सोडवणूक करण्यासाठीही सूक्ष्मविश्लेषणाचा प्रत्यक्षाप्रत्यक्ष उपयोग होऊ शकतो. [→  वैश्लेषिक रसायनशास्त्र].

 

गुणात्मक सूक्ष्मविश्लेषण : आधुनिक अकार्बनी गुणात्मक विश्लेषण पुष्कळ वेळा अर्धसूक्ष्म प्रमाणावर केले जाते आणि निष्कर्ष वा फले यांची खातरजमा बिंदू परीक्षांद्वारे केली जाते. या परीक्षेत विक्रियाकारकाचा एक थेंब नमुना विद्रावाच्या एक वा दोन थेंबांत टाकतात. त्यामुळे भेददर्शक रंग किंवा अवक्षेप मिळतो. विरल मूलद्रव्यासाठीच्या विश्लेषणाच्या पद्घती अर्धसूक्ष्म तसेच मिग्रॅ. प्रमाणांवर उपलब्ध आहेत. १९३०–१९४० या दशकात निश्चिती परीक्षांसाठी १–१० नॅनोग्रॅम संवेदनशीलता असलेल्या मायक्रोग्रॅम प्रमाणावरील कार्यक्षम कार्यासाठीचे तंत्र विकसित झाले. या बहुतेक क्रिया सूक्ष्मदर्शकाच्या नीच शक्ती यंत्राखाली करतात. अर्थात मायक्रोग्रॅम तंत्र सर्वसाधारण रासायनिक प्रयोगशीलतेला लावता येण्यासारखे आहे. कृत्रिम रीतीने तयार केलेल्या किंवा अणुकेंद्रीय संयोगाच्या पद्घतींनी निर्माण झालेल्या मूलद्रव्यांच्या अल्प राशींच्या रासायनिक अध्ययनात हे तंत्र वापरतात. बहुतेक कार्य दूरवर्ती नियंत्रण पद्घतीने केले जात असल्याने हे तंत्र विशेषत: उच्च प्रकारे किरणोत्सर्गी असलेल्या द्रव्यांसाठी उपयुक्त आहे. 

 

प्रत्येक मूलद्रव्य त्याचा स्वत:चा वैशिष्ट्यपूर्ण उत्सर्जन वर्णपट निर्माण करीत असल्याने, एखाद्या द्रव्याच्या वर्णपटाच्या परीक्षणाने त्यातील मूलद्रव्यांचे अस्तित्व उघड होते. या पद्घतीचा नाजूकपणा (मर्यादा) सर्वाधिक संवेदनशील रासायनिक विक्रियांच्या मर्यादेपलीकडे असतो. या प्रकारे लिथियमाच्या एका मिग्रॅ.च्या एक लक्षांश भागाचे अस्तित्व उघड होऊ शकते किंवा निऑन या अक्रिय वायूच्या पाचपट भागामध्ये अस्तित्व ओळखता येते. या तंत्राने गॅलियम, रुबिडियम, इंडियम, सिझियम व थॅलियम या धातवीय मूलद्रव्यांचा शोध लागला. अनेक कार्बनी व अकार्बनी द्रव्यांचे शोषण वर्णपट हेही वैशिष्ट्यदर्शक असून या द्रव्यांची अत्यल्प प्रमाणातील उपस्थिती ओळखण्यासाठी या वर्णपटांचा व्यापकपणे उपयोग होतो.

व्यापकपणे वापरता येणाऱ्या बिंदू परीक्षा या निखळ रासायनिक पद्घती असून त्या त्यातून निर्माण होणाऱ्या परिणामांवर अवलंबून असतात. जेव्हा विक्रियाकारक नमुन्यात किंवा त्याच्या विद्रावात घालतात, तेव्हा रंगनिर्मिती होते, रंगांत बदल होतात किंवा वैशिष्ट्यदर्शक वास, रंग किंवा स्फटिकी रूप असलेले अवक्षेप निर्माण होतात अथवा ऊर्ध्वपातित होऊ शकणारे व ओळखता येणारे वायू किंवा द्रव निर्माण होतात. या परीक्षांपैकी अनेक परीक्षा अतिशय नाजूक असून त्या विशिष्ट संयुगे, मूलके किंवा मूलद्रव्ये अथवा यांचे गट यांच्या बाबतीत वैशिष्ट्यसूचक असू शकतात. अशा रीतीने पाण्याच्या १० कोटी भागांमधील १ भाग तांब्याचे अस्तित्व निर्माण होणाऱ्या निळ्या रंगाने उघड (सूचित) होते. पिरिडिनात अल्कोहॉली हायड्रोजन पेरॉक्साइड व ग्लायाकम रेझीन उत्तरोत्तर टाकत गेल्याने हा निळा रंग निर्माण होतो. विद्रावाच्या २ कोटी भागांत १ भाग सोने असल्यास ऑर्थो-टोलिडिनाबरोबर पिवळसर छटा आल्यास सोन्याचे अस्तित्व उघड होते. हवेच्या २० लाख भागांत १ भाग प्रूसिक अम्ल असल्यास ऑर्थो-टोलिडीन, ॲसिटिक अम्ल व कॉपर ॲसिटेट यांच्या विद्रावाने ओलसर केलेल्या परीक्षापत्राला निळसर रंग आल्याने प्रूसिक अम्लाचे अभिज्ञान (ओळख) होते. अशा अक्षरश:शेकडो परीक्षा असून यांपैकी काही परिमाणात्मकही आहेत.

 

कार्बनी गुणात्मक विश्लेषण सेंटिग्रॅम किंवा मिलिग्रॅम प्रमाणावर करता येते. यासाठीची तंत्रे बहुतकरून एमिख व त्यांच्या सहकाऱ्यांनी विकसित केली असून बिंदू चाचण्या हर्बर्ट फीग्ल यांनी तयार केल्या आहेत. 

 

कार्बनी संयुगांचे परिमाणात्मक सूक्ष्मविश्लेषण : कार्बन, हायड्रोजन, नायट्रोजन, ऑक्सिजन, गंधक, हॅलाइडे, फॉस्फरस आणि धातवीय घटक निश्चित करणाऱ्या कार्बनी विश्लेषणाच्या मिलिग्रॅम पद्घतींनी जुन्या सूक्ष्मपद्घतींची बहुश: जागा घेतली आहे. रेणूतील कार्यकारी गटांची निश्चिती करणाऱ्या सूक्ष्मपद्घतींच्या बाबतीतही असे म्हणता येते. जसे कार्बनी रसायनशास्त्र जीवरासायनिक समस्यांच्या सोडवणुकीसाठी वापरले जाऊ लागले, तसे अनुसंधान करावयाच्या द्रव्याची आर्थिक काटकसर वाढत्या प्रमाणात अधिक महत्त्वाची होत गेली. १९६२ च्या सुमारास सूक्ष्मपद्घतींची श्रेष्ठतर विश्वासार्हता व सर्वसामान्य कार्यक्षमता यांविषयी शंका वा प्रश्न उपस्थित होत नव्हते. फ्रिट्स प्रेगल यांच्या मूळ पद्घती सुधारणा करून वा तशाच वापरल्या जात आहेत. स्वयंचलित भट्ट्या वापरून कार्बनी विश्लेषणाचे यांत्रिकीकरण करण्याची वृत्ती पुढे आली. अधिक महत्त्वाच्या काही सूक्ष्मविश्लेषणाच्या पद्घतींचे थोडक्यात वर्णन खाली दिले आहे.


कार्बन व हायड्रोजन यांची निश्चिती : द्रव्याची वजन केलेली (३–५ मिग्रॅ.) राशी प्लॅटिनमाच्या लहान बोटीत ठेवतात. नंतर कठीण काचेच्या ज्वलन नलिकेत शुष्कन केलेल्या ऑक्सिजनाच्या प्रवाहात द्रव्याचे ज्वलन होते. या नलिकेची लांबी ४० सेंमी. असून तिच्यात रसायनांचे भरणद्रव्य असते. नायट्रोजन, गंधक, हॅलोजने व विश्लेषण दूषित करू शकणारी उत्पादित द्रव्ये रोखून धरण्यासाठी हे भरणद्रव्य तयार केलेले असते. उरलेले पाणी व कार्बन डाय-ऑक्साइड ही ज्वलनातून उत्पन्न झालेली द्रव्ये हवेबरोबर वाहून नेतात आणि ती स्वतंत्र जलशोषक व कार्बन डाय-ऑक्साइड शोषणाऱ्या नलिकांत राखून ठेवतात. या नलिकांचे प्रयोगाच्या आधी व नंतर वजन करतात. या नलिकांच्या वजनांतील वाढीवरून मूलद्रव्यातील हायड्रोजन व कार्बन यांच्या राशी गणित करून काढतात. उपकरणातील भिन्न बिंदूंजवळचे वायूचे दाब काळजीपूर्वक रीतीने नियंत्रित करतात व ज्वलन नलिकेच्या निष्कास दाराशी ठेवलेल्या लेड डाय-ऑक्साइडाचे तापमान १८० से. एवढे टिकवून ठेवतात. त्यासाठी बाहेरची तापन प्रयुक्ती वापरतात. व्यवहारतः सर्व प्रकारच्या कार्बनी द्रव्यांचे कार्बन व हायड्रोजन यांच्यासाठीचे विश्लेषण या प्रकारच्या उपकरणांत अतिशय अचूकपणे करता येते.

आ. १. कार्बन व हायड्रोजन यांची सूक्ष्मनिश्चिती करणारे उपकरण.

 

 

सूक्ष्मवैश्लेषिक उपकरण व सूक्ष्मपद्घती : विरल मूलद्रव्यांच्या संदर्भातील गुंतागुंतीच्या अलगीकरण क्रियेनंतर अलग केलेल्या घटकांची निश्चिती (निर्धारण) करण्याचे काम मिग्रॅ. प्रमाणानुसार केले जाते. एमिख गालन नलिका हे सर्वांत लवचिक असे छानक (गालन) तंत्र आहे. निमज्जित करावयाच्या या एमिख नलिकेत तिच्या बुडणाऱ्या खालील तोंडालगत छानक हातरी (चटई) असते.मायक्रोग्रॅम प्रमाणावरील भारात्मक (वजनी) कार्याचा पाया एमिख यांच्या पद्घतशीर अनुसंधानांद्वारे घातला गेला. ही अनुसंधाने काचेसारख्या सिलिकेची दांडी असलेल्या अतिसंवेदनशील सूक्ष्मतराजूंवर करण्यात आली. अवशेषाची साधी निश्चिती व विद्युत् विच्छेदनीय अवक्षेपण यांच्या प्रयोगापलीकडे थोडीच प्रगती १९६०–६५ दरम्यान झाली.

मुख्यत: मिग्रॅ. प्रमाणावरील अनुमापनाचे पद्घतशीर अनुसंधान जे. मिका यांनी केले. तथापि अनुमापनाच्या व वर्णापनाच्या पद्घती म्यूग्रॅ. प्रमाणावर व्यापकपणे वापरतात. या कामासाठी विविध प्रकारच्या मोजनळ्या तयार करण्यात आल्या. काही मोजनळ्यांत अंतःक्षेपणाच्या पिचकारीचे तत्त्व तर काहींत पृष्ठताण प्रेरणेचा वापर होतो. ही प्रेरणा सूक्ष्म अग्रात निर्माण होते व ती नेहमीच्या रूढ मोजनळीतील अटकाव तोटीची जागा घेते. दुसऱ्या प्रकारच्या मोजनळीने प्रमाणित विद्रावाचे ०·००००००२ मिलि. पर्यंतचे घनफळ देता व मोजता येते. त्यासाठी सूक्ष्मजीववैज्ञानिकाचे अंत:क्षेपण तंत्र वापरतात आणि सूक्ष्मदर्शकाच्या दृष्टिक्षेत्रात अनुमापन करतात [→  अनुमापन].

घनता निश्चित करण्याच्या काही सूक्ष्मपद्घती गर्तिकामापकांच्या वापरावर आधारलेल्या असतात तर काही प्लवमान (तरत्या) व पडणाऱ्या थेंबाच्या पद्घतींच्या तत्त्वावर आधारलेल्या असतात. या पद्घती जड पाण्याच्या निश्चितीसाठी व विविध जीवरासायनिक अध्ययनांसाठी वापरतात. वायूच्या भारात्मक व दाबात्मक कार्यपद्घतींपैकी डी. डी. व्हॅन स्लाइक यांचे तंत्र अतिशय बहुगुणी (सर्वकामी) आहे. म्यूग्रॅ. पातळीवरील वायूच्या भारात्मक निश्चितीसाठी के. लिंडरस्ट्रॉम-लांग यांनी देकार्तीय पाणबुड्याच्या तत्त्वाचे कल्पक अनुयोजन (रूपांतर) केले.

वायूंच्या अल्प नमुन्यांच्या विश्लेषणासाठीच्या सूक्ष्मपद्घती मुळात सी. तिमिरीआझेफ व आउगूस्त (स्टीनबर्ग) क्रॉग यांनी प्रथम पुढे आणल्या. रासायनिक, औद्योगिक, जीववैज्ञानिक व वैद्यकीय कामांसाठी अनेक प्रकारांनी या पद्घतींत सुधारणा आणि फेरबदल करण्यात आले.


वर्णलेखन विश्लेषण : सूक्ष्मविश्लेषणात वर्णमापन व्यापकपणे वापरतात. याच्याशी संबंधित अनेक तंत्रांसाठी वर्णमापन ही सामान्य संज्ञा वापरतात. ही तंत्रे विभेदी स्थानांतरणाशी निगडित असलेल्या प्रक्रियेने मिश्रणातील घटक अलग करण्यासाठी वापरतात. रसायनशास्त्र, जीवरसायनशास्त्र व संबंधित विषयांतील तंत्रांमध्ये पत्र (कागद) वर्णलेखन व विभाजन वर्णलेखन यांच्या शोधामुळे प्रगतीचा प्रमुख टप्पा गाठला गेला. वायुवर्णलेखनाचा वापर हाही तेवढाच मोठा प्रगतीचा टप्पा आहे. [→ वर्णलेखन].

वायुविश्लेषण : वायुविश्लेषणामध्ये व्यापक अर्थाने सर्व प्रकारच्या वायुरूप द्रव्यांचे नमुने घेणे व निश्चित करणे या गोष्टी येतात. अशा विश्लेषणांचे अनेक वैविध्यपूर्ण उपयोग आहेत. पुढे या उपयोगांची उदाहरणे दिलेली आहेत : (१) विशिष्ट ठिकाणी विशिष्ट वायूच्या विषारीपणाच्या संकटाचे मूल्यमापन करणे. उदा., वाहतुकीच्या बोगद्यातील कार्बन मोनॉक्साइड. (२) तापनमूल्य नक्की करण्यासाठी व संयंत्राच्या प्रचालनाचे नियंत्रण करण्यासाठी इंधन वायूंचे संघटन निश्चित करणे. (३) ज्वलनाच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यमापन करण्यासाठी वाहिनी वायूचे संघटन ठरविणे. (४) कमाल कार्यक्षमतेसाठी ज्वलन वायु-हवा मिश्रकाची (कार्ब्युरेटरची) उचित जुळवाजुळव (अनुयोजन) प्रस्थापित होण्यासाठी अंतर्ज्वलन एंजिनांतून बाहेर पडणाऱ्या निष्कास वायूंचे संघटन निश्चित करणे. (५) स्फोटाच्या संकटाचे व हवेच्या गुणवत्तेचे मूल्यमापन करण्यासाठी खाणीतील वायूंचे संघटन ठरविणे. (६) तयार झालेले विषारी घटक निश्चित करण्यासाठी विविध प्रकारच्या द्रव्यांच्या ज्वलनातून निर्माण होणाऱ्या वायूंची निश्चिती करणे.

वायुविश्लेषण ही वैश्लेषिक रसायनशास्त्राची खास शाखा मानतात. कारण संबंधित वायूंची हाताळणी करण्याशी खास प्रकारच्या उपकरणांचा संबंध येतो. याच्या पद्घतींचे पुढील दोन मुख्य प्रकार आहेत. मिश्रणातील घटकांच्या मापी निश्चितीवर अवलंबून असलेल्या पद्घती आणि गुणात्मक व परिमाणात्मक निश्चितीसाठी अवरक्त वर्णपटविज्ञान व द्रव्यमान वर्णपटविज्ञान यांसारख्या भौतिकीय पद्घतींवर अवलंबून असणाऱ्या पद्घती. वायुविश्लेषणासाठी भौतिकीय पद्घती वापरण्यामध्ये असाधारण प्रगती झाली. त्याचबरोबर वायू (बाष्प प्रावस्था) वर्णलेखनाचा शोधही लागला. यामुळे वायुविश्लेषणाच्या अधिक जुन्या पद्घतींपुढे आव्हान उभे राहिले. तथापि, अधिक जुन्या वजनी पद्घती १९६०–६५ दरम्यान वापरात राहिल्या होत्या. कारण त्यांच्यामध्ये महागड्या इलेक्ट्रॉनीय साधनांची गरज नसते.

वजनी वायुविश्लेषणाच्या ऑरसॅट उपकरण किंवा बोन व व्हिलर उपकरण वापरणाऱ्या पद्घती योग्य शोषण विक्रियाकारकाद्वारे घटक विवेचक रीतीने काढून टाकण्यावर अवलंबून असतात. ऑरसॅट पद्घतीत नमुन्याचे संघटन वायूच्या नमुन्याच्या ज्ञात मूळ घनफळावरून ठरविता येते. प्रत्येक घटकाचे ज्ञात घनफळ तापमान व दाब यांच्या प्रमाणभूत परिस्थितीमध्ये मोजतात. बोन व व्हिलर पद्घतीत घनफळ स्थिर ठेवतात आणि शोषणाद्वारे प्रत्येक घटक काढून टाकण्याशी संबंधित असलेले दाबामधील बदल ठरवितात. ही दुसरी पद्घत अधिक अचूक आहे. 

मापी वायुविश्लेषणाच्या या पद्घतींची उपयोजनक्षमता योग्य विवेचक शोषक द्रव्यांच्या उपलब्धतेवर अवलंबून असते. मिथेन वा एथेन यांसारख्या संतृप्त वायुरूप हायड्रोकार्बनाच्या व हायड्रोजनाच्या बाबतीत शोषणावर अवलंबून असलेल्या पद्घती थेटपणे वापरणे शक्य नसते. या बाबतीत ऑक्सिडीभवन व त्यातून तयार झालेल्या घटकांचे शोषण यांच्याशी निगडित असलेल्या घनफळातील बदल या वायूंच्या निश्चितीसाठी वापरतात. संतृप्त हायड्रोकार्बनांच्या मिश्रणांच्या बाबतीत ज्वलन पद्घतींचे विश्लेषण खूप समाधानकारक नसते व पुष्कळदा भौतिकीय पद्घतीच वापरतात. 

शोषल्या गेलेल्या वायूची राशी निश्चित करणाऱ्या वायुविश्लेषणाच्या पद्घतीही तयार केल्या आहेत. ही राशी पुढील तीन पद्घतींनी निश्चित करतात. अम्लमितीय किंवा आयोडीनमापी अनुमापनांमधील योग्य विक्रियाकारकाबरोबर शोषित वायूचे अनुमापन करून वर्णमापन पद्घती वापरून आणि कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे बेरियम कार्बोनेटात रूपांतर करून कार्बन डाय-ऑक्साइडाची राशी ठरविण्याच्या पद्घतीसारख्या भारात्मक (वजनी) पद्घती वापरून शोषित वायूची राशी ठरवितात. यांशिवाय जैव द्रायूंमधील वायूंची निश्चिती करणारे व्हॅन स्लाइक, जीवरासायनिक विक्रियांमधील वायूंची निर्मिती वा त्यांचे शोषण यांचा अभ्यास करण्यासाठीचे वॉरबुर्ग उपकरण इ. वायुविश्लेषणाची विशेषीकृत तंत्रेही आहेत.

नमुना घेणे : वायूंच्या मिश्रणाचा प्रातिनिधिक नमुना मिळविणे हे अतिशय अवघड काम आहे. प्रमादाचा (त्रुटीचा) हा स्रोत कमी करण्यासाठी विविध पद्घती तयार केल्या आहेत. उदा., निर्वातन केलेल्या नलिकांमधील झटितिसंकलन व पारा, पाणी किंवा मिठवणी यांसारखा द्रव किंवा हवा यांचे पात्रातून विस्थापन इत्यादी. वायूचे नमुने गोळा केल्यावर त्याचे हवेने होणारे संदूषण टाळणे विशेषेकरून महत्त्वाचे असते. ज्या पद्घतींमध्ये पाण्यासारख्या द्रवाने दुसऱ्या द्रवाचे विस्थापन केले जाते, त्या पद्घतींमध्ये विद्राव्यतेमुळे होणारे प्रमाद संभवनीय असतात.

 

मापी वायुविश्लेषण : जे विद्राव हटकून ठराविक घटक शोषतात ते विद्राव या पद्घतींत बहुतकरून गरजेचे असतात. कार्बन डाय-ऑक्साइडासाठी सजल सोडियम हायड्रॉक्साइड वा पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड, असंतृप्त हायड्रोकार्बनासाठी वाफाळणारे सल्फ्यूरिक अम्ल किंवा ब्रोमीन जल, ऑक्सिजनासाठी पायरोगॅलॉल व कार्बन मोनॉक्साइडासाठी क्रोमस क्लोराइड हे असे शोषक द्रव आहेत. २७०–२८० से. पर्यंत तापविलेले कॉपर ऑक्साइड वापरून त्याचे पाण्यामध्ये ऑक्सिडीकरण करून हायड्रोजन काढून टाकतात. संतृप्त हायड्रोकार्बनांचे ५८०–६०० से.ला कॉपर ऑक्साइड–आयर्न ऑक्साइडाने ऑक्सिडीकरण करून कार्बन डाय-ऑक्साइड व पाणी तयार होतात.

वायू शोषण्यासाठी पुढील दोन मूलभूत कार्यपद्घती वापरतात. पहिल्या कार्यपद्घतीत पात्रात वा सोसनळीत बंदिस्त करून ठेवलेल्या नळीतून शोषणासाठी वायू पाठवितात आणि दुसऱ्या कार्यपद्घतीत मोजनळीत वा साहाय्यक पात्रात असलेल्या वायूत शोषक द्रव्य घालतात. सोसनळीतील शोषक द्रव्य अनेक नमुन्यांचे विश्लेषण करण्यासाठी वापरतात तर मोजनळीत वा साहाय्यक पात्रात टाकलेले शोषक द्रव्य एकदाच वापरतात. हेंपेल, ऑरसॅट व हाल्दाने ही उपकरणे पहिल्या कार्यपद्घतीची उदाहरणे असून एलियट व मोअरहेड ही दुसऱ्या कार्यपद्घतीची उदाहरणे आहेत. हेंपेल उपकरणात मोजनळी व सोसनळी अलग असतात. प्रत्येक विशिष्ट घटकांसाठी योग्य सोसनळी मोजनळीला जोडतात. ऑरसॅट व हाल्दाने उपकरणांत सोसनळ्यांची मालिका समुच्च्याद्वारे मोजनळीला घट्टपणे जोडलेली असते. त्यामुळे हा एकसंध घटक तयार होतो.


 

 

आ. २. ऑरसॅट वायुशोषक उपकरण : (१) प्रतिपूरक नलिकेसह मोजनळी, (२) सोसनळी, (३) दंडगोलाकार वेष्टन.वायुविश्लेषणाचे ऑरसॅट उपकरण : याचे केवळ एक वा दोन सोसनळ्या असलेले लहान, आटोपशीर, सुवाह्य प्रकार ते सहा वा अधिक सोसनळ्या असलेले मोठे, प्रयोगशाळेतील प्रतिकृतीपर्यंतच्या पल्ल्यातील विविध उपयोगांसाठीचे प्रकार आहेत. या उपकरणात मोजनळी, सोसनळ्या, कॉपर ऑक्साइड नलिका, संसीमक (बंदिस्त) द्रव, प्रतिपूरक नलिका आणि मोजनळी व प्रतिपूरक नलिका यांच्यासाठीचे जलवेष्टन हे घटक असतात. मोजनळी ही दंडगोलाकार १०० मिलि. क्षमतेची काचेची नलिका असते वायूचे घनफळ मिलि.च्या भागापर्यंतचे मापन पाहता येण्यासाठी या नलिकेवर काळजीपूर्वक इयत्तीकरण रेखांकनाच्या खुणा केलेल्या असतात. मोजनळी माथ्याशी रोधनीने (अटकाव चावीने बंद करणाऱ्या तोटीने) बंद केलेली असते आणि संसीमक द्रवासाठी तिचा तळ रबरी नळीने साठ्याला जोडलेला असतो. पाणी, लवण विद्राव किंवा पारा संसीमक द्रव असू शकतो. पाण्यात वा जलीय विद्रावांत वायू विरघळू शकतो, म्हणून पाऱ्याला पसंती दिली जाते व बहुधा तो प्रयोगशाळेतील उपकरणांत वापरतात. सुवाह्य उपकरणांत बहुधा अम्ल, पाणी व लवण विद्राव वापरतात. कोणत्या प्रकारचे काम करावयाचे आहे, त्यावर सोसनळ्यांची संख्या व प्रकार अवलंबून असतात परंतु प्रयोगशाळेतील उपकरणांत बहुधा कार्बन डाय-ऑक्साइड, दीपक द्रव्ये, ऑक्सिजन व कार्बन मोनॉक्साइड काढून टाकण्यासाठी तसेच मिथेन व एथेन यांचे सावकाश ज्वलन होण्यासाठी सोसनळ्या असतात. कॉपर ऑक्साइड नलिका ही कार्बन मोनॉक्साइड व हायड्रोजन यांच्या ऑक्सिडीकरणासाठी असते. संसीमक द्रवाने केवळ वायू बद्घ होत नाही तर त्यामुळे नमुना मोजनळीत ओढला जातो आणि गरजेनुसार नमुना सोसनळ्यांत किंवा कॉपर ऑक्साइड नलिकेत रेटला जातो. शोषणामुळे किंवा ज्वलनामुळे घनफळात होणाऱ्या बदलावर विश्लेषणाची फले अवलंबून असल्याने तापमान, वातावरणीय दाब किंवा पाण्याची वाफ यांतील बदलाने नमुन्याचे घनफळ न बदलणे गरजेचे असते. मोजनळी व प्रतिपूरक नलिका यांभोवतीच्या जलवेष्टनामुळे तापमानाचे नियंत्रण होते. तापमानातील अल्प बदलांमुळे दाब व जलबाष्पाचे प्रमाण यांत होणाऱ्या बदलांचे पूरक नलिकेने नियंत्रण होते, तसेच मोजनळीतील व प्रतिपूरक नलिकेतील पाऱ्यावर कमी प्रमाणात पाणी असल्याने हे नियंत्रण होते. [→ वायु विश्लेषण].

  

इंधन वायूचे विश्लेषण : इंधन वायूच्या विश्लेषणासाठी ऑरसॅट उपकरणाचा उपयोग हे वायुविश्लेषणाच्या अनुप्रयुक्तीचे व तंत्राचे नमुनेदार उदाहरण आहे. इंधन वायूच्या विश्लेषणात पुढील घटक ठरविणे आवश्यक ठरू शकते कार्बन डाय-ऑक्साइड, दीपक द्रव्ये, ऑक्सिजन, कार्बन मोनॉक्साइड, हायड्रोजन, मिथेन, एथेन व अक्रिय वायू मुख्यत्वे नायट्रोजन, दीपक द्रव्यांमध्ये एथिलीन, प्रोपिलीन, ब्युटिलीन, बेंझीन, टोल्यूइन व ॲसिटिलीन यांसारखी अनेक असंतृप्त हायड्रोकार्बने येतात. एका वेळी एकच घटक काढता येतो. त्यामुळे वापरात येणाऱ्या शोषकाने या पहिल्या घटकाशिवाय दुसरा कोणताही घटक काढला जाता कामा नये. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे झाल्यास घटक काढण्याचा क्रम महत्त्वाचा असून तो क्रम वापरण्यात येणाऱ्या विक्रियाकारकांनी निश्चित होतो.

 

पुढे बहुधा ज्या क्रमाने वायूंची निश्चिती केली जाते तो क्रम आणि या विविध वायूंची निश्चिती करण्यासाठी सामान्यपणे वापरले जाणारे विक्रियाकारक किंवा विक्रिया दिल्या आहेत : कार्बन डाय-ऑक्साइड पोटॅशियम हायड्रॉक्साइडाने, असंतृप्त हायड्रोकार्बने वाफाळणाऱ्या सल्फ्यूरिक अम्लाने, ऑक्सिजन अल्कधर्मी पायरोगॅलॉलाने, तर कार्बन मोनॉक्साइड अम्ल किंवा अमोनियासारख्या गुणधर्माचे संयुग क्युप्रस क्लोराइड व २-नॅप्थॉल-क्युप्रस सल्फेटाने शोषतात. कार्बन मोनॉक्साइडाची किंवा हायड्रोजनाची निश्चिती तप्त कॉपर ऑक्साइडाबरोबरच्या ऑक्सिडीकरणाद्वारे किंवा ऑक्सिजनाबरोबरच्या मंद ज्वलनाद्वारे करतात. मिथेनाची व एथेनाची निश्चिती ऑक्सिजनाबरोबरच्या ऑक्सिडीकरणाद्वारे करतात. नायट्रोजन व इतर अक्रिय वायू यांचे आगणन (अंदाज) फरकाद्वारे करतात त्यांची निश्चिती थेटपणे होत नाही.

३० ग्रॅ. पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड १०० मिलि. ऊर्ध्वपातित पाण्यात विरघळवून त्याचा विद्राव तयार करतात. सोडियम हायड्रॉक्साइडही वापरता येते परंतु याचा तोटा म्हणजे त्याची काचेवर अधिक विक्रिया होऊन पोटॅशियम हायड्रॉक्साइडापेक्षा अधिक सहजपणे बायकार्बोनेट अवक्षेप तयार होतो. वाफाळणारे सल्फ्यूरिक अम्ल ताजे असताना त्यात २० ते २५ टक्के मुक्त सल्फर ट्राय-ऑक्साइड असावे लागते. सोसनळीच्या तळाशी जादा द्रवरूप ब्रोमीन राहीपर्यंत पाण्यात ब्रोमीन विरघळवून ब्रोमीन जल तयार करतात. असंतृप्त हायड्रोकार्बने शोषण्यासाठी ब्रोमीन जलही वापरता येते परंतु पारा हा संसीमक द्रव म्हणून वापरल्यास ब्रोमीन जल वापरत नाहीत. अल्कधर्मी पायरोगॅलॉल तयार करण्यासाठी १५० मिलि. ऊर्ध्वपातित पाण्यात ५० ग्रॅ. शुद्घ पायरोगॅलॉल विरघळवितात. नंतर हा विद्राव ८०० मिलि. पाण्यात १,२०० ग्रॅ. पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड असलेल्या विद्रावात मिसळतात. या मिश्रणाचे हवेपासून लगेचच रक्षण करावे लागते. पांढरा फॉस्फरस, क्रोमस क्लोराइड वा ॲसिटेट व सोडियम हायड्रॉक्साइड यांसारख्या इतर विक्रियाकारकांनीही ऑक्सिजनाचे शोषण करता येते. या विक्रियाकारकांना आक्षेप असल्यास बहुधा अल्कधर्मी पायरोगॅलॉल वापरतात. २,५०० मिलि. संहत (रासायनिक दृष्ट्या शुद्घ) हायड्रोक्लोरिक अम्लात ४५० ग्रॅ. (रासायनिक दृष्ट्या शुद्घ) क्युप्रस क्लोराइड विरघळवून अम्लीय क्युप्रस क्लोराइड तयार करतात आणि ते बऱ्याचदा कार्बन ऑक्साइडे शोषण्यासाठी वापरतात. परंतु २- नॅप्थॉल-क्युप्रस सल्फेटही यासाठी वापरतात. क्युप्रस ऑक्साइड २० भाग, सल्फ्यूरिक अम्ल २०० भाग, पाणी २५ भाग आणि २-नॅप्थॉल २५ भाग यांपासून २- नॅप्थॉल-क्युप्रस सल्फेट तयार करतात.


वैश्लेषिक कार्यपद्घती : विश्लेषण सुरू होण्याआधी उपकरण चालण्याच्या वा योग्य अशा परिस्थितीत आहे याची खात्री करून घेण्यासाठी तपासून पहावे लागते. नमुना निघून जाणार नाही किंवा हवेने विरळ होणार नाही याची खातरजमा करून घेण्यासाठी उपकरणाची गळतीसाठी चाचणी घेतात. मोजनळीत व पूरक नलिकेत थोडे पाणी टाकावे लागते. पूरक नलिकेतील हवा वातावरणीय दाबाला जुळवून घ्यावी लागते. शाखा-नलिका मांडणीच्या (मेनीफोल्डच्या) ज्या केशिकांमधून नमुना सोसनळ्यांकडे व कॉपर ऑक्साइड नलिकेकडे जातो, त्या केशिका हवाहीन व्हाव्या लागतात. त्यासाठी मोजनळीत हवेचा नमुना ओढून घेतात. अल्कधर्मी पायरोगॅलॉल विद्रावामध्ये ऑक्सिजन शोषून घेतात आणि नंतर अवशिष्ट अक्रिय वायू उपकरणातून जाऊ देतात.

 

विश्लेषणाकरिता नमुना मिळविण्यासाठी पाऱ्याचा साठा किंवा संतलन फुगा मोजनळीत हवा राहू नये म्हणून वर उचलतात. नंतर मोजनळी वायूच्या नमुन्याच्या धारकाला जोडतात व मोजनळीत नमुना ओढला जावा म्हणून केशिका नलिका व संतलन फुगा खाली आणतात. मोजनळीच्या माथ्यावरील अटकाव तोटी बंद करतात. संतलन फुगा व मोजनळी यांतील पारा जुळवाजुळव करून एकाच पातळीत आणतात व मोजनळीतील वायूचे घनफळ किती आहे, याची नोंद करतात. विश्लेषण सुरू करण्यासाठी आवश्यक असलेली स्थिती या रीतीने निर्माण होते.

कार्बन डाय-ऑक्साइड : अटकाव तोट्या एका रेषेत आणतात. यामुळे संतलन फुगा वर आणून नमुना मोजनळीतून पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड असलेल्या सोसनळीत जोरात जातो. मोजनळीतून सोसनळीत व उलट नमुना जाण्यासाठी संतलन फुगा एकाआड एक खाली आणतात व वर उचलतात. या कार्यपद्घतीने कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे शोषण सुकर होते व तो ४ वा ५ वेळा पाठवून पूर्णपणे सोसनळीत काढून घेतात. पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड सोसनळीच्या माथ्यापाशी असलेल्या केशिकेवरील खुणेपर्यंत पोहचेपर्यंत संतलन फुगा शेवटी खाली नेतात. सोसनळीची अटकाव तोटी नंतर बंद करतात व आधी वर्णन केल्याप्रमाणे मोजनळीतील वायूचे घनफळ किती आहे ते पाहतात (त्याचे वाचन घेतात). इतर घटक शोषले जात नसल्याने घनफळातील घट ही कार्बन डाय-ऑक्साइड काढून घेतल्याने झालेली असते. जर नमुन्याचे मूळ घनफळ १०० मिलि. असेल व कार्बन डाय-ऑक्साइड निघून गेल्यानंतरचे घनफळ ९८ मिलि. असेल, तर नंतर नमुन्यात असलेला कार्बन डाय-ऑक्साइड २ मिलि. किंवा १०० भागांत २ भाग म्हणजे घनफळाच्या दृष्टीने २% असेल.

असंतृप्त हायड्रोकार्बने : अटकाव तोट्या एका रेषेत आणल्यामुळे वाफाळणारे सल्फ्यूरिक अम्ल असलेल्या सोसनळीत नमुना जाऊ शकतो. वर वर्णन केल्याप्रमाणे नमुना सोसनळीतून ३ वा ४ वेळा पाठवितात. तथापि घनफळाचे मापन (वाचन) करण्याआधी नमुना पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड असलेल्या सोसनळीतून १ वा २ वेळा पाठवितात. त्यामुळे वाफाळणाऱ्या सल्फ्यूरिक अम्लातून निघालेल्या सल्फर ट्राय-ऑक्साइडाच्या वाफा असल्यास त्या काढून टाकल्या जातात. अवशिष्ट वायूचे घनफळ नंतर मोजनळीवर पाहता येते. जर हे वाचन ९५ मिलि. असेल, तर नमुन्यात ३ मिलि. (९८−९५) किंवा ३% असंतृप्त हायड्रोकार्बने आहेत हे लक्षात येईल.

 

ऑक्सिजन : वरील दोन्हींमधील कार्यपद्घतीची पुनरावृत्ती करतात. नमुन्यातील ऑक्सिजनाच्या संहतीनुसार ६–१२ पट अल्कधर्मी पायरोगॅलॉल असलेल्या सोसनळीतून नमुना पाठवितात. जर मोजनळीतील वाचन ९५ वरून ९४ असे कमी झालेले असेल, तर नंतर नमुन्यात १ मिलि. वा १ टक्का ऑक्सिजन आहे, असे म्हणता येईल.

 

कार्बन मोनॉक्साइड : वरील घटकांसाठी वापरलेली कार्यपद्घती कार्बन मोनॉक्साइडाची निश्चिती करण्यासाठी वापरणे शक्य आहे. त्यासाठी नमुना कार्बन मोनॉक्साइडाचे शोषण करणारे एखादे द्रव्य असलेल्या सोसनळीतून ५ वा ६ वेळा पाठवितात. याची नमुन्यातील टक्केवारी वरील कार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या पद्घतीप्रमाणे गणित करून काढतात. खाली वर्णन केल्याप्रमाणे कार्बन मोनॉक्साइड कॉपर ऑक्साइडाबरोबरच्या ऑक्सिडीकरणाद्वारेही निश्चित करता येतो.

 

हायड्रोजन व कार्बन मोनॉक्साइड : अटकाव तोट्या एका रेषेत आणल्यामुळे अवशिष्ट नमुना कॉपर ऑक्साइड नलिकेतून जाऊ शकतो. ही नलिका लहान भट्टीच्या साहाय्याने २९०–३१० से. पर्यंत तापवितात. या नलिकेतून नमुना सावकाशपणे (दर मिनिटाला सु. १० मिलि.) जातो व मोजनळीकडे परत येतो. ही क्रिया पुनःपुन्हा करतात व घनफळाच्या संकोचनाची नोंद करतात. कार्बन मोनॉक्साइडाच्या ऑक्सिडीभवनाने तयार झालेला कार्बन डाय-ऑक्साइड वरीलप्रमाणे ठरवितात. यावेळी पुढील विक्रिया घडतात. 

H2 + CuO → H2O + Cu

CO + CuO → CO2 + Cu

अशा रीतीने हायड्रोजनाच्या व्यापाएवढी घनफळात घट होते, कारण तयार झालेले पाणी संघनित होऊन त्याने नगण्य जागा व्यापली जाते. कार्बन मोनॉक्साइडामुळे त्याच्या घनफळाएवढा कार्बन डाय-ऑक्साइड निर्माण होतो व म्हणून घनफळ बदलत नाही. नमुन्यातील हायड्रोजनाचे घनफळ ऑक्सिडीभवनानंतर नमुन्याच्या संकोचनाएवढे असते व कार्बन मोनॉक्साइडाचे घनफळ निर्माण झालेल्या कार्बन डाय-ऑक्साइडाच्या घनफळाएवढे असते.

 

मिथेन व एथेन : विश्लेषणातील या टप्प्याला अवशिष्ट वायू मिथेन, एथेन व अक्रिय वायू , मुख्यत्वे नायट्रोजन यांचा बनलेला असतो. मिथेन व एथेन यांच्या ज्वलनासाठी ऑक्सिजनाची गरज असल्याने ऑक्सिजन घालावा लागतो. अवशिष्ट वायू पोटॅशियम हायड्रॉक्साइड सोसनळीत साठवितात आणि मिथेन व एथेन यांच्या ऑक्सिडीकरणासाठी लागणारा जादा ऑक्सिजन मोजनळीत काळजीपूर्वक मोजतात. ऑक्सिजन जळत सोसनळीत जातो व अवशिष्ट वायू परत सोसनळीत येतो. ज्वलन सोसनळीच्या माथ्याशी असलेली प्लॅटिनमाची सर्पिलाकार रचना विजेने तेजस्वी पिवळा रंग निर्माण होईपर्यंत तप्त करतात आणि अवशिष्ट वायू सावकाशपणे (दर मिनिटाला सु. १० मिलि.) ज्वलन सोसनळीत जातो. मिथेन व एथेन यांचे ऑक्सिडीभवन होऊन पुढील विक्रियांनुसार कार्बन डाय-ऑक्साइड व पाणी तयार होतात.

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O

सदर विक्रियांच्या आधारे मिथेन व एथेन यांची नमुन्यातील टक्केवारी पुढीलप्रमाणे काढतात.


एथेनाची टक्केवारी =

(२ X कार्बन डाय-ऑक्साइड – संकोचन) X १००

१·५ X मिलि. घेतलेला नमुना

मिथेनाची टक्केवारी =

(कार्बन डाय-ऑक्साइड – २ X एथेन) X १००

मिलि. घेतलेला नमुना 

निश्चित केलेल्या सर्व घटकांच्या टक्केवारीची बेरीज करून ती १०० मधून वजा करतात व राहिलेली बाकी नमुन्यातील नायट्रोजन वा अक्रिय वायूंची टक्केवारी दर्शविते. वरील वैश्लेषिक कार्यपद्घतीत मूलभूत टप्पे वर्णिले आहेत. मात्र अचूक फले मिळविण्यासाठी आवश्यक असणारे अनेक गौण टप्पे येथे अंतर्भूत केले नाहीत. 

 

हाल्दाने उपकरण : खाणीतील वातावरण आणि थोड्या प्रमाणात कार्बन डाय-ऑक्साइड, ज्वलनशील वायू व ऑक्सिजन असलेले नमुने यांच्या विश्लेषणासाठी दुसरे वायुमापी उपकरण व्यापकपणे वापरण्यात येते, त्याला हाल्दाने उपकरण म्हणतात. त्याने आधी वर्णन केलेल्या उपकरणांपेक्षा अधिक अचूक फले मिळतात. याची मूलभूत तत्त्वे व कार्यपद्घती इतर मापी वायुविश्लेषणाच्या पद्घतीसारखीच आहेत. प्रचलित उपकरणात जलवेष्टित मोजनळी व प्रतिपूरक नळी असून दोन शोषक व एक ज्वलन सोसनळी हे घटक असतात. मोजनळीत माथ्याशी खुणा न केलेला १५ मिलि. घनफळाचा फुगा असून त्याच्या खाली ६ मिलि. घनफळाचा व ०·०१ मिलि. पर्यंतच्या खुणा असलेला स्तंभ असतो. विश्लेषण करावयाच्या नमुन्यात ज्वलनशील वायूंचे स्फोटक मिश्रण नसावे. तसेच सर्व ज्वलनशील वायूंचे पूर्णपणे ज्वलन करण्यासाठी पुरेसा ऑक्सिजन नमुन्यात असावा लागतो. प्रथम कार्बन डाय-ऑक्साइड नंतर मिथेन, हायड्रोजन व कार्बन मोनॉक्साइड हे ज्वलनशील वायू आणि शेवटी ऑक्सिजन काढून टाकतात. ठरविण्यात आलेला ऑक्सिजन हा ज्वलनानंतर मागे राहिलेला असतो. म्हणून ज्वलनासाठी वापरल्या गेलेल्या ऑक्सिजनाची राशी यात मिळविणे गरजेचे असते. यातील फलांची आकडेमोड ही ऑरसॅट प्रकारच्या उपकरणातील आकडेमोडीसारखीच असते.

बोन व व्हीलर पद्घती : स्थिर घनफळ वायुविश्लेषणाची ही पद्घती डब्ल्यू. ए. बोन व आर्. व्ही. व्हिलर यांनी १९०८ मध्ये तयार केली. ही पद्घती एका पात्रातील विवेचक शोषणावर आधारलेली आहे. एका घटकासाठी असलेला विक्रियाकारक पात्रात टाकतात व तो घटक काढून टाकतात आणि स्थिर घनफळाच्या वेळी असलेला दाबातील फरक मोजतात. त्या घटकासाठीचा विक्रियाकारक काढून टाकतात व दुसऱ्या घटकासाठी असलेल्या विक्रियाकारकाबरोबर ही प्रक्रिया पुन्हा करतात. या पद्घतीत अनेक वेळा सुधारणा झाल्या असून वायुविश्लेषणासाठी ती वापरतात. डब्ल्यू. जे. गुडेरहॅम यांनी १९३८ मध्ये या पद्घतीत सर्वांत महत्त्वपूर्ण सुधारणा केली. तसेच आणखी सुधारणा केलेल्या एका स्थिर घनफळ वायुविश्लेषण उपकरणाचे १९५७ मध्ये वर्णन केले होते.

गुडेरहॅम पद्घती : या पद्घतीत शोषक विद्रावांच्या मालिकेमधून वायूचा प्रवाह बुडबुड्यांच्या रूपात जातो. प्रत्येक मज्जनानंतर प्रत्येक घटक विवेचकपणे काढून टाकल्यामुळे घनफळात झालेली घट मोजण्यासाठी एक प्रयुक्ती त्यात ठेवतात. ही प्रयुक्ती म्हणजे प्रवाहमापक असून ती काचेचीच नलिका असते आणि तिच्या लांबीला अनुसरून साबणाचे पटल प्रवास करते. साबणाच्या पटलाच्या हालचालीची (गतीची) त्वरा मोजून घनफळात झालेली घट आकडेमोडीने काढता येते. या पद्घतीने कोल गॅसचे विश्लेषण १० मिनिटांत करणे शक्य असून त्याची अचूकता उच्च असते म्हणजे प्रमाद (त्रुटी) ०·१ टक्क्याहून कमी असतो.

 

ऊष्मीय संवाहकता पद्घती : साध्या मिश्रणासाठी वापरता येऊ शकणारी ही पद्घती पुढील गोष्टीवर अवलंबून असते. विद्युतीय रीतीने तापविलेल्या तारेतून उष्णतेच्या व्ययाची (ऱ्हासाची) त्वरा तारेभोवतीच्या वायुरूप माध्यमाच्या स्वरूपावर अवलंबून असते. तारेच्या तापमानातील बदलांमुळे विद्युत् रोधात बदल होतील. हे विद्युत् रोधातील बदल ⇨व्हीट्स्टन सेतूच्या मांडणीद्वारे निश्चित करता येतात. ह्या उपकरणाचे प्रमाणभूत मिश्रणांद्वारे आधीच अनुभवसिद्घ रीतीने अंशन परीक्षण किंवा इयत्तीकरण केलेले असते [→ अंशन व अंशन परीक्षण]. नंतर ते परिमाणात्मक विश्लेषणासाठी वापरता येते.

नीच तापमान ऊर्ध्वपातन पद्घती : या पद्घतीत नेहमीच्या तापमानाला वायुरूप असलेल्या घटकांच्या मिश्रणातील घटक भागात्मक ऊर्ध्वपातनाने अलग करतात. द्रवरूप हवेसारख्या प्रशीतकांबरोबर नीच तापमानापर्यंत थंड करून या पद्घतीत ऊर्ध्वपातन साध्य होते. या पद्घतीत −१९० से +४० से. दरम्यान उकळबिंदू असलेल्या वायूंची मिश्रणे अलग करणे शक्य होते. तसेच ‘बंदिस्त’ उच्च निर्वात विश्लेषण सामग्रीत ही क्रिया करणे शक्य होते. मॅक्‌लिओड मापकाने परिमाणात्मक मापने करतात आणि पंपांनी वायूंचे अभिसरण व संकलन केले जाते.

द्रव्यमान वर्णपटमापन व अवरक्त वर्णपटविज्ञान : वायुविश्लेषणात या पद्घती व्यापकपणे आणि विशेषत: हायड्रोकार्बनांच्या मिश्रणांसाठी वापरतात. खनिज तेल भंजन उद्योगात प्रक्रियांच्या नियंत्रणाच्या दृष्टीने या पद्घती महत्त्वाच्या आहेत. [→ द्रव्यमान वर्णपटविज्ञान].

वायुवर्णलेखन : वैश्लेषिक वायुवर्णलेखनासाठी नेहमीची मांडणी पुढीलप्रमाणे असते : तिच्यात एक स्तंभ सच्छिद्र कणमय पदार्थाने भरलेला असतो. यातील छिद्रांमध्ये उच्च उकळबिंदू असलेला कार्बनी द्रव भरलेला असतो. हा स्तंभ एका पेटीत बंदिस्त असतो. या पेटीत तापनियंत्रक व हीलियम किंवा आर्‌गॉन यांसारख्या अक्रिय वाहक यांची सोय केलेली असून हा अक्रिय वाहक स्तंभातून पार होतो. नमुना एका प्रक्रियेने स्तंभात अंतःक्षेपित व प्रेषित करतात. या प्रक्रियेत स्थायी द्रवरूप प्रावस्था व हलणारी वायुरूप प्रावस्था यांच्या दरम्यान विभाजन होते. नमुन्यातील घटक जसे वर येतात तसे ते योग्य अशा भौतिकीय पद्घतीने (उदा., ऊष्मीय संवाहकतेवर होणारा त्यांचा परिणाम) ओळखले जातात. ज्ञात संयुगांबरोबर तुलना करून त्यांची गुणात्मक ओळख पटविली जाते. यातील द्रव्याचे परिमाणात्मक आगणन करणेही शक्य असते. [→ वर्णलेखन].

पहा : द्रव्यमान वर्णपटविज्ञान प्रेगल, फ्रिट्स वर्णलेखन वर्ण व वर्णमापन वैश्लेषिक रसायनशास्त्र.

संदर्भ : 1. Harris, D. C. Quantitative Chemical Analysis, 2002.

    2. Howard, A. G. Statham, P. J. Inorganic Trace Analysis : Philosophy and Practice,1994.

    3. Lawrence, J. R., Ed. Trace Analysis, Vol. 1, 1981, Vol. 2, 1982.

    4. Rubinson, J. E. Rubinson, K. A. Contemporary Chemical Analysis, 1998.

    5. Skoog, D. A. and others, Principles of Instrumental Analysis, 1998.

ठाकूर, अ. ना.