Аналітичнахімія, її предмет, завдання, значення і основні поняття. Організаціяаналітичного контролю в державі. Класифікація методів аналізу.Напрямки розвитку аналітичної хімії
ПоняттяВ«АналізВ» у філософському сенсі - це спосіб наукового пізнання сутності цілогошляхом уявного або фактичного розкладання його на складові частини. Сутністьцілого пізнають, відтворюючи його уявним синтезом, тобто з'єднанням даних,отриманих аналізом.
Вхімії предметом дослідження є речовина, властивості якого визначаютьсяйого хімічним складом. Аналізом називають процедуру отримання досвідченим шляхомданих про хімічний склад речовини. Оскільки хімічний склад маєякісну і кількісну характеристики, то аналіз підрозділяють наякісний і кількісний. Першим встановлюють, з яких компонентівскладається речовина (атомів, іонів, молекул, фаз, функціональних і структурнихгруп та ін), а другим - їх кількісний вміст в речовині.
Способивизначення хімічного складу речовини називають методами аналізу.Аналітична хімія (АХ) - це наука про методи аналізу, завданням якої єрозробка їх теоретичного обгрунтування, створення нових і вдосконаленняіснуючих методів.
АХ- Одна з найдавніших наук. Методи аналізу ряду матеріалів, особливодорогоцінних металів, "сухим шляхомВ» (тобто без перекладу речовин в розчин) були відоміще в Давньому Єгипті і Стародавній Греції, коли чистоту металу встановлювали закольором риси на чорній матовій пластинці В«лидийского каменюВ», дзвону монети абоглибині надкусу на ній і т.п. Наприклад, широко відомий спосіб визначеннявмісту срібла в золотій короні Архімедом (III в. до н.е.) по щільності їїматеріалу (денситометричних метод), коли необхідний для розрахунку густиниобсяг корони був знайдений за об'ємом витісненої нею води.
Розвитокаптекарської справи, хімії, металургії, гірничодобувної промисловостізажадало узагальнення різних відомих прийомів і методів аналізу в науковудисципліну. Вважається, що початок АХ як науки було покладено в середині XVIIстоліття хіміком Робертом Бойл, що розробив основи аналізу "мокрим" шляхом іщо ввів вперше в практику поняття "хімічний аналіз". З тих пір значення АХнеухильно зростало і в наш час стало визначальним для стану науки,промисловості, екології та здоров'я народонаселення в будь-якій державі. АХ -єдина з хімій, яка не тільки не забруднює навколишнє середовище, але ісприяє її очищенню. В даний час жоден матеріал не поступає ввиробництво і не виходить з нього без даних про хімічний склад. Вимогинадзвичайно жорсткі. Звичайним стало визначення домішкового складу на рівні 10 -4 ... 10 -6 мас. часткою,%, а напівпровідників - менше 10 -11 мас. часткою,%.
Завданняаналітичного контролю в державному масштабі розв'язуються державноюслужбою аналітичного контролю (ГСАК), яку умовно можна представититрирівневою системою.
Верхнійрівень займають академічні і галузеві НДІ, які можуть самостійнорозробити методику аналізу і нормувати її на рівні ГОСТ (державногостандарту) або ОСТ (галузевого стандарту). Середній - вузівські кафедри АХ іЦЗЛ (центральні заводські лабораторії), які можуть самостійнорозробити методику, а нормувати її на рівні атестата або ТУ (технічногоумови) на аналіз, діючих тільки на окремих підприємствах або вокремих лабораторіях. Нижчий рівень ГСАК займають різні аналітичнілабораторії, які здійснюють аналізи різних речовин і матеріалів пометодиками, розробленими на більш високих рівнях. Це цехові лабораторії,лабораторії стічних, очисних і водозабірних споруд, екологічних,військових і ГО підрозділів, СЕС, лікарень і т.п. Всього в Росії близько 100тисяч таких лабораторій, в яких працюють понад 2 мільйони осіб.
ВНині розроблено кілька тисяч методів аналізу. Найбільш загальнимчином їх можна підрозділити на хімічні, фізичні та фізико-хімічні.
Хімічніметоди засновані на проведенні хімічних реакцій між визначуваною речовиною іречовиною-реагентом. Ідентифікація речовини в якісному аналізі проводитьсяпо можливості протікання реакції з даними реагентом, а кількісний аналіз -за кількістю речовини реагенту, який пішов на реакцію.
Фізичніметоди засновані на реєстрації якого-небудь фізичного параметра, пов'язаного знаявністю або кількістю визначуваної речовини в аналізованому об'єкті(Спектральної характеристики, електродного потенціалу, струму розчинення та ін.)
Фізико-хімічніметоди є комбінацією фізичних і хімічних методів. Наприклад, здопомогою хімічної реакції офарблюють розчин визначуваної речовини, а по інтенсивностійого забарвлення знаходять зміст речовини. Оскільки фізичні властивості зручнішевсього вимірювати за допомогою фізичних приладів, то фізико-хімічний аналізпроводять на різних приладах і називають приладовим або інструментальним.
Методианалізу класифікують за такими їх характеристиками як межа виявлення,діапазон визначуваних вмістів, експресному, трудомісткість, ефективність,роздільна здатність, точність, відтворюваність і надійність одержуванихрезультатів, вартість.
Межавиявлення - це найменша кількість (маса, концентрація) визначуваноїречовини, при якому речовина упевнено виявляється (ідентифікується)даним методом у всіх повторних експериментах.
Діапазонвизначуваних вмістів - це діапазон кількостей, що виявляється в ході аналізуречовини, які можна виміряти даним методом. За діапазону визначуванихзмістів виділяють макро-, полумікро-, мікро-і ультрамікрометоди:
макро-мілі-мікро-наноколічества
10 2 10 1 10 0 10 -1 10 -2 10 -3 10 -4 10 -5 10 -6 10 -7 10 -8 10 -9
мас. часткою,%
макро-мікро-
полумікро - ультрамікрометоди
Трудомісткістьі ефективність методу аналізу пов'язують з вмістом визначається речовини ваналізованому об'єкті. Якщо зміст складає більше 10 мас. часткою,%, торечовину називають основою або головними складовими частинами; 10 ... 0,01 мас. часткою,% - Домішками або побічними складовими частинами; менше 10 -2 ... 10 -6 мас. часткою,% - слідові домішками.
Кожнимметодом аналізу виявляється те чи інше властивість визначуваної речовини,дозволяє його виявити і (або) зміряти кількість. Цю властивість називаютьаналітичним сигналом (АС). Реєстрація АС лежить в основі якісногоаналізу, а на вимірюванні чисельного значення величини АС базуєтьсякількісний аналіз. Величина АС, пов'язана з кількісним змістомвизначуваної речовини, називається інтенсивністю АС. Наприклад, темно-червоназабарвлення розчину, що купується їм при додаванні KCNS, є АС,дозволяє ідентифікувати іони Fe +3 при якісному аналізі, аінтенсивність забарвлення - інтенсивністю АС, вимірювання якої фотометричнимметодом (різновид фізико-хімічного методу) дозволяє встановитикількість (масу, концентрацію) цих іонів в розчині. Синій осадтурнбулевой сини, що виявляє присутність іонів Fe +2 придодаванні до їх розчину розчину K 3 [Fe (CN) 6 ] - це АС, аоб'єм розчину КМnО 4 з відомою концентрацією, що пішов на реакціюз цими іонами, є інтенсивністю АС. На практиці частіше стикаються зівипадком одночасної реєстрації декількох АС, що належать різнимречовинам. АС називають вирішуваними, якщо вони можуть бути виміряні окремо. Чимкраще вирішувані АС в умовах даного методу, тим краще його роздільназдатність. Метод називають селективним, коли кожний компонент аналізованогооб'єкта може бути визначений незалежно від інших. Чим вище роздільназдатність методу, тим вище його селективність. Метод вважається специфічним повідношенню до одного якого компонента, якщо АС, отриманий за допомогоюданого методу, перевищує по інтенсивності АС всіх інших компонентів.
експреснихметоду визначається витратами часу на аналіз при його використанні.Фізичні і фізико-хімічні методи швидше (експресний) хімічних, вонименш т...
