Лекция 1. Предмет и задачи аналитической химии
Аналитическая химия – наука о принципах и методах определения химического состава вещества и его структуры.
Предметом аналитической химии как науки является теория и практика химического анализа.
Аналитическая химия включает качественный и количественный анализы. Задача качественного анализа – обнаружение отдельных компонентов (элементов, ионов, соединений) анализируемого образца и идентификация соединений. Задача количественного анализа – определение количеств (концентрации или массы компонентов). Некоторые современные методы анализа (например, эмиссионная спектроскопия) позволяют сразу получать информацию и о качественном составе образца, и о количественном содержании отдельных компонентов.
В целом, задачами аналитической химии являются:
· Развитие теории химических и физико-химических методов анализа, научное обоснование, разработка методов и приёмов исследования, в том числе и автоматических
· Разработка методов разделения веществ и методов концентрирования микропримесей
· Совершенствование методов анализа природных веществ, технических материалов
· Контроль в процессе проведения исследовательских работ в области химии, промышленности и техники
· Химико-аналитический контроль в ходе химико-технологических процессов, поддерживая оптимальный уровень
· Создание методов автоматического контроля технологических процессов.
Проблемы, решаемые аналитической химией:
1. Разработка новых методов обнаружения и количественного определения элементов, которые начали использовать сравнительно недавно (ниобий, тантал, Ti, Mo) → спец. сплавы
2. Разработка методов обнаружения микроколичеств элементов (до 10-15 %)
Германий - полупроводники.
Ракетная техника: запрещённые примеси
Cd, Pb и др.≤ 10-5 %
Гафний и цирконий ≤ 0,01% - атомная энергетика
В полупроводниках примеси ≤ 10-11 %!!
3. Разработка методов анализа органических веществ → новые производства пластмасс, полимеров и т. д.
4. Химический контроль воздуха, стоков, почвы
↓ технологические выбросы
Методы аналитической химии
В аналитической химии различают:
· методы разделения и концентрирования
· методы определения
· гибридные методы.
Основной задачей разделения является отделение мешающих компонентов или выделение определяемого компонента в виде, пригодном для качественного или количественного определения. Часто при этом происходит концентрирование компонента.
В некоторых случаях определение какого-либо компонента проводят непосредственно в пробе без предварительного разделения. .
Часто методы разделения и определения бываютсвязаны между собой очень тесно, образуя единое целое.
Пример: хроматография, где анализируемая смесь разделяется на компоненты, и содержание компонентов определяется количественно по площади пика.
Такие методы анализа называют комбинированными, или гибридными.
Классификации аналитических методов
1. В зависимости от массы анализируемого вещества.
| ||||
|
|
| ||
макрометод | полумикрометод | микрометод | ультрамикрометод | субмикрометод |
(0,1г в-ва и >) | (0,1-0,01г) | (0,01-10-3 г) | (10-6 г) | (10-9 г) |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Масса вещества
Методы в которых используют ≤ 10-3 г применяют в анализе биологических проб, препаратов с высокой радиоактивностью, сильной токсичностью.
Техника выполнения усложняется: специальные манипуляторы, под микроскопом.
2. В зависимости от свойства вещества – метод сохраняет название измеряемого свойства
Примеры: измерение массы m осадка → гравиметрия; измерение интенсивности окраски раствора → фотометрия, спектрофотометрия; электродвижущей силы ЭДС→ потенциометрия
3. Химические и физические (физико-химические)
|
гравиметрия \ наблюдают и измеряют физические
титриметрия / свойства вещества (интенсивность
спектральных линий и т. д.)
4. По определенным классам веществ:
· анализ металлов
· анализ H2O
· газовый анализ
· силикатный анализ
· элементный анализ органического соединения
5. По целевой направленности анализа:
· судебный
· производственный
· арбитражный и т. д
6. По специальным разделам аналитической химии:
· фазовый анализ
Цель: определить отдельные фазы гетерогенной системы
· вещественный (рациональный)
Цель: определить конкретные химические соединения в пробе (например оксиды)
В современной аналитической химии широко используют автоматические приборы, компьютеры, математические методы.
Большое значение имеют стандартизация и унификация методов анализа и закрепление в законодательном порядке применения наиболее точных и надёжных методик, включая их в официальные документы, регламентирующие требования к качеству продукции или материалов.
Дробный и систематический анализ
Дробный анализ: 1. исследуемый раствор делят на порции;
2. в каждой порции исследуемого раствора устраняют ионы, мешающие
определению нужного иона ↓ (например, переводят их в осадок)
≤ 5 катионов 3. в фильтрате определяют искомый ион с помощью специфической
реакции.
Пример: В растворе имеются катионы: 
Определить 
(есть или нет?)
Если нужно определить один ион, то раствор на порции не делят. Приливают к нему 
, 
В фильтрате определяют 
с помощью 
. 
-желтые кристаллы
Если и 
, то делят на 2 порции: каждую обрабатывают (где определяют ) или 
(где определяют ). 
В фильтратах определяют или с помощью специфических реактивов.
Систематический анализ – использование групповых реактивов, соблюдая определённую последовательность обнаружения индивидуальных ионов.
Исследуемая проба
(кат. I, II, III, IV, V групп)
 |
 |
определяют каждый из катионов.
Специфичность и чувствительность аналитических реакций
Специфические или селективные или избирательные реакции – это реакции, которые дают возможность определить одни ионы в присутствии других в определённых условиях.
синее окрашивание
+ турнбулевая синь
+ ↓берлинская лазурь
Общие реакции: 
Чувствительность реакции – определяется наименьшим количеством иона вещества, которое может быть обнаружено данным реактивом в 1 капле раствора (1мм3).
Реагент, реактив – вещество, вызывающее характерные превращения исследуемого вещества.
Например, 
реагент на 
.
Чувствительность реакции выражается рядом величин:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
