В.П. Васильев - Аналитическая химия, часть 2 (В.П. Васильев - Аналитическая химия)

В. П. ВАСИЛЬЕВ АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ в двух ч~стях Физико- химические методы анализа Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованинт в качестве учебника длх студентов химико-те»нолотичех у ских; спвциальностей выстчих учебных заведений МОанна „ВтхСШан ШНадбч1988 Р с и е и з с и т ы кафедра аналитнж ской квьггггг Леникградского текнологического института нм Ленсовета (заи кафедрой проф В В Бардмг), проф 3, И Исаев (Московский институт нефти к газа им Й М ('убкина) Васильев В. й. В19 Аиллитическкя химии.

В 2 ч. Ч. 2. Физико-химические МЕТОДЫ ВИВЛИЗВ: УЧЕб. ДЛЯ ХИМИКО-ТЕХВОЛ. СЛЕГ(. ВУЗОВ.- Мс Вмсис Вук., 1969. — 364 сл ил. 1$ВХ 5-06-000067-2 Во второй части учебнике изложены пановы физико-химических метадон анализе Даны принпипкадьные схемы аснозныз установок н прнбороа Рассмотрены условии н областк практического применения метолоа, ик достоинства н недостатка,ограничении, перспекткаы разантик к другие особенности и карактеристнки, Изложены математические методы плкннроаанан зксперкмента а анапа тнчеакой зимин В конде кажлой глазы приаелены вопроси, залечи н реюення тнпоаык задач (тоуоооооо(4зоооооооо)- зтй „ ББК 24.4 Оо((о() † 543 ВЙВ11Б1атВКЛ1 Учебное и илие ОНОВ„.

), (. ВАСИЛЬЕВ Влад нр т)йнугййгЖТВОВ44ФГФ з' н гз В м )з с В т и Ф В АНЛЛИ ЕИЧВС14АЯ. Ч зать нторян ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЬГ АИАЛНЗА Зап релакакей С Ф Коалраыкока Редак~ор В Н Баран«ккоза Мл редакторы Г Н Хороыева, С М Ерохина, Л С. Макарккна Художник В В Гарбузов Художест еенный редактор Е' и Косырека Текпнческнй редактор 3 А Муслимова Корректор Р К Косины а НБ № 8008 № Хнм 700 Сдано з аабпР 12 ОЗ ОХ Пплп е псЧать 30 00 бр ФоРмзт ООХОО'*'ы Бьч тгз .Мт 1 Гарнитура .ы срежут~ Печать пфеежын Обмен 24 О усл печ л '4 и уел кр отт 24,4б уч нзд л Тираж 40000 зьз Зак М )БЗЗ Иена ! р !О ь Пздаыльсгап «Выаптаа вкала., 1ГЛ43П Москна, ) СП 4 Не~лнгжея ул а 20№4 Яросгакскнй полырафкомбаиы Госьочкаката СССР ГбГГГВ4 Яргчзааль, ул Сегбоды 'Л 15В1ч' 5-06-000067-2 15Вгч) 5-06-001519-Х © Издательстао «Высжан юколаз, )ВЗО ПРЕДИСЛОВИЕ Вторая часть учебника посвящена физико-химическим, или, как их иногда называют, инструментальным, методам анализа, Химические и физико-химические методы анализа взаимно дополняют друг друга, составляя в целом предмет аналитической химии Основное внимание в учебнике уделено теории физико-химических методов анализа, которая опирается на фундаментальные законы физики и химии.

В первую очередь рассмотрена возможность их использования в химико-аналитических целях. Вместе с тем в книге дается достаточно подробное изложение вопросов практического применения различных методов анализа, их значения„возможностей и ограничений. Так же, как и в первой части учебника, в конце каждой главы приведены вопросы н задачи, работа над которыми должна стимулировать более глубокое изучение материала.

Онисание лабораторных работ будет дано в специальном «Практикуме по аналитической химии», а вопросы использования ЭВМ будут рассмотрены в отдельном пособии «Применение ЭВМ в химико-аналитических расчетах». Все критические замечания будут приняты с благодарностью. Автор Все методы анализа основаны на использовании зависимости физико-химического своЙства вещества, называемого а н а л ит и ~ ес к и м си г на л о м илн просто сигналом, от природы вещества и его содержания в анализируемой пробе.

В классических методах химического анализа в качестве такого свойства используются или масса осадка (гравнметрический метод), или объем реактива, израсходованн~Й на реакцию (тнтриметрический анализ). Однако химические методы анализа не в состоянии были удовлетворить многообразные Запросы практики, особенно возросшие как результат научно-технического прогресса и развития новых отраслей науки, техники и народного хозяйства в цело~. Наряду с черной и ц~ет~оЙ м~~~~~ур~~ей, машиностроением, энергетикой, химической промышленностью и другими традиционнымн отраслями большое значение для промышленно- энергетического потенциала страны стали иметь освоение атомной энергии в мирных целях, развитие ракетостроения и освоение космоса, прогресс полупроводниковой промышленности, электроники и ЗВМ, широкое применение чистых и сверхчистых веществ в технике.

Развитие этих и других отраслей поставило перед аналитическОЙ химией задачу с н и з и т ь предел обнаружения до )О ~ ... )О' ЬТ%. Только при содержании так называемых «запрещенных» примесей не выше (О »% жаропрочнь~е сплавы сохраняют свои свойства ))римерно такое же содержание примеси гафния допускается в цирконии при использовании его в качестве конструкциоииого материала ядерной техники. (Вначале цирконий был ошибочно забракован как конструкционный материал этой отрасли именно из-за загрязнения гафиием). Еще мепьпьее содержание загрязнений (до (О "%) допускается в материалах полупроводниковой промышленности (кремнии.

германии н др.). Существенно изменяютсн свойства металлов, содержание примесей в которых находится на уровне 10' ~ % н меньше. Капример, хром и бериллий становятся козьими и тягучими, вольфрам и цирконий становится пластичными, а не хрупкнмн. Огределение столь малых содержаний гравиметрическим или тнтриметрическим методом практически невозможно, и толькО применение физико химических методов анализа, обладающих гораздо более низким предало~ обнаружения, ~оз~~~яе~ ре~~~ь аналитические задач~ такого рода. Другой важной особенностью физико-химическнх методов анализа является нх з к с п р е с с н о с т ь, высокий темп получения результатов.

Современные автоматические квантометры позволяют получать результаты буквально через кесколько минут после поступления пробы в лабораторию. Своевременная инфор'мация о составе сырья, о степени химического передела и т. д. дает возможность технологу активно вмешиваться в ход технологического процесса и вводить необходимые коррективы. Весьма существенное значение имеет зкспрессность анализа и в металлургическом производстве, где корректировать состав стали ' можно по ходу плавки в зависимости от результатов анализа. Сокращение времени плавки, нередко зависящее от быстроты анализа, дает большой зкономический эффект, снижая энергетические и другие затраты, Физико-химические методы позволяют проводить а н а л и з ' на р а с с то я ни и. Яркими примерами являются анализ лунного грунта, выполненный рентгенофлуоресцентным устройством непосредственно на луноходе, определение состава атмосферы, окружающей планету Венера, и т.

д. Важное практическое значение имеет дистанционяый анализ в земных условиях, например, когда анализируются препараты высокой радиоактив, ности, токсичности, а также при анализе морских вод на больших глубинах и решении других аналогичных аналитических :; задач. Многие приборы, используемые в физико-химических методах анализа, позволяют автоматизировать сам процесс ':.,- в н а л и э а или некоторые его стадии.

Автоматические газоана- ,; лизаторы контролируют состав воздуха в шахтах. В металлурги- '":ческой промышленности широко применяют высокоавтоматизи- : '' рованные оптические н рентгеновские квантометры. В значи- :: . тельной степени автоматизирован газовый хроматографический анализ в нефтехимической, коксохимической и других отраслях промышленности. Нередко приборы физико-химических методов ':;::анализа используют непосредственно в производстве в качестве '::::; датчиков соответствующих сигналов, например, при регулирова- ;:=-'нии рН растворов или корректировке концентрации компонентов, 'Анализ с помощью некоторых физико-химических методов '::--может быть выполнен б е з р а з р у ш е н и я а н а л и з и р у е- :".',:м о г о о б р а э ц а (недеструктивный анализ), что имеет боль- ,,'' Юое значение для некоторых отраслей промышленности, а также '-для криминалистики, медицины и т.

д. Недеструктивный анализ -,-;Может быть выполнен рентгенофлуоресцентным, радиоактивачиоиным и некоторыми другими методами. Часто практический .:;,Интерес представляет не общее содержание какого-либо злемен- ,:.;:,'Гя в пробе, а его распределение по поверхности образца — так называемый л о к а л ь н ы й а н а л и з — определение элемента в:данной «точке» образца.

Этот анализ имеет значение в метал-:лбведении и других областях, где состав отдельных включений '",":определяет качество материала, а также в минералогии, петро- графин, криминалистике„археологии и т. д. Выполняется локальный анализ рептгепоспектральным методом. Злектроны собираю~ в очень тонкий пучок диаметром ) мкм и меньше (электронный зонд) и направляют его в интересующую точку образца.

По характеристикам возника)ОщеГО рентгеновского излучения судят О солар?канин элемснтов в кточкеж Для целей локальноГО анализа используется также техника лазерной мнкроспектроскопии. Перспективным является использование ВВМ в аналитической химии не только для расчета результатов анализа и статистической обработкк, БО и для ршпения друГих аналитических задач. О помощью ЗВМ можно более надежно выделять аналитический сигнал, проводить более четкое разрешение перекрывающихся сигкалов и т.

д. ЭВМ, встроенные в спектрофотометр и в другие аналитические приборы, значительно расширяк)т возможности этих приборов. Погрешность анализа физико-химическими методами составляет в средкем 2...5%, что превьпнает погрешность классических методов анализа. Однако такое сравнение погрешностей нг вполне кОрректно, так как ОтнОсится к разным концентрационным областям. При небольшом содержании определяемого компонента (порядка И ч а?() и менее) классические химические методы анализа вообще непригодны, при больших концентрациях физико-химические методы успешно соперничают с химическими, а такие метОды анализа„как кулОБОметрия, даже превышают их ПО точности.

Следует отметить также, что погрешность анализа физико химическими методами имеет тенденцию снижа~ься за счет конструирования прецизионных аналитических приборов и разработки более совершенных аналитических методик. Однако химические методы анализа свое~о значения ке потеряли. Они незаменимы там, где при высоком содержании требуется высокая точность и нет серьезных ограничений по времени (например, анализ глотовой продукции, арбитражный анализ, изготовление эталонов) . Существенным Недостатком большинства физико-химических методов является то, что для их практического применения требуются эталоны, стандартные растворы и градуировочные Графики.