Том 1 (1109661), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Необходимо донести до учащегося действительно самое важное и актуальное, освободить курс от устаревшего балласта. Так, уже в скором будущем вряд ли хоть один студент столкнется с использованием фотопластинок в атомно-эмиссионном анализе. В то же время в век генной инженерии каждый студент должен иметь хотя бы некоторое представление о методах иммунного анализа. Дополнительный импульс к написанию книги мне придало желание углубленно изложить некоторые сквозные идеи аналитической химии.

Так, я обнаружил, что в своем лекционном курсе многократно возвращался к равновесиям в растворе угольной кислоты. Впервые я упомянул о них в общей части курса при обсуждении кислотно-основного титрования, затем -- в связи с определением карбонатной жесткости воды, далее — говоря о сенсибилизированных электродах, потом — в лекции, посвященной аналитической химии окружающей среды (в связи с оценкой величины рН кислотных дождей) и т.д. Аналогично обстояло дело и с законом распределения Нернста или с обсуждением кинетических явлений (например, для объяснения размывания хроматографических пиков).

Перечень подобных примеров (который легко может быть продолжен) ясно показывает, какого рода информационные пробелы призвана заполнить эта книга. Учебник состоит из восьми глав. Первая глава вводит читателя в мир осное аналитической химии. Изложение общих принципов аналитического процесса и фундаментальных аналитических характеристик сознательно поставлено в самое начало для того, чтобы с их помощью в дальнейшем характеризовать конкретные методы анализа и области их приложения. Вторая глава посвящена классическим методам анализа.

В ней, с одной стороны, излагаются основные положения аналитической химии, связанные с протеканием химических реакций, а с другой —— обсуждаются конкретные методы анализа, непосредственно основанные на химических превращениях. К ним относятся методы гравиметрии и титриметрии, в основе которых лежат химические равновесия различных типов (кислотно-основные, комплексообразования, окислительно-восстановительные, осаждения), а также методы, основанные на протекании реакций во времени (кинетические методы). В третьей главе читатель знакомится со спектроскопическими ме»подами. Общие основы спектроскопии изложены на примере оптических методов с использованием понятия электромагнитного спектра. Подробно обсуждаются методы атомной спектроскопии: атомно-абсорбционнзл, атомно-эмиссионная и рентгенофлуоресцентная. Затем следует раздел, посвященный методам оптической молекулярной спектроскопии — фотометрии в УФ-видимой области и люминесцентной спектроскопии.

Не менее подробно обсуждаются и методы вращательной и колебательной спектроскопии в ИК области. Глава, посвященная спектроскопии, содержит также разделы, посвященные методам ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и масс-спектрометрии. Завершает главу знакомство с методами, основанными на явлении радиоактивности. Наряду с классическими, спектроскопическими и хроматографическими методами, одним из»столпов» аналитической химии являются элсктрохи»»ические методы, описанные в четвертой главе. На основе общих электрохимических принципов изложены методы кондуктометрии, потенциометрии, вольтамперометрии и кулонометрии. В этой же главе кратко обсуждаются вопросы электрохимического детектирования в хроматографии и принципы действия электрохимических датчиков (сенсоров).

Пятая глава посвящена хромап»ографии. Известно, что в настоящее время с помощью хроматографии выполняется около 60% всех анализов. В связи с этим хроматографические методы описаны в книге достаточно подробно. Специальные разделы посвящены газовой и жидкостной хроматографии, в том числе плоскостной (бумажной и тонкослойной), а также таким современным методам, как сверхкритическвя флюидная хроматография и капиллярный злектрофорез. Шестая глава посвящена компьютерным методам обработки аналитических данных и обеспечения качества результатов анализа, объединяемым под понятием хемометрика. Методы автоматизации анализа и контроля производственных процессов, а также использование химических датчиков составляют содержание седьмой главы «Автоматизация анализа и производственный анализ».

В следующей, восьмой, главе рассмотрены некоторые специальные вопросы аналитической химии: контроль окружающей среды, химический анализ в материаловедении и биологии, обеспечение качества результатов анализа. Приложение содержит обширный массив цифровых данных. Завершает книгу предметный указатель. Основная задача книги — изложение теоретических основ и возможностей практического применения различных аналитических методов.

Читатель должен получить представление об аналитической химии как о «химической информатике», о том, как решать ту или иную аналитическую задачу с помощью разнообразных методов, руководствуясь едиными принципами химического анализа. Зта книга ни в коем случае не является практическим руководством. Для получения подробного описания методик анализа следует обращаться к соответствующим практическим руководствам, а также к официально утвержденным методикам. Хотя зта книга в первую очередь предназначена в качестве учебника для университетов и других вузов, при ее написании я исходил из того, что она может быть использована и для самостоятельного повьпиения квалификации всеми исследователями, так или иначе связанными с химическим анализом. Сейчас материалы к этой книге составляют файлы общим объемом двадцать мегабайт. Я прекрасно отдаю себе отчет в том, что они никогда не будут приведены в полностью завершенное состояние.

Тем не менее я каждый день стараюсь их пополнять и исключать из них лишнее. Многое из того, что написано в книге., я уже изменил. Хотя я значусь в качестве единственного автора книги и лично напечатал все ее 650 страниц, ее выходом в свет я во многом обязан своим коллегам-аналитикам, их замечаниям, разнообразным дискуссиям с ними. Всем им, внесшим свой вклад в успех этой книги, я выражаю здесь свою благодарность. Январь 1995 г.

Маттиас Отто ГЛАВА ! ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ !.!. Предмет аналитической химии и ее общественная роль История Современная химия включает в себя химическую теорию, химический синтез, химическую технологию и аналитическую химию, Уже в самых ранних химических исследованиях виден аналитический аспект. В ходе переработки полезных ископаемых, получения лекарств, поисков «эликсира жизни» или попыток превратить неблагородные металлы в золото вещества необходимо было разделять, разлагать и, наконец, определять. В ходе общего развития химии развивалась и техника химико-аналитического эксперимента. Уже к Х1Х веку аналитическая химия сформировалась как вполне самостоятельная отрасль химии.

Один из ее представителей, Я. Берцелиус (1779-1848), писал: В ходе качественного анализа необходимо установить, какие из веществ, котпорые, как можно предполагать, содержатся в образце, действительно в нем находятся, и одновременно доказать, что никаких других веществ в нем нет. Уже в 1821 г. К. Пфафт издал «Пособие по аналитической химии для химиков, государственных врачей, аптекарей, экономистов и рудознатцев». В 1894г. В.

Оствальд публикует книгу «Теоретические основы аналитической химии». В ней он впервые описывает многие явления аналитической химии с точки зрения физической химии — дисциплины, бурно развивавшейся в то время. Сейчас физико-химические основы составляют лишь один из разделов аналитической химии.

Помимо них, для аналитической химии важное значение имеют основы неорганической химии, например, в связи с проблемами элементного анализа. Хроматографическое определение органических веществ было бы невозможно без использования теоретических представлений органической химии. В связи с развитием в середине ХХ века высокоэффективных спектроскопических и хроматографических методов потребовалось использовать в аналитической химии многие идеи из области физики, измерительной техники, информатики, материаловедения, а в последнее время-- также биологии и генной инженерии.

Таким образом, аналитическая химия в настоящее время представляет собой междисциплинарную отрасль знаний. Она в значительной степени определяет общий прогресс в науке, технике, медицине. Она необходима для производства как сверхбольших интегральных схем, так и продуктов питания, лекарств и другой промышленной продукции. Методы химического анализа применяют в клинических испытаниях, для контроля качества питьевых, природных, сточных вод, для определения следов пестицидов или тяжелых металлов в почвах. В них нуждаются археологи и музейные работники„например, для установления подлинности произведений искусства или древних кладов. Аналитик как «ученый-детектив» Первоначально задачи аналитической химии ограничивались установлением состава веществ или главных компонентов в их смесях.

Затем появились методы, позволяющие определять следовые, т.е. весьма незначительные, количества элементов или химических соединений. Круг задач аналитиков стал включать в себя и установление структуры молекул или твердых тел. Сейчас перед аналитической химией стоят также задачи контроля производственных процессов и состояния окружающей среды, разработка соответствующих систем анализа и химических датчиков. Задачи аналитической химии можно сформулировать следующим образом: Аналитическая химия занимается разработкой метподов, аппаратуры и общей стратегии исследования качественного и количественного состава веществ и отдельных химических компонентов, а также их пространственной структуры и изменения во времени.

Предмет исследования аналитика называется образцом (пробой). Это может быть, к примеру, сточная вода, сталь или объект неизвестной химической природы. Прежде чем приступить непосредственно к анализу образца, необходимо четко сформулировать цель анализа. Необходимо, в частности, ответить на следующие вопросы. ° ~Хто следует проанализировать? Иными словами, что представляет собой объект анализа? В простейшем случае это может быть индивидуальное химическое соединение, строение которого необходимо установить.

Однако, если речь идет о более сложном образце — промышленном материале, почве, воздухе, — необходимо прежде всего решить, как произвести отбор пробы и как обеспечить ее представитпельность. ° Какую информацию следует получить в результате анализа? Требуется ли установить состав образца в целом или строение его поверхности? Следует ли проводить полный анализ раствора или можно ограничиться измерением его значения рН? ь Зачем производится анализ? Предполагается ли на основе его результатов наложение штрафа на промышленное предприятие или необходимо установить, превышена ли предельно допустимая концентрация диоксинов в окружающей среде? Или заказчик вообще не знает, для чего ему нужны будут результаты анализа? Таким образом, аналитик не только разрабатывает методику и выполняет собственно анализ.

Характеристики

Список файлов книги