Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 8
Текст из файла (страница 8)
каждый анализ должен занимать лишь несколько минуг. При проведении хирургических операций иногда возникает потребность также в течение нескольких минут определить в крови или тканях больного концентрацию биологически акпшного соединения (мочевина, глюкоза,лекарственный препарат и т. п.). Есть методы, которые позвалжот проводить анализ очень быстро. Так,методы атомно-эмиссионной спектроскопии с применением каантометров дают возможность опредевпь 15 — 20 элементов за несколько секунд; в методе ионометрии используют ион-селекгивные, в том числе фермеитные электроды, время ошлнка которых на содержание компоненга составляет 0,5 — 1 мин. Следует отмеппь, что в большинстве методик измерение сигнала, связанного с содержанием, как правило, довольно быстрая стадия.
Основное время при проведении химического анализа затрачивается на подготовку пробы. Поэтому при прочих равных условиях следует выбирать для уменьшения времени анализа наиболее избирательные, не требующие специальной пробоподготовки, методики. Стоимость анализа. При выборе метода анализа нередко большую роль, особенно при проведении серийных и массовых анализов, играет стоимость химического анализа, куда входит стоимость используемой аппаратуры, реактивов, рабочего времени аналитика и иногда самой анализируемой пробы.
Методы различны по стоимости аппаратурного оформления. Наиболее дешевые — титримегрические, гравимегрические, потенциометрические методы. Аппаратура большей стоимости используется, например, в вольтамперомегрии, спектрофотомегрии, люминесценции, атомной абсорбции. Наиболее высока стоимость аппаратуры, используемой в нейтронно-активационном методе анализа, масс-спектрометрии, яМР- и ЭПР-спектроскопии, в атомно- эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной плазмой. 31 Оценивая стоимость анализа„учитывают также стоимость и доступность реактивов; необходимую квалификацию химика-аналитика и время, затрачиваемое им на обнаружение или определение одного компонента; массу анализируемой пробы, особенно в тех случаях, когда дорогостоящим является сам материал анализируемого объекта (сплавы и слитки платиновых металлов, золота и т.
п.). При прочих равных условиях для решения поставленной згшачи следует выбирать наиболее дешевые метод и методику проведения анализа. Автоматизация анализа. При проведении массовых однородных анализов следует выбирать метод, допускающий автоматизацию анализа, которая позволяет облегчить труд аналитика, заменив многие ручные, трудоемкие операции автоматическими, снизить погрешности отдельных операций, увеличить скорость проведения анализа, снизить его стоимость, проводить анализ на расстоянии и т. д.
В современных методах анализа тенденция к автоматизации возрастает. Хотя автоматизация анализа часто требует больших затрат, ее применение обусловлено процессом автоматизации производства в целом и всевозрастающими требованиями к контролю качества продукции. Подробнее об автоматизации см. гл. 16. Другие требования к методам анализа. Помимо приведенных выше факторов, которые принимают во внимание при выборе метода и методики, задачи анализа могут предъявлять к методу и другие специфические требования. Например, проведение анализа без разрушения образца (недеструктивный анализ) необходимо при анализе произведений искусства, археологических объектов, предметов судебной экспертизы и т.
п. В этом случае анализ часто проводят с применением рентгенофлуоресцентного и ядернофизических методов. При химическом анализе вкраплений, микрофаз металлических слитков, геологических и археологических образцов; при послойном анализе пленок; выяснении состава пятен, штрихов в рукописях, в объектах судебной экспертизы и т. д. требуется проводить локальный анализ.
При таком анализе вводят новую характеристику метода — пространственное разрешение, т. е. способносп различать близко расположенные участки образца. Пространственное разрешение определяется диаметром и глубиной области, разрушаемой при анализе. Наиболее высокое пространственное разрешение, достигаемое современными методами локального анализа, — 1 мкм по поверхности и до 1 нм (т. е.несколько моноатомных слоев) по глубине.
В локальном анализе используют рентгеноспектральные методы (электронно-зондовый микроанализатор), атомно-эмиссионные спектральные методы с лазерным возбуждением, масс-спектрометрию. Одна из важных залач современной аналитической химии — проведение химического анализа на расстоянии (дистанционный анализ). Такая проблема возникает при анализе космических объектов, исследовании дна Мирово- 32 > океана, при анализе радиоактивных или других вредных для здоровья человека веществ. Проблему анализа на расстоянии часто решают с применением ядерно-физических, масс-спектрометрических и других методов. Таким образом, большое число факторов, которые необходимо оценить и учесть при выборе метода анализа и оптимальной методики обнаружения ипи определения компонентов, делает этот этап химического анализа достаточно сложным. Определенную помощь аналитик может получить, решая эту задачу с применением моделирования на ЭВМ.
2.3. Аналитический сигнал. Измерение После стадий отбора и подготовки пробы наступает следующая стадия химического анализа, на которой и проводят обнаружение компонента или определение его количества. С этой целью измеряют аналитический сигнал. В отдельных случаях возможно непосредственное определение содержания. Так, например, в гравиметрическом методе иногда прямо измеряют массу определяемого компонента, например элементарной серы или углерода.
В большинстве же методов аналитическим сигналам на заключительной стадии анализа служит среднее из измерений физической величины, функциональна связанной с содержанием определяемого компонента. Это может быть сила тока, ЭДС системы, оптическая плотность, интенсивность излучения и т. д. В случае необходимости обнаружения какого-либо компонента обычно фиксируют появление аналитического сигнала — появление осадка, окраски, линии в спектре и т. д, Появление аналитического сигнала должно быть надежно зафиксировано. При определении количества компонента измеряется величина аналитическою сигнала: масса осадка, сила тока, интенсивность линии спектра и т.
д. Затем рассчитывают содержание компонента с использованием функциональной зависимости аналитический сигнал — содержание: у = Г'(х), которая устанавливается расчетным или опытным путем и может быть представлена в виде формулы, таблицы или графика. Содержание при этом может быть выражено абсолютным количеством определяемого компонента в молях, в единицах массы или через соответствующие конце изршцщ При измерении аналитического сигнала учитывают наличие полезного аиашпического сигнала, являющегося функцией содержания определяемого компонента, и аналитического сигнала фана, обусловленного примесями определяемого компонента и мешающими компонентами в растворах, растворителях н матрице образца, а также «шумами», возникающими в измерительных приборах, усилителях н другой аппаратуре.
Эти шумы не имеют з пиз отношения к определяемому компоненту„но накладываются на его собственный аналитический сигнал. Задача аналитика состоит в том, чтобы максимально снизить величину аналитического сигнала фона и, главное, сделать минимальными его колебания. Обычно аналитический сигнал фона учитывают при проведении контрольного (колесило) опыта, когда через все стадии химического анализа проводится проба, не содержащая определяемого компонента.
Полезным сигналом при этом будет аналитический сигнал, равный разности измеренного аналитического сигнала и аналитического сигнала фона. На основании существующей зависимости между аналитическим сигналом и содержанием находят концентрацию определяемого компонента. Обычно при этом используют методы градуировочного графика, стандартов или добавок. Описанные в литературе другие способы определения содержания компонента, как правило, являются модификацией этих трех основных методов.
Наиболее распространен метод градуировочного графика. При этом в координатах аналитический сигнал — содержание компонента строят график с использованием образцов сравнения с различным и точно известным содержанием определяемого компонента. Затем, измерив величину аналитического сигнала в анализируемой пробе, находят содержание определяемого компонента по градуировочному графику (рис. 2.2). В методе стандартов измеряют аналитический сигнал в образце сравнения (эталонном образце) с известным содержанием компонента и в анализируемой пробе: у = Яс и у„= Ус„, где Я вЂ” коэффициент пропорциональности. Если определенное в идентичных условиях значение Я заранее известно, то можно провести расчет по формуле с„= у„/Я.
Обычно же применяют соотношение у,„/у, = с„/с„, откуда уз Сзт с =— Узт Иногда используют два эталонных образца, в которых содержание компонента отличается от предполагаемого в анализируемой пробе в одном случае в меньшую, в другом — в большую сторону. Этот вариант метода стандартов называют иногда методом ограничивающих растворов. Содержание определяемого компонента рассчитывают по формуле (с з — смя)(у, — у„1) с,=с ~+ Уж,з Узтя В тех случаях, когда при определении малых количеств компонента нужно учесть влияние матрицы образца на величину аналитического сигнала, часто используют метод добавок — расчетный и графический.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
