книга 1 (1110134), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Таким образом, аналитическая химия приобретает черты междисциплинарной науки. Каков теоретический базис аналитической химии, какие вопросы теории разрабатываются в этой области знанияу Среди таких вопросов: отбор представительных проб, методология автоматизации и математизации методов анализа, подход к химическому анализу в потоке или без разрушения образца, теоретические основы групп методов анализа или отдельных методов — последнее особенно важно.
Этот перечень далеко не полный. В учебнике мы будем использовать термин химический анализ. Под химическим анализом мы понимаем совокупность действий, которые имеют своей целью получение информации о химическом составе объекта. В зависимости от поставленной задачи определяют элементный, молекулярный, фазовый состав н т.д. 11адо различать часто встречающиеся понятия метод анализа и методика анализа, Под методом анализа понимают достаточно универсальный и теоретически обоснованный способ определения состава безотносительно к определяемому компоненту и (обычно) к анализируемому объекту. Когда говорят о методе анализа, то имеют в виду принцип, положенный в его основу, количественное выражение связи между составом и каким — либо измеряемым свойством; отработанные приемы осуществления, включая выявление и устранение помех; устройства для практической реализации и способы обработки результатов измерений.
Методика анализа — это подробное описание анализа данного объекта с использованием выбранного метода. Не бывает методик беэ указания определяемых или обнаруживаемых компонен— тов, объекта анализа и применяемого метода, например, методика полярографического определения кадмия в жаропрочной стали, методика хроматографического определения фенола в речных водах. 1.2.1. Структура современной аналитической химии Можно выделить три функции аналитической химии как области знания: 1) решение общих вопросов анализа (например, развитие его метрологии); 2) разработка аналитических методов; 3) решение конк- б ретных задач анализа (например, создание аналитической химии пестицидов). Рассмотрим далев внутреннюю структуру этой науки.
Можно выделить начестоеннмй и ноличестоеннмй анализы. Первый решает вопрос о том, какие компоненты включает анализируемый объект, второй дает сведения о количественном содержании всех или отдельных компонентов. При определении микропримесей грань между этими видами анализа подчас стираетс». Можно предложить другие классификации видов анализа: эоловой — лональнмй, дестуухтионмй — недестуунтионмй; нонтантный — дистанзионннй; дискретный — ненуеуманмй.
Классификация может базироватьс» на масштабе работы, объеме или массе пробы: макро-, полумикро-, микро-, ультрамикро- и субмикроанализы. Классификация видов анализа может быть основана на природе обнаруживаемых или определяемых частиц; в этом случае естественно говорить об анализе изотопном, элементном (атомно-ионном), структурно-групповом (функциональном), молекулярном, вещественном, фазовом. Когда говорят асделайте химический анализ", часто имеют в виду определение элементного состава образца.
Этот вид анализа называют элежентнмж. Из каких элементов состоит данный объект, какова их концентраци» или количество — вот вопросы, на которые мы получаем ответ, провод» элементный анализ. Однако задачи аналитической химии этим не ограничиваются. Изотот нмж анализом профессиональные аналитики аанимаются мало; такие анализы чаще проводят физики, геологи, биологи. Например, определение дейтерированной воды в обычной воде, а также "тяжелого" кислорода (изотоп кислород-18) в смеси с распространенным изотопом кислородом-16. Изотопный анелиз необходим при исследовании искусственных элементов, например трансурановых.
В зев~затаенно.а анализе определяют, в какой форме присутствует интересующий нас компонент в анализируемом объекте и каково содержание этих форм. Например, в какой степени окисления присутствует элемент (мышьяк (111) или (Ч)), в каком химическом состоянии присутствует элемент (например, медь в минерале может быть в виде оксида или сульфида нли смеси этих соединений). Вещественный анализ имеет много общего с молекул»рным и фазовым.
Молехуллуымй анализ — это обнаружение и определение химических соединений. Типичным примером является анализ смеси газов. Например, определение в воздухе основных компонентов (азот, кислород, диоксид углерода, инертные газы, оаон) и таких примесей, как 7 оксиды азота или серы.
Среди методов молекулярного анализа ныне главенствующее место занимают хроматографические. Для химиков-органиков существен еще один вид анализа, промежуточный между элементным и молекулярнь|м — сгврукгпуряо ~рузаевой аяаляз. Это прежде всего определение функциональных групп, т.е. отдельных групп органических соединений — карбоксильной, гидроксильной, аминной и др. Упомянем еще фазовый анализ — анализ включений в неоднородном объекте, например минералах.
Так, сульфид и оксид меди не распределены в минерале гомогенно, а образуют отдельные фазы. 1.2.2. Методы аналитической химии Все существующие методы аналитической химии можно разделить на методы пробоотбора, разложения проб, разделения компонентов, обнаружения (идентификации) и определения. Существуют гибридные методы, сочетающие разделение и определение. Методы обнаружения и определения имеют много общего. Наибольшее значение имеют методы определения, В арсенале аналитической химии — эффективные методы определения, основанные на разных принципах.
Принципы-то разные, но все они основаны на зависимости между составом вещества и его свойствами. Обычно измеряют свойство, например, интенсивность окраски, радиоактивность или электрическую проводимость, и по полученному сигналу судят о составе вещества, точнее, о содержании интересующего нас компонента. Можно классифицировать методы определения по характеру измеряемого свойства или по способу регистрации соответствующего сигнала. Методы определения делятся на гиллсчесхие, фиэачесхие а бволомм чесазе. Химические методы базируются иа химических (в том числе электрохимических) реакциях. Сюда можно отнести и методы, называемые физико-химическими. Физические методы основаны на физических явлениях и процессах (взаимодействие вещества с потоком энергии), биологические — на явлении жизни. Эта классификация условна.
Так, фотометрические методы могут быть и химическими (в большинстве случаев), и чисто физическими, Это относится и к люминесцентным методам. В ядерно-физических методах иногда важную роль играют химические операции; это особенно относится к радиохн— мическим методам. Можно классифицировать методы определения по видам анализа, для которых они предназначены. Можно говорить о методах изотопно- 8 го, элементного, молекулярного анализа и т.д. Однако и эта классификация имеет недостатки, может быть, более существенные, чем предыдущая. В самом деле, большинство методов элементного анализа (кроме радиоактивационного) применяются и для структурно-группового или молекулярного анализа. Главным методом изотопного анализа является масс-спектрометрия, но ее используют и в элементном, структурно-групповом и молекулярном анализе. Типичный метод молекулярного анализа — газовая хроматография — применяется для элементного анализа органических веществ в Сэл-анализаторах.
Основные требования к методам аналитической химии: правильность и хорошая воспроизводимость результатов, низкий предел обнаружения нужных компонентов, избирательность, зкспрессность, простота анализа, возможность его автоматизации. В специальных случаях важны локальность определений, анализ на расстоянии (без непосредственного контакта с анализируемым объектом), анализ без разрушения образца.
Для массовых анализов большое значение приобретает фактор экономичности определений. Все эти требования отражают основные тенденции развития аналитической химии. Выполнение этих требований возможно на основе широкой "инструментелизацииэ химического анализа. Тенденция к увеличению роли инструментальных методов анализа несомненна, хотя и традициониые методы играют большую роль.
Одна из важных черт развития науки в наши дни— математнзация, и аналитическая химия не составляет исключения. Методы аналитической химии основаны на различных принципах, часто из областей науки, далеких от нее. Однако разные методы и направления химического анализа объединены общей целью, в результате под все методы и направления подводится единый фундамент. Так как основное, что роднит упомянутые методы и направления, связана с измерением количества вещества, особое значение приобретают метрологические аспекты химического анализа.
ЬЗ. АНАЛИТИЧЕСКАЯ СЛУЖБА. ЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА В нашей стране аналитическая служба представляет собой совокупность аналитических служб отдельных ведомств, например, в области промышленности, геологии, сельского хозяйства, ведомств охраны природы, здравоохранения и др. В США есть государственные аналитические службы, например в агентствах по защите окружающей среды, по аэронавтике и исследованию космического пространства; далее система распадается на подразделения, обслуживающие корпорации; 9 иногда аналитические обслуживающие центры совдаются в высших учебных заведениях. В промышленности различают контроль технологических процессов и контроль сырья и готовой продукции.
Первый, как правило, должен быть оперативным, часто непрерывным, желательно автоматизированным. Второй, иногда будучи непрерывным (анализ сырья на ленте транспортера, например неразрушающими ядерно-физическими мето-' дами), обычно все-таки дискретный, выборочный, но во многих случаях требует точности и определения нескольких компонентов и чаще выполняется в лаборатории. Деятельность аналитических лабораторий предприятий имеет исключительно важное значение для государства в целом. Главная задача производственных лабораторий — в каждодневном обслуживании производства..Многие лаборатории ведут и методическую работу. Для эффективной работы контрольно-аналитические лаборатории должны постоянно получать новые методы, реактивы, приборы.
Аналитики-исследователи стремятся приблизить свои рекомендации к практике, Многие прикладные лаборатории, располагающие квалифицированными кадрами и современным оборудованием, учась вуют в научной работе. В крупных лабораториях организуются специальные методические группы, основная цель которых — разработка, поиск, усовершенствование и приспособление к запросам завода методов и приемов анализа. Очень важно укреплять такую научную базу на предприятиях, делать заводские лаборатории центрами исследований в области аналитической химии.
Помощь развитию научных исследований в заводских лабораториях призваны оказать прежде всего соответствующие лаборатории отраслевых научно-исследовательских институтов, а также вузы и академические научные учреждения. Важен и обмен опытом между лабораториями, особенно в данной отрасли. Нельзя забывать также, что организация и проведение исследований — лучшее средство повышения квалификации работников лабораторий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
