книга 1 (1110134), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Основы тнтриметрического метода были заложены еще в середине ХХХ УХХХ столетия, метод родился как ответ на требования промышленности. Это пример метода, который развивался под напором практических задач. Первыми и главными собственно химическими продукр тами промышленности были серная и соляная кислоты, сода и хло ная вода; их применяли, например, при отбеливании тканей. Производство и применение химических веществ требовалось контролировать. Еще в 1726 г.
К.Ж.Жоффруа осуществил нейтрализацию кислот в аналитических целях. Уксусную кислоту нейтрализовали карбонатом калия; индикатором, свидетельствующим о конце такого "титрования", служило прекращение выделения газа. К 1750 г. в качестве титранта стали использовать раствор с известной концентрацией, а индикатором служил фиалковый экстракт.
Важное прикладное значение имело использование титриметрии в процессе отбеливания тканей во Франции (Ф.Декруазиль и др.); в 1795 г. был предложен метод определения гипохлорита. Здесь были отработаны устройства для титрования — пипетки, . бюретки, мерные колбы. Ж..!.Гей-Люссак позднее предложил индиго в качестве индикатора Ж 71.Гей-,Л для окислительно-восстановительного титрования. Он ввел и термин "титрование".
Г равиметрический (весовой) анализ подробно описан в учебнике 18 К.Р.Фрезениуга (1846, русский перевод 1848). Метод основывался на количественном выделении нужного вещества в осадок, высушивании, прокаливании и взвешивании. Позднее (1883) были предложены безвольные фильтры, фильтрующие тиглн Ф.Гуча (1878), органические осадители. Уже в ХХ в. появились осаждение аиз гомогенного раствора", термогравиметрия. По существу, гравиметрическим был и элементный анализ орга— нических веществ. Первые анализы такого рода выполнял АЛ.Лавуазье; он нашел, например, что в спирте соотношение С:Н равно 3,6:1 (истинное 4:1).
Основную классическук схему анализа на углерод и водород разработал немецкий химик Ю.Либих в первой половине Х1Х в.Француз Ж.Б.Дюма продложил (1831) метод определения азота, но сейчас большее значение имеет метод И.Кьельдаля (1883). Много позднее австрийский ученый Ф.Прегль разработал способы микро- анализа, за которые был удостоен Нобелевской премии (1923). Из наиболее известных книг ХХХ в. отметим "Руководство по аналитической химии" Г.Розе (1829), "Руководство по качественному химическому анализуа (1841 г.) К.Р.Фрезениуса. В России в конце Х1Х в. был широко распространен учебник аАналитическая химия", написанный Н.А.Меншуткиным, издававшийся 16 раз, в том числе и после революции.
Аналитические реагенты традиционно были неорганическими и органическими (экстракты дубильных орешков или фиалок, щавелевая кислота). Во второй половине ХХХ в. число органических соединений, используемых для анализа, увеличивается. Предложен (1879) реактив Грисса на нитрит-ион (смесь е-нафтиламина и сульфаниловой кислоты дает с нитритом красное окрашивание). М.А.Ильинский (1885) использовал 1-нитрозо-2-нафтол в качестве реагента на кобальт.
Большое значение имели работы Л.А.Чугаева, применившего диметилглиоксим для обнаружения и определения никеля. Так называемые инструментальные методы анализа известны тоже давно — если относить весы к аналитическим приборам. Первые попытки использовать электрогрйриметрию относят к началу прошлого столетия, количественные определения (меди, никеля, серебра) этим методом проводятся с 1864 г.
Важной вехой была разработка атомно-эмиссионного спектрального анализа (Германия, 60-е годы ХХХ в., физик Г.Кирхгоф и химик Р.Бунзен). Колоримегрические, фотометрическне.методы восходят еще к упоминавшемуся наблюдению Бойля о зависимости интенсивности окраски от содержания металла. Существенное значение имело установление закона светопоглощения (П.Бугер, И Ламберт, А. Ьер, -ХУХХ1 — Х1Х вв.). Русский минералог В.М.Севергин на рубеже ХУХП н 19 ХХХ столетий проводил анализы, которые мы сегодня назвали бы ~ колориметрическнми.
В 1846 г. описан способ определения меди по синей окраске ее комплекса с аммиаком, а в 1852 г. — метод определе- ~~ ния железа по окраске роданидного комплекса. Первый колоримегр ' Дюбоска появился в 1870 г. В самом конце КХХ в. сложилась теория химических взаимодействий, используемых в аналитической химии. Это заслуга немецкого физико-химика В.Оствальда, опубликовавшего в 1894 г.
свою очень известную книгу о теоретических основах аналитической химии. В основу были положены теория электролитической диссоциации и учение о химическом равновесии в растворах с участием ионов. Такой аспект теории был связан с тем, что к этому времени преобладающее место в аналитической химии заняли методы анализа в водных растворах после перевода веществ в ионное состояние. Эта теория в основе своей сохранилась и до сих пор, хотя круг ее действия ограничен химическими методами анализа, уже не занимающими такой доминирующей роли, как во времена Оствальда.
Век нынешний, новейший период истории аналитической химии, особенно богат нововведениями. Большое значение имело открытие хроматографии (русский ботаник и биохимик М.С.Цвет, 1903) и последующее создание равных вариантов хроматографического метода— процесс, продолжающийся до сих пор. А.Мартин и Р.Синг за работы по распределительной хроматографии были удостоены Нобелевских премий, Тизелиус — за исследования по злектрофорезу и "адсорбционному анализу".
Был предложен и развит метод полярографии, за который чехословацкий ученый Я.Гейровский то же был удостоен премии. Значительным дополнением к титриметрическим методам было развитие так называемого комплексонометрического титрования метода, основанного на использовании (в качестве титранта) полиаминополикарбоновых кислот, названных "комплексонами". Собственно говоря, почти все методы базировались на применении одной кислоты — этилендиаминтетрауксусной. Вклад в это направление внесен прежде всего швейцарским химиком Г.Шварценбахом, а также чехословацким ученым Р.Пршибилом и др. (30 — 50-е годы). Появилось много физических и химических методов анализа— масс-спектрометрические, рентгеновские, ядерно-физические, новые варианты электрохимических методов, интенсивно развивались фото- метрические методы (особенно с использованием органических реагентов).
Нужно отметить разработку и широкое распространение атомноабсорбционного метода (А.Уолш, К.Алкемаде, Б.В.Львов, 50-е годы). О развитии аналитической химии в России упоминалось ранее. 20 олько членов Петербургской академии наук мическим анализом — М.В.Ломоносов (1757 — 1804), В.М.Севергин (1765 — 1826), Бейльштейн (1838 — 1906). В советское время шно помогала решать многие научно-технитвенного значения (освоение атомной энергии, полупроводники и др.). Известны и крупные научные достижения. Н.А,Тананаев разработал капельный метод качественного анализа (по-видимому, одновременно с австрийским, позднее бразильским, аналитиком Ф.Файглем).
Большой вклад советские аналитики внесли в изучение комплексообразования и его использование в фотометрическом анализе (И.П.Алимарин, А.К.Бабко, Н.П,Комарь и др.), в создание и изучение органических аналитических реагентов, развитие электрохимических методов анализа. Б.В.Львов предложил электротермический вариант атомно-абсорбционного метода — достижение, признанное во всем мире. Многое сделано в развитии хроматографии, экстракции и других методах разделения. Серьезные позиции завоеваны в области анализа металлов, геологических объектов, веществ высокой чистоты, в сфере автоматизации анализа.
Сегодняшний донь аналитической химии характеризуется многими изменениями: расширяется арсенал методов анализа, особенно в сторону физических и биологических; автоматизация и математизация анализа; создание приемов и средств локального, неразрушающего, дистанционного, непрерывного анализа; подход к решению задач о формах существования компонентов в анализируемых пробах; появление новых возможностей для повышения чувствительности, точности и экспрессности анализа; дальнейшее расширение круга анализируемых объектов.
Широко используют теперь компьютеры, многое делают лазеры, появились лабораторные роботы; значительно поднялась роль аналитического контроля, особенно объектов окружающей нас среды. Возрос интерес к методологическим проблемам аналитической химии. Как четко определить предмет этой науки, какое место занимает она в системе научного знания, фундаментальная это наука или прикладная, что стимулирует ее развитие — эти и подобные вопросы были предметом многих дискуссий.
Даже в традиционных областях аналитической химии накоплены важные новые данные, которые подчас изменяют устоявшиеся представления о механизме химических реакций, лежащих в основе тех или иных аналитических методов. ГЛАВА 2 МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ Химический анализ — сложный многостадийный процесс. Можно выделить следуклцие этапы анализа лк)бого объекта: постановка задачи, выбор метода и схемы анализа, отбор пробы, подготовка пробы к анализу, измерения, обработка результатов измерений. Это деление условно: каждыи этап может быть относительно сложным и состоять из многих отдельных стадий.
В настоящей главе рассмотрим выбор метода химического анализа н обработку результатов измерений, а также некоторые общие положения этапа "измерения". Основная задача химического анализа — определение количества вещества, поэтому, преэхде чем перейти к рассмотрению этапов анализа, усповимся о единицах количества вещества и способах выражения концентрации, которые будут использованы в этой книге.
2.1. ЕДИНИЦЫ КОЛИЧЕСТВА ВЕ1ЦЕСТВА Мола За единицу количества вещества принят один моль, который содержит столько условных часта11', сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода — 12, т.е. 6,02045 10ээ. Условной частицей (е1енеп*агу евь(ьу) может быть молекула, ион, электрон, группы частиц (например, функциональная группа, часть молекулы, ассоциат, радикал и тж.). Одним словом, условная частица — это любая дискретная материальная единица (в том числе и макрообъекты, например, стол, стул, ножка стола и т.п.).
Одни условные частицы существуют реально (молекула Нэ, ион 10, стол, стул), другие — чисто условно (молекула йа01 в растворе, половина молекулы, протон в растворе). Макро- объекты легко пересчитать поппучно. Тогда как микрообъекты (атомы, молекулы и т.п.) в макрообъекте пересчитать невозможно. Поэтому единица "моль" условных частиц удобна для выражения количества микрообъектов в макрообьекте, для оценки количества макрообъектоа нецелесообразна. Для обозначения количества вещества используют символ и. За— ~Вместо термина "условная частица" иногда используют термины "структурный объект",' "заементарный объект", "структурный элемент". Термин "условная частица" рекомендован Междунагюдным соххюм по теоретической и прикладной химии (смц "Номенклатурные правила ИЮПАК по химии", т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
