книга 1 (1110134), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Чувсязвмнзелзяоспзз метода или методики определяется тем минимельным количествам вещества, которое можно обнаруживать или определять данным методом, па данной методике (более строгое определение этого понятия и ега количественное выражение см. далее в этой же главе). На рис. 2.1 приведена относительная характеристика чувствительности некоторых методов. Нижняя граница определяемого содержания демонстрирует возможности метода и результат, достигаемый при определении ряда веществ. Сопоставляя чувствительность различных методов и оценивая примерное содержание компонента в образце, химик выбирает тот или иной метод анализа. Например, для определения содержания натрия в силикатных породах используют гравиметрический метод, позволяющий определять миллиграммовые н более массы натрия; для определения мнкрограммовых масс того же элемента в растениях и биологических образцах животного происхож- )~ денна — метод пламенной фотометрии; для определения натрия в воде особой чистоты (нано- и пикограммовые кали- и чества) — метод лазерной спектроскопии: й Избиржзельность меюда.
При проведении анализа имеют дело я с самыми, разнообразными объ- 1' — зм ленного и сельскохазяйственно- ьь го производства, объектами р й ~ й з ь з ь ь и окружаклцей среды, космичес- $ $ р "~ й й кими объектами, праизведе- 8 $5 ь ~ й ~ В нно, ' выбор ме да и методики анализа при этом 6 определяется не только задачей анализа, но также свойствами и особенностями образца. Необходимо учитывать физические свойства анализируемого объекта: его агрегатное состояние, летучесть, гнгроскопичность, механическую прочность и т.д. Определяющими при выборе метода анализа являются химические свойства образца. При зтом важно знать и принимать во внимание: химические свойства основы образца, часто называемой мвтрицей анализируемого объекта; качественный химический состав образца; химические свойства определяемого компонента и сопутствующих ему примесей.
Зная химические свойства основы и ожидаемых компонентов аналазируемого объекта, оценив возможные помехи, выбиран~т как можно более (для данных условий) избиуательхый .еетод, т."е. метод, с по-. мощью которого в данных условиях можно обнаружить или опреде . лить нужные компоненты без помех со стороны других присутствующих компонентов. В химической литературе наряду с термином "избирательность'",,' используют термин "селективность". Если метод или методика позво ) ляют обнаруживать или определять только один компонент, то ихр называют с и е ц и ф и ч н ы м и. Можно говорить об избирательности метода, методики и отдельной реакции, положенной в основу обнаружения или определения компонента.
Так, высокой избирательностью характеризуются такие методы, как ионометрия, атомно-абсорбционный и ферментативный методы. Многие реакции, лежащие в основе методик, также высоко избирательны. Например, образование некоторых комплексных соединений с органическими реагентами, ферментативные и злектрохимические реакции. Реакции же взаимодействия иода с крахмалом и аммонийсодержащих веществ со щелочами, используемые для обнаружения иона аммония, специфичны. Методику химического анализа можно сделать более избирательной, изменив условия проведения анализа (рН среды, концентрация реагентов, растворитель и т.д.); устранив влияние мешающих компонентов переведением их в нереакционноспособную форму (маскирование) или отделением (осаждение, экстракция, хроматография) их от основного компонента.
Примером высокоизбирательной методики может быть определение никеля в сталях гравиметрическим методом с использованием реакции осаждения малорастворнмого комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом. Осаждение проводят в слабоаммиачиой среде, железо маскируют винной или лимонной кислотой. Рассматривая методы и методики, следует сказать об у н и в е р— с а л ь н о с т и — возможности обнаруживать или определять многие компоненты. Особенно ценно иметь возможность обнаруживать или определять многие компоненты одновременно из одной пробы, т.е.
2В проводить анализ многокомпонентных систем. Высокая избирательность метода и его универсальность не противоречат друг другу: многие универсальные методы анализа отличаются высокой избирательностью определения отдельных компонентов, например, такие методы, как хроматография, некоторые виды вольтамперометрни, атомно-эмиссионная спектромегрия.
Методами атомно-эмиссионной спектрометрии с применением индуктивно связанной плазмы и квантомегров можно определять из одной пробы 1без разделения) 25 — 30 различных элементов. Требование к точности анализа. Точность — это собирательная характеристика метода или методики, включающая их правильность и воспроизводимость.
Когда говорят о высокой точности, предполагают, что результаты правильные и разброс данных анализа нозначителен. Точность часто характеризуют относительной погрешностью (ошибкой) определения в процентах. Требования к точности анализа обычно определяются целью и задачами анализа, природой объекта.
Необязательно всегда стремиться к высокой точности. Например, при текущем контроле многих металлургических и химических производств определение компонентов можно проводить с погрешностью в 10 — 15%. В том случае, когда ва.кно более точно знать как содержание основного компонента, так и содержание вредных примесей (например, в фармацевтической и пищевой промышленности), погрешность не должна быть выше 0,1-1%. Для полупроводников же погрешность определения основных компонентов должна быть ниже 0,1%, а по возможности и 0,01%, так как физические свойства этих соединений в значительной степени зависят от постоянства нх стехкометрнческого состава. Достаточно точны гравиметрические и тятриметрические методы, погрешность которых обычно составляет соответственно 0,05-0,2 и 0,1-0,5%.
Из современных методов наиболее точен кулонометрический метод, позволяющий проводить определение компонентов с погрешностью 0,00 1-0,01%. Как правило, требования к точности химического анализа диктуют технологи, геологи, медики, физики и т.д. Но у химиков-аналитиков всегда должно быть собственное понимание необходимости достижения той или иной точности при проведении анализа. Неоправданное требование высокой точности определения обычно удлиняет и удорожает химический анализ. Так, при увеличении точности определения ряда компонентов с 2 до 0,2% время анализа увеличивается более чем в 20 раз.
Завышение требований к точности часто приводит к необходимости использовать сложную и дорогостоящую аппаратуру. Таким обрезом, у исследователя должен быть трезвый подход к выбору более или а менее точного метода, особенно при проведении массовых химических анализов. Экспрессность метода. Требование к экспрессностн, т.е. быстроте.. проведения анализа, часто выдвигается как одно из основных требований при выборе метода или методики анализа.
Задачи анализа иногда диктуют необходимость выбора экспрессного метода. Например, при конвертерной плавке стали, продолжающейся 1Ь вЂ” 30 мин, неоднократно определяют содержание элементов, т.е. каждый анализ должен занимать лишь несколько минут. При проведении хирургических операций иногда возникает потребность также в течение нескольких минут определить в крови или тканях больного концентрацию биологически активного соединения (мочевина, глюкоза, лекарственный препарат и т.п.). Ксть методы, которые позволяют проводить анализ очень быстро.
Так, методы атомно-эмиссионной спектрометрии с применением квантометров дают возможность определять 15 — 20 элементов эа несколько секунд; в методе ионометрии используют ион-селективные, в том числе ферментные электроды, время определения прн этом составляет 0,5 — 1 мин. Следует отметить, что в большинстве методов и 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, методы и 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 — титриметрические, гравиметрические, потенциометрические методы. Аппаратура большей стоимости используется, например, в вольтамперометрии, спектрофотометрии, люминесценции, атомной абсорбции. Наиболее высока стоимость аппаратуры, используемой в нейтронно-активацнонном методе анализа, масс-спектрометрии,атомно-эмиссионной ЯМР- и ЭПР-спектроскопии, в спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Оценивая стоимость анализа, учитывают также стоимость и доступность реактивов; время, затрачиваемое на обнаружение или определение одно~о компонента; массу анализируемой пробы, особенно в тех 30 случаях, когда дорогостоящим является свм материал аяелиаируемого объекта (сплавы и слитки платиновых металлов, аслота и т,п.).
При прочих равных условиях для решения поставленной авдвчи следует выбирать наиболее дешевые метод и методику проведения анализа. Автшсвтнаация апализв. При проведении массовых однородных анализов следует выбирать метод, допускающий автоматизацию анализа, которая позволяет облегчить труд аналитике, .заманив многие ручные, трудоемкие операции автоматическими, снизить погрешности отдельных операций, увеличить скорость проведения анализа, снизить его стоимость, проводить внелив нв расстоянии и т.д. В современных методах анализа тенденция к автоматизации воарастает.
Хотя автоматизация анализа часто требует больших аатрвт, ее применение обусловлено процессом автоматиавции производстве в целом и всевоараствющими требованиями к контролю качества продукции, Другив требования к методам внелиаа. Помимо приведенных факторов, которые принимаются во внимание при выборе метода и методики, задачи аналиае могут предъявлять к методу и)другие специфические требования. Например, проведение анализа без разрушения образца (недеструктивный внвлив) необходимо при анализе произведений искусства, археологических объектов, предметоз судебной зкспертиаы н т.п. В этом случае энвлиа часто проводят с применением ренпенофлуоресцеятного и ядерно-физических методов. При химическом анализе вкраплений, микрофаа 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 акалэе. При таком внвлиае вводят новую характеристику метода— престракстпеснэее разрешение, т.е. способность различать блиако расположенные участки обрваца. Пространственное рварешение определяется диаметром и глубиной области, разрушаемой при анализе. Наиболее высокое простреяствеяное разрешение, достигаемое современными методамн локального анализа, — 1 мкм по поверхности и до 1 нм (т.е. несколько мояовтомных слоев) по глубине.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
