Предмет аналитической химии

Основные понятия

Аналитическая химия - это наука о принципах, методах и средствах идентификации и определения химического состава веществ и соединений. Под идентификацией понимают определение качественного состава, структуры и химического строения рассматриваемых соединений. Под химическим составом понимают элементный, молекулярный, вещественный и фазовый составы анализируемых объектов.

Теоретические основы аналитический химии во многом формируются на теоретической базе смежных химических дисциплин: неорганической, физической, органической, коллоидной химии, электрохимии. Вместе с тем, современная аналитическая химия широко использует теоретические и экспериментальные достижения многих направлений современной физики, математики, метрологии и информатики.

Структура и классификация современной аналитической химии по методам анализа многопланова. Прежде всего, выделяют качественный и количественный анализ.

В основе качественного анализа лежат либо химические реакции, сопровождающиеся визуальным изменением качественного состояния раствора (изменение окраски, выпадение осадка и т.п.), либо индивидуальные характеристические физические свойства обнаруживаемых веществ или элементов (характеристическое излучение или поглощение света определенных длин волн).

Количественные определения базируются на законе сохранения массы веществ в процессе их химического превращения и на законе эквивалентов при химическом взаимодействии веществ. В основу определения могут быть положены различные принципы – проявление характеристических химических или физических свойств определяемых компонентов (аналитов).

В любом виде анализа для получения результатов применяют одноименные методы, т.е. возможные способы получения оптимальной аналитической информации на основе применяемого принципа анализа. При этом во всех методах получение достоверной информации обеспечивается созданием оптимальных условий, как для протекания химической реакции, так и для измерения аналитического сигнала – регистрируемой физической величины, функционально связанной с концентрацией определяемого компонента (аналита).

Классические химические методы анализа широко используют при количественных определениях больших и средних содержаний компонентов (от 99,9 % до 0,1 %). А для определения малых содержаний примесей (10^–4–10^–10 %) применяют различные физические и физико-химические методы анализа.

Таким образом, совокупность химических, физических и физико-химических методов анализа представляет единый предмет – аналитическую химию.

Аналитическую химию условно подразделяют на две составляющие: фундаментальную и прикладную. Фундаментальная составляющая или аналитическая химия, как наука, разрабатывает теоретические основы аналитической химии и практические приемы методов анализа, определяет границы применимости методов, их аналитические и метрологические характеристики, предлагает способы и методики анализа различных объектов. Прикладная составляющая – это сервисная аналитическая служба: совокупность обслуживающих аналитических лабораторий на промышленных предприятиях и в научно-исследовательских организациях. Здесь используются уже известные методы и разработанные методики анализа, которые содержат подробное описание всех операций при проведении анализа, обеспечивающих получение результатов с регламинтированными (метрологическими) характеристиками.

Методы анализа и их классификация

При систематизации методов аналитической химии, основанных на природе обнаруживаемых или определяемых компонентов, различают: элементный, молекулярный, вещественный, фазовый, изотопный и структурно-групповой методы анализа.

Задачей элементного анализа является получение информации из каких химических элементов состоит анализируемый образец и какая их концентрация или содержание (количество). Вещественный и близкий к нему фазовый анализ позволяют получить информацию в виде каких индивидуальных химических веществ или в каких формах интересующий нас компонент входит в состав анализируемого объекта и каково содержание этих форм. Задачей молекулярного и изотопного анализа являются соответственно, определение молекулярного состава анализируемого соединения и изотопного состава элемента. Задачей структурно-группового (функционального) анализа является определение функциональных групп органических соединений.

Существует классификация методов АХ, основанная и на других принципах, в частности, по природе и особенностям анализируемого объекта. Например, "АХ фенолов", "АХ железных руд" и т.п. В перечне изданной литературы по аналитической химии важное место занимает серия книг под общим названием "АХ элементов". Иногда методы АХ классифицируют по величине массы пробы и определяемого компонента: "АХ малых концентраций", "Методы анализа тонких плёнок" и т. д. Но эти понятия используют, как правило, в качестве дополнительных и уточняющих характеристик.

Все существующие методы элементного анализа, исходя из их сущности и назначения, можно разделить на методы пробоотбора, разложения проб, концентрирования и разделения компонентов, методы обнаружения, идентификации и количественного определения. Можно также выделить гибридные или комбинированные методы, сочетающие разделение и определение веществ. Методы качественного и количественного определения делят на химические, физические, физико-химические и биологические. Более подробно их можно иллюстрировать условной схемой (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 – Методы аналитической химии