химический каталог




АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ, наука об определении химический состава в-в и, в некоторой степени, химический строения соединений. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. развивает общие теоретич. основы химический анализа, разрабатывает методы определения компонентов изучаемого образца, решает задачи анализа конкретных объектов.

Осн. цель АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх. - обеспечить в зависимости от поставленной задачи точность, высокую чувствительность, экспрессность и (или) избирательность анализа. Разрабатываются методы, позволяющие анализировать микрообъекты (см. Микрохимический анализ), проводить локальный анализ (в точке, на поверхности и т.д.), анализ без разрушения образца (см. Неразрушающий анализ), на расстоянии от него (дистанционный анализ), непрерывный анализ (например, в потоке), а также устанавливать, в виде какого химический соединение и в составе какой фазы существует в образце определяемый компонент (фазовый анализ). Важные тенденции развития АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х.-автоматизация анализов, особенно при контроле технол. процессов (см. Автоматизированный анализ), и математизация, в частности широкое использование ЭВМ.

Структура. Можно выделить три крупных направления АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх.: общие теоретич. основы; разработка методов анализа; АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. отдельных объектов. В зависимости от цели анализа различают качественный анализ и количественный анализ. Задача первого - обнаружение и идентификация компонентов анализируемого образца, второго - определение их концентраций или масс. В зависимости от того, какие именно компоненты нужно обнаружить или определить, различают изотопный анализ, элементный анализ, структурно-групповой (в т. ч. функциональный анализ), молекулярный анализ, фазовый анализ. По природе анализируемого объекта различают анализ неорганическое и органическое веществ.

В теоретич. основах АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. существенное место занимает метрология химического анализа, в том числе статистич. обработка результатов. Теория А. х. включает также учение об отборе и подготовке аналитических проб, о составлении схемы анализа и выборе методов, принципах и путях автоматизации анализа, применения ЭВМ, а также основы народнохозяйств. использования результатов химический анализа. Особенность АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. - изучение не общих, а индивидуальных, специфический свойств и характеристик объектов, что обеспечивает избирательность многие аналит. методов. Благодаря тесным связям с достижениями физики, математики, биологии и различные областей техники (это особенно касается методов анализа) А. х. превращаются в дисциплину на стыке наук.

В АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. различают методы разделения, определения (обнаружения) и гибридные, сочетающие методы первых двух групп. Методы определения подразделяют на химические методы анализа (гравиметрич. анализ, титриметрия), физико-химические методы анализа (например, электрохимический, фотометрич., кинетическая), физические методы анализа (спектральные, ядерно-физических и др.) и биологические методы анализа. Иногда методы определения делят на химические, основанные на химический реакциях, физические, базирующиеся на физических явлениях, и биологические, использующие отклик организмов на изменения в окружающей среде.

Практически все методы определения основаны на зависимости к.-л. доступных измерению свойств веществ от их состава. Поэтому важное направление АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. - отыскание и изучение таких зависимостей с целью использования их для решения аналит. задач. При этом почти всегда необходимо найти уравение связи между свойством и составом, разработать способы регистрации свойства (аналит. сигнала), устранить помехи со стороны др. компонентов, исключить мешающее влияние различные факторов (например, флуктуации температуры). Величину аналит. сигнала переводят в единицы, характеризующие количество или концентрацию компонентов. Измеряемыми свойствами могут быть, например, масса, объем, светопоглощение.

Большое внимание уделяется теории методов анализа. Теория химический и частично физических-химический методов базируется на представлениях о нескольких основные типах химический реакций, широко используемых в анализе (кислотно-основных, окислит.-восстановит., комплексообразования), и нескольких важных процессах (осаждения - растворения, экстракции). Внимание к этим вопросам обусловлено историей развития АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. и практическое значимостью соответствующих методов. Поскольку, однако, доля химический методов уменьшается, а доля физических-химический и физических методов растет, большое значение приобретает совершенствование теории методов двух последних групп и интегрирование теоретич. аспектов отдельных методов в общей теории АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх.

История развития. Испытания материалов проводились еще в глубокой древности, например руды исследовали с целью установления их пригодности для плавки, различные изделия -для определения содержания в них Аи и Ag. Алхимики 14-16 вв. впервые применили взвешивание и выполнили огромный объем эксперим. работ по изучению свойств веществ, положив начало химический методам анализа. В 16-17 вв. (период ятрохимии) появились новые химический способы обнаружения веществ, основанные на реакциях в растворе (например, открытие ионов Ag+ по образованию осадка с ионами Cl-). Родоначальником научной АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх. считают Р. Бойля, который ввел понятие "химический анализ".

До 1-й пол. 19 в. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх. была основные разделом химии. В этот период были открыты многие химический элементы, выделены составные части некоторых природные веществ, установлены законы постоянства состава и кратных отношений, закон сохранения массы. Т. Бергман разработал схему систематич. анализа, ввел H2S как аналит. реагент, предложил методы анализа в пламени с получением перлов и т.д. В 19 в. систематич. качеств. анализ усовершенствовали Г. Розе и К. Фрезениус. Этот же век ознаменовался огромными успехами в развитии количественное анализа. Был создан титриметрич. метод (Ф. Декруазиль, Ж. Гей-Люссак), значительно усовершенствован гравиметрич. анализ, разработаны методы анализа газов. Большое значение имело развитие методов элементного анализа органическое соединений (Ю. Либих). В кон. 19 в. сложилась теория АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х., в основу которой было положено учение о химический равновесии в растворах с участием ионов (главным образом В. Оствальд). К этому времени преобладающее место в АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. заняли методы анализа ионов в водных растворах.

В 20 в. разработаны методы микроанализа органическое соединений (Ф. Прегль). Был предложен полярографич. метод (Я. Гейровский, 1922). Пoявилocь много физических-химический и физических методов, например масс-спектрометрический, рентгеновский, ядерно-физические. Большое значение имело открытие хроматографии (М.С. Цвет, 1903) и создание затем разных его вариантов, в частности распределит. хроматографии (А. Мартин иР. Синт, 1941).

В России и в СССР большое значение для развития АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх. имели работы Н.А. Меншуткина (его учебник по АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх. выдержал 16 изданий). М.А. Ильинский, и особенно Л.А. Чугаев ввели в практику органическое аналит. реагенты (кон. 19-нач. 20 вв.), Н.А. Тананаев разработал капельный метод качеств. анализа (одновременно с Ф. Файглем, 20-е гг. 20 в.). В 1938 Н. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Измайлов и М.С Шрайбер впервые описали тонкослойную хроматографию. В 1940-е гг. были предложены плазменные источники для атомно-эмиссионного анализа. Большой вклад советские ученые внесли в изучение комплексообразования и его аналит. использования (И.П. Алимарин, АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯК. БабкоХ в теорию действия органическое аналит. реагентов, в развитие методов фотометрич. анализа, атомно-абсорбц. спектроскопии, в АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх. отдельных элементов, особенно редких и платиновых, и ряда объектов - веществ высокой чистоты, минеральных сырья, металлов и сплавов.

Требования практики всегда стимулировали развитие АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. Так, в 40-70-х гг. 20 в. в связи с необходимостью анализа ядерных, полупроводниковых и др. материалов высокой чистоты были созданы такие чувствительные методы, как радиоактивационный анализ, искровая масс-спектроме-трия, химико-спектральный анализ, _вольтамперометрия, обеспечивающие определение до 10-7- 10-8% примесей в чистых веществах, т.е. 1 часть примеси на 10-1000 млрд. частей основные вещества. Для развития черной металлургии, особенно в связи с переходом к скоростному конвертерному производству стали, решающее значение приобрела экспрессность анализа. Использование так называемой квантометров-фотоэлектрич. приборов для многоэлементного оптический спектрального или рентгеновского анализа позволяет проводить анализ в ходе плавки за несколько минут.

Необходимость анализа сложных смесей органическое соединений обусловила интенсивное развитие газовой хроматографии, которая позволяет анализировать сложнейшие смеси, содержащие несколько десятков и даже сотен веществ. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. в значительной мере способствовала овладению энергией атомного ядра, изучению космоса и океана, развитию электроники, прогрессу биологическое наук.

Предмет исследования. Важную роль играет развитие теории отбора проб анализируемых материалов; обычно вопросы пробоотбора решаются совместно со специалистами по изучаемым веществам (например, с геологами, металловедами). А.х. разрабатывает способы разложения проб - растворение, сплавление, спекание и т.д., которые должны обеспечивать полное "вскрытие" образца и не допускать потерь определяемых компонентов и загрязнений извне. В задачи АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. входит развитие техники таких общих операций анализа, как измерение объемов, фильтрование, прокаливание.

Одна из задач АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯх.-определение направлений развития аналит. приборостроения, создание новых схем и конструкций приборов (что чаще всего служит завершающей стадией разработки метода анализа), а также синтез новых аналит. реактивов.

Для количественное анализа очень важны метрологич. характеристики методов и приборов. В связи с этим АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. изучает проблемы градуировки, изготовления и использования образцов сравнения (в т.ч. стандартных образцов) и др. ср-в обеспечения правильности анализа. Существ. место занимает обработка результатов анализа, в том числе с использованием ЭВМ. Для оптимизации условий анализа используют теорию информации, мат. теорию полезности, теорию распознавания образов и др. разделы математики. ЭВМ применяются не только для обработки результатов, но и для управления приборами, учета помех, градуировки, планирования эксперимента; существуют аналит. задачи, решаемые только с помощью ЭВМ, например идентификации молекул органическое соединений с использованием теории искусств. интеллекта (см. Автоматизированный анализ). АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. определяет общий подход к выбору путей и методов анализа. Разрабатываются способы сопоставления методов, условия их взаимозаменяемости и сочетания, принципы и пути автоматизации анализа. Для практическое использования анализа необходима разработка представлений о его результате как показателе кач-ва продукции, учение об экспрессном контроле технол. процессов, создание экономичных методов. Большое значение для аналитиков, работающих в различные отраслях народного хозяйства, имеет унификация и стандартизация методов. Разрабатывается теория оптимизации кол-ва информации, необходимой для решения аналит. задачи.

Методы анализа. В зависимости от массы или объема анализируемого образца методы разделения и определения иногда подразделяют на макро-, микро- и ультрамикрометоды.

К разделению смесей обычно прибегают в тех случаях, когда методы прямого определения или обнаружения не позволяют получить правильный результат из-за мешающего влияния др. компонентов образца. Особенно важно так называемой относит. концентрирование - отделение малых кол-в определяемых компонентов от значительно больших кол-в основных компонентов пробы. Разделение смесей может базироваться на различии в термодинамическое, или равновесных, характеристиках компонентов (константы обмена ионов, константы устойчивости комплексов) или кинетическая параметров. Для разделения применяют главным образом хроматографию, экстракцию, осаждение, дистилляцию, а также электрохимический методы, например электроосаждение.

Методы определения-основные группа методов АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. В основе методов количественное анализа лежит зависимость к.-л. измеримого свойства, чаще всего физического, от состава образца. Эта зависимость должна описываться определенным и известным образом.

Быстро развиваются гибридные методы анализа, объединяющие разделение и определение. Например, газовая хроматография с различные детекторами - важнейший метод анализа сложных смесей органическое соединений. Для анализа труднолетучих и термически нестойких соединение более удобна высокоэффективная жидкостная хроматография.

Для анализа необходимы разнообразные методы, поскольку каждый из них имеет свои достоинства и ограничения. Так, чрезвычайно чувствительный радиоактивационные и масс-спектральные методы требуют сложной и дорогостоящей аппаратуры. Простые, доступные и очень чувствительный кинетическая методы не всегда обеспечивают нужную воспроизводимость результатов. При оценке и сопоставлении методов, при выборе их для решения конкретных задач принимаются во внимание многие факторы: метрологич. параметры, сфера возможного использования, наличие аппаратуры, квалификация аналитика, традиции и др. Важнейшие среди этих факторов - такие метрологич. параметры, как предел обнаружения или диапазон концентраций (кол-в), в котором метод дает надежные результаты, и точность метода, т.е. правильность и воспроизводимость результатов. В ряде случаев большое значение имеют "многокомпонентные" методы, позволяющие определять сразу большое число компонентов, например атомно-эмиссионный и рентгеновский спектральный анализ, хроматография. Роль таких методов возрастает. При прочих равных условиях предпочитают методы прямого анализа, т.е. не связанного с химический подготовкой пробы, однако иногда такая подготовка необходима. Например, предварит. концентрирование исследуемого компонента позволяет определять меньшие его концентрации, устранять трудности, связанные с негомог. распределением компонента в пробе и отсутствием образцов сравнения.

Особое место занимают методы локального анализа. Существ. роль среди них играют рентгеноспектральный микроанализ (электронный зонд), масс-спектрометрия вторичных ионов, спектроскопия оже-электронов и др. физических методы. Они имеют большое значение, в частности, при анализе поверхностных слоев твердых материалов или включений в горных породах.

Специфич. группу составляют методы элементного анализа органическое соединений. Обычно органическое вещество тем или иным способом разлагают, а его компоненты в виде простейших неорганическое соединение (СО2, Н2О, NH3 и др.) определяют обычными методами. Применение газовой хроматографии позволило автоматизировать элементный анализ; для этого выпускаются С-, Н-, N-анализаторы и др. приборы-автоматы. Анализ органическое соединений по функциональных группам (функциональный анализ) выполняется различные химический, электрохимический, спектральными (ЯМР-, ИК-спектроскопия) или хроматографич. методами.

При фазовом анализе, т.е. определении химический соединение, образующих отдельные фазы, последние предварительно выделяют, например, с помощью избирательного растворителя, а затем полученные растворы анализируют обычными методами; весьма перспективны физических методы фазового анализа без предварит. разделения фаз.

Практическое значение. Химическая анализ обеспечивает контроль многие технол. процессов и кач-ва продукции во многие отраслях промышлености, играет огромную роль при поиске и разведке полезных ископаемых в горнодобывающей промышлености (см. Геохимические методы поисков полезных ископаемых). С помощью химический анализа контролируется чистота окружающей среды (воды и воздуха). Достижения АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ х. используют в различные отраслях науки и техники: атомной энергетике, электронике, океанологии, биологии, медицине, криминалистике, археологии, космич. исследованиях.

Велико народнохозяйств. значение химический анализа. Так, точное определение легирующих добавок в металлургии позволяет экономить ценные металлы. Переход на непрерывный автоматич. анализ в мед. и агрохимический лабораториях дает возможность резко увеличить скорость анализов (крови, мочи, вытяжек из почв и т.д.) и уменьшить численность сотрудников лабораторий.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
смесительные узлы korf sur (surp) 80-6,3
обрезание юао
детский улични аттракцион карусель
марки автомобилей комфорт класса

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(22.06.2017)