(Калинкин И.П., Маметнабиев Т.Э.)

1 Предмет, цели, структура, методы аналитической химии [ 1− 8 ].

1.1 Предмет и цели аналитической химии

Точная и экспрессная информация о химическом составе веществ и соединений имеет важное, а подчас решающее значение для контроля текущих и разработки новых технологий; контроля качества (сертификации) многих видов продукции; создания новых материалов с заданными свойствами; открытия новых месторождений полезных ископаемых, контроля состояния окружающей среды и многого другого. Информацию о химическом составе веществ, то есть о содержании элементов или их соединений в анализируемых объектах предоставляет аналитическая химия (АХ). Устоявшегося и исчерпывающего определения аналитической химии не существует. Одно из наиболее приемлемых современных определений звучит следующим образом:"Аналитическая химия это наука о принципах, методах и средствах идентификации и определения химического состава веществ и соединений и в известной мере – их химической структуры".

Теоретические основы аналитической химии во многом формируются на базе теоретических основ неорганической, физической, органической, коллоидной химии, электро ‑ и радиохимии. Вместе с тем современная аналитическая химия основана и на теоретических и экспериментальных достижениях многих направлений современной физики и математики. В результате современная АХ позволяет выполнять определения в огромном диапазоне содержаний элементов: от 10² до 10^─10%(масс) (для отдельных элементов).

Аналитическая химия разрабатывает теоретические основы методов анализа, определяет границы применимости методов, их метрологические и другие характеристики, предлагает способы анализа различных объектов. Общие цели, которые ставит современная аналитическая химия при разработке своих методов заключаются прежде всего в обеспечении (достижении) высокой чувствительности (низкого предела обнаружения); высокой воспроизводимости и правильности анализа, селективности (избирательности), экспрессности, возможности анализа микрообъектов, локального анализа, анализа без разрушения образцов. Важной тенденцией является стремление к автоматизации однотипных серийных анализов, особенно при контроле технологических процессов.

Прикладной составляющей аналитической химии как науки является аналитическая служба. Аналитическая служба –. это сервисная система обеспечивающая конкретный анализ определяемых объектов с использованием методов, рекомендуемых аналитической химией. Эта служба использует уже известные методы и конкретные методики анализа с подробным описанием всех стадий и операций анализа.

АХ внесла и вносит большой вклад в решение крупнейших научно – технических задач современности – в создание ядерной энергетики, изучение космоса и океана, развитие электроники, создание технологий полупроводников, мониторинг состава окружающей среды и т.д. Остановимся коротко лишь на двух особенно близких для химиков проблемах, которые решаются с помощью АХ.

Аналитический контроль, контроль качества.

Методы аналитической химии обеспечивают экспрессный аналитический контроль и оптимизацию многих технологических процессов в химической, нефтехимической, электронной, металлургической, фармацевтической, пищевой и др. промышленностях. В связи с бурным развитием промышленности и агропромышленного комплекса к числу важных задач стал относиться аналитический контроль за чистотой окружающей среды – воздуха, почвы, воды. Результаты определений химического состава веществ и материалов являются определяющими при оценке качества сырья и продукции, т.е. при их сертификации.

Процесс сертификации по химическому составу включает как надежный аналитический контроль продукции данного качества так и обнаружение изготовителем любых отклонений качества продукции. В конечном счете аналитические данные характеризуют качество продукции и определяют ее потребительскую стоимость.

Проблемы материаловедения и научных исследований.

Современные успехи в области проблем материаловедения и научных исследований немыслимы без аналитической химии. Разработка, создание новых материалов и веществ с заданными свойствами стали возможны и возможны в дальнейшем благодаря успехам АХ.

Общеизвестно, что основные физические и химические свойства катализаторов, сорбентов, композиционных материалов, полупроводников, особо чистых веществ и других материалов и веществ, определяются не только содержанием основных компонентов, но и природой, концентрацией, локальным распределением по объему и на поверхности примесных элементов, природой и концентрацией функциональных групп на поверхности материалов. Эту информацию предоставляет совокупность методов АХ: химического анализа, физико – химических и физических методов анализа.

Комплексные химико – аналитические и физические исследования материалов и веществ позволяют установить связь между их химическим составом – структурой - физическими свойствами, т.е. полностью охарактеризовать материал (вещество), предсказать области его технического применения, разработать наиболее оптимальные технологии производства.