Лекция 1. Предмет и задачи аналитической химии

Аналитическая химия – наука о принципах и методах определения химического состава вещества и его структуры.

Предметом аналитической химии как науки является теория и практика химического анализа.

Аналитическая химия включает качественный и количественный анализы. Задача качественного анализа – обнаружение отдельных компонентов (элементов, ионов, соединений) анализируемого образца и идентификация соединений. Задача количественного анализа – определение количеств (концентрации или массы компонентов). Некоторые современные методы анализа (например, эмиссионная спектроскопия) позволяют сразу получать информацию и о качественном составе образца, и о количественном содержании отдельных компонентов.

В целом,задачами аналитической химии являются:

• Развитие теории химических и физико-химических методов анализа, научное обоснование, разработка методов и приёмов исследования, в том числе и автоматических

• Разработка методов разделения веществ и методов концентрирования микропримесей

• Совершенствование методов анализа природных веществ, технических материалов

• Контроль в процессе проведения исследовательских работ в области химии, промышленности и техники

• Химико-аналитический контроль в ходе химико-технологических процессов, поддерживая оптимальный уровень

• Создание методов автоматического контроля технологических процессов.

Проблемы, решаемые аналитической химией:

1. Разработка новых методов обнаружения и количественного определения элементов, которые начали использовать сравнительно недавно (ниобий, тантал, Ti, Mo) → спец. сплавы

2. Разработка методов обнаружения микроколичеств элементов (до 10^-15 %)

Германий - полупроводники.

Ракетная техника: запрещённые примеси

Cd, Pb и др.≤ 10^-5 %

Гафний и цирконий ≤ 0,01% - атомная энергетика

В полупроводниках примеси ≤ 10^-11 %!!

3. Разработка методов анализа органических веществ → новые производства пластмасс, полимеров и т.д.

4. Химический контроль воздуха, стоков, почвы

↓ технологические выбросы

Методы аналитической химии

В аналитической химии различают:

• методы разделения и концентрирования

• методы определения

• гибридные методы.

Основной задачей разделения является отделение мешающих компонентов или выделение определяемого компонента в виде, пригодном для качественного или количественного определения. Часто при этом происходит концентрирование компонента.

В некоторых случаях определение какого-либо компонента проводят непосредственно в пробе без предварительного разделения. .

Часто методы разделения и определения бываютсвязаны между собой очень тесно, образуя единое целое.

Пример: хроматография, где анализируемая смесь разделяется на компоненты, и содержание компонентов определяется количественно по площади пика.

Такие методы анализа называют комбинированными, или гибридными.

Классификации аналитических методов

1. В зависимости от массы анализируемого вещества.

Масса вещества
макрометод	полумикрометод	микрометод	ультрамикрометод	субмикрометод
(0,1г в-ва и >)	(0,1-0,01г)	(0,01-10-3 г)	(10-6 г)	(10-9 г)
1	2	3	4	5

Методы в которых используют ≤ 10^-3 г применяют в анализе биологических проб, препаратов с высокой радиоактивностью, сильной токсичностью.

Техника выполнения усложняется: специальные манипуляторы, под микроскопом.

2. В зависимости от свойства вещества – метод сохраняет название измеряемого свойства

Примеры: измерение массы m осадка → гравиметрия; измерение интенсивности окраски раствора → фотометрия, спектрофотометрия; электродвижущей силы ЭДС→ потенциометрия

3. Химические и физические (физико-химические)

в основе

хим. р-р

↓ ↓

г равиметрия \ наблюдают и измеряют физические

титриметрия / свойства вещества (интенсивность

спектральных линий и т.д.)

4. По определенным классам веществ:

• анализ металлов

• анализ H₂O

• газовый анализ

• силикатный анализ

• элементный анализ органического соединения

5. По целевой направленности анализа:

• судебный

• производственный

• арбитражный и т.д

6. По специальным разделам аналитической химии:

• фазовый анализ

Цель: определить отдельные фазы гетерогенной системы

• вещественный (рациональный)

Цель: определить конкретные химические соединения в пробе (например оксиды)

В современной аналитической химии широко используют автоматические приборы , компьютеры, математические методы.

Большое значение имеют стандартизация и унификация методов анализа и закрепление в законодательном порядке применения наиболее точных и надёжных методик, включая их в официальные документы, регламентирующие требования к качеству продукции или материалов.