1.2. Хімічні, фізичні і фізико-хімічні методи аналізу

Аналізом вважають будь-який хімічний процес, який дозволяє визначати якісний і кількісний склад речовини або суміші речовин, тобто встановлення з яких елементів і молекул складена дана речовина і який вміст кожного елемента в цій речовині. Хімічний елемент – це сукупність атомів з однаковим порядковим номером (з певним додатнім зарядом ядра), а молекула – це найменша частина хімічної сполуки, якій притаманні всі її хімічні властивості. Молекули хімічної сполуки тобто складної речовини багатоелементні ( , , , , ), молекули простих речовин – одноелементні ( , , , , , ).

В основу аналітичної хімії покладено методи визначення якісного та кількісного складу і будови досліджуваних об’єктів, якими можуть бути індивідуальна сполука, суміш речовин або матеріал. Кожен метод характеризується межею виявлення – мінімальна кількість речовини, яку можна виявити або ідентифікувати з певною допустимою похибкою. При дослідженнях об'єкта розрізняють елементний аналіз – виявлення окремих елементів, функціональний – різних функціональних груп, молекулярний – окремих хімічних речовин. Під функціональними або характеристичними розуміють групи, які містять у собі кілька хімічних елементів із притаманними певними хімічними та, значною мірою, фізичними властивостями. До них можна віднести складні іони і органічні групи: , , , , та ін.

Розрізняють хімічні та інструментальні (фізичні і фізико-хімічні) методи аналізу.

Хімічні методи аналізу основані на використанні хімічних реакцій і вимірюють або масу одержаного продукту – гравіметричні методи, або об'єм реагентів – волюмометричні методи. Хімічні методи відрізняються високою точністю і простотою обладнання, але невисокою межею виявлення, а гравіметрія – ще і тривалістю проведення досліду, їх використовують для визначення речовин від десятих частин до декілька десятків відсотків. Вони поступово витісняються фізичними і фізико-хімічними методами аналізу.

Фізичні методи аналізу основані на вимірюванні фізичних (головним чином ядерних, атомних, молекулярних) характеристик, які обумовлюють хімічну індивідуальність визначаємих компонентів. Такими характеристиками можуть бути спектри випромінювання і поглинання електромагнітного випромінювання. Найбільшого поширення одержали методи спектрального аналізу. При використанні фізичних методів хімічна реакція не проводиться. Методи відрізняються низькою межею виявлення, об'єктивністю результатів, можливістю автоматизації, складним прецизійним вимірювальним обладнанням.

В основу фізико-хімічних методів аналізу покладено проведення хімічної реакції з речовинами і їх визначення або за фізичними властивостями продукту реакції, або за допомогою фізичної індикації точки еквівалентності реакції. За виключенням кулонометрії, у всіх методах необхідне калібрування за стандартними зразками порівняння або іншими способами. Методи широко використовуються для аналітичного контролю виробництва. Вони часто відрізняються низькою межею виявлення і швидкістю проведення досліду, дають можливість у виробничих умовах проводити автоматичний контроль процесів і їх автоматичне регулювання. Окрім зазначеного фізичні і фізико-хімічні методи аналізу використовуються не тільки для аналізів і дослідницьких робіт, але і для автоматизації технологічних процесів у сфері виробництва. Їм притаманна висока чутливість (надійне визначення домішок), швидкість визначення, використання дуже малої кількості речовини, можливість проводити аналіз, в основному, без попереднього розділення речовин, які підлягають визначенню.

При грамотному використанні інструментальні і хімічні методи доповнюють один одного, а кращі аналітичні лабораторії широко використовують одні і другі методи. В певних випадках різні задачі аналізу можуть бути вирішені із застосуванням одного і того ж методу, наприклад, інфрачервоної спектроскопії.