
- •Глава 1 Аналитическая химия и химический анализ 19
- •Глава 2 Метрологические аспекты химического анализа 55
- •Глава 3 Теоретические основы химических методов анализа 102
- •Глава 4 Химические методы анализа 195
- •Глава 5 Физико-химические и физические методы анализа. Общие вопросы 332
- •Глава 6 Принципы и возможности некоторых физико-химических и физических методов анализа 367
- •Глава 7 Методы разделения и концентрирования 467
- •Глава 8 Анализ объектов окружающей среды и некоторых других объектов* 538
- •Глава 9 Развитие аналитической химии и химического анализа 562
- •Предисловие для преподавателей
- •Рекомендации для студентов
- •Глава 1 Аналитическая химия и химический анализ
- •1.1. Химический анализ
- •1.2. Аналитическая химия как наука
- •1.3. Виды анализа
- •1.4. Методы анализа
- •1.5. Методики анализа и требования к ним
- •1.6. Основные стадии (этапы) количественного анализа
- •1.7. Работа аналитической лаборатории*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 Метрологические аспекты химического анализа
- •2.1. Химический анализ как измерение количества вещества
- •2.2. Погрешности анализа
- •2.3. Воспроизводимость результатов анализа и ее статистическая оценка
- •2.4. Правильность результата анализа и способы ее проверки
- •2.5. Статистическая обработка результатов анализа при нормальном распределении
- •2.6. Априорная оценка точности анализа и пути ее повышения*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 Теоретические основы химических методов анализа
- •3.1. Реакции и процессы, используемые в анализе
- •3.2. Химические равновесия в растворах и их характеристики
- •3.3. Кислотно-основные процессы
- •3.4. Реакции комплексообразования и их применение в анализе
- •3.5. Процессы осаждения и их применение в анализе
- •3.6. Окислительно-восстановительные процессы в анализе
- •3.7. Кинетические факторы в химических методах анализа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 Химические методы анализа
- •4.1. Химические методы качественного анализа
- •4.2. Гравиметрический анализ
- •4.3. Титриметрический анализ. Общие вопросы
- •4.3.1. История и принцип метода
- •4.3.2. Виды титриметрического анализа
- •4.3.3. Индикаторы
- •4.3.4. Расчет результатов титриметрического анализа
- •4.3.5. Техника титриметрического анализа
- •4.3.6. Моделирование процесса титрования
- •4.4. Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации)
- •4.4.1. Принцип метода
- •4.4.2. Кривые кислотно-основного титрования
- •4.4.3. Кислотно-основные индикаторы и их выбор
- •4.4.4. Кислотно-основное титрование в неводных средах
- •4.5. Комплексометрия
- •4.5.1. История и принципиальные основы метода
- •4.5.2. Комплексонометрия
- •4.5.3. Кривые комплексонометрического титрования*
- •4.6. Осадительное титрование. Аргентометрия
- •4.7. Окислительно-восстановительное титрование (редоксметрические методы)
- •4.7.1. Кривые редоксметрического титрования. Редокс-индикаторы
- •4.7.2. Практическое применение редоксметрического титрования
- •4.8. Кинетические и биохимические методы анализа*
- •4.8.1. Кинетические методы
- •4.8.2. Ферментативные и иммунохимические методы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 Физико-химические и физические методы анализа. Общие вопросы
- •5.1. Классификация инструментальных методов. Градуировочные функции
- •5.2. Чувствительность и селективность методик
- •5.3. Фон и способы его снижения. Оценка предела обнаружения
- •5.4. Инструментальные методы качественного анализа
- •5.5. Количественный анализ с применением инструментальных методов
- •5.6. Автоматизация анализа. Сенсоры*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 Принципы и возможности некоторых физико-химических и физических методов анализа
- •6.1. Электрохимические методы анализа
- •6.1.1. Потенциометрический метод анализа
- •6.1.2. Вольтамперометрические методы
- •6.1.3. Кулонометрия и электрогравиметрия
- •6.2. Методы атомной спектроскопии. Атомно-эмиссионный и атомно-абсорбционный анализ
- •6.2.1. Классификация и основные принципы спектроскопических методов
- •6.2.2. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •6.2.3. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •6.3. Методы молекулярной спектроскопии. Фотометрический и люминесцентный анализ
- •6.3.1. Теоретические основы молекулярно-абсорбционной спектроскопии
- •6.3.2. Фотометрический анализ
- •6.3.3. Особые варианты фотометрического анализа*
- •6.3.4. Аналитическое применение инфракрасной спектроскопии*
- •6.3.5. Люминесцентный анализ*
- •6.4. Некоторые другие методы анализа*
- •6.4.1. Рефрактометрия
- •6.4.2. Рентгеновская спектрометрия
- •6.4.3. Масс-спектрометрия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 Методы разделения и концентрирования
- •7.1. Назначение и классификация методов
- •7.2. Количественные характеристики процессов разделения и концентрирования
- •7.3. Экстракция в анализе
- •7.4. Ионообменные процессы в анализе
- •7.5. Хроматографический анализ. История и принцип метода
- •7.6. Жидкостная хроматография. Методы вэжх, иох и тсх
- •7.7. Газовая хроматография
- •7.8. Способы качественного и количественного хроматографического анализа
- •7.9. Селективность и эффективность разделения*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8 Анализ объектов окружающей среды и некоторых других объектов*
- •8.1. Анализ геологических объектов и металлов
- •8.2. Органические соединения
- •8.3. Объекты окружающей среды и показатели их состава
- •8.4. Отбор, консервирование и хранение проб воздуха и воды
- •8.5. Методы анализа объектов окружающей среды
- •8.6. Применение тест-методов в анализе объектов окружающей среды
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 Развитие аналитической химии и химического анализа
- •9.1. История аналитической химии1
- •9.2. Особенности современного этапа в развитии аналитической химии
- •9.3. Применение компьютеров в аналитической химии*
- •9.4. Актуальные проблемы современной аналитической химии
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой Литературы Основной
- •Дополнительный
- •Приложение Аналитическая химия в школе (для студентов и преподавателей педвузов)
- •Издательство ОмГу
- •644077, Г. Омск 77, пр. Мира, 55а
6.4.2. Рентгеновская спектрометрия
Метод основан на изучении спектров рентгеновского излучения, т. е. электромагнитного излучения в области длин волн 0,01–10 нм. Такое излучение может быть получено при облучении пробы потоком электронов высоких энергий (рентгеноэмиссионные методы). Можно направить на пробу излучение от внешнего источника, и оно будет селективно поглощаться атомами определенных элементов (рентгеноабсорбционные методы). Кроме того, при поглощении рентгеновского излучения проба может испускать вторичные кванты меньшей энергии (рентгенофлуоресцентные методы). В отличие от рассмотренных в разделе 6.2 методов, в которых возникновение атомных спектров в оптическом диапазоне объяснялось энергетическими переходами валентных электронов, рентгеновские спектры связаны с переходами электронов внутренних слоев.
В химическом анализе рентгеновские лучи начал применять Генри Мозли. Молодому английскому ученому в 1913 г. удалось установить закон, связывающий частоту спектральных линий, соответствующих рентгеновскому излучению элемента, с порядковым номером этого элемента в Периодической таблице элементов Менделеева. Мозли понял, что, используя характеристические линии элементов, можно проводить химический анализ. Как указывал Мозли, преимущества такого способа перед обычными спектроскопическими методами заключаются в простоте спектра и невозможности одного вещества маскировать излучение другого. Новый метод может даже привести к открытию пропущенных элементов, поскольку будет нетрудно предсказать положение их характеристических линий! Вскоре новый метод был успешно применен для количественного анализа смеси редкоземельных элементов. А позднее по «предсказанным» линиям в спектрах рентгеновского излучения были обнаружены новые элементы – гафний и рений.
В 60-е гг. XX века рентгеноспектральные методы нашли широкое применение при анализе сплавов, руд, минералов, строительных материалов, биообъектов и т. п. С их помощью довольно точно определяют как макрокомпоненты (на уровне нескольких десятков процентов), так и микропримеси, вплоть до 10–3 – 10–2 %. Важным преимуществом рентгеноспектральных методов является их недеструктивный характер, с их помощью можно, например, анализировать краски на уникальной картине. Эти же методы используют для локального анализа полупроводников (так называемый метод электронного зонда).
Спектрометры, используемые в рентгеноспектральном анализе, включают источник излучения, диспергирующее устройство и детектор. В качестве источника применяют рентгеновские трубки, гелиевые разрядные лампы или электронную пушку. Диспергирующим устройством, аналогичным дифракционной решетке в обычной спектроскопии, является кристалл-анализатор. Это могут быть кристаллы кварца, кальцита, слюды, каменной соли и некоторых других веществ. Приемником излучения, т. е. детектором, служат фотоматериалы (в рентгеновских спектрографах) или счетчики рентгеновских квантов (в спектрометрах).
Существуют разные способы количественного анализа веществ по интенсивности рентгеновского излучения. Например, в рентгенофлуоресцентных методах (РФл) аналитическим сигналом является интенсивность вторичного излучения пробы на определенных частотах. Приборы для измерения рентгеновской флуоресценции могут быть одноканальными, предназначенными для экспрессного определения одного элемента (особенно серы в нефтепродуктах). Применяют и универсальные многоканальные РФл-спектрометры. Их заранее настраивают и градуируют по стандартным образцам так, чтобы каждый канал соответствовал аналитической длине волны какого-либо элемента. Обработку одновременно регистрируемых сигналов производит компьютер. Пользователь получает готовую таблицу, в которой указаны содержания интересующих его элементов. Важно, что на результат анализа по методу РФл почти не влияют степень окисления и «химическое окружение» определяемого элемента. Однако созданы и такие методы рентгеноспектрального анализа, в которых раздельно регистрируются аналитические сигналы различных фаз, даже если они образованы одними и теми же элементами (рентгенофазовый анализ).