Крешков 3.

Инструментальные методы.

Введение

Управление химическим производством и выполнение всякой науч­но-исследовательской работы по химии или химической технологии основано на рационально построенной системе химико-аналитического контроля как отдельных стадий, так и всего процесса в целом. Исчер­пывающая информация о состоянии наблюдаемой системы, ее составе (элементном и фазовом), о свойствах получаемых продуктов, их строе­нии, наличии в них примесей, и т.п. возможна лишь при использовании регистрирующих, сигнализирующих, блокирующих, вычислительных и управляющих машин и приборов, зачастую являющихся сложными элек­тронными системами.

Поэтому современная аналитическая химия испытывает сильное влияние экспериментальной физики и физической химии. Прогресс этих наук, чрезвычайное разнообразие и точность их методов изучения мате­рии в значительной степени изменяют основное направление развития аналитической химии. Все большее значение приобретают новые фи­зические и физико-химические (инструментальные) методы анализа, широко применяемые в различных областях науки, техники и промыш­ленности, и, поскольку эти методы решают задачи химического анализа, они составляют одну из неотъемлемых частей аналитической химии.

Физические методы анализа. Определение состава самых разнооб­разных веществ можно осуществить, не прибегая к химическим или электрохимическим реакциям (см. книга 2, «Введение», § 3). Такого рода методы определения основываются на изучении физических свойств или измерении физических констант исследуемого вещества, например эмиссионных спектров поглощения, электро- или теплопроводности, по­тенциала электрода, погруженного в раствор, диэлектрической прони­цаемости, вращения плоскости поляризации света, показателя прелом­ления, флуоресценции, ядерного магнитного резонанса, радиоактивно­сти и т. п.

Использование физических методов анализа и исследования осно­вано на применении разнообразных прецизионных физических при­боров.

Физические методы анализа отличаются рядом преимуществ перед другими методами и дают возможность решать вопросы, которые нельзя разрешить методами химического анализа.

Физико-химические методы анализа. Для анализа веществ широко используются химические реакции, протекание которых сопровождается изменением физических свойств анализируемой системы, например ее цвета, интенсивности окраски, прозрачности, флуоресценции, величины электро- и теплопроводности, и т.д.

Все методы такого рода объединяют под общим названием «физико-химические методы». Другими словами, сущность физико-химических методов анализа сводится к изучению соотношений между составом и свойствами исследуемых систем.

Различают прямые и косвенные физико-химические методы. В прямых методах анализа данное свойство является критерием содержания определяемого вещества, эти методы основаны на изучении диаграммы состав — свойство. В косвенных, методах определенное свойство служит указателем (подобно индикатору) конца реакции, т.е. в косвенных ме­тодах используется данное свойство определяемого вещества для фик­сирования конца процесса взаимодействия (например, процесса ней­трализации) определяемого вещества с реактивом точно известной кон­центрации.

Физико-химические методы, отличающиеся высокой чувствитель­ностью и экспрессностью выполнения, дают возможность автоматизиро­вать химико-аналитические определения и являются незаменимыми при анализе малых и ультрамалых количеств неорганических и органиче­ских веществ. Физико-химическим методам принадлежит ведущая роль в аналитическом контроле производства на больших предприятиях хи­мической промышленности, и особенно в контроле производств, исполь­зующих в технологических процессах высокие температуры и давления;

огнеопасные, ядовитые, взрывчатые и радиоактивные вещества.

Широкое применение инструментальных методов анализа ни в ка­кой мере не умаляет роли классической аналитической химии, которая, безусловно, является основой современной аналитической химии. По­этому на первом этапе студенты знакомятся с классическими методами анализа и лишь с основами электрохимических, спектроскопических, хро-матографических и некоторых других современных методов анализа (книги 1 и 2 «Основы аналитической химии»). На втором этапе сту­денты углубленно изучают и практически осваивают в лаборатории аналитической химии потенциометрический, кондуктометрический, хро-некондуктометрический, высокочастотный, полярографический, амперо-метрический, кулонометрический, эмиссионный и абсорбционные методы спектрального анализа в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, а также радиометрические, хроматографические и дру­гие методы анализа, и в том числе методы титрования неводных раство­ров и методы анализа редких элементов, которые изложены в этой книге.