Теоретичні відомості Інструментальні методи аналізу

Інструментальні методи аналізу одержали назву завдяки за­стосуванню відповідних інструментів. За визначенням ШРАС (Міжнародного Союзу чистої й прикладної хімії), інструментом на­зивають пристрій, який використовують для спостереження пев­ного об'єкта вимірювання або для повідомлення даних про його стан; пристрій заміняє дії людини, доповнює, облагороджує або збільшує ії можливості.

В інструментальних методах аналізу застосовують різного типу аналітичні прилади, призначені для проведення основних проце­дур аналізу, вимірювання фізичних і фізико-хімічних властивос­тей речовин, а також для реєстрації результатів.

Чутливість аналі­зу може бути при цьому підвищена до дуже високих значень. Бага­то фізико-хімічних властивостей специфічні, що збільшує селек­тивність аналізу. Інструментальні методи дають змогу автомати­зувати процес аналізу.

У кількісному аналізі речовин інструментальні методи викори­стовують:

• для безпосереднього визначення аналізованих речовин;

• для визначення точки еквівалентності під час титрування.

Визначення кількості речовини за її фізичними властивостя­ми. Концентрація речовин у розчині у відомих межах пов'язана з певними фізичними властивостями. Цю залежність широко вико­ристовують під час визначення концентрації речовин, вимірюючи відповідні фізичні властивості (кут заломлення, оптичне поглинан­ня, електричну провідність розчинів речовин тощо).

Визначення точки еквівалентності в титрометричних методах аналізу за зміною фізичних властивостей розчину. Точка еквіва­лентності застосовується за відсутності стрибка титрування, інтен­сивного забарвлення розчинів, що виключає застосування індика­торів. У таких випадках заміряють певні фізичні властивості роз­чину, що титрується.

У процесі титрування знижується концент­рація речовини, яку титрують, що веде до зміни відповідних фізич­них властивостей. На графіках залежності властивості від об'єму титранта в точці еквівалентності спостерігається перегин. Найча­стіше використовують потенціометричне, кондуктометричне, фо­тометричне та амперометричне титрування.

Класифікація інструментальних методів

Інструментальні методи класифікують відповідно до власти­востей речовин, які використовують для вимірювань. Розрізняють такі групи інструментальних методів аналізу:

1. електрометричні (вимірюють електричні параметри роз­чинів речовин);

2. оптичні (вимірюють оптичні властивості речовин та їхніх розчинів);

3. радіометричні (визначають кількість речовин за радіоактив­ністю або за допомогою радіоактивних індикаторів);

4. хроматографічні (використовують хроматографію в комбі­нації з детекторами розділених речовин);

5. мас-спектральні (вимірюють маси йонізованих осколків мо­лекул речовин;

6. ультразвукові (використовують залежність швидкості уль­тразвуку в розчинах від концентрації речовин);

7. термічні методи (вимірюють теплові ефекти, що супровод­жують нагрівання, висушування, титрування речовин).

Крім цих, розроблено багато інших інструментальних методів аналізу.

Чутливість і селективність інструментальних методів аналізу

Чутливість методу залежить від таких факторів:

• інтенсивності фізичної властивості, яку вимірюють;

• чутливості детекторів сигналу в приладі для інструменталь­ного аналізу.

Властивостями малої інтенсивності є, наприклад, заломлення світлового променя, обертання площини поляризації світла тощо.

Високу інтенсивність можуть мати (залежно від типу речовин) поглинання світла розчинами речовин, лінії в емісійному спектрі елементів, флюоресценція, радіоактивність і ряд інших властивостей. У таблиці 2 наведено дані щодо чутливості деяких інструмен тальних методів аналізу.

Таблиця 2. Чутливість деяких інструментальних методів аналізу

Метод	Межа виявлення, г	Метод	Межа виявлення, г
Фотометрія	1-10-6	Газова хроматографія	1-10-11
Флюорометрія	1-10-10	Радіоізотопний аналіз	1-10-15
Полярографія	1-10-8	Мас-спектрометрія	1-10-12
Емісійний спект­ральний аналіз	1-10-10	Кулонометрію	1-10-10
Атомно-абсорб­ційний спект­ральний аналіз	1-10-10	Кінетичний аналіз	1-10-11

Важливою перевагою багатьох інструментальних методів є їхня висока вибірність - селективність. Високий ступінь селектив­ності властивий методам, що ґрунтуються на характерних власти­востях молекул, функціональних груп, атомів. Такими характер­ними властивостями, наприклад, можуть бути:

• спектри випромінювання (емісійні спектри);

• спектри поглинання випромінювання (абсорбційні спектри);

• радіоактивність;

• здатність до електрохімічного відновлення або окиснення.

Наприклад, за лініями емісійного спектра виявляють і визна­чають практично всі хімічні елементи, якщо вони всі наявні в да­ному спектрі.