16.1 Предмет аналитической химии. Качественный и количественный анализ. Аналитическая химия- это наука о методах и приемах определения качественного и количественного состава веществ и их смесей.

В современной жизни и деятельности человека аналитическая химия наряду с другими науками играет весьма важную роль. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, которая не пользовалась бы химическими и физико-химическими методами анализа. В сельском хозяйстве при помощи анализа контролируется плодородие почв, определяется полноценность кормовых рационов для животных, изыскиваются наиболее перспективные средства борьбы с вредителями растений и сорняками.

В основу широкого понимания аналитической химии входит качественный и количественный анализ неорганических веществ.

Задачей качественного анализа является установление качественного состава анализируемого вещества с помощью различных приемов.

Количественный анализ предусматривает определение количества отдельных элементов входящих в состав того или иного вещества, или определение количества отдельных компонентов смеси веществ.

Качественный анализ обычно предшествует количественному. Это объясняется тем что, только зная, какие другие элементы или ионы присутствуют в исследуемом веществе можно выбрать наиболее подходящий метод количественного определения данной составной части.

16.2 Аналитический сигнал. Методы анализа в аналитической химии (химические, физические и физико-химические)

Все существующие методы аналитической химии можно разделить на методы пробоотбора, разложения проб, разделение компонентов, обнаружения (идентификация) и определения.

Практически все методы основаны на зависимости между составом вещества и его свойствами. Для обнаружения компонента или его количества измеряют аналитический сигнал.

Аналитический сигнал – это среднее из измерений физической величены на заключительной стадии анализа. Аналитический сигнал функционально связан с содержанием определяемого компонента. Эта может быть сила тока, ЭДС системы, оптическая плотность, интенсивность излучения и т.д.

В случае необходимости обнаружения какого-либо компонента обычно фиксируют появление аналитического сигнала – появление осадка, окраски, линии в спектре и т.д. Появление аналитического сигнала должно быть надежно зафиксировано. При определенном количестве компонента измеряется величина аналитического сигнала: масса осадка, сила тока, интенсивность линий спектра и т.д. Затем рассчитывается содержание компонента с использованием функциональной зависимости аналитический сигнал – содержание: y=f(c), которая устанавливается расчетным или опытным путем и может быть представлена в виде формулы, таблицы или графика.

В аналитической химии различают химические, физические и физико-химические методы анализа.

В химических методах анализа определяемый элемент или ион переводят в какое – либо соединение, обладающее тем или иным характерными свойствами, на основании которых можно установить, что образовалось именно это соединение.

Химические методы анализа имеют определенную область применения. Также и скорость выполнения анализов с помощью химических методов не всегда удовлетворяет нужды производства, где очень важно получить анализы своевременно, пока еще можно регулировать технологический процесс. Поэтому наряду с химическими получают все большее распространение физические и физико-химические методы анализа.

Физические методы анализа основаны на измерении какого-либо

параметра системы, который является функцией состава, например, эмиссионных спектров поглощения, электро- или теплопроводности, потенциала электрода, погруженного в раствор, диэлектрической проницаемости, показателя преломления, ядерного магнитного резонанса и т.д.

Физические методы анализа дают возможность решать вопросы, которые нельзя разрешить методами химического анализа.

Для анализа веществ широко используются физико-химические методы анализа, основанные на химических реакциях, протекание которых сопровождается изменением физических свойств анализируемой системы, например, её цвет, интенсивность окраски, прозрачность, величины тепло- и электропроводимости и т.д.

Физико-химические методы анализа отличаются высокой чувствительностью и экспрессностью выполнения, дают возможность автоматизировать химико-аналитические определения и являются незаменимым при анализе малых количеств веществ.

Следует отметить, что между физическими и физико-химическими методами анализа не всегда можно провести строгую границу. Иногда их объединяют под общим названием «инструментальные» методы, т.к. для выполнения тех или иных измерений требуются приборы, позволяющие с большой точностью измерить значения определённых параметров, характеризующих те или иные свойства вещества.