1.Предмет и задачи АХ. Этапы исторического развития. АХ — наука о способах идентификации химических соединений, о принципах и методах определения химического состава веществ и их химической структуры. Аналит. химия составляет научную основу хим. состава. Химический состав — элементный, молекулярный, фазовый, изотопный состав. Иногда можно отследить пространственное расположение атомов в молекуле. Химический анализ незаменим в медицинской диагностике, биотехнологии, фармации, добыче полезных ископаемых и т.д.

Задачи АХ: 1. Разработка методов анализа. 2. Разработка теоретических основ этих методов. 3. Установление границ применимости этих методов. 4. Оценка метрологических характеристик методов. Аналитическая служба — сервисная система методов, обеспечивающая конкретный анализ определенных объектов, но только с использованием тех методов, которые реализует АХ.

Функции АХ: 1. Решение общих вопросов анализа (развитие его метрологии). 2. Разработка аналитических методов. 3. Решение конкретных задач анализа (например, создание АМ для определения наркотических веществ). Наука может развиваться по-разному. Главная цель — польза и практичность.

Этапы развития АХ: I. Первое упоминание Р. Бойль 1661г. «Химический анализ» книга «Химик-скептик» До этого аналитические исследования проводились в древности. II. Химические методы анализа на научной основе 18- первая половина 19 вв. Работы Бермана, Телмара по качественному анализу. Гей-Люссака - по элементному анализу

Либих- объемный анализ

по газовому анализу — Бунзена. Ломоносов применяет аналитические весы. Публикует закон сохранения массы. Берцелиус — исследование реакций в растворе. III. Плодотворный период вторая половина 19 в. Появление физических и физико-химических методов анализа Бунзен, Кирхгоф (диаграмма состав-свойства) Чугаев — комплексные соединения (реактив Чугаева) 1869г — периодический закон Менделеева Учение Бутлерова о строении органических соединений. Первый учебник по АХ Меншуткина. IV. 20в. Методы, основанные на радиоактивности. Рентгеновские методы. Полярография. Хроматография. V. Послевоенные годы. Атомно-адсорбционный метод анализа. Газовая хроматография. Анализ минерального сырья, металлов, объектов окружающей среды, космических объектов. VI. Рубеж 20 и 21в. «Информационная эра» Накопление и анализ информации. Сенсорные и тестовые методы анализа.

2. Методы АХ и их классификация. Методы АХ и их классификация: 1.В зависимости от цели методы делятся на количественные и качественные. 2. В зависимости от средств и методов

- Методы разделения: экстракция, осаждение, соосаждение, хроматография, дистилляция, электродиализ

- Методы определения:

Химические: титриметрия, гравиметрия

Физико-химические: электро-химические, фотометрические, люминисцентные

Физические: ядерно-резонансные, спектроскопия 3. Классификация может основываться на V или m пробы: -макрометоды 0,1г и более

полумикрометоды 0,1-0,01г

микрометоды 0,01-10^-3 г

ультрамикрометоды 10^-6г

субмикрометоды 10^-9г

4. По объектам анализа : органические и неорганические

5. Методы определения делятся на химические и инструментальные методы анализа.

6. По объектам анализа химический анализ подразделяют на:

• Технический (руды, металлы, техническое сырье)

• Сельскохозяйственный (корма, почва, удобрения)

• Пищевой (продукты питания)

• Биохимический (кровь, моча, желудочный сок, желчь)

• Токсикологический (растительные и животные объекты)

• Судебно-химический (выделения, органы людей)

• Санитарно-химический (воздух, вода, почва)

• Фармацевтический (лекарства, лекарственное сырье).

3. Общая схема аналитического определения 1. Усреднение пробы и взятие навески. Проба должна быть представительной, т.е. должна отражать средний состав анализируемого материала. Существуют специальные методики по равномерному отбору проб из всех зон по всему объему материала. Измельчение и отбор средней пробы методом квартования или с помощью автоматических пробоотборников. Пробу взвешивают на аналитических весах с точностью до 10^-4. 2. Разложение (вскрытие) пробы Растворение или сплавление с особыми сплавами. Все компоненты пробы приводят в растворимое состояние и не допускают их потерь. 3. Разделение и концентрирование Метод разделения выбирают в зависимости от свойств определяемого соединения. 4. Количественное измерение определяют интенсивность аналитического сигнала — числовое значение свойства системы, связанного с содержанием анализируемого компонента. P=f(c) P — интенсивность аналитического сигнала с — концентрация. 5. Расчеты результатов измерения Включает также оценку погрешности анализа.

4. Активность, коэффициент активности, ионная сила раствора.

Активность (a) - такая концентрация вещества в растворе, при использовании которой свойства данного раствора могут быть описаны теми же уравнениями, что и свойства идеального раствора.

а –активность; Y – коэффициент активности; с – концентрация

Отношение активности вещества в данном растворе к его концентрации называется коэффициентом активности.

В разбавленных растворах (I ≤ 10-2) коэффициент активности можно рассчитать по закону Дебая-Хюккеля:

Постоянная А зависит от температуры, свойств растворителя. Для водных растворов А=0,509.

При средних концентрациях раствора (I=0.5-0.8) коэффициент активности можно рассчитать по уравнению Дэвиса:

Экспериментально определяется лишь средний ионный коэффициент активности

(   ,   - стехиометрические коэффициенты в формуле электролита)

Мерой электростатического взаимодействия ионов в растворе служит ионная сила раствора:

I 1/ 2C_i Z²_i

5. Термодинамическая, концентрационная и условная константы равновесия и их взаимосвязь.

1. Для химически обратимой реакции типа aA + bB ↔ cC + dD основной характеристикой равновесия является термодинамическая константа равновесия (К^Т) при Т, Р = const К^Т определяет направление и глубину реакции. К^Т применяют при условии, что поведение веществ не осложнено электростатическими взаимодействиями и конкурирующими реакциями. КТ не зависит от С, а зависит только от Т и Р.

2. Реальная (концентрационная) константа равновесия. Если отличия от идеального раствора обусловлены только электростатическими взаимодействиями, то равновесие характеризуется реальной константой равновесия, которая выражается через равновесные концентрации. при Т, Р = const. Между активностью и равновесной концентрацией есть зависимость аА = γА * [A] Если в реакции нет электростатических взаимодействий, то γА = 1, аА = [A] — идеальные растворы или очень маленькие С. γi — коэффициент активности, характеризующий степень отклонения системы от идеальной за счет электростатических взаимодействий. Величина γi зависит от заряда иона Zi и ионной силы раствора (μ), создаваемой всеми ионами Коэффициент активности рассчитывается по формулам Дебая-Хюккеля. при μ < 10-2 при μ < 10-1 При больших концентрациях ионы не могут рассматриваться как точечные заряды. Для водных растворах А=0,509 μ >10-1 Как правило определяют усредненный коэффициент активности при μ < 10-2

3. Условная константа равновесия Применяется, если в системе посторонние ионы способны вступать в конкурирующие реакции с веществами с образованием малорастворимых соединений. Выражается через общие аналитические концентрации. Равновесная концентрация связана с общей аналитической [A] = αA * CA Если конкурирующих реакций нет, то [A] = CA αA = 1 αA — коэффициент пропорциональности (мольная доля). Характеризует глубину протекания конкурентной реакции. Влияние Т на константу равновесия выражается изобарой химической реакции: при P = const ΔH — тепловой эффект реакции Т — абсолютная температура R — универсальная газовая постоянная. Уравнение изобары показывает, что в зависимости от знака теплового эффекта КР может увеличиваться, проходить через максимум и снова уменьшаться.