1. Сущность физико-химических методов анализа

Физико-химические методы анализа основаны на связи состава системы и ее физических и физико-химических свойств, которые могут быть измерены с помощью электрических приборов. По сравнению с химическими методами, например, объемным химическим анализом, эти методы обладают целым рядом существенных преимуществ, к которым относятся:

1. малые затраты времени на проведение анализа за счет исключения ряда этапов (например, отбор и подготовку пробы при получении аналитического сигнала непосредственно от объема анализа);

2. меньшая трудоемкость также за счет исключения ряда этапов анализа;

3. возможность автоматизации;

4. исключение субъективных ошибок;

5. высокая чувствительность анализа.

В решении аналитической задачи физико-химическими методами обычно намечаются следующие этапы:

- приготовление стандартных систем, отличающихся друг от друга только содержанием определяемых веществ c_i;

- количественная оценка некоторого свойства системы для каждого из стандартных растворов – получение аналитического сигнала S_i;

- графическое или в виде формул выражение функциональной зависимости аналитического сигнала от концентрации S_i= f (c_i);

- измерение выбранного свойства для исследуемой системы и нахождение концентрации определяемых веществ.

2. Классификация физико-химических методов Анализа

Классификацию физико-химических методов анализа проводят по физико-химическим свойствам системы, применяемым в анализе, и по использованию аналитического сигнала.

1. По физико-химическим свойствам системы, используемым в анализе, можно выделить следующие методы:

- оптические – по светопоглощению (фотоколориметрия, спектрофо-тометрия или абсорбционная спектроскопия, нефелометрия); спектральный анализ – основанный на использовании спектров, испускаемых анализируе-мым веществом в пламени, электрической дуге или искре, а также при фос-форесценции, флуоресценции, при рассеянии света; рефрактометрия; поляриметрия и т.д. (чувствительность методов составляет 10^-5 – 10^-8 %);

- электрохимические – потенциомерия, кулонометрия, кондуктометрия, полярография, амперометрия (чувствительность - 10^-5 – 10^-7 %);

- хроматографические – (физико-химические методы разделения) – газовая и газо-жидкостная, ионообменная, распределительная, бумажная, тонкослойная хроматография, гельхроматография (чувствительность – до 10^-10 %);

Более чувствительными являются физические методы – радиометри-ческие, масс-спекрометрические, ЯМР, ЭПР, рентгено-структурный и рент-гено-флуоресцентный анализ. Их чувствительность достигает 10^-12

3 Оптические методы анализа

3.1 Классификация оптических методов анализа

Оптические методы анализа основаны на измерении эффектов взаимодействия веществ с электромагнитными волнами оптического диапазона. К оптическому диапазону обычно относят область электромагнитного излучения с длиной волн от 10 нм до 1000 мкм. Оптический диапазон подразделяют на ультрафиолетовую (10–400 нм), видимую (400–760 нм) и инфракрасную (760 нм–1000 мкм) области спектра. Деление спектра на ряд областей достаточно условно и служит только для примерной оценки границ диапазонов. Оно основано главным образом на способах получения и регистрации излучений различных длин волн и связано с использованием различных оптических материалов.

Оптические методы анализа можно классифицировать по нескольким признакам. Методы прикладной спектроскопии позволяют наблюдать взаимодействие электромагнитного излучения с атомами и молекулами исследуемого вещества, т.е. анализ может быть молекулярным и атомным. Это деление принципиально, так как в методах атомной спектроскопии всегда имеют дело с узкими линейчатыми спектрами, в методах молекулярной спектроскопии – с широкополосными.

Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом может быть различным. По типу этого взаимодействия методы оптического анализа можно классифицировать следующим образом. Абсорбционные методы основаны на измерении поглощения веществом светового излучения. Различают молекулярно–абсорбционные и атомно–абсорбционные методы анализа, которые отличаются, в частности, способами возбуждения вещества.

Методы, основанные на измерении интенсивности света, излучаемого веществом, называют эмиссионными. К молекулярно–эмиссионным относят флуориметрию, к атомно–эмиссионным – эмиссионный спектральный анализ, в том числе пламенную фотометрию. Деление анализа на эмиссионный и флуоресцентный объясняется различным способом возбуждения вещества. В эмиссионном анализе частицы вещества возбуждаются в источнике света (пламени, газовом разряде и т.д.), куда вводится анализируемая проба. Во флуоресцентном анализе частицы вещества возбуждаются квантами электромагнитного излучения, которое направляют на анализируемую пробу от внешнего источника.

В молекулярном анализе используют также методы, основанные на измерении эффектов поляризации (рефрактометрия, интерферометрия и поляриметрия), и методы, основанные на измерении интенсивности света, рассеянного или пропущенного суспензией вещества (соответственно фотонефелометрия и фототурбидиметрия).

По способу регистрации спектров различают следующие оптические методы анализа: 1) визуальные, когда спектры наблюдают в видимой области визуально или с помощью простых или специализированных спектроскопов (стило-скопов, стилометров); 2) фотографические, когда используют фотографическую пластинку или пленку для регистрации спектра; 3) фотоэлектрические, когда используют фотоэлементы различных типов, фотоумножители и фотосопротивления.