6. Методы химического анализа. Классификации методов анализа_2011, осенний семестр
Вид химического анализа - это то, что мы хотим знать о веществе объекта химического анализа – его качественный состав (элементный, изотопный, функциональный, молекулярный, структурно-групповой); и количественный состав (главные, сопутствующие и следовые компоненты).
Метод химического анализа – это про то, как можно определить, иначе измерить, химический состав пробы вещества объекта химического анализа. Измерить – термин метрологии, определить – термин аналитической химии.
6.1 Метод химического анализа
Согласно основным положениям науки об измерениях - метрологии, измерение есть ничто иное, как сравнение с эталоном единицы величины. Узнать неизвестное содержание конкретного компонента в веществе конкретного объекта анализа можно только путем сравнения с известным содержанием этого компонента или с известным содержанием другого компонента в аналогичном или похожем по составу веществе. Следовательно, должен быть в наличии эталон вида и количества частиц, которые мы хотим определить, и разработан способ и средство измерения для сравнения пробы анализируемого вещества с эталоном.
Каждое средство измерения есть материализация конкретного метода измерений.
Метод измерений – Прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений.
-- метод непосредственной оценки – Метод измерений, при котором значение величины определяют непосредственно по показывающему средству измерений; / РМГ 29-99
-- метод сравнения с мерой – Метод измерений, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой/ РМГ 29-99.
Принцип измерений – Физическое явление или эффект, положенное в основу измерений.
Примеры Использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием; эффект расширения жидкости при измерении температуры ртутным термометром/Метрология, РМГ 29-99
Метод химического анализа вещества объекта анализа – способ получения информации о химическом составе вещества объекта анализа на основе использования одного или нескольких принципов анализа вещества объекта анализа./ГОСТ
Принцип химического анализа вещества объекта анализа – физическое явление или эффект, положенный в основу метода химического анализа вещества объекта анализа/ГОСТ.
На сегоднящний день все методы химического анализа основаны либо на химическом приеме сравнения определяемого количества частиц компонента с его единицей измерения (1 моль), либо на физическом приеме:
а) -- химический приём реализован в способе сравнения с эталоном единицы величины количества компонента, на использовании законов сохранения массы или количества компонента при химических взаимодействиях и законе постоянства химического состава. Химические взаимодействия основаны на химических свойствах химических соединений. Для определения искомого компонента в пробе вещества проводят химическую реакцию, отвечающую определенным требованиям, и измеряют массу или объём компонентов, участвующих в данной химической реакции. Количественные отношения получают, записывая закон сохранения массы или количества эквивалентов компонента для данной химической реакции.
б) –физический приём реализован в способе сравнения с эталоном единицы величины количества компонента путем измерения физического свойства компонента А, зависящего от его химической природы и содержания в пробе вещества. Экспериментально устанавливают функциональную зависимость «Интенсивность физического свойства – содержание компонента А в пробе вещества» путем градуировки средства измерения этого физического свойства по определяемому компоненту А. Количественные отношения получают из градуировочного графика, построенного в координатах: «интенсивность физического свойства - концентрация определяемого компонента А», рис.1.
I
Ix--- -- --- -- I
I
I
I
C(А)x C(А)
Рис.1 Вид типичного градуировочного графика в физических методах химического анализа
Все методы качественного химического анализа также основаны либо на химическом, либо на физическом приеме сравнения наличия определяемого компонента в пробе анализируемого вещества с наличием его в веществе сравнения – эталоне.
Множество анализируемых объектов, состоящих из огромнейшего разнообразия совокупности химических соединений органической и неорганической природы, и широкий диапазон измеряемых содержаний обусловили возникновение многочисленных и чрезвычайно разнообразных методов качественного и количественного химического анализа, основанных на использовании различных химических и физических свойств компонентов в веществе объектов химического анализа.
В одних учебниках по аналитической химии можно прочитать, что методы определения состава вещества бывают химические, основанные на проведении химических реакций, физические, базирующиеся на измерении физических свойств, физико-химические, основанные на проведении химических реакций и на измерении физических свойств, биологические, использующие отклик живых организмов на изменения в химическом составе среды обитания. В других учебниках говорится о том, что методы подразделяются на классические и инструментальные. Однако, по химической или физической природе реализации способа сравнения с эталоном единицы величины, заложенным в метод анализа, все методы химического анализа можно разделить на две группы методов – на химические и физические методы химического анализа. [Отто, Т.1, с33]