Вступне слово

В університетській хімічній освіті аналітична хімія, переважно прикладна наука, відіграє особливу роль. У  курсах фундаментальних наук вивчають відносно прості системи, на яких досліджують закони природи, а в аналітичній хімії –реальні багатокомпонентні системи. Вивчення процесу вимірювання та його похибок виховує у студента критичне ставлення до нього. Уживання систем із багатьма компонентами веде до необхідності засвоїти швидкі наближені оцінки у традиційному розділі теоретичних основ аналітичної хімії – математичному описі рівноважних хімічних систем у розчині. Об’єкти теорії аналітичної хімії – ідеальний матеріал для виховання критичного мислення у студентів. Порівняна роль різних реакцій у рівноважній хімічній системі може мінятися так само кардинально, як, наприклад, роль різних природних явищ у механіці, де траєкторії падіння тіл оцінюють за граничними ситуаціями, такими як рівномірно прискорений рух (якщо нехтуємо опором повітря) або рівномірний рух (у в’язкому середовищі, де сили тяжіння урівноважено тертям). Свідомий вибір наближень не слід зводити до наслідування (із застосуванням готових формул) типових прикладів. Виховати відчуття придатності певного наближення важливіше, ніж формально розв’язувати складні типові задачі. Хотілося б, щоб читачі не тільки зрозуміли конкретні прийоми, але були б здатними вибрати оптимальні з них для розв’язку певних проблем й розвивати та змінювати їх в разі потреби. Як зауважив Хосе Ортеґа‑і‑Ґассет (Ortega-y-Gasset) у примітці до твору «Повстання мас», «з інтелектуальної точки зору людиною-масою буде той, хто, щоб розв’язати якусь проблему, задовольниться найпершою думкою, що прийде йому в голову. А «вибраним» у даному випадку буде той, хто не довіряє тому, що відразу приходить йому в голову, й приймає як достойну лише ту думку, до якої не просто дійти, що потребує розумових зусиль».

Уникаючи нарочитого спрощення систем, що застосовуються для аналізу, ми намагалися вибирати приклади та вправи, що розвивають хімічну ерудицію. На жаль, чимало прикладів спрощення – аж до спотворення – зустрічаємо в навчальній літературі. Треба вміти як оцінювати порядки величин без будь-якої обчислювальної техніки, так і в разі потреби вміти її застосовувати.

У збірці подано у взаємозв’язку методи теоретичного вивчення рівноважних систем. Серед нових підходів у посібнику систематично застосовуються: рівняння матеріального балансу компонентів, засновані не на стехіометричних індексах у хімічних формулах, а на стехіометричних коефіцієнтах у реакціях; розрахунки як за балансом компонентів, так і за балансом реакцій; перетворення хімічних реакцій, більш наочні, ніж відповідні перетворення алгебраїчних рівнянь; якнайраніше уведення наближень, що дозволяє якомога спростити громіздкі алгебраїчні перетворення рівнянь; поняття й оцінки узагальненої (не тільки відносно іонів Н⁺) буферної ємності та її наближена формула, що враховує вплив однієї реакції; зручні у побудові (навіть в уяві) графіки у подвійних логарифмічних координатах (концентраційно-логарифмічні діаграми, залежності для узагальненої буферної ємності, для часток, умовних констант); порівняння підходів на основі умовних констант із простими наближеннями, що дозволяє вибирати більш зручний серед них і спростити оцінки умовних констант; оцінки похибок титрування та вибір умов титрування на основі логарифмічних діаграм, що є менш трудомісткими й більш наочними, ніж побудова і застосування кривих титрування; приклади та вправи, наближені до практики хімічного аналізу. Ми вважаємо, що задачі мають стосуватися конкретних методик, щоб вчити не тільки формальним розрахункам, а й хімії. Не біда, якщо у задачах будуть дані, що описують методику, але не використовуються в розрахунку. Нехай студент вчиться збагнути зміст задачі й сам вибирає, що потрібно для розрахунку.

Збірка призначена як для самоосвіти, так і для контролю знань студентів. Сподіваємося, що вона буде скоріше живою і корисною, ніж нудною. Закликаємо ініціативних студентів висловлювати зауваження як щодо матеріалу, так і стилю викладу. Варто було б широко запровадити у навчальний процес комп’ютери (при вільному доступі до них студентів) із готовими програмними продуктами.

Висловлюємо глибоку подяку І. М. Баскіру за численні консультації у роботі з комп’ютерами і за підготовку рисунків для цього посібника.