Bet koks analizės metodas naudoja specifinį analitinį signalą, kurį tam tikromis sąlygomis duoda konkretūs elementarūs objektai (atomai, molekulės, jonai), sudarantys tiriamas medžiagas.

Analitinis signalas suteikia tiek kokybinio, tiek kiekybinio pobūdžio informaciją. Pavyzdžiui, jei analizei naudojamos kritulių reakcijos, kokybinė informacija gaunama iš kritulių atsiradimo arba nebuvimo. Kiekybinė informacija gaunama iš nuosėdų masės. Kai medžiaga skleidžia šviesą tam tikromis sąlygomis, kokybinė informacija gaunama iš signalo atsiradimo (šviesos emisijos), kurio bangos ilgis atitinka būdingą spalvą, o kiekybinė – iš šviesos spinduliavimo intensyvumo.

Remiantis analitinio signalo kilme, analitinės chemijos metodai gali būti skirstomi į cheminius, fizinius ir fizikinius bei cheminius.

IN cheminiai metodai atlikti cheminę reakciją ir išmatuoti arba gauto produkto masę - gravimetriniais (svorio) metodais, arba reagento, sunaudoto sąveikai su medžiaga, tūrį - titrimetriniais, dujų tūriniais (tūriniais) metodais.

Dujų tūrinė analizė (dujų tūrinė analizė) pagrįsta dujų mišinio komponentų selektyvia absorbcija induose, užpildytuose vienokiu ar kitokiu absorberiu, o po to matuojamas dujų tūrio sumažėjimas naudojant biuretę. Taigi anglies dioksidas absorbuojamas kalio hidroksido tirpalu, deguonis - pirogalolio tirpalu, o anglies monoksidas - amoniako vario chlorido tirpalu. Dujų tūrio matavimas reiškia greitus analizės metodus. Jis plačiai naudojamas karbonatams nustatyti mineraluose ir mineraluose.

Cheminiai analizės metodai plačiai taikomi rūdų, uolienų, mineralų ir kitų medžiagų analizei nustatyti jose esančius komponentus, kurių kiekis yra nuo dešimtųjų iki kelių dešimčių procentų. Cheminiai analizės metodai pasižymi dideliu tikslumu (analizės paklaida dažniausiai siekia dešimtąsias procentų dalis). Tačiau šiuos metodus pamažu keičia greitesni fizikiniai, cheminiai ir fizikiniai analizės metodai.

Fiziniai metodai analizės yra pagrįstos bet kokių fizikinių medžiagų savybių, kurios priklauso nuo sudėties, matavimu. Pavyzdžiui, refraktometrija pagrįsta santykinių šviesos lūžio rodiklių matavimu. Atliekant aktyvacijos analizę, matuojamas izotopų aktyvumas ir kt.. Dažnai analizė pirmiausia apima cheminę reakciją, o gauto produkto koncentraciją lemia fizikinės savybės, pavyzdžiui, šviesos spinduliuotės sugerties intensyvumas spalvotais. reakcijos produktas. Tokie analizės metodai vadinami fizikiniais ir cheminiais.

Fizikiniai analizės metodai pasižymi dideliu produktyvumu, žemomis elementų aptikimo ribomis, analizės rezultatų objektyvumu, aukštu automatizavimo lygiu. Uolienų ir mineralų analizei taikomi fizikiniai analizės metodai. Pavyzdžiui, atominės emisijos metodas naudojamas volframui nustatyti granituose ir skalūnuose, stibio, alavo ir švino kiekiui uolienose ir fosfatuose nustatyti; atominės absorbcijos metodas - magnis ir silicis silikatuose; Rentgeno spindulių fluorescencija – vanadis ilmenite, magnezite, aliuminio okside; masės spektrometrinis – manganas mėnulio regolite; neutronų aktyvinimas – geležis, cinkas, stibis, sidabras, kobaltas, selenas ir skandis aliejuje; skiedimo izotopais metodu – kobaltas silikatinėse uolienose.

Fizikiniai ir fizikiniai bei cheminiai metodai kartais vadinami instrumentiniais, kadangi šiems metodams reikia naudoti prietaisus (įrangą), specialiai pritaikytą pagrindiniams analizės etapams atlikti ir jos rezultatams registruoti.

Fizikiniai-cheminiai metodai analizė gali apimti chemines analitės transformacijas, mėginio ištirpinimą, analizuojamo komponento koncentraciją, trukdančių medžiagų maskavimą ir kt. Skirtingai nuo „klasikinių“ cheminių analizės metodų, kai analitinis signalas yra medžiagos masė arba jos tūris, fizikiniai ir cheminiai analizės metodai kaip analitinį signalą naudoja spinduliavimo intensyvumą, srovės stiprumą, elektrinį laidumą ir potencialų skirtumą.

Didelę praktinę reikšmę turi metodai, pagrįsti elektromagnetinės spinduliuotės emisijos ir sugerties įvairiuose spektro regionuose tyrimu. Tai apima spektroskopiją (pavyzdžiui, liuminescencinę analizę, spektrinę analizę, nefelometriją ir turbidimetriją ir kt.). Svarbūs fizikiniai ir cheminiai analizės metodai apima elektrocheminius metodus, kurių metu matuojamos medžiagos elektrinės savybės (kulometrija, potenciometrija ir kt.), taip pat chromatografija (pavyzdžiui, dujų chromatografija, skysčių chromatografija, jonų mainų chromatografija, plonasluoksnė chromatografija). . Sėkmingai kuriami metodai, pagrįsti cheminių reakcijų greičių matavimu (kinetiniai analizės metodai), reakcijų terminiu poveikiu (termometrinis titravimas), taip pat jonų atskyrimu magnetiniame lauke (masių spektrometrija).

Jos, kaip mokslo, dalykas – esamų analizės metodų tobulinimas ir naujų kūrimas, praktinis jų taikymas, analitinių metodų teorinių pagrindų tyrimas.

Atsižvelgiant į užduotį, analitinė chemija skirstoma į kokybinę analizę, kuria siekiama nustatyti, ar Ką arba kurios medžiaga, kokia ji yra imtyje, ir kiekybinė analizė, kuria siekiama nustatyti Kiek tam tikros medžiagos (elementų, jonų, molekulinių formų ir kt.) yra mėginyje.

Medžiagų objektų elementinės sudėties nustatymas vadinamas elementinė analizė. Cheminių junginių ir jų mišinių struktūros nustatymas molekuliniame lygmenyje vadinamas molekulinė analizė. Viena iš cheminių junginių molekulinės analizės rūšių yra struktūrinė analizė, skirta ištirti medžiagų erdvinę atominę struktūrą, nustatyti empirines formules, molekulines mases ir kt. Analitinės chemijos uždaviniai apima organinių, neorganinių ir biocheminių objektų charakteristikų nustatymą. Organinių junginių analizė pagal funkcines grupes vadinama funkcinė analizė.

Istorija

Analitinė chemija egzistavo tol, kol egzistavo chemija jos šiuolaikine prasme, o daugelis joje naudotų technikų siekia dar ankstesnę epochą – alchemijos epochą, kurios vienas pagrindinių uždavinių buvo tiksliai nustatyti įvairių cheminių medžiagų sudėtį. natūralių medžiagų ir jų tarpusavio virsmo procesų tyrimas. Tačiau vystantis visai chemijai, joje naudojami darbo metodai gerokai pagerėjo, o analitinė chemija, kaip viena iš pagalbinių chemijos katedrų, dabar turi ir visiškai savarankiško katedros reikšmę. chemijos žinių su labai rimtomis ir svarbiomis teorinėmis užduotimis. Šiuolaikinė fizikinė chemija turėjo labai didelę įtaką analitinės chemijos raidai, praturtinusią ją daugybe visiškai naujų darbo metodų ir teorinių pagrindų, tarp kurių yra sprendimų doktrina (žr.), elektrolitinės disociacijos teorija, dėsnis. masės veiksmas (žr. Cheminė pusiausvyra) ir visa cheminio giminingumo doktrina.

Analitinės chemijos metodai

Analitinės chemijos metodų palyginimas

Visumą tradiciniais metodais Medžiagos sudėties nustatymas nuoseklaus cheminio skaidymo būdu vadinamas „šlapia chemija“ („šlapia analize“). Šie metodai yra palyginti mažo tikslumo, reikalauja palyginti žemos analitikų kvalifikacijos ir dabar beveik visiškai pakeisti šiuolaikiniais. instrumentiniai metodai(optiniai, masių spektrometriniai, elektrocheminiai, chromatografiniai ir kiti fizikiniai ir cheminiai metodai), nustatantys medžiagos sudėtį. Tačiau šlapioji chemija turi savo pranašumą prieš spektrometrinius metodus – leidžia standartizuotomis procedūromis (sistemine analize) tiesiogiai nustatyti elementų, tokių kaip geležis (Fe +2, Fe +3), titanas ir kt., sudėtį ir skirtingas oksidacines būsenas.

Analizės metodai gali būti skirstomi į bendruosius ir vietinius. Masiniams analizės metodams paprastai reikia atskirtos, suskirstytos medžiagos (reprezentatyvaus mėginio). Vietiniai metodai nustatyti medžiagos sudėtį nedideliame tūryje pačiame mėginyje, o tai leidžia sudaryti mėginio cheminių savybių pasiskirstymo jo paviršiuje ir (arba) gylyje „žemėlapius“. Taip pat reikėtų pabrėžti metodus tiesioginė analizė, tai yra nesusijęs su preliminariu mėginio paruošimu. Mėginį dažnai reikia paruošti (pvz., smulkinti, išankstinis koncentravimas arba atskyrimas). Statistiniai metodai naudojami ruošiant mėginius, interpretuojant rezultatus, įvertinant analizių skaičių.

Kokybinės cheminės analizės metodai

Norint nustatyti kokybinę medžiagos sudėtį, būtina ištirti jos savybes, kurios analitinės chemijos požiūriu gali būti dviejų tipų: pačios medžiagos savybės ir jos savybės cheminiuose virsmuose.

Pirmieji apima: fizinę būseną (kietą, skystą, dujinę), jos struktūrą kietoje būsenoje (amorfinė arba kristalinė medžiaga), spalvą, kvapą, skonį ir tt Šiuo atveju dažnai tai jau remiasi vien tik išorinėmis savybėmis, nulemta. organų pagalba žmogaus jausmai, atrodo, įmanoma nustatyti tam tikros medžiagos prigimtį. Daugeliu atvejų tam tikrą medžiagą reikia paversti nauja, turinčia aiškiai apibrėžtas būdingas savybes, naudojant tam tikrus specialiai parinktus junginius, vadinamus reagentais.

Analitinėje chemijoje naudojamos reakcijos yra labai įvairios ir priklauso nuo tiriamos medžiagos fizinių savybių ir sudėties sudėtingumo laipsnio. Tuo atveju, kai akivaizdžiai grynas, vienalytis cheminis junginys yra chemiškai analizuojamas, darbas atliekamas gana lengvai ir greitai; kai tenka susidurti su kelių cheminių junginių mišiniu, jo analizės klausimas tampa sudėtingesnis, o dirbant reikia laikytis kokios nors konkrečios sistemos, kad nepastebėtum nė vieno į medžiagą įtraukto elemento. Analitinėje chemijoje yra dviejų tipų reakcijos: šlapios reakcijos(tirpaluose) ir sausos reakcijos.

Reakcijos tirpaluose

Kokybinėje cheminėje analizėje naudojamos tik tokios reakcijos tirpaluose, kurios lengvai suvokiamos žmogaus pojūčiais, o reakcijos momentas atpažįstamas pagal vieną iš šių reiškinių:

1. vandenyje netirpių nuosėdų susidarymas,
2. tirpalo spalvos pasikeitimas
3. dujų išleidimas.

Nuosėdų susidarymas cheminės analizės reakcijose priklauso nuo kokios nors vandenyje netirpios medžiagos susidarymo; jei, pavyzdžiui, į bet kurios bario druskos tirpalą įpilate sieros rūgšties arba vandenyje tirpios druskos, susidaro baltos miltelių pavidalo bario sulfato nuosėdos:

BaCl 2 + H 2 SO 4 = 2HCl + BaSO 4 ↓

Turint omenyje, kad kai kurie kiti metalai gali sukelti panašią reakciją į baltų nuosėdų susidarymą veikiant sieros rūgščiai, pavyzdžiui, švinas, kuris gali sudaryti netirpią sulfato druską PbSO 4, kad įsitikintumėte, jog tai yra būtent viena. ar kitu metalu, reikia atlikti daugiau kalibravimo reakcijų, atitinkamai tiriant reakcijos metu susidariusias nuosėdas.

Norint sėkmingai atlikti nuosėdų susidarymo reakciją, be tinkamo reagento parinkimo, taip pat būtina laikytis keleto labai svarbių sąlygų, susijusių su tiriamos druskos ir reagento tirpalų stiprumu, abiejų proporcijomis, temperatūra, sąveikos trukmė ir kt. Nagrinėjant cheminių reakcijų analizės metu susidariusius kritulius, būtina atkreipti dėmesį į jų išvaizdą, tai yra spalvą, struktūrą (amorfinės ir kristalinės nuosėdos) ir kt., taip pat jų savybes, susijusias su šilumos, rūgščių ar šarmų įtaka ir tt Sąveikaujant silpniems tirpalams Kartais reikia palaukti, kol susidarys nuosėdos iki 24-48 val., jei jos laikomos tam tikroje temperatūroje.

Nuosėdų susidarymo reakcija, nepaisant jos kokybinės reikšmės cheminėje analizėje, dažnai naudojama tam tikriems elementams atskirti vieną nuo kito. Šiuo tikslu tirpalas, kuriame yra dviejų ar daugiau elementų junginių, apdorojamas atitinkamu reagentu, galinčiu kai kuriuos iš jų paversti netirpiais junginiais, o tada susidariusios nuosėdos atskiriamos nuo tirpalo (filtrato) filtruojant, toliau tiriant jas atskirai. Jei paimtume, pavyzdžiui, kalio chlorido ir bario chlorido druskas ir į jas įpiltume sieros rūgšties, susidaro netirpios bario sulfato BaSO 4 ir vandenyje tirpaus kalio sulfato K 2 SO 4 nuosėdos, kurias galima atskirti filtruojant. Atskiriant vandenyje netirpios medžiagos nuosėdas nuo tirpalo, pirmiausia reikia pasirūpinti, kad jos gautų tinkamą struktūrą, leidžiančią nesunkiai atlikti filtravimo darbus, o tada, surinkus jas ant filtro, būtina kruopščiai nuplauti nuo pašalinių priemaišų. Remiantis V. Ostwaldo tyrimais, reikia turėti omenyje, kad plovimui naudojant tam tikrą vandens kiekį, patartina nuosėdas skalauti daug kartų mažomis vandens porcijomis, nei priešingai kelis kartus didelės porcijos. Kalbant apie bet kurio elemento atskyrimo reakcijos sėkmę netirpių nuosėdų pavidalu, tai, remdamasis tirpalų teorija, W. Ostwaldas nustatė, kad norint pakankamai visiškai atskirti bet kurį elementą netirpių nuosėdų pavidalu, visada būtina paimti nusodinimui naudojamo reagento perteklių.

Tirpalo spalvos pasikeitimas yra vienas iš labai svarbių požymių cheminės analizės reakcijose ir yra labai svarbus, ypač susijęs su oksidacijos ir redukcijos procesais, taip pat dirbant su cheminiais indikatoriais (žr. toliau – alkalimetrija ir acidimetrija).

Pavyzdžiai spalvų reakcijos kokybinėje cheminėje analizėje gali būti naudojami: kalio tiocianatas KCNS suteikia būdingą kraujo raudonumo spalvą su geležies oksido druskomis; su geležies oksido druskomis tas pats reagentas nieko negamina. Jei į šiek tiek žalios spalvos geležies chlorido FeCl 2 tirpalą įpilsite oksiduojančios medžiagos, pavyzdžiui, chloro vandens, tirpalas pagelsta, nes susidaro geležies chloridas, kuris yra didžiausia šio metalo oksidacijos būsena. Jei vartojate oranžinės spalvos kalio dichromatą K 2 Cr 2 O 7 ir į tirpalą įpilate šiek tiek sieros rūgšties ir reduktorius, pavyzdžiui, vyno alkoholio, oranžinė spalva pasikeičia į tamsiai žalią, o tai atitinka apatinės chromo oksidacijos būsena druskos pavidalo chromo sulfatas Cr 3 (SO 4) 3.

Atsižvelgiant į cheminės analizės eigą, dažnai reikia atlikti šiuos oksidacijos ir redukcijos procesus. Svarbiausios oksiduojančios medžiagos yra: halogenai, azoto rūgštis, vandenilio peroksidas, kalio permanganatas, kalio dihidroksidas; svarbiausios redukuojančios medžiagos yra: vandenilis išsiskyrimo metu, vandenilio sulfidas, sieros rūgštis, alavo chloridas, vandenilio jodidas.

Dujų išsiskyrimo reakcijos tirpaluose kokybinės cheminės analizės metu dažniausiai neturi savarankiškos reikšmės ir yra pagalbinės reakcijos; dažniausiai susiduriame su anglies dioksido išsiskyrimu CO 2 - rūgštims veikiant anglies dioksido druskas, sieros vandenilio - skaidant sieros metalus rūgštimis ir kt.

Sausos reakcijos

Šios reakcijos naudojamos cheminėje analizėje, daugiausia vadinamojoje. „preliminarus bandymas“, kai tikrinamas nuosėdų grynumas, tikrinamos reakcijos ir tiriami mineralai. Svarbiausios tokio pobūdžio reakcijos yra medžiagos bandymas, susijęs su:

1. jo tirpumas kaitinant,
2. galimybė nuspalvinti nešviečią dujų degiklio liepsną,
3. nepastovumas kaitinant,
4. oksidacijos ir redukcijos gebėjimai.

Šiems bandymams atlikti daugeliu atvejų naudojama nešviečianti dujų degiklio liepsna. Pagrindiniai šviečiančių dujų (vandenilio, anglies monoksido, pelkių dujos ir kiti angliavandeniliai) komponentai yra reduktoriai, tačiau joms degant ore (žr. Degimas) susidaro liepsna, kurios įvairiose dalyse susidaro redukcijai arba oksidacijai būtinos sąlygos. galima rasti ir prilygsta kaitinimui iki daugiau ar mažiau aukštos temperatūros.

Lydymosi testas Tai atliekama daugiausia tiriant mineralus, kurių labai mažas jų fragmentas, pritvirtintas plona platinos viela, įvedamas į aukščiausią temperatūrą turinčią liepsnos dalį, o tada, naudojant padidinamąjį stiklą, stebima, kaip mėginio kraštai suapvalinti.

Liepsnos spalvos testas gaminamas ant platinos vielos įvedant nedidelį mažo medžiagos mėginio sepijos pavyzdį, pirmiausia į liepsnos pagrindą, o paskui į aukščiausią temperatūrą.

Nepastovumo testas gaminamas kaitinant medžiagos mėginį tyrimo cilindre arba viename gale sandariame stikliniame vamzdelyje, o lakiosios medžiagos virsta garais, kurie vėliau kondensuojasi šaltesnėje dalyje.

Oksidacija ir redukcija sausoje formoje gali būti gaminami lydyto borakso rutuliuose ( 2 4 7 + 10 2 ) Tiriama medžiaga nedideliais kiekiais įpilama į rutuliukus, gautus lydant šias druskas ant platinos vielos, ir jie kaitinami oksiduojančioje arba redukuojančioje liepsnos dalyje. . Restauravimas gali būti atliekamas įvairiais kitais būdais, būtent: kaitinant ant pagaliuko, apanglėjusio soda, kaitinant stikliniame vamzdyje su metalais – natriu, kaliu ar magniu, kaitinant anglimis naudojant pūtimo vamzdį arba paprastai kaitinant.

Elementų klasifikacija

Analitinėje chemijoje priimtas elementų klasifikavimas grindžiamas tuo pačiu skirstymu, kuris priimtas ir bendrojoje chemijoje – į metalus ir nemetalus (metaloidus), pastarieji dažniausiai laikomi atitinkamų rūgščių pavidalu. Norint atlikti sisteminę kokybinę analizę, kiekviena iš šių elementų klasių paeiliui skirstoma į grupes su tam tikromis bendromis grupės charakteristikomis.

Metalai analitinės chemijos padaliniai yra suskirstyti į du skyrius, kurie savo ruožtu yra suskirstyti į penkias grupes:

1. Metalai, kurių sieros junginiai tirpsta vandenyje- metalų pasiskirstymas šiame skyriuje į grupes pagrįstas jų anglies dioksido druskų savybėmis. 1-oji grupė: kalis, natris, rubidis, cezis, litis. Sieros junginiai ir jų anglies dioksido druskos tirpsta vandenyje. Nėra bendro reagento, skirto visiems šios grupės metalams nusodinti netirpių junginių pavidalu. 2-oji grupė: baris, stroncis, kalcis, magnis. Sieros junginiai tirpsta vandenyje, anglies dioksido druskos netirpsta. Dažnas reagentas, nusodinantis visus šios grupės metalus netirpių junginių pavidalu, yra amonio karbonatas.
2. Metalai, kurių sieros junginiai netirpsta vandenyje- norėdami suskirstyti šį skyrių į tris grupes, jie naudoja savo sieros junginių santykį su silpnomis rūgštimis ir amonio sulfidu. 3 grupė: aliuminis, chromas, geležis, manganas, cinkas, nikelis, kobaltas.

Aliuminis ir chromas vandeniu nesudaro sieros junginių; kiti metalai sudaro sieros junginius, kurie, kaip ir jų oksidai, tirpsta silpnose rūgštyse. Vandenilio sulfidas jų nenusodina iš rūgštinio tirpalo, o amonio sulfidas nusodina oksidus ar sieros junginius. Amonio sulfidas yra įprastas šios grupės reagentas, o jo sieros junginių perteklius netirpsta. 4-oji grupė: sidabras, švinas, bismutas, varis, paladis, rodis, rutenis, osmis. Sieros junginiai netirpūs silpnose rūgštyse ir nusodinami rūgštiniame tirpale esant vandenilio sulfidui; jie taip pat netirpūs amonio sulfide. Vandenilio sulfidas yra įprastas šios grupės reagentas. 5 grupė: alavas, arsenas, stibis, auksas, platina. Sieros junginiai taip pat netirpūs silpnose rūgštyse ir nusodinami vandenilio sulfidu iš rūgštinio tirpalo. Tačiau jie tirpsta amonio sulfide ir su juo sudaro vandenyje tirpius sulfatus.

Nemetalai (metaloidai) cheminės analizės metu jie visada turi būti aptikti jų susidarančių rūgščių arba atitinkamų jų druskų pavidalu. Rūgščių skirstymo į grupes pagrindas yra jų bario ir sidabro druskų savybės, susijusios su jų tirpumu vandenyje ir iš dalies rūgštyse. Bario chloridas yra bendras 1 grupės reagentas, sidabro nitratas nitrato tirpale – 2 grupei, 3 grupės rūgščių bario ir sidabro druskos tirpsta vandenyje. 1-oji grupė: neutraliame tirpale bario chloridas nusodina netirpias druskas; Sidabro druskos netirpsta vandenyje, bet tirpsta azoto rūgštyje. Tai rūgštys: chromo, serozinės, sieros, vandeninės, anglies, silicio, sieros, hidrofluorsilicio (bario druskos, netirpios rūgštyse), arsenas ir arsenas. 2-oji grupė: tirpale, parūgštintame azoto rūgštimi, sidabro nitratas išskiria nuosėdas. Tai rūgštys: vandenilio chlorido, vandenilio bromido ir vandenilio jodo, vandenilio cianido, vandenilio sulfido, geležies ir geležies hidrocianidas ir jodas. 3 grupė: azoto rūgštis ir perchloro rūgštis, kurių nenusodina nei sidabro nitratas, nei bario chloridas.

Tačiau reikia turėti omenyje, kad rūgštims nurodyti reagentai nėra bendrieji reagentai, kuriuos būtų galima naudoti rūgštims atskirti į grupes. Šie reagentai gali parodyti tik rūgštinės ar kitos grupės buvimą, o norint atrasti kiekvieną atskirą rūgštį, reikia naudoti jiems priklausančias privačias reakcijas. Aukščiau pateikta metalų ir nemetalų (metaloidų) klasifikacija analitinės chemijos tikslais buvo priimta Rusijos mokyklose ir laboratorijose (pagal N. A. Menshutkiną), Vakarų Europos laboratorijose buvo priimta kita klasifikacija, tačiau iš esmės tais pačiais principais.

Teorinis reakcijų pagrindas

Kokybinės cheminės analizės reakcijų tirpaluose teorinių pagrindų, kaip jau minėta, reikia ieškoti bendrosios ir fizikinės chemijos apie tirpalus ir cheminį giminingumą skyriuose. Vienas iš pirmųjų, svarbiausių klausimų – visų mineralų būklė vandeniniuose tirpaluose, kuriuose, remiantis elektrolitinės disociacijos teorija, visos druskų, rūgščių ir šarmų klasėms priklausančios medžiagos disocijuoja į jonus. Todėl visos cheminės analizės reakcijos vyksta ne tarp ištisų junginių molekulių, o tarp jų jonų. Pavyzdžiui, natrio chlorido NaCl ir sidabro nitrato AgNO 3 reakcija vyksta pagal lygtį:

Na + + Cl - + Ag + + (NO 3) - = AgCl↓ + Na + + (NO 3) - natrio jonas + chloro jonas + sidabro jonas + azoto rūgšties anijonas = netirpi druska + azoto rūgšties anijonas

Vadinasi, sidabro nitratas nėra natrio chlorido ar druskos rūgšties reagentas, o tik chloro jonams. Taigi, kiekvienai tirpalei druskai, analitinės chemijos požiūriu, jos katijonas (metalo jonas) ir anijonas (rūgšties liekana) turi būti nagrinėjami atskirai. Kalbant apie laisvą rūgštį, reikia atsižvelgti į vandenilio jonus ir anijoną; galiausiai kiekvienam šarmui – metalo katijonas ir hidroksilo anijonas. O iš esmės svarbiausias kokybinės cheminės analizės uždavinys – ištirti įvairių jonų reakcijas ir kaip jas atrasti bei atskirti vienas nuo kito.

Pastarajam tikslui pasiekti, veikiant atitinkamiems reagentams, jonai paverčiami netirpiais junginiais, kurie iš tirpalo nusėda nuosėdų pavidalu arba iš tirpalų išskiriami dujų pavidalu. Toje pačioje elektrolitinės disociacijos teorijoje reikia ieškoti paaiškinimo dėl cheminių rodiklių veikimo, kurie dažnai randa pritaikymą cheminėje analizėje. Pagal W. Ostwaldo teoriją visi cheminiai rodikliai yra santykinai silpnos rūgštys, vandeniniuose tirpaluose dalinai disocijuotos. Be to, kai kurie iš jų turi bespalves ištisas molekules ir spalvotus anijonus, kiti, priešingai, turi spalvotas molekules ir bespalvį anijoną arba kitos spalvos anijoną; Veikiami laisvųjų rūgščių vandenilio jonų arba šarmų hidroksilo jonų, cheminiai rodikliai gali pakeisti jų disociacijos laipsnį, o kartu ir spalvą. Svarbiausi rodikliai yra šie:

1. Metilo oranžinė spalva, kuri esant laisviesiems vandenilio jonams (rūgštinė reakcija) suteikia rausvą spalvą, o esant neutralioms druskoms ar šarmams – geltoną;
2. Fenolftaleinas - esant hidroksilo jonams (šarminė reakcija) suteikia būdingą raudoną spalvą, o esant neutralioms druskoms ar rūgštims yra bespalvis;
3. Lakmusas pasidaro raudonas veikiamas rūgščių, mėlynuoja, kai veikia šarmai, ir galiausiai
4. Kurkuminas, veikiamas šarmų, paruduoja, o esant rūgštims vėl įgauna geltoną spalvą.

Cheminiai rodikliai yra labai svarbūs tūrinėje cheminėje analizėje (žr. toliau). Kokybinės cheminės analizės reakcijose dažnai susiduriama su hidrolizės reiškiniu, tai yra, druskų irimas veikiant vandeniui, o vandeninis tirpalas įgauna daugiau ar mažiau stiprią šarminę ar rūgštinę reakciją.

Kokybinės cheminės analizės pažanga

Atliekant kokybinę cheminę analizę, svarbu ne tik nustatyti, kokie elementai ar junginiai yra tam tikros medžiagos sudėtyje, bet ir kokiais, apytiksliai, santykiniais kiekiais šie komponentai randami. Tam visada reikia remtis tam tikrais tiriamos medžiagos kiekiais (dažniausiai užtenka paimti 0,5-1 gramo) ir, atliekant analizę, palyginti atskirų kritulių kiekį tarpusavyje. Taip pat būtina naudoti tam tikro stiprumo reagentų tirpalus, būtent: normalų, pusiau normalų, dešimtadalį normalaus.

Kiekviena kokybinė cheminė analizė yra padalinta į tris dalis:

1. preliminarus testas,
2. metalų (katijonų) atradimas,
3. nemetalų (metaloidų) arba rūgščių (anijonų) atradimas.

Atsižvelgiant į analitės pobūdį, gali būti keturi atvejai:

1. kieta nemetalinė medžiaga,
2. kieta medžiaga metalo arba metalo lydinio pavidalu,
3. skystis (tirpalas),

Analizuojant kieta nemetalinė medžiaga Visų pirma, atliekamas išorinis tyrimas ir mikroskopinis tyrimas, taip pat preliminarus tyrimas naudojant aukščiau nurodytus sausos formos analizės metodus. Iš pradžių medžiagos mėginys, atsižvelgiant į jo pobūdį, ištirpinamas viename iš šių tirpiklių: vandenyje, druskos rūgštyje, azoto rūgštyje ir aqua regia (vandenilio chlorido ir azoto rūgščių mišinys). Medžiagos, kurios negali ištirpti jokiame iš aukščiau išvardytų tirpiklių, perkeliamos į tirpalą naudojant tam tikrus specialius metodus, tokius kaip: suliejimas su soda arba kaliu, virinimas sodos tirpalu, kaitinimas tam tikromis rūgštimis ir kt. Gautas tirpalas sistemingai analizuojamas. su išankstiniu metalų ir rūgščių išskyrimu į grupes ir tolesniu jų atskyrimu į atskirus elementus, naudojant jiems būdingas privačias reakcijas.

Analizuojant metalo lydinys tam tikras jo mėginys ištirpinamas azoto rūgštyje (retais atvejais – vandeniniame vandenyje), o gautas tirpalas išgarinamas iki sausumo, po to kietos liekanos ištirpinamos vandenyje ir atliekama sisteminė analizė.

Jei medžiaga yra skystis, pirmiausia atkreipiamas dėmesys į jo spalvą, kvapą ir reakciją į lakmusą (rūgštinį, šarminį, neutralų). Norint patikrinti, ar tirpale nėra kietųjų dalelių, nedidelė skysčio dalis išgarinama ant platinos plokštės arba laikrodžio stiklo. Po šių preliminarių bandymų skystis apalizuojamas įprastais metodais.

Analizė dujų pagaminti naudojant kai kuriuos specialius metodus, nurodytus kiekybinėje analizėje.

Kiekybinės cheminės analizės metodai

Kiekybine chemine analize siekiama nustatyti bet kurio cheminio junginio ar mišinio atskirų sudedamųjų dalių santykinius kiekius. Jame naudojami metodai priklauso nuo medžiagos savybių ir sudėties, todėl prieš kiekybinę cheminę analizę visada turi būti atlikta kokybinė cheminė analizė.

Norint atlikti kiekybinę analizę, gali būti naudojami du skirtingi metodai: gravimetrinis ir tūrinis. Svorio metodu nustatomi kūnai, esant galimybei, išskiriami netirpių arba blogai tirpių, žinomos cheminės sudėties junginių pavidalu, ir nustatoma jų masė, pagal kurią galima nustatyti norimo elemento kiekį. skaičiavimas. Atliekant tūrinę analizę, matuojami analizei naudojamų titruotų (turinčių tam tikrą kiekį reagento) tirpalų tūriai. Be to, skiriasi keletas specialių kiekybinės cheminės analizės metodų, būtent:

1. elektrolitinis pagrįsta atskirų metalų atskyrimu elektrolizės būdu,
2. kolorimetrinis, gaunamas lyginant tam tikro tirpalo spalvos intensyvumą su tam tikro stiprumo tirpalo spalva,
3. organinė analizė, kurį sudaro organinės medžiagos deginimas į anglies dioksidą C0 2 ir vandenį H 2 0 ir nustatomas pagal jų santykinį anglies ir vandenilio kiekį medžiagoje,
4. dujų analizė, kuris susideda iš kokybinės ir kiekybinės dujų ar jų mišinių sudėties nustatymo tam tikrais specialiais metodais.

Atstovauja labai ypatingai grupei medicininė cheminė analizė, apimantis daugybę skirtingų kraujo, šlapimo ir kitų žmogaus kūno atliekų produktų tyrimo metodų.

Gravitacinė kiekybinė cheminė analizė

Gravimetrinės kiekybinės cheminės analizės metodai yra dviejų tipų: tiesioginės analizės metodas Ir netiesioginės (netiesioginės) analizės metodas. Pirmuoju atveju nustatomas komponentas išskiriamas kokio nors netirpaus junginio pavidalu ir nustatoma pastarojo masė. Netiesioginė analizė grindžiama tuo, kad dviejų ar daugiau medžiagų, kurios buvo apdorotos tuo pačiu cheminiu būdu, jų svoris nevienodai keičiasi. Turėdami, pavyzdžiui, kalio chlorido ir natrio nitrato mišinį, pirmąjį iš jų galite nustatyti tiesiogine analize, nusodindami chlorą sidabro chlorido pavidalu ir pasverdami. Jei yra kalio ir natrio chlorido druskų mišinys, jų santykį galite nustatyti netiesiogiai, nusodindami visą chlorą sidabro chlorido pavidalu ir nustatydami jo svorį, o po to apskaičiuodami.

Tūrinė cheminė analizė

Elektrolizės analizė

Kolorimetriniai metodai

Elementų organinė analizė

Dujų analizė

Analitinės chemijos metodų klasifikacija

• Elementų analizės metodai
  • Rentgeno spindulių spektrinė analizė (rentgeno fluorescencija)
  • Neutronų aktyvacijos analizė ( Anglų) (žr. radioaktyvacijos analizę)
  • Augerio elektronų spektrometrija (EOS) ( Anglų); žr. Augerio efektą
  • Analitinė atomų spektrometrija – tai metodų rinkinys, pagrįstas analizuojamų mėginių transformavimu į atskirų laisvųjų atomų būseną, kurių koncentracijos vėliau matuojamos spektroskopiškai (kartais čia įtraukiama ir rentgeno fluorescencinė analizė, nors ji nėra pagrįsta mėginiu atomizacija ir nesusijusi su atomų garų spektroskopija).
    • MS – masių spektrometrija su atominių jonų masių registravimu
      • ICP-MS – induktyviai susietos plazmos masės spektrometrija (žr. induktyviai susietą plazmą masės spektrometrijoje)
      • LA-ICP-MS – masių spektrometrija su induktyviai susietos plazmos ir lazerio abliacija
      • LIMS – lazerinė kibirkšties masės spektrometrija; žr. lazerio abliaciją (komercinis pavyzdys: LAMAS-10M)
      • MSVI – antrinė jonų masės spektrometrija (SIMS)
      • TIMS – terminės jonizacijos masės spektrometrija (TIMS)
      • Didelės energijos dalelių greitintuvo masės spektrometrija (AMS)
    • AAS – atominės sugerties spektrometrija
      • ETA-AAS – atominės sugerties spektrometrija su elektroterminiu purškimu (žr. atominės absorbcijos spektrometrus)
      • SVZR – ertmės skilimo laiko spektroskopija (CRDS)
      • VRLS – intracavity lazerinė spektroskopija
    • AES – atominės emisijos spektrometrija
      • kibirkštis ir lankas kaip spinduliuotės šaltiniai (žr. kibirkšties išlydį; elektros lankas)
      • ICP-AES – induktyviai susietos plazmos atominės emisijos spektrometrija
      • LIES – lazerinė kibirkšties emisijos spektrometrija (LIBS arba LIPS); Žiūrėkite lazerio abliaciją
    • AFS – atominės fluorescencijos spektrometrija (žr. fluorescenciją)
      • ICP-AFS – atominė fluorescencinė spektrometrija su induktyviai sujungta plazma (Baird įrenginiai)
      • LAFS – lazerinė atominė fluorescencinė spektrometrija
      • APS tuščiavidurio katodo lempose (komercinis pavyzdys: AI3300)
    • AIS – atominės jonizacijos spektrometrija
      • LAIS (LIIS) - lazerinė atominė jonizacija arba lazeriu sustiprinta jonizacinė spektroskopija (angl. Lazerinė jonizacija, LEI )
      • RIMS – lazerinė rezonansinė jonizacinė masės spektrometrija
      • OG – optogalvanika (LOGS – lazerinė optogalvaninė spektroskopija)

• Kiti analizės metodai
  • titrimetrija, tūrinė analizė
  • gravimetrinė analizė - gravimetrija, elektrogravimetrija
  • molekulinių dujų ir kondensuotų medžiagų spektrofotometrija (dažniausiai absorbcija).
    • elektronų spektrometrija (matomasis spektras ir UV spektrometrija); Žiūrėkite elektronų spektroskopiją
    • virpesių spektrometrija (IR spektrometrija); žr. virpesių spektroskopiją
  • Ramano spektroskopija; Žiūrėkite Ramano efektą
  • liuminescencijos analizė
  • masių spektrometrija su molekulinių ir klasterinių jonų, radikalų masės registravimu
  • jonų judrumo spektrometrija (

ANALITINĖ CHEMIJA, mokslas, nustatantis medžiagų ir medžiagų cheminę sudėtį ir tam tikru mastu junginių cheminę struktūrą. Analitinė chemija plėtoja bendruosius teorinius cheminės analizės pagrindus, kuria tiriamo mėginio komponentų nustatymo metodus, sprendžia konkrečių objektų analizės problemas. Pagrindinis analitinės chemijos tikslas – sukurti metodus ir priemones, kurios, priklausomai nuo atliekamos užduoties, užtikrintų analizės tikslumą, didelį jautrumą, greitumą ir selektyvumą. Taip pat kuriami metodai, leidžiantys analizuoti mikroobjektus, atlikti lokalią analizę (taške, paviršiuje ir pan.), analizę nesunaikinant mėginio, per atstumą nuo jo (nuotolinė analizė), nepertraukiamą. analizę (pavyzdžiui, sraute), taip pat įdiegti, kokiame cheminiame junginyje ir kokia fizine forma yra nustatomas komponentas mėginyje (medžiagos cheminė analizė) ir kokiai fazei jis priklauso (fazinė analizė). Svarbios analitinės chemijos raidos tendencijos yra analizių automatizavimas, ypač technologinių procesų valdymo srityje, ir matematizavimas, ypač plačiai paplitęs kompiuterių naudojimas.

Mokslo struktūra. Galima išskirti tris pagrindines analitinės chemijos sritis: bendrieji teoriniai pagrindai; analizės metodų kūrimas; atskirų objektų analitinė chemija. Atsižvelgiant į analizės tikslą, išskiriama kokybinė cheminė analizė ir kiekybinė cheminė analizė. Pirmojo uždavinys – aptikti ir identifikuoti analizuojamo mėginio komponentus, antrojo – nustatyti jų koncentracijas arba mases. Priklausomai nuo to, kuriuos komponentus reikia aptikti ar nustatyti, yra izotopinė analizė, elementų analizė, struktūrinės grupės (įskaitant funkcinę) analizė, molekulinė analizė, medžiagų analizė ir fazinė analizė. Pagal analizuojamo objekto pobūdį išskiriama neorganinių ir organinių medžiagų bei biologinių objektų analizė.

Teoriniuose analitinės chemijos pagrinduose didelę vietą užima vadinamoji chemometrija, įskaitant cheminės analizės metrologiją. Analitinės chemijos teorija taip pat apima mokymus apie analizinių mėginių atranką ir paruošimą, apie analizės schemos sudarymą ir metodų pasirinkimą, apie analizės automatizavimo principus ir būdus, apie kompiuterių naudojimą, taip pat apie racionalaus mėginių panaudojimo principus. cheminės analizės rezultatai. Analitinės chemijos bruožas – ne bendrųjų, o individualių, specifinių objektų savybių ir savybių tyrimas, užtikrinantis daugelio analizės metodų selektyvumą. Dėl glaudžių sąsajų su fizikos, matematikos, biologijos ir įvairių technologijų (ypač analizės metodų) pasiekimais analitinė chemija virsta disciplina mokslų sankirtoje. Dažnai vartojami ir kiti šios disciplinos pavadinimai – analitika, analitinis mokslas ir kt.

Analitinėje chemijoje naudojami atskyrimo, nustatymo (detekcijos) ir hibridiniai analizės metodai, dažniausiai derinant pirmųjų dviejų grupių metodus. Nustatymo metodai patogiai skirstomi į cheminius analizės metodus (gravimetrinė analizė, titrimetrinė analizė, elektrocheminiai analizės metodai, kinetiniai analizės metodai), fizikinius analizės metodus (spektroskopinius, branduolio fizikinius ir kt.), biocheminius analizės metodus ir biologinius analizės metodus. analizė. Cheminiai metodai remiasi cheminėmis reakcijomis (medžiagos sąveika su medžiaga), fizikiniais – fizikiniais reiškiniais (medžiagos sąveika su spinduliuote, energijos srautais), biologiniais metodais naudojamas organizmų ar jų fragmentų atsakas į aplinkos pokyčius.

Beveik visi nustatymo metodai yra pagrįsti bet kokių išmatuojamų medžiagų savybių priklausomybe nuo jų sudėties. Todėl svarbi analitinės chemijos kryptis yra tokių priklausomybių paieška ir tyrimas, siekiant jas panaudoti sprendžiant analitines problemas. Šiuo atveju beveik visada reikia rasti lygtį, skirtą santykio tarp savybės ir kompozicijos, sukurti savybės (analitinio signalo) fiksavimo metodus, pašalinti kitų komponentų trukdžius ir pašalinti įvairių veiksnių trukdantį poveikį (pvz. temperatūros svyravimai). Analitinio signalo dydis paverčiamas vienetais, apibūdinančiais komponentų kiekį arba koncentraciją. Išmatuotos savybės gali būti, pavyzdžiui, masė, tūris, šviesos sugertis, srovės stipris.

Daug dėmesio skiriama analizės metodų teorijai. Cheminių metodų teorija remiasi kelių pagrindinių cheminių reakcijų tipų, plačiai naudojamų analizėje (rūgščių-šarmų, redokso, kompleksavimo), ir kelių svarbių procesų (nusodinimo, tirpinimo, ekstrahavimo) sampratomis. Dėmesys šiems klausimams kyla dėl analitinės chemijos raidos istorijos ir atitinkamų metodų praktinės reikšmės. Tačiau kadangi cheminių metodų dalis mažėja, o fizikinių, biocheminių ir biologinių – didėja, pastarųjų grupių metodų teorijos tobulinimas ir atskirų metodų teorinių aspektų integravimas į bendrąją analitinės chemijos teoriją tampa didelę reikšmę.

Vystymosi istorija. Medžiagų bandymai buvo atliekami senovėje; pavyzdžiui, buvo tiriamos rūdos, siekiant nustatyti jų tinkamumą lydyti, o įvairūs gaminiai – siekiant nustatyti aukso ir sidabro kiekį. XIV–XVI amžių alchemikai atliko daugybę eksperimentinių darbų, kad ištirtų medžiagų savybes, padėdami pagrindą cheminiams analizės metodams. XVI–XVII a. (jatrochemijos laikotarpis) atsirado naujų cheminių medžiagų nustatymo metodų, pagrįstų reakcijomis tirpale (pavyzdžiui, sidabro jonų atradimu susidarant nuosėdoms su chlorido jonais). R. Boyle'as, įvedęs „cheminės analizės“ sąvoką, laikomas mokslinės analitinės chemijos pradininku.

Iki XIX amžiaus vidurio analitinė chemija buvo pagrindinė chemijos šaka. Per šį laikotarpį buvo atrasta daug cheminių elementų, išskirti kai kurių natūralių medžiagų komponentai, nustatyti sudėties pastovumo ir daugybinių santykių dėsniai, masės tvermės dėsnis. Švedų chemikas mineralogas T. Bergmanas sukūrė sisteminės kokybinės analizės schemą, aktyviai naudojo vandenilio sulfidą kaip analitinį reagentą, pasiūlė liepsnos analizės metodus perlams gauti. XIX amžiuje sisteminę kokybinę analizę patobulino vokiečių chemikai G. Rose ir K. Fresenius. Tas pats šimtmetis pasižymėjo didžiuliais kiekybinės analizės raidos žingsniais. Sukurtas titrimetrinis metodas (prancūzų chemikas F. Decroisille, J. Gay-Lussac), žymiai patobulinta gravimetrinė analizė, sukurti dujų analizės metodai. Didelę reikšmę turėjo organinių junginių elementinės analizės metodų sukūrimas (J. Liebigas). pabaigoje buvo sukurta analitinės chemijos teorija, kuri rėmėsi doktrina apie cheminę pusiausvyrą tirpaluose, kuriuose dalyvauja jonai (daugiausia W. Ostwald). Iki to laiko jonų analizės vandeniniuose tirpaluose metodai užėmė vyraujančią vietą analitinėje chemijoje.

20 amžiuje buvo sukurti organinių junginių mikroanalizės metodai (F. Pregl). Buvo pasiūlytas poliarografinis metodas (Ya. Heyrovsky, 1922). Atsirado daug fizinių metodų, pavyzdžiui, masės spektrometrija, rentgeno spinduliai, branduolinė fizika. Didelę reikšmę turėjo chromatografijos atradimas (M. S. Tsvet, 1903) ir įvairių šio metodo variantų, ypač pasiskirstymo chromatografijos (A. Martin ir R. Singh, 1941), sukūrimas.

Rusijoje ir SSRS analitinei chemijai didelę reikšmę turėjo I. A. Menšutkino vadovėlis „Analitinė chemija“ (jis išėjo 16 leidimų). M.A. Iljinskis ir L. A. Chugajevas organinius analitinius reagentus įvedė į praktiką (XIX a. pabaiga - XX a. pradžia), N.A. Tananajevas sukūrė kokybinės analizės lašų metodą (kartu su austrų chemiku F. Feiglu, 1920 m.). 1938 metais N.A. Izmailovas ir M. S. Schreiberis pirmieji aprašė plonasluoksnę chromatografiją. Rusijos mokslininkai įnešė didelį indėlį tiriant kompleksų susidarymą ir jo analitinį panaudojimą (I.P. Alimarinas, A.K. Babko), kuriant organinių analitinių reagentų veikimo teoriją, kuriant masių spektrometriją, fotometrinius metodus, atominės absorbcijos spektrometriją (B.V. . Lvovas), į atskirų elementų, ypač retų ir platininių, ir daugybės objektų analitinę chemiją - didelio grynumo medžiagas, mineralines žaliavas, metalus ir lydinius.

Praktikos reikalavimai visada skatino analitinės chemijos raidą. Taigi 1940–1970 m., atsižvelgiant į poreikį analizuoti branduolines, puslaidininkines ir kitas didelio grynumo medžiagas, buvo sukurti tokie jautrūs metodai kaip radioaktyvacijos analizė, kibirkščių masės spektrometrija, cheminė spektrinė analizė, strippingo voltammetrija, suteikiantys galimybę nustatyti iki. iki 10 - 7 -10 -8% priemaišų grynose medžiagose, t.y. 1 dalis priemaišų 10-1000 milijardų dalių pagrindinės medžiagos. Juodosios metalurgijos plėtrai, ypač perėjus prie greitaeigių konverterių plieno gamybos, labai svarbi tapo greita analizė. Vadinamųjų kvantometrų – fotoelektrinių prietaisų, skirtų daugiaelementinei optinei spektrinei arba rentgeno spindulių analizei, naudojimas leidžia atlikti analizę lydymosi metu.

Poreikis analizuoti sudėtingus organinių junginių mišinius paskatino intensyviai plėtoti dujų chromatografiją, kuri leidžia analizuoti sudėtingus mišinius, kuriuose yra kelios dešimtys ir net šimtai medžiagų. Analitinė chemija reikšmingai prisidėjo prie atomo branduolio energijos įsisavinimo, kosmoso ir vandenyno tyrimo, elektronikos vystymosi, biologijos mokslų pažangos.

Studijų dalykas. Svarbų vaidmenį atlieka analizuojamų medžiagų mėginių ėmimo teorijos kūrimas; Dažniausiai mėginių ėmimo klausimai sprendžiami kartu su tiriamų medžiagų specialistais (pavyzdžiui, geologais, metalurgais). Analitinė chemija kuria mėginio skaidymo – tirpinimo, suliejimo, sukepinimo ir kt. metodus, kurie turėtų užtikrinti visišką mėginio „atidarymą“ ir užkirsti kelią nustatytų komponentų praradimui bei užteršimui iš išorės. Analitinės chemijos uždaviniai apima tokių bendrųjų analitinių operacijų, kaip tūrio matavimas, filtravimas ir kalcinavimas, metodų kūrimą. Vienas iš analitinės chemijos uždavinių – nustatyti analitinės įrangos kūrimo, naujų grandinių ir prietaisų konstrukcijų kūrimo kryptis (kas dažniausiai yra baigiamasis analizės metodo kūrimo etapas), taip pat naujų analitinių reagentų sintezė.

Kiekybinei analizei labai svarbios metodų ir prietaisų metrologinės charakteristikos. Šiuo atžvilgiu analitinė chemija tiria etaloninių mėginių (įskaitant standartinius mėginius) kalibravimo, gamybos ir naudojimo bei kitas analizės tikslumą užtikrinančias priemones. Didelę vietą užima analizės rezultatų apdorojimas, ypač kompiuterinis. Analizės sąlygoms optimizuoti naudojama informacijos teorija, modelių atpažinimo teorija ir kitos matematikos šakos. Kompiuteriai naudojami ne tik rezultatams apdoroti, bet ir instrumentams valdyti, atsižvelgiant į trukdžius, kalibruoti, planuoti eksperimentus; Yra analitinių problemų, kurias galima išspręsti tik kompiuterių pagalba, pavyzdžiui, organinių junginių molekulių identifikavimas naudojant ekspertines sistemas.

Analitinė chemija apibrėžia bendruosius analizės būdų ir metodų pasirinkimo būdus. Kuriami metodų palyginimo metodai, nustatomos jų pakeičiamumo ir derinimo sąlygos, analizės automatizavimo principai ir būdai. Praktiniam analizės panaudojimui būtina išsiugdyti idėjas apie jos rezultatą kaip gaminio kokybės rodiklį, technologinių procesų ekspresinės kontrolės doktriną, ekonomiškų metodų kūrimą. Metodų suvienodinimas ir standartizavimas turi didelę reikšmę įvairiuose ūkio sektoriuose dirbantiems analitikams. Kuriama teorija, leidžianti optimizuoti analitinėms problemoms spręsti reikalingos informacijos kiekį.

Analizės metodai. Atsižvelgiant į tiriamo mėginio masę ar tūrį, atskyrimo ir nustatymo metodai kartais skirstomi į makro, mikro ir ultramikro metodus.

Mišinių atskyrimas dažniausiai imamasi tais atvejais, kai tiesioginiai nustatymo ar aptikimo metodai neduoda teisingo rezultato dėl kitų mėginio komponentų trukdančios įtakos. Ypač svarbi yra vadinamoji santykinė koncentracija, mažų analitės komponentų kiekių atskyrimas nuo žymiai didesnių pagrindinių mėginio komponentų kiekių. Mišinių atskyrimas gali būti pagrįstas komponentų termodinaminių, arba pusiausvyros, charakteristikų (jonų mainų konstantų, kompleksų stabilumo konstantų) arba kinetinių parametrų skirtumais. Pagrindiniai atskyrimo metodai yra chromatografija, ekstrahavimas, nusodinimas, distiliavimas, taip pat elektrocheminiai metodai, tokie kaip elektrodinis nusodinimas. Nustatymo metodai yra pagrindinė analitinės chemijos metodų grupė. Kiekybinės analizės metodai yra pagrįsti bet kokios išmatuojamos savybės, dažniausiai fizinės, priklausomybe nuo mėginio sudėties. Ši priklausomybė turi būti apibūdinta tam tikru ir žinomu būdu. Sparčiai vystosi hibridiniai analizės metodai, kuriuose derinamas atskyrimas ir nustatymas. Pavyzdžiui, dujų chromatografija su įvairiais detektoriais yra svarbiausias sudėtingų organinių junginių mišinių analizės metodas. Mažai lakių ir termiškai nestabilių junginių mišinių analizei patogesnė efektyvi skysčių chromatografija.

Analizei reikalingi įvairūs metodai, nes kiekvienas turi savų privalumų ir trūkumų. Taigi itin jautriems radioaktyvavimo ir masių spektro metodams reikia sudėtingos ir brangios įrangos. Paprasti, prieinami ir labai jautrūs kinetikos metodai ne visada užtikrina reikiamą rezultatų atkartojamumą. Vertinant ir lyginant metodus, renkantis juos konkrečioms problemoms spręsti, atsižvelgiama į daugelį faktorių: metrologinius parametrus, galimo panaudojimo apimtį, įrangos prieinamumą, analitiko kvalifikaciją, tradicijas ir kt. Svarbiausi tarp šių faktorių yra metrologiniai parametrai, tokie kaip kaip aptikimo riba arba koncentracijos intervalas (kiekiai), kuriame metodas duoda patikimus rezultatus, ir metodo tikslumas, t. y. rezultatų teisingumas ir atkuriamumas. Kai kuriais atvejais didelę reikšmę turi „daugiakomponentiniai“ metodai, leidžiantys vienu metu nustatyti daug komponentų, pavyzdžiui, atominės emisijos ir rentgeno spindulių spektrinė analizė, chromatografija. Tokių metodų vaidmuo didėja. Jei visi kiti dalykai yra vienodi, pirmenybė teikiama tiesioginės analizės metodams, t. y. nesusijusiems su cheminio mėginio paruošimu; tačiau dažnai toks pasiruošimas yra būtinas. Pavyzdžiui, preliminari tiriamo komponento koncentracija leidžia nustatyti mažesnes jo koncentracijas, pašalinant sunkumus, susijusius su nehomogenišku komponento pasiskirstymu mėginyje ir etaloninių mėginių trūkumu.

Ypatingą vietą užima lokalinės analizės metodai. Tarp jų reikšmingą vaidmenį atlieka rentgeno mikroanalizė (elektroninis zondas), antrinė jonų masės spektrometrija, Augerio spektroskopija ir kiti fizikiniai metodai. Jie yra labai svarbūs, ypač analizuojant paviršinius kietųjų medžiagų sluoksnius arba uolienų inkliuzus.

Konkrečią grupę sudaro organinių junginių elementinės analizės metodai. Organinės medžiagos vienaip ar kitaip skaidomos, o jos komponentai paprasčiausių neorganinių junginių pavidalu (CO 2, H 2 O, NH 3 ir kt.) nustatomi įprastiniais metodais. Dujų chromatografijos naudojimas leido automatizuoti elementų analizę; Tam gaminami C-, H-, N-, S-analizatoriai ir kiti automatiniai prietaisai. Organinių junginių analizė pagal funkcines grupes (funkcinė analizė) atliekama įvairiais cheminiais, elektrocheminiais, spektriniais (BMR arba IR spektroskopija) arba chromatografiniais metodais.

Atliekant fazių analizę, t.y. nustatant cheminius junginius, kurie sudaro atskiras fazes, pastarosios pirmiausia išskiriamos, pavyzdžiui, naudojant selektyvų tirpiklį, o vėliau susidarę tirpalai analizuojami įprastiniais metodais; Fizikiniai fazių analizės metodai be išankstinio fazių atskyrimo yra labai perspektyvūs.

Praktinė reikšmė. Cheminė analizė užtikrina daugelio technologinių procesų ir produktų kokybės kontrolę įvairiose pramonės šakose, atlieka didžiulį vaidmenį ieškant ir žvalgant naudingąsias iškasenas bei kasybos pramonėje. Naudojant cheminę analizę, stebima aplinkos (dirvožemio, vandens ir oro) švara. Analitinės chemijos pasiekimai naudojami įvairiose mokslo ir technologijų šakose: branduolinėje energetikoje, elektronikoje, okeanologijoje, biologijoje, medicinoje, kriminalistikoje, archeologijoje, kosmoso tyrimuose. Cheminės analizės ekonominė svarba yra didelė. Taigi tikslus legiruojamųjų priedų nustatymas metalurgijoje leidžia sutaupyti vertingų metalų. Perėjimas prie nuolatinės automatinės analizės medicinos ir agrochemijos laboratorijose leidžia smarkiai padidinti analizių (kraujo, šlapimo, dirvožemio ekstraktų ir kt.) greitį ir sumažinti laboratorijos darbuotojų skaičių.

Lit.: Analitinės chemijos pagrindai: 2 knygose / Redagavo Yu. A. Zolotovas. M., 2002; Analitinė chemija: 2 t. M., 2003-2004.

Kokybinės analizės metodų klasifikacija.

Analitinės chemijos dalykas ir uždaviniai.

Analitinė chemija yra kokybinių ir kiekybinių medžiagų (ar jų mišinių) sudėties tyrimų metodų mokslas. Analitinės chemijos uždavinys – plėtoti cheminių ir fizikinių ir cheminių analizės metodų bei operacijų moksliniuose tyrimuose teoriją.

Analitinė chemija susideda iš dviejų pagrindinių skyrių: kokybinė analizė susideda iš „atidarymo“, t.y. atskirų elementų (arba jonų), sudarančių analitę, aptikimas. Kiekybinė analizė susideda iš sudėtingos medžiagos atskirų komponentų kiekybinio kiekio nustatymo.

Analitinės chemijos praktinė svarba yra didžiulė. Naudojant cheminius metodus. analizuojant atrasti dėsniai: sudėties pastovumas, daugybiniai santykiai, elementų atominės masės, cheminiai ekvivalentai, nustatytos daugelio junginių formulės.

Analitinė chemija prisideda prie gamtos mokslų – geochemijos, geologijos, mineralogijos, fizikos, biologijos, technologijų disciplinų, medicinos – raidos. Cheminė analizė yra šiuolaikinės cheminės-technologinės kontrolės pagrindas visoms pramonės šakoms, kuriose analizuojamos žaliavos, produktai ir gamybos atliekos. Remiantis analizės rezultatais, sprendžiama apie technologinio proceso eigą ir gaminio kokybę. Cheminiai ir fizikiniai-cheminiai analizės metodai sudaro pagrindą nustatyti visų gaminamų gaminių valstybinius standartus.

Analitinės chemijos vaidmuo organizuojant aplinkos monitoringą yra didelis. Tai paviršinių vandenų, dirvožemio užterštumo sunkiaisiais metalais, pesticidais, naftos produktais ir radionuklidais monitoringas. Vienas iš monitoringo uždavinių – sukurti kriterijus, nustatančius galimos žalos aplinkai ribas. Pavyzdžiui MPC – didžiausia leistina koncentracija- tai tokia koncentracija, kai periodiškai ar visą gyvenimą veikiant žmogaus organizmui, tiesiogiai ar netiesiogiai per aplinkos sistemas, neatsiranda jokių ligų ar sveikatos būklės pokyčių, šiuolaikiniais metodais aptinkama iš karto arba ilgalaikiais gyvenimo laikotarpiais. Už kiekvieną chem. medžiagos turi savo MPC vertę.

Kokybinės analizės metodų klasifikacija.

Tirdami naują junginį, jie pirmiausia nustato, iš kokių elementų (ar jonų) jis susideda, o tada kiekybinius santykius, kuriais jie randami. Todėl kokybinė analizė paprastai yra prieš kiekybinę analizę.

Visi analizės metodai yra pagrįsti gavimu ir matavimu analitinis signalas, tie. bet koks cheminių ar fizinių medžiagos savybių pasireiškimas, kuris gali būti naudojamas nustatant kokybinę analizuojamo objekto sudėtį arba kiekybiškai įvertinti jame esančius komponentus. Nagrinėjamas objektas gali būti individualus ryšys bet kokioje suvestinėje būsenoje. junginių mišinys, gamtos objektas (dirvožemis, rūda, mineralas, oras, vanduo), pramonės produktai ir maistas. Prieš analizę atliekami mėginių ėmimo, malimo, sijojimo, vidurkio ir kt. Analizei paruoštas objektas vadinamas pavyzdys arba pavyzdys.

Atsižvelgiant į atliekamą užduotį, pasirenkamas metodas. Analitiniai kokybinės analizės metodai skirstomi į: 1) „sausąją“ analizę ir 2) „šlapiąją“ analizę.

Sausa analizė atliekami su kietosiomis medžiagomis. Jis skirstomas į pirocheminius ir šlifavimo būdus.

Pirocheminis (graikiškai – ugnis) tipo analizė atliekama kaitinant tiriamąjį mėginį dujų arba alkoholio degiklio liepsnoje, atliekama dviem būdais: išgaunant spalvotus „perlus“ arba nuspalvinant degiklio liepsną.

1. „Perlai“(pranc. – perlai) susidaro tirpale ištirpinus druskas NaNH 4 PO 4 ∙ 4 H 2 O, Na 2 B 4 O 7 ∙ 10 H 2 O – boraksą) arba metalų oksidus. Stebint gautų stiklo perlų spalvą, nustatoma, ar mėginyje yra tam tikrų elementų. Taigi, pavyzdžiui, chromo junginiai daro perlamutrinę žalią, kobaltą - mėlyną, manganą - violetinį ametistą ir kt.

2. Liepsnos dažymas- daugelio metalų lakiosios druskos, patekusios į nešviečią liepsnos dalį, nuspalvina ją įvairiomis spalvomis, pavyzdžiui, natrio - intensyviai geltona, kalio - violetine, bario - žalia, kalcio - raudona ir kt. Šios analizės rūšys naudojamos preliminariuose bandymuose ir kaip „ekspresinis“ metodas.

Analizė trynimo metodu. (1898 m. Flavitskis). Tiriamasis mėginys sumalamas porcelianiniame skiedinyje su tokiu pat kiekiu kieto reagento. Nustatyto jono buvimui nustatyti naudojama gauto junginio spalva. Metodas naudojamas preliminariuose bandymuose ir „ekspresinėje“ analizėje rūdų ir mineralų analizės lauke.

2.Šlapioji analizė – Tai mėginio, ištirpusio kokiame nors tirpiklyje, analizė. Dažniausiai naudojamas tirpiklis yra vanduo, rūgštys arba šarmai.

Pagal atlikimo metodą kokybinės analizės metodai skirstomi į trupmeninius ir sisteminius. Trupmenų analizės metodas- tai jonų nustatymas naudojant specifines reakcijas bet kokia seka. Jis naudojamas agrochemijos, gamyklos ir maisto laboratorijose, kai yra žinoma tiriamojo mėginio sudėtis ir reikia tik patikrinti, ar nėra priemaišų, arba atliekant išankstinius tyrimus. Sisteminė analizė - Tai griežtai apibrėžtos sekos analizė, kurioje kiekvienas jonas aptinkamas tik aptikus ir pašalinus trukdančius jonus.

Atsižvelgiant į analizei paimtos medžiagos kiekį, taip pat nuo operacijų atlikimo technikos, metodai skirstomi į:

- makroanalizė - atliekami palyginti dideliais medžiagos kiekiais (1–10 g). Analizė atliekama vandeniniuose tirpaluose ir mėgintuvėliuose.

- mikroanalizė - tiria labai mažus medžiagos kiekius (0,05 - 0,5 g). Atliekama arba ant popieriaus juostelės, ir laikrodžio stiklo su lašeliu tirpalo (lašelių analizė), arba ant stiklelio tirpalo laše gaunami kristalai, pagal kurių formą mikroskopu nustatoma medžiaga. (mikrokristalskopinis).

Pagrindinės analitinės chemijos sąvokos.

Analitinės reakcijos – Tai yra reakcijos, kurias lydi aiškiai matomas išorinis poveikis:

1) nuosėdų iškritimas arba tirpimas;

2) tirpalo spalvos pasikeitimas;

3) dujų išleidimas.

Be to, analitinėms reakcijoms keliami dar du reikalavimai: negrįžtamumas ir pakankamas reakcijos greitis.

Vadinamos medžiagos, kurių įtakoje vyksta analitinės reakcijos reagentai arba reagentai. Visi chem. reagentai skirstomi į grupes:

1) pagal cheminę sudėtį (karbonatai, hidroksidai, sulfidai ir kt.)

2) pagal pagrindinio komponento grynumo laipsnį.

Sąlygos atlikti chem. analizė:

1. Reakcijos terpė

2. Temperatūra

3. Nustatoma jono koncentracija.

trečiadienį. Rūgštus, šarminis, neutralus.

Temperatūra. Dauguma chem. reakcijos atliekamos kambario sąlygomis „šaltyje“, arba kartais reikia vėsinti po čiaupu. Kaitinant įvyksta daug reakcijų.

Koncentracija- tai medžiagos kiekis, esantis tam tikrame tirpalo svoryje arba tūryje. Reakcija ir reagentas, galintys sukelti pastebimą išorinį jai būdingą poveikį net esant nereikšmingai nustatomos medžiagos koncentracijai, vadinami jautrus.

Analitinių reakcijų jautrumas apibūdinamas taip:

1) ekstremalus praskiedimas;

2) maksimali koncentracija;

3) minimalus itin praskiesto tirpalo tūris;

4) aptikimo riba (atidarymo minimumas);

5) jautrumo indikatorius.

Ribinis skiedimas Vlim – didžiausias tirpalo tūris, kuriame naudojant tam tikrą analitinę reakciją galima aptikti vieną gramą tam tikros medžiagos (daugiau nei 50 eksperimentų iš 100 eksperimentų). Skiedimo riba išreiškiama ml/g.

Pavyzdžiui, kai vario jonai reaguoja su amoniaku vandeniniame tirpale

Cu 2+ + 4NH 3 = 2+ ¯šviesiai mėlynas kompleksas

Ribinis vario jono praskiedimas yra (Vlim = 2,5 10 5 mg/l), t.y. Šios reakcijos metu vario jonai gali būti atidaromi tirpale, kuriame yra 1 g vario 250 000 ml vandens. Tirpale, kuriame yra mažiau nei 1 g vario (II) 250 000 ml vandens, šių katijonų negalima aptikti aukščiau nurodyta reakcija.

Ribinė koncentracija Сlim (Cmin) – mažiausia koncentracija, kuriai esant analitę galima aptikti tirpale tam tikra analizine reakcija. Išreiškiamas g/ml.

Didžiausia koncentracija ir maksimalus praskiedimas yra susiję su ryšiu: Сlim = 1 / V lim

Pavyzdžiui, kalio jonai vandeniniame tirpale atidaromi naudojant natrio heksanitrokobaltatą (III)

2K + + Na 3 [ Co(NO 2) 6 ] ® NaK 2 [ Co(NO 2) 6 ] ¯ + 2Na +

Ribinė K + jonų koncentracija šiai analitinei reakcijai yra C lim = 10 -5 g/ml, t.y. Kalio jonų negalima atidaryti šios reakcijos metu, jei jo kiekis yra mažesnis nei 10–5 g 1 ml tiriamo tirpalo.

Minimalus itin praskiesto tirpalo tūris Vmin– mažiausias analizuojamo tirpalo tūris, reikalingas aptiktai medžiagai aptikti atliekant tam tikrą analizinę reakciją. Išreiškiamas ml.

Aptikimo riba (atidarymo minimumas) m– mažiausia analitės masė, kurią gali vienareikšmiškai aptikti duota an. reakcija minimaliame itin praskiesto tirpalo tūryje. Išreikšta µg (1 µg = 10–6 g).

m = C lim V min × 10 6 = V min × 10 6 / V rib

Jautrumo indeksas nustatoma analitinė reakcija

pС lim = - log C lim = - log(1/Vlim) = log V lim

An. reakcija yra jautresnė, kuo mažesnis jos atidarymo minimumas, minimalus itin praskiesto tirpalo tūris ir didesnis maksimalus praskiedimas.

Aptikimo riba priklauso nuo:

1. Bandomojo tirpalo ir reagento koncentracijos.

2. Kurso trukmė an. reakcijos.

3. Išorinio poveikio stebėjimo būdas (vizualiai arba naudojant prietaisą)

4. Atitikimas įvykdymo sąlygoms an. Reakcijos (t, pH, reagento kiekis, jo grynumas)

5. Priemaišų, pašalinių jonų buvimas ir pašalinimas

6. Individualios analitinės chemiko savybės (tikslumas, regėjimo aštrumas, gebėjimas skirti spalvas).

Analitinių reakcijų tipai (reagentai):

Specifinis- reakcijos, leidžiančios nustatyti tam tikrą joną ar medžiagą, esant bet kokiems kitiems jonams ar medžiagoms.

Pavyzdžiui: NH4 + + OH - = NH3 (kvapas) + H 2 O

Fe 3+ + CNS - = Fe(CNS) 3 ¯

kraujo raudonis

Atrankinis- reakcijos leidžia pasirinktinai atidaryti kelis jonus vienu metu su tuo pačiu išoriniu poveikiu. Kuo mažiau jonų atsidaro tam tikras reagentas, tuo didesnis jo selektyvumas.

Pavyzdžiui:

NH 4 + + Na 3 = NH 4 Na

K + + Na 3 = NaK 2

Grupinės reakcijos (reagentai) leidžia aptikti visą jonų grupę arba kai kuriuos junginius.

Pavyzdžiui: II grupės katijonai – grupės reagentas (NH4)2CO3

CaCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = CaCO 3 + 2 NH 4 CI

BaCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = BaCO 3 + 2 NH 4 CI

SrCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = SrCO 3 + 2 NH 4 CI

Analitinė chemija

mokslas apie medžiagos sudėties tyrimo metodus. Ją sudaro du pagrindiniai skyriai: kokybinė analizė ir kiekybinė analizė. kūnų kokybinės cheminės sudėties nustatymo metodų rinkinys - atomų, jonų, molekulių, sudarančių analizuojamą medžiagą, nustatymas. Kiekvieno kokybinės analizės metodo svarbiausios charakteristikos yra šios: specifiškumas ir jautrumas. Specifiškumas apibūdina gebėjimą aptikti norimą elementą, kai yra kitų elementų, pavyzdžiui, geležies, kai yra nikelio, mangano, chromo, vanadžio, silicio ir kt. Jautrumas nustato mažiausią elemento kiekį, kurį galima aptikti šiuo būdu. metodas; Šiuolaikiniams metodams jautrumas išreiškiamas 1 eilės reikšmėmis mcg(viena milijonoji gramo dalis).

Kiekybinė analizė – tai metodų rinkinys, leidžiantis nustatyti kiekybinę kūnų sudėtį, t.y. kiekybinius santykius, kuriais analizuojamoje medžiagoje randami cheminiai elementai ar atskiri junginiai. Svarbiausia kiekvieno kiekybinės analizės metodo savybė, kartu su specifiškumu ir jautrumu, yra tikslumas. Analizės tikslumas išreiškiamas santykinės paklaidos reikšme, kuri daugeliu atvejų neturėtų viršyti 1-2%. Jautrumas kiekybinėje analizėje išreiškiamas procentais.

Daugelis šiuolaikinių metodų turi labai didelį jautrumą. Taigi, naudojant radioaktyvacijos analizės metodą, galima nustatyti vario buvimą silicyje 2×10 -8% tikslumu.

Dėl kai kurių specifinių A. x ypatybių. Įprasta akcentuoti organinių medžiagų analizę (žr. toliau).

Ypatinga vieta A. x. užima remdamasis visu kokybinės ir kiekybinės, neorganinės ir organinės analizės metodų rinkiniu juos taikant konkrečiam objektui. Techninė analizė apima analitinę gamybos procesų, žaliavų, gatavų produktų, vandens, oro, išmetamųjų dujų ir kt. kontrolę. Techninės analizės „ekspresinių“ metodų poreikis, reikalaujantis 5-15 min. atskiram apibrėžimui.

Produkto tinkamumo žmogaus poreikiams nustatymas turi tokią pat seną istoriją kaip ir pati jo gamyba. Iš pradžių tokiu apibrėžimu buvo siekiama nustatyti atsiradusių produktų savybių ir norimų ar būtinų neatitikimo priežastis. Tai buvo taikoma maisto produktams – tokiems kaip duona, alus, vynas ir kt., kurių skonis, kvapas, spalva buvo tikrinami (šie tyrimo metodai, vadinami organoleptiniais, naudojami ir šiuolaikinėje maisto pramonėje). Senovės metalurgijos žaliavos ir gaminiai - rūdos, metalai ir lydiniai, kurie buvo naudojami gamybos įrankiams gaminti (varis, bronza, geležis) arba prekėms (auksas, sidabras) dekoruoti ir mainyti, buvo tiriami dėl jų tankio ir mechaninių savybių. per bandomuosius tirpalus. Panašių tauriųjų lydinių testavimo metodų rinkinys vis dar naudojamas atliekant analizę. Nustatyta dažų, keramikos, muilo, odos, audinių, stiklo, vaistų kokybė. Tokios analizės metu buvo pradėti skirti atskiri metalai (auksas, sidabras, varis, alavas, geležis), šarmai, rūgštys.

Alcheminiu chemijos raidos laikotarpiu (žr. Alchemija), kuriam būdingas eksperimentinio darbo vystymasis, padaugėjo skiriamųjų metalų, rūgščių, šarmų, atsirado druskos, sieros kaip degios medžiagos samprata ir kt. tuo pačiu laikotarpiu buvo išrasta daug cheminių tyrimų instrumentų, taikytas tiriamų ir naudojamų medžiagų svėrimas (14-16 a.).

Pagrindinė alcheminio laikotarpio reikšmė A. x ateičiai. buvo atrasti grynai cheminiai metodai atskiroms medžiagoms atskirti; taigi, XIII a. buvo atrasta, kad „stipri degtinė“ (azoto rūgštis) tirpdo sidabrą, bet netirpdo aukso, o „aqua regia“ (azoto ir druskos rūgščių mišinys) taip pat tirpdo auksą. Alchemikai padėjo pagrindą cheminiams apibrėžimams; Prieš tai medžiagos buvo skiriamos pagal jų fizines savybes.

Atrochemijos laikotarpiu (16-17 a.) dar labiau išaugo cheminių tyrimų metodų dalis, ypač „šlapių“ kokybinių medžiagų, perkeliamų į tirpalus, tyrimo metodai: pavyzdžiui, sidabras ir druskos rūgštis buvo atpažįstami iš jų reakcijos. nuosėdų susidarymas azoto rūgšties terpėje; naudojo reakcijas, kad susidarytų spalvoti produktai, pavyzdžiui, geležis su taninais.

Mokslinio požiūrio į cheminę analizę pradžią padėjo anglų mokslininkas R. Boyle'as (XVII a.), kai jis, atskyręs chemiją nuo alchemijos ir medicinos bei remdamasis cheminio atomizmo pagrindu, įvedė cheminio elemento sąvoką kaip toliau neskaidomas įvairių medžiagų komponentas. Pasak Boyle'o, chemijos dalykas yra šių elementų tyrimas ir kaip jie susijungia sudarydami cheminius junginius ir mišinius. Boyle'as medžiagų skaidymą į elementus pavadino „analize“. Visas alchemijos ir jatrochemijos laikotarpis daugiausia buvo sintetinės chemijos laikotarpis; Gauta daug neorganinių ir kai kurių organinių junginių. Tačiau kadangi sintezė buvo glaudžiai susijusi su analize, tuomet pagrindinė chemijos raidos kryptis buvo būtent analizė. Naujos medžiagos buvo gautos vis tobulesnio natūralių produktų skaidymo proceso metu.

Taigi beveik iki XIX amžiaus vidurio. chemija pirmiausia vystėsi kaip cheminė chemija; Chemikų pastangomis buvo siekiama sukurti metodus, leidžiančius nustatyti kokybiškai skirtingus principus (elementus) ir nustatyti kiekybinius jų sąveikos dėsnius.

Didelę reikšmę cheminėje analizėje turėjo dujų, kurios anksčiau buvo laikomos viena medžiaga, diferenciacija; Šie tyrimai prasidėjo nuo olandų mokslininko van Helmonto (XVII a.), kuris atrado anglies dioksidą. Didžiausių pasisekimų šiose studijose pasiekė J. Priestley, K. V. Scheele, A. L. Lavoisier (XVIII a.). Eksperimentinė chemija gavo tvirtą pagrindą Lavoisier (1789) nustatytame medžiagų masės išsaugojimo cheminių operacijų metu įstatyme. Tiesa, dar anksčiau šį dėsnį bendresne forma išreiškė M. V. Lomonosovas (1758), o švedų mokslininkas T. A. Bergmanas cheminės analizės tikslais panaudojo medžiagų masės išsaugojimą. Būtent Bergmanui priskiriamas sistemingo kokybinės analizės kurso sukūrimas, kai tiriamos medžiagos, perkeltos į ištirpusią būseną, yra suskirstomos į grupes, naudojant nusodinimo reakcijas su reagentais ir toliau skirstomos į dar mažesnes grupes, kol įmanoma. nustatyti kiekvieną elementą atskirai. Bergmanas pasiūlė vandenilio sulfidą ir šarmus kaip pagrindinius reagentus, kurie naudojami ir šiandien. Jis taip pat susistemino kokybinę analizę „sausai“, kaitindamas medžiagas, todėl susidaro įvairių spalvų „perlai“ ir nuosėdos.

Tolimesnį sisteminės kokybinės analizės tobulinimą atliko prancūzų chemikai L. Vauquelin ir L. J. Tenard, vokiečių chemikai G. Rose ir K. R. Fresenius bei rusų chemikas N. A. Menšutkinas. 20-30 m. 20 a Sovietų chemikas N. A. Tananajevas, remdamasis žymiai išplėstu cheminių reakcijų rinkiniu, pasiūlė dalinį kokybinės analizės metodą, kuriame nereikia sisteminės analizės, skirstymo į grupes ir vandenilio sulfido naudojimo.

Kiekybinė analizė iš pradžių buvo pagrįsta elementų nusodinimo reakcijomis prastai tirpių junginių pavidalu, kurių masė vėliau buvo pasverta. Šis gravimetrinis (arba gravimetrinis) analizės metodas taip pat labai patobulėjo nuo Bergmanno laikų, daugiausia dėl patobulintų svarstyklių ir svėrimo metodų bei įvairių reagentų, ypač organinių, kurie sudaro mažiausiai tirpius junginius, naudojimo. I ketvirtį XIX a. Prancūzų mokslininkas J. L. Gay-Lussac pasiūlė tūrinį kiekybinės analizės metodą (tūrinį), kai vietoj svėrimo matuojami sąveikaujančių medžiagų tirpalų tūriai. Šis metodas, dar vadinamas titravimo metodu arba titrimetriniu metodu, vis dar yra pagrindinis kiekybinės analizės metodas. Jis labai išsiplėtė tiek dėl padidėjusio jame naudojamų cheminių reakcijų skaičiaus (nusėdimo, neutralizavimo, kompleksų susidarymo, oksidacijos-redukcijos reakcijos), tiek dėl daugelio rodiklių (medžiagų, kurios savo spalvos pokyčiais rodo reakcijos tarp sąveikaujančių tirpalų pabaiga) ir tt indikacinės priemonės (nustatant įvairias fizikines tirpalų savybes, pvz., elektros laidumą ar lūžio rodiklį).

Pirmiausia Lavoisier atliko organinių medžiagų, kurių pagrindiniai elementai yra anglis ir vandenilis degimo metu, analizę ir degimo produktų – anglies dioksido ir vandens – nustatymą. Ją dar labiau patobulino J. L. Gay-Lussac ir L. J. Thénard bei J. Liebig. 1911 m. austrų chemikas F. Preglas sukūrė organinių junginių mikroanalizės techniką, kuriai keletas mg originali medžiaga. Dėl sudėtingos organinių medžiagų molekulių struktūros, jų didelių dydžių (polimerų) ir ryškios izomerijos, organinė analizė apima ne tik elementų analizę – atskirų elementų santykinių kiekių molekulėje nustatymą, bet ir funkcinę analizę – organinių medžiagų analizę. atskirų būdingų atominių grupių pobūdis ir skaičius molekulėje. Funkcinė analizė grindžiama būdingomis tiriamų junginių cheminėmis reakcijomis ir fizikinėmis savybėmis.

Beveik iki XX amžiaus vidurio. organinių medžiagų analizė dėl savo specifikos vystėsi savaip, skyrėsi nuo neorganinės analizės ir nebuvo įtraukta į chemijos inžinerijos akademinius kursus. Organinių medžiagų analizė buvo laikoma organinės chemijos dalimi. Tačiau vėliau, atsiradus naujiems, daugiausia fiziniams, analizės metodams ir plačiai panaudojus organinius reagentus neorganinėje analizėje, abi šios A. chemijos šakos. pradėjo artėti ir dabar atstovauja vienai bendrai mokslo ir švietimo disciplinai.

A. x kaip mokslas ji apima cheminių reakcijų ir medžiagų cheminių savybių teoriją ir kaip tokia sutapo su ja pirmuoju bendrosios chemijos raidos laikotarpiu. Tačiau XIX amžiaus antroje pusėje, kai cheminėje analizėje dominuoja „šlapias metodas“, tai yra analizė tirpaluose, daugiausia vandeniniuose, cheminės analizės objektu. pradėjo tirti tik tas reakcijas, kurios duoda analitiškai vertingą būdingą produktą – netirpus arba spalvotą junginį, kuris atsiranda greitos reakcijos metu. 1894 metais vokiečių mokslininkas W. Ostwaldas pirmą kartą išdėstė mokslinius chemijos pagrindus. kaip joninių reakcijų vandeniniuose tirpaluose cheminės pusiausvyros teorija. Ši teorija, papildyta visų vėlesnių joninės teorijos raidų rezultatais, tapo atominės chemijos pagrindu.

Rusų chemikų M.A.Iljinskio ir L.A.Chugajevo darbai (XIX a. pabaiga – XX a. pradžia) padėjo pagrindus organinių reagentų, pasižyminčių dideliu specifiškumu ir jautrumu, naudojimui neorganinėje analizėje.

Tyrimai parodė, kad kiekvienam neorganiniam jonui būdinga cheminė reakcija su organiniu junginiu, turinčiu tam tikrą funkcinę grupę (vadinamąją funkcinę-analitinę grupę). Nuo 20-ųjų. 20 a cheminėje analizėje ėmė didėti instrumentinių metodų vaidmuo, vėl grįžtant prie analizuojamų medžiagų fizikinių savybių tyrimo, bet ne tų makroskopinių savybių, kurios veikė analizės laikotarpiu iki mokslinės chemijos sukūrimo, o atominės ir molekulines savybes. Šiuolaikinis A. x. plačiai naudoja atomų ir molekulių emisijos ir sugerties spektrus (matomus, ultravioletinius, infraraudonuosius, rentgeno, radijo dažnių ir gama spektrus), radioaktyvumą (natūralų ir dirbtinį), izotopų masės spektrometriją, jonų ir molekulių elektrochemines savybes, adsorbcijos savybes ir kt. (žr. Kolorimetrija, liuminescencija, mikrocheminė analizė, nefelometrija, aktyvacijos analizė, spektrinė analizė, fotometrija, chromatografija, elektronų paramagnetinis rezonansas, elektrocheminiai analizės metodai). Šiomis savybėmis pagrįstų analitinių metodų taikymas vienodai sėkmingas atliekant neorganinę ir organinę analizę. Šie metodai žymiai pagilina cheminių junginių sudėties ir struktūros iššifravimo, kokybinio ir kiekybinio nustatymo galimybes; jie leidžia padidinti nustatymo jautrumą iki 10 -12 - 10 -15% priemaišos, reikalauja nedidelio analitės kiekio ir dažnai gali būti naudojami vadinamiesiems. Neardomieji bandymai (t. y. nesunaikinami medžiagos mėginio) gali būti gamybos analizės procesų automatizavimo pagrindas.

Kartu plačiai paplitęs šių instrumentinių metodų panaudojimas kelia naujų iššūkių A. kh. kaip mokslas, reikalauja analizės metodų apibendrinimo remiantis ne tik cheminių reakcijų teorija, bet ir fizine atomų bei molekulių sandaros teorija.

A. chemija, kuri vaidina svarbų vaidmenį chemijos mokslo pažangoje, taip pat turi didelę reikšmę kontroliuojant pramonės procesus ir žemės ūkyje. Vystymasis A. ch. SSRS tai glaudžiai susijusi su šalies industrializacija ir vėlesne bendra pažanga. Daugelyje universitetų yra chemijos inžinerijos katedros, kuriose ruošiami aukštos kvalifikacijos analitiniai chemikai. Sovietų mokslininkai kuria teorinius A. chemijos pagrindus. ir nauji mokslo ir praktinių problemų sprendimo metodai. Atsiradus tokioms pramonės šakoms kaip branduolinė pramonė, elektronika, puslaidininkių, retųjų metalų gamyba ir kosmochemija, tuo pačiu metu atsirado poreikis kurti naujus subtilius ir subtilius medžiagų grynumo kontrolės metodus, kai daugeliu atvejų. priemaišų kiekis neturi viršyti vieno atomo 1-10 milijonų pagaminto produkto atomų. Visas šias problemas sėkmingai išsprendžia sovietų analitiniai chemikai. Tobulinami ir seni cheminės gamybos kontrolės metodai.

Vystymasis A. ch. Kaip ypatinga chemijos šaka, atgijo specialių analitinių žurnalų leidyba visose išsivysčiusiose pasaulio šalyse. SSRS leidžiami du tokie žurnalai - „Factory Laboratory“ (nuo 1932 m.) ir „Analitinės chemijos žurnalas“ (nuo 1946 m.). Taip pat yra specializuotų tarptautinių žurnalų apie atskirus cheminės chemijos skyrius, pavyzdžiui, chromatografijos ir elektroanalitinės chemijos žurnalai. Specialistai A. x. rengiami specialiuose universitetų padaliniuose, chemijos-technologijos technikos mokyklose ir profesinėse mokyklose.

Lit.: Aleksejevas V.N., Kokybinės cheminės pusiau mikroanalizės kursas, 4 leidimas, M. 1962: jo paties. Kiekybinė analizė, 2 leidimas. , M., 1958; Lyalikov Yu.S., Fizikiniai ir cheminiai analizės metodai, 4 leidimas, M., 1964; Yuing G.D. Instrumentiniai cheminės analizės metodai, vert. iš anglų k., M., 1960; Lurie Yu. Yu., Analitinės chemijos vadovas, M., 1962 m.

Yu. A. Klyachko.