ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Введение из "Руководство по аналитической химии" Аналитическая химия занимается получением информации о составе-отдельных видов веществ и используемыми для этого методами анализа. Бурное развитие этой области науки, начавшееся в последние десятилетия, не ослабевает и по сей день. Ввиду многообразия решаемых задач и большого числа используемых методов возникает вопрос об установлении наиболее существенных черт аналитической химии, определяющих единство ее как области знания. [c.9] Понятие анализ . Сущность аналитической химии можно понять, основываясь на общем философском понятии анализ . В соответствии с ним совокупное целое — мысленно или экспериментально — разлагается на свои составные части, т. е. явления объективной реальности разлагаются, на свои элементы (в философском смысле) и взаимоотношения между ними. Сущность первоначально имевшегося целого познают путем воссоздания его воображаемым синтезом, начинающимся вслед за анализом. [c.9] Этот философский подход одинаково справедлив для всех исследующих наук. Он справедлив также и для всех задач, решаемых аналитической химией, хотя они и представляются весьма различными. Явления объективной реальности для химика-аналитика представляют системы, которые необходимо исследовать. В такие системы в качестве элементов входят атомы, ионы, молекулы, включая и макромолекулы. Структура системы является выражением имеющихся в ней отношений. Химическая система полностью описывается видом и количеством элементов, а также структурой. [c.9] Задача химика-аналитика состоит в том, чтобы качественно и количественно, в том или ином масштабе, охарактеризовать исследуемый материал — химическую систему. В зависимости от особенностей поставленной задачи полученная информация имеет различный характер. Под качественной характеристикой вещества в одном случае можно понимать его химический элементный состав, в другом случае — способ соединения отдельных составных частей. В первом случае говорят об элементном качественном анализе, во втором — о структурном качественном анализе. [c.9] Получение необходимых количественных данных об отдельных составных частях системы является задачей количественного анализа. Такими составными частями могут быть химические элементы, группы атомов (функциональные группы) или компоненты смеси. [c.9] Информацию аналитического характера химик в общем случае получает из количественно ограниченной пробы. [c.9] Информацию о качественном составе выражают константами веществ г. Многообразие используемых свойств веществ раскрывается в разнообразии отдельных методов анализа. Некоторые свойства веществ, используемые в типовых методах анализа, приведены в табл. 1.1. [c.11] Однородные константы веществ можно расположить по их величинам ги. .. 2о, как, например, длины волн отдельных элементов в спектре. В качественном анализе в спектре исследуют соответствующий интервал и наблюдают, появляются ли искомые сигналы г . .. г п- Последними могут быть, например, световое излучение определенной длины волны, образование осадка сульфида при различных регулируемых концентрациях сульфид-ионов и 1. д. Из таких данных делают выводы о присутствии или отсутствии искомого вещества. [c.11] Информацию о количественном составе можно получить из интенсивности сигнала у. Примеры различного рода величин у, являющихся функцией количества вещества, приведены в табл. 1.1. В каждом конкретном случае допустимо использование величины уХ вместо 2а в качестве количественно выраженной характеристики доли вещества А. [c.11] Если представить графически зависимость серии однородных характеристических величин 2 и соответствующих им величин у (являющихся функцией количества вещества) от времени, то взаимосвязь этих параметров можно передать трехмерной диаграммой рис. 1.1, а. Наблюдение сигналов, появляющихся при изменении величины г (перемещение по оси г ), соответствует качественному анализу. Измерение величины у при фиксированном значении г дает количественную информацию. Регистрация изменяющейся во времени интенсивности у при постоянном значении г является задачей кинетических измерений. [c.11] Интенсивные сигналы на рис. 1.1, а соответствуют главной составной части пробы исследуемого вещества (5—100%). Менее интенсивные сигналы соответствуют примесям (0,01—5%) или следовым количествам веществ ( 10 %). Некоторые часто используемые способы выражения содержания веществ в пробах приведены в табл. 1.2. Из приведенных в ней данных следует, что наиболее общий принцип классификации химико-аналитических задач основан на различном подходе к определению основной составной части, примесей и следовых количеств веществ. [c.11] Для анализа следов характерно, что по крайней мере один компонент имеется в очень большом избытке по отношению к другим. [c.11] Метод анализа можно представить в виде цепи передачи информации (см. рис. 1.1, в). В каждом случае источником информации является анализируемый образец — проба в начальном состоянии. Путем предварительных преобразований (растворение, подходящая обработка, включение операций разделения при неудовлетворительной избирательности) упрощают структуру информационного множества, после чего получают сигнал, используемый для аналитических целей. По каналу связи сигнал поступает в приемник (регистрирующее устройство), где он преобразуется в измеряемую величину, например электрическое напряжение. На выходе цепи передачи информации (рис. 1.1,6) получают характеристические сигналы z , или сигналы i/ , интенсивность которых зависит от количества вещества. В большинстве инструментальных методов сигналы обоих видов можно получить одновременно. Полученный сигнал 2 незначительно отклоняется от первичного сигнала г. Однако сигнал г/, являющийся функцией количества вещества, подвержен более сильному воздействию помех. Во-первых, его изменяет подчиненная некоторому статистическому распределению величина случайной ошибки Оц (шумы). Шумы ограничивают достоверность определяемой интенсивности сигнала одновременно они определяют наименьшее значение интенсивности г/ц, которое еще можно обнаружить и измерить. Далее, сигнал у, исходящий из пробы, уширяется (например, интервал перехода индикатора), и его интенсивность уменьшается. В этом случае может измениться даже первоначальная закономерная связь интенсивности с концентрацией определяемого вещества. Наконец, при неудовлетворительной избирательности метода анализа возможно изменение интенсивности вследствие наложения соседних сигналов. [c.12] Используя В химико-аналитической методике соответствующий способ калибровки, пытаются свести до минимума эти искажения интенсивностей сигналов. При этом вместо первичного сигнала у, связанного с искомым количеством определяемого вещества х, получают искаженный сигнал у. Вот почему многие аналитические измерения имеют относительный характер. Благодаря этому существенно упрощаются приемы химико-аналити-ческой работы без каких-либо ограничений в отношении реальности результатов анализа. Однако применимость данного калибровочного графика ограничена рассматриваемым конкретным случаем. [c.13] Цепь передачи информации сигналы проходят в конечный интервал времени ti, составляющий продолжительность выполнения анализа. Достоверный результат можно получить только тогда, когда время /д существенно меньше времени, в течение которого изменяется качественный или количественный состав анализируемой пробы. [c.13] Многообразие аналитической химии находит свое выражение в широте областей ее применения. Поэтому аналитическую химию часто называют фронтальной дисциплиной. В соответствии с разнообразием областей применения аналитической химии были разработаны ее специальные разделы, ориентирующиеся на определенные виды веществ анализ металлов, силикатов) либо отражающие в самом названии область применения (анализ пищевых продуктов, медицинский химический анализ, судебный анализ). Четко выраженную целевую направленность анализа указывают также в названии вида аналитической работы методы производственного контроля, арбитражный анализ). Все эти столь различающиеся области работы и аналитические проблемы приводят к рассмотренным выше основным характерным особенностям аналитической химии. По этой причине единая сущность аналитической химии как науки особенно четко выражается именно в многообразии решаемых задач и проблем. [c.13] Вернуться к основной статье