Аналитические задачи и принципы аналитических определений

Курс лекций

По аналитической химии

учебное пособие для студентов I курса ТАТ АЭК

Троицк • 2005

Учебное пособие составлено доцентами кафедры неорганической, аналитической химии и геохимии Шакировой С.С., Горбатенко О.А., ассистентом Коноваловым Д.А.

Рассматриваются теоретические основы аналитической химии, качественный анализ, основные методы количественного анализа.

Учебное пособие соответствует программе высших учебных сельскохозяйственных заведений. Предназначено для самостоятельной работы студентов ТАТ АЭК.

Рецензент: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Горелик О.В.

Одобрено и рекомендовано к изданию кафедрой неорганической, аналитической химии и геохимии УГАВМ (протокол № 7 заседания кафедры неорганической, аналитической химии и геохимии от 31.01.2005г) и методической комиссией факультета товароведения (протокол № от ).

Содержание

Лекция №1. Историческая справка и основные

Положения аналитической химии

История развития аналитической химии

Аналитическая химия сформировалась в современную науку в процессе длительного исторического развития. С глубокой древности известны простейшие приемы качественного распознавания веществ по их твердости, вкусу, цвету и запаху, а также несложные приемы очистки их с помощью перекристаллизации, фильтрования или перегонки. В IX-X в.в. на Руси уже умели определять чистоту некоторых металлов, например чистоту серебра по его плотности, а в XVII-XVIII в.в. довольно широко пользовались так называемым „пробирным методом”. Его в совершенстве освоил Петр I при исследовании руд.

Термин „химический анализ” был введен англичанином Бойлем в первой половине XVII в. Становление аналитической химии как науки относят к XIX в. К этому времени относится открытие законов кратных отношений (Ж. Гей-Люссак), разработка теории электрохимического дуализма (И.Я. Берцеллиус), на основе которых создана теория электролитической диссоциации. В середине XIX в. накопились сведения о частных реакциях веществ и появились первые учебники с разработанной системой качественного и количественного анализа. Однако аналитическая химия начала формироваться в самостоятельную науку лишь после работ М.В. Ломоносова, который открыл закон сохранения массы вещества и ввел количественный учет при химических процессах. В книге „Первые основания металлургии или рудных дел” он описал многие методы анализа. Периодический закон позволил систематизировать знания о соединениях, важных для химического анализа. Аналитическая классификация катионов связана с положением элементов в периодической системе. Методы разделения также базируются на периодическом законе. Таким образом, труды Д.И. Менделеева составили теоретический фундамент методов аналитической химии и определили основные направления ее развития.

Основы качественного и количественного анализа в его современном виде заложил Карл Ремигиус Фрезениус (1818-1897г.г.), предложив в 1841г. усовершенствованную схему разделения неорганических ионов. Развитию аналитической химии в России как науки способствовали работы академика В.М. Севергина (1796 г.) „Руководство к испытанию минеральных вод”, „Пробирное искусство или руководство к химическому испытанию металлических руд и других ископаемых тел”(1801).

В XVII – XIX в.в. большой вклад в разработку методов анализа ряда неорганических веществ внесли шведские химики Бергман (1732-1784) и Берцелиус (1779-1848), немецкий химик Фрезениус (1818-1837). Французский ученый Гей-Люссак (1778-1850) впервые осуществил количественное определение веществ с помощью объемного анализа. В результате работ немецких ученых Бунзена и Кирхгофа в 1859 г. был основан метод спектрального анализа. Начиная с середины XIX в., сначала для целей идентификации, а затем и для количественных определений в аналитической химии стали использовать инструментальные методы анализа, обладающие преимуществами в чувствительности, скорости, точности выполнения анализа. Развитие инструментальных методов привело к появлению новых методов: хроматография (М.С. Цвет, 1906г.), фотометрические методы анализа (И.П. Алимарин, В.И. Кузнецов), радиометрических (В.Г. Хлопин), электрохимических (В.И. Вернадский, А.П. Виноградов, Б.П. Никольский, И.П. Алимарин). С развитием ЭВМ изменилась принципиально методология проведения химического анализа – моделирование, алгоритмизация, системного подхода – все это привело к „перестройке” в аналитической химии, которую теперь квалифицируют как науку, занимающуюся получением информации о химическом составе вещественных систем.

Развитие аналитической химии осуществляется в следующих направлениях:

- в области теории: развитие теории химических процессов, расчет сложных химических систем на основе термодинамических и квантово-химических представлений с применением алгоритмов и вычислительной техники.

- в методическом аспекте: внедрение автоматизации в аналитический контроль на основе новых методов, устанавливающих зависимость между составом и свойствами химических систем без их измерения (физико-химический анализ, лазерная, электронная, полупроводниковая техника).

- в прикладном аспекте:

· повышение предела обнаружения, то есть снижение минимальных концентраций и количеств определяемых веществ, что связано с получением вещества особой чистоты;

· увеличение точности анализа;

· создание методов анализа, обладающих высокой избирательностью, исключающих необходимость устранения мешающих компонентов;

· разработка экспрессных методов анализа, позволяющих исследовать процессы, протекающие в короткие промежутки времени (ядерные реакции);

· разработка методов микроанализа;

· разработка безразрушительных и дистанционных методов анализа (радиоактивные вещества, морские воды на больших глубинах, космические объекты).

В развитие этих направлений большой вклад внесли русские аналитики: всемирно известны их работы по анализу веществ высокой чистоты, разработке органических аналитических реагентов, фотометрии и другие. В нашей стране создан ряд методов, которые используют во многих странах (тонкослойная хроматография, бесстружковый метод анализа).

Согласно академика И.П. Алимарина дадим определение науки – аналитической химии.

Аналитическая химия – наука, развивающая теоретические основы анализа химического состава веществ, разрабатывающая методы идентификации и обнаружения, определения и разделения химических элементов, их соединений, а также методы установления химического строения соединений.

Аналитические задачи и принципы аналитических определений

В соответствии с определением аналитической химии как науки, занимающейся разработкой методов определения химического состава вещества, можно выделить следующие аналитические задачи:

1.Установление химического состава анализируемого объекта:

- качественный анализ, который включает идентификацию[*] объекта и обнаружение[†] тех или иных компонентов;

- количественный анализ решает задачу определения содержания (количество и концентрации) того или иного компонента в анализируемом объекте.

Между качественным и количественным анализом нет принципиального различия. Качественный анализ можно рассматривать как количественный с приближенными показаниями.

2.Определение структуры соединения, то есть установление взаимного расположения и связей элементарных составных частей в молекулах (структурный анализ).

3.Обнаружение неоднородностей на поверхности или в объеме твердых тел, распределение элементов в поверхностных слоях осуществляют методом локально-распределительного анализа.

4.Исследование процессов во времени в ходе производственного процесса.

Для решения перечисленных задач разрабатывают различные методы, основанные на зависимости свойств вещества от его состава, и составляют методики анализа. В основе методики анализа лежат принципы аналитических определений.

Принцип анализа определяется явлениями природы, лежащими в основе химического или физического процесса.

Например, весовой метод, в котором количество вещества определяют путем измерения массы, основан на законе всемирного тяготения; титриметрический анализ основан на законе эквивалентов – по количеству продукта реакции можно рассчитывать количество определяемого вещества; либо проводят измерение физических свойств веществ или продуктов их химических реакций. Из физических свойств используют плотность, цвет, электрическую проводимость растворов и веществ.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: