Аналитическая химия и химический анализ

Аналити ческая химия и химический анализ

Анализ – метод исследования, основанный на разложении данного сложного вещества на более простые составные части и последующее определение этих составных частей особыми способами.

Совокупность действий, которые позволяют получить информацию о химическом составе изучаемого объекта.

Противоположностью анализа в химии является синтез – получение сложного вещества из более простых.

Химический анализ необходим для успешного развития таких наук, как биология растений и животных, медицина, химия космоса,

геология , минералогия

и др.

Аналити ческая химия – это наука, разрабатывающая теоретические основы и практические методы химического анализа. Наука о методах и средствах химического анализа.

Аналити ческая химия позволяет решать многие задачи:

• Выяснить природу вещества (органическое или неорганическое).
• Установить формы нахождения отдельных составляющих (ионы, молекулы, атомы) и степени окисления элементов.
• Определить состав и содержание главного (основного) компонента и посторонних в нем примесей, а также микропримесей в особо чистых технических объектах.
• Установить формулу неизвестного соединения.
• Установить структурные элементы и строение соединения.

Качественный анализ

- обнаружение или «открытие» отдельных элементов или ионов, входящих в состав веществ

Количественный анализ

- определение количественного содержания отдельных составных частей исследуемого вещества

Методы исследования

Химические методы

В химических методах КА определяемый элемент или ион переводят в какое-либо соединение химическим путем, обладающее теми или иными свойствами, на основании которых можно установить, что образовалось именно это соединение.

Происходящее химическое превращение называется аналитической реакцией , а вещество, его вызывающее, – реагентом .

Физические методы

Физические методы анализа – это методы, которые позволяют определить состав вещества, не прибегая к использованию химических реакций.

Основаны на измерении каких-либо параметров системы (оптических, электрических, магнитных, тепловых), которые являются функцией состава.

К физическим методам анализа относятся спектральный , люминесцентный , рентгеноструктурный , масс-спектрометрический методы анализа.

Физико-химические методы

Физико-химические методы анализа основаны на изучении физических явлений, которые происходят при химических реакциях.

Между физическими и физико-химическими методами не всегда можно провести строгую границу. Иногда их объединяют под общим названием «инструментальные» методы.

• В зависимости от того, с какими количествами вещества оперируют при выполнении аналити ческих реакций, различают макро - , полумикро - , микро - и ультрамикрометоды качественного анализа.

Макроанализ

При макроанализе исследуют сравнительно большие количества вещества (0,5–1 г) или 20–50 мл растворов.

Реакции проводят в обычных пробирках (емкостью 10–20 мл), химических стаканах.

Микроанализ

При микроанализе обычно имеют дело с примерно в 100 раз меньшими количествами исследуемого вещества, т. е. с несколькими миллиграммами твердого вещества или с несколькими десятыми долями миллилитра раствора.

Полумикроанализ

Полумикроанализ занимает промежуточное положение между макро- и микроанализом. Количество исследуемого вещества составляет в этом методе приблизительно 50 мг твердого вещества или 1 мл раствора.

Ультрамикроанализ

При ультрамикроанализе исследованию подвергают количества вещества меньше 1 мг. Почти все операции анализа проводят под микроскопом.

Способы выполнения аналитических реакций

Аналитические реакции могут выполняться «сухим» и «мокрым» путем.

В первом случае исследуемое вещество и реагенты берут в твердом состоянии и обычно осуществляют реакцию, нагревая их до высокой температуры.

Во втором случае наблюдают взаимодействие исследуемого вещества и соответствующих реагентов в растворе.

Требования к качественным реакциям

• Реакция должна протекать быстро, практически мгновенно.
• Быть необратимой, т. е. протекать преимущественно в одном направлении.
• Быть по возможности специфической.
• Отличаться высокой чувствительностью.

Специфическими называются реакции, которые дают возможность обнаруживать (открывать) одни ионы в присутствии различных других ионов.

Чувствительность реакции – наименьшее количество искомого вещества, которое может быть обнаружено данным реактивом в капле раствора

Аналитический сигнал

При определении какого-либо компонента, как правило, ждут появление аналитического сигнала , к нему можно отнести появление осадка, окраски, спектральной линии и др.

При определении количества компонента измеряется величина аналитического сигнала – масса осадка, сила тока, интенсивность спектральной линии и др.

Химические реактивы

Вещества, переводящие анализируемые вещества в новые соединения с характерными только для них свойствами, называются химическими реактивами ( реагентами ).

Иногда реактивами называются растворы довольно сложного состава специального назначения (например, реактив Несслера - для определения аммиака)

ОСЧ - особой чистоты

Специфические реактивы используются для определения

искомых ионов в присутствии других ионов.

Групповые реактивы взаимодействуют с группой ионов

Избирательные , или селективные реактивы взаимодействуют с ограниченным числом ионов, принадлежащих к различным группам.