Хімічний аналіз в Україні

Існує безліч видів хімічного аналізу. Їх можна класифікувати за різними ознаками:

• за характером одержуваної інформації. Розрізняють якісний аналіз (в цьому випадку з'ясовують, з чого складається дана речовина, які саме компоненти входять до його складу) і кількісний аналіз (визначають зміст тих чи інших компонентів, наприклад в% по масі, або співвідношення різних компонентів). Грань між якісним і кількісним аналізом досить умовна, особливо при дослідженні микропримесей. Так, якщо в ході якісного аналізу деякий компонент не був виявлений, то обов'язково вказують, яку мінімальну кількість цього компонента можна було б виявити за допомогою даного методу. Можливо, негативний результат якісного аналізу пов'язаний не з відсутністю компонента, а з недостатньою чутливістю використаного методу! З іншого боку, кількісний аналіз завжди виконується з урахуванням заздалегідь знайденого якісного складу досліджуваного матеріалу;
• класифікація за об'єктами аналізу: технічний, клінічний, криміналістичний та ін;
• класифікація за об'єктами визначення.

Класифікація видів хімічного аналізу

Класифікація «по об'єктах визначення» дуже важлива, бо дає змогу вибрати відповідний спосіб проведення аналізу (аналітичний метод). Так, для елементного аналізу часто застосовують спектральні методи, засновані на реєстрації випромінювання атомів на різних довжинах хвиль. Більшість спектральних методів передбачає повну деструкцію (атомизацию) аналізованого речовини. Якщо ж треба встановити природу і кількісний вміст різних молекул, що входять до складу досліджуваного органічної речовини (молекулярний аналіз), то одним з найбільш підходящих методів виявиться хроматографический, що не припускає деструкції молекул.

В ході елементного аналізу ідентифікують або кількісно визначають елементи незалежно від їх ступеня окислення або від входження до складу тих чи інших молекул. Повний елементний склад досліджуваного матеріалу визначають в рідкісних випадках. Зазвичай достатньо визначити деякі елементи, які суттєво впливають на властивості досліджуваного об'єкта.

Речовий аналіз стали виділяти в самостійний вид порівняно недавно, раніше його розглядали як частину елементного. Мета речового аналізу - окремо визначити зміст різних форм одного і того ж елемента.Наприклад, хрому (III) і хрому (VI) в стічній воді. У нафтопродуктах окремо визначають «сірку сульфатную», «сірку вільну» і «сірку сульфидную». Досліджуючи склад природних вод, з'ясовують, яка частина ртуті існує у вигляді міцних (недіссоціірующіх) комплексних і елементоорганічних сполук, а яка - у вигляді вільних іонів. Ці завдання важче, ніж завдання елементного аналізу.

Молекулярний аналіз особливо важливий при дослідженні органічних речовин і матеріалів біогенного походження. Прикладом може бути визначення бензолу в бензині або ацетону в повітрі, що видихається.У подібних випадках необхідно враховувати не тільки склад, але і структуру молекул. Адже в досліджуваному матеріалі можуть перебувати ізомери і гомологи визначається компонента. Так, часто доводиться визначати вміст глюкози в присутності великої кількості її ізомерів та інших споріднених сполук, наприклад сахарози.

Коли мова йде про визначення сумарного вмісту всіх молекул, що мають деякі загальні структурні особливості, одні і ті ж функціональні групи, а отже і близькі хімічні властивості, користуються терміном структурно-груповий (або функціональний) аналіз. Наприклад, суму спиртів (органічних сполук, що мають ОН-групу) визначають, проводячи загальну для всіх спиртів реакцію з металевим натрієм, а потім вимірюючи обсяг виділяється водню. Суму ненасичених вуглеводнів (мають подвійні або потрійні зв'язки) визначають, окислюючи їх йодом. Сумарні змісту однотипних компонентів іноді встановлюють і в неорганічному аналізі - наприклад, сумарний вміст рідкісноземельних елементів.

Специфічним видом аналізу є фазовий аналіз. Так, вуглець в чавунах і сталях може розчинятися в залозі, може утворювати хімічні сполуки з залізом (карбіди), а може і утворювати окрему фазу (графіт). Фізичні властивості виробу (міцність, твердість і т.п.) залежать не тільки від загального вмісту вуглецю, а й від розподілу вуглецю між цими формами. Тому металургів цікавить не тільки загальний вміст вуглецю в чавуні або стали, а й наявність в цих матеріалах окремої фази графіту (вільного вуглецю), а також кількісний вміст цієї фази.

Точність, чутливість і інші характеристики окремих методик, які стосуються одного і того ж аналітичного методу, розрізняються, але не так сильно, як характеристики різних методів. Будь-яку аналітичну задачу завжди можна вирішити кількома різними методами (скажімо, хром в легованої сталі можна визначити і спектральним методом, і титриметрическим, і потенциометрическим). Аналітик вибирає метод, з огляду на відомі можливості кожного з них і конкретні вимоги до даного аналізу. Не можна раз і назавжди вибрати "кращі" і "гірші" методи, все залежить від розв'язуваної задачі, від вимог до результатів аналізу. Так, гравіметричний аналіз дає, як правило, більш точні результати, ніж спектральний, але вимагає великих витрат праці і часу. Тому гравиметрический аналіз хороший для проведення арбітражних аналізів, але не годиться для експрес-аналізу.

Методи визначення ділять на три групи: хімічні, фізичні та фізико-хімічні. Нерідко фізичні і фізико-хімічні методи об'єднують загальною назвою "інструментальні методи", оскільки в обох випадках використовуються прилади, причому одні і ті ж. Взагалі кордону між групами методів досить умовні.

Хімічні методи засновані на проведенні хімічної реакції між визначеним компонентом і спеціально додаються реагентом. До групи хімічних методів відносять класичні (давно відомі і добре вивчені) методи визначення, перш за все гравіметрію і тітріметрія. Число хімічних методів порівняно невелика. Як аналітичного сигналу в хімічних методах зазвичай вимірюють масу або об'єм речовини. Складні фізичні прилади, за винятком аналітичних ваг, і спеціальні еталони хімічного складу в хімічних методах не використовуються.

Фізичні методи не пов'язані з проведенням хімічних реакцій і застосуванням реагентів. Їх основний принцип - зіставлення однотипних аналітичних сигналів компонента в досліджуваному матеріалі і в деякому ідеалі (зразку з точно відомою концентрацією). Заздалегідь побудувавши градуйований графік (залежність сигналу від концентрації або маси) і вимірявши значення сигналу для проби досліджуваного матеріалу, розраховують концентрацію в цьому матеріалі. Фізичні методи зазвичай чутливіші, ніж хімічні, тому визначення мікродомішок ведуть переважно фізичними методами. Ці методи легко піддаються автоматизації, вимагають менших витрат часу на проведення аналізу. Однак фізичні методи потребують спеціальних стандартах, вимагають досить складного, дорогого і вельми спеціалізованого обладнання.

Проміжне місце між хімічними та фізичними методами за своїми принципами і можливостям займають фізико-хімічні методи аналізу. В цьому випадку аналітик проводить хімічну реакцію, але за її ходом або за її результатом стежить не візуально, а із застосуванням фізичних приладів. Наприклад, поступово додає до досліджуваного розчину інший - з відомою концентрацією розчиненого реагенту, і при цьому контролює потенціал електрода, опущеного в тітруемих розчин (потенціометричні титрування). За стрибка потенціалу аналітик судить про закінчення реакції, вимірює витрачений на неї обсяг титранту і розраховують результат аналізу. Такі методи, як правило, настільки ж точні, як і хімічні, і майже настільки ж чутливі, як і фізичні методи.

Інструментальні методи часто поділяють по іншому, більш чітко вираженого ознакою - за природою вимірюваного сигналу. У цьому випадку виділяють підгрупи оптичних, електрохімічних, резонансних, активаційних і інших методів. Існують також нечисленні і поки що недостатньо розвинені методи біологічні та біохімічні методи.