Розробка методпосібника з аналітичної хімії
Аналітична хімія представляє собою один із розділів хімії. Предмет хімії – хімічні елементи і їх сполуки, вона вивчає процеси перетворення одних речовин в інші. Аналітична хімія також займається дослідженням цих процесів, однак, на відміну від інших розділів хімії, має свою головну задачу – встановлення хімічного складу речовин, тому аналітичну хімію визначають як науку, яка вивчає властивості і процеси перетворення речовин з ціллю встановлення їх хімічного складу. Хімічні і фізичні властивості речовин являються основою відповідних методів аналіза, тому часто говорять про аналітичну хімію як науку про методи встановлення хімічного складу речовин.
Встановити хімічний склад речовин означає відповісти на питання про те, які елементи або (і) їх сполуки і в яких кількісних співвідношеннях, містяться в аналізуючому матеріалі. В залежності від характеру поставленої задачі розрізняють такі види аналізу.
1.Елементний аналіз – встановлення наявності окремих елементів в даній речовині, тобто знаходження його елементного складу.
2.Фазовий аналіз – встановлення наявності окремих фаз досліджуваного матеріалу. Так, вуглець в сталі може знаходитися у вигляді графіта і у формі карбідів – сполук заліза (або іншого матеріалу) з вуглецем. Задача фазового аналізу – найти, скільки вуглецю міститься, у вигляді графіта і скільки у вигляді карбідів.
3.Молекулярний аналіз (речовинний аналіз, його іноді неправильно називають фазовим аналізом) – встановлення наявності молекул різних речовин (сполук) в матеріалі. Наприклад, в атмосфері визначають кількість СО, СО2, N2, О2 та ін.
4.Функціональний аналіз – встановлення наявності функціональних груп в молекулах органічних сполук, наприклад: аміно- (NН2), нітро- (-NО2), гідрокси- (-ОН), карбоксильних (-СООН) та ін. груп.
У відповідності із задачами встановлення хімічного складу розрізняють два види аналізу – якісний і кількісний. Задача якісного аналізу – знайти, які іменно елементи або їх сполуки входять в склад аналізуючого матеріалу. Ціль кількісного аналізу – знайти кількісні співвідношення між компонентами, знайденими при якісному дослідженні. Часто визначають кількість тільки одного або декількох (не всіх) компонентів проби. Результати аналізу дають можливість встановити хімічні формули синтетичних і природних сполук, оцінити відповідність різних матеріалів потребам виробництва.
В залежності від характеру аналізуючого матеріалу розрізняють аналіз неорганічних і органічних речовин. Відокремлення аналізу органічних речовин в окремий розділ аналітичної хімії зв’язано з деякими особливостями органічних сполук порівняно з неорганічними. Часто перший етап аналізу складається в переведенні проби в розчин. При аналізі неорганічних матеріалів розчинником найчастіше служить вода або водні розчини кислот або лугів. Одержаний розчин містить катіони і аніони підлягаючих визначенню елементів. Для їх знаходження приміняють реагенти, які взаємодіють з визначуваними іонами, як правило, дуже швидко, причому в більшості випадків реакції доходять до кінця. При аналізі органічних сполук часто необхідно провести попередню мінералізацію проби, тобто зруйнувати її органічну частину прокаленням або обробкою концентрованими кислотами. Нерозчинні у воді органічні сполуки іноді розчиняють в органічних розчинниках; реакції між органічними сполуками за звичай протікають нешвидко і майже ніколи не доходять до кінця, причому вони можуть протікати в деяких напрямках з утворенням різноманітних продуктів реакції. В аналізі застосовують і деякі інші специфічні прийоми, наприклад, визначають температуру плавлення або кипіння речовини з ціллю перевірки чистоти препарата. В аналізі складних сумішей органічних сполук головна роль належить методу газової хроматографії – його застосування в аналізі неорганічних речовин обмежено. Ці і деякі інші особливості оправдовують поділ аналізу на дві названі групи.Існують фізичні і хімічні методи аналізу. Цей поділ умовний, між методами обох груп немає різкої границі. В обох випадках якісне знаходження і кількісне визначення складових частин аналізуючого матеріалу основаною на спостереженні і вимірюванні будь-якої фізичної властивості системи. Вимірюють, наприклад, електропровідність, густину, інтенсивність окраски, інтенсивність радіоактивного випромінювання, масу, об’єм, електричний потенціал і з цього роблять висновок про кількість даного елемента або його сполук. Однак при аналізі фізичними методами спостереження і вимірювання виконують безпосередньо з аналізуючим матеріалом, причому хімічні реакції або зовсім не проводять, або вони грають допоміжну роль. В хімічних методах пробу спочатку піддають дії якогось реагента, тобто проводять певну хімічну реакцію, і тільки після цього спостерігають і вимірюють фізичну властивість. У відповідності з цим в хімічних методах аналізу головну увагу приділяють правильному виконанню хімічної реакції, в той час як у фізичних методах головну увагу звертається на відповідне апаратурне оформлення вимірювання – визначення фізичних властивостей.