Инструментальные методы анализа

 

Общие сведения об этих методах даны в разделе 1.5.1. Напомним, что под названием «инструментальные» объединены физические и физико-хими-ческие методы анализа.

Инструментальные методы анализа чрезвычайно разнообразны.

Почти любое относительно легко измеряемое физическое свойство элемента или соединения может являться основой метода анализа. В настоящее время известно множество методов анализа, основанных на определении самых разнообразных свойств. На первый взгляд, может показаться, что они не имеют между собой ничего общего, настолько различны их приемы, аппаратура и применение. Однако это не так. Все методы анализа объединяет одинаковый принцип определения химического состава вещества: состав определяется по его свойствам. Некоторые из таких свойств приведены в табл. 12.

 

 

9.1. Из истории инструментальных методов анализа

 

Исторически развитие аналитических методов было тесно связано с внедрением новых измерительных приборов. Первые количественные определения были выполнены с помощью гравиметрии и стали возможны, благодаря созданию точных весов [29].

Долгие годы единственными методами количественного анализа оставались гравиметрия и титриметрия. В последние десятилетия XIX в. был изобретен спектроскоп, а затем разработаны турбидиметрический и нефелометрический методы анализа. Позже появились первые работы по электрохимическим методам анализа. Настоящая революция в инструментальном анализе началась в тридцатые годы текущего столетия в связи с быстрым развитием электроники. Сейчас известно множество инструментальных методов. Однако в литературе постоянно появляются сведения о новых методах анализа, новых разновидностях уже известных методов; обнаруживаются новые свойства, которые могут стать основой новых методов анализа. Это открывает совершенно новые возможности для применения аналитической химии в науке и производстве.

Важным свидетельством, подтверждающим огромную роль инструментальных методов анализа в развитии многих отраслей науки и техники, является значительное количество Нобелевских премий, присужденных в ХХ в. за разработку и внедрение некоторых из них. Так, в 1922 г. этими высокими наградами были отмечены разработки методов: масс-спектрометрии, электрофореза, комбинационного рассеяния света, распределительной хроматографии, ЯМР-спектроскопии, полярографии. Также знаменателен в истории инструментальных методов анализа 1959 г. Тогда Нобелевскими премиями были удостоены ученые, разработавшие спектральный анализ для исследования свободных радикалов, радиоиммунологический анализ, метод электронной спектроскопии для химического анализа, а также радиометрический метод на основе ¹⁴С.

В 1986 г. Нобелевская премия была присуждена ученым-разработчикам сканирующего электронного микроскопа.

 

 

9.2. Классификация инструментальных методов анализа

 

В настоящее время в научной и учебной литературе нет единой и законченной классификации методов инструментального анализа. Различные авторы классифицируют их по различным признакам (основаниям классификации). В учебнике Е.Н. Дороховой, Т.В. Прохоровой [26] все существующие методы аналитической химии разделены на методы:

1) пробоотбора;

2) разложения проб;

3) разделения компонентов;

4) обнаружения (идентификации) компонентов;

5) определения анализируемых компонентов.

При этом методы, сочетающие разделение и определение, названы гибридными.

Наиболее часто встречаются следующие классификации инструментальных методов:

1) по характеру возникновения аналитического сигнала;

2) по свойствам веществ, используемым для измерений;

3) в зависимости от природы обнаруживаемых или определяемых частиц (по виду объекта анализа);

4) по способу проведения количественного анализа.

Классификация методов инструментального анализа по характеру возникновения аналитического сигнала. В соответствии с ней различают физические, физико-химические и биологические методы анализа.

Физические методы анализа основаны на измерении физических свойств анализируемых веществ. Наиболее широко из них используют оптические, магнитные, электрические, тепловые свойства. В соответствии с этим выделяют три главные группы методов анализа:

1) методы, основанные на взаимодействии излучения с веществом или на измерении излучения вещества;

2) методы, основанные на измерении параметров электрических и магнитных свойств веществ;

3) методы, основанные на измерении плотности или других параметров механических или молекулярных свойств веществ.

Физико-химические методы анализа основаны на измерении какого-ли-бо физического свойства (параметра) анализируемой системы, которое изменяется под влиянием протекающей в ней химической реакции.

Таблица 12