Физика-химиялыҚ анализ әдістері

Кез келген анализ әдісінде аналитикалық сигнал алынады және ол өлшенеді. Аналитикалық сигнал – бұл заттың химиялық немесе физикалық қасиеттерінің пайда болуы және байқалуы. Химиялық анализде қолданылатын әдістерді аналитикалық сигналдың түріне байланысты: 1) химиялық; 2) физика-химиялық; 3) физикалық деп бөледі.

Химиялық әдістер химиялық реакцияларға негізделген, физика–химиялық – химиялық немесе электрохимиялық реакциялардың жүруі нәтижесінде заттардың физикалық қасиеттерінің өзгеруін анықтауға негізделген, ал физикалық әдістер – анықталатын заттың физикалық қасиеттерінің өзгеруін анықтауға негізделген әдістер болып табылады.

Жалпы, заттарды ашу және идентификациялау үшін олардың сандық мөлшеріне тәуелсіз қасиеттері алынады. Заттың бұндай сандық мөлшеріне тәуелсіз қасиеттерін интенсивті қасиеттер, ал заттың сандық мөлшеріне тәуелді қасиеттерін экстенсивті қасиеттер деп атайды. Экстенсивті қасиеттердің ерекшелігі – оларға аддитивтілік тән, яғни жинақталу немесе бірігу (қосынды). Интенсивті қасиеттер олар бір-біріне қосылып жинақталмайды, олар теңеседі немесе орташаланады. Интенсивті қасиеттерге – температура, қысым, потенциал, спектр сызықтарының жиілігі жатады. Экстенсивті қасиеттерге – масса, көлем, ток күші, спектральды сызықтар қанықтығы жатады. Осылайша сапалық анализ интенсивті қасиеттерге, ал сандық анализ экстенсивті қасиеттерге негізделетінін көруге болады.

Аналитикалық сигнал өз табиғаты бойынша спецификалық, яғни тек белгілі бір атомға, не болмаса молекулаға немесе басқа бөлшектерге ғана тән болады. Бірақ практикада әртүрлі заттардың аналитикалық сигналдары бір-біріне өте жақын орналасқан болады, сондықтан оларды бөліп ажырату қиынға соғады. Сонымен қатар белгілі бір заттың аналитикалық сигналына еріткіштің, басқа да реагенттердің аналитикалық сигналдары қабаттасады. Сондықтан нағыз шын сигналға жақынырақ сигнал алу үшін әртүрлі тәсілдер қолданады. Мысалы, алдын ала бөлу әдістерін қолдану. Әрине кедергі келтіретін қоспалардан толық арылу мүмкін емес. Сондықтан кедергі келтіретін сигналдарды ескеру үшін бос сынама алынады. Бос сынамада барлық компоненттер болады, тек анықталатын компонент қана болмайды. Бос сынама анализдің барлық стадиялары арқылы өткізіледі, бос сынамадан алынған сигналды жалпы сигналдан шегеріп тастайды. Алайда практикада идеалды бос сынама алу мүмкін емес. Оған еріткіш пен қосылатын реагенттердің сигналдары өз әсерін тигізеді.

Физика-химиялық әдістерде аналитикалық сигнал сыртқы валенттік электрондардың қатысуымен пайда болады. Бұл аналитикалық сигнал заттың табиғаты және концентрациясымен байланысты болады. Мысалы, тотығу-тотықсыздану потенциалы концентрациямен Нернст теңдігі, ал жұтылған жарықтың мөлшері Бугер-Ламберт-Бер заңы арқылы байланысты.

Сигнал заттың энергияның әр түрімен (электр энергиясы, электромагниттік сәуле және т.б.) әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады. Физика-химиялық әдісте ерітіндідегі сигнал заттың энергиямен әрекеттесуі нәтижесінде пайда болады. Сондықтан бұндай жүйелерді тек таза аналитикалық мақсатта ғана емес, сонымен қатар химиялық процестерді зерттеуде, ерітіндіде өтетін химиялық тепе-теңдіктерді зерттеуде қолдануға болады. Физикалық әдістердің ерекшелігі бұларда аналитикалық сигнал ішкі электрондардың немесе атом ядроларының қатсуымен пайда болады. Анализдің жүргізілуі көп жағдайда заттардың агрегаттық күйіне байланыссыз болады. Физикалық анализ әдістері мен физика-химиялық анализ әдістерінің арасына дәл шекара қойылмайды. Оларды біріктіріп инструментальды (құралдық) әдістер деп те атайды. Инструментальды әдістердің өзіндік ерекшеліктері бар: 1) құрылғы шкаласын эталондар немесе стандартты үлгілер арқылы калибровка жасау; 2) міндетті түрде бос сынама қолдану. Өйткені бұл әдісте заттың өте аз мөлшері анықталады, сондықтан қоспаның әсерін ескеру және шудан тазарту қажет.

Физика-химиялық әдістерге: электрохимиялық, спектральды (оптикалық), экстракция және хроматографиялық әдістер жатады.