Введение в аналитическую химию. Лекция №1

1.

Санкт-Петербургский государственный университет
промышленных технологий и дизайна
Высшая школа технологии и энергетики
Кафедра общей и неорганической химии
Аналитическая химия и
физико-химические методы анализа
Лекция №1
«Введение в аналитическую химию»
Смит Регина Анатольевна

2.

Аналитическая химия
– это наука о методах определения
химического состава вещества и
его строении;
– это наука, которая развивает общую
теорию, методы и средства
определения химического состава
вещества и разрабатывающая
способы анализа различных
объектов.
2

3.

Аналитическая химия
Назначение: создание и совершенствование
методов и средств (приборы, реактивы,
стандартные образцы, компьютерные
программы) химического анализа
Отвечает на вопросы:
Из чего состоит
вещество:
какие компоненты
в каких количествах (в
каких они соотношениях)
входят в его состав
В какой форме
данный компонент
присутствует в пробе
3

4.

Анализ – самый распространённый
вид деятельности химиков
Распределение химиков в США (%)
20
14
12
9
9
7
5
3
• Аналитики
• Органики
• Полимерщики
• Физхимики
• Биохимики
• Химики-медики
• Неорганики
• Агрохимики
4

5.

Промышленность и производство
Полупроводники
Металловедение
Экология
Космонавтика
Океанология
Медицина
Геохимия
Аналитическая химия
Химия
Физика
Принципы, закономерности
С/Х науки
Археология
Криминалистика
Биология
Техника
Технические приёмы,
способы регистрации АС
5

6.

Аналитическая химия – это научная
основа химического анализа
Химический анализ – важное средство
контроля производства и качества продукции в
различных отраслях промышленности –
химической, фармацевтической, пищевой,
нефтедобывающей, металлургической и т.д.;
контроля загрязнения окружающей среды
(вода, почва, воздух), пищевых продуктов;
медицинской диагностики и биотехнологии;
судебно-химической экспертизы, в.т.ч. борьбы
с терроризмом и преступностью.
6

7.

Химический анализ – это совокупность действий,
которые направлены на получение информации о
химическом составе анализируемого объекта.
Аналитическая служба – это конкретный анализ
определённых объектов с использованием арсенала
методов, рекомендуемых аналитической химией.
Химический анализ =
аналитическая химия +
аналитическая служба
7

8.

Виды химического анализа
Качественный
«что?»
Количественный
«сколько?»
ПО ПРИРОДЕ ОБНАРУЖИВАЕМЫХ ИЛИ
ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ЧАСТИЦ АНАЛИЗ БЫВАЕТ:
Изотопный;
Элементный (атомно-ионный);
Вещественный;
Функциональный (структурно-групповой);
Молекулярный;
Фазовый.
8

9.

ПО СУЩЕСТВУ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ
АНАЛИЗ БЫВАЕТ:
валовый/локальный;
деструктивный/недеструктивный;
контактный/дистанционный;
дискретный/непрерывный.
ПО КОЛИЧЕСТВУ АНАЛИЗИРУЕМОГО ВЕЩЕСТВА
АНАЛИЗ БЫВАЕТ:
макро- (>0,1 г, 10-100 мл);
полумикро- (0,01-0,1 г, 0,1-10 мл);
микро- (<0,01 г, 0,01-1 мл);
субмикро- (0,0001-0,001 г, <0,01 мл);
ультрамикро- (< 0,0001 г, <0,001 мл).
9

10.

МЕТОДЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
пробоотбора;
разложения пробы;
разделения компонентов;
обнаружения (идентификации)
компонентов;
определения;
гибридные (разделение + определение)
10

11.

Методы определения
Химические
• основаны на проведении химической
реакции (то есть химический состав
анализируемой пробы в ходе анализа
меняется)
Физические
• основаны на физических явлениях и
процессах (взаимодействие вещества
с потоком энергии)
Биологические
• основаны на регистрации эффектов,
вызванных взаимодействием
химических веществ с живыми
организмами
11

12.

Метод анализа - это достаточно
универсальный и теоретически
обоснованный способ определения состава
безотносительно к определяемому
компоненту и определяемому объекту
Методика анализа – это подробное
описание всех этапов анализа данного
объекта на заданные компоненты с
использованием выбранного метода.
12

13.

Классификация объектов анализа
• по агрегатному состоянию
(твёрдые, жидкие, газообразные);
• по химической природе
(органические, неорганические, биологические);
• по происхождению
(промышленные, сельскохозяйственные, космические,
объекты окружающей среды и т.д.);
• по требования к анализу
(особо чистые вещества, объекты окружающей среды и т.д.);
• по степени распространённости и важности
(промышленные объекты, металлы, сплавы, чистые
вещества, объекты окружающей среды).
13

14.

Тенденции развития
аналитической химии
Автоматизация массового химического
анализа;
Математизация: статистическая обработка
данных, математическое моделирование,
составление и использование банков
данных, разработка систем искусственного
интеллекта и экспертных систем;
Миниатюризация приборов.
14

15.

Тенденции развития методов
химического анализа
ориентация на создание совершенно
новых методов, основанных на
новых принципах;
преимущественное развитие
физических и биологических методов
химического анализа;
гибридизация методов анализа.
15

16.

Развитие аналитической химии и
организация химического анализа
нуждаются в:
• приборы, оснащённые устройствами для
автоматизированной подготовки проб и обработки
результатов анализа;
• химические реактивы (тех, ч, ч.д.а., х.ч., о.с.ч.);
• стандартные образцы (СО) – образцы веществ, состав
которых типичен для определённого класса
анализируемых материалов, определён с высокой
точностью и не изменяется при хранении, удостоверен
соответствующими свидетельствами (министерств,
ведомств);
• научная литература (книги, научные журналы).
16

17.

В основе выбора
метода анализа лежит:
существо решаемой проблемы (что или сколько чего-то
надо определить – качественный или количественный
анализ: что представляет собой определённый компонент –
элемент, изотоп, молекула …);
содержание определяемого компонента в образце;
требуемая степень точности результатов анализа;
другие компоненты, присутствующие в образце;
физические и химические свойства образца;
требуемая экспрессность анализа;
количество анализируемых проб;
стоимость анализа;
специфические требования.
17

18.

Процесс решения аналитической
задачи
Задача, поставленная заказчиком
Аналитическая задача
Объект
Отбор
Пробопод-
исследования
пробы
готовка
Измерение
Обработка
результатов
Метод анализа
Методика анализа
18

19.

Содержание определяемого
компонента в образце
диапазон концентраций, в котором может присутствовать
определяемый компонент (10-8 – десятки %)
количество анализируемого образца, которое может быть
получено для анализа
Измеряют некую физическую величину,
функционально связанную с концентрацией
определяемого компонента (сила тока,
интенсивность светопоглощения,
масса, объём)
19

20.

Аналитический сигнал (АС) - среднее
измерение физической величины на
заключительной стадии анализа,
функционально связанной с
содержанием компонента
АС=f(С)
С – г, мг, моль/л,
мольэ/л, М, мМ,
мкМ, г/л, мг/мл,
мкг/мл
20

21.

Характеристики методов анализа
чувствительность
предел обнаружения, Cmin - характеризует то малое
количество, компонента, при котором по данной
методике можно обнаружить его присутствие с
заданной точностью;
нижняя граница определяемых содержаний, Сн наименьшее содержание компонента, которое можно
определить по данной методике с относительным
стандартным отклонением < 0,3
точность – погрешность анализа;
избирательность (селективность);
экспрессность;
стоимость;
возможность автоматизации.
21

22.

Нижние границы определяемых содержаний
компонентов для некоторых
методов анализа
22

23.

Аналитическая химия
Качественный и количественный
анализ
Классические
методы
Инструментальные
методы

24.

Классический
количественный анализ
Титриметрия
Гравиметрия
точное измерение
объема реактива,
затраченного на
реакцию с
определяемым
компонентом
выделение
вещества в
чистом виде и
его взвешивание
24

25.

Благодарю
за внимание