Аналитическая химия

Аналити́ческая хи́мия — раздел химии, изучающий химический состав и структуру веществ. Предмет её как науки - совершенствование существующих и разработка новых методов анализа, их практическое применение, исследование теоретических основ аналитических методов.

Аналитическая химия подразделяется на:

• Качественный анализ, занимающийся определением того, что или какие вещества, и в какой форме находится в образце;
• Количественный анализ, нацеленный на определение сколько данного вещества (элементов, ионов, молекулярных форм и др.) находится в образце.

Виды анализов

• 1 - Определение элементного состава материальных объектов называют элементным анализом.
• 2 - Установление строения химических соединений и их смесей на молекулярном уровне называют молекулярным анализом.

Одним из видов молекулярного анализа химических соединений является структурный анализ, направленный на исследование пространственного атомного строения веществ, установление эмпирических формул, молекулярных масс и др. В задачи аналитической химии входит определение характеристик органических, неорганических и биохимических объектов. Анализ органических соединений по функциональным группам называют функциональным анализом.

Методы аналитической химии

Сравнение методов аналитической химии

Совокупность традиционных методов определения состава вещества путём его последовательно химического разложения получила название «мокрой химии» («мокрый анализ»). Эти методы обладают относительно низкой точностью, требуют относительно невысокой квалификации аналитиков и ныне почти полностью вытеснены современными инструментальными методами (оптическими, масс-спектрометрическими, электрохимическими, хроматографическими и другими физико-химическими методами) определения состава вещества. Однако у мокрой химии есть своё преимущество перед спектрометрическими методами — она позволяет путем проведения стандартизованных процедур (систематический анализ) напрямую определять состав и разные окислительные состояния элементов, таких как железо (Fe⁺², Fe⁺³), титан и др.

Аналитические методы можно разделить на валовые и локальные. Для валовых методов анализа обычно требуется отделённое, подробленное вещество (представительная проба). Локальные методы определяют состав вещества в небольшом объёме в самом образце, что позволяет составлять "карты" распределения химических свойств образца по его поверхности и/или глубине. Следует также выделить методы прямого анализа, т.е. не связанного с предварительной подготовкой пробы. Часто подготовка проб необходима (напр., дробление, предварительное концентрирование или разделение). При подготовке проб, интерпретации результатов, оценке числа анализов используются статистические методы.

Классификация методов аналитической химии

• Методы элементного анализа
  • Рентгеноспектральный анализ (рентгено-флуоресцентный)
  • Нейтронно-активационный анализ (см. радиоактивационный анализ)
  • Электронная Оже-спектрометрия (ЭОС); см. эффект Оже; англ. Auger electron spectroscopy
  • Аналитическая атомная спектрометрия — совокупность методов, основанных на преобразовании анализируемых проб в состояние отдельных свободных атомов, концентрации которых затем измеряются спектроскопически (иногда сюда же относят рентгено-флуоресцентный анализ, хотя он не основан на атомизации пробы и не связан со спектроскопией атомного пара).
    • МС — масс-спектрометрия с регистрацией масс атомарных ионов
      • ИСП-МС — масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (см. индуктивно-связанная плазма в масс-спектрометрии)
      • ЛА-ИСП-МС — масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией
      • ЛИМС — лазерно-искровая масс-спектрометрия; см. лазерная абляция (пример коммерческой реализации: ЛАМАС-10М)
      • МСВИ — Масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS)
      • ТИМС — термоионизационная масс-спектрометрия (TIMS)
      • Высокоэнергетическая масс-спектрометрия на ускорителях частиц (AMS)
    • ААС — атомно-абсорбционная спектрометрия
      • ЭТА-ААС — атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией (см. атомно-абсорбционные спектрометры)
      • СВЗР — спектроскопия времени затухания резонатора (CRDS)
      • ВРЛС — внутрирезонаторная лазерная спектроскопия
    • АЭС — атомно-эмиссионная спектрометрия
      • искра и дуга как источники излучения (см. искровой разряд; электрическая дуга)
      • ИСП-АЭС — атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой
      • ЛИЭС — лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия (LIBS или LIPS); см. лазерная абляция
    • АФС — атомно-флуоресцентная спектрометрия (см. флуоресценция)
      • ИСП-АФС — атомно-флуоресцентная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (приборы фирмы Baird)
      • ЛАФС — лазерная атомно-флуоресцентная спектрометрия
      • АФС на лампах с полым катодом (пример коммерческой реализации: AI3300)
    • АИС — атомно-ионизационная спектрометрия
      • ЛАИС (ЛИИС) — лазерная атомно-ионизационная или лазерно-интенсифицированная ионизационная спектроскопия (англ. Laser Enhanced Ionization, LEI)
      • РИМС — лазерная резонансно-ионизационная масс-спектрометрия
      • ОГ — оптогальваника (ЛОГС — лазерная оптогальваническая спектроскопия)

• Другие методы анализа
  • титриметрия, объёмный анализ
  • весовой анализ — гравиметрия, электрогравиметрия
  • кулонометрия
  • колориметрия
  • фотометрия
  • капельный анализ
  • кристаллография
  • спектрофотометрия (обычно абсорбционная) молекулярных газов и конденсированных сред
    • электронная спектрометрия (видимый спектр и УФ-спектрометрия); см. электронная спектроскопия
    • колебательная спектрометрия (ИК-спектрометрия); см. колебательная спектроскопия
  • спектроскопия комбинационного рассеяния света; см. эффект Рамана
  • люминесцентный анализ
  • масс-спектрометрия с регистрацией масс молекулярных и кластерных ионов, радикалов
  • спектрометрия ионной подвижности (IMS)
  • хроматография с соответствующими детекторами
    • газовая хроматография, (пример: ГХ/МС — газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектированием, «Хромасс»)
    • жидкостная хроматография, высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ; англ. HPLC)
    • хроматография критической фазы, газо-жидкостная хроматография
    • тонкослойная хроматография (ТСХ)
  • капиллярный электрофорез
  • ядерный магнитный резонанс (ЯМР)
  • электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)
  • электрохимические методы (см. электрохимия)
    • потенциометрия
    • полярография
    • вольтамперометрия
    • микро- и нано-сенсоры
  • термометрия
  • рентгенофазовый анализ
  • рентгеноструктурный анализ
  • Мёссбауэровская спектроскопия (см. эффект Мёссбауэра)

Локальные методы анализа:

• ЛИЭС — лазерно-искровая эмиссионная спектрометрия (LIBS или LIPS); см. лазерная абляция
• ЛА-ИСП-МС — масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией
• МСВИ — Масс-спектрометрия вторичных ионов (SIMS; одна из её коммерческих реализаций — SHRIMP; "ионный зонд")
• Рентгеноспектральный микроанализ (электронный микрозонд)
• ЭОС — электронная Оже-спектрометрия (см. эффект Оже; англ. Auger electron spectroscopy)

Методы разделения веществ (физико-химическое разделение):

• Экстракция
• Хроматография
• Криогенное разделение
• Электрофорез

Основные понятия

• предел определения (см. порог чувствительности)
• воспроизводимость
• правильность
• относительная погрешность
• абсолютная погрешность

См. также

• Маскировка
• Спектроскопия
• Спектроскопические методы
• Применения масс-спектрометрии

Ссылки

• http://www.anchem.ru/ — Портал химиков-аналитиков
• Перспективы аналитической атомной спектрометрии - тенденции развития пяти основных ветвей атомной спектрометрии: абсорбционной, эмиссионной, масс-спектрометрической, флуоресцентной и ионизационной (запросить у авторов по электронной почте: view email).
• Химический анализ — сайт ПИ СФУ
• http://www.merck.ru/servlet/PB/menu/1624920/index.html

---