Измерения в количественном химическом анализе

Выбор метода анализа во многом зависит от агрегатного состояния анализируемого вещества и степени его однород­ности. В общем виде сочетание этих свойств представлено на рис. 146

Из определения (см. с. 290) следует, что результат ана­лиза будет отвечать действительному значению концентрации компонента в анализируемом объекте, если анализу подвер­гается весь объект. Поэтому вначале и было сделано такое допущение (см. с. 292). На практике это допущение не реа­лизуется. Кроме того, для определения места измерений в количественном анализе необходимо отказаться и от второ­го допущения.

Так как анализу подвергается только часть анализируе­мого объекта, обозначаемая как аналитическая проба, в аналитической процедуре, наряду с измерением концентрации, появляется самостоятельный этап, называемый пробоотбором. Основное требование к аналитической пробе заключает­ся в том, что она должна быть представительной. Это означает, что она должна правильно отражать качественный состав ана­лизируемого объекта и концентрации всех его компонентов.

Пример 62. В качестве примера, характеризующего постановку задачи при подготовке аналитической пробы, можно привести встре­чающийся на практике случай, когда требуется проанализировать пар­тию в 25 тонн серебряной руды. Требования к анализу заключаются в необходимости получения максимально достоверных результатов, так как стоимость руды определяется концентрацией серебра. Поэтому как поставщик, так и потребитель заинтересованы в правильном ана­лизе руды. Решение этой задачи осложняется тем, что руда неоднород­на и состоит из комков разного размера с различным содержанием серебра, а аналитическая проба должна быть всего 1 г. В таких слу­чаях весь процесс пробоотбора выполняется в три стадии:

1) составление большой пробы;

2) уменьшение этой пробы до объема, подходящего для лаборатор­ного анализа;

3) приготовление аналитической пробы.

Пробоотбор представляет сложную проблему, лишь час­тично поддающуюся теоретическому описанию. Вместе с тем, результаты анализа пробы будут настолько отвечать дейст­вительности, т. е. будут правильными для всего анализируе­мого объекта, насколько сама проба представительна отно­сительно этого объекта. Аналитическая практика свидетель­ствует, что при анализе не гомогенных объектов основное влияние на правильность результата анализа всего образца оказывает именно пробоотбор. При анализе газообразных или жидких смесей (гомогенных объектов) пробоотбор не оказывает влияния на качество результата анализа.

К специфическим особенностям количественного анали­за относятся и все сложности, связанные с недостаточной селективностью методов анализа, рассмотренные в предыду­щем разделе. При этом следует отметить, что эффект матри­цы в большей степени проявляется именно в количественном анализе. Появление в аналитической процедуре еще одного самостоятельного этапа, а именно, этапа пробоподготовки обусловлено не в последнюю очередь необходимостью устранить влияние мешающих веществ.

Таким образом, основные положения, характеризую­щие место измерения концентрации при проведении коли­чественного анализа, можно свести к следующему.

1. Измерение концентрации представляет только один из этапов количественного анализа, являющегося много­этапной процедурой, включающей, наряду с измерением, этапы пробоотбора и пробоподготовки.

2. Этапы пробоотбора и пробоподготовки могут вно­сить значительный вклад в отклонения результатов изме­рения концентрации от ее действительных значений в ана­лизируемом объекте.

3. Следствием п. 2 является невозможность повышения правильности результатов количественного анализа за счет применения более точных средств измерений. В подобных случаях следует не увеличивать точность измерения концен­трации в пробе, а повышать правильность методик подготов­ки пробы и пробоотбора.

4. Разработка способов контроля правильности резуль­татов анализа приобретает особую значимость вследствие пп. 2, 3.

5. Измерения концентрации основаны на измерении прак­тически всех известных свойств, как это следует из преды­дущего раздела.

В заключение следует отметить, что сравнение характе­ра измерений и места измерений в качественном и количест­венном анализе показывает несостоятельность трактовки качественного анализа как количественного, только с чрез­вычайно огрубленными показаниями.

Наконец, представляет интерес провести параллель меж­ду химическим анализом как многоэтапной аналитической процедурой и информационной цепью (рис. 147)

Представленная на рис. 147 схема в наглядной форме показывает, что:

1) химический анализ является многоэтапной проце­дурой;

2) измерение является одним из этапов этой процеду­ры и включает пп. 6, 7, 8, 9;

3) требуется различать оперативные процессы (на схе­ме изображены стрелками) и их конечные стадии (изобра­жены в виде прямоугольников).