ПРЕДМЕТ І ЗНАЧЕННЯ АНАЛІТИЧНОЇ ХІМІЇ

Аналітична хімія – наука про методи визначення якісного і кількісного складу речовини та її структури.

Предметом аналітичної хімії є дослідження теоретичних основ методів аналізу, розробка аналітичних методів і практичне виконання аналізів. Аналітична хімія вивчає форми існування речовини і її складових частин у різних середовищах і агрегатних станах, проводить визначення оптичних, електрохімічних і інших характеристик речовини за її участі в хімічних реакціях, досліджує швидкості хімічних реакцій, розробляє нові методи аналізу на основі досягнень у різних сферах знань.

Дослідження складу речовини може бути виражено масовою часткою елементів, їх оксидів чи інших сполук, а також вмістом реально присутніх у пробі індивідуальних хімічних сполук чи фаз. Фазовий аналіз визначає вміст у пробі індивідуальних хімічних речовин і форм, у яких присутній той чи іншій елемент у досліджуваному об’єкті.

За характером об’єктів дослідження аналіз поділяється на неорганічний, органічний. В органічному аналізі поряд з визначенням елементного складу речовини встановлюється молекулярна структура цієї речовини, визначається наявність і кількість різних функціональних груп. На основі аналізу синтезованої нової речовини пропонується структурна формула.

За допомогою методів хімічного аналізу були відкриті найважливіші закони – закон постійності складу, закон кратних відношень (Д. Дальтон). А.Л. Лавуазьє визначив склад повітря, води і інших речовин, розробив кисневу теорію горіння і дихання. Спираючись на методи аналізу, Ж.Л. Гей-Люссак і А. Авоґадро сформулювали газові закони.

Як вже зазначалось, завданням аналітичної хімії є розробка нових методів аналізу. Дослідження у цьому плані сприяли і сприяють подальшому розвитку не тільки хімічної науки, але і взагалі прогресу знань. Багато видатних вчених працювали над розробкою нових методів аналізу. Т.Є. Ловіц запровадив мікрокристалоскопічний аналіз – метод якісного аналізу солей за формою їх кристалів, В.М. Севергін розробив колориметричний аналіз, заснований на залежності інтенсивності забарвлення розчину від концентрації у ньому речовини, Ж.Л. Гей-Люссак розробив титриметричний метод аналізу.

Працями багатьох вчених – Т.У. Бергмана, Л.Ж. Тенара, К.К. Клауса, К.Р. Фразеніуса і інших був створений систематичний якісний аналіз. Р.В. Бунзен, Г.Р. Кірхгоф розробили основи спектрального аналізу, який став одним із основних методів аналітичної хімії.

М.В. Курнаков дослідженнями в області металографії і термографічного аналізу започаткував фізико-хімічний аналіз, який вперше відкрив можливості систематичного вивчення складних багатокомпонентних систем – металічних сплавів, силікатів, сольових розчинів. Дослідження М.В. Курнакова комплексних сполук створили умови для створення промислових методів отримання благородних металів і їх сполук.

Велике значення для аналітичної хімії мали дослідження Л.О. Чугаєва, М.О. Ільїнского про утворення комплексних сполук металів з органічними речовинами. На цій основі були розроблені чутливі методи виявлення Ni²⁺, Co²⁺, Fe³⁺.

М.В. Цвєт ввів у науку хроматографічний аналіз – ефективний спосіб розділення близьких за хімічними властивостями сполук, заснований на адсорбційних властивостях речовини. Пізніше хроматографія розширилась, застосовуючи інші принципи розділення речовин – закон розподілення речовини між двома рідкими фазами, що не змішуються, – розподільна хроматографія, йонообмінна хроматографія, газова хроматографія і інші.

Я. Гейровський розробив полярографічний аналіз. Досліджуючи електроліз на ртутно-крапельному електроді, встановив залежність між потенціалами відновлення і окиснення речовин і їх природою, а також між величиною дифузного струму і концентрацією речовин в електроліті. На основі його робіт було створено полярографічні методи визначення всіх хімічних елементів, у тому числі лантанідів і актинідів.

Аналітична хімія тісно пов’язана з різними областями науки і виробництва. Жодна галузь не обходиться без хімічного аналізу.

Аналіз необхідний для контролю якості сировини і готової продукції.

У технологічних процесах аналіз застосовується для контролю за їх перебігом і для корекції процесу.

В медицині має велике значення виявлення і кількісне визначення окремих елементів, які входять до складу тканин живих організмів і зумовлюють нормальні процеси життєдіяльності. Аналіз відхилень від норми у фізіологічних процесах лежить в основі лікування хворих.

Аналітичний контроль за станом рослин, тварин і ґрунтів є запорукою успішного розвитку сільськогосподарського виробництва.

Аналіз є обов’язковою умовою в металургійному виробництві, хімічній промисловості, харчовій і переробній, текстильному виробництві.

Особливого значення набув аналітичний контроль за станом довкілля. Впроваджено постійний моніторинг за якістю водних ресурсів – морів і океанів, озер і річок, питної води, за хімічним станом атмосфери, ґрунтів. Встановлено жорсткі гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у біосфері.

Розробляються нові методи виявлення мікрокількостей елементів.

Фізичні і хімічні властивості матеріалів часто визначаються саме наявністю в них мікрокомпонентів.

Дистанційні методи аналізу необхідні для виявлення якісного і кількісного складу високоагресивних, високотемпературних, підземних, глибоководних і космічних об’єктів.

У відповідності до завдань установлення хімічного складу розрізняють два види аналізу – якісний і кількісний. Завдання якісного аналізу виявити, які саме складові частини – атоми, йони, молекули, функціональні групи речовини мають місце у досліджуваному об’єкті. При дослідженні складу речовини якісний аналіз передує кількісному, оскільки вибір методів кількісного аналізу залежить від результатів якісного аналізу.

Завданням кількісного аналізу є визначення кількісних відношень складових частин досліджуваної речовини – атомів, йонів, молекул, функціональних груп (переважно в молекулах органічних речовин).

Методи як якісного, так і кількісного аналізу поділяють на хімічні, фізико-хімічні, фізичні. Застосування того, чи іншого методу в якісному і кількісному аналізах суттєвих відмінностей не має. Часто якісний і кількісний аналіз проводяться одночасно, особливо при застосуванні фізико-хімічних методів аналізу.