- •Глава 1 Аналитическая химия и химический анализ 19
- •Глава 2 Метрологические аспекты химического анализа 55
- •Глава 3 Теоретические основы химических методов анализа 102
- •Глава 4 Химические методы анализа 195
- •Глава 5 Физико-химические и физические методы анализа. Общие вопросы 332
- •Глава 6 Принципы и возможности некоторых физико-химических и физических методов анализа 367
- •Глава 7 Методы разделения и концентрирования 467
- •Предисловие для преподавателей
- •Глава 8 Анализ объектов окружающей среды и некоторых других объектов* 538
- •Глава 9 Развитие аналитической химии и химического анализа 562
- •Рекомендации для студентов
- •Глава 1 Аналитическая химия и химический анализ
- •1.1. Химический анализ
- •1.2. Аналитическая химия как наука
- •1.3. Виды анализа
- •1.4. Методы анализа
- •1.5. Методики анализа и требования к ним
- •1.6. Основные стадии (этапы) количественного анализа
- •1.7. Работа аналитической лаборатории*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 Метрологические аспекты химического анализа
- •2.1. Химический анализ как измерение количества вещества
- •2.2. Погрешности анализа
- •2.3. Воспроизводимость результатов анализа и ее статистическая оценка
- •2.4. Правильность результата анализа и способы ее проверки
- •2.5. Статистическая обработка результатов анализа при нормальном распределении
- •2.6. Априорная оценка точности анализа и пути ее повышения*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 Теоретические основы химических методов анализа
- •3.1. Реакции и процессы, используемые в анализе
- •3.2. Химические равновесия в растворах и их характеристики
- •3.3. Кислотно-основные процессы
- •3.4. Реакции комплексообразования и их применение в анализе
- •3.5. Процессы осаждения и их применение в анализе
- •3.6. Окислительно-восстановительные процессы в анализе
- •3.7. Кинетические факторы в химических методах анализа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4 Химические методы анализа
- •4.1. Химические методы качественного анализа
- •4.2. Гравиметрический анализ
- •4.3. Титриметрический анализ. Общие вопросы
- •4.3.1. История и принцип метода
- •4.3.2. Виды титриметрического анализа
- •4.3.3. Индикаторы
- •4.3.4. Расчет результатов титриметрического анализа
- •4.3.5. Техника титриметрического анализа
- •4.3.6. Моделирование процесса титрования
- •4.4. Кислотно-основное титрование (метод нейтрализации)
- •4.4.1. Принцип метода
- •4.4.2. Кривые кислотно-основного титрования
- •4.4.3. Кислотно-основные индикаторы и их выбор
- •4.4.4. Кислотно-основное титрование в неводных средах
- •4.5. Комплексометрия
- •4.5.1. История и принципиальные основы метода
- •4.5.2. Комплексонометрия
- •4.5.3. Кривые комплексонометрического титрования*
- •4.6. Осадительное титрование. Аргентометрия
- •4.7. Окислительно-восстановительное титрование (редоксметрические методы)
- •4.7.1. Кривые редоксметрического титрования. Редокс-индикаторы
- •4.7.2. Практическое применение редоксметрического титрования
- •4.8. Кинетические и биохимические методы анализа*
- •4.8.1. Кинетические методы
- •4.8.2. Ферментативные и иммунохимические методы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 Физико-химические и физические методы анализа. Общие вопросы
- •5.1. Классификация инструментальных методов. Градуировочные функции
- •5.2. Чувствительность и селективность методик
- •5.3. Фон и способы его снижения. Оценка предела обнаружения
- •5.4. Инструментальные методы качественного анализа
- •5.5. Количественный анализ с применением инструментальных методов
- •5.6. Автоматизация анализа. Сенсоры*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 Принципы и возможности некоторых физико-химических и физических методов анализа
- •6.1. Электрохимические методы анализа
- •6.1.1. Потенциометрический метод анализа
- •6.1.2. Вольтамперометрические методы
- •6.1.3. Кулонометрия и электрогравиметрия
- •6.2. Методы атомной спектроскопии. Атомно-эмиссионный и атомно-абсорбционный анализ
- •6.2.1. Классификация и основные принципы спектроскопических методов
- •6.2.2. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •6.2.3. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •6.3. Методы молекулярной спектроскопии. Фотометрический и люминесцентный анализ
- •6.3.1. Теоретические основы молекулярно-абсорбционной спектроскопии
- •6.3.2. Фотометрический анализ
- •6.3.3. Особые варианты фотометрического анализа*
- •6.3.4. Аналитическое применение инфракрасной спектроскопии*
- •6.3.5. Люминесцентный анализ*
- •6.4. Некоторые другие методы анализа*
- •6.4.1. Рефрактометрия
- •6.4.2. Рентгеновская спектрометрия
- •6.4.3. Масс-спектрометрия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 Методы разделения и концентрирования
- •7.1. Назначение и классификация методов
- •7.2. Количественные характеристики процессов разделения и концентрирования
- •7.3. Экстракция в анализе
- •7.4. Ионообменные процессы в анализе
- •7.5. Хроматографический анализ. История и принцип метода
- •7.6. Жидкостная хроматография. Методы вэжх, иох и тсх
- •7.7. Газовая хроматография
- •7.8. Способы качественного и количественного хроматографического анализа
- •7.9. Селективность и эффективность разделения*
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8 Анализ объектов окружающей среды и некоторых других объектов*
- •8.1. Анализ геологических объектов и металлов
- •8.2. Органические соединения
- •8.3. Объекты окружающей среды и показатели их состава
- •8.4. Отбор, консервирование и хранение проб воздуха и воды
- •8.5. Методы анализа объектов окружающей среды
- •8.6. Применение тест-методов в анализе объектов окружающей среды
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 Развитие аналитической химии и химического анализа
- •9.1. История аналитической химии1
- •9.2. Особенности современного этапа в развитии аналитической химии
- •9.3. Применение компьютеров в аналитической химии*
- •9.4. Актуальные проблемы современной аналитической химии
- •Контрольные вопросы
- •Список рекомендуемой Литературы Основной
- •Дополнительный
- •Приложение Аналитическая химия в школе (для студентов и преподавателей педвузов)
- •Издательство ОмГу
- •644077, Г. Омск 77, пр. Мира, 55а
Издательство ОмГу
644077, Г. Омск 77, пр. Мира, 55а
1 См., например, предисловие к учебнику Н.Я. Логинова, А.Г. Воскресенского, И.С. Солодкина «Аналитическая химия». 2-е изд. (М.: Просвещение, 1979. – 480 с.).
2 Эти вопросы более детально рассмотрены в статье В.И. Вершинина «Содержание и методическое обеспечение базового курса аналитической химии» (Журнал аналитической химии. – 2005. – Т. 60. – № 9. – С. 992–1003).
1 Единственное известное исключение – Архимед из Сиракуз, определивший содержание золота и серебра в царской короне по ее массе и объему.
1 Золотов Ю.А., Вершинин В.И. История и методология аналитической химии. – М.: Academia, 2007. – 464 с.
1 Понятие аналитического сигнала будет детально рассмотрено в главе 5.
1 Речь идет об «относительных процентах, когда за 100 % принимают результат анализа (см. главу 2).
1 Метрологи считают, что систематической погрешностью можно пренебречь, если < 0,8 s. И, напротив, случайной погрешностью можно пренебречь, если > 8 s. В данном случае это условие выполняется.
1 Поэтому в этом случае надо было записать отмеренный объем как 0,25 л или 2,5·102 мл, но не как «250 мл»!
1 Термодинамика и кинетика химических процессов детально изучаются в курсе физической химии.
1 Этот вопрос специально исследован одним из авторов настоящей книги. См.: Журнал аналитической химии. – 2003. – Т. 58. – № 11. – С. 1133.
1 Уравнения ЗДМ здесь и далее приведены в концентрационной форме, наиболее удобной для выбора условий проведения аналитических реакций. Константы равновесия в этих уравнениях являются концентрационными, хотя соответствующий индекс для краткости записи опущен.
1 Заметим, что в теории электролитической диссоциации для объяснения поведения солей потребовалась особая концепция гидролиза. А для объяснения основных свойств аммиака пришлось постулировать образование гидроксида аммония (NH4OH) и его последующую диссоциацию, хотя это соединение так и не было обнаружено в водных растворах аммиака.
1 Часто используют символ α без дополнительного индекса, но так обозначают и мольную долю, а эти характеристики не всегда совпадают.
1 Это верно для не слишком разбавленных растворов; сильное разбавление может несколько сместить равновесие за счет побочных процессов.
1 В действительности катион металла в водном растворе гидратирован, присутствует в виде аквакомплекса, и реакции комплексообразования с другими лигандами представляют собой реакции замещения молекул воды во внутренней координационной сфере.
1 Запоминать подобные громоздкие формулы незачем. Достаточно понять, как они выводятся. В случае необходимости любую такую формулу легко вывести самостоятельно.
1 В действительности разделение может быть осложнено соосаждением иона, образующего более растворимый осадок с осадителем, на осадке, который выпадает первым. Процессы соосаждения рассматриваются в разд. 4.2.
1 Равновесие между двумя формами редокс-пары обычно записывают как процесс восстановления; в записи состава редокс-пары на первое место ставят окисленную форму.
1 Сходство рисунков 3.4 и 3.8 не случайно. Здесь проявляется глубокая аналогия двух процессов – протолиза (перенос протонов) и окисления-восстанов- ления (перенос электронов).
1 Сходным образом реагирует с диметилглиоксимом катион Fe2+, присутствие которого в растворе пробы при открытии Ni2+ должно быть исключено (Fe2+ можно замаскировать, окисляя до Fe3+ пероксидом водорода).
1 Та же характеристика используется и в инструментальных методах, см. раздел 5.3. Но способы оценки Cmin в инструментальных и визуальных методах качественного анализа совершенно различны.
1 В инструментальных методах количественного анализа термин «селективность» используется в несколько ином смысле, см. раздел 5.3.
1 Поляризующее действие катиона характеризуют величинами Z/R или Z2/R, где Z – заряд, а R – радиус иона.
1 Не следует путать понятия «титр раствора» (масса R в каждом миллилитре титранта) и «титр по определяемому веществу» (масса Х, реагирующая с каждым миллилитром титранта)!
1 Эти формулы легко вывести самостоятельно. Запоминать их вовсе не обязательно! Ими удобно пользоваться для подбора индикаторов и в других случаях.
1 Заряды у частиц произвольного индикатора опущены.
1 Невозможно раздельное кислотно-основное титрование веществ, содержащих одно и то же основание ОН–, например, NaОН и КОН.
1 Если концентрацию титранта ЭДТА все же выражают как молярную концентрацию эквивалента, то этому веществу приписывают fэкв = ½, соответственно, С(ЭДТА) = ½С(½ЭДТА).
2 В сильнокислой среде существуют и катионные формы H5Y+ и H6Y2+, образующиеся за счет протонирования атомов азота в молекуле ЭДТА.
1 Формулы (4.45–4.48), собранные в табл. 4.20, не предназначены для запоминания. При решении расчетных задач их без особого труда можно самостоятельно вывести из уравнения Нернста.
1 Если число частиц окисленной и восстановленной форм в полуреакции различно (например, Cr2O72– / 2Cr3+), формула (4.49) неверна, а высота скачка зависит от концентрации.
1 Безындикаторное перманганатометрическое титрование возможно при условии, что бесцветны титруемый восстановитель и продукт его окисления.
1 Не следует смешивать такие вещества с индикаторами, используемыми в титриметрическом анализе!
1 Существуют и приборы, непосредственно измеряющие электропроводность.
1 Иногда это правило называют критерием Кайзера.
1 Термин «идентификация» нередко употребляют и в другом контексте, вне связи с надежностью.
1 Ту же процедуру проверки часто описывают по-другому: «получают спектр пробы и проверяют наличие в нем аналитических линий элемента Х».
1 Соответствующие процессы детально рассматриваются в курсе физической химии. Теория мембранных электродов была создана советским физико-химиком Б.П. Никольским в 1935–1937 гг.
1 Совпадение точки перегиба на кривой титрования с точкой эквивалентности наблюдается, если в ходе титрования протекает реакция, приводящая к 100‑процентному выходу продукта. В противном случае положение точки перегиба может несколько отличаться от положения т.экв, что приводит к небольшим систематическим погрешностям.
1 За свои исследования в области полярографии Я. Гейровский в 1959 г. был удостоен Нобелевской премии.
1 Для ускорения анализа часто используют фиксированное время электролиза, одно и то же для всех исследуемых растворов. При этом аналит выделяется не полностью. Это снижает чувствительность метода, но не искажает результаты анализа, так как электролиз эталонных растворов ведут таким же образом.
1 В дальнейшем для краткости любое электромагнитное излучение, относящееся к оптическому диапазону, мы будем называть светом, хотя, строго говоря, этот термин следует относить лишь к видимой области спектра.
1 В конце XX века появились способы получения спектров, основанные на явлении интерференции. Обработка интерферограмм с помощью сложных математических алгоритмов (преобразования Фурье) дает более информативные спектры, чем применение обычных монохроматоров.
1 При очень низких температурах (ниже 20 К) молекулярные спектры поглощения могут иметь квазилинейчатый характер.
1 За создание масс-спектрометрии и открытие с ее помощью изотопов Астон получил Нобелевскую премию.
1 Ту же величину часто называют по-другому (в хроматографии – коэффициентом Генри) и обозначают иными символами.
1 Иногда термин «экстрагент» используют для обозначения реагента, переводящего Х в экстрагируемое соединение, а растворители экстрагентами не называют. Но эти терминологические расхождения не принципиальны.
1 Кроме твердых ионитов, изредка используют и жидкие ионообменники.
1 Такие хроматограммы сейчас называют внутренними, отличая их от внешних, регистрируемых детектором.
1 За свои работы в области хроматографии А. Мартин получил в 1956 г. Нобелевскую премию.
1 В этом методе используют флюидное состояние вещества, промежуточное между жидким и газообразным.
1 Соответствующая математическая зависимость может быть передана одной из известных формул (Фрейндлиха, Лэнгмюра и т. п.), детально рассматриваемых в курсах физической и коллоидной химии.
1 Полезной аналогией может быть очевидное различие между спидометром, измеряющим мгновенную скорость автомобиля, и счетчиком километров, которые этот автомобиль проехал.
1 Это название объясняется глубокой аналогией хроматографического разделения с процессом ректификации смесей в ректификационных колоннах, имеющих множество сборников жидкости тарельчатой формы.
1 Подробнее см.: Золотов Ю.А., Вершинин В.И. История и методология аналитической химии. – М.: Изд. центр «Академия», 2007.
1 История хроматографического анализа изложена в главе 8.
1 Айметова Г.Я. // Химия в школе. – 2005. – № 5. – С. 19.
1 По материалам журналов Journal of Chemical Education. – 1993. – № 5. – Р. 395; Химия в школе. – 2002. – № 8. – С. 68.
2 Волков В.Н., Солодова Р.И., Волкова Л.А. // Химия в школе. – 2002. – № 1. – С. 57.
1 Астафуров В.И. Основы химического анализа. – М.: Просвещение, 1986.
2 Цобкало Ж.А., Мычко Д.И. // Химия в школе. – 2003. – № 8. – С. 65.
1 Факультативные занятия по химии в средней школе / Под ред. Д.А. Эпштейна. – М.: Просвещение, 1971.
1 Назаренко Н.Г., Ельчанинова Н.Ф. // Химия в школе. – 2001. – № 2. – С. 79.
1 Лучше всего они изложены в книге: Лурье Ю.Ю. Анализ природных вод. – М.: Химия, 1976.
