ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Общие сведения об этих методах даны в разделе 1.5.1. Напомним, что под названием «инструментальные» объединены физические и физико-хими-ческие методы анализа.
Инструментальные методы анализа чрезвычайно разнообразны.
Почти любое относительно легко измеряемое физическое свойство элемента или соединения может являться основой метода анализа. В настоящее время известно множество методов анализа, основанных на определении самых разнообразных свойств. На первый взгляд, может показаться, что они не имеют между собой ничего общего, настолько различны их приемы, аппаратура и применение. Однако это не так. Все методы анализа объединяет одинаковый принцип определения химического состава вещества: состав определяется по его свойствам. Некоторые из таких свойств приведены в табл. 12.
9.1. Из истории инструментальных методов анализа
Исторически развитие аналитических методов было тесно связано с внедрением новых измерительных приборов. Первые количественные определения были выполнены с помощью гравиметрии и стали возможны, благодаря созданию точных весов [29].
Долгие годы единственными методами количественного анализа оставались гравиметрия и титриметрия. В последние десятилетия XIX в. был изобретен спектроскоп, а затем разработаны турбидиметрический и нефелометрический методы анализа. Позже появились первые работы по электрохимическим методам анализа. Настоящая революция в инструментальном анализе началась в тридцатые годы текущего столетия в связи с быстрым развитием электроники. Сейчас известно множество инструментальных методов. Однако в литературе постоянно появляются сведения о новых методах анализа, новых разновидностях уже известных методов; обнаруживаются новые свойства, которые могут стать основой новых методов анализа. Это открывает совершенно новые возможности для применения аналитической химии в науке и производстве.
Важным свидетельством, подтверждающим огромную роль инструментальных методов анализа в развитии многих отраслей науки и техники, является значительное количество Нобелевских премий, присужденных в ХХ в. за разработку и внедрение некоторых из них. Так, в 1922 г. этими высокими наградами были отмечены разработки методов: масс-спектрометрии, электрофореза, комбинационного рассеяния света, распределительной хроматографии, ЯМР-спектроскопии, полярографии. Также знаменателен в истории инструментальных методов анализа 1959 г. Тогда Нобелевскими премиями были удостоены ученые, разработавшие спектральный анализ для исследования свободных радикалов, радиоиммунологический анализ, метод электронной спектроскопии для химического анализа, а также радиометрический метод на основе 14С.
В 1986 г. Нобелевская премия была присуждена ученым-разработчикам сканирующего электронного микроскопа.
9.2. Классификация инструментальных методов анализа
В настоящее время в научной и учебной литературе нет единой и законченной классификации методов инструментального анализа. Различные авторы классифицируют их по различным признакам (основаниям классификации). В учебнике Е.Н. Дороховой, Т.В. Прохоровой [26] все существующие методы аналитической химии разделены на методы:
1) пробоотбора;
2) разложения проб;
3) разделения компонентов;
4) обнаружения (идентификации) компонентов;
5) определения анализируемых компонентов.
При этом методы, сочетающие разделение и определение, названы гибридными.
Наиболее часто встречаются следующие классификации инструментальных методов:
1) по характеру возникновения аналитического сигнала;
2) по свойствам веществ, используемым для измерений;
3) в зависимости от природы обнаруживаемых или определяемых частиц (по виду объекта анализа);
4) по способу проведения количественного анализа.
Классификация методов инструментального анализа по характеру возникновения аналитического сигнала. В соответствии с ней различают физические, физико-химические и биологические методы анализа.
Физические методы анализа основаны на измерении физических свойств анализируемых веществ. Наиболее широко из них используют оптические, магнитные, электрические, тепловые свойства. В соответствии с этим выделяют три главные группы методов анализа:
1) методы, основанные на взаимодействии излучения с веществом или на измерении излучения вещества;
2) методы, основанные на измерении параметров электрических и магнитных свойств веществ;
3) методы, основанные на измерении плотности или других параметров механических или молекулярных свойств веществ.
Физико-химические методы анализа основаны на измерении какого-ли-бо физического свойства (параметра) анализируемой системы, которое изменяется под влиянием протекающей в ней химической реакции.
Таблица 12