ВВЕДЕНИЕ
Управление химическим производством и выполнение всякой научно-исследовательской работы по химии или химической технологии основано на рационально построенной системе химико-аналитического контроля как отдельных стадий, так и всего процесса в целом. Исчерпывающая информация о состоянии наблюдаемой системы, ее составе (элементном и фазовом), о свойствах получаемых продуктов, их строении, наличии в них примесей, и т. п. возможна лишь при использовании регистрирующих, сигнализирующих, блокирующих, вычислительных и управляющих машин и приборов, зачастую являющихся сложными электронными системами.
Поэтому современная аналитическая химия испытывает сильное влияние экспериментальной физики и физической химии. Прогресс этих наук, чрезвычайное разнообразие и точность их методов изучения материи в значительной степени изменяют основное направление развития аналитической химии. Все большее значение приобретают новые физические и физико-химические (инструментальные) методы анализа, широко применяемые в различных областях науки, техники и промышленности, и, поскольку эти методы решают задачи химического анализа, они составляют одну из неотъемлемых частей аналитической химии.
Физические методы анализа. Определение состава самых разнообразных веществ можно осуществить, не прибегая к химическим или электрохимическим реакциям (см. книга 2, «Введение», § 3). Такого рода методы определения основываются на изучении физических свойств или измерении физических констант исследуемого вещества, например эмиссионных спектров поглощения, электро- или теплопроводности, потенциала электрода, погруженного в раствор, диэлектрической проницаемости, вращения плоскости поляризации света, показателя преломления, флуоресценции, ядерного магнитного резонанса, радиоактивности и т. п.
Использование физических методов анализа и исследования основано на применении разнообразных прецизионных физических приборов.
Физические методы анализа отличаются рядом преимуществ перед другими методами и дают возможность решать вопросы, которые нельзя разрешить методами химического анализа.
Физико-химические методы анализа. Для анализа веществ широко используются химические реакции, нротекание которых сопровождается изменением физических свойств анализируемо» системы, например ее цвета, интенсивности окраски, прозрачности, флуоресценции, величины электро- и теплопроводности, и т. д.
Все методы такого рода объединяют под общим названием «физикохимические методы». Другими словами, сущность физико-химических методов анализа сводится к изучению соотношений между составом и свойствами исследуемых систем.
Различают прямые и косвенные физико-химические методы. В прямых методах анализа данное свойство является критерием содержания определяемого вещества, эти методы основаны на изучении диаграммы состав — свойство. В косвенных методах определенное свойство служит указателем (подобно индикатору) конца реакции, т. е. в косвенных методах используется данное свойство определяемого вещества для фиксирования конца процесса взаимодействия (например, процесса нейтрализации) определяемого вещества с реактивом точно известной концентрации.
Физико-химические методы, отличающиеся высокой чувствительностью и экспрессностью выполнения, дают возможность автоматизировать химико-аналитические определения и являются незаменимыми при анализе малых и ультрамалых количеств неорганических и органических веществ. Физико-химическим методам принадлежит ведущая роль в аналитическом контроле производства на больших предприятиях химической промышленности, и особенно в контроле производств, использующих в технологических процессах высокие температуры и давления, огнеопасные, ядовитые, взрывчатые и радиоактивные вещества.
Широкое применение инструментальных методов анализа ни в какой мере не умаляет роли классической аналитической химии, которая, безусловно, является основой современной аналитической химии. Поэтому на первом этапе студенты знакомятся с классическими методами анализа и лишь с основами электрохимических, спектроскопических, хроматографических и некоторых других современных методов анализа (книги 1 и 2 «Основы аналитической химии»). На втором этапе студенты углубленно изучают и практически осваивают в лаборатории аналитической химии потенциометрический, кондуктометрнческий, хронокондуктометрический, высокочастотный, полярографический, амперометрический, кулонометрический, эмиссионный и абсорбционные методы спектрального анализа в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектраг а также радиометрические, хроматографические и другие методы анализа, и в том числе методы титрования неводных растворов и методы анализа редких элементов, которые изложены в этой книге.
