1.3: Загальні аналітичні проблеми

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24969

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Багато проблем в аналітичній хімії починаються з необхідності виявлення того, що присутнє в зразку. Це сфера якісного аналізу, приклади якого включають виявлення продуктів хімічної реакції, скринінг сечі спортсмена на препарат, що підвищує продуктивність, або визначення просторового розподілу Pb на поверхні повітряної частинки. Раннім викликом для хіміків-аналітиків була розробка простих хімічних тестів для виявлення неорганічних іонів та органічних функціональних груп. Класичні лабораторні курси з неорганічного та органічного якісного аналізу, які ще викладаються в деяких школах, засновані на цій роботі.

Див., наприклад, наступні лабораторні підручники: (а) Sorum, C. H.; Lagowski, J. Вступ до Semimicro якісного аналізу, 5-е видання; Прентіс-Холл: Енглвуд, Нью-Джерсі, 1977; (б) Шрінер, Р. Л.; Fuson, R. C.; Кертін, D.Y. Систематична ідентифікація органічних сполук, 5th Ред.; Джон Вілі та сини: Нью-Йорк, 1964.

Сучасні методи якісного аналізу спираються на інструментальні методи, такі як інфрачервона (ІЧ) спектроскопія, ядерно-магнітно-резонансна (ЯМР) спектроскопія та мас-спектрометрія (МС). Оскільки ці якісні програми належним чином охоплюються в інших місцях навчальної програми для студентів, як правило, в органічній хімії, вони не отримують подальшого розгляду в цьому тексті.

Мабуть, найбільш поширеною аналітичною проблемою є кількісний аналіз, приклади якого включають елементний аналіз знову синтезованого з'єднання, вимірювання концентрації глюкози в крові або визначення різниці між об'ємною і поверхневою концентраціями Cr. в сталі. Значна частина аналітичної роботи в клінічних, фармацевтичних, екологічних та промислових лабораторіях передбачає розробку нових кількісних методів виявлення слідових кількостей хімічних видів у складних зразках. Більшість прикладів у цьому тексті мають кількісний аналіз.

Ще однією важливою областю аналітичної хімії, якій приділяється певна увага в даному тексті, є методи характеристики фізико-хімічних властивостей. Прикладами характеризаційного аналізу є визначення хімічної структури, констант рівноваги, розміру частинок та структури поверхні.

Метою якісного, кількісного або характеристичного аналізу є вирішення проблеми, пов'язаної з конкретною вибіркою. Метою фундаментального аналізу, з іншого боку, є покращення нашого розуміння теорії, яка підтримує аналітичний метод, і краще зрозуміти обмеження аналітичного методу.

Хорошим ресурсом для сучасних прикладів якісного, кількісного, характеризаційного та фундаментального аналізу є щорічний огляд Analytical Chemistry, який висвітлює фундаментальні та прикладні дослідження в аналітичній хімії. Приклади оглядових статей у випуску 2015 року включають «Аналітична хімія в археологічних дослідженнях», «Останні розробки в паперових мікрорідинних пристроях» та «Вібраційна спектроскопія: останні розробки для революції в судовій науці».