Классификация: Методы анализа: Физические Физико-химические Химические: Гравиметрический анализ Титриметрический анализ: Кисл-осн Окисл-восст Комплекс Осадит
Методы химического анализа: Химические Физические Физико-химические методы. Физические + Физико-химические методы= инструментальные.
Инструментальные методы анализа (физические и физико-химические) основаны на использовании зависимости между измеряемыми физическими свойствами веществ и их качественным и количественным составом.
В зависимости от аналитического сигнала выделяют: Оптические методы анализа; Электрохимические метод Хроматографические методы анализа
Аналитический сигнал – это физическая величина, измеряемая в ходе анализа и функционально связанная с содержанием определяемого компонента Х в исследуемом объекте. Зависимость аналитического сигнала от содержания Х называется градуировочной функцией. Ее выражают уравнением:
С – содержание определяемого компонента Х, (единицы измерения: г, моль, моль/л и др.); I – величина сигнала в общем виде. Вид градуировочной функции зависит от: природы Х;условий измерения сигнала. ы анализа; .
Градуировочная функция: - Линейная
Рефрактометрический анализ ; - Показательная Люминесцентный анализ - Логарифмическая Потенциометрический анализ
Все градуировочные функции схожи тем, что по мере возрастания концентрации величина сигнала изменяется непрерывно и каждому значению С соответствует единственное значение сигнала I.
Градуировочные функции устанавливают опытным путем, используя образцы сравнения (эталоны) – образцы с точно известным содержанием компонента Х.
Измерение аналитического сигнала серии эталонов приводит к ряду значений, по которым строят график градуировочной функции.
Измеряя сигнал исследуемой пробы в тех же условиях, что и сигнал эталонов, с помощью градуировочного графика рассчитывают содержание Х в пробе.
Чувствительность метода анализа (К) показывает, насколько сильно меняется сигнал при изменении содержания Х в исследуемой пробе.
Физический смысл понятия «чувствительность анализа» заключается в том, что величина К является первой производной градуировочной функции.
Величину чувствительности можно оценить, разделив разность аналитических сигналов двух однотипных эталонов на разность содержаний С(Х) в этих эталонах.
I – величина аналитического сигнала. С – содержание определяемого компонента Х.
В случае линейной градуировочной функции чувствительность методики не зависит от концентрации Х и соответствует угловому коэффи-циенту К (тангенсу угла наклона) прямолинейного графика, построенного в координатах I – C. Чем больше тангенс угла наклона кривой к оси абсцисс, тем более чувствителен метод анализа. Иногда термин «чувствительность» используют, не имея ввиду крутизну градуировочного графика. Методику называют высокочувствительной, если он позволяет определять очень малые концентрации компонента Х.
Однако о возможности определения малых концентраций судят не по величине чувствительности, а с помощью понятий «предел обнаружения Сmin» и «нижняя граница определяемых содержаний Imin».
Предел обнаружения Сmin – это минимальное содержание компонента в пробе, которое можно достоверно обнаружить с помощью данной методики.
Для инструментальных методов предел обнаружения Сmin – это то содержание Х, которое достоверно повышает аналитический сигнал по сравнению с фоновым уровнем.
В любых инструментальных методах сигнал аналитического измерительного прибора (I) включает две составляющие:
сигнал определяемого компонента (Iх), фоновый сигнал (I0).
Фоновый сигнал (фон) – результат измерения аналитического сигнала в отсутствии анализируемого вещества.
Наличие фона осложняет расчет содержания компонента Х. Вычислять значения Iх можно, вычитая фон из каждого результата измерений, но это не так просто сделать: фон нестабилен, его уровень колеблется от измерения к измерению
Для получения одинакового «отклика» требуется меньше изменение концентрации или количества определяемого вещества.
Источники фона: 1Фон создается примесями определяемого компонента, которые попадают в пробу в ходе ее отбора и в процессе пробоподготовки. Пример: Определение веществ, широко распространенных в природе (вода, соединения железа, алюминия, натрия). Снижение фона: Необходимо тщательно следить за чистотой посуды, воздуха и т.д. 2 Фон создают компоненты пробы (примеси), которые дают свой сигнал в тех же условиях, что и анализируемое вещество. Пример: наложение сигналов двух элементов. Снижение фона: Необходимо проводить очистку пробы от мешающих примесей, либо их маскировать. Особенности процесса измерения сигнала на данном приборе. Пример: В спектральном анализе интенсивность излучения пробы регистрируют с помощью фотоэлемента, измеряя фототок. Некоторый «темновой» ток фиксируют и в том случае, когда проба никакого излучения не дает. Это связано с попаданием на фотоэлемент света от других источников, в также с работой электронных усройств, усиливающих и регистрирующих фототок. Снижение фона: Необходимо точно настраивать измерительный прибор и не нарушать правил работы с ним.
Плюсы: Низкий предел обнаружения (10-3-10-12 г) и малая предельная концентрация (до ~ 10-12 г/мл) определяемого вещества. Высокая чувствительность; Высокая селективность (избирательность) методов. Инструментальными методами можно определять составные компоненты непосредственно в анализируемых смесях, без их разделения и без выделения отдельных компонентов. Малая продолжительность выполнения анализа, возможность их автоматизации и компьютеризации.
Минусы: Воспроизводимость результатов часто ниже, чем при использовании классических химических методов количественного анализа (гравиметрия, титриметрия). Большая погрешность определений, составляющая 5 – 20%, в то время как в классическом химическом анализе (гравиметрия, титриметрия) погрешность определений не превышает 0,1 – 0,5%. Сложность используемой аппаратуры, ее высокая стоимость.