Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 166
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Аналитическая химия как междисциплинарная наука
2. Современное состояние и тенденции развития методов химического анализа
3. Обзор современных проблем аналитической химии
4. Современные методы разделения и концентрирование веществ
5. Подготовка аналитических образцов сложных матриц
6. Современное состояние экстракционных методов
7. Разработка перспективных экстракционных систем
8. Современные комбинированные и гибридные методы химического анализа
, пригодную для определения. В сочетаниях такого рода – их еще называют комбинированными методами анализа, по существу, безразлично, каким путем был получен концентрат, концентрирование и определение здесь просто последовательно используемые и более или менее независимые стадии анализа.
В сочетаниях второй группы определение проводят непосредственно в концентрате, как правило, без его дополнительной обработки. Для такого рода сочетаний был предложен термин "гибридные методы анализа". Гибридными называют методы, основанные на тесном сочетании методов разделения (концентрирования) и последующего определения, приводящем к образованию устойчивой, нерасторжимой комбинации, нередко реализуемом в виде единого аналитического прибора. Аналитический цикл в гибридном методе часто проще, чем в комбинированном. Концентрат или продукт разделения в большинстве случаев не надо подвергать дополнительной подготовке и приспосабливать к последующему определению. Гибридные методы часто превосходят комбинированные по метрологическим характеристикам и затратам времени, их проще автоматизировать.
Так, например, к гибридным методам анализа относят методы, основанные на сочетании экстракционного концентрирования с определением выделенного компонента непосредственно в экстракте с применением спектрофотомерии (экстракционно-фотометрические методы), спектрофлуориметрии (экстракционно-флуориметрические методы), атомно-абсорбционной (экстракционно-атомно-абсорбционные методы) или атомно-эмиссионной спектрометрии (экстракционно-атомно-эмиссионные методы), а также экстракционно-кинетические методы, когда кинетическое или каталитическое определение также проводят не в водном растворе, а в экстракте. В последние годы широкое распространение получили сорбционно-спектроскопические методы, сочетающие сорбционное концентрирование микрокомпонентов с их определением непосредственно в твердом концентрате с применением рентгенофлуоресцентной спектроскопии, спектрофотометрии, спектроскопии диффузного отражения, люминесценции или цветометрии.
Об очень тесном сочетании разделения (концентрирования) и определения можно говорить и в несколько ином смысле, когда операции разделения или концентрирования являются неотъемлемой частью метода определения. Известны примеры объединения этих процессов в одном автоматизированном приборе, как, например, в хроматографе. Разделение компонентов осуществляется здесь с помощью хроматографической колонки, а определение с использованием различных детекторов, задача которых – непрерывное определение. В методе инверсионной вольтамперометрии в одном приборе осуществляется предварительное концентрирование определяемых компонентов на поверхности индикаторного электрода с последующим электрохимическим растворением концентрата и регистрацией величины тока электрорастворения. Число таких методов все время увеличивается. К гибридным методам помимо всех современных хроматографических методов и инверсионной вольтамперометрии, относятся хромато-масс-спектрометрия, капиллярный электрофорез и различные варианты проточно-инжекционного анализа.
Важной особенностью современного развития предварительного концентрирования является все более плотное его сочетание с предыдущими и последующими стадиями анализа, а именно с отбором пробы и ее предварительной подготовкой и, с другой стороны, непосредственно с определением. Такая гибридизация все чаще осуществляется автоматически, в том числе в потоке, в режиме on-line. Для автоматического экстракционно-атомно-абсорбционного определения тяжелых металлов в сточных водах предложена система ПИА, обеспечивающая смешение пробы с реагентами и органическими растворителями, перемешивание и разделение фаз, перевод экстракта в кювету спектрометра. Получают распространение сорбционно-атомно-абсорбционные методы определения элементов, основанные на концентрировании этих элементов на микроколонке с сорбентом, десорбции и определении в пламени атомно-абсорбционного спектрометра. Эти стадии осуществляются фактически непрерывно, хотя и в режиме "проба за пробой". В подобной комбинации можно использовать и ЭТААС, а также АЭС-ИСП. Проточные сорбционно-спектроскопические методы отличаются высокой производительностью: весь цикл определения, включая операции разделения и концентрирования, длится всего 10 – 200 с. За счет миниатюризации оборудования (система разделения/концентрирования занимает не больше места, чем принтер компьютера) для анализа требуется существенно меньшее количество реагентов, а объем анализируемой пробы уменьшается в 10 – 100 раз по сравнению с концентрированием в статических условиях.
Последние 20 лет интенсивно развиваются сорбционно-ВЭЖХ методы, сочетающие в режиме «on-line» сорбционное концентрирование определяемых веществ с последующим разделением и определением их высокоэффективной жидкостной хроматографией. При этом в циклическом режиме последовательно осуществляют концентрирование и определение, причем концентрат получают в неравновесных условиях и доставляют в детектор в потоке жидкости или газа. Эти методы, как правило, полностью автоматизированы и характеризуются высокой чувствительностью (обычно на 1 – 2 порядка выше, чем те же методы без концентрирования), высокой производительностью, а также воспроизводимостью, обусловленной использованием замкнутых систем и точным дозированием растворов.
Подчеркнем еще раз, что методы определения часто диктуют способы концентрирования, формируют требования к степени концентрирования, как относительного, так и абсолютного, определяют, каким должно быть концентрирование с точки зрения числа концентрируемых компонентов. Как правило, неизбирательный метод определения нуждается в избирательном методе концентрирования; к избирательному методу определения подходит и групповое и избирательное концентрирование.
Наиболее эффективных современных методов анализа - метод хроматографии, основы которого разработаны русским ученым М. С. Цветом (1872-1919) еще в 1903 году. Основная задача разнообразных методов хроматографии - разделение сложных смесей. Советские химики Т. Б. Гапон и Е. Н. Гапон разработали основы осадочной хроматографии, Н. А. Измайлов и М. С. Шрайбер - метод тонкослойной хроматографии. Метод ионообменной хроматографии создан в 1944 году в США и применен Э. Расселом и его сотрудниками я разделения продуктов ядерного распада. Английские ученые А. Мартин, Р. Синг, А. Джеймс разработали методы распределительной, газовой и бумажной хроматографии. В нашей стране развитию газовой хроматографии способствовали A. А. Жуховицкого, А. В. Киселева, К. И. Сакодынского, B.Г. Березина, Б. В. Иоффе и др.
Современными достижением являются кинетические методы анализа, большой вклад в развитие которых внесли К. Б. Яцимирский и его сотрудники. Дальнейшее развитие аналитической химии и ее методов определяется требованиями практики и тенденциями самой науки. Оба фактора действуют в одном направлении: стремление к повышению точности анализа, понижению предела обнаружения, быстроте выполнения, возможности анализа очень малых проб, автоматизации операций, возможности дистанционного проведения анализа без разрушения образца. Полная химическая информация о качественном и количественном составе, получаемая в максимально короткие сроки при минимальном количестве исследуемого объекта, требуется практически во всех отраслях науки, техники и промышленности.
В сочетаниях второй группы определение проводят непосредственно в концентрате, как правило, без его дополнительной обработки. Для такого рода сочетаний был предложен термин "гибридные методы анализа". Гибридными называют методы, основанные на тесном сочетании методов разделения (концентрирования) и последующего определения, приводящем к образованию устойчивой, нерасторжимой комбинации, нередко реализуемом в виде единого аналитического прибора. Аналитический цикл в гибридном методе часто проще, чем в комбинированном. Концентрат или продукт разделения в большинстве случаев не надо подвергать дополнительной подготовке и приспосабливать к последующему определению. Гибридные методы часто превосходят комбинированные по метрологическим характеристикам и затратам времени, их проще автоматизировать.
Так, например, к гибридным методам анализа относят методы, основанные на сочетании экстракционного концентрирования с определением выделенного компонента непосредственно в экстракте с применением спектрофотомерии (экстракционно-фотометрические методы), спектрофлуориметрии (экстракционно-флуориметрические методы), атомно-абсорбционной (экстракционно-атомно-абсорбционные методы) или атомно-эмиссионной спектрометрии (экстракционно-атомно-эмиссионные методы), а также экстракционно-кинетические методы, когда кинетическое или каталитическое определение также проводят не в водном растворе, а в экстракте. В последние годы широкое распространение получили сорбционно-спектроскопические методы, сочетающие сорбционное концентрирование микрокомпонентов с их определением непосредственно в твердом концентрате с применением рентгенофлуоресцентной спектроскопии, спектрофотометрии, спектроскопии диффузного отражения, люминесценции или цветометрии.
Об очень тесном сочетании разделения (концентрирования) и определения можно говорить и в несколько ином смысле, когда операции разделения или концентрирования являются неотъемлемой частью метода определения. Известны примеры объединения этих процессов в одном автоматизированном приборе, как, например, в хроматографе. Разделение компонентов осуществляется здесь с помощью хроматографической колонки, а определение с использованием различных детекторов, задача которых – непрерывное определение. В методе инверсионной вольтамперометрии в одном приборе осуществляется предварительное концентрирование определяемых компонентов на поверхности индикаторного электрода с последующим электрохимическим растворением концентрата и регистрацией величины тока электрорастворения. Число таких методов все время увеличивается. К гибридным методам помимо всех современных хроматографических методов и инверсионной вольтамперометрии, относятся хромато-масс-спектрометрия, капиллярный электрофорез и различные варианты проточно-инжекционного анализа.
Важной особенностью современного развития предварительного концентрирования является все более плотное его сочетание с предыдущими и последующими стадиями анализа, а именно с отбором пробы и ее предварительной подготовкой и, с другой стороны, непосредственно с определением. Такая гибридизация все чаще осуществляется автоматически, в том числе в потоке, в режиме on-line. Для автоматического экстракционно-атомно-абсорбционного определения тяжелых металлов в сточных водах предложена система ПИА, обеспечивающая смешение пробы с реагентами и органическими растворителями, перемешивание и разделение фаз, перевод экстракта в кювету спектрометра. Получают распространение сорбционно-атомно-абсорбционные методы определения элементов, основанные на концентрировании этих элементов на микроколонке с сорбентом, десорбции и определении в пламени атомно-абсорбционного спектрометра. Эти стадии осуществляются фактически непрерывно, хотя и в режиме "проба за пробой". В подобной комбинации можно использовать и ЭТААС, а также АЭС-ИСП. Проточные сорбционно-спектроскопические методы отличаются высокой производительностью: весь цикл определения, включая операции разделения и концентрирования, длится всего 10 – 200 с. За счет миниатюризации оборудования (система разделения/концентрирования занимает не больше места, чем принтер компьютера) для анализа требуется существенно меньшее количество реагентов, а объем анализируемой пробы уменьшается в 10 – 100 раз по сравнению с концентрированием в статических условиях.
Последние 20 лет интенсивно развиваются сорбционно-ВЭЖХ методы, сочетающие в режиме «on-line» сорбционное концентрирование определяемых веществ с последующим разделением и определением их высокоэффективной жидкостной хроматографией. При этом в циклическом режиме последовательно осуществляют концентрирование и определение, причем концентрат получают в неравновесных условиях и доставляют в детектор в потоке жидкости или газа. Эти методы, как правило, полностью автоматизированы и характеризуются высокой чувствительностью (обычно на 1 – 2 порядка выше, чем те же методы без концентрирования), высокой производительностью, а также воспроизводимостью, обусловленной использованием замкнутых систем и точным дозированием растворов.
Подчеркнем еще раз, что методы определения часто диктуют способы концентрирования, формируют требования к степени концентрирования, как относительного, так и абсолютного, определяют, каким должно быть концентрирование с точки зрения числа концентрируемых компонентов. Как правило, неизбирательный метод определения нуждается в избирательном методе концентрирования; к избирательному методу определения подходит и групповое и избирательное концентрирование.
Заключение
Наиболее эффективных современных методов анализа - метод хроматографии, основы которого разработаны русским ученым М. С. Цветом (1872-1919) еще в 1903 году. Основная задача разнообразных методов хроматографии - разделение сложных смесей. Советские химики Т. Б. Гапон и Е. Н. Гапон разработали основы осадочной хроматографии, Н. А. Измайлов и М. С. Шрайбер - метод тонкослойной хроматографии. Метод ионообменной хроматографии создан в 1944 году в США и применен Э. Расселом и его сотрудниками я разделения продуктов ядерного распада. Английские ученые А. Мартин, Р. Синг, А. Джеймс разработали методы распределительной, газовой и бумажной хроматографии. В нашей стране развитию газовой хроматографии способствовали A. А. Жуховицкого, А. В. Киселева, К. И. Сакодынского, B.Г. Березина, Б. В. Иоффе и др.
Современными достижением являются кинетические методы анализа, большой вклад в развитие которых внесли К. Б. Яцимирский и его сотрудники. Дальнейшее развитие аналитической химии и ее методов определяется требованиями практики и тенденциями самой науки. Оба фактора действуют в одном направлении: стремление к повышению точности анализа, понижению предела обнаружения, быстроте выполнения, возможности анализа очень малых проб, автоматизации операций, возможности дистанционного проведения анализа без разрушения образца. Полная химическая информация о качественном и количественном составе, получаемая в максимально короткие сроки при минимальном количестве исследуемого объекта, требуется практически во всех отраслях науки, техники и промышленности.
Список использованной литературы
-
Александрова, Э.А. Аналитическая химия. Теоретические основы и лабораторный практикум. В 2 кн. Кн. 2. Физико-химические методы анализа / Э.А. Александрова. - М.: КолосС, 2011. - 350 c. -
Александрова, Э.А. Аналитическая химия. Теоретические основы и лабораторный практикум. В 2-х т. Т. 2. Физико-химические методы анализа / Э.А. Александрова. - М.: КолосС, 2011. - 352 c. -
Александрова, Э.А. Аналитическая химия в 2 кн. Кн. 2. Физико-химические методы анализа: Учебник и практикум / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 355 c. -
Александрова, Э.А. Аналитическая химия в 2 книгах. Книга 2. Физико-химические методы анализа: Учебник и практикум / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 355 c. -
Александрова, Э.А. Аналитическая химия. Теоретические основы и лабораторный практикум. В 2-х кн. Кн. 1. Химические методы анализа / Э.А. Александрова. - М.: КолосС, 2011. - 549 c. -
Александрова, Э.А. Аналитическая химия в 2 книгах. Книга 1. Химические методы анализа: Учебник и практикум / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова. - Люберцы: Юрайт, 2015. - 551 c. -
Александрова, Э.А. Аналитическая химия в 2 кн. Кн. 1. Химические методы анализа: Учебник и практикум / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 551 c. -
Алов, Н.В. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. В 2-х т.Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: Учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования / Н.В. Алов. - М.: ИЦ Академия, 2012. - 768 c. -
Анваер, Б. И. Газовая хроматография неорганических веществ / Б.И. Анваер, Ю.С. Другов. - Л.: Химия, 1976. - 240 c. -
Валова, (Копылова) В.Д. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: Практикум / (Копылова) В.Д. Валова. - М.: Дашков и К, 2013. - 200 c. -
Газовая хроматография: Сборник докладов на II Международном симпозиуме в Амстердаме и конференции по анализу смесей летучих веществ в Нью-Йорке. - М.: Издательство иностранной литературы, 1983. - 480 c. -
Долгоносов, А. М. Неспецифическая селективность в проблеме моделирования высокоэффективной хроматографии: моногр. / А.М. Долгоносов. - М.: Либроком, 2013. - 256 c. -
Жебентяев А.И. Аналитическая химия. Хроматографические методы анализа\Учебное пособие.-Витебск: ВГМУ, 2011.-220с. -
Иванова, М.А. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: Учебное пособие / М.А. Иванова. - М.: ИЦ РИОР, 2013. - 289 c. -
Киселев, А. В. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии / А.В. Киселев. - М.: Высшая школа, 1986. - 360 c.