Аналитическая химия. II. Физико

Аналитическая химия.
II. Физико-химические методы
анализа
Евтюгин Геннадий Артурович
Рекомендуемые учебники
Аналитическая химия - 1
2
1
Рекомендуемые учебники
Аналитическая химия - 1
3
Дефиниции
Аналитическая химия – наука об
определении химического состава
веществ
и отчасти их химического строения
Физико-химические методы
Физические методы
Инструментальные методы
Аналитическая химия - 1
4
2
Дефиниции
y = f(x)
y
Аналитический сигнал:
Сигнал, содержащий количественную
информацию о величине,
функционально связанной с
содержанием аналита и регистрируемой
в ходе анализа вещества или материала
"Контроль объекта аналитический. Термины и
определения." ГОСТ Р 52361–2005.
Аналитическая химия - 1
5
Аналитический сигнал
Полезный сигнал
Аналитический
сигнал
Сигнал фона
Аналитическая химия - 1
6
3
Дефиниции
y = f(x)
Метод и методика анализа
y
Метод анализа – достаточно универсальный и
теоретически обоснованный способ определения
состава безотносительно к определяемому
компоненту и (обычно) к анализируемому
объекту.
Методика анализа – подробное описание анализа
данного объекта с использованием выбранного
метода.
"Контроль объекта аналитический. Термины и
определения." ГОСТ Р 52361–2005.
Аналитическая химия - 1
7
Методы аналитической химии
Методы пробоотбора
Методы разложения проб
Методы разделения компонентов
Методы обнаружения
(идентификации)
Методы определения
Аналитическая химия - 1
8
4
Проба
Проба – или образец – предмет исследования
аналитика, это объект, взятый для анализа.
По ГОСТу: проба - часть вещества [материала]
объекта аналитического контроля, отобранная для
анализа и/или исследования его структуры, и/или
определения свойств, отражающая его
химический состав и/или структуру, и/или
свойства.
Представительная проба вещества [материала]
(объекта аналитического контроля) - проба
вещества [материала], которая по химическому
составу и/или свойствам, и/или структуре
принимается идентичной объекту аналитического
контроля, от которого она отобрана.
Аналитическая химия - 1
9
Классификация проб
В зависимости от условий отбора:
разовая,
точечная (единичная, частная),
мгновенная,
суточная и т.п.
В зависимости от стадии первичной обработки:
исходная,
промежуточная,
объединенная,
средняя,
сокращенная
В зависимости от назначения:
контрольная,
рабочая,
резервная,
арбитражная и др.
Аналитическая химия - 1
10
5
Дефиниции
Измерение величины
y = f(x)
х1 хn
х2
Определение вещества
y1
y2
y3
yn
Анализ объекта
Аналитическая химия - 1
11
Дефиниции
Градуировочная функция
Сигнал, y
y = f(x)
∆y
α
y = b + аx
∆х
b
tgα = а = ∆y/∆х
Концентрация, х
Аналитическая химия - 1
12
6
Дефиниции
Предел обнаружения
y = f(x)
х
y
18
16
15
12
12
9
8
6
clim =
y0+3σ
4
3
0
1
0
2
4
6
8
10
10 12
Аналитическая химия - 1
13
Дефиниции
y = f(x)
Интервал определяемых концентраций
х
y
12
9
y = ax + b
a = tgα
6
3
0
3
Аналитическая химия - 1
6
9
12
14
7
Дефиниции
Другие аналитические функции
y = f(x)
y
х
12
9
Логистическая
функция
y=
a−d
1+ ( x c)
b
+d
6
3
0
3
6
9
12
Аналитическая химия - 1
15
Классификации
Общие классификации
по способу
регистрации
по способу
измерения
Аналитическая химия - 1
по объекту
16
8
Классификации
Общие:
качественный /
количественный
элементный / изотопный /
молекулярный / структурногрупповой
контактный / дистанционный
деструктивный /
недеструктивный
макро- / полумикро- / микро- /
ультрамикро- / субмикро
макро- >0.1 г; полумикро- 0.1-0.01 г;
микро- 0.01 – 0.001 г; ультрамикро- 10-6 г;
субмикро- 10-9 г
Аналитическая химия - 1
17
Распределительный и фазовый анализ
Анализ распределения элемента по поверхности
Анализ распределения элемента по слоям – т.е.
распределение по глубине и в целом – по объему.
Распределение отдельных фаз по поверхности и
по объему
Аналитическая химия - 1
18
9
Распределительный и фазовый анализ
Анализ распределения элемента по поверхности
Лазерная абляция
Аналитическая химия - 1
19
Распределительный и фазовый анализ
Анализ поверхности
R – восстановленная форма,
О – окисленная форма медиатора
Изображение стенки клетки легкого
человека, 120х120 нм, справа –
оптическое изображение, квадрат
показывает область сканирования
http://www.chemistry.msstate.edu/people/faculty/detail.php?faculty=wipf
Сканирующая электрохимическая микроскопия
Аналитическая химия - 1
20
10
Абсолютные и относительные методы
Абсолютные методы – не требуют
градуировки и стандартных образцов
(гравиметрия, кулонометрия и т.д.).
Пьезокварцевое
микровзвешивание (QCM)
Кулонометрическое определение
воды по Карлу-Фишеру
Аналитическая химия - 2
21
Абсолютные и относительные методы
Относительные методы – параметры
градуировочной функции определяются
экспериментально (потенциометрия,
вольтамперометрия и т.д.).
Аналитическая химия - 2
22
11
Одномерные и двумерные
Одномерные методы
основаны на измерении
интенсивности сигнала в
единственной
измерительной позиции.
Двумерные – это методы, в
которых используют
несколько измерительных
позиций.
Определение пестицидов с
помощью двумерной газовой
хроматографии (GCxGC)
Аналитическая химия - 2
23
Классификации
По способу регистрации сигнала:
Химические (погрешность < 0.1-0.2%)
Физические (погрешность 2 - 5 %)
Биологические
Химические
Гравиметрия
Титриметрия
Электрохимический анализ
Биохимические
Аналитическая химия - 1
24
12
Классификации
По способу регистрации сигнала:
Химические (погрешность < 0.1-0.2%)
Физические (погрешность 2 - 5 %)
Биологические
Физические
Спектроскопические
Масс-спектроскопические
Методы, основанные на
радиоактивности
Термический анализ
Аналитическая химия - 1
25
Классификации
По способу регистрации сигнала:
Химические
Физические
Биологические
Физико-химические
спектроскопические
масс-спектральные
методы, основанные на
радиоактивности
электрохимические
биохимические
термические
Аналитическая химия - 1
26
13
Классификации
Спектроскопия:
Молекулярная
Атомная
Ядерная
Электрохимические
методы:
Вольтамперометрия
Потенциометрия
Кондуктометрия
Кулонометрия
Хронопотенциометрия и
хроноамперометрия
Аналитическая химия - 1
27
Классификации
По способу регистрации сигнала:
Химические
Физические
Биологические
Биологические
Биотестирование
Биоиндикация
Микробиологический анализ
Биосенсоры
Аналитическая химия - 1
28
14
Классификации
Биологические
Биотестирование
Биоиндикация
Микробиологический анализ
Биосенсоры
Аналитическая химия - 1
29
Классификации
По объекту анализа
х
Аналитическая химия - 1
30
15
Классификация
По объекту анализа:
по агрегатному состоянию;
по химической природе;
по происхождению объекта;
по степени распространенности и
важности;
по степени чистоты.
Аналитическая химия - 1
31
Классификация
По объекту анализа:
по агрегатному состоянию;
газовый анализ;
анализ вод;
анализ почв и твердых отходов.
Аналитическая химия - 1
32
16
Классификация
По объекту анализа:
по химической природе.
анализ металлов и сплавов,
анализ удобрений,
Фарманализ.
Аналитическая химия - 1
33
Классификация
По объекту анализа:
по происхождению объекта;
анализ промышленных стоков;
анализ биологических жидкостей;
анализ электролитов гальванических ванн.
Аналитическая химия - 1
34
17
Классификация
По объекту анализа:
по степени распространенности и
важности;
анализ редких элементов,
анализ макрокомпонентов природных вод,
анализ радиоактивных элементов.
Аналитическая химия - 1
35
Классификация
По объекту анализа:
по степени чистоты
Анализ особо чистых веществ;
Анализ примесей.
Аналитическая химия - 1
36
18
Критерии сравнения
Аналитические характеристики.
Метрологические характеристики.
Требования к пробоподготовке.
Особенности приборного
оснащения.
Специальные требования,
связанные с природой объекта
контроля.
Экономические характеристики.
Аналитическая химия - 1
37
19