Таблица методы анализа и определения химических соединений
К методам анализа и определения химических соединений относят: химические, физико-химические и физические методы. Принципиальной разницы между ними нет.
Химические методы анализа соединений
В основе химических методов анализа лежит характерная химическая реакция, сопровождающаяся аналитическим сигналом (внешним эффектом) – образованием осадка, изменением окраски раствора, выделением газа и т.п. К классическим химическим методам анализа относят гравиметрический (установление массы продукта реакции путем взвешивания) и титриметрические (определение количества (объема) реагента известной концентрации, израсходованного на взаимодействие с определяемым веществом) методы.
Физические методы анализа соединений
Характерная особенность физических методов анализа заключается в том, что в них непосредственно измеряют какие-либо физические параметры системы без предварительного проведения химической реакции.
Большую группу физических методов анализа представляет спектральный анализ – определение химического состава и строения вещества по его спектру. Спектр – это упорядоченное по длинам волн электромагнитное излучение. При воздействии на вещество электромагнитного излучения (γ-лучи, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое, инфракрасное, микроволновое, радиочастотное) происходят соответствующие изменения (возбуждение валентных или внутренних электронов, вращение или колебание молекул), сопровождающиеся появлением в спектре линий или полос. В зависимости от типа возбуждения и процессов внутреннего взаимодействия в веществе различают следующие методы спектрального анализа.
Атомно-эмиссионный анализ – это метод анализа по спектрам испускания, возникающих при самопроизвольном переходе возбужденных при испарения вещества в электрической дуге или пламени атомов из более высоких энергетических состояний в более низкие.
Атомно-абсорбционный анализ – это анализ вещества по спектрам поглощения определенных длин волн парами атомов вещества.
Электронная спектроскопия – метод анализа, определяемый способностью валентных электронов поглощать кванты света ультрафиолетовой и видимой части электромагнитного (2·10-5÷10-4 см) спектра, переходя при этом в возбужденное состояние с получением электронного спектра поглощения (ЭСП). ЭСП представляет собой зависимость интенсивности поглощения кванта света от длины волны λ.
Люминесцентный анализ – метод, основанный на свойстве веществ излучать свет (избыточную энергию) под воздействием различных возбуждающих источников с получением электронных спектров испускания (ЭСИ). Если возбуждение молекул или атомов происходит за счет ультрафиолетового (или коротковолнового видимого) излучения, то свечение называют фотолюминесценцией или флуоресценцией, если под действием рентгеновских лучей – рентгенолюминесценцией, если за счет энергии химической реакции – хемилюминесценцией и др.
Колебательная спектроскопия – методы анализа, изучающие колебательные переходы в молекулах, вызванные инфракрасным излучением (8·10-5÷10-2 см), и представлены ИК- (инфракрасной) и КР- (комбинационного рассеивания) спектроскопией. ИК-спектры возникают в результате возбуждения колебаний атомов и групп атомов при поглощении квантов энергии инфракрасной области электромагнитного спектра. КР-спектры возникают вследствие столкновения и обмена энергией между квантом света и молекулой исследуемого вещества, в результате чего в спектре рассеянного света появляются новые линии с большей или меньшей частотой в зависимости от природы молекулы.
Магнитная радиоспектроскопия (резонансная спектроскопия) – методы, основанные на изучении изменения спинового состояния ядер атомов (ядерно-магнитный резонанс) или электронов (электронный парамагнитный резонанс) при поглощении кванта микроволнового и радиочастотного излучения (10-1÷104 см).
Отдельную группу представляют радиохимические (радиоактивационные) методы, основанные на измерении радиоактивного излучения изотопов элементов, образовавшихся вследствие бомбардировки анализируемой пробы потоком элементарных частиц (нейтронов, протонов, α-частиц).
Физико-химические методы анализа соединений
Физико-химические методы анализа используют огромный арсенал физических методов для изучения химических реакций и процессов.
Фотометрические (оптические) методы относятся к спектроскопическим, в которых используемая область спектра составляет от 200 до 2500 нм.
Нефело- и турбидиметрический методы основаны на измерении рассеянного или поглощенного света взвешенными (малорастворимыми) частицами анализируемого вещества.
Электрохимические методы объединяют процессы переноса электронов или ионов в растворе изучаемых веществ.
Потенциометирический анализ – метод определения концентрации ионов путем измерения электрохимического потенциала индикаторного электрода, погруженного в исследуемый раствор.
Полярографический метод основан на изучении вольтамперных кривых, полученных при электрохимическом процессе окисления или восстановления анализируемого вещества при пропускании электрического тока через его раствор на капающем ртутном электроде.
Кулонометрический метод основан на измерении количества электричества, необходимого для электрохимического превращения (электролиза) определяемого вещества.
Кондуктометрический метод основан на определении электролитической проводимости (электропроводности) раствора исследуемого вещества.
В основе кинетических методов анализа лежит измерение скорости химических реакций и определение механизма протекающих процессов.
