Предмет аналітичної хімії та основні етапи е розвитку

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат на тему: Предмет аналітичної хімії та основні етапи її розвитку.

Предмет аналітичної хімії
Аналітична хімія - наука про методи визначення хімічного складу речовини і його структури. Однак це визначення КС представляється вичерпним. Предметом аналітичної хімії є розробка методів аналізу та їх практичне виконання, а також широке дослідження теоретичних основ аналітичних методів. Сюди відноситься вивчення форм існування елементів і їх сполук у різних середовищах і агрегатних станах, визначення складу і стійкості координаційних Сполук, оптичних, електрохімічних та інших характеристик речовини, дослідження швидкостей хімічних реакцій, визначення метрологічних характеристик методів і т. д. Істотна роль відводиться пошуків принципово нових методів аналізу та використання в аналітичних цілях сучасних досягнень науки і техніки.
У практичних цілях не завжди потрібне проведення повного хімічного аналізу. Нерідко обмежуються визначенням двох-трьох або чотирьох-п'яти компонентів, від змісту яких залежать якість матеріалу, його технологічні характеристики, експлуатаційні властивості і т. д.
У залежності від поставленої задачі, властивостей аналізованого речовини і інших умов склад речовин виражається по-різному. Хімічний склад речовини може бути охарактеризований Масової часток (%) елементів або їх оксидів або інших сполук, а також змістом реально присутніх в пробі індивідуальних хімічних сполук або фаз, ізотопів і т. д. Склад сплавів зазвичай висловлюють масовою часткою (%) складових цементів; склад гірських порід, руд, мінералів і т. д. - вмістом елементів у перерахунку на будь-які їхні сполуки, найчастіше на оксиди. Найбільш складний так званий фазовий чи речовинний аналіз, метою якого є визначення вмісту в пробі індивідуальних хімічних сполук, форм, у пилі яких присутній той або інший елемент в аналізованому зразку. При аналізі органічних сполук поряд з визначенням окремих елементів (вуглецю, водню, азоту і т. д.) нерідко виконується молекулярний і функціональний аналіз (встановлюються індивідуальні хімічні сполуки, функціональні угруповання і т. д.).
Теоретичну основу аналітичної хімії становлять фундаментальні закони природознавства, такі, як періодичний закон Д. І. Менделєєва, закони збереження маси речовини і енергії, сталості складу речовини, що діють мас і ін Аналітична хімія тісно пов'язана з фізикою, неорганічної, органічної, фізичної та колоїдної хімією, електрохімією, хімічної термодинаміки, теорією розчинів, метрологією, теорією інформації та багатьма іншими науками. Наприклад, спектральні методи аналізу успішно розвиваються на основі фізичних теорій, в електроаналітичні методах використовуються подання теоретичної електрохімії та термодинаміки розчинів. Неможливо уявити сучасну аналітичну хімію без вчення про координаційні з'єднаннях, про квантово-хімічних методах і теорії будови речовини, про кінетику реакцій і т. д. Використання досягнень цих наук збагачує аналітичну хімію, розширює її можливості, дозволяючи вирішувати нові завдання. Разом з тим аналітична хімія робить істотний вплив на розвиток цих наук і цілих галузей виробництва, даючи їм більш досконалі методи аналізу і відкриваючи нові перспективи розвитку. Істотні успіхи, досягнуті, наприклад, у фізиці і хімії твердого тіла, металознавстві, дослідженні каталізаторів і в багатьох інших областях, пов'язані з прогресом методів локального аналізу, що дозволили виявити розподіл домішок в аналізованому зразку по поверхні і по глибині. Отримання чистих і надчистих речовин, що складають основу багатьох галузей нової техніки, було б неможливо без розробки відповідних аналітичних методів контролю.
Взаємозв'язок аналітичної хімії з іншими науками, а також з галузями промисловості є, таким чином, однією з суттєвих особливостей цієї науки. Не можна не відзначити також, що в аналітичній хімії аналіз і синтез тісно пов'язані між собою. Поняття власне аналізу асоціюється звичайно з поділом речовини на складові частини, але хімічний аналіз часто грунтується на синтезі сполук, що мають характерну забарвлення, малу розчинність, специфічну форму кристалів і т. д. Про єдність аналізу і синтезу говорить також і те, що результати синтезу зазвичай контролюються аналізом.
Значення аналітичної хімії
Аналітична хімія має важливе наукове і практичне значення. Майже всі основні хімічні закони були відкриті за допомогою методів цієї науки. Склад різних матеріалів, виробів, руд, мінералів, місячного грунту, далеких планет і інших небесних тіл встановлено методами аналітичної хімії, відкриття цілого ряду елементів періодичної системи виявилося можливим завдяки застосуванню точних методів аналітичної хімії.
Так, наприклад, пошук нового елемента в мінералі аргіродіте зроблений у зв'язку з «заниженими» результатом його аналізу. Коли один з найдосвідченіших аналітиків свого часу Проф. Фрайберзької Гірничої академії К. Вінклер (1885) провів ПОВНИЙ аналіз аргиродита і знайшов, що сума мас його складових частин на 5-7% менше 100%, він зробив пошуки цієї Невідомою частини мінералу. Пошук виявився успішним, і вже м 1886 новий елемент був відкритий і названий за пропозицією Вінклера германієм. (Існування його було передбачене Д. І. Менделєєвим ще в 1871 р. як екасіліція.)
Жодне сучасне хімічне дослідження, будь це синім нових речовин, розробка нової технологічної схеми, Інтенсифікація виробництва, підвищення якості продукції і т. д., не може обійтися без застосування методів аналітичної хімії.
Істотне значення для багатьох технологічних процесів має контроль виробництва, здійснюваний методами політичної хімії. Так, наприклад, правильно скласти шихту в металургійному, скляному чи іншому виробництві можна, тільки знаючи склад вихідних матеріалів.
Велике значення має аналіз матеріалів у ході технологічного процесу, наприклад контроль за плавкою в металургійній промисловості або повнотою вилучення в гідрометалургійних виробництвах, що дозволяє на ходу усувати понижуючі неполадки. Не менш важливу роль грає аналітична хімія в геології, геохімії, сільському господарстві, фармацевтичної, лакофарбової, нафтохімічної та багатьох інших галузях промисловості.
Без аналізу грунтів, добрив і т. д. неможлива інтенсифікація сільського господарства. Особливого значення набуває аналіз ГРУНТІВ на вміст мікроелементів і обгрунтоване внесення відсутніх компонентів для підвищення врожайності.
Помітно зросла роль аналітичної хімії в зв'язку з тим, що більше уваги стало приділятися стану і контролю за забрудненням навколишнього середовища, контролю за технологічними викидами, стічними водами і т. д. У Росії та багатьох інших країнах організована спеціальна загальнодержавна служба спостереження і контролю за рівнем забруднення об'єктів навколишнього середовища. Ця служба контролює забруднення повітря, грунтів, річкових і морських вод. Об'єктами спостереження є також атмосферні опади. Критеріями якості повітря, грунтів і вод є гранично допустимі концентрації (ГДК).
Велике наукове і практичне значення має аналіз космічних об'єктів і небесних тіл, вод Світового океану і т. д.
Істотне значення мають досягнення аналітичної хімії у розвитку таких галузей промисловості, як атомна енергетика, ракетобудування, електроніка та ін Аналітична хімія не лише забезпечила ці області ефективними методами аналізу, а й послужила основою розробки багатьох нових технологічних процесів.
Основні етапи розвитку аналітичної хімії
Багато практичні прийоми аналітичної хімії та аналітичні методики були відомі в далекій давнині. Це, перш за все пробірне мистецтво, або пробірний аналіз, який виконувався «сухим» шляхом, тобто без розчинення проби та використання розчинів. Методами пробірного аналізу контролювали чистоту благородних металів і встановлювали їх вміст у рудах, сплавах і т. д. Техніка виконання пробірного аналізу відтворювала в лабораторних умовах виробничий процес отримання дорогоцінних металів. Ці методи аналізу застосовувалися в Стародавньому Єгипті і Греції, були вони відомі і в Київській Русі. Практичне значення реакцій в розчині була в той час невелика.
Розвиток промисловості і різних виробництв до середини XVII ст. зажадало нових методів аналізу та дослідження, оскільки пробірний аналіз вже не міг задовольнити потреб хімічної і багатьох інших виробництв. До цього часу до середини XVII ст. відносять звичайно зародження аналітичної хімії і формування самої хімії як науки. Визначення складу руд, мінералів та інших речовин викликало дуже великий інтерес, і хімічний аналіз стає в цей час основним методом дослідження в хімічній науці. Р. Бойль (1627 -1691) розробив загальні поняття про хімічний аналіз. Він заклав основи сучасного якісного аналізу «мокрим» шляхом, тобто проведенням реакцій в розчині, привів і систему відомі на той час якісні реакції і запропонував декілька нових (на аміак, хлор та ін), застосував лакмус для виявлення кислот і лугів і зробив інші важливі відкриття.
М. В. Ломоносов (1711 -1765) вперше став систематично застосовувати ваги при вивченні хімічних реакцій. У 1756 р. він експериментально встановив один з основних законів природи - закон збереження маси речовини, що склав основу кількісного аналізу і має величезне значення для всієї науки. М. В. Ломоносов розробив багато прийомів хімічного аналізу та дослідження, які не втратили значення до наших днів (фільтрування під вакуумом, операції гравіметричного аналізу і т. д.). До заслуг М. В. Ломоносова в галузі аналітичної хімії належить створення основ газового аналізу, застосування мікроскопа для проведення якісного аналізу за формою кристалів, що в подальшому призвело до розвитку микрокристаллоскопического аналізу, конструювання рефрактометра та інших приладів. Результати власних досліджень і досвід хіміка-дослідника, аналітика та технолога М. В. Ломоносов узагальнив у книзі «Перші підстави металургії або рудних справ» (1763), що зробила величезний вплив на розвиток аналітичної хімії та суміжних областей, а також металургії і рудного справи.
Застосування точних методів хімічного аналізу дозволило визначити склад багатьох природних речовин і продуктів технологічної переробки, встановити ряд основних законів хімії. А. Л. Лавуазьє (1743-1794) визначив склад повітря, води та інших речовин і розробив кисневу теорію горіння. Спираючись на аналітичні дані, Д. Дальтон (1766-1844) розвинув атомістичну теорію речовини і встановив закони сталості складу і кратних відносин. Ж. Л. Гей-Люссак (1778-1850) і А. Авогадро (1776 -1856) сформулювали газові закони. Аналітична хімія, збагачуючись новими методами, продовжувала розвиватися і вдосконалюватися. В кінці XVIII ст. Т. Є. Ловіц (1757-1804), розвиваючи ідеї М. В. Ломоносова, створив мікрокрісталлоскопіческій аналіз - метод якісного аналізу солей за формою їх кристалів, М. В. Севергин (1765-1826) запропонував колориметричний аналіз, основанниі на залежності інтенсивності забарвлення розчину від концентрації речовини, Ж. Л. Гей-Люссак розробив тітріметріче-ський метод аналізу. Ці методи разом з гравіметричним склали основу класичної аналітичної хімії і зберегли своє значення до теперішнього часу.
Великим внеском В. М. Севергина у розвиток аналітичної хімії з'явився випуск ним декількох керівництв по хімічному аналізі, особливо фундаментальної праці «пробірне мистецтво чи керівництво до хімічного випробуванню металевих руд та інших копалин тіл» (1801).
В кінці XVIII і в XIX ст. працями багатьох вчених - Т. У. Бергмана (1735-1784), Л. Ж. Тенар (1777-1857), К. К. Клауса (1796-1864) та ін був створений систематичний якісний аналіз. Відповідно до розробленої схеми з аналізованого розчину дією групових реактивів облягали певні групи елементів, а потім всередині цих груп проводили відкриття окремих елементів. Цю роботу завершив К. Р. Фрезеніус (1818-1897), який написав підручники по якісному і кількісному аналізу і заснував перший журнал з аналітичної хімії (Zeitschrift fur analytische Chemie, в даний час Fresenius Z. anal. Chem.).
У цей же час І. Я. Берцелиусом (1779-1848) і Ю. Лібіх (1803-1873) були вдосконалені і розвинені методи аналізу органічних сполук на вміст основних елементів - С, Н, N і ін Помітно прогресує титриметричний аналіз - з'являються методи Йодометрія, перманганатометрія та ін Важливе відкриття роблять в 1859-1860 рр.. Р. В. Бунзен (1811 - 1899) і Г. Р. Кірхгоф (1824-1887). Вони пропонують спектральний аналіз, який стає одним з основних методів аналітичної хімії, безперервно розвиваються до теперішнього часу.
Величезний вплив на розвиток хімії та інших наук зробило відкриття в 1869 р. Д. І. Менделєєвим (1834-1907) періодичного закону, а «Основи хімії" Д. І. Менделєєва стали основою і при вивченні аналітичної хімії. Велике значення мало також створення А. М. Бутлеров теорії будови органічних сполук. Значний вплив на формування аналітичної хімії та її викладання зробила що вийшла в 1871 р. «Аналітична хімія» А. А. Меншуткіна (1842-1907), що витримала 16 видань в нашій країні і перекладена на німецьку та англійську мови.
У 1868 р. з ініціативи Д. І. Менделєєва і М. А. Меншуткіна при Петербурзькому університеті було засновано Російське хімічне товариство, яке з 1869 р. стало видавати свій журнал. Створення наукового хімічного суспільства і випуск журналу благотворно позначилися на розвитку вітчизняної хімії та аналітичної хімії зокрема.
Спеціальним розділом хімії став розроблений Н. С. Курнакова (1860-1941) фізико-хімічної аналіз, заснований на вивченні діаграм «склад-властивість". Метод фізико-хімічного аналізу дозволяє встановлювати склад і властивості сполук, що утворюються в складних системах, по залежності властивості системи від її складу без виділення індивідуальних сполук у кристалічному або іншому вигляді.
Велике принципове значення для аналітичної хімії мало дослідження комплексних сполук металів з органічними речовинами. У результаті такого дослідження Л. А. Чугаєв (1873-1922) запропонував у 1905 р. діметілгліоксім як реактив на нікель. За своїм аналітичним характеристикам діметілгліоксім залишається одним з найважливіших реактивів у сучасної аналітичної хімії, відомим у всьому світі як реактив Чугаєва. Хоча з застосуванням органічних реактивів неорганічний аналізі аналітики були знайомі і раніше - М. А. Ільїнський (1856-1941) запропонував а-нітрозо-Р-нафтол як реактив на кобальт ще в 1885 р., - систематичні дослідження в цій області почалися з роботи Л. А. Чугаєва. Застосування органічних реактивів значно розширило можливості аналітичної хімії.
У 1903 р. М. С. Колір (1872-1919) запропонував хроматографічний аналіз - ефективний спосіб поділу близьких за властивостями сполук, заснований на використанні адсорбційних і деяких інших властивостей речовини. Повною мірою переваги цього методу були оцінені лише кілька десятиліть після його відкриття. За розвиток розподільної хроматографії А. Мартіну і Р. Сінгу була присуджена Нобелівська премія в 1954 р.
Подальший розвиток теорії аналітичної хімії пов'язане з відкриттям М. М. Бекетовим (1827-1911) рівноважного характеру хімічних реакцій і К. М. Гульдберг (1836-1902) і II. Вааге (1833-1900) закону діючих мас. З появою в 1887 р. теорії електролітичної дисоціації С. Арреніуса (1859-1927) хіміки-аналітики отримали метод ефективного кількісного управління хімічними реакціями, а успіхи хімічної термодинаміки ще більше розширили ці можливості. Суттєву роль у розвитку наукових основ аналітичної хімії зіграла монографія В. Оствальда (1853-1932) «Наукові основи аналітичної хімії в елементарному викладі», що вийшла в 1894 р. Велике значення для розвитку окисно-відновних методів аналітичної хімії мали роботи Л. В. Писаржевського (1874-1938) і Н. А. Шилова (1872-1930) по електронній теорії окислювально-відновних процесів.
З 20-х років XX ст. починають інтенсивно розвиватися кількісний емісійний спектральний аналіз, абсорбційна спектроскопія. Конструюються прилади з фотоелектричної реєстрацією інтенсивності світла.
У 1925 р. Я. Гейровський (1890-1967) розробив полярографический аналіз, за ​​який в 1959 р. йому була присуджена Нобелівська премія. У ці ж роки розвиваються і удосконалюються хроматографічні, радіохімічні і багато інших методів аналізу. З 1950 р. бурхливо розвивається запропонований Е. Уолшем метод атомно-абсорбційної спектроскопії.
Розвиток промисловості і науки зажадало від аналітичної хімії нових досконалих методів аналізу. Виникла необхідність кількісних визначень домішок на рівні 10 6 -10 7 і нижче. Виявилося, наприклад, що зміст так званих заборонених домішок (Cd, Pb і ін) в матеріалах ракетної техніки повинно бути не вище 10 ~ 5%, вміст гафнію в цирконії, який використовується як конструкційний матеріал в атомній техніці, повинно бути менше 0, 01%, а в матеріалах напівпровідникової техніки домішки повинні складати не більше 10%. Відомо, що напівпровідникові властивості германію виявилися тільки після того, як були отримані зразки цього елемента високого ступеня чистоти. Цирконій був спочатку забракований як конструкційний матеріал в атомній промисловості на тій підставі, що сам швидко ставав радіоактивним, хоча за теоретичними розрахунками цього не повинно було бути. Пізніше з'ясувалося, що радіоактивним ставав не цирконій, а звичайний супутник цирконію - гафній, що у вигляді домішки у цирконієвих матеріалах.
Визначення домішок близько 10 6% і менше стало повсякденною потребою багатьох галузей промисловості, оскільки від вмісту домішок на цьому рівні стало залежати якість продукції. Ці складні завдання були вирішені шляхом використання нових методів розділення, концентрування та визначення. Найбільше практичне значення набули екстракційні, хроматографічні, оптичні і електрохімічні методи. Інтенсивно розвиваються останнім часом атомно-абсорбційна спектроскопія, рентгено-флуоресцентні та резонансні методи, кінетичні методи аналізу та деякі інші. Сучасна аналітична хімія набуває нових рис: вона стає більш експресному, точної, автоматизованої, здатної проводити аналіз без руйнування і на відстані.

Список літератури:
Пилипенко А. Т., П'ятницький І. В. Аналітична хімія. - М.: Хімія, 1990. Кн. 1, 2.
В.П. Васильєв Аналітична хімія - М.: Дрофа 2004
Основи аналітичної хімії / Під ред. академіка Ю. А. Золотова. - М.: Вища школа, 2002. Кн. 1, 2.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
37.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Предмет аналітичної хімії та основні етапи її розвитку
Основні етапи розвитку хімії
Основні етапи розвитку і предмет економічної теорії
Предмет науки управління і основні етапи її розвитку
Наука фінансового права предмет методологія основні етапи розвитку
Предмет і метод соціології права Основні етапи становлення социоло
Економічна теорія предмет методи та етапи розвитку
Застосування потенціометричного і кулонометрического методів аналізу у фармації та аналітичної хімії
Основні етапи розвитку геополітики
© Усі права захищені
написати до нас