3.2. Опорный конспект

Опорный конспект предназначен для облегчения организации работы студента при изучении курса. После ознакомления с рабочей программой и тематическим планом дисциплины Вам предстоит самостоятельно спланировать и организовать свою собственную работу по изучению материала. Задача опорного конспекта помочь Вам в этой организации. Опорный конспект не отменяет работу с рекомендуемыми учебниками и учебными пособиями. Наиболее сложные для усвоения моменты достаточно подробно изложены в опорном конспекте, но главное назначение опорного конспекта – это помочь студенту пройти по пути освоения такого разнородного, на первый взгляд, материала, определить моменты связывающие все разделы в единую систему.

Предлагаемые в начале опорного конспекта схемы помогут наглядно определить необходимый для изучения материал, освоить общие принципы подхода к построению методики анализа различных веществ и материалов

Впроцессе изучения дисциплины Вам предстоит:

–изучить теоретический материал, последовательно переходя от раздела

кразделу, следуя указаниям опорного конспекта и при необходимости обращаясь к рекомендованной литературе;

–по окончании изучения каждой темы следует ответить на вопросы для самопроверки;

–задания на контрольную работу рекомендуется выполнять по мере изучения разделов курса.

30

ВВЕДЕНИЕ

Вначале изучения дисциплины Вам предстоит разобраться:

–в структуре современной аналитической химии;

–в различных подходах к классификации видов и методов анализа. После проработки теоретического материала, изложенного во «Введе-

нии», необходимо ответить на вопросы, приведенные на стр. 33, и выполнить тренировочный тест № 1 и контрольный тест № 1. Максимальное количество баллов, которые Вы можете при этом получить, изучив «Введение», равно 5 – за тестирование.

Понятие об аналитической химии и химическом анализе. Структура современной аналитической химии

Аналитическая химия это наука об определении химического со-

става веществ и отчасти их строения.

Использование методов аналитической химии позволяет определить, из каких компонентов состоит анализируемое вещество, в какой форме эти компоненты находятся в анализируемом объекте, а в некоторых случаях становится возможным и установление пространственного расположения компонентов.

Предметом аналитической химии является теория и практика химического анализа.

Химический анализ представляет собой важное средство контроля сырья, промежуточных и конечных продуктов производства в целом ряде отраслей промышленности: металлургической, машиностроительной, горнодобывающей, химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и др. Химический анализ необходим в медицинской диагностике, в биотехнологии, в геологической службе, в контроле загрязненности окружающей среды.

При этом каждая отрасль при постановке и решении аналитической задачи имеет свою специфику.

Аналитическая служба это сервисная система, обеспечивающая

конкретный анализ определенных объектов с использованием арсенала методов, рекомендуемых аналитической химией.

Аналитическая химия играет очень существенную и совершенно специфическую роль в жизни современного общества, поскольку создает средства для химического анализа и обеспечивает его осуществление во всех ведущих отраслях народного хозяйства, оборонного комплекса, системах жизнеобеспечения, охраны окружающей среды, здравоохранения. Без химического анализа невозможно развитие многих смежных областей знания. При этом необходимо подчеркнуть, что во всем развитом мире машиностроительная и металлургическая отрасли в целом имеют самую интенсивно развивающуюся и наиболее современно оснащенную аналитическую службу, поскольку именно эти отрасли являются основой для развития всех систем жизнеобеспечения общества.

Открыв учебник и заглянув в оглавление, Вы видите такое количество незнакомых терминов, названий видов и методов анализа, что поначалу это ка-

31

жется многим совершенно разнородным материалом и потому слишком сложным для усвоения.

Внутренняя структура современной аналитической химии действительно не слишком проста и очень многопланова.

Принципы подходов к классификации видов и методов аналитической химии могут быть самыми различными: в зависимости от цели и задачи ана-

лиза, от природы определяемых частиц, массы вещества, свойства вещества, которое положено в основу определения, и т. д.

Ниже приводятся структурно-логические схемы, которые помогут Вам, с одной стороны, понять логику построения науки и соответственно учебного материала, который Вам предстоит усвоить, а с другой, по мере освоения этого материала, создать собственную модель представления о целостности задач этой науки, многообразия и одновременно логической стройности подходов к решению этих задач.

Итак, перейдем к рассмотрению этих схем. Первая из них в самом общем виде определяет структуру аналитической химии.

Схема 1. Структура аналитической химии

Деление на качественный и количественный анализ в настоящее время в значительной мере дань традициям и потому во многом условно. Ответ на вопрос, обнаружен ли данный элемент или какое либо вещество в анализируемом объекте, может лишь означать, что данным методом он не обнаружен. Кроме того, требуется, как правило, хотя бы полуколичественная оценка содержания компонента на уровне «следы», «мало», «основа».

Более подробно задачи и методы качественного и количественного анализа мы рассмотрим позже.

Остановимся последовательно на рассмотрении видов анализа, предлагаемых данной классификацией (Приложение 1). Обратите внимание, что все эти задачи решаются и на качественном, и на количественном уровне.

32

Итак, по природе обнаруживаемых и определяемых частиц различают следующие виды анализа:

элементный,

фазовый,

молекулярный,

функциональный.

Для понимания смысла этих терминов обратимся к Приложению 2. Элементный анализ составляет основной требуемой информации при

анализе металлов и сплавов. Он же является основой для получения полной информации в молекулярном и фазовом анализе.

Функциональный анализ, наряду с элементным, является частью химического анализа органических соединений.

В сочетании с физическими методами анализа эти виды анализа дают наиболее полное и правильное представление о качественном и количественном составе исследуемых органических веществ, без использования которых невозможно представить современную машиностроительную промышленность.

При классификации видов анализа по количеству анализируемого вещества, то есть по массе и объему пробы, следует исходить из рекомендаций отделения аналитической химии Международного союза чистой и прикладной химии (ИЮПАК), представленных в Приложении 3.

Аналитический контроль производства включает виды технического анализа:

экспрессный,

маркировочный,

контрольный,

арбитражный.

Специальные виды анализа :

валовой-локальный,

дистанционный,

непрерывный,

недеструктивный.

Понимание возможностей и применения всех этих видов анализа для решения задач аналитического контроля в машиностроительной и металлургической отраслях промышленности основывается на усвоении всех аспектов курса. Поэтому мы еще раз вернемся к рассмотрению этих видов анализа по окончании изучения химических и инструментальных методов анализа.

В Приложении 4 представлены методы аналитической химии. Эта схема послужит нам своеобразным ключом при подходе к изучению материалов последующих разделов: основных стадий построения аналитической методики и методов определения - химических, физических и физико-химических.

Для этого необходимо освоить содержания понятий:

методы пробоотбора,

методы подготовки пробы к анализу,

методы разделения и концентрирования,

33

химические методы обнаружения и идентификации.

Вмашиностроительной отрасли объектами анализа, в первую очередь, являются металлы и сплавы - материалы черной и цветной металлургии, редкие металлы, а также композиционные материалы (металлы и сплавы с защитными покрытиями, композиты на основе полимеров, конструкционные пластические массы).

Вметаллургической промышленности основными объектами являются легированные и нелегированные стали, легкие, цветные, твердые сплавы, чистые металлы, чугуны, руды, минералы, шлаки и флюсы.

Задачи анализа металлов и сплавов включают определение примесей и легирующих добавок (элементный уровень), определение газообразующих примесей (молекулярный уровень), фазовый и локальный анализ.

Анализ органических веществ в машиностроении чаще всего сводится к их идентификации, то есть установлению их состава и структуры, с помощью физических и физико-химических методов анализа.

Методы пробоотбора и методы разложения пробы

При изучении этого материала необходимо усвоить понятия генеральной, лабораторной и анализируемой проб; особенности отбора проб металлов, сплавов и руд.

Взависимости от выбранного метода определения отобранная проба должна быть приготовлена к проведению анализа. В большинстве методов, как увидим позже, проба должна быть предварительно переведена в раствор. При анализе металлических материалов используют растворение в кислотах и их смесях, сплавление с кислыми, щелочными и окислительными плавнями. Для разложения органических веществ используют «сухие» способы разложения образца ( пиролиз, сухое озоление). Промежуточные и конечные продукты, образующиеся при этом, характеризуют состав и часто структуру исходного соединения.

Подробно методы отбора проб и способы их разложения будут рассмотрены в разделе 3.

Методы разделения и концентрирования, методы обнаружения и иден-

тификации могут быть проведены химическими и физико-химическими методами и будут рассмотрены позже, по ходу изучения соответствующих разделов курса.

Вопросы для самопроверки

1.Сформулируйте задачи качественного и количественного анализов.

2.В чем заключается сущность элементного и фазового анализов ?

3.Какие массы и объемы анализируемых веществ соответствуют микро- и ультрамикроанализу ?

4.Перечислите основные химические, физические и физико-химические методы анализа.

34