Аналитическая химия

 ключевые слова: аналитическая химия, методы аналитической химии, анализы аналитической химии, задачи аналитической химии, методы анализа в аналитической химии, аналитическая химия химический анализ, химический метод аналитической химии, химический анализ, химический анализ

Аналитическая химия возникла в связи с необходимостью в установлении качественного и количественного состава вещества. Объектами анализа в аналитической химии могут быть компоненты окружающей среды, промышленные материалы органического и неорганического происхождения, чистые соединения, металлы и сложные сплавы. Одна из глобальных проблем человечества на сегодняшний день это загрязнение окружающей среды. Для борьбы с глобальным загрязнением планеты необходимо контролировать большое число как органических так и неорганических соединений в  воздухе, почве и воде. Появилась необходимость в методиках и методах определения потенциально канцерогенных соединений: ароматических углеводородов, аминов, азокрасителей, органических хлорпроизводных, например, полихлорированных бифенилов. Для этих целей в аналитической химии разрабатываются специальные методы анализа, которые включают в себя  отбор проб, концентрирование и собственно химический анализ..

  Под  химическим анализом  понимают последовательность процедур отбора пробы, транспортировки ее в лабораторию, приготовления к анализу, собственно  анализ методами аналитической химии, обработку результатов и оформление протокола химического анализа, который затем передается потребителю. На основании  химического анализа конечный потребитель, получив протокол исследования принимает то или иное решение.

 Задачей аналитической химии как дисциплины является развитие методов определения химического состава вещества. Методы анализа в  аналитической химии включают в себя качественный и количественный анализ. Особенно важным становится развитие методов идентификации веществ. Первоначально в аналитической химии для определения качественного и количественного состава вещества использовали химические реакции  для получения соединений обладающим тем или иным аналитическим признаком, например окраской.

Аналитическая химия сформировалась в современную науку в процессе длительного исторического развития.  Еще в глубокой древности были  известны простейшие приемы качественного распознавания веществ по их твердости, вкусу, цвету и запаху. С развитием промышленности развивались и методы анализа, были разработаны   несложные приемы очистки, например, фильтрование, перегонка и перекристаллизация .

Клод Жозеф Жоффруа(1683-1752) представил во Французскую академию диссертацию, темой которой была концентрация уксуса.  Для определения концентрации уксуса в своей работе он применил карбонат калия и  силу уксусной кислоты он оценивал по -выделению пузырьков углекислого газа.

 Г.Ф. Венель(1723-1775) описал метод определения содержания карбонатов в минеральной воде. К горячему стандартному раствору серной кислоты он медленно добавлял пробу минеральной воды до покраснения индикатора «фиалкового экстракта». Количество израсходованной серной кислоты он находил взвешиванием. У. Льюис(1708-1781) в книге « Опыты и наблюдения над американским поташем» для определения его количества предложил количество кислоты определять взвешиванием. Согласно Льюису точку  насыщения необходимо отмечать по изменению окраски растительных соков или бумаги пропитанной ими.

 Термин анализ в современном смысле впервые использовал Р. Бойль(1627-1691), который представил химический анализ как особый тип химического исследования  «состава тел», с тех пор  термин «химический анализ» постепенно  начал входить в научную литературу. В 1801 г. вышло в свет «Руководство по химическому анализу минеральных тел» В.А. Лампидуса, где впервые появляется   термин «аналитическая химия», как вид деятельности по разложению минеральных тел с целью анализа, т.е. определения составных частей .  Книга В.А. Лампидуса  по мнению историков химии, является первым руководством по аналитической химии, подобной руководствам наших дней.

В 70- х годах XVIII века Т. Бергман и И. Г. Ган разработали аппаратуру и методики 26 анализов с помощью паяльной трубки для выделяемых в лаборатории химических соединений. В 1725 г. вышла книга И. Генкеля «Руководство по химическому рудословию», которая переводилась на многие европейские языки, в том числе на русский язык. В отличие от предшественников, И. Генкель в числе реактивов использует не только царскую водку и азотную кислоту, но также серную, соляную, уксусную кислоты, нашатырь и аммиак, органические реактивы – кровяную соль, фиалковый сок, дубильный экстракт

Бурно развивающаяся текстильная промышленность требовала большого количества качественного сырья и эффективного крашения пряжи и тканей. Ф.А. Декруазиль, аптекарь по профессии, разработал метод окислительно-восстановительного титрования при белении тканей. К концу XVIII века химики-аналитики имели в своем арсенале научные принципы сохранения общего веса веществ при их химических превращениях, постоянство состава веществ и эквивалентности одних и тех же компонентов в различных соединениях. В методическом отношении аналитическая химия  обогатилась различными методами как качественных, так и количественных определений прямым и косвенными путями, взвешиванием конечных продуктов и измерением израсходованных количеств веществ. Усовершенствованы были процедуры осаждения, отделения, подготовки аналитической формы вещества.  К концу XIX века аналитическая химия сформировалась как полуэмпирическая наука, на основе представлений об атомно-молекулярной структуре вещества, стехиометрических законов и теории химического взаимодействия. Дальнейшее развитие аналитической химии  с начала XX века  происходит по пути расширения инструментальных методов анализа и превращения  аналитической химии в междисциплинарную науку.

      Химический анализ, контроль состава веществ и материалов необходимы в настоящее время  большинству отраслей экономики, многочисленным службам (экологической, гидрометеорологической. санитарно-эпидемиологической, криминалистической, таможенной, системам обеспечения безопасности и др.) и многим областям науки. Химический анализ –  сегодня мощное средство диагностики заболеваний, контроля качества и безопасности пищевых продуктов и лекарств, средство поиска полезных ископаемых, обнаружения взрывчатых, отравляющих и наркотических веществ. К основным направлениям развития аналитической химии как науки на ближайшие 10–15 лет можно отнести следующие.

1. Интенсивное развитие и использование методов и средств внелабораторного  анализа, в частности, за счет разработки эффективных, но простых в использовании  тест-систем, приборов экспресс-анализа биомедицинских объектов, определения содержания компонентов пищевых продуктов, исследование объектов окружающей среды,  быстрого обнаружения взрывчатых веществ и наркотиков и т.д.

2. Автоматизация  рутинного массового анализа, создание и широкое использование непрерывно действующих химических сенсоров, например, для оценки состава воздуха в производственных и жилых помещениях.

3. Дальнейшее развитие и совершенствование спектроскопических, масс-спектрометрических, хроматографических, электрохимических, термических и других методов анализа. Все более важную роль будет играть интеграция методов и создание соответствующих устройств (комбинированные, гибридные методы), развитие нового сегмента  аналитической химии, называемого наноаналитикой, внедрение в практику уже разработанных наноаналитических методов .

4. Развитие методов и средств пробоподготовки – для разложения проб, разделения смесей, выделения и концентрирования целевых компонентов.