Аналітычная хімія

Аналітычная хімія — раздзел хіміі, які разглядае прынцыпы і метады падзелу і вызначэння хімічнага саставу рэчываў. Узнікла разам з неарганічнай хіміяй раней за іншыя хімічныя навукі. Якасны аналіз вызначае хімічны састаў дадзенага рэчыва альбо сумесі; колькасны аналіз вызначае колькі там гэтага рэчыва.

Аналітычныя метады можна ўмоўна падзяліць на класічныя і інструментальныя. Класічныя метады выкарыстоўваюць для падзелу прэцыпітацыю, экстракцыю і дыстыляцыю і для колькаснага аналізу па колеру, паху альбо тэмпературы плаўлення. Колькасны аналіз праводзіцца ўзважваннем альбо вымярэннем аб'ёму. Інструментальныя метады выкарыстоўваюць пэўнае абсталяванне для вымярэння пэўных фізічных велічынь, напрыклад, адсорбцыі святла флюарэсцэнцыі альбо электраправоднасці. Падзел ажыцяўляецца з дапамогай храматаграфіі альбо электрафарэзу.

Аналітычная хімія зарадзілася разам з навукай хіміяй і заўсёды іграла ў ёй важную ролю, забяспечваючы методыку вызначэння хімічных элементаў і злучэнняў у рэчывах. Асновы якаснага аналізу хімічных рэчываў закладзены Робертам Бойлем у XVII ст. Колькасны аналіз заснаваў М. В. Ламаносаў.

Сістэматычную методыку элементнага аналізу распрацаваў Юстус фон Лібіх. У XIX стагоддзі была створана таксама методыка аналізу арганічных рэчываў, асновай якой былі спецыфічныя рэакцыі функцыянальных груп.

Першую методыку інструментальнага аналізу распрацавалі Роберт Бунзен і Густаў Кірхгоф, якія, вывучаючы спектры выпрамянення полымя, вынайшлі ў 1860 годзе рубідый і цэзій^[1].

Большасць важнейшых метадаў аналітычнай хіміі была распрацавана пасля 1900 года. У XX стагоддзі ўсё большую ролю ў галіне сталі іграць інструментальныя метады, якія сталі асноўнымі. Асабліва хутка асноўныя спектраскапічныя і спектраметрычныя метады развіваліся ў пачатку стагоддзя, а пад канец стагоддзя інструментарый аналітыкаў быў істотна ўдасканалены^[2].

Аналагічны шлях у сваім развіцці прайшлі метады сепарацыі, і тут таксама сталі дамінаваць высокапрадукцыйныя інструменты^[3]. У 1970-х метады аналізу і сепарацыі ўсё часцей пачалі выкарыстоўвацца ў комплексе, што дазваляе дасягнуць поўнай характэрызацыі ўзораў.

Калі раней аналітычная хімія была сканцэнтравана ў асноўным на малых малекулах, прыкладна з 1970-х гадоў аналітычная хімія ўсё больш пашырала вобласць сваіх даследаванняў у галіне біялогіі. Удасканаленне лазераў спрыяла таму, што яны сталі выкарыстоўвацца ў хіміі спачатку для аналізу, а затым і для ўплыву на ход рэакцый. У канцы XX стагоддзя вобласць практычнага прымянення аналітычнай хіміі пашырылася, ахапіўшы такія палі дзейнасці як хімічная прамысловасць, клінічная хімія, аналіз стану навакольнага асяроддзя, крыміналістыка^[4].

Сучасныя метады хімічнага аналізу ў асноўным з’яўляюцца інструментальнымі. Большасць хімікаў спецыялізуецца на пэўным тыпе прылады. Акадэмічныя даследаванні сканцэнтраваны або на пошуку новых прыкладанняў або на распрацоўцы новых метадаў аналізу. Напрыклад, хімік-аналітык можа праводзіць даследаванні, звязаныя з адкрыццём у крыві хімічных злучэнняў, якія павялічваюць рызыку захварэць на рак. Распрацоўка новай тэхналогіі можа зводзіцца да выкарыстання лазера на фарбавальніках, з дапамогай якога ўзрастае адчувальнасць і спецыфічнасць спектраскапічнага метаду. Тыя метады і інструменты, якія ўжо распрацаваны, часта стандартызуюцца, каб можна было праводзіць параўнанне з іншымі даследаваннямі на працягу значнага перыяду. Асабліва гэта важна для прамысловага кантролю якасці, для крыміналістыкі і для даследаванняў у галіне кантролю навакольнага асяроддзя. Аналітычная хімія іграе ўсё большую ролю ў фармацэўтыцы, дзе акрамя аналізу якасці, яе метады выкарыстоўваюцца для распрацоўкі новых лекаў, асабліва там, дзе разуменне ўздзеяння лекаў на пацыента асабліва крытычнае.

Аналітычная хімія складаецца з двух вялікіх раздзелаў:

• Якасны аналіз, які ўстанаўлівае з якіх хімічных элементаў (або іонаў) складаецца доследнае рэчыва.
• Колькасны аналіз, які ўстанаўлівае колькаснае ўтрыманне элементаў, іонаў або хімічных злучэнняў, якія ўваходзяць у склад доследных рэчываў, сумесей, матэрыялаў.

Класіфікацыя розных відаў аналізу можа грунтавацца таксама на прыродзе часціц, якія вызначаюцца. У такіх выпадках кажуць пра ізатопны, элементны (атамна-іонны), функцыянальны (структурна-групавы), малекулярны або фазавы аналіз.

• Ізатопны аналіз — даследаванне прысутнасці розных ізатопаў у рэчыве. Напрыклад, вызначэнне ўтрымання цяжкай вады (дэйтэраванай) у звычайнай.
• Функцыянальны аналіз — вызначэнне функцыянальных груп у арганічным рэчыве.
• Фазавы аналіз — даследаванне фазавага саставу рэчыва. Напрыклад, сульфід і аксід медзі не размеркаваны ў мінерале гамагенна (аднародна), а ўтвораюць асобныя фазы.

Спектраскапічныя метады вымяраюць узаемадзеянне малекул з электрамагнітным полем. Спектраскапія наогул ахоплівае такія паняцці, як атамна-адсарбцыйная спектраскапія, атамна-эмісійная спектраскапія, ультрафіялетавая спектраскапія, рэнтгэнафлюарэсцэнтны аналіз, інфрачырвоная спектраскапія, Раман-спектраскапія, падвоеная-палярызацыйная інтэрфераметрыя, ЯМР-спектраскапія, фотаэлектронная спектраскапія, Мёсбаўэраўская спектраскапія і іншыя.

Мас-спектраметрыя вымярае адносіну масы да зараду малекулы выкарыстоўваючы электрычнае і магнітнае полі. Існуе некалькі метадаў іанізацыі ўзору для правядзення даследаванняў: хімічная іанізацыя, бамбардзіроўка пучком электронаў і іншыя.