Chemia analityczna.pdf

(152 KB) Pobierz
Chemia analityczna.
Chemia analityczna jest to nauka stosowana zajmująca się odkrywaniem i
formułowaniem praw, kryteriów i metod, pozwalających ustalić z określoną
precyzją i dokładnością jakościowy i ilościowy skład wszelkiego rodzaju
materiałów spotykanych w przyrodzie lub wytwarzanych przez człowieka. Chemia
analityczna jest nauką interdyscyplinarną łączącą i wykorzystującą wiedzę z
różnych dziedzin chemii, fizyki, biologii i matematyki. Wielki wkład w rozwój
nowoczesnej chemii analitycznej wniosły dziedziny takie jak: elektronika,
automatyka i informatyka.
Do podstawowych zadań chemii analitycznej należy ustalenie składu jakościowego
i ilościowego badanych substancji. Chemia analityczna dostarcza także informacji
na temat struktury i budowy przestrzennej cząsteczek i ciał stałych, przemian
zachodzących w czasie i przestrzeni w obrębie badanych cząstek oraz specjacji,
czyli form występowania pierwiastków (głównie metali) w przyrodzie.
Dziedziny, w których chemia analityczna spełnia bardzo dużą rolę:
Przemysł
1. Przemysł metalurgiczny, geologia, przemysł ceramiczny - analiza rud i
innych minerałów
2. Przemysł nawozów sztucznych - oznaczanie m.in. azotu, fosforu i potasu
3. Przemysł elektroniczny - oznaczanie śladowych ilości zanieczyszczeń oraz
śladowych ilości Pierwiastków celowo wprowadzanych do materiałów
półprzewodnikowych
4. Przemysł materiałów budowlanych - analiza surowców i produktów
końcowych
5. Różne gałęzie przemysłu organicznego:
- koksownictwo - analiza produktów suchej destylacji węgla
- przemysł gumowy i mas plastycznych - analiza półproduktów i produktów
finalnych
- przemysł farb i lakierów - ocena jakości produktów; badanie zawartości
składników szczególnie szkodliwych dla środowiska
- przemysł petrochemiczny - ocena jakości produktów naftowych
- przemysł farmaceutyczny - analiza półproduktów syntezy leków, analiza
produktu (leku), oznaczanie - głównego składnika oraz zanieczyszczeń
- przemysł tłuszczowy - analiza surowców (np. oznaczanie liczby kwasowej
olejów) lub produktów (np. oznaczanie zawartości niklu w utwardzonych
tłuszczach)
6. Przemysł zielarski - analiza substancji czynnych w ziołach, mieszankach
ziołowych i różnych produktach przemysłu zielarskiego stosowanych jako
leki. Oznaczanie substancji szkodliwych (środki ochrony roślin, metale
ciężkie - Pb, Cd, Hg, Ni, Cr).
7. Przemysł spożywczy - oznacza się tutaj nie tylko substancje decydujące o
wartości danego produktu (np. zawartość kwasów nienasyconych w olejach
lub zawartość witamin w owocach, przetworach owocowych i warzywnych),
ale także substancje szkodliwe, m.in. środki ochrony roślin, metale ciężkie,
środki konserwujące, barwniki syntetyczne, azotany(III) i azotany(V) itd.
Lecznictwo
1. Laboratoria kontroli leków (m.in. Instytut Leków w Warszawie). Każdy lek
(produkcji krajowej lub z importu) przed wprowadzeniem do obrotu jest
poddawany analizie, przy czym oznacza się nie tylko zawartość głównych
składników leku, ale także zanieczyszczeń - m.in. półprodukty syntezy.
2. Laboratoria analizy klinicznej - oznacza się nie tylko stężenie cukru,
cholesterolu, acetonu, jonów sodu, potasu i innych substancji w płynach
ustrojowych (mocz, krew), ale także stężenie leku i jego metabolitów w
moczu lub krew podczas terapii. Tego typu analizy nie tylko ułatwiają lub
umożliwiają lekarzowi postawienie odpowiedniej diagnozy, ale także
zastosowanie odpowiednich dawek leków.
Analiza substancji szkodliwych
Analizy tego typu przeprowadzają różne laboratoria toksykologiczne, stacje
sanitarno-epidemiologiczne oraz laboratoria pracujące na rzecz ochrony
środowiska naturalnego.
1. Powietrze - oznacza się m.in. zawartość SO2 i tlenków azotu,
węglowodorów aromatycznych o skondensowanych pierścieniach, mających
właściwości kancerogenne, zawartość metali ciężkich i różnych innych
związków organicznych występujących w powietrzu, w zakładach
przemysłowych i ich otoczeniu.
2. Woda i ścieki - oznacza się m.in. zawartość metali ciężkich, azotanów(III) i
azotanów(V), środków ochrony roślin oraz różnych innych substancji
organicznych.
3. Kryminalistyka i medycyna sądowa - oznacza się m.in. zawartość różnych
trucizn, narkotyków, środków psychotropowych.
4. Sport - oznacza się zawartość środków dopingujących i anabolików (m.in.
steroidów) w moczu sportowców. Analizy takie wykonują specjalistyczne
laboratoria, mogące oznaczać kilkaset różnych związków tego typu.
Nauka
Bez stosowania różnych metod analitycznych niemożliwy byłby postęp w wielu
dziedzinach nauki - m.in. w biochemii, bromatologii, chemii fizycznej, chemii
leków, chemii organicznej, fitochemii i in.
Wymienione dziedziny praktycznego zastosowania chemii analitycznej wskazują
na jej wielką użyteczność i szerokie powiązanie z wieloma dziedzinami nauki,
gospodarki i życia. Dlatego też laboratoria analityczne znajdują się we wszystkich
zakładach przemysłowych, szpitalach i klinikach, instytutach naukowych, stacjach
sanitarno-epidemiologicznych, służbach rolnych i innych.
Zarys rozwoju chemii analitycznej
Pojęcie "chemia analityczna" pojawiło się po raz pierwszy stosunkowo niedawno,
bo w roki 1801, kiedy w przedmowie do "Podręcznika analizy chemicznej
materiałów" W.A. Lampadius napisał: "takie zajęcie nazwałem chemią
analityczną". Jeśli jednak chemię analityczną potraktować jako umiejętność
określenia składu substancji, to jej początki są bardzo odległe.
Chemia analityczna była zalążkiem chemii w ogóle, ponieważ zajmowała się
poznawaniem i oznaczaniem składu znajdowanych w otoczeniu człowieka
substancji prostych i złożonych, pierwiastków i ich związków.
Od najdawniejszych czasów znane były próby jakościowego badania wielu
substancji, np. badanie złota i srebra stosowano już w starożytnym Egipcie. Już w
Starym Testamencie są wzmianki o tzw. "próbie ogniowej", która służyła do
badania wyrobów ze złota. W III wieku p.n.e. potrafiono stwierdzić obecność
srebra fałszującego wyroby ze złota na podstawie określania masy właściwej
badanego przedmiotu. Natomiast w I w. n.e. Pliniusz Starszy opisał sposób
oddzielenia złota od srebra, polegający na stopienia stopu tych metali i
przeprowadzeniu srebra w chlorek srebra.
Twórcą chemii analitycznej był chemik i fizyk angielski Robert Boyle (1627-
1691), który uczynił pierwszy krok na drodze do oparcia chemii na naukowych
podstawach. W 1687 r. wprowadził nowoczesne pojęcie pierwiastka jako składnika
ciał złożonych, pojęcie związku chemicznego i reakcji chemicznej.
Boyle prowadził badania nad rozkładem ciał złożonych na pierwiastki,
uporządkował znane dotychczas reakcje, podał nowe oraz wprowadził lakmus i
inne barwniki roślinne do wykrywania kwasów i zasad.
Analiza ilościowa zawdzięcza swój rozwój pracom uczonego rosyjskiego
Łomonosowa (1711-1765), a zwłaszcza sformułowanemu przez niego prawu
zachowania masy w reakcjach chemicznych (1748), potwierdzonemu
doświadczalnie w 1756 r. Prawo to zostało odkryte ponownie, niezależnie od
Łomonosowa, przez Lavoisiera w 1779 r. Prace te doprowadziły do zastosowania
wagi w badaniach chemicznych i pozwoliły na ustalenie ilościowego składu wielu
ważnych związków.
Dalszy rozwój chemii analitycznej wiąże się z wprowadzeniem teorii atomistycznej
Daltona (1766-1844), pracami szwedzkiego uczonego Berzeliusa (1779-1848),
który oznaczył masy atomowe ok. 50 pierwiastków, i pracami Gay-Lussaca (1778-
1850), polegającymi na objętościowych pomiarach cieczy.
Olbrzymi wpływ na rozwój chemii analitycznej, jak zresztą i innych dyscyplin
chemicznych, miały prace genialnego chemika rosyjskiego Mendelejewa (1834-
1907), a zwłaszcza opracowanie przez niego układu okresowego pierwiastków
(1869).
Autorem jednego z pierwszych podręczników chemii analitycznej, wydanego w
1801 r. w Rosji był Sewiergin (1765-1826). Podręcznikiem klasycznym, w którym
po raz pierwszy chemia analityczna została ujęta naukowo, był podręcznik
Mienszutkina (1842-1907), wydany w 1871 r. Służył on wielu pokoleniom i do
1931 r. doczekał się szesnastu wydań, oraz wielu tłumaczeń na języki obce. W tym
czasie ukazały się w Niemczech 2 znane podręczniki analityczne: Freseniusa
(1841) i Treadwella (1885-1889), profesora Uniwersytetu w Zutychu. Podręcznik
ten był używany przez długie lata. Fresenius w latach 1840-1853 opracował
schemat rozdzielania mieszanin kationów, z niewielkimi zmianami stosowany
także obecnie w nieorganicznej analizie jakościowej.
Dużą rolę w rozwoju chemii analitycznej odegrały prace chemików rosyjskich
Ilińskiego (1856-1941) i Czugajewa (1873-1922), którzy pierwsi zastosowali
odczynniki organiczne w analizie związków nieorganicznych.
Twórcą klasycznej analizy miareczkowej można nazwać K. F. Mohra, który
opracował stosowaną także obecnie metodę oznaczania jonów chlorkowych, a w
1855 roku wydał podręcznik analizy miareczkowej.
Wielkie zasługi w dziedzinie analizy mikrochemicznej położyli: Behrens, Pregl,
Emich, Korenman, a w Polsce Bolland. Do rozwoju tzw. analizy kroplowej
związków nieorganicznych przyczynili się szczególnie: uczony radziecki
Tananajew i austriacki Feigl, pracujący przez wiele lat w Rio de Janeiro.
Do rozwoju chemii analitycznej jako dyscypliny naukowej przyczynił się
szczególnie chemik holenderski, absolwent Wydziału Farmaceutycznego, Kolthoff,
autor kilkuset prac, podręczników i monografii, profesor Uniwersytetu w
Minnesotta (USA).
W Polsce wielkie zasługi w rozwoju analizy chemicznej wnieśli: Miłobędzki
(1873-1959) i Struszyński (1880-1959) - profesorowie Politechniki Warszawskiej,
autorzy cennych podręczników z zakresu analizy.
We współczesnej chemii analitycznej ogromną rolę odgrywają tzw. metody
instrumentalne. Jako pierwsze z tej dziedziny pojawiły się prace oparte na zjawisku
absorpcji promieniowania widzialnego. Ich twórcami byli P. Bouguer (1726), J. H.
Lambert (1760) i A. Beer (1825). Wyniki prac tych badaczy stały się podstawą
kolorymetrii, a następnie spektrofotometrii absorpcyjnej.
W 1859 roku R. Bunsen i G. Kirchhoff podali podstawy atomowej analizy
spektralnej, co zapoczątkowało rozwój takich metod, jak fotometria płomieniowa,
emisyjna spektrometria atomowa i atomowa spektrometria absorpcyjna.
W 1895 roku W. K. Roentgen odkrył promienia X, co zapoczątkowało rozwój
rentgenowskich metod analizy. W 1898 r. H. Becquerel, P.Curie i M. Skłodowska-
Curie odkryli zjawisko promieniotwórczości. Odkrycie to stało się podstawą
radiometrycznych metod analizy. Dalszy rozwój tych metod stał się możliwy dzięki
otrzymaniu w 1935 r. przez Irenę i Fryderyka Joliot-Curie sztucznych izotopów
promieniotwórczych.
Następną dużą grupę metod instrumentalnych stanowią metody elektrochemiczne.
Ich początek datuje się od 1864 r., kiedy W. Gibbs opracował metodę
elektrochemicznego oznaczania miedzi i niklu. W 1893 roku powstała praca R.
Behrenda, poświęcona miareczkowaniu potencjometrycznemu. W 1922 r. J.
Heyrovsky przedstawił podstawy polarografii.
Wspaniale rozwijająca się analiza chromatograficzna, zawdzięcza swój początek
pracom botanika rosyjskiego, profesora Uniwersytetu Warszewskiego, Cwieta
(1872-1919), który w 1904 r. opublikował pracę o rozdzieleniu
barwników zawartych w roślinach na kolumnie wypełnionej węglanem wapnia.
Zdzisław Stefan Szmal, Tadeusz Lipiec - "Chemia analityczna z elementami
analizy instrumentalnej"
Ryszard Kocjan - "Chemia Analityczna. Analiza jakościowa. Analiza ilościowa
klasyczna."

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin