Экологический анализ

Методы экологического анализа включают в себя биологические, биохимические, химические методы анализа.

Качественный анализ указывает на наличие в веществе определенных элементов, функциональных групп, а также индивидуальных химических соединений.

Количественный анализ — определяет количество отдельных частей в веществе или отдельных веществ в каком-либо материале.

Структурой называют порядок расположения атомов и их химические связи в молекуле вещества.Химическая система учитывает наличие химической связи между молекулами или ионами вещества.

Определение качественного и количественного состава вещества, их структуры и системных взаимосвязей проводят методами химического анализа.

Для проведения химического анализа необходимо, чтобы вещество или его составные части обладали названными аналитическими свойствами, позволяющими обнаружить, измерить количество и установить структуру и системные взаимоотношения веществ.
Аналитические свойства: цвет, запах, способность образовывать цветные соединения, осадки, газы при взаимодействии с определенными химическими реагентами.

Химический анализ в зависимости от решаемых задач делят на:
— качественный
— количественный
— структурный
— системный

Качественный анализ предназначен для качественного обнаружения веществ, элементов, ионов, функциональных групп; также включает в себя задачи идентификации веществ с определенным эталоном.
Количественным анализом устанавливается количество названных элементов.
Структурный анализ предназначен для исследования структуры веществ.
Системный анализ используется при изучении сложных химических систем и включает исследование взаимодействий молекул и атомов различных веществ. Например, структура льда была установлена специальными физическими методами — инфракрасной и ядерномагнитнорезонансной спектроскопией.

Вещества анализируют с помощью различных методов — химических, инструментальных, биологических.

Химические методы основаны на использовании химических реакций. Эффект анализа наблюдается визуально.

В инструментальных методах применяют аналитические приборы и аппараты, регистрирующие физические свойства веществ или изменения свойств.
Инструментальные методы делятся на:
Физические — измеряют физические свойства веществ (вращение плоскости поляризации, преломление светового луча в растворе, оптические спектры веществ). При использовании физических методов химическая реакция не проводится.
Физико-химические — наблюдают изменение свойств, происходящее в ходе химической реакции. Чаще всего применяются для фиксирования окончания аналитической химической реакции, которое определяется по изменению оптических, электрохимических или других свойств среды.

Биологические методы применяют в анализе биологически активных веществ.

Существует также классификация методов анализа по величине навески:
— грамм-метод — анализируют навески > 1г и объем растворов > 10 см3
— сантиграмм-метод — анализируют навески = 1-0,01 г и объем растворов =1-10 см3
— милиграмм-метод — анализируют навески = 0,01-0,001 г и объем растворов =0,01-1 см3.
Если в грамм-методе применяются обычные пробирки и оборудование, то в милиграмм-методе — специальные.

По типу химических реакций, используемых в анализе, различают:
— кислотно-основные
— комплексообразовательные
— окислительно-восстановительные
— осадительные методы анализа.

Химические реактивы — вещества, которые используются для проведения химических реакций и применяются для анализа и синтеза веществ.
Они должны отвечать ряду требований, главными из которых являются чистота, чувствительность и специфичность.

Химические реактивы по степени чистоты делят на:
— технические (т),
— чистые (ч) — до 2% примесей,
— чистые для анализа (чда) — до 1% примесей,
— особо чистые (оч)
— высокоэталонно чистые (вэ).
Последние две группы характеризуются чистотой 0,01-0,0001% примесей. Обычно в практике химического анализа используют чистые для анализа и чистые реактивы.

По области применения реактивы делятся на:
— индикаторы
— красители для микроскопии
— красители для хроматографии
— красители для фото.

Характер примесей необходимо учитывать при проведении анализа, так как отдельные из них могут повлиять на его результаты. Большинство реактивов названо по химической номенклатуре, но некоторые называют по имени автора.

Принципы аналитических определений

Все количественные аналитические определения основаны на функциональной зависимости аналитических свойств определяемых веществ от их структуры и концентрации, а также на эквивалентности взаимодействия веществ химических реакций.

Можно выделить 3 основных принципа количественных определений:

  • измерение физических свойств веществ или продуктов химических реакций (плотность, цвет, эл.проводимость, интенсивность физических свойств)
  • измерение количества продукта химической реакции вещества с каким-либо реагентом (по массе осадка, по объему газа). Используя законы эквивалентов, по количеству продуктов реакции можно рассчитывать количество (концентрацию или массу) определяемого вещества
  • измерение объема реагента-газа или раствора реактива, израсходованного на химическое взаимодействие с определенным веществом. При этом, например, реагент-раствор реактива добавляют небольшими порциями и устанавливают точку эквивалентности химической реакции. Зная концентрацию и объем реагента, по закону эквивалентов рассчитывают количество (концентрацию или массу) определяемого вещества.