Аналити́ческая хи́мия — раздел химии, изучающий химический состав и структуру веществ. Предмет её как науки — совершенствование существующих и разработка новых методов анализа, их практическое применение, исследование теоретических основ аналитических методов. Аналитическая химия подразделяется на качественный анализ, нацеленный на определение того, что или какие вещества, в какой форме находится в образце, и количественный анализ, нацеленный на определение сколько данного вещества (элементов, ионов, молекулярных форм и др.) находится в образце.

Определение элементного состава материальных объектов называют элементным анализом. Установление строения химических соединений и их смесей на молекулярном уровне называют молекулярным анализом. Одним из видов молекулярного анализа химических соединений является структурный анализ, направленный на исследование пространственного атомного строения веществ, установление эмпирических формул, молекулярных масс и др. В задачи аналитической химии входит определение характеристик органических, неорганических и биохимических объектов. Анализ органических соединений по функциональным группам называют функциональным анализом.

Методы аналитической химии

Сравнение методов аналитической химии

Совокупность традиционных методов определения состава вещества путём его последовательно химического разложения получила название «мокрой химии» («мокрый анализ»). Эти методы обладают относительно низкой точностью, требуют относительно невысокой квалификации аналитиков и ныне почти полностью вытеснены современными инструментальными методами (оптическими, масс-спектрометрическими, электрохимическими, хроматографическими и другими физико-химическими методами) определения состава вещества. Однако у мокрой химии есть своё преимущество перед спектрометрическими методами — она позволяет путем проведения стандартизованных процедур (систематический анализ) напрямую определять состав и разные окислительные состояния элементов, таких как железо (Fe⁺², Fe⁺³), титан и др.

Аналитические методы можно разделить на валовые и локальные. Для валовых методов анализа обычно требуется отделённое, подробленное вещество (представительная проба). Локальные методы определяют состав вещества в небольшом объёме в самом образце, что позволяет составлять «карты» распределения химических свойств образца по его поверхности и/или глубине. Следует также выделить методы прямого анализа, то есть не связанного с предварительной подготовкой пробы. Часто подготовка проб необходима (напр., дробление, предварительное концентрирование или разделение). При подготовке проб, интерпретации результатов, оценке числа анализов используются статистические методы.

Классификация методов аналитической химии

• Методы элементного анализа
  • Рентгеноспектральный анализ (рентгено-флуоресцентный)
  • Нейтронно-активационный анализ (англ.) (см. радиоактивационный анализ)
  • Электронная Оже-спектрометрия (ЭОС) (англ.); см. эффект Оже
  • Аналитическая атомная спектрометрия — совокупность методов, основанных на преобразовании анализируемых проб в состояние отдельных свободных атомов, концентрации которых затем измеряются спектроскопически (иногда сюда же относят рентгено-флуоресцентный анализ, хотя он не основан на атомизации пробы и не связан со спектроскопией атомного пара).
    • МС — масс-спектрометрия с регистрацией масс атомарных ионов
      • ИСП-МС — масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (см. индуктивно-связанная плазма в масс-спектрометрии)
      • ЛА-ИСП-МС — масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией
      • ЛИМС — лазерно-искровая масс-спектрометрия; см. лазерная абляция (пример коммерческой реализации: ЛАМАС-10М)
      • МСВИ — SIMS)
      • ТИМС — TIMS)
      • Высокоэнергетическая масс-спектрометрия на ускорителях частиц (AMS)
    • ААС — атомно-абсорбционная спектрометрия
      • ЭТА-ААС — атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией (см. атомно-абсорбционные спектрометры)
      • СВЗР — спектроскопия времени затухания резонатора (CRDS)
      • ВРЛС — внутрирезонаторная лазерная спектроскопия
    • АЭС — атомно-эмиссионная спектрометрия
      • искра и дуга как источники излучения (см. искровой разряд; электрическая дуга)
      • ИСП-АЭС — атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой
      • ЛИЭС — LIBS или LIPS); см. лазерная абляция
    • АФС — атомно-флуоресцентная спектрометрия (см. флуоресценция)
      • ИСП-АФС — атомно-флуоресцентная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (приборы фирмы Baird)
      • ЛАФС — лазерная атомно-флуоресцентная спектрометрия
      • АФС на AI3300)
    • АИС — атомно-ионизационная спектрометрия
      • ЛАИС (ЛИИС) — лазерная атомно-ионизационная или лазерно-интенсифицированная ионизационная спектроскопия (англ. Laser Enhanced Ionization, LEI)
      • РИМС — лазерная резонансно-ионизационная масс-спектрометрия
      • ОГ — оптогальваника (ЛОГС — лазерная оптогальваническая спектроскопия)

• Другие методы анализа
  • титриметрия, объёмный анализ
  • весовой анализ — гравиметрия, электрогравиметрия
  • кулонометрия
  • колориметрия
  • фотометрия
  • капельный анализ
  • кристаллография
  • спектрофотометрия (обычно абсорбционная) молекулярных газов и конденсированных сред
    • электронная спектрометрия (видимый спектр и УФ-спектрометрия); см. электронная спектроскопия
    • колебательная спектрометрия (ИК-спектрометрия); см. колебательная спектроскопия
  • спектроскопия комбинационного рассеяния света; см. эффект Рамана
  • люминесцентный анализ
  • масс-спектрометрия с регистрацией масс молекулярных и кластерных ионов, радикалов
  • спектрометрия ионной подвижности (IMS)
  • хроматография с соответствующими детекторами
    • газовая хроматография, (пример: ГХ/МС — газовая хроматография с масс-спектрометрическим детектированием, «Хромасс»)
    • HPLC)
    • хроматография критической фазы, газо-жидкостная хроматография
    • тонкослойная хроматография (ТСХ)
  • капиллярный электрофорез
  • ядерный магнитный резонанс (ЯМР)
  • электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)
  • электрохимические методы (см. электрохимия)
    • потенциометрия
    • полярография
    • вольтамперометрия
    • микро- и нано-сенсоры
  • термометрия
  • рентгенофазовый анализ
  • рентгеноструктурный анализ
  • Мёссбауэровская спектроскопия (см. эффект Мёссбауэра)

Локальные методы анализа:

• ЛИЭС — LIBS или LIPS); см. лазерная абляция
• ЛА-ИСП-МС — масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией
• МСВИ — SIMS; одна из её коммерческих реализаций — SHRIMP; «ионный зонд»)
• Рентгеноспектральный микроанализ (электронный микрозонд)
• ЭОС — электронная Оже-спектрометрия (см. Auger electron spectroscopy)

Методы разделения веществ (физико-химическое разделение):

• Экстракция
• Хроматография
• Криогенное разделение
• Электрофорез

Основные понятия

• предел определения (см. порог чувствительности)
• воспроизводимость
• правильность
• относительная погрешность
• абсолютная погрешность

См. также

• Маскировка
• Спектроскопия
• Спектроскопические методы
• Применения масс-спектрометрии

Ссылки

• Анализ химический // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• http://www.anchem.ru Портал химиков-аналитиков/
• Аналитическая химия Гипертекстовое учебное пособие.
• Перспективы аналитической атомной спектрометрии.
• Химическая энциклопедия