Часто в популярных массовых изданиях, на телевидении или в интернете можно прочесть о том, что "наши эксперты отобрали образцы и провели анализ вещества"... и далее следуют ловкие выводы, что там много тяжелых металлов, здесь канцерогенные вещества и холестерин зашкаливают, тут пестициды... ну а это "чистенькое и полезное!"
Если бы все так было просто! Вы знаете, что это за задача - определение химического состава вещества? Неважно - это колбаса или кошачий корм, масляная краска или стиральный порошок... Таблица Менделеева вон какая большая, но ведь их этих элементов можно "сложить" бесконечное количество соединений!
Разумеется, значительная часть таких материалов носят рекламный, маркетинговый характер, часто здесь используются фейковые элементы.
Иногда лабораторный анализ крайне примитивен и направлен на выявление некоторых определенных веществ. Задача стоит так же упрошенная, ну а все остальное - литературное творчество журналистов.
Так что же - кругом обман? отнюдь! Определение химического состава вещества является одной из ключевых задач в химии и смежных науках. Существует множество методов, приборов и подходов для проведения такого анализа, которые можно разделить на две основные категории: качественный анализ (определение того, какие элементы или соединения присутствуют в веществе) и количественный анализ (определение того, в каком количестве каждый элемент или соединение присутствует).
Это серьезное направление научной и исследовательской деятельности, недешевое и требующее определенных знаний. Сегодня наука и технологии совершили колоссальный рывок в этом направлении, сегодня, например, хроматограф - сильно отличается от того, что было еще 20-30 лет назад.
В этой статье мы коснемся основных методов, приборов и этапов анализа для определения химического состава вещества.
Качественный анализ направлен на идентификацию составных частей вещества. Например, классические методы широко распространены и крайне популярны.
- Химические реакции включают наблюдение за цветом пламени (проба на пламя), образованием осадков, выделением газов при взаимодействии с различными реактивами. Эти методы часто просты в исполнении, но могут быть не очень специфичными и требуют знания химических свойств элементов и соединений.
- Определение растворимости вещества в различных растворителях (вода, кислоты, щелочи, органические растворители) может дать представление о его природе.
- Некоторые вещества имеют характерный цвет или запах, которые могут помочь в их предварительной идентификации.
Совокупность этих данных дает уже достаточно богатый материал и позволяет сделать определенные выводы о характере исследуемого образца.
Инструментальные методы - это современная основа современного анализа вещества, здесь на помощь приходят приборы.
Электрохимические методы - особое направление, которое включает в себя: Потенциометрию - измерение разности потенциалов между электродами для определения наличия определенных ионов. Вольтамперометрию - изучение зависимости тока от приложенного напряжения для качественного определения веществ, способных к окислению или восстановлению.
Количественный анализ определяет количество каждого компонента в образце. Проще говоря, сколько чего содержится? Здесь используются примерно те же методы и инструменты, например, классические методы.
- Гравиметрический анализ - это определение массы вещества после его выделения из раствора в виде осадка определенного состава или после удаления летучих компонентов.
- Титриметрический анализ (объемный анализ) - определение концентрации вещества путем измерения объема раствора реагента известной концентрации (титранта), который точно реагирует с анализируемым веществом.
Многие инструментальные методы, используемые в качественном анализе, также могут быть использованы для количественного определения, при условии калибровки прибора с использованием стандартных образцов известной концентрации.
Ранее такие приборы и такие методы использовались в серьезных лабораториях и в космических исследованиях. Сегодня, благодаря научно-техническому прогрессу анализаторы металлов и сплавов есть практически в каждом ломбарде или приемном пункте вторсырья.
Естественно, это простые и не точные приборы. Качественный анализ подразумевает и сложное оборудование, и наличие специалистов, все это стоит дорого, и работы занимают много времени и усилий. Но только в этом случае вы можете знать наверняка точный состав любого вещества, что крайне важно в самых разных областях нашей деятельности – от медицины до стройматериалов.
***