Таким образом, даже краткий обзор основных видов взаимодействий, определяющих принципы химического анализа, показывает, что при проведении химического анализа используются измерения практически всех известных физических величин.
Это обстоятельство составляет одну из особенностей измерения концентрации и предопределяет связь данного вида измерений с другими, как это представлено на рис. 143.
Только этим, однако, не исчерпываются особенности измерений в химическом анализе. Определяющим для понимания специфики измерения концентрации, а тем самым для разработки методов метрологического обеспечения данного вида измерений, является место измерений в качественном и количественном анализе.
6.1.1. Измерения в качественном химическом анализе
При проведении качественного анализа установление химической индивидуальности компонента осуществляется путем идентификации на основе так называемой процедуры распознавания образов. Для того, чтобы однозначно ответить на вопрос, из каких химических элементов (соединений) состоит данное вещество, необходимо располагать набором как общих физических свойств, так и наиболее характерных химических реакций. Сочетание тех и других позволяет определить химическую индивидуальность того или иного компонента.
Классическим
примером является создание Д.И. Менделеевым образов химических элементов
(экабора, экаалюминия, экакремния), которые в то время (1869 г.) еще не были
известны. 
В табл. 34 представлено сравнение свойств экакремния. положенных в основу его "образа", со свойствами этого элемента, названного германием, установленными экспериментально. Сравнение показывает, что образ неизвестного элемента был составлен довольно точно, что позволило сразу же идентифицировать открытый элемент как экакремний. То же самое имело место и по отношению к двум другим элементам: скандию (экабору), открытому в 1879 г., и галлию (экаалюминию), открытому в 1875 г.
Таблица 34
|
Свойства, формирующие образ |
Экакремний (данные Менделеева) |
Германий (экспериментальные данные) |
|
Атомная масса Плотность Атомный объем |
72 5,5 13 |
72,6 5.47 13,2 |
|
Цвет Свойства его хлорида |
Грязно-серый Кипит ниже 100°С |
Серовато-белый Кипит npи t C86.5 "С |
Приведенный выше пример идентификации элементов на основании их образов демонстрирует не только сам принцип идентификации, но и те потенциальные возможности, которые заложены в предложенной Д.И. Менделеевым периодической системе элементов, послужившей теоретической базой для формирования образов еще неизвестных элементов.
Такой или аналогичный подход, основу которого составляют установленные закономерности изменения свойств элементов (соединений), используется для формирования образов неизвестных еще химических веществ. Идентификация известных веществ осуществляется на основании экспериментальных данных о свойствах этих веществ. В настоящее время для формирования образа используются не только данные по таким общефизическим свойствам, как плотность, показатель преломления, температуры кипения и плавления, вязкость и т. п., но, в первую очередь, по таким информативным свойствам, как спектральные характеристики в широком диапазоне длин волн от инфракрасной области до ультрафиолетовой, а также масс-спектральные характеристики. С этой целью создаются атласы таких характеристик и на их основе формируют банки данных,
На этапе формирования банка данных большое значение приобретают экспериментальные исследования самого широкого спектра свойств индивидуальных веществ. При этом к индивидуальным веществам предъявляется требование, чтобы степень их чистоты, определяемая концентрацией основного компонента, обеспечивала получение характеристических констант, неискаженных присутствующими в индивидуальном веществе примесями.
Следует отметить, что идентификация, базирующаяся на наборе свойств, присущих какому-либо конкретному компоненту и представляющих его образ, в конечном счете опирается на постулат: чистому веществу соответствует постоянство его свойств.
Индивидуальное вещество обладает бесконечным множеством свойств. Для его идентификации выбирается некоторый ограниченный набор свойств, формирующий образ данного индивидуального вещества. Важным является то обстоятельство, что выбор этих свойств во многом зависит от природы других компонентов, присутствующих в анализируемом объекте.
Таким образом, измеряемыми величинами в качественном анализе являются физические величины, соответствующие выбранному набору свойств. Единицами будут соответствующие единицы каждой из выбранных величин.*
Достоверность всего качественного анализа, опирающегося на процедуру распознавания образов, определяется двумя факторами:
1) оптимальностью перечня физических свойств и химических взаимодействий, используемых при этом;
2) точностью измерения выбранных свойств.
Сравнивая эти два фактора по значимости, следует подчеркнуть, что выполнение второго условия обязательно, но недостаточно для получения правильных результатов качественного анализа. Определяющее значение имеет сам выбор свойств, положенный в основу идентификации химических компонентов, т.е. этап формирования образа.
Это обстоятельство предопределяет ту особую роль, которую выполняют измерения в качественном анализе. В качественном анализе, несмотря на требование о необходимости точных измерений свойств, составляющих образ анализируемого компонента, правильность результата анализа в конечном счете не определяется только правильностью измерения этих свойств.
* Такие измерения свойств ничего общего с трактовкой индивидуальных веществ как эталонов качественного анализа не имеют.
Для этого вывода есть ряд причин:
1. Присутствие в анализируемом объекте мешающих компонентов, т.е. так называемый "эффект матрицы".
2. Измеряемое свойство, т.е. характеристическая константа данного вещества может быть неразличимо близка к аналогичной для другого вещества.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.