khimie.ru

Немало исследований изначально нацелено на решение второй задачи, на развитие определенного метода анализа. Примерами в истории могут быть работы Розе и Фрезениуса (качественный анализ), Маргеритта (перманганатометрия), Бунзена и Кирхгофа (спектральный анализ), Фирордта (спектрофотометрия), Уолша и Львова (атомная абсорбция) и др. Их, пожалуй, гораздо больше, чем общеаналитических, но меньше, чем работ, посвященных разработке методик. В литературе можно найти данные о сравнительной популярности разных методов у исследователей-аналитиков, «Чеммпионом» среди методов в 1950 — 1960-е гг. был фотометрический анализ, а в 1980 — 1990-е гг. множество исследований было связано с теми или иными вариантами хроматографического анализа.

Кто создает методы анализа? В первую очередь это профессиональные аналитики, однако не только они. Исторический анализ показывает, что «родителями» методов могут быть: 1) профессиональные аналитики; 2) ученые, работающие в других областях знания, для которых анализ — важное средство, например молекулярные биологи и биохимики; 3) специалисты, работающие в других областях и наталкивающиеся, часто совершенно случайно, в ходе своих исследований на явления, свойства и закономерности, которые можно использовать для анализа. Аналитик-профессионал Б. В. Львов предложил атомно-абсорбционную спектрометрию с электротермическими атомизаторами (1959) — это пример открытий первой группы. Биохимики разработали гель-проникающую хроматографию, так как испытывали потребность в подобном методе разделения; это пример новаций второй группы. А физикохимик Я. Гейровский, изучавший поверхностные явления, обнаружил явление на ртутной капле, которое можно использовать для определения концентрации веществ в растворе. Заслуга ученого в том, что он это понял, хотя исходная задача была несколько иной. Работа Я. Гейровского иллюстрирует создание аналитических методов по третьему пути.

Разработка метода анализа происходит в несколько стадий, разделенных не столько хронологией, сколько логикой. Как уже сказано, методы определения основаны на зависимости каких-либо свойств веществ от их состава. Поэтому важным этапом является отыскание (или заимствование) и изучение таких зависимостей. При этом необходимо найти количественное выражение зависимости, т.е. уравнение связи между свойством и составом. Далее нужно разработать способы и устройства для регистрации свойства (аналитического сигнала), приемы осуществления метода, устранить помехи со стороны других, не интересующих аналитика компонентов. Необходима оценка метрологических характеристик метода — воспроизводимости, правильности результатов, пределов концентраций, которые можно определять, круга объектов анализа. Наконец, почти всегда исследуют природу, механизм процессов, лежащих в основе метода.

Как уже было сказано, именно аналитики создают теории, моделирующие аналитический сигнал как функцию концентрации аналита в реальных условиях и позволяющие предвидеть возможности данного метода при решении тех или иных химико-аналитических задач. Именно аналитики разрабатывают алгоритмы, позволяющие подбирать оптимальные условия измерения сигнала, повышать чувствительность и селективность, уменьшать Шумы и помехи, сокращать трудоемкость и стоимость измерений, Упрощать аппаратуру, создают схемы градуировки, стандартные образцы и, наконец, частные методики анализа. Примером могут быть работы А. К. Бабко и других советских ученых (Н. П. Комарь А.Т. Пшшпенко, В.М.Пешкова, В. А. Назаренко, В. И. Кузнецов, В. Ф. Барковский), относящиеся к фотометрическому анализу. На основе достижений химии комплексных соединений, в частности на основе созданной Я. Бьеррумом и другими скандинавскими физикохимиками теории ступенчатого комплексообразования постепенно была разработана новая, чисто аналитическая теория. Она позволяет подбирать подходящие реагенты для перевода определяемого вещества в окрашенную форму, рассчитывать оптимальные условия определения того или иного вещества, предвидеть и даже количественно рассчитывать степень влияния разных посторонних веществ на результаты анализа. Теперь даже студенты-химики могут априорно (по известным константам равновесий) рассчитать необходимую концентрацию фотометрического реагента или оптимальное значение рН фотометрируемого раствора.

Важный аспект современных исследований — моделирование аналитического сигнала как функции концентрации определяемого вещества (аналита), а также других факторов. Моделирование может быть как статистическим, так и содержательным, основанным на известных теоретических положениях. В любом случае исследователь должен прийти к адекватным моделям, а затем использовать их для оптимизации методик и/или для лучшего понимания теоретических основ данного метода.