Elementaranalys - kvalitativ detektion och kvantitativ bestämning av innehållet av grundämnen och grundämnessammansättningen av ämnen, material och olika föremål. Dessa kan vara vätskor, fasta ämnen, gaser och luft. Elementaranalys låter dig svara på frågan om vilka atomer ( grundämnen ) det analyserade ämnet består av.
Elementaranalys är en av de viktigaste uppgifterna i alla forskningslaboratorium, institut, universitet. Ett ämnes grundämnessammansättning måste vara känd i all produktion för att kontrollera de använda råvarorna, kontrollera produktionen samt färdiga produkter. Järn- och icke -järnmetallurgi , oljeproduktion och oljeraffinering, jordbruk, geologi, gruvdrift och mycket mer är nästan omöjligt utan ett analytiskt laboratorium. Elementaranalys är av yttersta vikt inom analytisk kemi . Under vetenskaplig forskning är det mycket viktigt att ha en korrekt bild av ett ämnes sammansättning för att kontrollera kedjan av omvandlingar av kemiska reaktioner.
Allra i början av metodens bildande var elementaranalys endast kvalitativ . Forskarna utvärderade provernas löslighet i inerta eller reaktiva lösningsmedel, antingen genom volymen av utgasning, eller motståndskraft mot uppvärmning, färgförändring, flamfärg, förändring i fastillstånd, etc. Det vill säga, de använde huvudsakligen fysiskt påtagliga parametrar som en person kunde analysera oberoende utan ytterligare enheter.
För närvarande, med utvecklingen av vetenskapliga framsteg, har instrumentella kvantitativa metoder baserade på moderna fysikalisk-kemiska analysmetoder kommit i förgrunden .
Kvantitativ elementaranalys baseras på att mäta de fysikaliska egenskaperna hos materialen som studeras beroende på innehållet i det element som bestäms: intensiteten hos karakteristiska spektrallinjer, värdena för kärnfysikaliska eller elektrokemiska egenskaper, etc. De första kvantitativa metoderna elementaranalys var gravimetri och titrimetri , som fortfarande ofta överträffar instrumentella metoder. Endast coulometri och elektrogravimetri konkurrerar framgångsrikt med dem när det gäller noggrannhet .
Elementaranalys är viktig vid miljöanalytisk och sanitär-epidemiologisk kontroll, analys av livsmedel och foder, metaller och legeringar, oorganiska material, högrena ämnen, polymera material, halvledare, petroleumprodukter etc. i vetenskaplig forskning.
Bland de instrumentella analysmetoderna är röntgenfluorescens, atomemission (inklusive induktivt kopplad plasma ), atomabsorptionsspektrometri , spektrofotometri och luminescensanalys utbredda . Elektrokemiska metoder ( polarografi , potentiometri , voltammetri , etc.), masspektrometri (gnista, laser, induktivt kopplad plasma , etc.), olika typer av aktiveringsanalys. Lokala analysmetoder och ytanalysmetoder ( elektron- och jonsondmikroanalys, Auger-elektronspektroskopi, etc.) etc.
Vid val av metod och analysmetod, strukturen på de analyserade materialen, kraven på bestämningsnoggrannhet, gränsen för detektion av element, känsligheten för bestämning, selektivitet och specificitet, samt kostnaden för analysen, kvalifikationerna antal personal, analyshastigheten, nivån av erforderlig provberedning och tillgången på nödvändig utrustning beaktas.
Till exempel, när man analyserar metaller och legeringar med en känslighet på cirka 0,01 %, är det optimala valet en gnist -opto-emissionsspektrometer , som en analysator som bestämmer huvudelementen som används i stål ( kol , kisel , mangan , molybden , vanadin , järn). , krom , nickel och andra). För mindre exakt analys av stålsorter och legeringar är det bekvämt att använda en bärbar röntgenfluorescensspektrometer . För analys av cement , betong, malm är en av de pålitliga lösningarna en vågspridande röntgenfluorescensanalysator. En laseroptisk emissionsspektrometer är väl lämpad för studier av glas och keramik. Atomabsorptionsspektrometer låter dig analysera nästan vilket ämne som helst med god noggrannhet. Nackdelen med metoden är höga krav på provberedning och lång analystid. Spektrofotometern används i stor utsträckning vid analys av vätskor.
När de bestämmer spåren av element tillgriper de ofta sin preliminära koncentration. Interferensen associerad med matrissammansättningen och den ömsesidiga påverkan av de analytiska signalerna från elementen på varandra reduceras genom att tillgripa deras separation. I vissa fall kan störningar reduceras avsevärt på grund av det rationella valet av instrumentella analysförhållanden och skapandet av nödvändig programvara och matematisk programvara. Till exempel gör en röntgenfluorescensspektrometer det möjligt att bestämma innehållet av skadliga tungmetaller i vatten efter koncentrering och utfällning på speciella filter, vilket kommer att möjliggöra analys vid nivån av maximalt tillåtna koncentrationer på ~ 10–8 %. Men den mest exakta metoden för att bestämma spårelement är en induktivt kopplad plasmaspektrometer, som bestämmer 10 -8 % - 10 -9 % för nästan vilket element som helst.