1.5 Фізичні методи аналізу.

У фізичних методах аналізу кількість речовини визначають вимірюванням параметра певної фізичної властивості речовини, причому хімічні реакції або зовсім не проводяться, або мають другорядне значення. До фізичних властивостей належать, наприклад, густина речовини, теплопровідність, колір, електропровідність, твердість, радіоактивність та ін.

Підготовчий етап фізичних методів аналізу полягає в тому, що спочатку експериментально встановлюють залежність певної фізичної властивості речовини від кількості або концентрації цієї речовини в розчині і складають відповідні таблиці; іноді користуються також графіком, на осі ординат якого відкладають чисельний параметр фізичної властивості речовини, на осі абсцис - концентрацію. За такими таблицями або графіком легко визначити невідому концентрацію речовини, якщо виміряти параметр якоїсь фізичної властивості системи.

Нижче наводимо коротку характеристику деяких фізичних методів аналізу.

Кондуктометричний метод. Грунтується на вимірюванні електропровідності розчинів або газів. Концентрацію сульфатної кислоти в розчині визначають порівнянням даних електропровідності цього розчину з даними таблиці. Відомий також термокондуктометричний метод аналізу газів. У газову суміш вміщують нагрітий платиновий дріт і вимірюють його електропровідність. Електропровідність дроту залежить від його температури, яка змінюється залежно від теплопровідності окремих компонентів газової суміші. Так, теплопровідність вуглекислого газу дуже відрізняється від теплопровідності азоту або окису вуглецю. Тому зміна процентного вмісту СО2 в суміші СО і N2 дуже впливає на електропровідність платинового дроту. На цьому принципі грунтуються різні конструкції термокондуктометричних газоаналізаторів.

Фотометричний метод. Грунтується на вимірюванні інтенсивності забарвлення розчинів або газових сумішей. За цим методом можна визначати вміст органічних барвників у розчинах, забарвлених окислів азоту в газах тощо.

Спектральний метод. Матеріал, що аналізують, піддають дії високої температури електричної іскри або електричної дуги. Під впливом високої температури атоми елементів збуджуються і починають випромінювати світло. Це випромінювання - так званий емісійний спектр - розкладають на складові частини спеціальними приладами - спектрографами і фотографують. Порівнявши інтенсивність окремих ліній спектра матеріалу, який аналізують, з лініями відповідного етанолу з точно відомим вмістом окремих елементів, можна визначити ці елементи.

Радіоактиваційний метод. Цей метод виник в останні роки у зв’язку з відкриттям атомної енергії і конструюванням діючих атомних реакторів. Суть методу полягає в тому, що досліджуваний матеріал піддають дії нейтронного випромінювання в атомному реакторі. При взаємодії нейтронів з ядрами елементів відбуваються ядерні реакції і утворюються радіоактивні ізотопи всіх елементів, які входять до складу проби. Потім пробу переводять у розчин і відділяють хімічними методами один елемент від іншого. Завершальним етапом визначення є вимірювання інтенсивності радіоактивного випромінювання кожного елементу проби. Паралельно з цим аналізують еталонну пробу з точно відомим вмістом окремих елементів: еталон теж піддають дії нейтронного випромінювання в реакторі і обробляють хімічними методами так само, як і досліджуваний матеріал. Порівнюючи інтенсивність радіоактивного випромінювання окремих фракцій еталонної проби і досліджуваного матеріалу, роблять висновок про кількісний вміст окремих елементів.

Радіоактиваційний метод аналізу дуже чутливий. За ним можна визначати окремі елементи, вміст яких становить 10-8 - 10-10%.