Указание «проведите химический анализ» означает: «определите, что это такое и сколько его», или, говоря химическим языком, «сделайте качественный и количественный анализы».
Качественный анализ позволяет установить, из каких элементов состоит анализируемое вещество и какие ионы, группы атомов или молекулы входят в его состав. В основном качественный анализ основан на превращении анализируемого вещества в некоторое новое соединение, обладающее характерными свойствами. Так, для определения (открытия) ионов Fe(III) в растворе прибавляют несколько капель раствора гексацианоферроата(II) калия K4[Fe(CN)6], при этом выпадает синий осадок, носящий историческое название «берлинская лазурь»:
4 Fe3+ + 3 [Fe(CN)6]4- = Fe4[Fe(CN)6]3 ¯
(лазурно-синий осадок «берлинская лазурь»)
Соли аммония определяют нагреванием вещества с водным раствором щелочи NaOH, при этом ощущается характерный запах аммиака, либо наблюдается посинение влажной лакмусовой бумаги, поднесенной к нагреваемому раствору:
NH4+ + OH- ® H2O + NH3
Количественный состав, а также структура веществ и их идентичность определенному образцу устанавливается с помощью количественного анализа, который предусматривает измерение определенных характеристик веществ и материалов: концентрацию, температуру плавления и кипения и т.д.
Количественным анализом следует называть совокупность химических, физических и физико-химических методов исследования, позволяющих с требуемой точностью определять в образце анализируемого вещества количественное содержание отдельных составных частей или концентрацию их в растворе, а также устанавливать содержание примесей в исследуемом техническом объекте. Выбор метода количественного анализа зависит от данных, полученных при качественном анализе образца.
Предметом аналитической химии как науки является не только практика химического анализа, но и ее теория. Аналитическая химия – наука о методах определения качественного и количественного состава веществ и материалов; наука о методах идентификации и установления структуры химических состояний. Аналитическая химия теоретически обосновывает методы качественного и количественного анализа, развивает химические и физико-химические методы анализа, решает конкретные задачи анализа (например, анализ пестицидов и тяжелых металлов в реке Амур).
Анализ, проведенный с разрушением (растворением, расплавлением, сжиганием) образца называется деструктивным; без разрушения – недеструктивным. Анализ образца, находящегося на расстоянии от анализатора, называется дистанционным; при непосредственном контакте – контактным. Анализ определенной партии образца называется дискретным; всех партий образца – непрерывным.
Классификация видов анализа может основываться на количестве пробы: макро- (102 – 10-1 г вещества), полумикро- (10-1 – 10-2 г), микро- (10-2 – 10-3 г), ультрамикро- (10-3 – 10-6 г), субмикроанализы (до 10-6 – 10-12 г). А также на природе определяемых частиц: изотопный, элементный, функциональный, молекулярный, вещественный, фазовый анализы.
Элементным анализом называют определение атомно-ионного состава вещества (качественный анализ) и определение концентраций этих атомов и (или) ионов (количественный анализ).
Функциональным анализом пользуются химики-органики для определения отдельных структурных групп органических соединений: карбонильной, карбоксильной, гидроксильной, аминной и др.
Молекулярный анализ – это определение химических соединений, в основном, анализ смеси газов (определение CO, CO2, NO2, O3 в воздухе).
Фазовый анализ – анализ включений в неоднородном объекте, определение отдельных фаз в минералах.