Laborant.su

Естественно желание, прежде чем писать учебник «Аналити¬ческая химия», попытаться ответить на вопрос: что подразу¬мевают авторы под понятием «аналитическая химия»? Осо¬знание, что есть данная дисциплина, всегда необходимо, так как содержание дисциплины меняется во времени; тем более это необходимо в период ломки старых представлений, а мы переживаем именно такое время в высшем образовании. Тре¬бования времени должны найти отражение во всем цикле программного обеспечения, важнейшим элементом которого является учебник. Переходность периода делает необходимым хотя бы кратко остановиться на принципах классификации иаук, чтобы понять какое место занимает аналитическая химия среди других дисциплин.
1.1. ПРЕДМЕТ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
До настоящего времени классификация наук основывалась прежде всего на объектном принципе, начало которому было положено Ф. Энгельсом, утверждавшим, что каждая наука анализирует отдельную форму движения или ряд связанных между собой и переходящих друг в друга форм движения. Объектный принцип остается основным и в современной клас¬сификации наук. Следствием объектного принципа класси¬фикации является деление наук иа геологию, физику, химию, биологию и другие, а внутри химических наук — иа неорга-ническую, органическую химию и др. В то же время исследо¬ватели всегда в большей или меньшей степени отдавали себе отчет в том, что природа как целое — неделима и деление на отдельные дисциплины может быть только условным, а потому может меняться в зависимости от цели науковед-ческого исследования; при этом подчеркиваются те или иные классификационные признаки или тенденции развития.
Аналитическая химия как научная дисциплина, область техники, область деятельности весьма обширна, если ие ска¬зать огромна. Поэтому определение понятия «аналитическая химия» по необходимости неоднозначно, более того, справед¬ливо, видимо, в этом случае утверждение, что широта понятия,

11

многозначность его определения составляют условие подлин¬ного понимания сущности вещей. Попытка же кратко ответить на вопрос, что такое аналитическая химия, попытка кратко определить понятие «аналитическая химия» приводит к тому что чаще всего в качестве определения подчеркиваются те или иные существенные стороны понятия. Однако во всех определениях подчеркивается прежде всего цель, задача ана¬литической химии: определение качественного и количествен¬ного состава материальных тел и развитие принципов и методов решения этой задачи. Таким образом, наиболее существенным в определении понятия «аналитическая химия» является не объект исследования - и это несмотря на то что объектный принцип классификации наук является тради¬ционным и наиболее признанным,- а цель. Цель как главный определяющий параметр при классификации науки - один из признаков прикладного характера данной науки
К запросам производства отнюдь не безразличны и другие в том числе более фундаментальные дисциплины. Здесь умест¬но напомнить высказывание Ф. Энгельса о том, что никакие университеты не имеют такого значения для развития науки как потребность производства. Правда, роль науки с тех пор' с одной стороны, возросла, что отражается в признании науки производительной силой, а с другой - в настоящее время общественное мнение, к сожалению, чаще хотело бы видеть в науке в целом лишь средство решения сиюминутных практи-ческих задач. И все-таки влияние на развитие той или иной дисциплины общественного производства, развитие общества в целом определяются тем, насколько важны для данной науки прикладные задачи. Дело в том, что проблемы, возникающие в ходе развития общественной практики, как правило не могут быть решены какой-либо одной областью знания Как правило, для решения прикладных задач требуется взаимо¬действие естественных, технических и общественных наук Причем необходимо учитывать, что уровень знаний достиг¬нутый в тот или иной момент развития необходимой области исследования, обычно открывает более или менее широкий спектр научных проблем, ждущих своего решения Как пра¬вило, этот спектр бывает значительно шире, чем спектр интеллектуальных и материальных ресурсов, которыми рас¬полагает научное общество. Выбор проблем, их актуализация проводятся за счет привлечения соображений различного порядка. Наконец, важно подчеркнуть, что сближение науки с практикой не только порождает тенденцию к взаимодей¬ствию всех трех групп наук, но и превращает ее в один из факторов, определяющих движение переднего края науки Особенности развития прикладных дисциплин характерны и для аналитической химии. История аналитической химии 12 полна примеров, иллюстрирующих определяющую роль обще¬ственного, социального заказа в ее развитии. Достаточно напомнить быстрое развитие методов концентрирования и определения следовых количеств элементов в 50-е годы, обу¬словленное работами по получению чистых веществ, или со¬временное развитие методов анализа объектов окружающей среды в связи с осознанием экологической ситуации в мире.
1.2. ЗНАЧЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Значение аналитической химии определяется необходимостью общества в аналитических результатах, в установлении каче¬ственного и количественного состава вещества. Объектами анализа могут быть природные продукты или промышленные материалы неорганического или органического происхожде¬ния, чистые соединения, металлы и сложные сплавы. Иногда необходимо выполнить анализ очень быстро, а порой — на большом расстоянии. Значение аналитической химии, таким образом, определяется как уровнем развития общества, обще-ственной потребностью в результатах анализа, так и уровнем развития самой аналитической химии. Чем же определяется значение аналитической химии для современного общества? Ответить иа этот вопрос можно с помощью примеров. Мы используем этот прием, предполагая, что всякий заинтересо¬ванный читатель вполне сможет иайти нужные аналогии.
Так, одной из глобальных проблем, с которыми столкнулось человечество, стало загрязнение окружающей среды. Здесь, однако, уместно подчеркнуть, что осознанию драматичности экологической ситуации предшествовала огромная по объему работа химиков-аналитиков. Сейчас становится ясной необхо¬димость контролировать содержание большого числа как неорганических, так и органических соединений в воздухе, почве, воде. В связи с этим возросло внимание к аналитиче¬ской химии малых концентраций органических соединений.
Появилась настоятельная необходимость разрабатывать методы определения потенциально канцерогенных соединений: ароматических углеводородов, аминов, азокрасителей, сильно ядовитых органических соединений, например хлорпроизвод-ных бензодиоксаиа и бензофурана. Для этой цели разраба¬тывают методы отбора проб, концентрирования и анализа, создают специальные, довольно дорогостоящие лаборатории.
Загрязнение окружающей среды, с одной стороны, и интен¬сивное использование удобрений, пестицидов, стимуляторов роста, с другой, привело к настоятельной необходимости кон¬троля всей сельскохозяйственной продукции и в целом всех пищевых продуктов. В ряде стран анализ пищевых продуктов по объему обгоняет такие традиционные области применения

аналитической химии, как металлургия. Таким образом, знание состава окружающей среды стало в буквальном смысле слова жизненно необходимым. Задача контроля столь боль¬шого числа объектов и возросший в связи с этим объем работы привели к необходимости повысить эффективность аналитиче¬ской службы, разрабатывать и широко внедрять автомати¬ческие методы анализа.
Следующим важным моментом, характеризующим совре¬менный социальный заказ общества аналитической химии, связан с созданием полностью или частично автоматизирован¬ных химических предприятий и тенденцией к увеличению доли таких предприятий в общем объеме производства. Техноло¬гический процесс усложняется, и для повышения его эффек¬тивности необходим детальный контроль состава технологи¬ческих потоков. Все чаще контролировать производство из лаборатории становится невозможным, возникает необходи¬мость переноса средств контроля непосредственно в цех, туда, откуда, собственно, и управляют технологическим процессом. Соответственно должен быть изменен по сравне¬нию с обычным и сам процесс анализа.
Под анализом в целом понимают последовательность процедур отбора пробы, транспортировки ее в лаборато¬рию, приготовления к анализу, собственно анализ, обработку информации и передачу ее потребителю, который, опираясь на результаты анализа, принимает то или иное решение. Промышленный автоанализатор — датчик химического соста¬ва (ДС) — все процедуры анализа должен проводить авто¬матически и без участия оператора. Более того, ДС должен удовлетворять требованиям и быть частью информационно-измерительной системы (ИИС).
ДС должен быть размещен в цехе, работать длительный срок без обслуживания и передавать аналитическую инфор¬мацию на центральный пульт управления или непосредственно ИИС автоматической системы управления технологией произ¬водства (АСУ ТП). Для обычной аналитической лаборатории конечным продуктом ее работы является результат анализа. Выводы из результатов анализа делает потребитель инфор¬мации, образно говоря, в другой комнате, на другом этаже. Для ДС как части ИИС результат анализа — лишь средство для оценки отклонения контролируемого динамического про¬цесса от оптимального, и вся система в целом должна обла¬дать способностью принимать решение, как должны быть изменены варьируемые параметры для того, чтобы вернуть управляемый процесс к оптимальному режиму.
Для ДС ИИС, контролирующей динамическую систему, становится необходимым учитывать соответствие быстро¬действия прибора и скорости процесса; последнее, а также стоимость ДС определяют необходимое число ДС и места расположения ДС в действующей контролируемой техно¬логической схеме. ДС должен выдерживать условия химиче¬ского промышленного предприятия, например должен быть достаточно коррозионно-устойчивым или механически проч¬ным в условиях вибрации. Значительно более важным по сравнению с лабораторными условиями становится требова¬ние к безотказной работе ДС.
Область исследований и техники, целью которой является создание ДС ИИС контроля качества объектов исследования и АСУ ТП, быстро превращается фактически в новую область аналитической химии. Однако требования в традиционных областях применения аналитической химии, например горно¬добывающей промышленности, металлургии, также возросли как с точки зрения увеличения объема аналитического про¬изводства, так и его качества.
Обсуждая значение аналитической химии в современном обществе, нельзя хотя бы не упомянуть о разного рода иссле-довательских престижных проектах, например космических исследованиях, выполнение которых иногда прямо связано с возможностями аналитической химии. Достаточно напом¬нить о вызвавшем большой общественный резонанс проекте «Вега», позволившем говорить о химическом составе кометы Галлея. Только в результате использования современных дистанционных методов стало возможным обсуждать состав газообразного облака кометы Галлея, атмосферы и грунта Венеры, формулировать химико-аналитические задачи полета на Марс.
Таким образом, состояние и развитие аналитической химии прямо связано с прогрессом общественной жизни в целом. Определение состава вещества — в лаборатории, на пред¬приятии, в поле, в космосе, иногда на большом расстоянии от объекта анализа, часто в реальном режиме времени — стало настолько важным, что все научные дисциплины участ¬вуют в создании методов анализа.