Аналитическая химия

С. С. Гавриченкова

АНАЛИТИЧЕСКАЯ 

ХИМИЯ

Допущено Министерством образования  

Республики Беларусь в качестве учебного пособия  

для учащихся учреждений образования,  

реализующих образовательные программы  

среднего специального образования по группам специальностей 

«Производство продуктов питания», «Производство, хранение  

и переработка продукции растениеводства»,  

«Общественное питание»

Минск
РИПО
2020

УДК 543(075.32)
ББК 24.4я723

Г12

А в т о р:

преподаватель УО «Минский государственный профессионально- 

технический колледж кулинарии» С. С. Гавриченкова

Р е ц е н з е н т ы:

цикловая комиссия естествознания филиала УО «Белорусский государственный 

экономический университет» «Минский торговый колледж» (С. Т. Суббот);

доцент кафедры химии УО «Могилевский государственный университет 

продовольствия» кандидат технических наук, доцент Е. А. Трилинская

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее 

части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства образо
вания Республики Беларусь.

Г12

Гавриченкова, С. С.

Аналитическая химия : учеб. пособие / С. С. Гавриченкова. – Минск : 

РИПО, 2020. – 198… с. : ил.

ISBN 978-985-7234-69-1.

В учебном пособии рассматриваются теоретические вопросы основ 
В учебном пособии рассматриваются теоретические вопросы основ 

аналитической химии, освоение которых поможет приобрести навыки 
аналитической химии, освоение которых поможет приобрести навыки 
практического применения методов качественного и количественного 
практического применения методов качественного и количественного 
анализа в технохимическом контроле пищевых производств и правильно 
анализа в технохимическом контроле пищевых производств и правильно 
оценивать полученные результаты.
оценивать полученные результаты.

Приводятся основные формулы расчета результатов анализа и спосоПриводятся основные формулы расчета результатов анализа и спосо
бы их применения в пищевой промышленности. Отражаются современбы их применения в пищевой промышленности. Отражаются современные достижения аналитической химии и тенденции ее развития.
ные достижения аналитической химии и тенденции ее развития.

Предназначено для учащихся учреждений среднего специального обПредназначено для учащихся учреждений среднего специального об
разования по группам специальностей «Производство продуктов питаразования по группам специальностей «Производство продуктов питания», «Производство, хранение и переработка продукции растениеводния», «Производство, хранение и переработка продукции растениеводства», «Общественное питание».
ства», «Общественное питание».

УДК 543(075.32)

ББК 24.4я723

ISBN 978-985-7234-69-1      
 © Гавриченкова С. С., 2020

 
 
 
              © Оформление. Республиканский институт

 
 
 
 
        профессионального образования, 2020

ПРЕДИСЛОВИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ

Определение доброкачественности и безопасности продо
вольственного сырья и пищевых продуктов – в настоящее время 
одна из наиболее актуальных аналитических задач. 

Качество продукции регламентируют единые требования, 

предъявляемые к данному виду продукции исходя из действующей нормативной и технической документации. Технические 
регламенты и стандарты, а также правила, нормы, рекомендации 
помогают проведению организационных, технологических, экономических и других мероприятий, направленных на повышение 
качества продукции.

Установлено, что более 70 % вредных веществ в организм 

человека попадает через пищу. Техногенные загрязнители окружающей среды через почву, воду и воздух попадают в пищевые 
продукты. Однако пищевые продукты дополнительно загрязняют природные вредные вещества и токсины, образующиеся при 
неправильном хранении, нарушениях технологии. В пищевые 
продукты вводят многочисленные пищевые добавки, пища загрязняется через упаковку и т. д. В связи с этим безопасность и 
здоровье человека в наибольшей степени определяются чистотой 
и качеством пищевых продуктов, питьевой воды, так как многие 
вредные загрязнители обладают канцерогенным и мутагенным 
действием. 

Исследование любого пищевого продукта – сложная ана
ли ти ческая задача. Для определения качества сырья и пищевых 
продуктов используют химические методы анализа, которые являются одним из разделов аналитической химии – науки о методах и средствах определения, изучения состава и структуры 
веществ, а также их разделения и идентификации. Для различных пищевых продуктов необходимо приспосабливать стандартные мето ды с учетом особенностей состава и физико-химической 

Предисловие

структуры этих продуктов, а также сопутствующих определяемому веществу компонентов.

Аналитическая химия – не просто учебная дисциплина, на
капливающая и систематизирующая знания. Эта наука имеет 
огромное практическое значение, обеспечивая возможность проведения химического анализа во всех областях жизни общества. 
Без эффективного химического анализа невозможны функционирование ведущих отраслей народного хозяйства, систем охраны природы и здоровья населения, развитие многих смежных 
областей знания.

Методы аналитической химии разнообразны, и их можно 

классифицировать по различным признакам. В зависимости от 
цели исследований различают качественный и количественный 
анализ. Качественный анализ предназначен для установления наличия или отсутствия определяемых элементов или компонентов 
в анализируемом образце. Количественный анализ дает сведения 
о количественном содержании всех или отдельных компонентов.

Поэтому учебный материал должен излагаться таким обра
зом, чтобы учащиеся смогли изучить все этапы: от отбора пробы до получения результатов анализа, способов их обработки и 
аналитической метрологии. Материал данного учебного пособия зна комит учащихся со значением аналитической химии при 
производстве продуктов питания: приводятся основные понятия 
качественного и количественного химического анализа, способы 
выражения состава и приготовления растворов, формулы расчета результатов анализа; теория методов грави- и титриметрического анализа: нейтрализации (кислотно-основного титрования), 
редоксиметрии (окислительно-восстановительного титрования) 
и др., а также методов инструментального анализа как наиболее перспективных. Указывается применение каждого из рассмотренных методов в пищевой промышленности.

Цель данного учебного пособия – помочь учащимся в осво
ении теоретических основ аналитической химии и приобретении навыков практического применения методов качественного 
и количественного анализа для определения соединений неорганической и органической природы, активного использования 
этих методов в технохимическом контроле пищевых производств 
и правильной оценки полученных результатов.

Предисловие

В целом задачами аналитической химии являются:
 
• развитие теории химических и физико-химических мето
дов анализа, разработка методов и приемов исследования пищевых продуктов;

 
• разработка методов разделения веществ и методов концен
трирования микропримесей;

 
• контроль в процессе проведения исследовательских работ в 

области химии, пищевой промышленности;

 
• химико-аналитический контроль в ходе химико-техноло
гических процессов;

 
• создание методов автоматического контроля технологиче
ских процессов.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ АНАЛИЗА
ГЛАВА 1. МЕТОДЫ АНАЛИЗА

1.1. Методы анализа вещества, их особенности
1.1. Методы анализа вещества, их особенности

В настоящее время разработано несколько тысяч методов 

анализа. Каждый из них выявляет то или иное свойство определяемого вещества, позволяющее его обнаружить и (или) измерить 
его количество. 

Свойства веществ разделяют на две группы: 
1) интенсивные свойства не зависят от количества вещества 

и не обладают свойством аддитивности (способностью суммироваться). Их используют для целей качественного анализа. При 
этом свойство только фиксируется. К интенсивным свойствам 
относят, например, характерный спектр поглощения или испускания, показатель преломления вещества, длину волны или частоту линии в спектре и др.;

2) экстенсивные свойства зависят от количества вещества и 

обладают свойством аддитивности. Их используют для целей количественного анализа. При этом основное внимание уделяют 
измерению свойства вещества в исходном состоянии или после 
химических превращений. К экстенсивным свойствам относят, 
например, светопоглощение, интенсивность спектральной линии, показатель преломления раствора и др.

Любое свойство вещества, которое можно использовать для 

установления качественного или количественного состава объекта, называют аналитическим сигналом. Регистрация сигнала положена в основу качественного анализа, а на измерении численного 
значения величины такого сигнала базируется количественный 
анализ.

Для получения аналитического сигнала используют: 
 
• химические реакции различных типов (кислотно-основ
ные, окислительно-восстановительные, комплексообразования); 

 
• различные процессы (осаждение, растворение, экстракция); 

1.1. Методы анализа вещества, их особенности

 
• различные свойства анализируемых веществ или продук
тов реакции (химические, физические, биологические). 

Метод анализа – это совокупность правил и приемов вы
полнения анализа, позволяющих определить химический состав 
и структуру веществ (систем).

В аналитической химии в зависимости от вида анализа раз
личают методы разделения, определения (обнаружения) и гибридные, сочетающие первые два метода. 

Основной задачей разделения является отделение мешающих 

компонентов или выделение определяемого компонента в виде, 
пригодном для качественного или количественного определения. 
Часто при этом происходит концентрирование компонента. 

Концентрирование – это операция (процесс), в результате 

которой повышается отношение концентрации или количества 
микрокомпонента к концентрации или количеству макрокомпонента.

В методах определения содержание анализируемого компо
нента находят в пробе без предварительного разделения.

Таким образом, в аналитической химии используют все воз
можности для получения информации о составе вещества, поэтому для современной аналитической химии характерно большое разнообразие методов анализа по количеству исследуемого 
вещества.

В зависимости от м а с с ы  а н а л и з и р у е м о г о  в е щ е с т в а 

различают:

 
• макроанализ (> 0,1 г вещества);
 
• полумикроанализ (0,1–0,01 г);
 
• микроанализ (0,01–10–3 г);
 
• ультрамикроанализ (10–6 г);
 
• субмикроанализ (10–9 г вещества).
В зависимости от с в о й с т в а  в е щ е с т в а  метод сохраняет 

название измеряемого свойства.

Например, измерение массы осадка – гравиметрия; интен
сивности окраски раствора – фотометрия, спектрофотометрия; 
ЭДС – потенциометрия.

По определенным к л а с с а м  в е щ е с т в выделяют:
 
• анализ металлов;
 
• анализ H2O;
 
• газовый анализ;

Глава 1. Методы анализа

 
• силикатный анализ;
 
• элементный анализ органического соединения.
По ц е л е в о й  н а п р а в л е н н о с т и  различают анализ:
 
• судебный;
 
• производственный;
 
• арбитражный и т. д.
По спец и а л ьн ы м  р а з де л а м  а н а л и т и че ской  х и м и и 

выделяют:

 
• фазовый анализ с целью определить отдельные фазы гете
рогенной системы;

 
• вещественный (рациональный) анализ с целью определить 

конкретные химические соединения в пробе (например, оксиды).

В зависимости от п р и р о д ы  о б н а р у ж и в а е м ы х  и л и 

о п р е д е л я е м ы х  ч а с т и ц  различают: 

 
• элементный анализ для определения элементного состава 

вещества; 

 
• функциональный анализ для обнаружения и определения 

различных функциональных групп; 

 
• молекулярный анализ для обнаружения молекул и опреде
ления молекулярного состава анализируемого вещества; 

 
• фазовый анализ для обнаружения и определения различ
ных фаз (твердых, жидких, газообразных), входящих в данную 
анализируемую систему.

В рамках классификации, основанной на х и м и ч е с к и х 

и  ф и з и ч е с к и х  с в о й с т в а х  а н а л и з и р у е м ы х  в е щ е с т в 
(с и с т е м), применяют несколько групп методов анализа: химические, физические, физико-химические. Между физическими 
и физико-химическими методами не всегда можно установить 
строгую границу. Поэтому часто их объединяют под общим названием «инструментальные методы».

1.2. Сущность и задачи качественного анализа
1.2. Сущность и задачи качественного анализа

Задачей качественного анализа является установление хими
ческого состава анализируемого объекта.

Анализируемый объект может состоять из одного вещества 

(простого или сложного), а также представлять собой смесь веществ. При этом могут представлять интерес разные составляющие объекта. Например, можно определять, из каких ионов, 

1.2. Сущность и задачи качественного анализа

элементов, молекул, фаз, групп атомов состоит анализируемый 
объект. В продуктах питания чаще всего определяют ионы, простые или сложные вещества, которые являются либо полезными 
(Ca2+, NaCl, жир, белок и др.), либо вредными для организма 
человека (Cu2+, Pb2+, пестициды и др.). Осуществлять это можно 
двумя способами: идентификацией и обнаружением.

Идентификация – установление идентичности (тождества) 

исследуемого химического соединения с известным веществом 
(эталоном) путем сравнения их физических и химических свойств.

Для этого предварительно изучают определенные свойства 

заданных эталонных соединений, присутствие которых предполагают в анализируемом объекте. Например, проводят химические реакции с катионами или анионами (эти ионы являются 
эталонами) при исследовании неорганических веществ либо измеряют физические константы эталонных органических веществ. 
Затем выполняют те же испытания с исследуемым соединением 
и сопоставляют полученные результаты.

Обнаружение – проверка наличия в анализируемом объекте 

тех или иных основных компонентов, примесей и др.

Качественный химический анализ в основном базируется на 

превращении анализируемого вещества в производное новое соединение, обладающее характерными свойствами: цветом, определенным физическим состоянием, кристаллической или аморфной структурой, специфическим запахом и т. д. Эти характерные 
свойства называют аналитическими признаками.

Химическую реакцию, при проведении которой проявляют
ся аналитические признаки, называют качественной аналитической реакцией.

Вещества, применяемые для проведения аналитических ре
акций, называют реактивами или реагентами.

Качественные аналитические реакции и, соответственно, 

реактивы, используемые в них, в зависимости от области применения разделяют на групповые (общие), характерные и специфические.

Групповые реакции позволяют выделить из сложной смеси ве
ществ под воздействием группового реагента целые группы ионов, 
имеющие одинаковый аналитический признак. Например, к групповым реагентам относится карбонат аммония (NH4)2CO3, так 
как с ионами Ca2+, Sr2+, Ba2+ он образует белые нерастворимые в 
воде карбонаты.

Глава 1. Методы анализа

Характерными называют такие реакции, в которых участву
ют реактивы, взаимодействующие с одним или небольшим числом ионов. Аналитический признак в этих реакциях чаще всего 
выражен характерным цветом. Например, диметилглиоксим – 
характерный реактив на ион Ni2+ (осадок розового цвета) и на 
ион Fe2+ (растворимое в воде соединение красного цвета).

Наиболее значимыми в качественном анализе являются 

специфические реакции. Специфической реакцией на данный 
ион называют такую реакцию, которая позволяет обнаружить 
его в условиях опыта в смеси с другими ионами. Такой реакцией 
является, например, реакция обнаружения иона NH4

+, протека
ющая под действием щелочи при нагревании:

NH4

+ + OH– → N3 ↑ + H2О

Выделяющийся аммиак можно определить по специфиче
скому запаху, изменению цвета индикаторной бумаги и другим 
свойствам.

В качественном химическом анализе смесей веществ и различ
ных материалов используют систематический и дробный анализ. 

Систематический анализ предусматривает разделение смесей 

групповыми (общими) реактивами, которые позволяют отделить 
группу веществ и проводить их обнаружение после разделения 
или выделения. Применение общих и групповых реактивов привело к созданию серии аналитических классификаций катионов. 
Обычно название систематических методов определяется применяемыми групповыми реагентами: сульфидный (сероводородный), кислотно-основный (щелочной), аммиачно-фосфатный 
и др. Аналитические классификации создавали на основе эмпирических данных.

Дробный анализ, в отличие от систематических методов, не 

может быть основан на эффекте взаимодействия ионов с одним 
или несколькими групповыми реагентами. Дробный анализ проводят с отдельными порциями раствора или порошка пробы без 
предварительного разделения, т. е. в присутствии всех компонентов пробы и в любой последовательности. Дробное разделение 
проводят по одной и той же схеме: сначала устраняют мешающие 
ионы, затем проводят обнаружение иона с помощью различных 
характерных реакций. Поскольку на выполнение реакций дробным методом затрачивают мало времени, то для обнаружения 
иона можно использовать несколько реакций, последовательное