Физико-химические методы анализа. Часть 1

Федеральное государственное бюджетное 
образовательное учреждение высшего образования 
«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана 
(национальный исследовательский университет)»
Физико-химические методы анализа
Часть 1
Учебно-методическое пособие 

УДК 543(076.5)
ББК 24.46
 
Ф50
Издание доступно в электронном виде по адресу
https://bmstu.press/catalog/item/6720
Факультет «Фундаментальные науки»
Кафедра «Химия»
Рекомендовано Научно-методическим советом
МГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебно-методического пособия
Авторы:
С.Л. Березина, В.Н. Горячева,
Е.А. Елисеева, Т
.И. Шабатина
Физико-химические методы анализа : учебно-методическое 

Ф50  
пособие. Ч. 1 / [С. Л. Березина и др.]. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2020. — 69, [3] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-5339-9
Пособие служит руководством для самостоятельной подготовки студентов к защите модуля «Физико-химические методы анализа» дисциплины «Аналитическая химия». Включает разделы 
«Оптические методы анализа», «Хроматография», «Экстракция». 
Изложены теоретические представления, рассмотрены классификация, аналитические возможности и области применения методов, 
дана характеристика используемой аппаратуры. Приведены расчетные формулы и примеры решения типовых задач.
Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по направлению подготовки «Техносферная безопасность» (бакалавриат), 
а также для студентов других технических университетов.
УДК 543(076.5)
ББК 24.46
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020
© Оформление. Издательство 
ISBN 978-5-7038-5339-9 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2020

Предисловие
Решение задач, связанных с теорией и практикой лабораторного физико-химического анализа, является важной составляющей освоения студентами материала дисциплины «Аналитическая 
химия».
В соответствии с разработанной в МГТУ им. Н.Э. Баумана 
программой дисциплины «Аналитическая химия» для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению подготовки 
«Техносферная безопасность», содержание учебно-методического 
пособия направлено на формирование у студентов компетенций, 
установленных ФГОС ВО, на развитие химической грамотности, овладение элементами самоорганизации и самостоятельного 
мышления.
Результатами освоения дисциплины являются получение фундаментальных знаний в данной области химии, овладение методами безопасного обращения с химическими материалами с учетом 
их физических и химических свойств, развитие способностей использовать их в будущей производственной деятельности, в лабораторных и технологических условиях.
Цель этого пособия, издаваемого впервые, — предоставление 
в помощь студентам теоретического материала для их самостоятельного освоения теоретических и практических основ физикохимических методов анализа.
В части 1 пособия представлены разделы «Оптические методы 
анализа», «Хроматография», «Экстракция». Каждый раздел содержит необходимые теоретические сведения, включающие классификацию методов анализа, их аналитические возможности и  области применения, характеристику используемой аппаратуры. 
Приводятся расчетные формулы и примеры решения типовых задач.
Для успешного освоения материала пособия студенты должны 
знать классы и химические свойства неорганических и органических веществ, типы химических реакций, строение и свойства координационных соединений, кинетические и термодинамические характеристики процессов, уметь проводить расчеты концентраций.

Предисловие
4
Для решения задач требуются знания, приобретенные при 
изучении некоторых разделов дисциплин естественнонаучного 
цикла — физики, математики и информатики.
Содержание разделов пособия адаптировано к познавательному уровню студентов и структурировано в соответствии с заданиями, предлагаемыми студентам для защиты модуля. Эти задания приведены в пособии «Вопросы и задачи для защиты модуля 
«Физико-химические методы анализа» по курсу аналитической 
химии» авторов В.Н. Горячевой, Е.А. Якушевой, Ж.Н. Медных, 
С.Л. Березиной (М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017).
Планируемым текущим результатом освоения студентами материала пособия является подготовка к защите лабораторных работ, выполнению домашнего задания и сдаче зачета по указанным 
разделам модуля дисциплины «Аналитическая химия».
В результате освоения материала данного пособия студент 
должен:
знать
•принципы, положенные в основу методов анализа;
•химические свойства объектов анализа (неорганических и органических веществ); 
•особенности строения и агрегатные состояния анализируемых веществ (газы, твердые тела, жидкие среды);
•названия используемых веществ по систематической номенклатуре;
•свойства анализируемых соединений и основные способы их 
получения;
•массы проб, используемых для макро- и микроанализа;
•специфические особенности, возможности и ограничения 
методов анализа (степень автоматизации, экспрессность, селективность, чувствительность, предел обнаружения);
•основные области практического применения методов анализа;
уметь
•обоснованно аргументировать выбор метода анализа;
•применять необходимую аппаратуру;
•определять качественный и количественный состав анализируемых смесей;
•осуществлять подготовку проб к исследованиям; 
•проводить аналитические измерения;
•фиксировать результаты экспериментальных исследований;
•анализировать полученные результаты;

Предисловие
5
владеть
•аналитическими методами получения и исследования химических веществ и реакций;
•навыками работы с аппаратурой;
•навыками проведения химического эксперимента;
•техникой подготовки проб к исследованиям и выполнения 
аналитических измерений;
•методами математической обработки экспериментальных 
данных; 
•методикой анализа полученных результатов (оценки, обобщения и сравнения);
•методиками и поисками путей решения задач;
•навыками работы с учебной, научно-технической и справочной информацией.

Введение
Современные физико-химические методы анализа позволяют решать задачи качественного и количественного определения 
вещества или смеси веществ и являются неотъемлемой частью 
аналитической химии. Теоретические представления физикохимических методов интегрированы в общую теорию аналитической химии и базируются на основных типах химических реакций, 
широко используемых в аналитической химии (кислотно-основных, окислительно-восстановительных, реакциях комплексообразования) и процессах (осаждения, растворения, экстракции и др.). 
Аналитическая химия определяет общий подход к выбору путей 
и  методов физико-химического анализа, к разработке способов 
взаимозаменяемости и сочетания методов, пути автоматизации 
процессов.
Начало химическим методам анализа было положено еще 
в  XIV–XVI вв., когда алхимики применяли взвешивание и выполняли многочисленные исследования свойств веществ с целью 
поиска содержания в них серебра или золота. В XVI–XVII вв. появились новые химические способы обнаружения веществ, основанные на реакциях в растворах, например обнаружение ионов 
серебра по образованию осадка хлорида серебра.
Родоначальником науки «Аналитическая химия» является 
Р
. Бойль, который разработал общие понятия о химическом анализе, заложил основы современного качественного анализа проведением реакций в растворе. К середине XVII в. химический анализ 
становится основным методом исследования при определении состава руд, минералов и других веществ.
В XVIII в. М.В. Ломоносов экспериментально установил один 
из основных законов природы — закон сохранения массы вещества, имеющий огромное значение. Этот ученый впервые стал систематически применять весы при изучении химических реакций, 
разработал многие приемы химического анализа и исследования, 
до сих пор не потерявшие своего значения (фильтрование под вакуумом, операции гравиметрического анализа, основы газового 

Введение
7
анализа, применение микроскопа для проведения качественного 
анализа по форме кристаллов).
В конце XVIII в. Т
.Е. Ловиц, развивая идеи М.В. Ломоносова, 
создал микрокристаллоскопический анализ — метод качественного анализа солей по форме их кристаллов, М.В. Севергин предложил колориметрический анализ, основанный на зависимости 
интенсивности окраски раствора от концентрации вещества, 
Ж.Л. Гей-Люссак разработал титриметрический метод анализа. 
Эти методы вместе с гравиметрическим составляют основу классической аналитической химии.
В XIX в. важное открытие сделали Р
.В. Бунзен и Г.Р
. Кирхгоф. 
Они предложили спектральный анализ, который стал одним из 
основных методов аналитической химии и непрерывно совершенствуется до настоящего времени. К.Р
. Фрезениус издал учебники 
по качественному и количественному анализу и основал первый 
журнал по аналитической химии.
Огромное влияние на развитие химии и других наук оказали 
открытие в 1869 г. Д.И. Менделеевым периодического закона, издание им «Основ химии» и учреждение по его инициативе Русского 
химического общества.
Большое значение имел создание А.М. Бутлеровым теории 
строения органических соединений, разработанный Н.С. Курнаковым метод физико-химического анализа, основанный на изучении диаграмм «состав–свойство».
В дальнейшем были разработаны многие физико-химические и физические методы (полярографический, масс-спектрометрический, рентгеновский, хроматографический, фотометрический, спектроскопический, электрохимический и др.).
Практическое значение современных физико-химических методов анализа заключается в обеспечении контроля большого числа технологических процессов и качества продукции. Эти методы 
используются в различных отраслях науки и техники: космических 
исследованиях, атомной энергетике, электронике, биологии, медицине, криминалистике, археологии.
В современной аналитической химии можно выделить несколько прикладных направлений, которые могут оказать определяющее 
влияние на здоровье и качество жизни человека. Это прежде всего экоаналитический контроль, включающий проблему химической безопасности, химический анализ пищевых продуктов, медицинская диагностика с использованием новых аналитических 

Введение
8
методов, экспрессное обнаружение взрывчатых веществ, анализ 
нефти и нефтепродуктов, анализ наноматериалов.
Перспективными направлениями развития аналитической 
химии являются совершенствование методов анализа поверхности, методов распределительного (локального) и непрерывного 
(в потоке вещества) анализа, методов дистанционного и неразрушающего анализа; создание принципиально новых средств 
контроля, основанных на использовании наноматериалов и нанотехнологий (непрерывно действующих химических сенсоров, 
микрочипов, микрофлюидных систем); переход от обычного 
компонентного анализа к оценке обобщенных показателей, распознаванию образов.