Элементный состав и методы его определения

Исследователи, имеющие дело с веществом и материалами, обычно работают в рамках схемы, которую схематично выражают словами «состав-строение-свойства». Тире в этой последовательности понятий говорит о существовании связей между ними. Установление природы связей между составом, строением и свойствами веществ и материалов является одной из важных проблем в научных исследованиях и материаловедении. В самом начале цепочки стоит понятие «состав», при этом всегда оговаривают, о каком составе идет речь – элементном, фазовом или химическом.

Элементный состав. Как известно, все вещества состоят из атомов. Перечень атомов, входящих в состав объекта – это и есть элементный состав. В большинстве случаев исследователей интересует не только вид элементов, но и их относительное содержание в масс.%. Поэтому обычно слова «элементный состав» означают как перечень элементов в объекте, так и их относительное содержание. Далее различают основной состав (основа материала) и примесный состав (обычно это те элементы, содержание которых £1%).

Основные элементы в строительных материалах: Si (29), Ca (40), Al (30), Fe (56), O (16), Mg (24), H (1), C (12).

Примесные элементы: Na, K, Mg, S, Mn, Ti, Cr, Zn, C.

Для определения элементного состава веществ существует арсенал химических, физико-химических и физических (инструментальных) методов анализа. Существует целая наука – аналитическая химия, которая содержит теоретические основы различных методов элементного анализа и описание различных экспериментальных методик.

Основные положения аналитической химии.

1. Все аналитические методы основаны на получении и измерении аналитического сигнала, т.е. любого проявления химических или физических свойств веществ, которое можно использовать для определения вида элемента и его содержания.

2. Подготовленный для анализа объект называют образцом или пробой. Проба должна быть представительной.

3. При элементном анализе определяют общее содержание элемента независимо от количества форм нахождения элемента в пробе.

4. Каждый метод анализа характеризуется пределом обнаружения – минимальным количеством вещества, которое можно обнаружить с допустимой погрешностью.

В химических методах анализа используют различные химические реакции между анализируемым веществом и другим реагентом. Аналитическими сигналами являются масса осадка, объем выделившегося газа, изменение окраски индикатора и т.д.

Физические методы анализа – это различные спектроскопические методы, которые основаны на взаимодействии с веществом различных видов излучений. Аналитическими сигналами в этих методах являются спектральные линии, которые всегда характеризуются положением и интенсивностью. По положению устанавливают вид элемента, а по интенсивности – его концентрацию.