В аналитической химии количественный анализ представляет собой определение абсолютного или относительного содержания (часто выражаемого в виде концентрации ) одного, нескольких или всех конкретных веществ, присутствующих в образце. [1] Он относится к определению процентного содержания компонентов в любом данном образце. [2]
Как только становится известно о наличии определенных веществ в образце, изучение их абсолютного или относительного содержания может помочь в определении конкретных свойств. Знание состава образца очень важно, и было разработано несколько способов, чтобы сделать это возможным, например, гравиметрический [3] и объемный анализ . Гравиметрический анализ дает более точные данные о составе образца, чем объемный анализ, но также занимает больше времени для проведения в лаборатории. Объемный анализ, с другой стороны, не занимает так много времени и может давать удовлетворительные результаты. Объемный анализ может быть просто титрованием, основанным на реакции нейтрализации , но это также может быть реакцией осаждения или комплексообразования , а также титрованием, основанным на окислительно-восстановительной реакции. Однако каждый метод количественного анализа имеет общую спецификацию, например, в реакциях нейтрализации реакция, которая происходит между кислотой и основанием, в результате чего образуются соль и вода, отсюда и название нейтрализация. В реакциях осаждения стандартным раствором в большинстве случаев является нитрат серебра , который используется в качестве реагента для реакции с ионами, присутствующими в образце, и для образования крайне нерастворимого осадка . Методы осаждения часто называют просто аргентометрией . В двух других методах ситуация та же самая. Титрование комплексообразования представляет собой реакцию, которая происходит между ионами металла и стандартным раствором, которым в большинстве случаев является ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). В окислительно-восстановительном титровании эта реакция осуществляется между окислителем и восстановителем . Есть еще несколько методов, таких как метод Либиха / метод Дюма / метод Кьельдаля и метод Кариуса для оценки органических соединений.
Например, количественный анализ, проводимый методом масс-спектрометрии на биологических образцах, может по относительному соотношению содержания определенных белков определять признаки определенных заболеваний, таких как рак.
Общее выражение Качественный анализ [...] относится к анализам, в которых вещества идентифицируются или классифицируются на основе их химических или физических свойств, таких как химическая реактивность, растворимость, молекулярная масса, температура плавления, свойства радиоактивности (испускание, поглощение), масс-спектры, период полураспада ядра и т. д. Количественный анализ относится к анализам, в которых количество или концентрация аналита могут быть определены (оценены) и выражены в виде числового значения в соответствующих единицах. Качественный анализ может проводиться с количественным анализом, но количественный анализ требует идентификации (квалификации) аналита, для которого даны числовые оценки.
— Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК), Номенклатура оценки аналитических методов, включая возможности обнаружения и количественной оценки, Pure Appl. Chem. 67(10), стр. 1701 (1995)
Термин «количественный анализ» часто используется в сравнении (или контрасте) с «качественным анализом», который ищет информацию об идентичности или форме присутствующего вещества. Например, химику может быть предоставлен неизвестный твердый образец. Он будет использовать «качественные» методы (возможно, ЯМР или ИК-спектроскопию ) для идентификации присутствующих соединений, а затем количественные методы для определения количества каждого соединения в образце. Были разработаны тщательные процедуры распознавания присутствия различных ионов металлов, хотя они в значительной степени были заменены современными приборами; они в совокупности известны как качественный неорганический анализ . Аналогичные тесты для идентификации органических соединений (путем тестирования на различные функциональные группы ) также известны.
Многие методы могут быть использованы как для качественных, так и для количественных измерений. Например, предположим, что раствор индикатора меняет цвет в присутствии иона металла. Это можно использовать в качестве качественного теста: меняет ли раствор индикатора цвет при добавлении капли образца? Это также можно использовать в качестве количественного теста, изучая цвет раствора индикатора с различными концентрациями иона металла. (Это, вероятно, будет сделано с помощью ультрафиолетово-видимой спектроскопии .)