В аналитической химии количественный анализ — это определение абсолютного или относительного содержания (часто выражаемого в виде концентрации ) одного, нескольких или всех конкретных веществ, присутствующих в образце. [1]
Как только станет известно о присутствии 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 сделать это возможным, например, гравиметрический [2] и объемный анализ . Гравиметрический анализ дает более точные данные о составе образца, чем объемный анализ, но также требует больше времени для выполнения в лаборатории. С другой стороны, объемный анализ не занимает много времени и может дать удовлетворительные результаты. Объемный анализ может представлять собой просто титрование , основанное на реакции нейтрализации , но также может представлять собой реакцию осаждения или комплексообразования , а также титрование, основанное на окислительно-восстановительной реакции. Однако каждый метод количественного анализа имеет общую спецификацию: например, в реакциях нейтрализации происходит реакция между кислотой и основанием, в результате которой 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 взаимодействия с ионами, присутствующими в пробе, и образования труднорастворимого осадка . Методы осаждения часто называют просто аргентометрией . В двух других методах ситуация аналогичная. Комплексообразующее титрование – это реакция, которая происходит между ионами металлов и стандартным раствором, которым в большинстве случаев является ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). При окислительно-восстановительном титровании эта реакция осуществляется между окислителем и восстановителем . Есть еще несколько методов, таких как метод Либиха / метод Дюмы / метод Кьельдаля и метод Кариуса для оценки органических соединений.
Например, количественный анализ, выполняемый с помощью масс-спектрометрии биологических образцов, по соотношению относительного содержания конкретных белков может определить признаки определенных заболеваний, таких как рак.
Общее выражение «Качественный анализ [...]» относится к анализам, в ходе которых вещества идентифицируются или классифицируются на основе их химических или физических свойств, таких как химическая реакционная способность, растворимость, молекулярная масса, температура плавления, радиоактивные свойства (выделение, абсорбция). , масс-спектры, период полураспада ядра и т. д. Количественный анализ относится к анализам, в которых количество или концентрация аналита может быть определена (оценена) и выражена в виде числового значения в соответствующих единицах. Качественный анализ может осуществляться вместе с количественным анализом, но количественный анализ требует идентификации (квалификации) аналита, для которого даются числовые оценки.
— Международный союз теоретической и прикладной химии (IUPAC), Номенклатура оценки аналитических методов, включая возможности обнаружения и количественного определения, Pure Appl. хим. 67(10), с. 1701 (1995)
Термин «количественный анализ» часто используется в сравнении (или контрасте) с «качественным анализом», который ищет информацию о личности или форме присутствующего вещества. Например, химику может быть предоставлен неизвестный образец твердого вещества. Они будут 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 ионов различных металлов, хотя они в значительной степени заменены современными приборами; они все вместе известны как качественный неорганический анализ . Известны также аналогичные тесты для идентификации органических соединений (путем тестирования на различные функциональные группы ).
Многие методы можно использовать как для качественных, так и для количественных измерений. Например, предположим, что индикаторный раствор меняет цвет в присутствии иона металла. Его можно использовать в качестве качественного теста: меняет ли цвет индикаторный раствор при добавлении капли образца? Его также можно использовать в качестве количественного теста путем изучения цвета индикаторного раствора с различными концентрациями ионов металла. (Вероятно, это можно было бы сделать с помощью ультрафиолето-видимой спектроскопии .)