analytická chémia

analytická chémia — odbor chémie zaoberajúci sa identifikáciou a stanovením látok (chemická analýza), hľadaním a formulovaním zákonitostí, kritérií a metód umožňujúcich určiť ich kvalitatívne a kvantitatívne zloženie. Na vývoj efektívnych postupov chemických analýz využíva poznatky z iných odborov chémie, z fyziky, biológie, informatiky a niektorých technických odborov. Analytická chémia sa rozdeľuje na kvalitatívnu, zaoberajúcu sa určením (identifikáciou) druhu a počtu zložiek analyzovanej vzorky (analytický dôkaz), a kvantitatívnu, ktorá určuje množstvo a pomerné zastúpenie jednotlivých zložiek (analytické stanovenie). Analýza môže byť doplnená aj určením priestorového usporiadania (štruktúry) molekúl.

Klasické metódy kvalitatívnej anorganickej analýzy sú založené na chemickej reakcii analyzovanej vzorky s vhodným činidlom, čo sa môže prejaviť zmenou sfarbenia, vznikom alebo rozpustením zrazeniny, vývojom plynu ap. Týmto metódam obyčajne predchádzajú predbežné skúšky analyzovaných látok (skúma sa správanie látky pri zahrievaní, žíhaní v plameni ap.). Katióny a anióny sú na základe zrážacích reakcií s vhodnými činidlami (sírovodík, kyselina chlorovodíková, hydroxid sodný, amoniak ap.) zaradené do analytických tried, čo sa využíva na orientačné zistenie prítomnosti iónov vo vzorke na začiatku analýzy. Tie sa potom dokazujú selektívnymi reakciami. Klasická analýza organických zlúčenín spočíva v zisťovaní prítomnosti atómov prvkov v molekule a ich vzájomného pomeru (→ elementárna analýza), v určení funkčných skupín (na základe chemickej reakcie charakteristickej pre danú funkčnú skupinu; takto sú organické zlúčeniny tiež zaradené do tried) a fyzikálnych konštánt danej látky (teplota topenia, teplota varu, hustota, index lomu ap.). Najdlhšie používanými metódami kvantitatívnej analýzy sú odmerná analýza (titrácia) a vážková analýza (gravimetria), ktoré sa používali už v 1. polovici 19. stor. a zostali hlavnými pracovnými metódami až do polovice 20. stor.

Súčasná analytická chémia používa separačné metódy (chromatografické metódy – plynová a kvapalinová chromatografia, a elektromigračné metódy – elektroforéza), metódy odmernej analýzy (acidimetria, alkalimetria, komplexometria, chelatometria, oxidimetria, reduktometria a i.), termickej analýzy (termogravimetria, diferenčná termická analýza, voluminometria, dilatometria), elektrochemické metódy (potenciometria, ampérometria, polarografia, voltampérometria, coulometria, elektrogravimetria, konduktometria atď.), optické metódy (plameňová fotometria, fluorimetria, kolorimetria, nefelometria, polarimetria, refraktometria), spektrometrické, resp. spektroskopické metódy (atómová absorpčná a atómová fluorescenčná spektrometria, infračervená, ultrafialová a Ramanova spektrometria, fotoelektrónová spektrometria, röntgenová mikroanalýza, Mössbauerova spektrometria, spektrometria jadrovej magnetickej rezonancie a spektrometria elektrónovej paramagnetickej rezonancie atď.), rádioanalytické metódy (rádiometrická mikroanalýza, aktivačná analýza, izotopová analýza) a metódu hmotnostnej spektrometrie. Dôležitou súčasťou analýzy je hodnotenie výsledkov z hľadiska správnosti a presnosti, prípadná modifikácia metódy s cieľom odstrániť chyby a záverečné matematicko-štatistické vyhodnotenie výsledkov stanovení. V chemickej analýze sa vývojom nových metód prešlo od analyzovania gramových vzoriek k nepatrným množstvám látok (→ mikroanalýza). Súčasná prístrojová technika a metodika umožňujú stanoviť stopové koncentrácie látky vo vzorke a analyzovať vzorky, ktorých hmotnosť je menšia ako jeden miligram. Analytické metódy vyvinuté najmä v 20. stor. sú základným prostriedkom poznania v chémii, biochémii, geochémii a agrochémii. Vysoká presnosť a automatizácia metód chemických analýz umožnili, že sú nezastupiteľné pri kontrole a riadení technologických procesov, pri kontrole a tvorbe životného prostredia, v potravinárstve, lekárskej diagnostike, farmácii, kriminalistike, archeológii ap.

Chemické skúšanie (ars probandi) materiálov (napr. kupelácia) je doložené už v staroveku a v epochách alchýmie a chemiatrie. V 17. – 18. stor. boli vyvinuté kvalitatívne a gravimetrické metódy analýzy minerálov, kovov, rúd, minerálnych vôd a boli položené základy organickej elementárnej analýzy. Vývoj empirických titračných metód na skúšanie kvality v textilnom priemysle vyústil do vzniku odmernej analýzy.

Vyčleňovanie analytickej chémie z chémie je spojené s vydaním prvých učebníc T. O. Bergmana 1780, Johanna Friedricha Augusta Göttlinga (*1755, †1809) 1790 a Wilhelma Augusta Lampadiusa (*1772, †1842) 1801. K rozvoju analytickej chémie prispeli R. Boyle (zaviedol pojem analýza v chemickom význame, používal acidobázické indikátory), L. J. Gay-Lussac, Karl Friedrich Mohr (*1806, †1879) (rozvoj titračných metód), A. L. Lavoisier (kvantitatívna analýza), C. Winkler (elektrochemické metódy), J. von Liebig (organická analýza), R. W. Bunsen, G. R. Kirchhoff (rozvoj spektroskopie). Teoretické fyzikálno-chemické základy analytickej chémie položil W. Ostwald (Die wissenschaftlichen Grundlagen der analytischen Chemie, 1894). Prvý časopis analytickej chémie Zeitschrift für analytische Chemie vychádzajúci dodnes (od 2002 pod názvom Analytical and Bioanalytical Chemistry) založil 1861 nemecký chemik C. R. Fresenius. V 19. stor. sa vyvinula klasická systematická kvalitatívna elementárna analýza, organická elementárna analýza, kolorimetria, elektrogravimetria, atómová emisná spektroskopia a luminiscenčná analýza. Všetky ostatné analytické metódy boli vyvinuté najmä po 2. svet. vojne a znamenali prelom nielen v rozvoji analytickej chémie, ale aj v možnostiach jej použitia.

Na Slovensku sa od 1763 analytická chémia rozvíjala na Banskej a lesníckej akadémie v Banskej Štiavnici. R. 1950 vznikla Katedra analytickej chémie na SVŠT (resp. na Slovenskej technickej univerzite; prvý vedúci D. Prístavka), na Prírodovedeckej fakulte UK bola Katedra analytickej chémie založená 1955 S. Stankovianskym (1942 vydal prvú slovenskú monografiu z oblasti analytickej chémie).