Детская энциклопедия
Том 1. Земля. Том 4. Растения и животные. Том 7. Человек. Том 10. Зарубежные страны.
Том 2. Мир небесных тел. Числа и фигуры. Том 5. Техника и производство. Том 8. Из истории человеческого общества. Том 11. Язык. Художественная литература.
Том 3. Вещество и энергия. Том 6. Сельское хозяйство. Том 9. Наша советская Родина. Том 12. Искусство.

 

 

Шкала чувствительности различных аналитических методов.

шена еще примерно в тысячу раз и составит приблизительно 1•10-11%. Пожалуй, наиболее чувствительными ныне являются активационный метод и метод газовой хроматографии (см. ст. «Удивительная судьба одного простого открытия»). С их по­мощью определяют примеси порядка

10-12—10-13%, т. е. порядка 10-14 — 10-15 г примеси на 1 г основного вещества. По чувствительности к ним приближается масс-спектрометрический метод анализа, чувствительность которого в от­дельных случаях 10-13 и 10-12 г.

В настоящее время требования к чистоте материалов стремятся к такому пределу, когда будет необходимо определять единичные атомы примеси, т. е. количества вещества порядка 10-22 г. И эту нелегкую задачу будут решать уже не химики, а физики.

А теперь несколько слов о возможностях методов анализа. На верхнем рисунке изображена шкала чувствительности различных аналитиче­ских методов. Приведена так называемая средняя чувствительность. По отдельным элементам эта чувствительность может быть значительно вы­ше. Так, например, спектрофотометрический метод при рядовых определениях большинства элементов имеет чувствительность порядка 0,01—0,001 %, но эта чувствительность в ряде случаев может быть значительно выше.

В настоящее время обычные, стабильные атомы химических элементов можно анализи­ровать в количествах порядка 10-14—10-15 г, а радиоактивные — порядка 10-22 г. Аналити­ческая химия еще ждет тех, кто сумеет запол­нить это «белое пятно» — разработать методы анализа, которые позволят определять примеси

стабильных элементов порядка 10-15 —10-16 г и ниже.

По-видимому, в недалеком будущем чувстви­тельность активационного анализа сможет воз­расти раз в сто, но это, вероятно, будет уже его пределом. Улучшение конструкций различных типов масс-спектрометров также, очевидно, сможет поднять чувствительность этого метода раз в сто и более.

Однако есть еще один метод — так называе­мый радиоспектроскопический анализ, возможности которого в определении микропримесей не только далеко не исчерпаны, но и практически даже не установлены. Прин­цип этого метода до некоторой степени сходен с радиометрическим анализом, но с его по­мощью можно определять стабильные атомы и соединения. Проведенные эксперименты пока­зали, что с его помощью можно легко «уловить» присутствие соединений в количестве 10-8 —10-10 г. Основан этот метод на следующем. Известно, что атомы в молекуле любого химического сое­динения не находятся в каких-то определенных положениях, а колеблются около определенных центров равновесия. Так, например, в молекуле хлористого водорода атомные ядра хлора и водо­рода то сближаются, то отдаляются друг от дру­га; Ядра заряжены и испускают слабые электро­магнитные колебания в области радиочастот. И вот оказалось, что если на молекулы хлорис­того водорода воздействовать радиоволнами той же длины волны, какую они испускают, то происходит их сильное, «резонансное» погло­щение .

Вот это-то поглощение и можно заре­гистрировать.

Метод «улавливания радиоволн» — радиоспектроскопия— один из самых перспективных в наше время. С помощью этого метода определяют не только отдельные элементы, но и сложные соединения.

384

 

 

В этом методе чувствительность определе­ния химических соединений в первую очередь зависит от чувствительности радиоспектромет­ра. Бурное развитие радиоэлектроники помо­жет в будущем повысить чувствительность радиоспектрометров в миллион и даже миллиард раз. И метод радиоспектроскопического ана­лиза сможет занять достойное место наряду с другими методами в определении микро­примесей.

УДИВИТЕЛЬНАЯ СУДЬБА ОДНОГО ПРОСТОГО ОТКРЫТИЯ

(хроматография)

В 1903 г. русский ученый профессор Михаил Семенович Цвет сделал очень скром­ное и простое открытие, которое осталось в то время почти незамеченным и надолго было за­быто. Но судьба этого открытия поистине уди­вительна.

Хроматография (так назвал свое открытие профессор Цвет) стала в наши дни незаменимой помощницей науки.

Без нее были бы немыслимы достижения биохимии, сумевшей разобраться в невооб­разимой сложности строения и состава белко­вых соединений. Без хроматографии нель­зя было бы успешно синтезировать самые по­следние трансурановые элементы периодической системы. Ядерная химия не могла бы теперь успешно развиваться без хроматографии.

Методами хроматографии разделяют и чис­тят лекарственные вещества, антибиотики, ви­тамины, алкалоиды, гормоны. Хроматография незаменима при поисках нефтяных месторожде­ний. Без нее не может обойтись химик-органик, изучающий строение и состав сложнейших ор­ганических соединений. Другими методами было бы совершенно немыслимо определить, на­пример, состав и природу изомеров. При помо­щи хроматографии удается детально изучить не­которые химические свойства многих редкозе­мельных элементов.

В будущем химики научатся с помощью хроматографического способа извлекать золото из воды океанов, хотя оно содержится там в нич­тожных концентрациях, но общее количество его огромно. И этот хороший металл сменит свою репутацию символа обогащения и станет тружеником на химических заводах. Химикам он очень нужен.

Не следует думать, что хроматографические процессы используются только учеными в их лабораториях или инженерами на заводах. Хроматографические явления лежат в основе мно­гих гигантских геохимических процессов на земной поверхности, например в образовании почвы и многих рудных месторождений.

ЧТО ЖЕ ОТКРЫЛ ПРОФЕССОР ЦВЕТ?

Открытие М. С. Цвета было удивительно простым. Настолько простым, что его мог бы сделать любой школьник, обладающий пыт­ливым умом, большой любознательностью и умением не только смотреть вокруг себя, но и видеть, подмечать удивительное и необычное в простом.

М. С. Цвет интересовался природой хлоро­филла, от которого зависит окраска ли­стьев. Роль этого вещества в природе огром­на: с его помощью в зеленом живом листе про­исходит превращение световой энергии солнца в химическую энергию органических соединений.

Профессор Цвет насыпал в стеклянную труб­ку тонко измельченный порошок чистого мела, смочил его бензолом, налил сверху немножко раствора хлорофилла, извлеченного из зеленого листа (самый верхний слой порошка, конечно, сразу окрасился в зеленый цвет), и стал мед­ленно, по каплям промывать бензолом трубоч­ку с мелом. По мере того как верхний зеленый слой промывался бензолом, окраска вслед за растворителем начала передвигаться в виде зеленого колечка вниз по трубке. Потом (в этом-то и заключалось замечательное открытие Цвета) зеленое колечко стало постепенно раз­деляться на несколько отдельных колец: уче­ный обнаружил узкую желтую полоску, она двигалась по трубке наиболее медленно, ее опередила желто-зеленая полоса, впереди кото­рой шла широкая зелено-синяя полоска, перед

385