Химические методы анализа не всегда удовлетворяют современным требованиям, особенно при проверке чистоты веществ. Получить абсолютно чистое вещество практически невозможно, так как в нем тотчас происходит «растворение» компонентов окружающей среды, т.е. примесей.
В аналитической химии чистым называют вещество, в котором современными методами не удается обнаружить примеси. Например, спектрально чистыми веществами называют металлы, в которых примеси не обнаруживаются при помощи спектрального анализа. Анализ особо чистых веществ на содержание примесей практикуется в атомной, полупроводниковой и металлургической промышленности. Уран, используемый в атомных реакторах, анализируют на содержание примесей бора, которого должно быть не более стотысячных долей процента. Цирконий, ниобий, титан и вольфрам проявляют необходимую пластичность только после очистки от других элементов и газов (кислорода, водорода) до содержания примесей 10-5.
Для управления технологическими процессами в промышленности, а также биологическими процессами нужны быстрые методы анализа, позволяющие контролировать ход процесса. Физико-химические методы, отличаясь высокой чувствительностью и экспрессностью выполнения, дают возможность автоматизировать химико-аналитические определения и являются необходимыми при анализе малых и ультрамалых количеств веществ.
В физико-химических методах анализа широко используются химические реакции, которые сопровождаются изменением физических свойств анализируемой системы, например, ее цвета, интенсивности окраски, прозрачности, флуоресценции, электро- и теплопроводности и других электрических, магнитных, оптических, радиоактивных и т.п. свойств. Эти свойства находятся в зависимости от концентрации вещества.
Во многих случаях для выполнения анализа этими методами не требуется химическая реакция. Надо только измерить показатели каких-либо физических свойств анализируемого вещества: электропроводность, светопоглощение, светопреломление и др.
Сущность этих методов сводится к установлению соотношения между составом и свойствами исследуемых систем.
При выполнении анализов физико-химическими методами точку эквивалентности (конец реакции) определяют не визуально, а при помощи приборов, которые фиксируют изменение физических свойств исследуемого вещества в точке эквивалентности. Для этой цели обычно применяют приборы с относительно сложными оптическими или электрическими схемами, поэтому эти методы получили название инструментальных методов анализа.
Недостатком этих методов является меньшая точность, чем у химических методов. Точность большинства физико-химических методов составляет ±5%. Многие из них целесообразно выполнять лишь для массовых анализов.
Основу физико-химических методов анализа составляют оптические, электрохимические и хроматографические методы. Основные инструментальные методы анализа представлены в табл. 6.