CC BY
171
Всё вышеизложенное позволяет ставить вопрос о необходимости детального изучения состава и характера распределения тонкодисперсных рудных выделений в интрузивных телах дунит-гарцбургитовой ассоциации, ибо качественный состав рудных минералов отражает особенности размещения рудных веществ по вертикали в мантийных глубинах и позволяет целенаправленно, с новых теоретических позиций, вести поиски месторождений полезных ископаемых.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бородаевскнй Н.И. Типы золоторудных месторождений, подчинённых ультраосновным породам в Миасском и Учалинском районах Южного Урала // 200 лет золотой промышленности Урала. Свердловск: Изд. УФАН СССР, 1948. С. 316-330.
2. Желобов II.II. Региональные рулоконтролирующие структуры Урала // Вопросы геологии месторождений золота Сибири: Изв. Томск, политехи, ин-та. Т. 134. Томск, 1968. С. 59-66.
3. Желобов П.П. Роль гипербазитов в локализации "красичных" жил на Березовском рудном поле // Проблемы образования рудных столбов. Новосибирск: Наука, Сиб. отд. АН СССР. 1972. С. 199-204.
4. Желобив П.П. Роль сопряжений и пересечений глубинных разломов в локализации золотоносных территорий Урала // Геохимия и условия образования золота и редких металлов. Новосибирск: Наука, 1972. С. 58-63.
5. Желобов П.П. О вероятном механизме образования рудоносных растворов при метаморфизме лиронефелитов // Геология метаморфических комплексов Урала: Тр. УПИ и СГИ, вып. 127. Свердловск: Изд. УПИ, 1976. С. 88-92.
6. Желобов П.Г1. Альпинотипные гипербазиты как вероятный источник золота // Советская геология. 1979. № 8. С. 42-49.
7. Щербаков Ю.Г., Пережогин Г.А. К геохимии золота // Гехимия. 1964. № 3.
8. Хесс Х.Х. Серпентиниты, орогенез и эпейрогенез // Земная кора. М.: ИЛ, 1957. С. 403-412.
9. Emmons W. Gold Deposits of The Wold. New York. 1937.
10. Lorenz R, Eitel W. Pvrozob. Leipzig, 1926.
11. Koster G.F. Beobachtungen en einem primaren (joidvercommen in ultrabasischen Jesteinen des Lowvelds (Nordost Transvaal S. A.). N. J. Mineral, ab.handl.. Bd.94. H.I, 1960. S. 228-263.
УДК 543 : 553 + 550.8.023
М.П. Покровский О КЛАССИФИКАЦИИ МЕТОДОВ ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА
Самостоятельные же взгляды
существуют, вероятно, у большинства геологов, в особенности у тех. которые... принуждены бывают тщательно и нередко вполне самостоятельно разбираться в массе накопляющегося материала.
А П Карпинский П880)
1. В лабораторной практике используется огромное количество аналитических методов (например. [2]). Пользователю необходимо как-то ориентироваться в этом многообразии методов. При этом культурному грамотному пользователю (пусть и всего только пользователю) необходимо иметь представление о сути метода, а не только о величине навески, необходимой для анализа, диапазоне концентраций, определяемых методом, и точности определения.
Всё многообразие методов элементного анализа следовало бы свести в обозримую систему, дать их классификацию, причем, не частную и детальную, рассчитанную на аналитиков определенной специализации (как, например. [7]), а общую, выделяющую лишь наиболее крупные группы методов ([1] или подобные по общности).
Предлагаемая здесь классификация создавалась (в соответствии с авторской концепцией "сущности" [6]) в расчете на то, чтобы быть полезной всем заинтересованным проблемой классификации аналитических методов. Однако родилась она (см. эпиграф) как система для
знакомства студентов-геологов со всем многообразием элементного анализа, и в этом смысле предлагаемая классификация мажет считаться развитием классификации лабораторных методов исследования полезных ископаемых, предложенной автором [4].
В последней был выделен раздел "Методы элементного анализа". Классификация методов элементного анализа и рассматривается в этой статье.
2. Условимся, что метод - ото совокупность приёмов (операций), направленная на решение какой-либо задачи [4, 5].
Характеристиками любого метода могут служить: задача, решаемая методом; сущность метола; его метрологические особенности (материал, необходимый для реализации на нём метода; диапазон действия метода; чувствительность метода; погрешности метода); производительность, экспрсссность метода; материальные затраты на проведение метода; безопасность метода и некоторые другие [5].
Как и классификации любых методов, классификацию методов элементного анализа можно строить по любой из названных характеристик. Здесь мы разлелим меголы элементного анализа сначала по задачам, а после типизации задач - по сущности методов.
3. Методом элементного анализа (МЭА) будем называть метод, имеющий своей задачей определение в фиксированном субстрате химического элемента или отдельных его фаз.
Задачи определения химического элемента или отдельных его фаз можно, в свою очередь, типизировать в нескольких аспектах.
3.1. По содержанию определитсльские задачи МЭА можно подразделить на:
- определение общего содержания (или наличия) элемента,
- определение его валентных фаз (Ре2', Ре ', Мп", Мп" или т. п.),
- определение его химических фаз (железо "оксидное", "сульфидное", "силикатное", "карбонатное" или т. п.),
- определение не собственно химического элемента, а его химического соединения (в простейшем случае, например, оксидов (РеО, АЬОз, Сз20, СОг, 50«, Р205 или т. п.)).
В дальнейшем для простоты будем иметь в виду только определение химического элемента в пробе (в частности, определение общего содержания элемента в пробе), однако все сказанное ниже справедливо и для всех других названных типов определительских задач МЭА.
3.2. По точности можно говорить о количественных, полуколичсствснных (приближенно количественных) и качественных определениях элемента в анализируемом субстрате.
Количественное определение - это определение, имеющее среднеквадратическое отклонение результатов определения не более 30 % отн. (ОСТ 41 -08-212-82).
Полуколичественное определение - это определение, имеющее среднеквадратическое отклонение результатов определения более 30 % отн. (ОСТ 41-08-212-82).
Качественное определение - это определение не количества (концентрации) элемента, а лишь его наличия (со своим для каждого метода порогом обнаружения - содержанием элемента, ниже которого метод фиксирует "отсутствие" элемента). Точность для качественных определений фактически теряет смысл и не нормируется.
В цитировавшемся выше ОСТс излагается классификация меголон анализа минерального сырья по точности результатов (в которой выделяется 5 категорий точности анализа и которая здесь не рассматривается). В ней полуколичественный анализ V категории точности определяется как анализ, характеризующийся не только величиной относительного срсднеквадратического отклонения результатов больше 30 % отн.. но три этом и воспроизводимостью определения не менее четырех цифр (шггервалов) на один порядок содержаний с доверительной вероятност ью 68 %.
Можно видеть, что последняя деталь (не менее 4 цифр на порядок содержаний!, будучи включенной в понятие полуколичественного анализа, создает своего рода пробел, делая неполным перечень возможных разновидностей анализа по точности: есть методики, определяюцис лишь порядок содержания элемента (п %; 0,а %; 0,0п %: 0,00п % и т. д.). Во многих случаях тахого определения концентраций вполне достаточно для решения задачи (например, геологической), ради которого метод используется, что делает этот метод востребуемым. Однако "не менее 4 цифр на порядок' как условие отнесения методики к полуколичественному анализу оставляет такой метод (определения содержания элемента лишь по порядку величины) вне приведенного перечня: ни к количественному, ни к полуколичественному, ни к качественному он отнесен быть не может. Но он есть.
Возможно, было бы резонным либо не включать в дефиницию полухоличественного анализа требование четырех цифр на порядок, либо, принимая эту особенность, выделять и категорию анализа, определяющего содержание элемента величинами с меньшим количеством цифр на порядок - как разновидность полуколичественного анализа или как самостоятельную категорию анализа (терминологическую сторону при этом оговорить несложно).
Далее мы будем придерживаться понятий количественного, полуколичественного и качественного анализов в смысле, зафиксированном в начале этого пункта (3.2).
3.3. По пространственным особенностям (по локальности) МЭА можно разделить на валовые и локальные.
Валовый (интегральный) анализ* - это определение элемента в пробе в целом, без привязки такого определения в пространстве образца (пробы). Валовый анализ - это анализ, который дает одни общий ("интегральный") результат для всего материала образца (пробы).
Локальный анализ - это анализ, предусматривающий определение элемента в образце (пробе) с привязкой такого определения в пространстве образца - в точке, по линии или по площади образца.
Примером локальных методов, производящих определение элемента в точке, могут служить лазерный микроспектральный анализ, рентгсноспектральный (электронно-зондовый) микроанализ (РСМД); методов, проводящих определение элемента по линии, - РСМД; по площади образца -метод контактных химических отпечатков, РСМА, радиографические методы.
3.4. Типы определительских задач МЭА по своему содержанию (п. 3.1), по точности (п. 3.2.) и по локальности (п. 3.3) логически взаимопезавнеимы, и, если не иерархизирсвать аспекты, в которых они выделены, образуют трехмерную матрицу.
Для определения общего содержания элемента в пробе (как и для каждой из остальных содержательных разновидностей задач МЭА (п. 3.1)) эта матрица становится двумерной:
Разновидности МЭА Разновидности МЭА по точности
по локальности количественный анализ | полуколичественный анализ I качественный анализ
Валовый анализ 1 2 3
Локальный анализ 4 1 5 I 6 1
Далее мы будем говорить о классификации лишь методов валового количественного анализа (1 ячейка таблицы).
4. Классификация методов валовою количественною элементного анализа (МВКЭА) для своего обоснования также требует хотя бы краткого рассмотрения некоторых предварительных положений.
4.1. Технология валового количественного определения элемента в пробе в общем случае предусматривает следующие этапы:
- разделение и концентрирование элементов [3],
- гомогенизация пробы,
- (собственно) анализ (пробы или полученного из неё концентрата).
В частном, довольно распространенном, случае первые два этапа отсутствуют (так называемые инструментальные методы).
Далее рассматриваются вопросы классификации только собственно методов анализа.
4.2. Все методы валового количественного элементного анализа решают однотипную задачу -валовое количественное определение содержания элемента в пробе. Поэтому классификацию МВКЭА предлагается строить по их сущности.
Сущность, основа метода, может рассматриваться в трех аспектах: физическая, техническая, технологическая [5].
Физическая сущность ("физический принцип") метода - это физический эффект, или комплекс физических (химических, физико-химических, биологических и др.) явлений, лежащих в основе метода, и характер связи с ним определяемого параметра (термин "физический" имеет здесь условный характер и должен пониматься шире; возможно, уместнее были бы термины "предметная сущность", "онтологическая сущность").
В общем случае в физическом эффекте, лежащем в основе метода, можно выделить три составляющие: воздействие - механизм эффекта - результат. (В частном случае воздействие может отсутствовать, если мы имеем дело со спонтанно идущим эффектом, например естественной радиоактивностью.)
* Термином "валовый анализ" могут обозначаться различные по содержанию ионяти*. Автору пришлось встретить в обиходе такое толкование термина "вазовый анализ": 1) поточный, рутинный анализ - анализ, проводимый по стандартной, тиражируемой методике (анализ проб "валом"), без учета индивидуальности анализируемой пробы; 2) полный анализ - анализ "валового состава" пробы - анализ всех компонентов пробы (в частности, всех тех компонентов, сумма содержаний которых близка к 100 %); 3| анализ "валового содержания" элемента в пробе - без дифференциации содержаний этого элемента по минеральным, химическим или валентных« фазам. Здесь же этот термин употребляется еще в одном - четвертом - понимании, при этом автор безусловно не настаивает на терминах и готов употребить любое другое с.чоео для обозначения определяемого здесь понятия
Для характеристики связи определяемого параметра с физическим эффектом, лежащим в основе метода, используется понятие "аналитический сигнал". Аналитическим сигналом называется та особенность упомянутого физического эффекта, по которой определяется значение определяемого параметра (в нашем случае по ней определяется содержание элемента). Обычно аналитическим сигналом служит какая-либо особенность воздействия на анализируемое вещество или результат, стимулированный этим воздействием. Примером первого может служить количество реагента, пошедшего на взаимодействие с анализируемым веществом (титриметрические методы), примером второго - интенсивность линии атомного спектра элемента (спектральные методы).
Техническая сущность метода - это технические системы, оборудование, реактивы и материалы, реализующие возник»ювение, протекание физического эффекта, лежащего в основе метода, и измерение аналитического сигнала.
Техническая сущность, как видно, как бы вторична относительно физической сущности: любые технические системы создаются для уже выбранного в качестве основы метода физического явления. При этом ясно, что одно и то же физическое явление может быть реализовано в разных технических системах.
Например, разложение характеристического рентгеновского излучения анализируемого вещества в спектр (или выделение из всего спектра нужной нам аналитической линии) и измерение интенсивности выбранной линии рентгеновского спектра в рентгеноспсктральных методах может производиться с помощью кристалла-анализатора и простых счетчиков Гейгера (в волнодисперсионных приборах), а может - с помощью пропорциональных счетчиков (микростриповых, полупроводниковых детекторов) и анализаторов импульсов (в энергодисперсионных приборах, бескристальных анализаторах).
Говоря о физической и технической сущности метода, следует иметь в виду, что для фиксации результата или генерации воздействия на анализируемое вещество может, в свою очередь, использоваться некий физический принцип, реализуемый с помощью соответствующей технической подсистемы. Однако следует различать физическую и техническую сущность способа фиксации результата (или способа генерации воздействия на анализируемое вешество) и физическую и техническую сущность аналитического метода как такового. Это - тривиально ясно не одно и то же, что, кстати, очень важно в задачах классификации.
Например, в титриметрических методах количество анализируемого элемента в пробе определяется по количеству раствора реагента известной концентрации (титранта), пошедшего на взаимодействие с раствором соединения, в вид которого приведен анализируемый нами элемент (с раствором титруемого вещества). Количество реагента, пошедшего на эту реакцию, определяется путем постепенной его подачи (титрования) в анализируемый раствор и прекращения титрования по достижении точки эквивалентности - момента, когда всё анализируемое вещество уже провзаимодействовало с эгим реагентом. Ога точка эквивалентности может фиксироваться различными способами (отчасти - в зависимости от характера используемых в методе химических реакций). Может фиксироваться по изменению рН раствора, в котором происходит взаимодействие титранта и титруемого вещества, с помощью изменения окраски индикатора, может - но изменению потенциала индикаторного электрода, помещенного в раствор (погенциоустрическос титрование), может - по изменению электрической проводимости раствора (кондуктомстрическос титрование), может - по изменению силы тска в растворе при заданном потенциале (амперометрическое титрование), возможны и другие приёмы фиксации точки эквивалентности. Но метод не следует относить ни к колориметрическим, ни к потенциометричсским, ни к кондуктометрическим, ни к ампсромстрическим, ни к другим: сущность метода во всех случаях однотипна - химическая реакция с анализируемым веществом и определение его количества по количеству пошедшего на реакцию реактива. Иными словами, сущность метода всё равно "титримегрическая", хотя и с колориметрической, потенциометрмческой, кондуктометричсской, амперометрической или другой фиксацией точки эквивалентности. Аналитическим сигналом всё равно во всех случаях будет объем реактива, пошедшего на реакцию с имеющимся в анализируемом растворе соединением определяемого элемента.
Другой пример. В рентгенорадиометрическом анализе содержание элемента определяется по интенсивности линии его характеристического рентгеновского спектра. По этой особенности метод может быть отнесен к спектральным, т. с. основанным на переходах электронов в электронной оболочке атома. Характеристическое рентгеновское излучение в пробе возбуждается излучением радиоактивного изотопа. И не резонно относить метод к ядерно-физическим, хотя излучение радиоактивного изотопа и связано с ядсрно-физическими свойствами этого изотопа. Аналитический
сигнал в этом методе относится к характеристическому рентгеновскому излучению, механизм возникновения которого - в структуре электронной оболочки анализируемого элемента, а не в особенностях его ядра.
Технологически сущность метода - это комплекс приёмов (манипуляций) с приборами, оборудованием, реактивами, материалами и анализируемым веществом для определения в последнем содержания элемента; определения, базирующегося на физическом эффекте, положенном в основу метода.
Сущность метода в этом аспекте ближе всего к понятию метода как такового. При этом, однако, видно, что, согласно приведенной дефиниции, технологическая сущность, имея самостоятельное значение (её предельно детальный вариант - "прописи" методики), тем не менее, является как бы производной от физической и технической сущности метода (до характеристики технологической сущности метода и для её характеристики физическая и техническая сущности метода должны быть уже определены).
Из всего сказанного о сущности метода проистекает следующая логическая последовательность трех аспектов этой сущности:
физическая сущность => техническая сущность => технологическая сущность.
Классификацию методов валового количественного элементного анализа предлагается строить по физической сущности этих методов.
4.3. Классификация методов валового количественного элементного анализа, предлагаемая здесь, строилась по физической сущности этих методов с использованием принципов и элементов подхода, использованных в работах [1, 8].
4.3.1. МВКЭА по своей физической сущности могут быть разделены на четыре основные группы: химические, физико-химические, физические и комбинированные (в перечне отсутствуют биологические методы, как практически не используемые в анализе неорганических материалов).
Химические методы это методы, в основе которых лежит использование химических реакций (химического взаимодействия с веществом, анализируемым на определенный элемент) с учетом состава, количества и/или особенностей вводимых в реакцию и/или получающихся химических соединений.
Физико-химические методы - это методы, основанные на химических реакциях или изменениях химических соединений и состояний определяемого элемента, протекающих под прямым воздействием физических факторов (электричества, светового излучения, температуры или др.) и/или дающих при протекании или в результате физический эффект (электрический, световой, термический или др.). Кроме того, с учетом традиционного понимания содержания физической химии как науки, к физико-химическим принято относить методы, основанные на определении скорости химической реакции и на сорбционных свойствах определяемых элементов или их соединений.
Физические методы - это методы, основанные на свойствах атомов определяемых элементов (на реакциях на воздействие ядер и/или электронных оболочек их атомов).
Комбинированные методы • это методы, основанные на сочетании принципов, включенных в определения методов предыду щих трех групп - попарно в любом сочетании или всех трех.
Можно особо отметить, что в приводимых определениях фигу рирует только сам физический (химический, физико-химический) принцип, на котором базируется определение содержания элемента (иначе - физический эффект, одна из особенностей которого является аналитическим сигналом). При этом не затрагиваются вопросы приведения материала пробы в состояние, в котором становится возможной реализация этого эффекта (например, для химических методов - это предварительное растворение пробы, для части физических - это атомизация вещества (пламенная -с предварительным растворением пробы и подачей этого раствора в пламя горелки, электротермическая, плазменная) и т. д.).
4.3.2. В соответствии с принятыми определениями химических, физико-химических, физических и комбинированных методов, в составе каждой из групп могут быть выделены следующие подгруппы МВКЭА.
В группе химических методов могут быть выделены следующие подгруппы.
Гравиметрические методы - методы, основанные на химической реакции получения нерастворимого химического соединения определяемого элемента. Концентрация этого элемента в пробе определяется по количеству получаемого соединения. Мерой количества получаемого соединения в этих методах является масса этого соединения.
Титриметрические методы - методы, основанные на химической реакции определенного реактива известной концентрации с предварительно получаемым химическим соединением
определяемого элемента. Концентрация этого элемента в пробе определяется по количеству реактива, пошедшего на реакцию с соединением определяемого элемента. Мерой количества реактива известной концентрации, пошедшего на реакцию, является объем раствора этого реактива.
Фотометрические методы - методы, основанные на химической реакции получения химического соединения определяемого элемента. Концентрация элемента в пробе определяется по количеству получаемого соединения. Мерой количества получаемого соединения являются оптические свойства жидких сред, возникающих в результате получения этого соединения:
если получаемое химическое соединение анализируемого элемента растворимое (обычно получают окрашенные растворимые соединения) - оптическая плотность получаемого раствора (абсорбциометрические методы);
если получаемое химическое соединение анализируемого элемента нерастворимое, оптические свойства получаемой суспензии (степень рассеяния света суспензией (нефелометр ические методы) или степень поглощения света суспензией (турЛидиметрцческце методы)).
В группе физико-химических методов могут быть выделены следующие подгруппы. Электрохимические методы - методы, основанные па электрических свойствах раствора, содержащего определяемый элемент в фиксированной форме, получение которой обеспечивается методикой приготовления этого раствора. Концентрация элемента при этом определяется:
по величине изменения силы тока при определенном для данной формы данного элемента потенциале его восстановления (полярографические или вопътамперометрические методы),
по количеству электричества, затраченного на восстановление элемента или его соединения в течение определенного времени (кулонометрические методы),
по относительной величине потенциала, возникающего на помешенном в раствор электроде определенного типа (потенциометр и ческие методы),
по электропроводности раствора (кондуктометр и чес кие методы),
по массе элемента, высаженного на электроде при электролизе раствора (электрогравиметричсские методы).
Люминесцентные методы - мегоды. основанные на получении химических (кристаллохимических) фаз определяемого элемента, обладающих люминесценцией, концентрация (или количество) элемента определяется по особенностям люминесценции получаемых соединений элемента.
Если в методах используется флюоресценция соединений определяемого элемента (флюоресцентные методы) - это самая распространенная разновидность люминесцентных методов - концентрация (или количество) элемента определяется по интенсивности люминесценции;
если в методах используется фосфоресценция соединений определяемого элемента (фосфоресцентные методы), конце1гтрация (или количество) элемента определяется по динамике затухания люминесценции после прекращения возбуждения, инициирующего люминесценцию.
Кинетические методы - методы, основанные на зависимости скорости химической реакции от концентрации участвующих в реакции веществ (мерой скорости реакции является скорость изменения концентрации реагирующих веществ или скорость накопления продукта реакции). Определяемое вещество может быть одним из реагентов или катализатором.
Если в методе определяемый элемент является одним из реагентов (некапниитические методы), концентрация этого элемента определяется по скорости реакции между соединением, в которое переведен анализируемый элемент, и известным реактивом.
Если и методе определяемый элемент является катализатором (каталитические (каталметрические) методы), концентрация этого элемента определяется по степени ускорения (или замедления) реакции известных реагентов под действием вещества, содержащего определяемый элемент.
Хроматографические методы - методы, основанные на сорбционных свойствах определяемых химических фаз или тех химических фаз, в которые переводятся анализируемые элементы.
Любой хроматографический метод - это постоянный процесс сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фазы вдоль неподвижного сорбента. Такой процесс приводит к пространственному разделению различных химических форм на неподвижном сорбенте или выделению несорбируемого химического соединения в подвижной фазе (за счет сорбции всех остальных на неподвижном сорбенте).
Хроматография очень широко распространена в анализе органических соединений. Б неорганическом анализе она используется относительно мало, при этом почти исключительно как метод разделения и (реже) концентрирования элементов, а не как метод собственно анализа элементов.
Поэтому хроматографические методы, будучи здесь только обозначенными, не подразделяются на свои разновидности.
В группе физических методов могут быть выделены следующие подгруппы.
Спектральные методы - методы, основанные на особенностях электронных оболочек атомов анализиру емых элементов.
Строение электронных оболочек атома элемента определяет индивидуальные атомные спектры элемента.
Это могут быть спектры испускания (эмиссионные спектры), если при переходе атома из возбужденного состояния в стабильное электрон переходит на более низкий энергетический уровень, испуская квант излучения с энергией, равной разности энергий этих двух квантованных по энергии уровней, или
спектры поглощения (абсорбционные спектры), если за счет поглощения посту пающего извне излучения, энергия которого равна разности энергий каких-либо двух квантованных по энергии электронных уровней атома, электрон переходит на более высокий энергетический уровень.
Концентрация элемента в обоих случаях определяется по интенсивности линии (линий) его атомного спектра - испускания или поглощения соответственно.
(Одинаковость для элемента спектров испускания и спектров поглощения была экспериментально доказана Р. Бунзеном и Г. Кирхгофом ещё в середине XIX века).
Если переходы электронов (как те, так и другие) происходят во внешних электронных оболочках атома, линии возникающих атомных спектров находятся в оптическом диапазоне (оптические спектральные методы, атомно-эмигсионный, атом но-абсорбционный, атомно-флюоресцентный спектральный анализ (спектроскопия)), если переходы во внутренних электронных оболочках, то в рентгеновском диапазоне (рентгепоспектральные методы: рентгсноспектральный флюоресцентный анализ, рентгенора," иометричсский анализ (флюоресцентный, абсорбционный)).
Ядерпо-фитческие методы - методы, основанные на особенностях ядер атомов анализируемых элементов.
Ядерно-физические методы можно подразделить в свою очередь по характеру ядерных реакций и по параметрам этих реакций, служащим аналитическим сигналом:
на основанные на явлении спонтанной ("естественной") радиоактивности 'радиометрические методы): концентрация анализируемого радиоактивного элемента определяется по интенсивности его радиоактивного излучения;
основанные на явлении искусственной ("наведенной") радиоактивности (активационные методы), вызванной воздействием на атомы анализируемого элемента нейтронами (нейгропно-активационный анализ), заряженными частицами - электронами, протонами, ионами и т. п. (анализ с активацией заряженными частицами), гамма-излучением (гамма-активационный анализ); концентрация анализируемого элемента во всех случаях определяется по интенсивности излучения радиоактивного нуклида, полученного в результате ядерной реакции одного из изотопов анализируемого элемента;
основанные на явлениях поглощения или рассеяния корпускулярного или электромагнитного излучения":
нейтронов (нейтронно-абсорэционный анализ, концентрация анализируемого элемента определяется по степени поглощения нейтронов);
бета-частиц (метод измерения рассеянного бета-излучения, по степени рассеяния веществом пробы фактически определяется эффективный атомный номер 2^ среды, составляющей пробу, может использоваться для определения содержания элемента, атомный номер которого аномально отличается от среды и который содержится в пробе в концентрациях, влияющих на '¿у^ среды);
гамма-излучения (гамма-абсорбционный метод, по степени поглощения гамма-излучения средой решаются задачи, аналогичные задачам предыдущего метода: специфической разновидностью методов этой группы является ЯГРС-ядерная гамма-резонансная (мёссбауэровская)
"Можно предложить называть их ьбсорбционно-дис перс ионным и или абсорбиионно-рсфракционными ядерно-физическими методами (от лат. аЬэогЫпо - поглощение, <11$рег$ю - рассеяние, гейгаспо - отражение). Первый вариант можно считать предпочтительнее вследствие практики употребления термина "рефракция", "рефрактометрический" в смысле "преломление", "измеряющий показатель преломления" соответственно.
спектрометрия, позволяющая определять содержание элементов по величине резонансного поглощения (или рассеяния) гамма-излучения ядрами изотопов элемента, находящимися в узлах кристаллической решетки).
Комбинированные физические методы - методы, основанные на особенностях и электронных оболочек, и ядер атомов.
К этой подгруппе физических методов относится масс-спсктрометрическнй анализ, основанный на разделении ускоренных газообразных ионов в магнитол« поле в соответствии с отношением т/е, где т - масса иона; е - заряд иона. (Масса иона сосредоточена в его ядре, заряд иона обусловлен состоянием электронной оболочки, что и определяет отнесение масс-спектромстричсского анализа к разряду физических комбинированных).
Концентрация анализируемого элемента определяется по величине соответствующего ионного тока.
В группе комбинированных методов можно было бы выделять подгруппы дедуктивно, в соответствии с несложной комбинаторикой черт, присущих химическим, физико-химическим, физическим методам попарно и всем трем в совокупности. Думается, однако, что практически в этом нет необходимости, ибо число методов, попадающих в эту группу, пока единично; проще назвать их. К этой группе следует отнести пробирный анализ и метод изотопного разбавления. Пробирный анализ обычно включает в себя плавку пробы с коллектором (свинец, медь) для селективного извлечения золота и серебра из породы в легкоплавкий сплав (веркблей); купелирование (выделение из веркблея благородных металлов за счет возгонки и сорбции элементов-коллекторов при высокой (хотя и меньшей, чем для получения веркблея) температуре - получение "королька"); взвешивание полученного "королька" как суммарной массы золота и серебра, содержащихся в пробе; селективное растворение серебра в кислоте и взвешивание оставшейся золотой "корточки" (массу серебра при этом определяют по разности массы "королька" и "корточки"). Как видно, пробирный анализ несет в себе черты физико-химических и химических методов.
Метод изотопного разбавления предусматривает добавление к материалу анализируемой пробы фиксированного количества искусственного изотопа определяемого элемента; экспозицию для установления химического равновесия между добавленным изотопом и смесью природных изотопов химического элемента, содержащегося в пробе; извлечение какой-то части химического элемента из полученного таким образом материала и изотопный анализ этой смеси (масс-спсктрометрический, если добавляется стабильный изотоп, или радиометрический (гамма-, а-спскгромегрический), если добавлялся радиоактивный изотоп). Концентрация в пробе анализируемого элемента определяется по доле добавленного изотопа в образовавшейся смеси изотопов этого элемента. Нетрудно видеть, что метод изотопного разбавления несет в себе черты физико-химических и фитических.
5. На основе всего сказанного в качестве резюме может быть предложена следующая классификация МВКЭЛ по их физической сущности.
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ВАЛОВОГО КОЛИЧЕСТВЕННОГО
ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА
Химические методы:
гравиметрические титриметрические фотометрические:
абсорбционные нефелометрические турбидиметрические Физико-химические методы: электрохими ческие:
полярографические (вольтаиперометрические) кулонометрические потенциометрические кондуктометрические электрогравиметрические люминесцентные:
флюоресцентные фосфоресцентные
кинетические:
некаталитические
каталитические (каталиметрические) хроматографы ческие: Физические методы: спектральные:
оптические спектральные: атомно-эмиссионный атомно-абсорбционный атомно-флюоресцентный рентгеноспектрадьные (в т. ч. рентгенорадиометрические): флюоресцентные абсорбционные ядерно-физические:
радиометрические активационные:
нейтронно-активационный
активационный с активацией заряженными частицами гамма-активационный абсорбционно-дисперсионные:
нейтронно-абсорбционный метод отраженных бета-частиц гамма-абсорбционный комбинированные физические:
масс-спектрометрические Комбинированные методы:
пробирный анализ
метод изотопного рязпячтения
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Золотой Ю.А. Очерки аналитической химии. М.: Химия. 1977. 240 с.
2. Коренман И.М. Методы количественного химического анализа: Справочник. М.: Химия, 1989. 125 с.
3. Кузьмин Н.М., Золотое Ю.А. Концентрирование следов элементов. М.: Паука, 1988.
269 с.
4. Покровский М.П. Классификация лабораторных методов исследования полезных ископаемых// Изв. УГГГА. Сер.: Геология и геофизика. 2001. Вып. 13. С. 12-19.
5. Покровский М.П. Лабораторные методы исследования полезных ископаемых. Часть 1. Общие вопросы лабораторных методов исследования: Учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во УГГ ГА, 2001.76 с.
6. Покровский M.II. О понятии "сущность" // Ежегодник - 2000 Ин-та геологии и геохимии УрО РАН. Екатеринбург, 2001. С. 215-219.
7. Стромберг А.Г. Опыт электрохимической классификации вольтамперных методов // Изв. СО АН СССР, сер. хим. наук, 1974. Вып. 2. С. 85-93.
8. Якубович А.Л., Зайцев E.H., Пржиялговский С.М. Ядерно-физические методы анализа горных пород. 3-е изд-е. перераб. и доп. / Под ред. А.Л. Якубовича. М.: Энергоиздат, 1982. 264 с.
