Chemia analityczna
Tom 3
Chemia analityczna to nowoczesny,
stale uaktualniany podręcznik, od lat cieszący się niezwykłą
popularnością na całym świecie.
Głównym celem podręcznika jest przekazanie solidnych podstaw
wiedzy chemicznej, w takim zakresie, jaki jest szczególnie
ważny w chemii analitycznej. Kolejnym celem jest pokazanie, jak trudnym
zadaniem jest ocena dokładności i precyzji wyników
pomiarów, a w dalszej części pokazanie, jak ocena ta może
być wspomagana przez metody statystyczne. Poza tym pokazano szerokie
możliwości pomiarowe zarówno tych najnowszych, jak i
również klasycznych technik, które są przydatne
we współczesnej chemii analitycznej. Mamy nadzieję, że z
pomocą tego podręcznika studenci nabiorą umiejętności ilościowego
rozwiązywania zagadnień analitycznych, w szczególności
wykorzystując arkusze kalkulacyjne do rozwiązywania
problemów, do prowadzenia obliczeń, jak również
do modelowania zjawisk chemicznych. Wreszcie zamierzeniem
Autorów było nauczenie studentów praktyki
laboratoryjnej, tak aby wygenerować zaufanie do własnych umiejętności
otrzymywania wyników analitycznych wysokiej jakości oraz
podkreślić znaczenie uwzględniania szczegółów
przy analizie danych.
Przedstawiony w podręczniku materiał obejmuje zarówno
teoretyczne, jak i praktyczne aspekty analizy chemicznej i jej
zastosowań w biologii, medycynie, nauce o materiałach, ekologii,
kryminalistyce i w innych pokrewnych dziedzinach. W tekście znalazło
się wiele przykładów zastosowań arkuszy kalkulacyjnych, jak
również wiele przykładów i ćwiczeń. Przedstawiono
opis urządzeń pomiarowych z uwzględnieniem najnowszych rozwiązań w
zakresie rozwoju instrumentarium oraz technik pomiarowych. Na końcu
każdego rozdziału zamieszczono Podsumowanie, zebrano Terminy kluczowe
oraz Ważne równania, co ma pomóc studentom we
wskazaniu najważniejszych aspektów danego rozdziału. W wielu
rozdziałach przedstawiono sylwetki różnych
chemików analityków i ścieżki ich kariery, dzięki
czemu studenci mogą poznać, jaki rodzaj pracy mogą wykonywać po
studiach z chemii analitycznej.
Treść została ułożona tak, aby rozdziały dotyczące podobnych zagadnień
były połączone w większe części. Siedem takich części, następujących po
krótkim wprowadzeniu, zamieszczonym w rozdziale 1 zostało
podzielonych na 3 tomy:
TOM 1
- Część I dotyczy
zagadnień związanych z jakością wyników pomiarów
i składa się z pięciu rozdziałów. Rozdział 2 poświęcony jest
podstawowym obliczeniom wykorzystywanym w chemii analitycznej, tym
sposobom wyrażania stężeń oraz obliczeniom stechiometrycznym. Rozdziały
3–5 poświęcone są niezmiernie ważnym zagadnieniom
statystycznym oraz analizie danych, między innymi z wykorzystaniem
arkuszy kalkulacyjnych. Analiza wariancji (ANOVA) jest
omówiona w rozdziale 5, a szczegółowe informacje
na temat pozyskiwania próbek, wzorcowania i kalibracji są
zamieszczone w rozdziale 6.
- Część II poświęcona
jest podstawom i zastosowaniu układów w stanie
równowagi chemicznej w analizie ilościowej. W rozdziale 7
omówione są podstawy równowag chemicznych. W
rozdziale 8 dyskutujemy wpływ elektrolitów na układy
równowagowe. Natomiast systematyczne podejście do
rozwiązywania zagadnień związanych z równowagą w złożonych
układach jest tematem rozdziału 9.
- Część III
grupuje sześć rozdziałów poświęconych klasycznej, wagowej i
miareczkowej analizie chemicznej. Rozdział 10 poświęcony jest analizie
wagowej (grawimetrycznej). W rozdziałach od 11 do 15 opisujemy teorię i
praktykę metod miareczkowych, ze szczególnym uwzględnieniem
miareczkowania kwas–zasada, miareczkowania strąceniowego i
kompleksometrycznego. Uwzględniliśmy systematyczne podejście do
problematyki równowag chemicznych i wykorzystania arkuszy
kalkulacyjnych w obliczeniach.
TOM 2
- Część IV
jest poświęcona metodom elektrochemicznym. Po wprowadzeniu do
elektrochemii opisanym w rozdziale 16, w kolejnym rozdziale 17 opisano
wiele zastosowań wykorzystujących potencjały elektrochemiczne.
Miareczkowanie utleniająco-redukujące, są opisane w rozdziale 18,
podczas gdy rozdziale 19 przedstawione są zastosowania metod
potencjometrycznych do wyznaczania stężeń specji cząsteczkowych i
jonowych. Rozdział 20 poświęcony jest metodom elektrograwimetrycznym i
kulometrycznym, wykorzystywanym do wyznaczania zawartości
składników próbki. W rozdziale 21 omawiamy metody
woltamperometryczne, w tym woltamperometrię z liniowo lub cyklicznie
zmiennym potencjałem, anodową woltamperometrię inwersyjną i
polarografię.
- Część V poświęcona
jest metodom spektroskopowym. W rozdziale 22 omówione są
podstawowe wiadomości o charakterze światła i jego oddziaływaniu z
materią. Przyrządy spektralne i ich elementy składowe
omówione są w rozdziale 23. Różne zastosowania
metod cząsteczkowej spektrometrii absorpcyjnej są
szczegółowo przedstawione w rozdziale 24, podczas gdy
rozdział 25 dotyczy cząsteczkowej spektroskopii fluorescencyjnej.
Rozdział 28 poświęcony jest różnym metodom spektrometrii
atomowej, włączając w to atomową spektrometrię emisyjną z zastosowaniem
plazmy i płomienia, oraz atomową spektrometrię absorpcyjną z atomizacją
elektrotermiczną lub w płomieniu. Tą część kończy rozdział 27
poświęcony spektrometrii ma, obejmujący informacje o
źródłach jonizacji, o analizatorach mas oraz o detektorach
jonów. W tym rozdziale uwzględniono zarówno
spektrometrię mas atomową jak i cząsteczkową.
TOM 3
- Część VI składa
się z pięciu rozdziałów poświęconych kinetycznym metodom
analizy i metodom rozdzielania. W rozdziale 28 omawiamy kinetyczne
metody analityczne. A w rozdziale 29 wprowadzamy analityczne techniki
rozdzielcze, uwzględniaj wymianę jonową oraz różne techniki
chromatograficzne. Rozdział 30 poświęcony jest chromatografii gazowej,
podczas gdy wysokosprawna chromatografia cieczowa omówiona
jest w rozdziale 31. Ostatni rozdział 32 tej części podręcznika
poświęcony jest różnym metodom rozdzielania, w tym
chromatografii w stanie nadkrytycznym, elektroforezie kapilarnej i
frakcjonowaniu w polu siłowym.
- Część VII
składa się z pięciu rozdziałów poświęconych praktycznym
aspektom chemii analitycznej, a rozdziały te mają za zadanie uzupełnić
treści tego podręcznika. W rozdziale 33 pokazujemy problemy
próbek analitycznych w kontekście porównania z
próbkami modelowymi. Metody przygotowania próbek
zostały omówione w rozdziale 34, podczas gdy techniki
roztwarzania i rozpuszczania próbek omówione są w
rozdziale 35. Rozdział 36 zawiera informacje o odczynnikach chemicznych
i o wyposażeniu laboratorium analitycznego, a przy tym jest wzbogacony
wieloma zdjęciami ilustrującymi operacje analityczne. Tę część kończy
rozdział 37, w którym podane są szczegółowo
opisane procedury wielu doświadczeń laboratoryjnych, w
których wykorzystuje się zasady i zastosowania
omówione w poprzednich rozdziałach.
Ważne równania
Najważniejsze równania wydrukowane są na niebieskim tle, w
celu podkreślenia ich znaczenia i ułatwienia ich zauważenia.
Poziom znajomości
matematyki
W zasadzie podstawy analizy chemicznej wymagają jedynie znajomości
algebry na poziomie szkolnym. W niektórych przypadkach
wymagana jest znajomość rachunku różniczkowego i całkowego.
Przykłady z rozwiązaniami
Wiele przykładów z podanymi rozwiązaniami służy jako pomoc w
zrozumieniu podstaw chemii analitycznej. W podręczniku zastosowano
zasadę uwzględniania w obliczeniach chemicznych jednostek oraz
wymiarowania wielkości, co pozwala na sprawdzenie poprawności obliczeń.
Podane przykłady mogą służyć jako modelowe przy rozwiązywaniu zadań
podanych na końcu każdego rozdziału. W wielu obliczeniach, jeśli to
zasadne, stosuje się arkusze kalkulacyjne.
Arkusze kalkulacyjne
W podręczniku wykorzystano arkusze kalkulacyjne do rozwiązywania zadań,
do analizy graficznej i do wielu innych zadań. Program Microsoft Excel
został przyjęty jako standard w tych obliczeniach, niemniej podane
instrukcje można też dostosować do innych programów.
Zwracano uwagę na to, aby udokumentować zastosowania każdego arkusza
kalkulacyjnego za pomocą odpowiednich równań, z
przykładowymi danymi wejściowymi.
Pytania i zadania
Na końcu większości rozdziałów zamieszczono liczne pytania i
zadania. Odpowiedzi do około połowy z nich podane są na końcu książki.
Wiele zadań najdogodniej jest rozwiązywać z zastosowaniem arkuszy
kalkulacyjnych. Są one oznakowane ikoną arkusza umieszczoną na
marginesie, obok zadania.
Wyzwania
W większości rozdziałów po pytaniach i zadaniach podano
specjalne zadanie, stanowiące wyzwanie. Są to wyzwania o charakterze
otwartym, zbliżone do problemów występujących w pracy
badawczej. Są to często zadania wielostopniowe, w których
kolejny etap zależy od poprzedniego, lub też wymagające poszukiwań w
bibliotece, lub Internecie. Zdając sobie sprawę z tego, że wiele tych
wyzwań ma charakter otwarty i może mieć wiele rozwiązań, w tych
przypadkach nie podano odpowiedzi czy rozwiązania.
Komentarze
W całym tekście umieszczono wiele ramek i wyróżnionych
Komentarzy. Zawierają one interesujące przykłady zastosowania chemii
analitycznej we współczesnym świecie, wyprowadzenie
równań, wyjaśnienia trudniejszych zagadnień podstawowych lub
mają charakter historyczny.
Rysunki i fotografie
Kolorowe zdjęcia, rysunki, obrazki, korowe modele cząsteczek, jak
również inne pomoce wizualne stanowią wielką pomoc w
procesie nauczania. Z tego względu w całym podręczniku umieszczono
wiele nowoczesnych materiałów wizualnych wspomagających
proces nauczania. Kolorowe zdjęcia przygotowano specjalnie na potrzeby
tego podręcznika przez znanego fotografa obiektów
chemicznych, Charlesa Wintersa. Ich zadaniem jest ilustrować podstawowe
koncepcje, aparaturę i procedury, których przedstawienie za
pomocą rysunku było trudne.
Rozszerzone podpisy pod
rysunkami
Tam, gdzie to było zasadne, wprowadzono rozszerzone opisy
rysunków, aby wspomagały dogłębne zrozumienie treści danego
rozdziału.
Chemia analityczna on-line
W większości rozdziałów umieszczono na końcu informacje o
możliwościach korzystania z wiedzy na temat chemii analitycznej w sieci
(on-line). Wskazane zadania i linki mogą zachęcać studentów
do korzystania z zasobów internetowych.
Słownik
Pod koniec podręcznika zamieszczono słownik najważniejszych
terminów, zwrotów, technik i operacji opisywanych
w tekście. Celem słownika jest umożliwienie szybkiego wyszukania
objaśnień, bez konieczności przeszukiwania całego tekstu.
Dodatki i załączniki
W Dodatkach podano uaktualniony spis literatury z zakresu chemii
analitycznej, tablice stałych chemicznych, potencjałów
elektrodowych i wykaz substancji stosowanych do przygotowywania
wzorców; wskazówki dotyczące posługiwania się
logarytmami i zapisem wykładniczym; uwagi o posługiwaniu się terminami
normalność i równoważnik (tymi, które nie są
używane w tekście) oraz wyprowadzenie równań propagacji
błędów.
340 stron, Format:
21.0x29.7cm, oprawa miękka