Elementární analýza - kvalitativní detekce a kvantitativní stanovení obsahu prvků a elementárního složení látek, materiálů a různých předmětů. Mohou to být kapaliny, pevné látky, plyny a vzduch. Elementární analýza umožňuje odpovědět na otázku, z jakých atomů ( prvků ) se analyzovaná látka skládá.
Elementární analýza je jedním z nejdůležitějších úkolů v každé výzkumné laboratoři, ústavu, univerzitě. Elementární složení látky musí být známo v každé výrobě, aby bylo možné kontrolovat používané suroviny, kontrolovat výrobu, stejně jako hotové výrobky. Bez analytické laboratoře je téměř nemožná metalurgie železa a neželezných kovů , těžba a rafinace ropy, zemědělství, geologie, hornictví a mnoho dalšího. Elementární analýza je v analytické chemii nanejvýš důležitá . Během vědeckého výzkumu je velmi důležité mít přesný obrázek o složení látky, aby bylo možné řídit řetězec přeměn chemických reakcí.
Na samém počátku vzniku metody byla elementární analýza pouze kvalitativní . Výzkumníci hodnotili rozpustnost vzorků v inertních nebo reaktivních rozpouštědlech, a to buď objemem odplynění, nebo odolností vůči zahřátí, změně barvy, barvě plamene, změně fázového skupenství atd. To znamená, že využívali především fyzikálně hmatatelné parametry, které člověk mohl analyzovat nezávisle bez dalších zařízení.
V současnosti s rozvojem vědeckého pokroku se do popředí dostávají instrumentální kvantitativní metody založené na moderních fyzikálně-chemických metodách analýzy .
Kvantitativní elementární analýza je založena na měření fyzikálních vlastností studovaných materiálů v závislosti na obsahu stanovovaného prvku: intenzitě charakteristických spektrálních čar, hodnotách jaderných fyzikálních nebo elektrochemických charakteristik atd. První metody kvantitativní elementární analýzy byly gravimetrie a titrimetrie , které stále často předčí instrumentální metody. V přesnosti jim úspěšně konkuruje pouze coulometrie a elektrogravimetrie .
Elementární analýza je důležitá v environmentální-analytické a hygienicko-epidemiologické kontrole, analýze potravin a krmiv, kovů a slitin, anorganických materiálů, vysoce čistých látek, polymerních materiálů, polovodičů, ropných produktů atd., ve vědeckém výzkumu.
Mezi instrumentálními metodami analýzy jsou rozšířeny rentgenová fluorescence, atomová emise (včetně indukčně vázaného plazmatu ), atomová absorpční spektrometrie , spektrofotometrie a luminiscenční analýza . Elektrochemické metody ( polarografie , potenciometrie , voltametrie atd.), hmotnostní spektrometrie (jiskra, laser, indukčně vázané plazma atd.), různé typy aktivačních analýz. Metody lokální analýzy a metody povrchové analýzy ( elektronová a iontová mikroanalýza sond, Augerova elektronová spektroskopie atd.) atd.
Při volbě metody a metody analýzy je třeba vzít v úvahu strukturu analyzovaných materiálů, požadavky na přesnost stanovení, mez detekce prvků, citlivost stanovení, selektivitu a specificitu, jakož i náklady na analýzu, kvalifikaci zohledňuje se rychlost analýzy, úroveň požadované přípravy vzorku a dostupnost potřebného vybavení.
Například při analýze kovů a slitin s citlivostí kolem 0,01 % je optimální volbou jiskrový optoemisní spektrometr jako analyzátor, který určuje hlavní prvky používané v ocelích ( uhlík , křemík , mangan , molybden , vanad , železo , chrom , nikl a další). Pro méně přesnou analýzu jakostí oceli a slitin je vhodné použít přenosný rentgenový fluorescenční spektrometr . Pro analýzu cementu , betonu, rud je jedním ze spolehlivých řešení vlnově disperzní rentgenový fluorescenční analyzátor. Laserový optický emisní spektrometr je vhodný pro studium skla a keramiky. Atomový absorpční spektrometr umožňuje analyzovat téměř jakoukoli látku s dobrou přesností. Nevýhodou metody jsou vysoké nároky na přípravu vzorku a dlouhá doba analýzy. Spektrofotometr je široce používán při analýze kapalin.
Při určování stop prvků se často uchýlí k jejich předběžné koncentraci. Interference související se složením matrice a vzájemným ovlivňováním analytických signálů prvků na sebe se redukuje použitím jejich separace. V některých případech lze interferenci výrazně snížit racionálním výběrem podmínek instrumentální analýzy a vytvořením potřebného softwaru a matematického softwaru. Například rentgenový fluorescenční spektrometr umožňuje stanovit obsah škodlivých těžkých kovů ve vodě po zahuštění a vysrážení na speciálních filtrech, které umožní analýzu na úrovni maximálních přípustných koncentrací ~ 10–8 %. Ale nejpřesnější metodou pro stanovení stopových prvků je spektrometr s indukčně vázaným plazmatem, který stanoví 10 -8 % - 10 -9 % pro téměř jakýkoli prvek.