WZRASTA ROLA CHEMII ANALITYCZNEJ W NASZYM ŻYCIU

Od końca ubiegłego wieku obserwuje się wzrost znaczenia chemii analitycznej. Obecnie znajduje ona zastosowanie we wszystkich dziedzinach naszego życia - ocenia prof. Adam Hulanicki z Uniwersytetu Warszawskiego http://www.uw.edu.pl, który wziął udział w zakończonym już na Politechnice Warszawskiej http://www.pw.edu.pl Międzynarodowym Sympozjum Forum Analityczne 2004 http://reaktor.ch.pw.edu.pl/forum/2004/

Chemia analityczna, zajmująca się określaniem składu chemicznego związków chemicznych, lub mieszanin, jest - jak oceniają specjaliści - dynamicznie rozwijającą się dziedziną nauki.

To dziedzina interdyscyplinarna - znajduje zastosowanie m.in. w medycynie, toksykologii, ochronie środowiska, archeologii, a nawet kryminalistyce - przy badaniu śladowych dowodów w miejscach przestępstw. Także w historii sztuki analityka jest pomocna przy określaniu np. składu farb. Tę wiedzę można wykorzystać w pracach konserwatorskich, czy przy wykrywaniu fałszerstw.

\"Chemia analityczna jest z jednej strony działalnością naukową, wnoszącą nowe elementy do metodologii chemii analitycznej, np. podstaw teoretycznych metod analitycznych, z drugiej zaś strony ta dziedzina chemii nie może istnieć bez praktycznych zastosowań jej w życiu\" - mówi prof. Adam Hulanicki, który jest przewodniczącym Komitetu Chemii Analitycznej Polskiej Akademii Nauk.

Jego zdaniem, nauka ta doskonale wpisuje się w słowa Stanisława Staszica, który uważał, że osiągnięcia nauki tak długo są czczą zabawą rozumu, dopóki nie zostaną zastosowane w służbie społeczeństwu.

METODA CWIETA

Już starożytni korzystali z metod analitycznych do wykrywania np. złóż rud metali. Jednak dopiero wynalezienie przez rosyjskiego naukowca Michaiła Sjemjonowicza Cwieta (Tswieta) metody zwanej chromatografią pozwoliło na szerszy rozwój badań ilościowych i jakościowych mieszanin substancji chemicznych.

Chromatografia to technika doświadczalna, polegająca na przepuszczaniu substancji chemicznych przez warstwę substancji adsorbujących, np. węglanu wapnia czy tlenku glinu, przez którą składniki danej substancji wędrują z różną prędkością i zostają przez to rozdzielone.

Cwiet był rosyjskim botanikiem i chemikiem, który pracował na Uniwersytecie Warszawskim i Politechnice Warszawskiej. Jeszcze w Petersburgu prowadził prace nad chlorofilem - barwnikiem biorącym udział w fotosyntezie roślin.

W 1903 roku dokonał rozdzielenia dwóch rodzajów chlorofilu występujących w roślinach. Próbka zawierająca barwniki została przepuszczona przez kolumnę szklaną zawierającą sproszkowany węglan wapnia. Ponieważ różna była prędkość pochłaniania barwników przez substancję adsorbującą, barwniki stopniowo się rozdzielały.

Chromatografia bardzo silnie zaczęła się rozwijać dopiero w latach 30. i 40. ubiegłego wieku. \"Każdy wynalazek zaczyna owocować dopiero po jakimś czasie. Być może wynika to z nieprzygotowania środowisk naukowych na nowości\" - ocenia prof. Hulanicki.

Obecnie chromatografia jest najczęściej wykorzystywaną metodą analityczną. Według profesora, ponad 50 proc. analiz chemicznych wykonuje się z zastosowaniem tej właśnie metody.

O ważności wynalezionej przez rosyjskiego badacza metody może świadczyć fakt, że około 30 laureatów Nagrody Nobla z dziedziny chemii i medycyny zawdzięcza powodzenie swoich osiągnięć właśnie chromatografii.

Innymi metodami stosowanymi w chemii analitycznej są m.in. techniki spektrometryczne, które - w przeciwieństwie do chromatografii, zajmującej się oznaczeniami jakościowymi - stosowane są do określania ilości substancji. W spektrometrii za pomocą różnych metod określa się widma mas atomów i cząsteczek, które wchodzą w skład badanej substancji.

Wśród metod analitycznych wykorzystywanych do rozdzielania w chemii jest także metoda elektroforezy, w której ruch substancji przez adsorbent powodowany jest polem elektrycznym.

\"Obecnie w chemii analitycznej istnieje tendencja do tworzenia technik łączonych, np. techniki chromatograficznej i spektrometrycznej\" - mówi prof. Hulanicki.

CORAZ SZYBCIEJ, CORAZ EFEKTYWNIEJ

Techniki sprzężone ułatwiają pracę naukową i skracają czas otrzymania wyników badań. Michaił Cwiet uzyskał wyniki swoich badań po kilkudziesięciu minutach od rozpoczęcia doświadczenia, tymczasem obecnie trwa to znacznie krócej, rzędu kilku minut.

Ważną rolę odgrywać zaczyna także sterylność warunków, w jakich przeprowadza się doświadczenia.

\"Jeżeli przeprowadza się badania z ilościami składników sięgającymi femtogramów (10 do potęgi minus 15 grama), to na wynikach badań mogą zaważyć nawet drobiny kurzu, czy pyłki roślin unoszące się w powietrzu\" - zaznacza profesor.

Jednak ani szybkość przeprowadzanych badań, ani sterylność ich wykonania nie byłyby możliwe do uzyskania bez specjalnych urządzeń laboratoryjnych. W ostatnich latach obserwuje się ich miniaturyzację.

Wynika to także z tego, że nie zawsze można pobrać duże ilości substancji do badań. Na przykład ilość krwi do analizy, jaką pobiera się niemowlętom, jest znacznie mniejsza niż pobierana od dorosłych ludzi, ponieważ zbyt duży ubytek krwi mógłby zaważyć na prawidłowym funkcjonowaniu młodego organizmu.

Obok skrócenia czasu badań liczą się także czynniki ekonomiczne.

Jak ocenia prof. Adam Hulanicki, dziedzictwo Cwieta jest nadal aktualne, ciągle wykorzystywane i rozwijane.

***

Uczestnicy zakończonego 8 lipca sympozjum dyskutowali m.in. o najnowszych tendencjach w chemii analitycznej - miniaturyzacji urządzeń, technikach oddzielania składników, czy sposobach wykrywania substancji toksycznych w środowisku i monitorowania go.

Przydatne strony:

Wydział Chemiczny Politechniki Warszawskiej http://reaktor.ch.pw.edu.pl

Wydział Chemii Uniwersytetu Warszawskiego http://www.chem.uw.edu.pl/

* Nauka w Polsce - Bogusława Szumiec-Presch *

12 lipca 2004