Annotatsiya: Analitik kimyo. Ma'ruza mavzusi: Fizik-kimyoviy tahlil usullari Analizning fizik-kimyoviy usullari miqdori.
Har qanday tahlil usulida ma'lum bir analitik signal qo'llaniladi, u berilgan sharoitda o'rganilayotgan moddalarni tashkil etuvchi aniq elementar ob'ektlar (atomlar, molekulalar, ionlar) tomonidan beriladi.
Analitik signal sifat va miqdoriy xarakterdagi ma'lumotlarni taqdim etadi. Misol uchun, agar tahlil qilish uchun yog'ingarchilik reaktsiyalaridan foydalanilsa, sifatli ma'lumot yog'ingarchilikning ko'rinishi yoki yo'qligidan olinadi. Miqdoriy ma'lumotlar cho'kindi massasidan olinadi. Moddaning ma'lum sharoitlarda yorug'lik chiqarilishida xarakterli rangga mos keladigan to'lqin uzunligidagi signalning (yorug'lik emissiyasi) paydo bo'lishidan sifatli ma'lumot olinadi va yorug'lik nurlanishining intensivligidan miqdoriy ma'lumot olinadi.
Analitik signalning kelib chiqishiga ko'ra, analitik kimyo usullarini kimyoviy, fizik va fizik-kimyoviylarga bo'lish mumkin.
IN kimyoviy usullar kimyoviy reaksiyani amalga oshiring va hosil bo'lgan mahsulotning massasini - gravimetrik (vazn) usullari yoki modda bilan o'zaro ta'sir qilish uchun sarflangan reagent hajmini - titrimetrik, gaz-volumetrik (hajm) usullarini o'lchaydi.
Gazning hajmli tahlili (gazning hajmiy tahlili) selektiv yutilishga asoslangan komponentlar gaz aralashmasi u yoki bu absorber bilan to'ldirilgan idishlarda, so'ngra byuretka yordamida gaz hajmining pasayishini o'lchash. Shunday qilib, karbonat angidrid kaliy gidroksid eritmasi bilan, kislorod pirogallol eritmasi bilan va uglerod oksidi mis xloridning ammiak eritmasi bilan so'riladi. Gaz hajmiyometriyasi tezkor tahlil usullarini nazarda tutadi. Minerallar va minerallardagi karbonatlarni aniqlash uchun keng qo'llaniladi.
Kimyoviy tahlil usullari rudalar, jinslar, minerallar va boshqa materiallarni tahlil qilishda, ularning tarkibidagi tarkibiy qismlarni o'ndan bir necha o'n foizgacha aniqlash uchun keng qo'llaniladi. Tahlilning kimyoviy usullari yuqori aniqlik bilan tavsiflanadi (tahlil xatosi odatda foizning o'ndan bir qismini tashkil qiladi). Biroq, bu usullar asta-sekin tezroq fizik-kimyoviy va fizik tahlil usullari bilan almashtiriladi.
Jismoniy usullar tahlillar moddalarning har qanday fizik xossalarini o'lchashga asoslanadi, bu esa tarkibning funktsiyasidir. Masalan, refraktometriya o'lchovga asoslanadi nisbiy ko'rsatkichlar yorug'likning sinishi. Aktivatsiya analizida izotoplarning faolligi va boshqalar o'lchanadi.Ko'pincha tahlil birinchi navbatda kimyoviy reaksiyani o'z ichiga oladi va hosil bo'lgan mahsulotning konsentratsiyasi fizik xususiyatlar bilan belgilanadi, masalan, rangli nurlar tomonidan yorug'lik nurlanishining yutilish intensivligi. reaktsiya mahsuloti. Bunday tahlil usullari fizik-kimyoviy deb ataladi.
Tahlilning fizik usullari yuqori mahsuldorlik, elementlarni aniqlash chegaralarining pastligi, tahlil natijalarining ob'ektivligi va yuqori darajadagi avtomatlashtirish bilan tavsiflanadi. Tog' jinslari va minerallarni tahlil qilishda fizik tahlil usullari qo'llaniladi. Masalan, granit va slanetslardagi volframni, tog' jinslari va fosfatlardagi surma, qalay va qo'rg'oshinni aniqlash uchun atom emissiya usuli qo'llaniladi; atomik yutilish usuli - silikatlarda magniy va kremniy; Rentgen floresansi - ilmenitdagi vanadiy, magnezit, alumina; ommaviy spektrometrik - oy regolitidagi marganets; neytron faollashuvi - neftda temir, rux, surma, kumush, kobalt, selen va skandiy; izotop suyultirish usuli bilan - silikat jinslardagi kobalt.
Jismoniy va fizik-kimyoviy usullar ba'zan instrumental deb ataladi, chunki bu usullar tahlilning asosiy bosqichlarini o'tkazish va uning natijalarini qayd etish uchun maxsus moslashtirilgan asboblardan (uskunalar) foydalanishni talab qiladi.
Fizikaviy-kimyoviy usullar tahlil tahlil qilinadigan moddaning kimyoviy transformatsiyasi, namunaning erishi, tahlil qilinadigan komponentning konsentratsiyasi, aralashuvchi moddalarni niqoblash va boshqalarni o'z ichiga olishi mumkin. Analitik signal moddaning massasi yoki uning hajmi bo'lgan tahlilning "klassik" kimyoviy usullaridan farqli o'laroq, tahlilning fizik-kimyoviy usullari analitik signal sifatida radiatsiya intensivligi, oqim kuchi, elektr o'tkazuvchanligi va potentsiallar farqidan foydalanadi.
Spektrning turli mintaqalarida elektromagnit nurlanishning emissiyasi va yutilishini o'rganishga asoslangan usullar katta amaliy ahamiyatga ega. Bularga spektroskopiya (masalan, lyuminestsent analiz, spektral analiz, nefelometriya va turbidimetriya va boshqalar) kiradi. Tahlilning muhim fizik-kimyoviy usullariga moddaning elektr xossalarini oʻlchashni qoʻllaydigan elektrokimyoviy usullar (kulometriya, potensiometriya va boshqalar), shuningdek, xromatografiya (masalan, gaz xromatografiyasi, suyuqlik xromatografiyasi, ion almashinish xromatografiyasi, yupqa qatlam xromatografiyasi) kiradi. . Tezlikni o'lchashga asoslangan usullar muvaffaqiyatli ishlab chiqilmoqda kimyoviy reaksiyalar(tahlilning kinetik usullari), reaksiyalarning issiqlik effektlari (termometrik titrlash), shuningdek, magnit maydonda ionlarni ajratish (mass-spektrometriya).
Yaxshi ishingizni bilimlar bazasiga yuborish oddiy. Quyidagi shakldan foydalaning
Talabalar, aspirantlar, bilimlar bazasidan o‘z o‘qishlarida va ishlarida foydalanayotgan yosh olimlar sizdan juda minnatdor bo‘lishadi.
http://www.allbest.ru/ saytida joylashtirilgan
Kirish
1.2 Noma'lum namunani tahlil qilishning asosiy texnikasi va usullari
Xulosa
Foydalanilgan axborot manbalari ro'yxati
Kirish
Analitik kimyo zamonaviy jamiyat hayotida katta amaliy ahamiyatga ega, chunki u kimyoviy tahlil vositalarini yaratadi va uni amalga oshirishni ta'minlaydi.
Kimyoviy tahlil qora va rangli metallurgiya, mashinasozlik, elektronika sanoati uchun sof va o‘ta sof materiallar ishlab chiqarish, tog‘-kon sanoati, neftni kimyoviy qayta ishlash kabi qator sanoat tarmoqlarida ishlab chiqarishni monitoring qilish va mahsulot sifatini baholashning muhim vositasidir. , neft-kimyo, farmatsevtika va oziq-ovqat sanoati, geologiya xizmati va boshqalar. Kimyoviy tahlilsiz xavfsizlik muammolarini hal qilish mumkin emas. muhit, agrosanoat majmuasining faoliyati, tibbiy diagnostika, biotexnologiyaning rivojlanishi.
Kimyoviy analizning ilmiy asosini analitik kimyo tashkil etadi, u rivojlanadi nazariy asos tahlil usullarini yoki ularni kimyo va fizika fanining tegishli sohalaridan oladi va ularni o'z maqsadlariga moslashtiradi. Analitik kimyo usullarni qo'llash chegaralarini belgilaydi, ularning metrologik xususiyatlarini baholaydi va turli ob'ektlarni tahlil qilish usullarini ishlab chiqadi. Demak, analitik kimyo bu sohadir ilmiy bilim, kimyo fanining bo'limi va analitik xizmat jamiyatning kimyoviy tahlillarga bo'lgan ehtiyojlarini qondirish tizimidir.
Maqsad kurs ishi“Analitik kimyo va analizning fizik-kimyoviy usullari” fanida sifat va miqdoriy tahlilning asosiy tamoyillarini ishlab chiqish.
Maqsadga noma'lum moddani tahlil qilish uchun aniq vazifani hal qilish, titrimetrik hisob-kitoblarni amalga oshirish orqali erishiladi. tahlil qilish usuli va mos titrlash egri chizig'ini qurish.
1. Noma’lum moddaning sifat tahlili
1.1 Sifatli tahlilga oid nazariy ma’lumotlar
Sifatli tahlil - analitik kimyoning moddalarning sifat tarkibini aniqlashga, ya'ni oddiy va murakkab moddalar tarkibiga kiruvchi elementlar va ular hosil qilgan ionlarni aniqlashga bag'ishlangan bo'limi. Bu ma'lum bir kation yoki anionga xos bo'lgan kimyoviy reaktsiyalar yordamida amalga oshiriladi, bu ularni alohida moddalarda ham, aralashmalarda ham aniqlash imkonini beradi.
Sifatli tahlil qilish uchun mos bo'lgan kimyoviy reaktsiyalar sezilarli bo'lishi kerak tashqi ta'sir. Bu bo'lishi mumkin: gazning chiqishi, eritma rangining o'zgarishi, cho'kma, cho'kmaning erishi, xarakterli shakldagi kristallarning shakllanishi.
Dastlabki to'rtta holatda reaktsiyaning borishi vizual tarzda kuzatiladi va kristallar mikroskop ostida tekshiriladi.
Olish uchun to'g'ri natijalar mavjud bo'lgan boshqa ionlar bilan aralashmaydigan reaktsiyalar talab qilinadi. Buning uchun maxsus (faqat aniqlanayotgan ion bilan o'zaro ta'sir qiluvchi) yoki hech bo'lmaganda selektiv (selektiv) reagentlar kerak bo'ladi.
Afsuski, selektiv, ayniqsa o'ziga xos reagentlar juda kichik, shuning uchun murakkab aralashmani tahlil qilishda aralashuvchi ionlarni niqoblash, ularni reaksiyaga kirishmaydigan shaklga aylantirish yoki ko'pincha kationlar yoki anionlar aralashmasini tarkibiy qismlarga ajratishga murojaat qilish kerak. analitik guruhlar. Do bu maxsus (guruh) reagentlar yordamida bir xil sharoitda bir qancha ionlar bilan reaksiyaga kirishib, o‘xshash xossalarga ega bo‘lgan birikmalar - yomon eriydigan cho‘kmalar yoki barqaror eruvchan komplekslar hosil qiladi. Bu murakkab aralashmani oddiy tarkibiy qismlarga bo'lish imkonini beradi. Sifatli tahlil quyidagi bosqichlardan iborat:
Dastlabki kuzatishlar;
Dastlabki sinovlar;
Kislotalarning quruq namunaga ta'siri;
Tahlil qilingan namunani eritmaga o'tkazish ;
Kationlarning tizimli (yoki kasrli) sifat tahlili va
Analitik reaktsiyalarni o'tkazishda ma'lum shartlarga rioya qilish kerak. Bularga reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsentratsiyasi, atrof-muhitning reaktsiyasi va harorat kiradi.
1.2 Noma'lum namunani tahlil qilishning asosiy texnikasi va usullari. Moddani tahlil qilish uchun tayyorlash
Tadqiqotni boshlash kimyoviy tarkibi Ushbu moddani birinchi navbatda diqqat bilan o'rganib chiqing, uning tashqi ko'rinishini, rangini, hidini, silliqlash darajasini (chang, qo'pol yoki mayda taneli aralashma, qattiq massa va boshqalar), kristalli yoki amorf fazalarning mavjudligini aniqlang va tayyorlang. shunga ko'ra tahlil qiling va shundan keyingina uning kimyoviy tarkibini o'rnatishni boshlang.
Sinov moddasini tahlil qilish uchun tayyorlash butun tadqiqotning juda va juda muhim qismidir.
Tahlil qilinayotgan namunaning rangiga asoslanib, unda ma'lum kationlarning mavjudligi yoki yo'qligi haqida taxmin qilish mumkin. Agar, masalan, tahlil qilinayotgan ob'ekt rangsiz shaffof yoki oq massa bo'lsa, bu uning tarkibida juda ko'p rangli kationlar - xrom (III) Cr 3+ (ko'k-binafsha rang), marganets (II) Mn 2 yo'qligini ko'rsatadi. + (och pushti), temir (III) Fe 3+ (sariq-jigarrang), kobalt (II) Co 2+ (pushti), nikel (II) Ni 2+ (yashil), mis (II) Cu 2+ (ko'k) ). Agar namuna rangli bo'lsa, unda yuqoridagi kationlardan bir yoki bir nechtasini o'z ichiga oladi deb taxmin qilish mumkin. Sinov moddasini to'liq tahlil qilish uchun uni milligramm bilan o'lchangan oz miqdorda olish kerak. Sifatli tahlil ikki bosqichda amalga oshiriladi. Birinchidan, dastlabki sinovlar o'tkaziladi, a, keyin kationlar va anionlarning tizimli tahliliga o'ting.
Dastlabki sinovlar
Dastlabki testlar tizimli tahlil paytida aniqlash qiyin bo'lgan ba'zi elementlarning mavjudligini aniqlashga imkon beradi.
Olovli rang berish
Olovni bo'yashni tekshirish uchun uzunligi 60 mm va diametri 2-3 mm bo'lgan simni oling. Uning bir uchi halqaga egilib, ikkinchi uchi tutqich vazifasini bajaradigan shisha tayoqqa lehimlanadi. Telni eng issiq, yorug'liksiz yondirgich alangasida takroriy kalsinlash orqali yaxshilab tozalash kerak. Sim xlorid kislotaga botiriladi va o'choq olovida kalsinlanadi, keyin xona haroratiga qadar sovutiladi. Analitning bir nechta kristallari shu tarzda tayyorlangan simga joylashtiriladi va yondirgich oloviga kiritiladi. Turli xil ionlar olovga quyidagi ranglarni beradi:
Karmin qizil………………………Sr 2+, Li 2+
G'isht qizil ………………………. Ca 2+
Sariq………………………………….Na +
Sariq-yashil……………………………Ba 2+
Moviy-yashil……………………………..Te
Ochiq ko'k……………………………As,Sb,Pb 2+
Yorqin ko'k………………………………Cu 2+ ,Se
Binafsha…………………………….K +, Rb + yoki Cs +
Simni xlorid kislota bilan namlash, olovda namunada mavjud bo'lgan kationlarning uchuvchi xloridlarini olish uchun amalga oshiriladi (agar u uchuvchan bo'lmagan yoki uchuvchan bo'lmagan komponentni o'z ichiga olgan bo'lsa).
Qattiq tahlil qiluvchi moddaning namunasining termoliz (kalsinlanish) mahsulotlarining tabiatiga ko'ra, ba'zida tahlil qilinadigan moddada ma'lum kationlar va anionlar mavjudligini aniqlash mumkin.
Ushbu sinovni o'tkazish uchun tahlil qilinadigan moddaning kichik bir qismi o'tga chidamli probirkaning pastki qismiga (uzunligi ~ 7 sm) qo'yiladi va namuna qizdiriladi, probirka gorizontal holatda, gaz alangasida mahkamlanadi. burner. Namunaning termik parchalanishi jarayonida gazsimon termoliz mahsulotlari ajralib chiqadi, ularning bir qismi probirkaning sovuq uchida kondensatsiyalanadi.
Sublimatning rangiga asoslanib, ba'zi dastlabki xulosalar chiqarish mumkin:
Sublimat rang Mumkin bo'lgan termoliz mahsulotlari
Oq…………………………………… Ammoniy tuzlari, Hg 2 Cl 2, HgCl 2,
Sariq……………………………………...HgI 2, As 2 S 3, S
Metall oyna…………….Mishyak yoki simob (blyashka)
Termik parchalanish jarayonida sublimatsiya bilan birga bug'lar va gazlar chiqishi mumkin. Probirkaning (naychaning) sovuq qismi devorlarida suv tomchilarining paydo bo'lishi sinov namunasida kristallanish suvi mavjudligini yoki namunaning termolizi paytida suv hosil bo'lishini ko'rsatadi (suv, gidroksidlar, kislotali moddalar ajralib chiqishi bilan). va asosiy tuzlar va organik birikmalar parchalanadi).
Binafsha yod bug'ining chiqishi va ularning quyuq kristallar shaklida kondensatsiyasi yodid ionlari yoki boshqa moddalar mavjudligini ko'rsatadi. yod o'z ichiga olgan anionlar :
Binafsha yod bug'laridan tashqari, jigarrang brom bug'lari ham ajralib chiqishi mumkin (ehtimol mavjud bromid ionlari va boshqa brom o'z ichiga olgan anionlarning tebranishi), azot oksidlarining sariq-jigarrang bug'lari (nitratlar va nitritlar mavjudligi mumkin), shuningdek gazsimon CO (oksalatlar bo'lishi mumkin), CO 2 (karbonatlar, oksalatlar bo'lishi mumkin) , C1 2 (xlorid ionlari va boshqa xlor o'z ichiga olgan anionlarning mavjudligi mumkin), SO 2 (sulfitlar, tio-sulfatlar mavjudligi mumkin), SO 3 (sulfatlar bo'lishi mumkin), NH 3 (ammiak tuzlari bo'lishi mumkin), O 2 (peroksidlar, nitratlar, xromatlar, dixromatlar va boshqalarning mumkin bo'lgan mavjudligi).
Harakat suyultiriladi gidroksidi (~1 mol/l) sulfat kislota
Suyultirilgan sulfat kislota kuchsiz kislotalarni ularning tuzlaridan - karbonatlar, sulfitlar, tiosulfatlar, sulfidlar, sianidlar, nitritlar, asetatlar siqib chiqaradi. Chiqarilgan kuchsiz kislotalar kislotali muhitda beqaror bo'lib, gazsimon mahsulotlarni hosil qilish uchun uchib ketadi yoki parchalanadi.
Agar tahlil qilingan namunada karbonatlar mavjud bo'lsa, gazsimon karbonat angidrid CO 2 (rangsiz va hidsiz) chiqariladi. Sulfitlar va tiosulfatlar ishtirokida oltingugurt dioksidi SO 2 ajralib chiqadi. yonayotgan oltingugurt hidi bilan; sulfidlar mavjudligida - chirigan tuxumlarning hidi bilan vodorod sulfidi H 2 S; siyanidlar mavjudligida - achchiq bodom hidi bilan gidrosiyan kislotasi HCN bug'i; nitritlar ishtirokida - azot dioksidi NO 2 ning jigarrang bug'lari, asetatlar ishtirokida - sirka hidi bilan sirka kislotasi CH 3 COOH bug'lari.
Sinov quyidagicha amalga oshiriladi: tahlil qilinadigan moddaning oz miqdori probirkaga olinadi va unga suyultirilgan sulfat kislota tomchilab qo'shiladi. Gazlarning chiqishi tahlil qilingan namunada kislotali muhitda beqaror bo'lgan kuchsiz kislotalarning yuqoridagi anionlari mavjudligini ko'rsatadi.
Konsentrlangan sulfat kislota tahlil qilinayotgan modda bilan oʻzaro taʼsirlashganda ftoridlar, xloridlar, bromidlar, yodidlar, tiosiyanatlar, oksalatlar, nitratlardan ham gazsimon reaksiya mahsulotlarini chiqarishi mumkin. .
Tahlil qilinadigan moddada ftoridlar mavjud bo'lsa, vodorod ftorid bug'i HF chiqariladi; xloridlar mavjudligida - HC1 bug 'va gazsimon xlor C1 2; bromidlar mavjudligida - HBr bug'lari va sariq brom gazi Br 2; yodidlar mavjudligida - binafsha yod bug'i J 2; tiosiyanatlar mavjudligida - gazsimon oltingugurt dioksidi SO 2; oksalatlar ishtirokida - rangsiz gazsimon CO oksidi va CO 2 karbonat angidrid.
Sinov quyidagi tarzda amalga oshiriladi. Konsentrlangan sulfat kislota asta-sekin, ehtiyotkorlik bilan, probirkadagi qattiq tahlil qiluvchi moddaning kichik massasiga (0,010 g) tomchilab qo'shiladi. Agar gaz evolyutsiyasi kuzatilsa, bu tahlil qilingan namunada yuqoridagi anionlarning mavjudligini ko'rsatadi .
Ushbu sinovni o'tkazish uchun suyultirilgan H 2 SO 4 ning KJ bilan aralashmasini oling, avval chang holatiga qadar maydalangan tekshiriluvchi moddaning bir nechta kristallarini yoki tekshiriluvchi moddaning eritmasidan 3-4 tomchi qo'shing (agar modda eriydi). Oksidlovchi moddalar ishtirokida erkin yod ajralib chiqadi, u eritmaning jigarrang rangi yoki kraxmal yordamida aniqlanadi. Bu reaksiya NO 2 -, NO 3 -, MnO 4 -, CrO 4 2-, Fe 3+, Cu 2+ ionlari bilan beriladi.
Qaytaruvchi moddalarni aniqlash uchun KMnO 4+ ning suyultirilgan eritmalari aralashmasini oling H 2 SO 4. Bu eritmaning rangsizlanishiga SO 3 2-, S 2-, S 2 O 3 2-, J -, NO 2 -, Cl -, Fe 2+, Cr 3+ ionlari sabab bo‘ladi:
Suvda erishi
Probirkaga tahlil qilinayotgan moddaning oz miqdori solinadi, bir necha millilitr distillangan suv qo’shiladi va aralashma bir muddat aralashtiriladi. Agar modda suvda to'liq erigan bo'lsa, u holda tahlil uchun tanlangan moddaning ko'p qismi distillangan suvning mumkin bo'lgan minimal hajmida eritiladi va natijada olingan eritma qo'shimcha tahlil qilinadi. Asl qattiq sinov namunasining kichik bir qismi, agar kerak bo'lsa, takroriy yoki tekshirish sinovlari uchun saqlanadi.
Kationlar uchun tahlil
Analitik guruh - bu har qanday reaktiv bilan (ma'lum sharoitlarda) o'xshash analitik reaktsiyalarni berishi mumkin bo'lgan kationlar guruhi. Kationlarning analitik guruhlarga bo'linishi ularning turli anionlar bilan munosabatiga asoslanadi. Ikki tasnif qabul qilinadi: sulfid va kislota-asos.
Kislota-asos tasnifiga ko'ra, kationlar oltita analitik guruhga bo'linadi (1-jadval).
1-jadval - Kationlarning kislota-asos tasnifiga ko'ra guruhlarga bo'linishi
|
Guruh |
Qabul qildi ulanishlar |
Guruh xarakterli |
||
|
K+, Na+, NH4+ |
Xloridlar, sulfatlar va gidroksidlar suvda eriydi |
|||
|
Cho'kma AgCl, PbCl 2 |
Xloridlar suvda erimaydi |
|||
|
Cho'kma BaSO 4 , CaSO 4 |
Sulfatlar suvda va kislotalarda erimaydi (yoki yomon eriydi). |
|||
|
Zn 2+, Al 3+, Cr 3+, |
Ortiqcha 4N KOH yoki NaOH |
Eritmasi ZnO 2 2- , AlO 2 - , CrO 2 - , |
Gidroksidlar ortiqcha gidroksidi gidroksidida eriydi |
|
|
Mg 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+ |
Ortiqcha 25% NH 3 |
Cho`kma Mg(OH) 2 , Mn(OH) 2 , Fe(OH) 2, Fe(OH) 3 |
Gidroksidlar ortiqcha gidroksidi gidroksidida erimaydi |
|
|
Ni 2+, Co 2+, Cu 2+ |
Ortiqcha 25% NH 3 |
Ni(NH 3) 4 2+, Co(NH 3) 4 2+, Cu(NH 3) 6 2+ |
Gidroksidlar ortiqcha ammiakda eriydi |
Anion tahlili Anionlarning tasnifi bariy va kumush tuzlarining eruvchanligidagi farqga asoslanadi. Eng keng tarqalgan tasnifga ko'ra, anionlar 2-jadvalda keltirilgan uchta analitik guruhga bo'linadi.
2-jadval - Anionlarning tasnifi
Odatda, ob'ekt birinchi navbatda kationlar uchun tekshiriladi. Eritmaning alohida namunalaridan guruhli reagentlar yordamida eritmada analitik guruhlarning qaysi kationlari borligi aniqlanadi, keyin esa undagi anionlar aniqlanadi.
1.3 Noma'lum namunaning tarkibini aniqlashdagi taraqqiyot
Tahlil qilish uchun ikkita tuz aralashmasi bo'lgan modda berildi (probirka No13). Shartga ko'ra, tuzlar faqat quyidagi ionlarni o'z ichiga olishi mumkin:
1. K + , Na + , NH 4 +
4. Zn 2+, Al 3+, Cr 3+
5.Mg 2+ ,Fe 2+ ,Fe 3+
6. Cu 2+ , Co 2+ , Ni 2+
1. SO 4 2-, SO 3 2-, CO 3 2-, PO 4 2-
3. NO 3 - , NO 2 - ,CH 3 COO -
Modda 1.2-bandda tavsiflangan sxema bo'yicha tahlil qilinadi.
Dastlabki sinovlar
Chiqarilgan modda rangsiz kristallar va donalarning nozik taneli aralashmasidir. Moddaning rangidan kelib chiqib, uning tarkibida Fe 3+, Cr 2+, Cu 2+, Co 2+, Ni 2+ kationlari mavjud emas deb taxmin qilish mumkin.
Olovli rang berish
Suyultirilgan xlorid kislotaga botirilgan nikromli sim o'choq olovida kuydiriladi, so'ngra xona haroratiga qadar sovutiladi. Analiz qilingan moddaning bir nechta kristallarini shu tarzda tayyorlangan simga joylashtiramiz. Gorelka alangasi och ko‘k rangga aylanadi, bu esa tahlil qilinayotgan moddada Pb 2+ kationining mavjudligi va K+, Ba 2+, Ca 2+, Cu 2+ kationlari yo‘qligini ko‘rsatadi.
Termik parchalanish mahsulotlari uchun sinov
Tahlil qilinayotgan moddaning kichik qismini o'tga chidamli probirkaning pastki qismiga joylashtiramiz va uni o'choq olovida qizdiramiz. Biz sariq bug'larning chiqishini kuzatamiz, bunga asoslanib, tahlil qilingan namunada nitratlar mavjudligi haqida taxmin qilishimiz mumkin. Ushbu moddalarni hosil qilish uchun tenglamalar (1,2) quyida keltirilgan:
Nitratlarning parchalanishi:
a) ishqoriy tuproqdan misgacha (shu jumladan)
Men(NO 3) 2 > 2MeO + + 2NO2 + O2 (1)
b) kumush nitratlar, simob va boshqalar.
2MeNO 3 >2Me + 2NO 2 + O 2 (2)
Probirkaning sovuq qismining devorlarida qorong'u qoplamaning yo'qligi ham oksidlovchi moddalar ishtirokida yodidlarning yo'qligini ko'rsatadi.
Xulosa: tahlil qilingan moddada nitratlar bo'lishi mumkin va yod o'z ichiga olgan ionlar bo'lmasligi mumkin.
Suyultirilgan sulfat kislotaning ta'siri
Olingan moddaning oz miqdoriga bir necha tomchi suyultirilgan H2SO4 qo'shing va uni o'choq olovida qizdiring. Xarakterli sirka hidiga ega gaz chiqariladi.
Jarayonning kimyosi quyida keltirilgan (tenglama (3)):
CH 3 COO - + H + > CH 3 COOH^ (3)
Shuning uchun CH 3 COO - anion tahlil qiluvchi moddada bo'lishi mumkin.
Konsentrlangan sulfat kislotaning ta'siri
Tahlil qilinayotgan namunaning kichik massasiga asta-sekin konsentrlangan sulfat kislota qo'shing. Sirka kislotasining xarakterli hidiga ega rangsiz bug'lar chiqariladi, bu tahlil qilingan namunada CH 3 COO - anion mavjudligini yana bir bor tasdiqlaydi.
Tenglamalarga (4-6) muvofiq xlor va binafsha yod bug'larining xarakterli hidiga ega bo'lgan bug'larning chiqishi:
Cl - + H + > HCl^ (4)
2Cl - + SO 4 2- + 2H + > Cl 2 ^ + SO 3 2- + H 2 O (5)
2J - + H 2 SO 4 > J 2 + SO 3 2- + H 2 O (6)
biz kuzatmaymiz, shuning uchun tahlil qilinadigan moddada Cl - , I - anionlari yo'q.
Oksidlovchi moddalar mavjudligini tekshirish
KI bilan H 2 SO 4 aralashmasini oling , analitning bir nechta kristallarini qo'shing. Eritmaning (7-9) tenglamalarga muvofiq jigarrang rangga aylanishiga olib keladigan erkin yodning ajralib chiqishi sodir bo'lmaydi, buning asosida NO 2 -, Fe 3+, Cu 2+ anionlarini taxmin qilishimiz mumkin. bu moddada yo'q
Jarayon kimyosi:
2J - + 2NO 2 - + 4H + > J 2 + 2NO + 2H 2 O (7)
2J - + 2Fe 3+ > J 2 + 2Fe 2+ (8)
4J - + 2Cu 2+ > J 2 + 2CuJv (9)
Qaytaruvchi moddalar mavjudligini sinab ko'ring
Tahlil qilinayotgan moddaning kichik qismiga KMnO 4 +H 2 SO 4 ning suyultirilgan eritmalari aralashmasini qo'shamiz. Quyidagi (10-14) tenglamalarga muvofiq eritmaning rangsizlanishi kuzatilmaydi, bu esa mumkin bo'lgan yo'qligini ko'rsatadi.
NO 2 - , SO 3 2- , J - , Cl - , Fe 2+
2J - + 2NO 2 - + 4H + > J 2 + 2NO + 2H 2 O (10)
5SO 3 2- + 2MnO 4 - + 6H + > 5SO 4 2- + 2Mn 2+ + 3H 2 O (11)
16H + + 10J - + 2MnO 4 - > 5J 2 + 2Mn 2+ + 8H 2 O (12)
16H + + 10Cl - + 2MnO 4 - > 5Cl 2 + 2Mn 2+ + 8H 2 O (13)
5Fe 2+ + MnO 4 - + 8H + > 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H 2 O (14)
Suvda erishi
Analit suvda to'liq eriydi. Shunga asoslanib, eritmada bir vaqtning o'zida Ag, Pb 2+, CH 3 COO -, NO 3 ionlarining mavjudligi haqida taxmin qilishimiz mumkin. - (chunki faqat shu anionlar bilan dastlabki sinovlarda topilgan qo'rg'oshin kationi suvda to'liq eriydi).
NH 4 mavjudligini tekshirish
Biz tahlil qilinadigan aralashmaga bir necha tomchi kaustik soda qo'shamiz va uni gaz gorelkasi olovida isitamiz, ammiakning hidi sezilmaydi, shuning uchun NH 4 + anioni yo'q.
Fe 2+ uchun sinov
Tahlil qilinayotgan modda va qizil qon tuzi K 3 eritmasi solingan probirkaga bir necha tomchi HCl eritmasidan tomizamiz. Quyidagi (15) tenglamaga muvofiq eritmaning ko‘k rangga bo‘yalishini kuzatmaymiz, shuning uchun Fe 2. + kation yo'q.
3- + Fe 2+ >Fe 3 2 (15)
Fe 3+ uchun sinov
Probirkaga tahlil qilinayotgan moddaning eritmasidan bir necha tomchi suv va ammoniy tiosiyanatning konsentrlangan eritmasidan bir necha tomchi tomiziladi. Biz (16) tenglamaga muvofiq qon-qizil rangni kuzatmaymiz, shuning uchun Fe 3+ kationi yo'q.
Fe 3+ +3CNS - >Fe(CNS) 3 (16)
Xulosa: dastlabki sinovlar natijalariga asoslanib, tahlil qilinayotgan aralashmada quyidagi ionlar mavjudligi haqida taxmin qilishimiz mumkin: Pb 2+, CH 3 COO -, NO 3 -
Tizimli tahlil
Kationlar uchun test
Ikkinchi analitik guruh kationlari uchun test
Biz tahlil qilingan namunaga bir necha tomchi xlorid kislota HCl qo'shamiz, biz (17,18) tenglamalarga muvofiq cho'kma hosil bo'lishini kuzatamiz, bu ushbu moddada Pb 2+, Ag + kationlarining mavjudligini tasdiqlaydi.
Jarayon kimyosi:
Pb 2+ +2HCl>PbCl 2 v (17)
Ag + +HCl>AgClv (18)
Olingan cho'kmaning issiq suvda erishi uchun tekshiramiz. Olingan cho'kindiga bir oz qo'shing issiq suv. Cho'kma eriydi, shuning uchun Ag 2+ kationi yo'q.
Tahlil qilinayotgan namunada Pb 2+ kationining mavjudligini aniq tekshirish uchun quyidagi tajribani o'tkazamiz. Analitik eritmaning bir necha tomchisiga bir xil miqdorda KI qo'shing. Sariq cho'kma hosil bo'ladi (tenglama (19)).
Pb 2+ +2KI>PbI 2 v +2K + (19)
Probirkaga bir necha tomchi suv va 2M CH 3 COOH eritmasidan soling, qizdiring va cho’kma eriydi. Probirkani sovuq suvga botiring. Yaltiroq oltin kristallar (20) tenglamaga muvofiq tushadi.
PbI 2 v + CH 3 COOH> I+HI. (20)
Shunday qilib, tahlil qilingan moddada qo'rg'oshin kationining mavjudligi isbotlangan, bu dastlabki sinovlarga mos keladi (olov rangi testi).
Qo'rg'oshin kationi uchinchi va birinchi analitik guruh kationlarini ochishga xalaqit berganligi sababli, uni ajratish kerak. Buning uchun tahlil qilinayotgan moddaning eritmasiga bir necha tomchi 10 n HCl tomiziladi, shisha tayoqcha bilan aralashtiriladi va filtrlanadi. Cho'kmani kislotali suv bilan yuving 2N. xlorid kislota eritmasi (qo'rg'oshin xloridning eruvchanligini kamaytirish uchun). 1-sonli filtrda Ca 2+, Ba 2+, K +, Na + kationlari, shuningdek, oz miqdorda allaqachon ochilgan Pb 2+ kationlari bo'lishi mumkin. Keyin bir necha tomchi ammoniy sulfat eritmasidan (NH 4) qo'shing. ) Filtrga 2 SO 4 soling va qaynab turgan suv hammomida bir necha daqiqa qizdiring, uni biroz vaqtga qoldiring va yana filtrlang. No2 filtrda K+, Na+, Ca 2+ kationlari bo‘lishi mumkin.Tarkibida Pb 2+ va ehtimol Ba 2+, Ca 2+ kationlari bo‘lishi mumkin bo‘lgan cho‘kma CH 3 COONH 4 ning 30% li issiq eritmasi bilan PbSO 4 ga qadar ishlov beriladi. to'liq chiqariladi, filtrlanadi, cho'kma distillangan suv bilan yuviladi va chinni idishga o'tkaziladi, bir necha millilitr kaliy karbonat K 2 CO 3 eritmasidan qo'shiladi, bir necha daqiqa qaynatiladi, gaz gorelkasi olovida asbest to'rda isitiladi. . Sovutgandan so'ng, chinni idishga bir necha mililitr suv qo'shing, aralashtiring, uni cho'ktiring va suyuqlikning shaffof qatlamini to'kib tashlang. Keyin yana kaliy karbonat K 2 CO 3 qo'shing, yana bir necha daqiqa qizdiring va filtrlang. Biz cho'kindilarni yuvamiz iliq suv SO 4 2- anionlar to'liq chiqarilgunga qadar. Probirkadagi cho‘kma sirka kislotasining oz qismiga eritiladi va oz miqdorda distillangan suv bilan yuviladi. Keyinchalik, Ba 2+ kationining mavjudligini tahlil qilamiz, buning uchun hosil bo'lgan eritmaga bir necha tomchi kaliy xromati eritmasi K 2 CrO 4 qo'shing; cho'kma hosil bo'lmaydi, shuning uchun Ba 2+ kationi yo'q. Olingan eritmada Ca 2+ kationi borligini tekshirib ko’ramiz, natriy karbonat qo’shamiz, shisha tayoqcha bilan aralashtiramiz, cho’kma hosil bo’lishini kuzatmaymiz, shuning uchun Ca 2+ kationi yo’q. No2 filtratda K+ kation borligini tekshirib ko‘ramiz, buning uchun filtratga Na 3 eritmasi va ozgina sirka kislota qo‘shiladi, murakkab kobalt tuzining sariq cho‘kmasi hosil bo‘lmaydi, shuning uchun ham yo‘q. K + kation. 2-sonli filtratda Na+ kationi borligini tekshirib ko‘ramiz, bir necha tomchi KH 2 SbO 4 eritmasidan tomizamiz, oq kristall cho‘kma hosil bo‘lmaydi, shuning uchun Na+ kationi yo‘q. To'rtinchi, beshinchi va oltinchi analitik guruhlar kationlarini ochish uchun qo'rg'oshin ajratilgandan keyin qolgan filtratga natriy gidroksid qo'shamiz, cho'kma hosil bo'lishini kuzatmaymiz, shuning uchun tahlil qilingan aralashmada kationlar yo'q: Cu. 2+, Zn 2+, Al 3+,
Mg 2+, Cr 3+, Ni 2+, Co 2+
Anion testi
Pb 2+ kationining mavjudligi tahlil qilinayotgan moddada birinchi va ikkinchi analitik guruh anionlarining mavjudligini istisno qiladi, aks holda suvda eritilganda cho'kma paydo bo'ladi.
Dastlabki sinovlarda biz NO 2 - anion mavjudligini taxmin qilmaganimizga qaramay, tahlil qilingan aralashmani ushbu anion mavjudligini tekshiramiz. Tahlil qilinayotgan aralashmaning eritmasiga bir necha tomchi Griss-Ilosvay eritmasidan qo'shamiz, biz eritmaning qizil rangga bo'yalganini kuzatmaymiz, shuning uchun bu aralashmada NO 2 anioni haqiqatdan ham yo'q.
Uchinchi analitik guruh anionlariga sifatli reaksiyalar
Tahlil qilinayotgan moddada NO 3-anion borligini tasdiqlaylik. Quyidagi reaksiyani bajaramiz: noma'lum moddaning bir necha tomchi eritmasiga 2-3 tomchi defenilamin va 5 tomchi konsentrlangan sulfat kislota qo'shing. Olingan difenilbenzidinning quyuq ko'k rangi kuzatiladi (tenglama (21)):
2(C 6 H 5) 2 NHC 6 H 5 -N -C 6 H 4 -C 6 H 4 -NH-C 6 H 5 C 6 H 5 -N= C 6 H 4 = C 6 H 4 =N- C6H5 (21)
Berilgandagi topshiriq shartlariga ko'ra aralashmalar ikkitadan iborat bo'lishi mumkin anion. Dastlabki sinovlar natijalariga ko'ra anionlarning mavjudligi YO'Q 2 - , SO 4 2- , CO 3 2- , SO 3 2- , P.O. 4 3- , Cl - , I - - istisno qilingan, shuning uchun, Anion tahlil qilingan aralashmada mavjud CH 3 COO - , uning mavjudligi suyultirilgan sulfat kislota ta'sirida sirka bug'larining chiqishi bilan tasdiqlangan (dastlabki sinovlar) tenglama (3) ).
Yuqoridagi tajribalar asosida tahlil qilinayotgan aralashmada Pb 2+ kationi va CH 3 COO - ,NO 3 - anionlari bor degan xulosaga kelishimiz mumkin.
Tajriba ma'lumotlarini va dastlabki kuzatishlarni tahlil qilib, biz bu aralashmaning ikkita tuzi Pb(NO 3) 2 va (CH 3 COO) 2 Pb tuzidan iborat degan xulosaga keldik.
Keling, ushbu birikmalarning fizik xususiyatlarini tahlil qilaylik.
Qo'rg'oshin(II) asetat Pb(OSOCH 3) 2 - rangsiz kristallar; m.p. 280 ° C; -- 960,90 kJ/mol; erishi bilan qisman bug'lanadi, yuqori haroratlarda u Pb, CO 2, H 2 O va asetonga parchalanadi. Suvda eruvchanligi (100 g da g): 29,3 (10 °C), 55,2 (25 °C) va 221,0 (50 °C);
Qo'rg'oshin nitrati Pb(NO 3) 2, rangsiz kristallar. 200°C dan yuqori qizdirilganda NO 2 va O 2 ajralib chiqishi va 500- da ketma-ket oksonitrat Pb(NO 3) 2 2RbO, Pb(NO 3) 2, 5RbO va oksidi RbO hosil boʻlishi bilan erimasdan parchalana boshlaydi. 550 ° S. Suvda eruvchanligi (100 g uchun g): 45,5 (10 ° C), 58,5 (25 ° C), 91,6 (60 ° C) va 116,4 (80 ° S).
Haqiqatan ham, Pb(NO 3) 2 va (CH 3 COO) 2 Pb tuzlaridan iborat bo'lgan modda yuqoridagi ma'lumotga mos keladigan rangsiz kristallar aralashmasidir. Olovli olov (qabilaviy bo'yoq sinovi paytida) och ko'k rangga aylanadi, bu chiqarilgan namunada qo'rg'oshin borligini ko'rsatadi. Kalsinlanganda tahlil qiluvchi modda (22) tenglamaga mos keladigan sariq bug'larning chiqishi bilan parchalanadi, bu aralashmada qo'rg'oshin nitrat borligini tasdiqlaydi.
Pb(NO 3) 2 > 2PbO + 2NO2 + O2 (22)
Quruq namunaga suyultirilgan sulfat kislota qo'llanilganda, sirkaning o'ziga xos hidi bo'lgan bug'larning chiqishi kuzatildi, shuning uchun bu aralashmada qo'rg'oshin asetat mavjud edi. Shunday qilib, ma'lumotnoma ma'lumotlarini, dastlabki kuzatishlar natijalarini va eksperimental ma'lumotlarni taqqoslab, biz aralashmaning tarkibi to'g'risida ilgari qilingan taxmin tasdiqlangan degan xulosaga kelamiz.
noma'lum namuna sulfat kislota reaktsiyasi
2. Nazariy titrlash egri chizig'ini hisoblash
2.1 Titrimetrik analizning nazariy asoslari
Titrimetrik tahlil aniqlanayotgan komponent bilan reaksiyaga sarflangan titrant eritmasining (aniq ma'lum konsentratsiyali reagent) miqdorini (hajmi yoki massasini) o'lchashga asoslangan. Reaktiv eritmasi uning miqdori aniqlanayotgan moddaning miqdoriga ekvivalent bo'lguncha qo'shiladi. Titrimetrik analizda ishlatiladigan reagent eritmasi titrlangan yoki standart deb ataladi. titrimetrik analizda eritmalar konsentratsiyasi eritmaning bir litridagi gramm ekvivalentlar soni bilan ifodalanadi.
Titrimetrik usullar ikkiga bo'linadi katta guruhlar. Birinchi guruhga ion reaktsiyalariga asoslangan usullar kiradi: neytrallash, cho'ktirish va kompleks hosil qilish. Ikkinchi guruhga elektronlarni bir zarrachadan ikkinchisiga o'tkazishni o'z ichiga olgan oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalariga asoslangan oksidlanish-qaytarilish usullari kiradi. Amaldagi reaktsiyalar bir qator talablarga javob berishi kerak. Reaksiya miqdoriy jihatdan ma'lum bir tenglamaga muvofiq yon reaktsiyalarsiz davom etishi kerak. Reaksiya etarli tezlikda borishi kerak, shuning uchun tez reaktsiyani ta'minlash uchun optimal sharoitlarni yaratish kerak. Ekvivalentlik nuqtasini o'rnatish juda ishonchli tarzda amalga oshirilishi kerak.
Neytrallash usullari. Bularga kislotalar va ishqorlarning o'zaro ta'siriga asoslangan ta'riflar kiradi. Neytrallash usullari odatda atsidimetriya (asoslarni aniqlash), alkalimetriya (kislotalarni aniqlash) va galometriya (tuzlarni aniqlash) ga bo'linadi.
Cho'ktirish usullari argentometriyaga bo'linadi, bu esa kumush nitrat, xloridlar, yodidlar, sianidlar, tiosiyanatlar eritmasi bilan titrlash orqali aniqlash imkonini beradi; simob nitrat eritmasi bilan titrlashga asoslangan merkurometriyaga.
Komplekslash usullari kompleks birikmalar hosil bo'ladigan reaksiyalardan foydalanishga asoslangan. Ular simob (II) nitrat eritmasi bilan titrlash asosida bir oz dissotsilangan simob (II) xlorid hosil qiluvchi simobometriya, organik reagent-komplekslardan foydalanishga asoslangan kompleksonometriya; NaF dan foydalanishga asoslangan florometriya.
Oksidlanish-qaytarilish usullari titrlash uchun turli oksidlovchi va qaytaruvchi moddalardan foydalanishga asoslangan.
Permanganatometriya. Usul 1846 yilda taklif qilingan. F.Margeritte temir (II) tuzlari eritmalarini titrlash uchun.
Bromatometriya - kislotali muhitda KBrO 3 eritmasi bilan oksidlanishga asoslangan usul. Serimetriya.1861 L. Lange oksidlovchi sifatida Ce(SO 4) 2 eritmasini taklif qildi.Teriy sulfat temir(II) tuzlari, arsen, oksalat kislotalar va boshqalarning kuchli kislotali eritmalarida koʻplab qaytaruvchi moddalarni titrlash uchun ishlatiladi.
Titanometriya. Titan (III) tuzlari asosan organik moddalarni aniqlashda energetik qaytaruvchi sifatida ishlatiladi.
Nitritometriya natriy nitritning standart eritmasi bilan titrlashga asoslangan. Organik moddalarni diazotizatsiya yoki nitrozlanish reaksiyalari orqali aniqlash uchun nitritometriya koʻpincha qoʻllaniladi.
Askorbinometriya askorbin kislotani qaytaruvchi vosita sifatida ishlatishga asoslangan. Turli oksidlovchi moddalarni to'g'ridan-to'g'ri titrlash uchun ishlatiladi.
2.2 Kompleksometrik titrlash
Kompleksometriya (xelatometriya), metall kationlari va kompleksonlar oʻrtasida kuchli kompleks ichidagi birikmalar (xelatlar) hosil boʻlishiga asoslangan titrimetrik tahlil usuli. eng ko'p ishlatiladigan iminodiasetik, nitrilotriasetik (Complexon I) va etilendiamintetraasetik (Complexon II) kislotalar, ikkinchisining disodiy tuzi (Complexon III, EDTA), shuningdek 1,2-diaminosikloheksantetraasetik kislota (Complexon IV). II va III kompleksonlarning keng qo'llanilishi ularning metall kationlari bilan reaksiyalari to'liq va stexiometriyaga mos ravishda borishi, eritmalari saqlash vaqtida barqaror bo'lishi bilan bog'liq; Ushbu reagentlar mavjud va ular yuqori tozalikda tayyorlanishi mumkin. Titrlashning yakuniy nuqtasi kompleksometrik ko'rsatkichlar (metall ko'rsatkichlar) rangidagi o'zgarishlar, shuningdek, potentsiometrik, fotometrik, amperometrik yoki boshqa usullar bilan vizual tarzda aniqlanadi.
Komplekslar selektiv bo'lmagan reaktivlardir. Komplekslarning selektivligi turli usullar bilan oshiriladi: muhitning pH qiymatini pasaytirish, aniqlanayotgan ionni ajratish (cho'ktirish, ekstraktsiya qilish), niqoblash, kationning oksidlanish darajasini o'zgartirish va boshqalar. .
Amaliy foydalanish
Metalllarning Y 4- bilan koordinatsion birikmalarining yuqori barqarorligi kationlarning katta guruhini titrimetrik aniqlashning fundamental imkoniyatini ochadi. Har xil usullar kompleksometrik titrlash quyidagicha bo'lishi mumkin: to'g'ridan-to'g'ri, teskari, siljish usuli va boshqalar.
To'g'ridan-to'g'ri titrlashda o'rganilayotgan ion eritmasiga kichik bo'laklarda standart komplekson eritmasi qo'shiladi. Titrlash paytida pH qiymati 7 dan katta bo'lishi kerak. Lekin bu metall gidroksidlarining cho'kishiga olib kelishi mumkin. Oldini olish uchun ammiak buferi (nikel, mis, sink va kadmiy uchun) ishlatiladi va tartratlar yoki sitratlar ham qo'shiladi (marganets va qo'rg'oshin uchun). Ekvivalent nuqtada aniqlanayotgan ionning kontsentratsiyasi keskin pasayganligi sababli, bu nuqta metall kationi bilan intrakompleks birikma hosil qiluvchi indikator rangining o'zgarishi bilan aniqlanishi kerak. Indikator pH indikatori pH o'zgarishiga qanday ta'sir qilsa, pMe metall kationi konsentratsiyasining o'zgarishiga xuddi shunday reaksiyaga kirishadi. Shunday qilib, Ca, Sr, Ba, Cu, Mg, Mn, Zn va boshqalar ionlari aniqlanadi.Kompleksmetrik usuldan oldin bu metallar bo'lgan birikmalarni tahlil qilishning etarlicha ishonchli usullari mavjud emas edi.
Orqaga titrlash murakkab hosil bo'lishi uchun zarur bo'lgan pH aniqlanayotgan metallning cho'kishiga sabab bo'lganda, shuningdek, metall ionining ishonchli ko'rsatkichi bo'lmaganda qo'llaniladi. Tahlil qilinayotgan tuz eritmasiga titrlangan EDTA eritmasi ozroq miqdorda qo'shiladi. Bufer eritmasini kiritish orqali kerakli pH ni o'rnating. Ortiqcha EDTA magniy xlorid yoki rux xlorid eritmasi bilan titrlanadi. Ekvivalentlik nuqtasi indikator rangining o'zgarishi bilan aniqlanadi. Orqaga titrlash ham qo'llaniladi. Metall ioni EDTA yoki metall indikator bilan sekin reaksiyaga kirishganda, masalan, nikel ionida. Ushbu usul eritmada mavjud bo'lgan anionlar bilan metall kationlarining yomon eriydigan cho'kmalari hosil bo'lishi sababli to'g'ridan-to'g'ri titrlash mumkin bo'lmagan hollarda qo'llaniladi, masalan, PbSO 4 , CaC 2 O 4 · 2H 2 O. Cho'kmalar titrlash vaqtida erishi kerak. jarayon.
Bir kationni boshqasiga almashtirish orqali titrlash aniqlanayotgan ion uchun mos indikatorni tanlash imkoni bo'lmaganda yoki berilgan pH dagi metall kationini cho'kmadan eritmaga o'tkazib bo'lmaganda qo'llaniladi. Bunda aniqlanayotgan metallning tuzini qandaydir boshqa metallar birikmasining EDTA bilan eritmasi bilan titrlashda almashinish reaksiyasi natijasida kompleksonli birikma olish mumkin. Masalan, magniy yoki sink kompleksonat eritmasi bilan titrlang. Ushbu usulni qo'llash uchun komplekson bilan aniqlanayotgan metallning hosil bo'lgan birikmasi magniy yoki sink kompleksonatdan kuchliroq bo'lishi kerak. Hozirgi vaqtda ko'plab ob'ektlarni tahlil qilish uchun kompleksometrik usullar ishlab chiqilgan.
Suvning qattiqligini aniqlash analitik kimyoda EDTA ning birinchi amaliy muhim qo'llanilishi edi.
Suvning qattiqligi kaltsiy va magniy ekvivalentlarining molyar konsentratsiyasi bilan tavsiflanadi.
Kompleksometrik titrlash turli qotishmalarni tahlil qilish, sulfatlar, fosfatlar va boshqa anionlarni aniqlash, organik birikmalarni tahlil qilish uchun ham qo'llaniladi.
Kompleksometriyada ekvivalentlik nuqtasini aniqlashning fizik-kimyoviy usullari
Optimal titrlash sharoitlarini o'rnatish uchun odatda turli fizik-kimyoviy usullar qo'llaniladi.
Bundan tashqari, fizik-kimyoviy usullardan foydalangan holda, rang ko'rsatkichlari hali topilmagan elementlarni aniqlash mumkin.
Kompleks bilan potentsiometrik titrlash ion-selektiv elektrodlar yordamida yoki tizimning oksidlanish-qaytarilish potentsialidagi o'zgarishlarga javob beradigan asil metallardan tayyorlangan inert elektrodlar yordamida amalga oshiriladi.
Bimetalik juft platina-volfram elektrodlari yordamida qo'rg'oshin, mis, rux, nikel, kadmiy va boshqa elementlarni titrimetrik aniqlash mumkin.
EDTA ning amperometrik titrlashi nikel, rux, kadmiy va qo'rg'oshinni aniqlash uchun keng qo'llaniladi.
Ekvivalentlik nuqtasini fizik-kimyoviy ko'rsatgan holda konduktometrik, fotometrik, termometrik va boshqa kompleks titrlash turlari qo'llaniladi.
2.3 Kompleksometriya yordamida titrlash egri chizig'ini hisoblash
Titrimetrik aniqlash imkoniyatini baholang va quyidagi ma'lumotlar uchun titrlash egri chizig'ini tuzing: 0,05 M ZnCl 2 0,025 M Na 2 H 2 Y, pH 9, ammiak konsentratsiyasi 0,1 mol/l.
Titrimetrik reaksiya tenglamasini yozamiz:
Zn 2+ + H 2 Y 2- >ZnY 2- +2H +
Titrlash egri chizig'ini hisoblash titrant hajmiga qarab Zn 2+ ning eksponensial konsentratsiyasini hisoblashga to'g'ri keladi. ZnY 2-ning barqarorligi muhitning kislotaligiga bog'liq (kislotalilik qanchalik yuqori bo'lsa, barqarorlik past bo'ladi), shuning uchun vodorod ionlarini bog'lash uchun ZnCl 2 ni miqdoriy aniqlash ammoniy buferida amalga oshiriladi.
Ekvivalentlar qonunidan foydalanib titrant hajmini hisoblaymiz:
H ionining mavjudligi + trilon B mavjud bo'lgan muhitda quyidagi raqobatdosh reaktsiyalarga olib keladi:
Y 4- +H + HY 3- , = K 4 ;
HY 3- +H + H 2 Y 2- , = K 3 ;
H 2 Y 2- +H + H 3 Y - , = K 2 ;
H 3 Y - +H + H 4 Y , = K 1 ;
bu yerda K 1 , K 2 , K 3 , K 4 H 4 Y ning bosqichli dissotsilanish konstantalari (K 1 =1,0 . 10 -2, K 2 = 2,1 . 10 -3, K 3 = 6,9. 10 -7, K) 4 =5.5.10 -11).
Trilon B bilan sink komplekslarining kuchini ifodalovchi shartli barqarorlik konstantasini hisoblaylik:
Raqobat reaksiyalarining koeffitsientlarini hisoblaymiz:
Zn 2+ quyidagi reaksiya tenglamalariga muvofiq ammiak NH 3 bilan kompleks birikmalar hosil qilishning raqobatdosh reaktsiyalarida ham ishtirok etadi:
Zn 2 + +NH 3 Zn(NH 3) 2+ ,
Zn 2 + +2NH 3 Zn(NH 3) 2 2+,
Zn 2+ +3NH 3 Zn(NH 3) 3 2+,
Zn 2+ +4NH 3 Zn(NH 3) 4 2+,
Adabiy manbaga ko'ra
(3) barqarorlik konstantasi tenglamasiga (4) va (5) ifodalarni qo'yib, biz quyidagilarni olamiz:
1) titrlashdan oldin, sink ishtirokidagi raqobat reaktsiyalari bo'lmaganda, Zn 2+ ionlarining konsentratsiyasi ZnCl 2 tuzining konsentratsiyasiga teng.
ZnCl 2 >Zn 2+ +2Cl -
C=0,05 mol/l
2) ekvivalentlik nuqtasiga qadar pZn qiymati titillanmagan rux ionining konsentratsiyasi bilan aniqlanadi (a tenglama), shuning uchun (b) tenglama bo'yicha hosil bo'lgan kompleksonatning ortiqcha rux ionlari bilan dissotsiatsiyasi bo'lishi mumkin. e'tibordan chetda qolgan.
a) Zn 2 + +H 2 Y 2- > ZnY 2- +2H +
b)ZnY 2- -Zn 2 + +Y 4- .
Keling, ballar uchun hisob-kitoblarni amalga oshiramiz
3) Ekvivalent nuqtada Zn 2 + ionlarining konsentratsiyasini hisoblash kompleksning dissotsilanish reaktsiyasi tenglamasini hisobga olgan holda amalga oshiriladi:
ZnY 2- -Zn 2+ +Y 4-
Bu muvozanat miqdoriy jihatdan doimiy bilan tavsiflanadi:
1,8 10 -5
4) ekvivalentlik nuqtasidan keyin metall kompleksonat konsentratsiyasi doimiy bo'lib qoladi
Ligand ionlarining kontsentratsiyasi qo'shilgan ortiqcha titrant bilan aniqlanadi:
Topilgan qiymatlar uchun pZn 2+ va pY 4- qiymatlari hisoblab chiqiladi va titrantning pZn 2+ - V koordinatalarida titrlash egri chizig'i chiziladi. Titrlash egri chizig'i tahlil qilinadi, titrlash sakrashi hisoblanadi va indikator tanlanadi.
3-jadvalda qo'shilgan titrant hajmiga qarab (agar titrlash jarayonida eritmaning hajmi o'zgarmasa) tahlil qiluvchi va titrant ionlari konsentratsiyasining o'zgarishini hisoblash uchun ma'lumotlar keltirilgan.
Jadval 3- Trilon B bilan titrlashda pZn ning o'zgarishi.
Olingan egri chiziqni tahlil qilaylik. Ko'rinib turibdiki, ekvivalentlik nuqtasi hududida sink ionlari kontsentratsiyasining keskin o'zgarishi mavjud bo'lib, uni tegishli indikator yordamida qayd etish mumkin. Titrlash sakrashi pZn 2+ =6,5-3,6=2,9, ya'ni ekvivalentlik nuqtasini aniqlash uchun etarli qiymat. Shunga asoslanib, biz berilgan konsentratsiyalar oralig'ida ruxni kompleksometrik aniqlash mumkin degan xulosaga kelishimiz mumkin.
Kompleksometriyadagi ko'rsatkichlar metall ionlari bilan intensiv rangli birikmalar hosil qiluvchi metalloidikatorlar bo'lib, ularning barqarorlik konstantalari Trilon B ning metall ionlari bilan rangsiz komplekslarining konstantalaridan past bo'ladi.
Ko'rsatkichni tanlash Lurie ma'lumotnomasida tasvirlangan titrlash shartlariga muvofiq amalga oshiriladi. Muammoda keltirilgan titrlash shartlarini ma'lumotnomadagi ma'lumotlar bilan taqqoslab, biz xulosaga keldikki, bu holda indikator xrom ko'k K kislotasining 0,1% suvli eritmasi bo'lib, rangning pushti rangdan kul rangga o'tishini ta'minlaydi. -ko'k.
2.4 Oqava suvlarning anion tarkibini aniqlash
Ko'pgina hollarda tabiiy suvlarning tuz tarkibi Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + kationlari va HCO 3 -, Cl -, SO 4 2- anionlari bilan belgilanadi. Bu ionlar asosiy suv ionlari yoki makrokomponentlar deb ataladi; ular suvning kimyoviy turini aniqlaydi. Qolgan ionlar ancha kichikroq miqdorda mavjud bo'lib, ular iz komponentlari deb ataladi; ular suvning kimyoviy turini aniqlamaydi.
Asosiy anionga ko'ra suvlar uch sinfga bo'linadi: gidrokarbonat, sulfat va xlorid. Har bir sinfdagi suvlar, o'z navbatida, ustun kationga ko'ra uchta guruhga bo'linadi: kaltsiy, magniy va natriy.
Tabiiy suvlarda erigan gazlar ham mavjud. Bular asosan havo atmosferasidan kislorod, karbonat angidrid, azot kabi suvga tarqaladigan gazlardir. Ammo shu bilan birga, vodorod sulfidi, radioaktiv gaz radon, shuningdek, inert va boshqa gazlar er osti suvlari yoki markazlashtirilmagan suv ta'minoti manbalari, mineral va termal suvlarning suvlarida bo'lishi mumkin.
Suvning anion tarkibini aniqlashning bir necha usullari mavjud.
Kompleksometrik titrlash usuli
Ko'pgina anionlarni aniqlash ularning yomon eriydigan birikmalarini kationning titrlangan eritmasi bilan cho'ktirishga asoslanadi, ularning ortiqcha qismi EDTA bilan titrlanadi. Bu usulga ko`ra sulfat bariy xlorid bilan BaSO 4 holida cho`ktiriladi va keyinchalik maxsus usul yordamida ortiqcha Ba 2+ ionlarini kompleksometrik titrlash amalga oshiriladi. Fosfat MgNH 4 PO 4 holida cho’ktiriladi va eritmada qolgan magniy miqdori kompleksometrik yo’l bilan aniqlanadi.
Xromatografiya
Ion xromatografiyasi eritmalardagi ionlarni sifat va miqdoriy aniqlash usulidir. U noorganik va organik anionlarni, gidroksidi va gidroksidi tuproqli metallar kationlarini, o'tish metallari kationlarini, aminlarni va ion shaklida boshqa organik birikmalarni aniqlash imkonini beradi. Butun dunyoda ion xromatografiyasi boshqa usullarga qaraganda tez-tez qo'llaniladi, bu har qanday suvning ko'plab tarkibiy qismlarini aniqlash imkonini beradi. Tahlillarni o'tkazish uchun ion xromatograflari qo'llaniladi. Har qanday xromatografning asosiy elementi ajratuvchi analitik ustun hisoblanadi. Ftorid, xlorid, nitrit, nitrat, sulfat va fosfat kabi noorganik anionlarni ion xromatografiyasi yordamida tahlil qilish ko'p yillar davomida butun dunyoda eng keng tarqalgan usul bo'lib kelgan. Ion xromatografik ustunlar bilan bir qatorda, yuqori samarali ustunlar ishlab chiqilgan va asosiy noorganik anionlarni aniqlash uchun muvaffaqiyatli qo'llaniladi; ular standart anionlar bilan bir qatorda oksigalidlar: xlorit, xlorat, bromat va boshqalar kabi oksianionlarni ham aniqlaydi.
Argentometriya.
Argentometriya (lotincha argentum - kumush va yunoncha metro - o'lchov), yomon eriydigan birikmalar yoki Ag ionlari bilan barqaror komplekslar hosil qiluvchi anionlarni (Hal -, CN -, PO 4 3-, CrO 4 2- va boshqalar) aniqlashning titrimetrik usuli. + Tekshiriluvchi eritma AgNO3 ning standart eritmasi bilan titrlanadi yoki tahlil qilinayotgan eritmaga kiritilgan ikkinchisining ortiqcha qismi NaCl ning standart eritmasi bilan titrlanadi (qayta titrlash deb ataladi).
Shunga o'xshash hujjatlar
Sifatli tahlilga oid nazariy ma’lumotlar. Noma'lum namunani tahlil qilish usullari. Titrimetrik tahlil asoslari. Kompleksometrik titrlash, kompleksometriya yordamida titrlash egri chizig'ini hisoblash. Oqava suvlarning anion tarkibini aniqlash.
kurs ishi, 2011-01-22 qo'shilgan
Analitik kimyoning amaliy ahamiyati. Tahlilning kimyoviy, fizik-kimyoviy va fizik usullari. Noma'lum moddani kimyoviy tahlilga tayyorlash. Sifatli tahlil vazifalari. Tizimli tahlilning bosqichlari. Kationlar va anionlarni aniqlash.
referat, 2011 yil 10-05-da qo'shilgan
Nitrat kislotaning fizik va fizik-kimyoviy xossalari. Azot kislotasini olish uchun ark usuli. Konsentrlangan sulfat kislotaning qizdirilganda qattiq nitratlarga ta'siri. Kimyogar Hayyan tomonidan moddaning tavsifi. Nitrat kislota ishlab chiqarish va foydalanish.
taqdimot, 12/12/2010 qo'shilgan
Analitik kimyoda miqdoriy va sifat tarkibi haqida tushuncha. Modda miqdorining tahlil turiga ta'siri. Uning tarkibini aniqlashning kimyoviy, fizik, fizik-kimyoviy, biologik usullari. Kimyoviy analiz usullari va asosiy bosqichlari.
taqdimot, 09/01/2016 qo'shilgan
Moddaning sifat yoki miqdoriy tarkibini aniqlash uchun tahlilini o'tkazish. Geterogen tizimlarning tarkibiy qismlarini ajratish va aniqlashning kimyoviy, fizik va fizik-kimyoviy usullari. Natijalarni statistik qayta ishlash.
referat, 19.10.2015 qo'shilgan
Konsentrlangan va suyultirilgan sulfat kislotaning qo‘llanilishi, fizik-kimyoviy xossalari. Oltingugurt, oltingugurt piritlari va vodorod sulfididan sulfat kislota ishlab chiqarish. Sulfat kislota ishlab chiqarishning texnologik parametrlarini hisoblash, avtomatlashtirish uskunalari.
dissertatsiya, 24.10.2011 qo'shilgan
Sulfat kislotaning strukturaviy, kimyoviy formulasi. Xom ashyo va sulfat kislota olishning asosiy bosqichlari. Sulfat kislota ishlab chiqarish sxemalari. Katalizatorda mineral piritdan sulfat kislota olish reaksiyalari. Temir sulfatdan sulfat kislota olish.
taqdimot, 27/04/2015 qo'shilgan
Kimyoda analiz tushunchasi. Tahlil turlari, bosqichlari va usullari: kimyoviy (niqoblash, cho‘ktirish, birgalikda cho‘ktirish), fizik (distillash, distillash, sublimatsiya) va fizik-kimyoviy (ekstraktsiya, sorbsiya, ion almashish, xromatografiya, elektroliz, elektroforez).
referat, 23/01/2009 qo'shilgan
Sifat va miqdoriy tahlilning maqsadi va usullari. Kationlarning analitik tizimi. Ommaviy harakatlar qonuni. Elektrolitik dissotsilanish nazariyasi. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari. Kompleks birikmalarning xarakteristikalari. Bufer yechimlari.
ma'ruzalar kursi, 12/15/2011 qo'shilgan
Analitik kimyoning fan sifatida mohiyati va predmeti. Kimyoviy moddalarni sifat va miqdor tahlilining vazifalari va usullari. Kationlarga sifatli reaksiyalarga misollar. Ho'l (eritmalarda) va quruq yo'llar bilan reaktsiyalar bilan kechadigan hodisalarning xususiyatlari.
Ushbu tahlil usullari o'lchangan jismoniy o'rtasidagi munosabatda qo'llaniladi xususiyatlari va ularning sifat va miqdoriy tarkibi. Jismoniy o'lchash uchun beri s-v-v Agar turli xil qurilmalar (asboblar) ishlatilsa, bu usullar instrumental deb ataladi. Tahlilning fizik va fizik-kimyoviy usullarining tasnifi. O'lchangan fizik va fizik-kimyoviylarni hisobga olish asosida sv-v-va yoki o'rganilayotgan tizim. Optik usullar optik xususiyatlarni o'lchashga asoslangan. Xromatografik foydalanish qobiliyati turli moddalar selektiv sorbsiyaga. Elektrokimyoviy usullar tizimning elektrokimyoviy xususiyatlarini o'lchashga asoslangan. Radiometriklar radioaktiv moddalarni o'lchashga asoslangan. Tegishli jarayonlarning issiqlik ta'sirini o'lchash bo'yicha termal. Moddalarning ionlangan qismlarini ("bo'laklari") o'rganish bo'yicha massa spektrometriyasi. Ultrasonik, magnetokimyoviy, piknometrik va boshqalar. Instrumental tahlil usullarining afzalliklari: past aniqlash chegarasi 1 -10 -9 mkg; past chegara konsentratsiyasi, aniqlanayotgan moddaning 10 -12 g / ml gacha; odatda ordinata o'qi bo'ylab chizilgan o'lchangan jismoniy parametrning moddaning miqdori yoki kontsentratsiyasiga bog'liqligini grafik jihatdan aks ettiruvchi mos keladigan kalibrlash egri chizig'ining moyillik burchagi tangensi qiymati bilan rasmiy ravishda aniqlangan yuqori sezuvchanlik aniqlanadi (abtsissa o'qi). Egri chiziqning abstsissaga qiyaligi qanchalik katta bo'lsa, usul shunchalik sezgir bo'ladi, bu quyidagilarni anglatadi: bir xil "javob" ni olish - jismoniy xususiyatning o'zgarishi - o'lchanadigan moddaning konsentratsiyasi yoki miqdorining kichikroq o'zgarishi. majburiy, shart. Afzalliklar usullarning yuqori selektivligini o'z ichiga oladi, ya'ni aralashmalarning tarkibiy qismlarini ushbu komponentlarni ajratmasdan va izolyatsiya qilmasdan aniqlash mumkin; tahlilning qisqa muddati, ularni avtomatlashtirish va kompyuterlashtirish imkoniyati. Kamchiliklari: uskunaning murakkabligi va yuqori narxi; klassik kimyoviy tahlilga (0,1 -0,5%) nisbatan katta xato (5 -20%); yomonroq takrorlanish. Optik tahlil usullari elektromagnit nurlanishning materiya bilan o'zaro ta'sirida o'zini namoyon qiladigan materiyaning optik xususiyatlarini (yorug'likning emissiyasi, yutilishi, tarqalishi, aks etishi, sinishi, qutblanishi) o'lchashga asoslangan.
O'rganilayotgan ob'ektlar bo'yicha tasnifi: atom va molekulyar spektral tahlil. Elektromagnit nurlanishning volt bilan o'zaro ta'siri tabiati bo'yicha. Quyidagi usullar ajralib turadi. Atom yutilish tahlili, bu moddaning atomizatsiyasidan keyin gaz fazasida aniqlanayotgan moddaning atomlari tomonidan monoxromatik nurlanishning yutilishini o'lchashga asoslangan. Emissiya spektral tahlili - bu modda (ko'pincha atomlar yoki ionlar tomonidan) energiya bilan qo'zg'alganda, masalan, elektr zaryadining plazmasida chiqaradigan yorug'lik intensivligini o'lchash. Olovli fotometriya - bu gaz alangasidan nurlanishning energetik qo'zg'alish manbai sifatida foydalanish. Nefelometriya - dispers tizimning yorug'lik zarralari (o'rta) tomonidan yorug'likning tarqalishini o'lchash. Turbidimetrik tahlil - dispers muhitdan o'tayotganda nurlanish intensivligining susayishini o'lchash. Yorug'lik sinishi ko'rsatkichlarini refraktometrik tahlil o'lchash. Polarimetrik tahlil - optik aylanish kattaligini o'lchash - optik faol zarralar tomonidan yorug'lik qutblanish tekisligining burilish burchagi. Qo'llaniladigan elektromagnit spektrning maydoniga ko'ra quyidagi usullar tasniflanadi: spektrning ultrabinafsha mintaqasida spektroskopiya (spektrofotometriya), ya'ni spektrning eng yaqin ultrabinafsha mintaqasida - to'lqin uzunligi 200 - 400 nm oralig'ida va diapazonda. ko'rinadigan hudud - to'lqin uzunligi oralig'ida 400 - 700 nm. Elektromagnit spektrning 0,76 - 1000 mkm (1 mkm = 10 -6 m) oralig'idagi qismini o'rganadigan infraqizil spektroskopiya, kamroq tarqalgan, rentgen va mikroto'lqinli spektroskopiya. Turli spektrlarda energiya o'tishlarining tabiati bo'yicha - elektron (UV mintaqasidagi atomlar, ionlar, radikallar, molekulalar, kristallarning elektron holatlari energiyasining o'zgarishi); tebranish (2 va ko'p atomli ionlar, radikallar, molekulalar, shuningdek, IQ hududidagi suyuq va qattiq fazalarning tebranish holatlarining energiyasi o'zgarganda); IR va mikroto'lqinli hududlarda ham aylanish. Bu. Molekulalar va elektromagnit nurlanish o'rtasidagi o'zaro ta'sir elektromagnit nurlanishni yutish orqali molekulalar qo'zg'aladi. Bunday holda, energiya muhim rol o'ynaydi, ya'ni so'rilgan nurlanishning to'lqin uzunligi.
Shunday qilib, to'lqin uzunligi 0,05 - 5 nm bo'lgan rentgen nurlarida atom va molekulalarda ichki elektronlarning qo'zg'alish jarayoni sodir bo'ladi; ultrabinafsha nurlarda (5 - 400 nm) atom va molekulalarda tashqi elektronlarning qo'zg'alish jarayoni sodir bo'ladi; ko'rinadigan yorug'lik (400 - 700 nm) konjugatsiyalangan p-elektron tizimlarida tashqi elektronlarning qo'zg'alishi sodir bo'ladi; infraqizil nurlanish (700 nm - 500 mikron) molekulyar tebranishlarni qo'zg'atish jarayoni sodir bo'ladi; mikroto'lqinli pechlar (500 mikron - 30 sm) molekulalarning aylanishini hayajonlantirish jarayoni; radioto'lqinlar (30 sm dan ortiq) atom yadrolarida spin o'tishlarini qo'zg'atish jarayoni (yadro magnit rezonansi). Nurlanishning yutilishi ularni spektrometriyada o'lchash va qayd etish imkonini beradi. Bunday holda, tushayotgan nurlanish mos yozuvlarga bo'linadi va bir xil intensivlikda o'lchanadi. O'lchanayotgan nurlanish namunadan o'tadi; so‘rilish sodir bo‘ladi va intensivligi o‘zgaradi. Elektromagnit nurlanish energiyasini yutishda moddaning zarralari (atomlar, molekulalar, ionlar) o'z energiyasini oshiradi, ya'ni ular yuqori energiya holatiga o'tadi. Modda zarralarining elektron, tebranish, aylanish energiya holatlari faqat diskret ravishda, qat'iy belgilangan miqdorda o'zgarishi mumkin. Har bir zarracha uchun energiya holatlarining individual to'plami mavjud - energiya darajalari (terminlar), masalan, elektron energiya darajalari. Molekulalar va ko'p atomli ionlarning elektron energiya darajalari nozik tuzilishga ega - tebranish pastki darajalari; Shuning uchun, sof elektron o'tishlar bilan bir vaqtda tebranish o'tishlari ham sodir bo'ladi.
Har bir elektron (elektron-vibratsion) pastroq energiya darajasidan yuqori elektron darajaga o'tish elektron yutilish spektridagi diapazonga mos keladi. Har bir zarracha (atom, ion, molekula) uchun elektron darajalar orasidagi farq qat'iy belgilanganligi sababli, ma'lum bir elektron o'tishga, ya'ni to'lqin uzunligiga (chastota, to'lqin raqami) mos keladigan elektron yutilish spektridagi bandning pozitsiyasi qat'iy belgilangan. maksimal yutish zonasi. Intensivlikdagi farqlar detektor orqali o'lchanadi va magnitafonda signal (cho'qqi) sifatida qayd etiladi, 318-bet, kimyo, maktab va o'quvchilar ma'lumotnomasi, spektrometr diagrammasi. Ultraviyole spektroskopiya va ko'rinadigan yutilish spektroskopiyasi. Ultraviyole va spektrning ko'rinadigan qismlaridan elektromagnit nurlanishning yutilishi; molekulalardagi elektronlarning ishg'ol qilingan energiya sathidan bo'sh energiya darajasiga o'tishini qo'zg'atadi. Energiya darajalari orasidagi energiya farqi qanchalik katta bo'lsa, energiya shunchalik ko'p bo'ladi, ya'ni. radiatsiya qisqaroq to'lqin uzunligiga ega bo'lishi kerak. Molekulaning yorug'likning yutilishini ko'p jihatdan aniqlaydigan qismi xromofor deb ataladi (so'zma-so'z rangga ega bo'lganlar) - bular molekula tomonidan yorug'likning yutilishiga ta'sir qiluvchi atom guruhlari, ayniqsa p-ning konjugatsiyalangan va aromatik tizimlari. elektronlar.
Xromoforlarning strukturaviy elementlari asosan yorug'lik energiyasining kvantini singdirishda ishtirok etadi, bu esa nisbatan tasmalarning paydo bo'lishiga olib keladi. tor maydon birikmalarning yutilish spektri. 200 dan 700 nm gacha bo'lgan hudud organik molekulalarning tuzilishini aniqlash uchun amaliy ahamiyatga ega. Miqdoriy o'lchov: yutilish maksimal pozitsiyasi bilan bir qatorda, radiatsiyaning so'nish (so'nish) qiymati, ya'ni uning yutilish intensivligi tahlil qilish uchun muhimdir. Lambert-Beer qonuniga muvofiq E=logI 0 /I=ecd, E - so'nish, I 0 - tushayotgan yorug'lik intensivligi, I - o'tadigan yorug'lik intensivligi, e - molyar so'nish koeffitsienti, sm 2 /mol, c - konsentratsiya. , mol/ l, d - namuna qatlamining qalinligi, sm.Son bo'lish yutuvchi moddaning konsentratsiyasiga bog'liq. Absorbsion tahlil usullari: kolorimetriya, fotoelektrokolorimetriya, spektrometriya. Kolorimetriya suyuqliklar rangini vizual taqqoslashga asoslangan (Alyamovskiy qurilmasi yordamida tuproq pH ni aniqlash) eng oddiy va eng qadimgi tahlil usuli - bir qator etalon eritmalar bilan taqqoslashning eng oddiy usuli. Uchta kolorimetrik usul keng qo'llaniladi: standart seriyali usul (shkala usuli), rangni tenglashtirish usuli va suyultirish usuli. Shisha kolorimetrik probirkalar, shisha byuretkalar, kolorimetrlar, fotometrlar ishlatiladi. Masshtab usuli - Alyamovskiy qurilmasi yordamida pH ni aniqlash, ya'ni moddaning turli konsentratsiyasiga ega bo'lgan bir qator probirkalar va rang intensivligi o'zgaruvchan eritma yoki standart eritma. Fotokolorimetriya - fotoelementlar yordamida tahlil qilinayotgan eritmadan o'tadigan monoxromatik bo'lmagan yorug'lik oqimining intensivligini o'lchashga asoslangan usul.
Nurlanish manbasidan (cho'g'lanma lampa) yorug'lik oqimi nurlanishni faqat ma'lum bir to'lqin uzunligi diapazonida o'tkazadigan yorug'lik filtridan, eritma tahlil qilinayotgan kyuvettadan o'tadi va yorug'lik energiyasini mos keladigan qurilma tomonidan qayd etilgan fototokga aylantiruvchi fotoelementga uriladi. . Tahlil qilinayotgan eritmaning yorug'lik yutilishi qanchalik katta bo'lsa (ya'ni, uning optik zichligi qanchalik yuqori bo'lsa), fotoelementga tushadigan yorug'lik oqimining energiyasi shunchalik past bo'ladi. FEClar turli to'lqin uzunliklarida maksimal yorug'lik o'tkazuvchanligiga ega yorug'lik filtrlari bilan jihozlangan. Agar 2 ta fotoelement bo'lsa, 2 ta yorug'lik oqimi o'lchanadi, biri tahlil qilingan eritma orqali, ikkinchisi orqali. taqqoslash yechimi. O'rganilayotgan moddaning konsentratsiyasi kalibrlash egri chizig'i yordamida topiladi.
Tahlilning elektrokimyoviy usullari elektrod reaktsiyalariga va eritmalar orqali elektr energiyasini uzatishga asoslangan. Miqdoriy tahlil elektrokimyoviy jarayonlarning o'lchangan parametrlari (elektr potentsial farqi, oqim, elektr miqdori) qiymatlarining ushbu elektrokimyoviy jarayonda ishtirok etadigan eritmadagi aniqlangan moddaning sodasiga bog'liqligidan foydalanadi. Elektrokimyoviy jarayonlar - bu kimyoviy reaktsiyalarning bir vaqtning o'zida sodir bo'lishi va tizimning elektr xususiyatlarining o'zgarishi bilan kechadigan jarayonlar, bunday hollarda elektrokimyoviy tizim deb atash mumkin. Potensiometriyaning asosiy tamoyillari
Usul nomidan ko'rinib turibdiki, u potentsialni o'lchaydi. Uning qanday potentsial ekanligini va nima uchun paydo bo'lishini tushuntirish uchun metall plastinka va u bilan aloqada bo'lgan bir xil metall (elektrolit) ionlarini o'z ichiga olgan eritmadan iborat tizimni ko'rib chiqing (1-rasm). Bunday tizim elektrod deb ataladi. Har qanday tizim ichki energiyasining minimaliga mos keladigan holatga intiladi. Shuning uchun, metall eritmaga botirilgandan keyingi birinchi daqiqada, interfeysda jarayonlar sodir bo'la boshlaydi, bu tizimning ichki energiyasini pasayishiga olib keladi. Aytaylik, metall atomining ionlangan holati neytral holatga qaraganda energetik jihatdan ko'proq "qulay" (buning aksi ham mumkin). Keyin, vaqtning birinchi momentida metall atomlari plastinkaning sirt qatlamidan eritma ichiga o'tadi va unda valentlik elektronlarini qoldiradi. Bunda plastinka yuzasi manfiy zaryad oladi va eritma ichiga ion sifatida o`tuvchi metall atomlari soni ortishi bilan bu zaryad ortadi. Qarama-qarshi zaryadlarni tortishning elektrostatik kuchlari (plastinkadagi manfiy zaryadlangan elektronlar va eritmadagi musbat metall ionlari) bu zaryadlarning fazalar chegarasidan uzoqlashishiga imkon bermaydi, shuningdek, metall ionlarining teskari zaryaddan o'tish jarayonini keltirib chiqaradi. metall fazaga eritma va u erda ularning kamayishi. To'g'ridan-to'g'ri va teskari jarayonlarning tezligi teng bo'lganda, muvozanat yuzaga keladi. Tizimning muvozanat holati fazalar chegarasida zaryadlarning ajralishi bilan tavsiflanadi, ya'ni potentsial "sakrash" paydo bo'ladi. Shuni ta'kidlash kerakki, elektrod potentsialining paydo bo'lishining tavsiflangan mexanizmi yagona emas, haqiqiy tizimlarda fazalararo chegarada potentsiallarning "sakrashi" ning shakllanishiga olib keladigan ko'plab boshqa jarayonlar ham sodir bo'ladi. Bundan tashqari, potentsial "sakrash" interfeysda nafaqat elektrolitlar metall bilan aloqa qilganda, balki elektrolitlar boshqa materiallar, masalan, yarim o'tkazgichlar, ion almashinadigan qatronlar, ko'zoynaklar va boshqalar bilan aloqa qilganda ham paydo bo'lishi mumkin. .
Bunday holda, kontsentratsiyasi elektrodning potentsialiga ta'sir qiladigan ionlar potentsial aniqlovchi deb ataladi. Elektrod potentsiali elektrolitlar bilan aloqa qiladigan materialning tabiatiga, eritmadagi potentsialni aniqlovchi ionlarning konsentratsiyasiga va haroratga bog'liq. Bu potentsial potentsial doimiy bo'lgan boshqa elektrodga nisbatan o'lchanadi. Shunday qilib, bu aloqani o'rnatgandan so'ng, uni eritmadagi ionlarning konsentratsiyasini aniqlash uchun analitik amaliyotda qo'llash mumkin. Bunday holda, potensiali o'lchanadigan elektrod o'lchash elektrodi deb ataladi va o'lchovlar amalga oshiriladigan elektrod yordamchi yoki mos yozuvlar elektrodlari deb ataladi. Yo'naltiruvchi elektrodlar potentsialining doimiyligi uning elektrolitidagi potentsialni aniqlovchi ionlar konsentratsiyasining doimiyligi bilan erishiladi (elektrolit No1). 2-sonli elektrolitning tarkibi o'zgarishi mumkin. Ikki xil elektrolitlarning aralashishiga yo'l qo'ymaslik uchun ular ionlarni o'tkazadigan membrana bilan ajratiladi. O'lchov elektrodining potentsiali pasaytirilgan elektrokimyoviy tizimning o'lchangan emfiga teng deb hisoblanadi. 2-sonli elektrolitlar sifatida ma'lum tarkibli eritmalardan foydalanib, o'lchash elektrodining potentsialining potentsialni aniqlovchi ionlar kontsentratsiyasiga bog'liqligini aniqlash mumkin. Bu bog'liqlik keyinchalik noma'lum konsentratsiyali eritmani tahlil qilishda foydalanish mumkin.
Potensial shkalani standartlashtirish uchun standart vodorod elektrodi mos yozuvlar elektrod sifatida qabul qilinadi, uning potentsiali har qanday haroratda nolga teng deb hisoblanadi. Biroq, muntazam o'lchovlarda vodorod elektrodining kattaligi tufayli kamdan-kam qo'llaniladi. Kundalik amaliyotda boshqa oddiy mos yozuvlar elektrodlari qo'llaniladi, ularning potentsiali vodorod elektrodiga nisbatan aniqlanadi. Shuning uchun, agar kerak bo'lsa, bunday elektrodlarga nisbatan o'tkazilgan potentsial o'lchovlar natijasi vodorod elektrodiga nisbatan qayta hisoblanishi mumkin. Eng ko'p ishlatiladigan kumush xlorid va kalomel mos yozuvlar elektrodlari. O'lchov elektrodi va mos yozuvlar elektrodi o'rtasidagi potentsial farq aniqlanayotgan ionlar kontsentratsiyasining o'lchovidir.
Elektrod funktsiyasini chiziqli Nernst tenglamasi yordamida tasvirlash mumkin:
E = E 0 + 2,3 RT/nF *lg a,
bu erda E - o'lchash elektrodi va mos yozuvlar elektrodi o'rtasidagi potentsial farq, mV; E 0 - doimiy, asosan mos yozuvlar elektrodning xususiyatlariga qarab (standart elektrod potensiali), mV; R - gaz doimiysi, J*mol -1 * K -1. ; n - ionning ishorasini hisobga olgan holda zaryadi; F - Faraday raqami, C/mol; T - mutlaq harorat, 0 K; 25 0 C da Nernst tenglamasiga kiritilgan 2,3 RT/nF atamasi bir zaryadlangan ionlar uchun 59,16 mV ga teng. Tashqi (tashqi) potentsialni qo'llamasdan usul manbaning tabiatini hisobga olishga asoslangan usul sifatida tasniflanadi. elektr energiyasi tizimda. Bu usulda elektr energiyasi manbai hisoblanadi Elektr kimyoviy tizimining o'zi ishlatiladi, bu galvanik element (galvanik sxema) - potentsiometrik usullar. Bunday tizimdagi emf va elektrod potentsiallari eritmadagi aniqlangan moddaning sodasiga bog'liq. Elektrokimyoviy hujayra ikkita elektrodni o'z ichiga oladi - indikator va mos yozuvlar elektrod. Hujayrada hosil bo'lgan EMFning kattaligi ushbu 2 elektrodning potentsial farqiga teng.
Potensiometrik aniqlash sharoitida mos yozuvlar elektrodning potentsiali doimiy bo'lib qoladi, ammo emf faqat indikator elektrodning potentsialiga, ya'ni eritmadagi ma'lum ionlarning faolligiga (kontsentratsiyasiga) bog'liq. Bu ma'lum bir moddaning anal eritmadagi konsentratsiyasini potentsiometrik aniqlash uchun asosdir. Ham to'g'ridan-to'g'ri potensiometriya, ham potentsiometrik titrlash usuli qo'llaniladi. Eritmalarning pH qiymatini aniqlashda elektrodlar potentsiali vodorod ionlarining kontsentratsiyasiga bog'liq bo'lgan indikator elektrodlari sifatida ishlatiladi: shisha, vodorod, quinhidron (HC1 eritmasiga botirilgan platina simi shaklidagi redoks elektrod, quinhidron bilan to'yingan - an). gidroxinon bilan teng molekulyar birikma xinon) va boshqalar.Membran yoki ion-selektiv elektrodlar elektrod membranasi (qattiq yoki suyuq) tomonidan so'rilgan eritmadagi ionlarning faolligiga qarab real potentsialga ega bo'ladi, bu usul ionometriya deb ataladi.
Spektrofotometrlar - tor spektrli tarkibga ega (monoxromatik yorug'lik) yorug'lik nurlarida namunalarning yorug'lik yutilishini o'lchash imkonini beradigan qurilmalar. Spektrofotometrlar oq yorug'likni uzluksiz spektrga parchalash, ushbu spektrdan to'lqin uzunliklarining tor diapazonini tanlash (tanlangan spektr diapazoni kengligi 1 - 20 nm), tahlil qilingan eritma orqali ajratilgan yorug'lik nurini o'tkazish va uning intensivligini o'lchash imkonini beradi. yuqori aniqlikdagi nur. Eritmadagi rangli moddaning yorug'likning yutilishi uni yutilish bilan solishtirish orqali o'lchanadi. nol yechim. Spektrofotometr ikkita asbobni birlashtiradi: monoxromatik yorug'lik oqimini ishlab chiqarish uchun monoxromator va yorug'lik intensivligini o'lchash uchun fotoelektrik fotometr. Monoxromator yorug'lik manbai, dispers qurilma (oq nurni spektrga parchalovchi) va eritmaga tushayotgan yorug'lik nurining to'lqin uzunligi oralig'ini tartibga soluvchi qurilmadan iborat.
Turli xil fizik-kimyoviy va fizikaviy tahlil usullaridan eng yuqori qiymat 2 ta usullar guruhiga ega: 1 - moddaning spektral xususiyatlarini o'rganishga asoslangan usullar; 2 - fizik-kimyoviy ko'rsatkichlarni o'rganishga asoslangan usullar. Spektral usullar modda bilan oʻzaro taʼsirlashganda yuzaga keladigan hodisalarga asoslanadi har xil turlari energiya (elektromagnit nurlanish, issiqlik energiyasi, elektr energiyasi va boshqalar). Modda va nurlanish energiyasi o'rtasidagi o'zaro ta'sirning asosiy turlariga nurlanishning yutilishi va emissiyasi (emissiyasi) kiradi. Yutish yoki emissiya natijasida yuzaga keladigan hodisalarning tabiati asosan bir xil. Nurlanish modda bilan o'zaro ta'sir qilganda, uning zarralari (molekula atomlari) qo'zg'aluvchan holatga o'tadi. Bir muncha vaqt o'tgach (10 -8 s) zarralar elektromagnit nurlanish shaklida ortiqcha energiya chiqaradigan asosiy holatga qaytadi. Bu jarayonlar atom yoki molekuladagi elektron o'tishlar bilan bog'liq.
Elektromagnit nurlanish to'lqin uzunligi yoki n chastotasi bilan tavsiflanishi mumkin, ular n = s / l nisbati bilan bog'liq, bu erda c - vakuumdagi yorug'lik tezligi (2,29810 8 m / s). Elektromagnit nurlanishning barcha to'lqin uzunliklari (chastotalari) yig'indisi elektromagnit spektrni g-nurlaridan (qisqa to'lqin uzunlikdagi hudud, fotonlar yuqori energiyaga ega) spektrning ko'rinadigan hududi (400 - 700 nm) va radio to'lqinlar (uzun- to'lqin uzunligi mintaqasi, past energiyali fotonlar).
Amalda ular to'lqin uzunliklarining (chastotalarning) ma'lum bir oralig'i, ya'ni spektrning ma'lum bir qismi (yoki ular aytganidek, radiatsiya diapazoni bilan) bilan tavsiflangan radiatsiya bilan shug'ullanadi. Monoxromatik yorug'lik (elektromagnit to'lqinlar bir xil to'lqin uzunligiga ega bo'lgan yorug'lik oqimi) ko'pincha analitik maqsadlarda ishlatiladi. Muayyan to'lqin uzunliklari bilan nurlanishning atomlari va molekulalari tomonidan tanlab yutilishi har bir moddaning individual spektral xususiyatlari bilan ajralib turishiga olib keladi.
Analitik maqsadlarda atomlar va molekulalar tomonidan nurlanishning yutilishi (atom yutilish spektroskopiyasi) va atomlar va molekulalar tomonidan nurlanishning emissiyasi (emissiya spektroskopiyasi va luminesans) qo'llaniladi.
Spektrofotometriya elektromagnit nurlanishning hujayradagi tanlab yutilishiga asoslangan. Turli to'lqin uzunlikdagi nurlanishning yutilishini o'lchash orqali yutilish spektrini, ya'ni yutilishning tushayotgan yorug'lik to'lqin uzunligiga bog'liqligini olish mumkin. Yutish spektri moddaning sifat ko'rsatkichidir. Miqdoriy xarakteristika - bu Buger-Lambert-Bier qonuni bo'yicha yutuvchi moddaning konsentratsiyasiga bog'liq bo'lgan yutiladigan energiya miqdori yoki eritmaning optik zichligi: D=eIs, bu erda D - optik zichlik, i. qatlam qalinligi; c - konsentratsiya, mol/l; e - molyar yutilish koeffitsienti (I=1 sm va c=1 mol/l da e = D). E ning qiymati sezgirlikning xarakteristikasi bo'lib xizmat qiladi: e ning qiymati qanchalik katta bo'lsa, moddalarning kichik miqdorini aniqlash mumkin. Ko'pgina moddalar (ayniqsa, organik moddalar) UV va ko'rinadigan hududlarda radiatsiyani intensiv ravishda o'zlashtiradi, bu ularni bevosita aniqlash imkonini beradi. Aksariyat ionlar, aksincha, spektrning ko'rinadigan mintaqasida (e? 10...1000) nurlanishni zaif singdiradi, shuning uchun ular odatda boshqa, kuchliroq yutuvchi birikmalarga o'tkaziladi va keyin o'lchovlar o'tkaziladi. Absorbsiyani (optik zichlikni) o'lchash uchun ikki turdagi spektral asboblar qo'llaniladi: fotoelektrokolorimetrlar (qo'pol monoxromatizatsiya bilan) va spektrofotometrlar (nozik monoxromatizatsiya bilan). Eng keng tarqalgani fotometrik tahlil usuli bo'lib, miqdoriy aniqlash Buger-Lambert-Beer qonuniga asoslanadi. Fotometrik o'lchovlarning asosiy usullari quyidagilardir: molyar nurni yutish koeffitsienti usuli, kalibrlash egri usuli, standart usul (taqqoslash usuli) va qo'shimcha usul. Molyar yorug'lik yutish koeffitsienti usulida o'rganilayotgan eritmaning optik zichligi D o'lchanadi va molyar yorug'lik yutilish koeffitsienti e ning ma'lum qiymatiga asoslanib, eritmadagi yutuvchi moddaning konsentratsiyasi c hisoblanadi: c = D. /(e I). Kalibrlash egri usulida bir qator standart eritmalar tayyorlanadi ma'lum qiymat aniqlanayotgan komponentning konsentrasiyalari va ularning optik zichlik qiymatini aniqlang D.
Olingan ma'lumotlarga asoslanib, kalibrlash grafigi tuziladi - eritmaning optik zichligi moddaning konsentratsiyasiga bog'liqligi: D = f (c). Buxer-Lambert-Beer qonuniga ko'ra, grafik to'g'ri chiziqdir. Keyin tekshirilayotgan eritmaning optik zichligi D o'lchanadi va kalibrlash grafigidan aniqlanayotgan birikmaning konsentratsiyasi aniqlanadi. Taqqoslash usuli (standartlar) standart va sinov eritmalarining optik zichligini solishtirishga asoslangan:
D st = e*I*s st va D x = e*I*s x,
qayerdan D x / D st =e*I*c x /e*I*c st va c x =c st *D x /Dst. Qo'shimchalar usulida tekshirilayotgan eritmaning optik zichligi qiymatlari aniqlanayotgan komponentning ma'lum miqdori qo'shilishi (a bilan) bilan bir xil eritma bilan taqqoslanadi. Aniqlash natijalariga ko'ra tekshiriluvchi eritmadagi moddaning konsentratsiyasi hisoblanadi: D x = e*I*c x va D x+a = e*I*(c x +c a), bu yerdan D x /D. x+a = e* I*c x /e*I*(c x +c a) va c x =c a * D x /D x+a - D x. .
Atom yutish spektroskopiyasi nurlanishni atomlar tomonidan tanlab yutilishiga asoslanadi. Moddani atom holatiga aylantirish uchun namuna eritmasi olovga yuboriladi yoki maxsus kyuvetada qizdiriladi. Natijada, erituvchi bug'lanadi yoki yonadi va qattiq atomizatsiya qilinadi. Katta qism atomlar qo'zg'atmagan holatda qoladi va faqat kichik bir qismi keyingi nurlanish chiqishi bilan qo'zg'aladi. So'rilgan nurlanishning to'lqin uzunliklariga mos keladigan chiziqlar to'plami, ya'ni spektr, sifat xarakteristikasi bo'lib, bu chiziqlarning intensivligi, shunga ko'ra, moddaning miqdoriy xarakteristikasi hisoblanadi.
Atom emissiya spektroskopiyasi hayajonlangan atomlar chiqaradigan yorug'lik intensivligini o'lchashga asoslangan. Qo'zg'alish manbalari alanga, uchqun razryadi, elektr yoyi va boshqalar bo'lishi mumkin.Emissiya spektrlarini olish uchun qo'zg'atuvchi manbaga kukun yoki eritma ko'rinishidagi namuna kiritiladi, bu erda modda gazsimon holatga o'tadi yoki qisman parchalanadi. atomlar va oddiy (tarkibida) molekulalar. Ob'ektning sifat ko'rsatkichi - uning spektri (ya'ni, emissiya spektridagi chiziqlar to'plami), miqdoriy xarakteristikasi - bu chiziqlarning intensivligi.
Luminesans qo'zg'aluvchan molekulalar (atomlar, ionlar)ning asosiy holatga o'tishida nurlanishning tarqalishiga asoslangan. Bu holda qo'zg'alish manbalari ultrabinafsha va ko'rinadigan nurlanish, katod nurlari, kimyoviy reaktsiya energiyasi va boshqalar bo'lishi mumkin. Radiatsiya energiyasi (lyuminessensiya) har doim so'rilgan energiyadan kamroq bo'ladi, chunki so'rilgan energiyaning bir qismi issiqlikka aylanadi. emissiya boshlanishidan oldin ham. Binobarin, lyuminestsent emissiya har doim qo'zg'alish paytida so'rilgan yorug'lik to'lqin uzunligidan qisqaroq to'lqin uzunligiga ega. Luminesans moddalarni aniqlashda (to'lqin uzunligi bo'yicha) ham, ularning miqdoriy aniqlashda ham (radiatsiya intensivligi bo'yicha) ishlatilishi mumkin. Tahlilning elektrokimyoviy usullari moddaning o'zaro ta'siriga asoslangan elektr toki urishi. Bunday holda sodir bo'ladigan jarayonlar elektrodlarda yoki elektrodga yaqin bo'shliqda lokalizatsiya qilinadi. Ko'pgina usullar ushbu turlarning birinchisiga to'g'ri keladi. Potensiometriya. Elektrod jarayoni - zaryadlangan zarracha (ion, elektron) fazalar chegarasi bo'ylab uzatiladigan geterogen reaktsiya. Bunday uzatish natijasida elektrod yuzasida er-xotin elektr qatlamining shakllanishi tufayli potentsial farq paydo bo'ladi. Har qanday jarayon singari, elektrod reaktsiyasi ham vaqt o'tishi bilan muvozanatga keladi va elektrodda muvozanat potensiali o'rnatiladi.
Muvozanat elektrod potentsiallarining qiymatlarini o'lchash potentsiometrik tahlil usulining vazifasidir. Bunday holda, o'lchovlar 2 ta yarim hujayradan iborat elektrokimyoviy hujayrada amalga oshiriladi. Ulardan birida indikator elektrod (uning potentsiali Nernst tenglamasiga muvofiq eritmada aniqlanayotgan ionlar konsentratsiyasiga bog'liq), ikkinchisida esa referent elektrod (potentsial doimiy va unga bog'liq emas) mavjud. eritmaning tarkibi haqida). Usul to'g'ridan-to'g'ri potentsiometriya shaklida yoki potentsiometrik titrlash shaklida amalga oshirilishi mumkin. Birinchi holda, tahlil qilinadigan eritmadagi indikator elektrodning potensiali etalon elektrodga nisbatan o'lchanadi va aniqlanayotgan ionning konsentratsiyasi Nernst tenglamasi yordamida hisoblanadi. Potensiometrik titrlash variantida aniqlanayotgan ion mos reagent bilan titrlanadi, shu bilan birga indikator elektrod potentsialining o‘zgarishi kuzatiladi. Olingan ma'lumotlar asosida titrlash egri chizig'i tuziladi (indikator elektrod potentsialining qo'shilgan titrant hajmiga bog'liqligi). Ekvivalent nuqta yaqinidagi egri chiziqda indikator elektrodning potentsial qiymatining keskin o'zgarishi (potentsial sakrash) kuzatiladi, bu eritmada aniqlanayotgan ion tarkibini hisoblash imkonini beradi. Elektrod jarayonlari juda xilma-xildir. Umuman olganda, ularni ikkita katta guruhga bo'lish mumkin: elektronlarning uzatilishi bilan sodir bo'ladigan jarayonlar (ya'ni, elektrokimyoviy jarayonlarning o'zi) va ionlarning uzatilishi bilan bog'liq jarayonlar (bu holda elektrod ion o'tkazuvchanligi bilan tavsiflanadi). IN oxirgi holat Biz bugungi kunda keng qo'llaniladigan ion-selektiv membran elektrodlari haqida gapiramiz. Aniqlanayotgan ionlarni o'z ichiga olgan eritmadagi bunday elektrodning potensiali ularning Nernst tenglamasi bo'yicha konsentratsiyasiga bog'liq. PH o'lchovlarida ishlatiladigan shisha elektrod ham ushbu turdagi elektrodga tegishli. Muayyan ionlarga nisbatan yuqori selektivlikka ega bo'lgan ko'p sonli membrana elektrodlarini yaratish imkoniyati potensiometrik tahlilning ushbu sohasini mustaqil tarmoq - ionometriyaga ajratdi.
Polarografiya. Oqim elektrokimyoviy hujayradan o'tganda, elektrod potentsiallarining ularning muvozanat qiymatlaridan og'ishi kuzatiladi. Bir qator sabablarga ko'ra elektrod polarizatsiyasi deb ataladigan narsa sodir bo'ladi. Kichik sirt maydoni bo'lgan elektrodda elektroliz jarayonida yuzaga keladigan qutblanish hodisasi ushbu tahlil usulining asosidir. Bu usulda tekshirilayotgan eritmaga botirilgan elektrodlarga ortib borayotgan potentsiallar farqi qo'llaniladi. Potensiallar farqi kichik bo'lsa, eritma orqali deyarli oqim o'tmaydi (qoldiq oqim deb ataladi). Potensiallar farqi elektrolitni parchalash uchun etarli bo'lgan qiymatga oshgani sayin, oqim keskin ortadi. Bu potentsial farq parchalanish potensiali deb ataladi. Eritmadan o'tadigan oqimning qo'llaniladigan kuchlanish kattaligiga bog'liqligini o'lchab, deb atalmishni qurish mumkin. eritmaning sifat va miqdoriy tarkibini etarli darajada aniqlik bilan aniqlash imkonini beruvchi oqim kuchlanish egri chizig'i. Bunda moddaning sifat xarakteristikasi uning elektrokimyoviy parchalanishi uchun yetarli bo‘lgan potentsiallar farqining kattaligi (yarim to‘lqinli potentsial E S), miqdoriy xarakteristikasi esa eritmada elektrokimyoviy parchalanishi natijasida tok kuchining ortishi kattaligidir. (to'lqin uzunligi H balandligi yoki cheklovchi diffuziya oqimi va qoldiq oqim qiymatlari farqi). Eritmadagi moddaning konsentratsiyasini miqdoriy aniqlash uchun quyidagi usullar qo'llaniladi: kalibrlash egri usuli, standart usul va qo'shimchalar usuli. Konduktometrik tahlil usuli eritmaning elektr o'tkazuvchanligining elektrolitlar konsentratsiyasiga bog'liqligiga asoslanadi. U, qoida tariqasida, konduktometrik titrlash versiyasida qo'llaniladi, bunda ekvivalentlik nuqtasi titrlash egri chizig'ining egilishi (elektr o'tkazuvchanligining qo'shilgan titrant miqdoriga bog'liqligi) bilan belgilanadi. Amperometrik titrlash potentsiometrik titrlashning bir turi bo'lib, faqat indikator elektrodi polarografik qurilma, ya'ni. qo'llaniladigan kuchlanishli mikroelektrod ishlatiladi.
FIZIKK VA KIMYOVIY TAHLIL, kompozitsiya va makroskopik xususiyatlar o'rtasidagi munosabatlarni o'rganadi. bir nechta tizimlardan tashkil topgan original materiallar(komponentlar). Fizik-kimyoviy tahlil ushbu bog'liqliklarni grafik tarzda, kompozitsiya-xususiyat diagrammasi shaklida taqdim etish bilan tavsiflanadi; Raqamli ma'lumotlar va tahliliy ma'lumotlar jadvallari ham qo'llaniladi. yozuvlar. Chunki sistemaning xossalari nafaqat uning tarkibiga, balki tizim holatini belgilovchi boshqa omillarga - bosimga, haroratga, tarqalish darajasiga, tortishish kuchiga bog'liq. va elektromagnit maydonlar, shuningdek, kuzatish vaqti, keyin umumiy shaklda muvozanat omilining diagrammalari haqida gapiramiz - St., yoki fizik-kimyoviy haqida. (kimyoviy) diagrammalar. Ushbu diagrammalarda barcha kimyo. sharoitlar o'zgarganda tizimlarda sodir bo'ladigan jarayonlar. kimyoviy moddalarning hosil bo'lishi va parchalanishi kabi muvozanat omillari. ulanish, qattiq va (yoki) suyuq eritmalarning paydo bo'lishi va yo'qolishi va boshqalar geom sifatida ifodalanadi. diagramma hosil qiluvchi chiziqlar, sirtlar va nuqtalar majmuasining o'zgarishi. Shuning uchun diagrammalarning geometriyasini tahlil qilish tizimdagi tegishli jarayonlar haqida xulosa chiqarish imkonini beradi.
Ikki asosiy fizik-kimyoviy tahlil tamoyillari N.S. Kurnakov. Muvofiqlik printsipiga ko'ra, fazalar qoidasiga muvofiq ma'lum bir tizimda muvozanatda bo'lgan har bir fazalar to'plami diagrammadagi ma'lum bir geomaga mos keladi. tasvir. Ushbu tamoyilga asoslanib, N.S. Kurnakov fizik-kimyoviy tahlilni geom deb ta'riflagan. kimyoviy tadqiqot usuli transformatsiyalar.
Ikkinchi asosiy fizik va kimyoviy tahlil printsipi, deyiladi uzluksizlik tamoyili, quyidagilar shakllantiriladi. yo'l: tizimning holatini belgilovchi parametrlarning doimiy o'zgarishi bilan uning alohida fazalarining xususiyatlari doimiy ravishda o'zgaradi. Butun muqaddas tizimlar ham doimiy ravishda o'zgarib turadi, lekin yangi fazalar paydo bo'lmasligi va eskilari yo'q bo'lib ketmasligi sharti bilan; agar fazalar soni o'zgarsa, unda tizimning xususiyatlari ham o'zgaradi va, qoida tariqasida, keskin.
Fizik-kimyoviy tahlilning uchinchi tamoyilini Ya.G. Goroshenko. Uning ta'kidlashicha, har qanday tarkibiy qismlar, ularning soni va fizik-kimyoviy xususiyatlaridan qat'i nazar. St., tizimni tashkil qilishi mumkin (moslik printsipi). Bundan kelib chiqadiki, har qanday tizimning diagrammasi u tuzilgan alohida tizimlarning (quyi tizimlarning) barcha elementlarini o'z ichiga oladi. IN umumiy tizim xususiy tizimlarning eshittirish elementlari geo bilan birlashtirilgan. Kimyo bo'yicha rasmlar umumiy tizimning barcha tarkibiy qismlari ishtirokida sodir bo'ladigan jarayonlarning ko'rinishi sifatida paydo bo'lgan diagramma.
Asosiylaridan biri fizik-kimyoviy analiz nazariyasining yo'nalishlari kimyoviy topologiyani o'rganishdir. diagrammalar. Fizik-kimyoviy tahlilning tadqiqot usuli sifatida afzalligi shundaki, u kimyoviy mahsulotni ajratib olishni talab qilmaydi. reaksiya aralashmasidan komponentlarning o'zaro ta'siri, buning natijasida usul kimyoviy o'rganish imkonini beradi eritmalar, qotishmalar (ayniqsa, metall), oynalar va boshqalardagi transformatsiyalar, klassik usullar yordamida o'rganish deyarli mumkin emas. preparat-sintetik. usullari. Kimyoviy moddalarning tarkibini aniqlash va barqarorligini aniqlash maqsadida eritmalarda kompleks hosil boʻlishini oʻrganishda fizik-kimyoviy analiz keng qoʻllanilgan. ulanishlar. Kompozitsiya-st.grafigi odatda bitta ekstremumga ega, odatda maksimal. Oddiy hollarda, maksimal tizim komponentlarining molyar nisbatiga to'g'ri keladi, bu kompleks birikmaning stokiometriyasini ifodalaydi. Umumiy holda, xususiyatlarning egri (yoki sirtlari) ustidagi ekstremal nuqtalar, shuningdek, burilish nuqtalari tizimda hosil bo'lgan kimyoviy moddalar tarkibiga mos kelmaydi. aloqa, lekin kimyoviy dissotsilanish darajasi chegarasida. ulanish. nolga teng bo'lsa, kimyoviy moddaning tarkibga bog'liqligining uzluksiz egri chizig'i yagona nuqtada kesishgan ikkita tarmoqqa bo'linadi, abscissa kimyoviy tarkibiga mos keladi. ulanishlar.
Tarkibi diagrammalari - asosiy tahlil qiluvchining xossalari. usullari (kolorimetriya, potensiometriya va boshqalar). k.-l foydalanish uchun. Analitdagi azizlar. Shu maqsadda ushbu xususiyat qiymatlarining kompozitsiyaga qo'shimcha bog'liqligi bo'lishi maqsadga muvofiqdir. Shuning uchun xususiyatlarni oqilona tanlashga (xususan, to'g'ridan-to'g'ri yoki teskari, masalan, elektr o'tkazuvchanligi yoki elektr qarshilik), shuningdek tizim tarkibiy qismlarining (massa) kontsentratsiyasini ifodalash usulini tanlashga katta ahamiyat beriladi.yuqori, molyar, hajmli, ekvivalent kasrlar yoki foizlar). Zamonaviyda Fizik-kimyoviy tahlilda ishlatiladigan tizimlar soni ko'p o'nlab. Asos sifatida, siz har qanday muqaddas mulkdan foydalanishingiz mumkin, nima bo'lishidan qat'i nazar. o'lchangan yoki hisoblangan. Masalan, nazariyani yechishda savollar, xususan, parchalanishni chiqarishda. diagramma turlari, k.-l dan foydalaning. termodinamik bo'lishi mumkin bo'lmagan potentsial to'g'ridan-to'g'ri o'lchanadi. Mulkni tanlashda uning qiymatlarini aniqlashning mumkin bo'lgan aniqligini va tizimda sodir bo'ladigan kimyoviy hodisalarga sezgirligini hisobga olish kerak. transformatsiyalar. Masalan, moddaning zichligi bo'lishi mumkin katta aniqlik bilan aniqlanadi, lekin u kimyoviy moddalar hosil bo'lishiga befarq. komp., qattiqlik esa kimyoviy ta'sirga sezgir. o'zaro ta'sir tizimda, lekin uni aniqlashning aniqligi past. Fizik-kimyoviy tahlil parallel tadqiqot va bir nechtasini aniqlash natijalarini taqqoslash bilan tavsiflanadi. sv-v, masalan. elektr o'tkazuvchanligi, qattiqlik.
Kimyoviy moddalar orasida. diagrammalarda alohida o'rinni eritish (eruvchanlik) diagrammalari, pH-qarshilik diagrammalari, holat diagrammasining variantlari bo'lgan bug' bosimi diagrammalari egallaydi. Bunday diagrammalarda har qanday nuqta, u k.-l.da joylashganligidan qat'iy nazar. Chiziq yoki diagramma yuzasi tizimning holatini tavsiflaydimi yoki yo'qmi. Holat diagrammasi har qanday xususiyat diagrammasining asosi hisoblanadi, chunki tizimning har bir xossasining qiymati, umumiy holatda, tarkibga, haroratga va bosimga bog'liq, ya'ni. barcha muvozanat omillaridan, ular orasidagi munosabat holat diagrammasi bilan berilgan. Tizim holatining bir vaqtning o'zida muvozanatning ikkita eng muhim omili - bosim va haroratga bog'liqligini ko'rsatadigan diagrammalar tobora ko'proq o'rganilmoqda va amaliyotda qo'llanilmoqda. Ushbu diagrammalar p-T-x diagrammalari deb ataladi (x - komponentning mol ulushi). Ikkilik tizim uchun ham p-T-x-diagrammasining qurilishi bo'shliqlar, koordinatalar tizimidan foydalanishni talab qiladi, shuning uchun kompozitsiya - ikkilik va undan murakkab tizimlar uchun xossa diagrammasi, qoida tariqasida, doimiy bosim ostida, ya'ni quriladi va o'rganiladi. , va hokazo .ext. omillar. Kimyoviy moddalarni yaratishning murakkabligi diagrammalar tegishli grafik usullarni ishlab chiqishni talab qildi. Tasvirlar.
F iziko-kimyoviy tahlil ko'pchilikning qaroriga hissa qo'shdi. nazariy kimyo muammolari, xususan, kimyoviy tuzilish nazariyasini yaratish. ulanish. o'zgaruvchan tarkib (qarang: Nonstoyxiometriya). Fizik-kimyoviy tahlil yangi ma'lum materiallarni - qotishmalar, yarim o'tkazgichlar, oynalar, keramika va boshqalarni yaratish uchun asosdir. masalan, doping bilan. Fizik-kimyoviy tahlil va fizik-kimyo bo'yicha. Ko'pgina texnologiyalar diagrammalarga asoslangan. jarayonlar, xususan, kristallanish, rektifikatsiya, ekstraktsiya va boshqalar bilan, ya'ni fazalarni ajratish bilan bog'liq. Bunday diagrammalar, xususan, birikmalarni ajratish va monokristallarni o'stirish shartlarini ko'rsatadi. T. chaqirdi qoldiq kontsentratsiyalar usuli kimyoviy yotqizish tizimlarini o'rganish imkonini beradi. ulanish. o'zaro ta'sir natijasida. tumanlarda. Ushbu usulga ko'ra, qattiq fazalarning tarkibi - eritma mahsulotlari - boshlang'ich aralashmalar qatoridagi va o'zaro ta'sir oxirida tegishli muvozanat eritmalaridagi reaksiyaga kirishuvchi komponentlar tarkibi o'rtasidagi farq bilan aniqlanadi. Bunday holda, eritmadagi reaksiyaga kirishuvchi komponentlarning muvozanat konsentratsiyasining dastlabki aralashmalardagi ular orasidagi nisbatga bog'liqligi diagrammasi tuziladi. Shu bilan birga, odatda pH, eritmalarning elektr o'tkazuvchanligi, suspenziya tomonidan yorug'lik yutilishi va boshqa xususiyatlar o'zgaradi.
Klassikda Fizik-kimyoviy tahlilda tizimlar faqat muvozanat holatida o'rganilgan. Muvozanatga yaqinlashish ko'pincha uzoq vaqt talab etadi yoki odatda erishish qiyin, shuning uchun amaliy maqsadlar uchun. Usuldan foydalanish tizimlarni muvozanat holatida, xususan, muvozanatga yaqinlashish jarayonida o'rganishni talab qiladi. To'g'ri aytganda, metastaollar ishtirok etadigan tizimlar muvozanatsiz hisoblanadi. modifikatsiyalari, har qanday vaqt davomida mavjud bo'lishga qodir. Tech. masalan, muvozanatsiz holatda materiallardan foydalanish. shishasimon metall qotishmalar, kompozit materiallar, shishasimon yarim o'tkazgichlar, aniq muvozanatsiz tizimlar uchun kompozitsion-barqarorlik diagrammalarini o'rganish zarurligiga olib keldi.
Fizik-kimyoviy tahlil yangi birikmalarni tadqiq qilish va sintez qilish uchun samarali bo'ldi. muvozanatsiz tizimlardagi qaytarilmas reaksiyalar natijasida. Muvozanat holatiga o'tish jarayonida tizimlarni o'rganish nafaqat eritmaning yakuniy mahsulotlari, balki oraliq mahsulotlar ham mavjudligini aniqlashga imkon beradi. in-in, shuningdek, natijada beqaror in-in. Kinetik. omil, ya'ni transformatsiya tezligi (muvozanatga yaqinlashish tezligi) endi boshqa mezonlar va boshqa tamoyillar bilan teng asosda ko'rib chiqiladi. Tizimning xususiyatlariga uning dispersiyasi sezilarli darajada ta'sir qiladi - komponentlarning molekulyar-dispers taqsimoti (submikroskopik holat), kolloid eritma holati va boshqalar, monokristalgacha. holat. Diagrammalar tarkibi - tuzilish - tarqalish darajasi - xususiyatlar zamonaviy texnologiyaning xususiyatlarini aniqlaydi. fizikaviy va kimyoviy tahlil bo'yicha tadqiqotlar.
Kompyuterlarning rivojlanishi fizik-kimyoviy tahlilda analitiklarning roli sezilarli darajada oshishiga olib keldi. tizimning tarkibiga bog'liqliklarini ifodalash shakllari. Bu ma'lumotni saqlashni osonlashtiradi (zamonaviy kompyuter tizimlari kimyoviy diagrammalar va grafik shaklda ma'lumotnomalarni to'plash va saqlash imkonini beradi) va, xususan, matematika. ilgari asosan ishlatilgan natijalarni qayta ishlash. faqat eritmalardagi murakkab hosil bo'lishni o'rganishda. Ma'lum darajada, zamonaviy foydalanish hisoblab chiqadi, texnika fizik-kimyoviy tahlilning cheklovlarini engib o'tishga imkon beradi, bu esa qaysi kimyoviy moddalarni aniqlashda yotadi. tizimda transformatsiyalar sodir bo'ladi, lekin bu o'zgarishlarning sababi va mexanizmi bilan bog'liq savollarga javob bermaydi. Hisoblash usullari qo'shimcha qazib olish imkonini beradi kimyodan ma'lumot. diagrammalar, masalan. kimyoviy moddaning dissotsilanish darajasini aniqlang. ulanish. eritmada ikkilik sistemalar uchun likvidlanish chizig'ining egriligini yoki tuz almashinuvi vaqtida tizimning erkin energiyasining o'zgarishini tahlil qilish asosida, uchlamchi o'zaro tizimlar uchun suyuqlik yuzasi izotermalari shakliga asoslangan. Turli xil jalb qilish qattiq jismlar nazariyalari, suyuqliklar modellari va gaz aralashmalarining holatlari, tajribalarni umumlashtirish. ma'lumotlar, fizik-kimyoviy olish imkonini beradi. diagrammalar (yoki ularning elementlari) hisoblash yo'li bilan.
Tarixiy eskiz. Asosiy fizik-kimyoviy tahlil g'oyasini M.V. Lomonosov (1752), kimyoviy tizimda ta'limni o'rnatishga birinchi urinishlar. xossalarining tarkibga bog'liqligiga asoslangan bog'lanish boshlanishga mansub. 19-asr Barcha R. 19-asr P.P.ning asarlari. Anosova (1831), G.K. Sorbi (1864), D.K. Chernov (1869) metallurgiyaga asos solgan; DI. Mendeleyev birinchi bo‘lib geomexanikani amalga oshirgan. tarkibi diagrammalarini tahlil qilish - sulfat kislota gidratlarini o'rganish misolidan foydalanib xususiyatlar. V.F.ning asarlari ham shu davrga tegishli. Alekseeva suyuqliklarning o'zaro pH-qarshiligi haqida, D.P. Konovalov - bug 'eritmalarining elastikligi to'g'risida (Qarang: Konovalov qonunlari), I.F. Shreder - p-o'tkazuvchanlikning haroratga bog'liqligi haqida (qarang Pazm o'tkazuvchanligi). 19-20-asrlar oxirida. Texnika ehtiyojlari bilan bog'liq holda fizik-kimyoviy tahlilning jadal rivojlanishi boshlandi (A. Le Shatelier, J. van't Hoff, F. Osmond, V. Roberts-Osten, J. Van Laar va boshqalar). Asosiy nazariy va tajriba. zamonaviy asarlar fizik-kimyoviy tahlil N.S.ga tegishli. Kurnakov. U qotishmalar va bir jinsli eritmalarni oʻrganishni bir yoʻnalishda birlashtirib, “fizik-kimyoviy analiz” atamasini taklif qildi (1913). I.I.ning asarlari bilan yechimlarda kompleks hosil boʻlishini oʻrganish. Ostromyslenskiy (1911), P. Job (1928) va kimyoviy moddalar tarkibini aniqlash usullarini ishlab chiqish. ulanish. va konstantalar r Shchenko Ya.G. haqida, Bir jinsli va geterogen tizimlarning fizik-kimyoviy tahlili, K., 1978; Chernogorenko V.B., Pryadko L.F., "Noorganik kimyo jurnali", 1982 yil, 27-v., № 6, bet. 1527-30; Glazov V.M., "SSSR Fanlar Akademiyasining "Izvestiya. Ser. noorganik materiallar", 1984 yil, 20-v., № 6, bet. 925-36; Fedorov P.I., Fedorov P.P., Drobot D.V., Suvsiz tuz tizimlarining fizik-kimyoviy tahlili, M., 1987. P.I. Fedorov.
T.N.ORKINA
KIMYOVIY VA FIZIKK-KIMYOVIY TAHLIL
Orkina T. N. Kimyo. Kimyoviy va fizik-kimyoviy tahlil. Darslik / Sankt-Peterburg: Politexnika universiteti nashriyoti, 2012. – 45 b.
Qo'llanmada zamonaviy analitik kimyoning maqsad va vazifalari - kimyoviy, fizik-kimyoviy va fizik tahlil usullari keltirilgan.
Sifat va miqdoriy tahlilni o'tkazish usullari batafsil tavsiflangan. Tavsif berilgan laboratoriya ishi eritmalar va metall qotishmalarining sifat tahlili, shuningdek, titrimetrik (hajm) tahlilni o'tkazish uchun hisob-kitoblar va usullar bo'yicha. Jismoniy asoslar
kimyoviy tahlil - fazaviy diagrammalarni qurish, metall qotishmalarini termik tahlil qilish va eritish diagrammalarini qurish.
Qo‘llanma “Kimyo” va “Noorganik kimyo” fanlarining o‘quv standartiga mos keladi va oliy o‘quv yurtlari talabalari uchun mo‘ljallangan. ta'lim muassasalari yo'nalishi bo'yicha muhandislik va texnologiya yo'nalishidagi turli yo'nalish va mutaxassisliklar bo'yicha talabalar
“Materialshunoslik”, “Metallurgiya” va boshqalar. Qo'llanma "Kimyo" fanidan istalgan texnik mutaxassislik bo'yicha tahsil olayotgan talabalar uchun foydali bo'lishi mumkin.
KIRISH
Analitik kimyo moddalarning kimyoviy tarkibini aniqlash uchun xossalari va oʻzgarish jarayonlarini oʻrganuvchi kimyo boʻlimi. Moddalarning kimyoviy tarkibini aniqlash (kimyoviy identifikatsiya) tahlil qilinayotgan namunada qaysi elementlar yoki ularning birikmalari va qanday miqdoriy nisbatlarda borligi haqidagi savolga javobdir. Analitik kimyo moddalar va materiallarni kimyoviy tahlil qilishning nazariy asoslarini ishlab chiqadi, kimyoviy elementlar va ularning birikmalarini aniqlash, aniqlash, ajratish va aniqlash usullarini, shuningdek, moddaning tuzilishini aniqlash usullarini ishlab chiqadi. O'rganilayotgan moddani tashkil etuvchi elementlar yoki ionlarni aniqlash yoki, ular aytganidek, kashf qilish mavzuni tashkil qiladi. sifat tahlili. Tahlil qilinadigan ob'ektlarni tashkil etuvchi kimyoviy moddalarning konsentratsiyasi yoki miqdorini aniqlash vazifadir miqdoriy tahlil. Sifatli tahlil odatda miqdoriy tahlildan oldin amalga oshiriladi, chunki miqdoriy tahlilni amalga oshirish uchun tahlil qilinayotgan namunaning sifat tarkibini bilish kerak. O'rganilayotgan ob'ektning tarkibi oldindan ma'lum bo'lganda, zaruratga qarab sifat tahlili amalga oshiriladi.
1. ANALİTIK KIMYO FANINING USULLARI
Komponentni aniqlash uchun odatda analitik signal deb ataladigan signal ishlatiladi. A litik signal- bu o'rganish ob'ektining o'zida ko'rinadigan o'zgarishlar (cho'kindi hosil bo'lishi, rangi o'zgarishi va boshqalar) yoki o'lchash asboblari parametrlarining o'zgarishi.
(asbob ignasining og'ishi, raqamli o'qishning o'zgarishi, spektrdagi chiziqning ko'rinishi va boshqalar). Analitik signalni olish uchun har xil turdagi kimyoviy reaktsiyalar (ion almashinuvi, kompleks hosil qilish, redoks), turli jarayonlar (masalan,
yog'ingarchilik, gaz evolyutsiyasi), shuningdek, moddalarning o'zi va ularning reaktsiyalari mahsulotlarining turli xil kimyoviy, fizik va biologik xususiyatlari. Shunung uchun
analitik kimyo mavjud turli usullar muammolaringizni hal qilish uchun.
Kimyoviy usullar (kimyoviy tahlil) Ular o'rganilayotgan namuna va maxsus tanlangan reagentlar o'rtasidagi kimyoviy reaksiyaga asoslanadi. Kimyoviy usullarda kimyoviy reaksiya natijasida kelib chiqadigan analitik signal asosan vizual tarzda kuzatiladi.
Fizikaviy-kimyoviy tahlil usullari bog'liqlikni miqdoriy o'rganishga asoslangan birikma - jismoniy mulk ob'ekt. Analitik signal elektr potentsiali, oqim kuchi,
qarshilik va boshqalar, yoki o'rganilayotgan ob'ektning tarkibi va kontsentratsiyasi bilan ma'lum funktsional munosabatlar bilan bog'liq bo'lgan har qanday boshqa parametr (fazali o'zgarishlar harorati, qattiqlik, zichlik, yopishqoqlik, to'yingan bug 'bosimi va boshqalar). Fizik-kimyoviy tadqiqot usullari odatda yuqori sezgir uskunalardan foydalanishni talab qiladi. Ushbu usullarning afzalliklari ularning ob'ektivligi,
avtomatlashtirish imkoniyati va natijalarni olish tezligi. Tahlilning fizik-kimyoviy usuliga misol sifatida o'lchov asboblari - potensiometrlar yordamida eritmaning pH qiymatini potentsiometrik aniqlash mumkin. Bu usul nafaqat o'lchash, balki eritmalarda har qanday jarayonlar sodir bo'lganda pH o'zgarishlarini doimiy ravishda kuzatib borish imkonini beradi.
IN fizik tahlil usullari analitik signal odatda
maxsus jihozlar yordamida qabul qilinadi va qayd etiladi. Fizik usullar, birinchi navbatda, atomlar va molekulalarning elektromagnit nurlanishni chiqarish, yutish va tarqatish qobiliyatiga asoslangan optik spektroskopik tahlil usullarini o'z ichiga oladi.
Tahlil qilingan namunada elektromagnit to'lqinlarning emissiyasi, yutilishi yoki tarqalishini qayd etish orqali signallar to'plami olinadi,
uning sifat va miqdoriy tarkibini tavsiflash.
Barcha uchta usul o'rtasida keskin chegara yo'q, shuning uchun bu bo'linish biroz o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi. Misol uchun, kimyoviy usullarda namunaga birinchi navbatda ba'zi reagentlar ta'sir qiladi, ya'ni. ma'lum bir kimyoviy reaktsiyani amalga oshiradi va shundan keyingina fizik xususiyat kuzatiladi va o'lchanadi. Jismoniy usullar bilan tahlil qilishda kuzatish va o'lchash to'g'ridan-to'g'ri tahlil qilinadigan materialda maxsus jihozlar yordamida amalga oshiriladi va kimyoviy reaktsiyalar, agar amalga oshirilsa, yordamchi rol o'ynaydi. Shunga muvofiq, in
tahlilning kimyoviy usullari kimyoviy reaksiyani to'g'ri bajarishga qaratilgan bo'lsa, fizik-kimyoviy va fizik usullarda asosiy e'tibor tegishli o'lchash uskunasiga - fizik xususiyatni aniqlashga qaratilgan.
2. KIMYOVIY VA FIZIKALLARNING TASNIFI
KIMYOVIY USULLAR
Tahlil qilinadigan namunalarning massasi va hajmiga qarab kimyoviy va fizik-kimyoviy tahlil usullari tasniflanadi. Tahlil uchun ishlatiladigan modda yoki moddalar aralashmasi (namuna) miqdoriga qarab makro-, yarim mikro-, submikro- va ultramikroanalizlar farqlanadi. 1-jadvalda IUPAC Analitik kimyo bo'limi tomonidan tavsiya etilgan namunaviy eritmalarning massa va hajm diapazonlari ko'rsatilgan (Xalqaro sof va amaliy kimyo ittifoqining inglizcha qisqartmasidan olingan qisqartma).
1-jadval |
||
Tahlil turi |
Namuna vazni, g |
|
eritma, ml |
||
Makrotahlil |
10-103 |
|
Yarim mikrotahlil |
10-1 – 10 |
|
Mikrotahlil |
10-2 – 1 |
|
Submikrotahlil |
10-4 – 10-3 |
10-2 dan kam |
Ultramikrotahlil |
10-4 dan kam |
10-3 dan kam |
Qo`yilgan vazifaning xususiyatiga ko`ra tahlilning quyidagi turlari ajratiladi.
1 . Elementlarni tahlil qilish- ma'lum bir moddada alohida elementlarning mavjudligi va tarkibini aniqlash, ya'ni. uning elementar tarkibini topish.
2. Fazali tahlil - o'rganilayotgan materialning alohida bosqichlarining mavjudligi va mazmunini aniqlash. Misol uchun, po'latdagi uglerod grafit shaklida yoki temir karbidlari shaklida bo'lishi mumkin. Fazali tahlilning vazifasi grafit shaklida qancha uglerod borligini va qancha karbid shaklida ekanligini aniqlashdir.
3. Molekulyar tahlil (material tahlili) - materialda turli moddalar (birikmalar) molekulalarining mavjudligi va tarkibini aniqlash.
Masalan, atmosferadagi CO, CO2, N2, O2 va boshqa gazlarning miqdori aniqlanadi.
4 . Funktsional tahlil - organik birikmalar molekulalarida, masalan, aminokislotalar (-NH2), nitro (-NO2), gidroksil (-OH) va boshqa guruhlarda funktsional guruhlarning mavjudligi va tarkibini aniqlash.
Tahlil qilinadigan materialning xususiyatiga qarab, mavjud
noorganik va organik moddalarni tahlil qilish. Organik moddalar tahlilining analitik kimyoning alohida bo'limiga bo'linishi organik moddalarning xususiyatlari bilan bog'liq. Hatto tahlilning birinchi bosqichi - namunani eritmaga o'tkazish - organik va noorganik moddalar uchun sezilarli darajada farq qiladi.
Kompleksning har qanday kimyoviy tahlilining asosiy bosqichlari
materiallar quyidagi bosqichlardan iborat.
1. Tahlil qilish uchun namuna olish. Namunaning o'rtacha tarkibi tahlil qilinadigan materialning butun partiyasining o'rtacha tarkibiga mos kelishi kerak.
2. Namunani parchalash va uni eritmaga o'tkazish. Namuna suvda yoki kislotalarda eritiladi, turli moddalar bilan eritiladi yoki boshqa usullar yoki kimyoviy ta'sirlardan foydalaniladi.
Kimyoviy reaktsiyani amalga oshirish: |
P, bu erda X - |
|||||||
namunaviy komponent; R – reaktiv; P - reaksiya mahsuloti. |
||||||||
Fiksatsiya |
o'lchov |
har qanday jismoniy parametr |
||||||
reaksiya mahsuloti, reagent yoki analit. |
||||||||
Keling, ko'rib chiqaylik |
batafsil |
kimyoviy |
tahlil - |
|||||
sifat va miqdoriy tahlil.
3. SIFATLI TAHLIL
Sifatli tahlilning vazifasi tarkibiy qismlarni aniqlash va moddaning yoki moddalar aralashmasining sifat tarkibini aniqlashdan iborat. O'rganilayotgan moddaning tarkibidagi elementlar yoki ionlarni aniqlash yoki ular aytganidek, kashf qilish ularni qandaydir xarakterli xususiyatlarga ega bo'lgan birikmaga aylantirish orqali amalga oshiriladi, ya'ni analitik signalning paydo bo'lishi qayd etiladi. Kimyoviy o'zgarishlar analitik reaktsiyalar deb ataladi. Kashfiyot amalga oshiriladigan modda - reagent yoki reagent.
1-jadvalga muvofiq tekshirilayotgan moddaning har xil miqdoridan foydalanishni talab qiluvchi sifat tahlilining turli usullari mavjud.Masalan: yilda makroanalitik usul taxminan 1 g moddani (metall va qotishmalar uchun 0,5 g) oling va uni 20-30 ml suvda eritib yuboring.
Reaksiyalar probirkalarda olib boriladi (naycha tahlili). Mikroanalizda moddalar makroanalizga nisbatan taxminan 100 baravar kamroq olinadi (milligram qattiq modda va bir necha o'ndan mililitr eritma). Kichik miqdordagi element yoki ion mavjudligini aniqlash uchun alohida qismlarni ochish uchun yuqori sezgir reaktsiyalar qo'llaniladi. Reaksiyalar mikrokristal yoki tomchi usulida amalga oshiriladi. Mikrokristalli reaksiyalar shisha slaydda bajariladi va elementning mavjudligi mikroskop ostida tekshiriladigan hosil bo'lgan kristallarning shakli bilan baholanadi. Tomchilash reaktsiyalari, eritma rangining o'zgarishi va rangli cho'kmalarning paydo bo'lishi bilan birga, filtr qog'oz tasmasida tekshiriladigan eritmalar va reagentlarni tomchilab tomchilab qo'llash orqali amalga oshiriladi. Ba'zida tushish reaktsiyalari maxsus "tomchi plastinka" da - chuqurchaga ega chinni plastinkada, shuningdek soat oynasida yoki kichik chinni tigelda amalga oshiriladi. Yarim mikrotahlil (yarim mikrometod)
makro va mikrotahlil o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi.
Tarkibni o'rganish uchun zarur bo'lgan moddalar miqdori makrotahlil o'tkazishga qaraganda taxminan 20-25 baravar kam - taxminan 50 mg qattiq modda va 1 ml eritma. Bu usulda makrotahlil va ionlarni ochish tizimi saqlanib qoladi, lekin barcha reaksiyalar oz miqdordagi modda bilan, maxsus texnika va asbob-uskunalar yordamida amalga oshiriladi. Masalan, reaksiyalar 1-2 ml li kichik probirkalarda olib boriladi, ularga eritmalar pipetkalar yordamida kiritiladi. Sedimentatsiya faqat sentrifugalash orqali amalga oshiriladi. Submikroanaliz va ultramikrotahlil turli darajadagi kattalashtirish mikroskoplari, elektron mikroskoplar va boshqa asbob-uskunalar yordamida maxsus texnikalar yordamida amalga oshiriladi. Ularni ko'rib chiqish ushbu qo'llanma doirasidan tashqarida.
Sifatli tahlilda kimyoviy reaktsiyalar ko'pincha "ho'l usul" deb ataladigan eritmada amalga oshiriladi. Ammo ba'zida qattiq fazali reaktsiyalarni amalga oshirish mumkin, ya'ni. reaktsiyalar "quruq yo'l". Reaksiyalarni amalga oshirish uchun modda va tegishli reagentlar qattiq holatda olinadi va yuqori haroratgacha qizdiriladi. Bunday reaktsiyalarga misol sifatida olovni bo'yashning ma'lum metallarning tuzlari bilan reaktsiyasini keltirish mumkin. Ma'lumki
natriy tuzlari olovni yorqin sariq rangga, kaliy tuzlari binafsha rangga, mis tuzlari esa yashil rangga bo'yaladi. Ushbu rang yordamida o'rganilayotgan moddada ushbu elementlarning mavjudligini aniqlash mumkin. "Quruq" reaktsiyalar hosil bo'lish reaktsiyalarini ham o'z ichiga oladi rangli marvaridlar - turli xil tuzlarning shishasimon qotishmalari. Masalan, boraks - Na2 B4 O7
· 10H2 O yoki qoʻsh tuzli marvaridlar NaNH4 HPO4 · 4H2 O. Bu usullar pirokimyoviy deb ataladi va minerallar va jinslarni aniqlashda keng qoʻllaniladi. Lekin, asosan, sifat tahlilida reaksiyalar amalga oshiriladi
erigan moddalar orasidagi "ho'l yo'l".
3.1. Sifatli tahlilni o'tkazish metodikasi
Har qanday tahlilning birinchi bosqichi namunani turli xil erituvchilar yordamida eritmaga keltirishdir. Noorganik moddalarni tahlil qilishda erituvchi sifatida suv, kislotalarning suvli eritmalari, ishqorlar va kamroq boshqa noorganik moddalar ishlatiladi. Keyin xarakterli ionlarni ochish reaktsiyalari amalga oshiriladi. Sifatli kashfiyot reaktsiyalari
ionlar - tashqi ta'sir (eritma rangining o'zgarishi, gazning chiqishi, cho'kma hosil bo'lishi) bilan birga bo'lgan kimyoviy reaktsiyalar bo'lib, ular asosida reaktsiya sodir bo'layotganligini aniqlash mumkin.
Ko'pincha ular tuzlar, kislotalar, asoslarning suvli eritmalari bilan shug'ullanadilar, ular orasida ion almashish reaktsiyalari sodir bo'ladi (kamroq - oksidlanish reaktsiyalari).
tiklovchi).
U yoki bu analitik reaksiya hosil bo’lgan birikmalarning xossalariga qarab ma’lum sharoitlarda amalga oshirilishi kerak. Agar bu shartlar bajarilmasa, ionlarning kashfiyoti natijalari ishonchsiz bo'lishi mumkin. Masalan, kislotada eriydigan cho’kmalar kislota ko’p bo’lganda eritmadan tushmaydi. Shuning uchun quyidagilarga rioya qilish kerak
reaktsiya shartlari.
1. Kislota yoki gidroksidi qo'shib hosil bo'lgan sinov eritmasining to'g'ri muhiti.
2. Eritmaning ma'lum bir harorati. Misol uchun, eruvchanligi harorat bilan sezilarli darajada oshib boruvchi cho'kma hosil qiluvchi reaktsiyalar "sovuqda" amalga oshiriladi. Aksincha, reaksiya juda sekin kechsa,
isitish talab qilinadi.
3. Ochilgan ionning etarlicha yuqori konsentratsiyasi, chunki past konsentratsiyalarda reaksiya davom etmaydi, ya'ni. reaktsiya sezgir emas.
Kontseptsiya "javob sezgirligi" miqdoriy jihatdan ikkita ko'rsatkich bilan tavsiflanadi: ochilish minimal va maksimal suyultirish. Sezuvchanlikni eksperimental tarzda aniqlash uchun reaksiya tekshiriluvchi eritmalar bilan ko‘p marta takrorlanadi, erigan moddaning miqdori va erituvchi hajmi asta-sekin kamayadi. Minimal ochilish(T) - ma'lum bir reaksiya natijasida uni amalga oshirish uchun ma'lum sharoitlarda aniqlanishi mumkin bo'lgan moddaning eng kichik miqdori. Mikrogramlarda ifodalangan (1th - grammning milliondan bir qismi, 10-6 g). Ochilish minimumi reaktsiyaning sezgirligini to'liq tavsiflay olmaydi, chunki eritmadagi ochilgan ionning konsentratsiyasi muhimdir. Suyultirishni cheklash(1:G) moddaning (ionning) bu reaksiya orqali ochilishi mumkin bo'lgan eng past konsentratsiyasini tavsiflaydi; Bu erda G - topilayotgan modda yoki ionning massa birligiga to'g'ri keladigan erituvchining massa miqdori. IN
Makroanaliz va yarim mikrometodda sezgirligi 50 th dan oshadigan va maksimal suyultirish 1: 1000 bo'lgan reaktsiyalar qo'llaniladi.
Analitik reaktsiyalarni amalga oshirishda nafaqat sezgirlikni, balki hisobga olish kerak reaktsiyaning o'ziga xosligi– berilgan ionni boshqa ionlar ishtirokida ochish imkoniyati. orqali ionlarning kashf etilishi
sinov moddasining alohida qismlarida ishlab chiqarilgan o'ziga xos reaktsiyalar
tasodifiy tartibda yechim, kasr tahlil deb ataladi . Ammo o'ziga xos reaktsiyalar ko'p emas. Ko'pincha siz ko'plab ionlar bilan bir xil yoki o'xshash reaktsiya effektini beradigan reagentlar bilan shug'ullanishingiz kerak. Masalan, bariy xlorid karbonatni cho'kadi va
BaCO3 va BaSO4 cho'kindi shaklida sulfatiylar. Reaktivlar berish
cheklangan miqdordagi ionlar bilan bir xil analitik signal;
selektiv yoki selektiv deb ataladi . Berilgan reaktiv ta'sir qiladigan ionlar soni qancha kam bo'lsa, reaktivning selektivlik darajasi shunchalik yuqori bo'ladi.
Ba'zida begona ionlar berilgan reaktiv bilan reaksiyaga kirishmaydi, lekin reaksiyaning sezgirligini pasaytiradi yoki hosil bo'lgan mahsulotlarning tabiatini o'zgartiradi. Bunday holda, kashf etilgan va begona ionlar kontsentratsiyasining maksimal nisbatini hisobga olish kerak, shuningdek niqoblash vositalaridan (texnika yoki reagentlardan) foydalanish kerak. Interferensiya qiluvchi ion kam dissotsiatsiyalanuvchi birikmalarga yoki kompleks ionlarga aylanadi, uning eritmadagi konsentratsiyasi pasayadi va bu ion endi tahlil qilinayotgan ionlarning ochilishiga xalaqit bermaydi. Yuqoridagi barcha xususiyatlar va texnikalar
tahlil jarayonida kimyoviy reaksiyalar ketma-ketligini ishlab chiqishda foydalaniladi. Tahlil qilishda qo'llaniladigan reaksiyalar bo'lsa
o'ziga xos bo'lmagan va begona ionlarning aralashish ta'sirini bartaraf etishning iloji bo'lmasa, fraksiyonel usuldan foydalanish imkonsiz bo'lib qoladi va ular
tizimli tahlil kursi.
Tizimli tahlil kursi - bu har bir ionning ochilishi faqat ushbu kashfiyotga xalaqit beradigan barcha ionlar topilgandan va olib tashlanganidan keyin amalga oshiriladigan tarzda tuzilgan reaktsiyalarning o'ziga xos ketma-ketligidir. Tizimli tahlilda ionlarning alohida guruhlari murakkab ionlar aralashmasidan ajratib olinadi, ularning ma'lum reaktivlar ta'siriga o'xshash munosabatidan foydalanib, guruh reaktivi deb ataladi. Masalan, guruh reaktivlaridan biri natriy xlorid,
Ag+, Pb2+, Hg2 2+ ionlariga o'xshash ta'sir ko'rsatadi. Natriy xloridning ushbu kationlarni o'z ichiga olgan eruvchan tuzlarga ta'siri xlorid kislotada erimaydigan cho'kmalarning paydo bo'lishiga olib keladi:
Ag+ + Cl- = AgCl↓
Pb2 + Cl- = PbCl2 ↓
Hg2 2+ + 2Cl- = Hg2 Cl2 ↓
Boshqa barcha ionlar, agar HCl ta'sir etsa, eritmaga kiradi va uchta Ag+, Pb2+ va Hg2 2+ kationlari NaCl guruh reaktivi yordamida boshqalardan ajratiladi. Guruh reagentlaridan foydalanish katta qulayliklarni ta'minlaydi: murakkab masala bir qancha oddiylarga bo'linadi. Bundan tashqari,
agar ionlarning biron bir guruhi to'liq bo'lmasa, uning guruh reaktivi tahlil qilingan eritma bilan hech qanday cho'kma hosil qilmaydi. Bunday holda, ushbu guruhning alohida ionlari bo'yicha reaktsiyalarni amalga oshirish mantiqiy emas. Natijada mehnat, vaqt va reaktivlar sezilarli darajada tejaladi.
Yuqoridagilardan kelib chiqadiki, sifat tahlilida ionlarni tasniflash uchun ular hosil qilgan ayrim birikmalarning eruvchanligidagi farq asos bo‘ladi; Bir guruh ionlarni boshqasidan ajratish usuli ana shu farqga asoslanadi. Kationlarning asosiy tasnifini taniqli rus kimyogari N.A. Menshutkin (1871).
IN Anionlarning tasnifi bariy tuzlarining eruvchanligiga asoslanadi
Va tegishli kislotalarda kumush. Ushbu tasnif qat'iy o'rnatilmagan, chunki turli mualliflar anionlarni turli guruhlarga ajratadilar. Eng keng tarqalgan variantlardan biri o'rganilayotgan anionlarni uch guruhga bo'lishdir:
Suvda erimaydigan bariy tuzlarini hosil qiluvchi anionlar;
