Аналитикалық химия

Кіріспе

• 
  Аналитикалық химияға түсінік
  

• 
  Экологияға түсінік
  
• 
  Аналитикалық химияның экологиямен байланысы
  

Пайдаланған әдебиеттер

Ең алғаш «химиялық анализ» ұғымын 1654 ж. ағылшын химигі Роберт Бойль, ал «аналитикалық химия» ұғымын 1801 ж. В.А.Лампадиус енгізген. Аналитикалық химияның даму кезеңдері: алхимия' (4–16 ғ-лар), 'иатрохимия (16–17 ғ-лар), флогистондық (17–18 ғ-лар) және ғылыми (19–20 ғ-лар) болып бөлінеді. Бұл ғылымның негізгі міндеттері – талдау әдістерінің қолдану шегін анықтау, түрлі заттардың құрамын анықтау әдістемелерін жетілдіру, жаңа әдістемелер ұсыну. Осыған байланысты аналитикалық химия іргелі қолданбалы ғылым болып табылады. Онда сапалық және сандық талдау жүзеге асырылады.

Көптеген беттік активтігі жоғары заттардың электрхим. процестерге әсері (мыс., кадмий, мыс, таллий, мырыш сияқты металдардың электродтардағы бөліну процесі) зерттелді (М.К.Наурызбаев, Д.К.Меңдәлиева). Болаттың түрлі маркаларының қышқыл және сілтілі орталардағы коррозияға төзімділігі зерттеліп, олармен күресудің тиімді жолдары ұсынылды (Т.З.Ахметов). Термодинамик. зерттеулерге сүйене отырып, минералдардың селективті еруінің теория негіздері жасалды (Х.Қ.Оспанов). Комплексті қосылыстарды аналитикалық мақсаттарға пайдалану бағытындағы ғылым жұмыстар жүргізілді (Е.А.Мәмбетқазиев,А.М.Шалдыбаева).

Аналитикалық химия саласындағы мамандар Қазақ ұлттық және Қарағанды мемлекеттік университеттерінде даярланады, ал аналитикалық химия зерттеулерін Қазақстан ҒМ–ҒА-ның арнаулы ғылым кеңесі үйлестіріп отырады. Қазіргі кездегі аналитикалық химияның негізгі мәселелері: аспаптық және биол. әдістерді жетілдіру, автоматтандыру және математикаландыру, аралық химия әдістерді дамыту, әдістердің сезгіштігі мен дәлдігін жоғарылату, тест-әдістерді дамыту..

Аналитикалық химия әдістері

• 
  Дәстүрлі
  
• 
  Инструментальды
  

Міндеті - заттардың химиялық құрамын анықтау. (химиялық анализ жүргізу деп атайды).

Химиялық анализ орындау арқылы зерттелетін заттың құрамында қандай элементтер, қандай бөлшектер (иондар) қандай мөлшерде бар екенін білу.

Маңызы:

- Химиялық анализ ғылыми зерттеу жұмыстарында

- Химиялық анализ өндірісте кең қолданылады

- Химиялық анализ шикізаттың құрамын анықтау үшін

- анализге сүйеніп технологиялық режим тағайындау үшін

- дайын өнімнің сапасын анықтау үшін

Аналитикалық химия физикамен, геологиямен, экологиямен, металлургиямен, медицинамен, ауыл шаруашылығы ғылымдарымен тығыз байланысты.

Мысалы: ауыл шаруашылығы саласында – топырақтың, тыңайтқыштың, мал азығының құрамын білу үшін.

Қазіргі кезде аналитикалық химия жетістіктері тамақ өнеркәсібінде, дәрі-дәрмекті дайындауда, жасыл өсімдіктердің химиясын зерттеуде, қоршаған ортаны сақтау жұмыстарында көптеген мәселелерді шешуге қолданылады. Химия пәнінің мұғалімі және маманы үшін аналитикалық химияның негіздерін білу өте маңызды. Өйткені оны:

- Өздігінен зертханалық тәжірибелерді жасауға, жүргізуге үйретеді;

- Керек реактивті дұрыс таңдап алуына үйретеді;

- Химиялық реакцияларды жүргізу үшін жағдайлардың маңыздылығын ұмытпауды үйретеді;

- Реакция нәтижесі негізінде логикалық дұрыс қорытынды жасауға дағдыландырады.

Экология ( лат. оіkos – үй, баспана; logos – ілім) – жеке организмнің қоршаған ортамен қарым-қатынасын, ортаға бейімделу заңдылықтарын, сондай-ақ организм деңгейінен жоғарырақ тұрған биологиялық жүйелердің – популяциялардың, организмдер қауымдастықтарының, экожүйелердің, биосфераның ұйымдастырылу және қызмет атқару заңдылықтарын зерттейтін ғылым. Экология терминін ғылымға енгізген Э.Геккель (1866). Экология ғылымы жедел дамып, көптеген жаңа салалары пайда болды. 19 ғасырдың аяғы, 20 ғасырдың басында ғалымдар негізінен жекелеген факторлардың, әсіресе климаттық факторлардың, организмдердің таралуы мен сан динамикасына әсерін зерттеді. Бірімен-бірі тығыз байланысқан, біртұтас құрылымдық бірлік түзетін организмдер қауымдастықтары (қ. Биоценоз) туралы ұғым да осы кезде қалыптаса бастады (К.Мәбиус, 1877; С.Форбс, 1887). 20 ғасырдың басында Экология жеке ғылым бағыт ретінде таныла бастады, ал “экологияның алтын ғасыры” аталған 20 – 40-жылдары популяциялар мен қа-уымдастықтарды зерттеудің басты бағыттары айқындалып, Экологияның негізгі ережелері мен заңдары тұжырымдалды: Ф.Клементс (1916) биоценоздардың өзгеріп, дамитынын және бұл бейімделушілік сипатындағы құбылыс екендігін көрсетті; А.Тинеманн (1925) өнім ұғымын енгізді, ал Ч.Элтонның Э. бойынша алғашқы оқулығында (1927) биоценоздарда жүріп жатқан процестердің заңдылықтары көрсетіліп, трофикалық қуыс ұғымына анықтама берілді, Экологиялық пирамидалар ұғымы тұжырымдалды; 1926 жылы В.И. Вернадскийдің “Биосфера” атты кітабы жарыққа шығып, онда алғаш рет Жердегі бүкіл тірі организмдер жиынтығының – “жердің тірі затының” ғаламдық рөлі айқын көрініс тапты. А.Тенсли (1935) және В.Н. Сукачев (1940) еңбектері бірімен бірі өзара тығыз байланысқан, қоршаған физикалық ортамен зат және энергия алмасып отыратын организмдер кешені туралы көзқарастардың дамуына, экожүйе және биогеоценоз ұғымдарының қалыптасуына әкелді. Популяция санының ауытқуларын, популяциялар арасындағы әсерлесулерді сипаттайтын матем. модельдер құру (А.Лотка, В.Вольтерра, 1925, 1926), сол модельдерді эксперимент барысында тексеру (Г.Ф. Гаузе, 1934) сияқты, қазіргі теория Экологияның негізін құрайтын зерттеулер де сол жылдары қалыптаса бастады.

20 ғасырдың 60 – 70-жылдары, бұған дейін негізінен биолог мамандардың арасында ғана қолданылып келген “экология” термині кенеттен көпшілік арасында ең танымал терминдердің біріне айналды. Осы жылдары, табиғат пен адамзат арасындағы қайшылықтардың үдей түсуіне байланысты, қоршаған ортаның ластануы, қоршаған ортаның ахуалы, халық санының өсуі, азық-түлік пен энергия қорларын пайдалану сияқты мәселелер ғылымның әр түрлі салаларында зерттеліп, бұқаралық ақпарат құралдары бетінде кеңінен талқылана бастады және бұл процесс әлі де жалғасын табуда. Соның нәтижесінде Экологиялық дүниетаным жаратылыстану ғылымдары ғана емес, көптеген қоғамдық ғылымдарға да енді, Экологияда көптеген жаңа бағыттар пайда болды. Бұл бағыттар мен салалардың бірқатары Э.Геккель негізін қалаған биология Экологиядан әлдеқайда алшақ жатыр. Кейбір “экологиялық” деп аталып жүрген ғылым салаларының қазіргі күнге шейін нақты шекаралары белгіленіп, еншісі ажыратылған жоқ және солардың барлығын қанағаттандырарлық ортақ анықтама беру оңай емес. Экологиялық ғылымдардың соншалық сан алуан болуына қарамастан осы күнгі Экологияның барлық салалары мен бағыттарының негізінде организмдердің қоршаған табиғи ортамен қарым-қатынасына арналған іргелі биология идеялар жатыр. Мысалы, бірінен бірі соншалық алшақ көрінуі мүмкін, өсімдіктер мен жануарлардың түрлерін жерсіндіру, егістікке берілетін минералдық тыңайтқыштардың мөлшерін белгілеу, дәрі-дәрмектердің емдік мөлшерін анықтау, атмосфераға шығарылатын немесе су қоймаларына төгілетін ластаушы заттардың шектік концентрацияларын есептеу сияқты шаралардың негізінде Экологиядағы шектеуші факторлар ережесі мен толеранттық заңы жатыр.

Экология – организмдердің бір-бірімен және қоршаған табиғи ортамен әсерлесу заңдылықтарын зерттейтін іргелі табиғаттану ғылымы деп анықтама беруге болады. Жедел дамып келе жатқан және шекарасы көмескі Экология салаларының қатарында адамның қоршаған ортамен қарым қатынасын зерттейтін әлеуметтік экологияны атап өткен жөн:

1) ең жалпылама түрде – қоғамның география, әлеуметтік және мәдени ортамен, яғни адамды қоршаған ортамен ара салмағын зерттейтін ғылыми пән;

2) адамзат қоғамының табиғи ортамен әсерлесуін және өзара байланыстылығын зерттеу арқылы табиғатты ұтымды пайдаланудың ғылым негіздерін жасайтын, сол арқылы табиғатты сақтап, адамның тіршілік ету ортасын оңтайландыруды көздейтін ғылыми пән. Әлеуметтіу Экологияның негізгі міндеті – адамзат қоғамының және оның жекелеген аймақтық топтарының табиғатпен әсерлесу заңдылықтарын зерттеу негізінде жаңа табиғи-мәдениеттендірілген ортаны жобалау;

3) жекелеген әлеуметтік топтардың табиғатпен қарым-қатынасын қарастыратын адам экологиясының бір бөлігі;

4) адамдардың іс-әрекеттерін және сол іс әрекеттерді өзге адамдардың түсінуін, жеке тұлға немесе ұжым ретінде әлеуметтік-психология тұрғыдан баға беруін зерттеу.

Зерттеу нысаны ортақ болуына байланысты әлеуметтік Экология адам Экологиясымен ұштасады. Экологияның негізі биологияда жатқанымен, қазіргі кезде ол шын мәнінде биология шеңберінен шығып, көптеген салалары қолданбалы, экономика, қоғамдық ғылымдарға ұласады. Көпшілік қауымға Экологияның биология негізінен гөрі оның табиғатты қорғау, табиғат қорларын ұтымды пайдалану (табиғатты пайдалану) сияқты қолданбалы қырлары немесе өнеркәсіптік Экология, агроэкология, урбоэкология, адам Экологиясы сияқты салалық бөлімдері көбірек танымал. Экологияның барлық салаларының теориясы негізін құрайтын биология Экологияны немесе жалпы Экологияны айрықша қарастырған жөн. Биологиялық экология – негізінен биол. жүйелерге әсер етуші қоршаған орта факторларының үш тобын (абиотикалық фактор, биотикалық фактор, анторопогендік фактор) және жердегі тірі материяның ұйымдастырылуының төрт деңгейін (дара организмдер деңгейі, популяциялар деңгейі, экожүйелер деңгейі, биосфера деңгейі) зерттейді. Тиісінше, дара организмнің немесе белгілі бір түрге жататын организмдер тобының қоршаған орта жағдайларымен, әсіресе физикалық ортамен қарым-қатынасын зерттейтін бөлімі аутэкология деп аталады; популяциялардың құрылымы мен сан динамикасы, популяция санының реттелу механизмдері, жойылып кету қауіпі төнген түрлерді сақтау, шаруашылық мәні бар түрлер мен олардың жекелеген популяцияларын сүйемелдеу немесе керісінше санын шектеу сияқты мәселелермен демэкология (популяциялық Экология) шұғылданады; өсімдіктерден, жануарлардан және микроорганизмдерден тұратын күрделі жүйелердің құрылымын, дамуын, орнықтылығы мен өнімділігін, аталған организмдер топтарының арасындағы сан алуан әсерлесулерді, олардың бір-бірімен және физикалық ортамен зат және энергия алмасуын зерттеу синэкологияның үлесіне тиеді. Жер биосферасының тіршілік ортасы ретіндегі ерекшеліктерін, қалыптасу тарихын, құрылымы мен қызмет атқару заңдылықтарын, адамның шаруашылық және өзге де әрекеттеріне байланысты биосферада болып жатқан өзгерістерді, биосфераның келешегі мәселелерін глобалдық Экология (ғаламдық Экология) зерттейді. Глобалдық Экологияның теориясы негізін В.И. Вернадский тұжырымдаған биосфера туралы ілім құрайды. Қорыта айтқанда, биология пән ретінде, Экологияға әр түрлі деңгейдегі биология жүйелердің қоршаған орта жағдайларымен әсерлесе отырып қалыптасуы, дамуы және тұрақты қызмет атқаруы жөніндегі ғылым деп қарастыруға болады. Оның зерттеу бағыттары ортаға бейімделудің экология механизмдері, популяциялардың санын реттеу, өнімділік процестерін басқару, табиғи және антропогендік ценоздардың орнықтылығы, экологиялық индикация, Экологиялық мониторинг сияқты проблемалар төңірегінде шоғырланады.

Түрлері

• 
  Теориялық экология — тірі организмдердің әр түрлі құрылымдық деңгейлерінің жалпы зандылықтарын зерттейді. 
  
• 
  Іргелі экология — биосферадағы тірі организмдер мен сыртқы орта жағдайларының адамның іс-әрекеттері арқылы бүлінуін, оларды болдырмау және табиғат байлықтарын ұқыпты пайдалану жолдарын зерттейді.
  

Әлеуметтік экология — табиғат пен қоғам арасындағы өзара карым-қатынас заңдылықтарын "табиғат + адам + қоғам" жүйесі негізінде зерттейді.

Өнеркәсіптік экология — өнеркәсіптік нысандардың тірі организмдерге және қоршаған орта жағдайларына әсерін зерттейді.

Геоэкология — жер бетіндегі экожүйелердегі және биосфералық деңгейдегі сыртқы орта құбылыстарының өзара байланысын және олардың тірі организмдермен қарым-қатынасын зерттейді.

Ауыл шаруашылығы экологиясы — ауыл шаруашылығы салаларының сыртқы ортамен өзара қарым-қатынасын агроценоздардың даму өзгеру заңдылықтарын және ауыл шаруашылығы салаларының бір-біріне әсерін зерттейді.

Ғаламдық экология — биосфера деңгейіндегі, тіпті Күн жүйесіндегі әлемдік құбылыстарды, табиғи өзгерістерді зерттейді. Мысалы, эпидемиялық аурулар, климаттың жаппай жылынуы, азон қабатының жұқаруы, ядролық қауіп катерлер, шөлейттенудің алдын алу, т.б.

1) организмдердің әр түрлі топтарының (популяциялардың, түрлердің және т.б.) сыртқы орта факторларымен өзара қарым-қатынастарын және олардың тіршілік ортасына әсер ету заңдылықтарын зерттеу;

2) биоценоздардағы көптеген түрлер популяцияларының бір-бірімен байланыс заңдылықтарын зерттеп анықтау;

3) тіршілік ортасы мен популяциядағы дара сандарының бір-біріне тәуелділігін зерттеу;

4) популяциялардағы тіршілік үшін күрес заңдылықтары мен табиғи сұрыпталу бағыттарын зерттеу;

5) орта жағдайларының организмдерге және олардың популяциялық жеке топтарына әсерін зерттеу;

6) адамның табиғатты тиімді пайдалану жолдарын және орта жағдайларына антропогендік факторлардың әсер етуін алдын ала болжауға байланысты зерттеулер жүргізу;

7) ауыл шаруашылығы зиянкестерімен күресу үшін биологиялық әдістердің тиімді тәсілдерін анықтап, қолданысқа енгізу;

8) өндіріс процестеріне жаңа қалдықсыз технология тәсілдерін кеңінен енгізуге арналған зерттеулер жүргізу.

Экология ғылымының казіргі басты стратегиялық міндеті. Экология ғылымының казіргі басты стратегиялық міндеті — биосфераның құрамды бөлігі ретінде адамзат қоғамының табиғатпен өзара карым-қатынасының үйлесімділігін сақтауға негізделген ғылыми теорияларды дамыту.Тіршілік өрісінің маңызды қыры климат және топография секілді фақторлармен катар шеқтеулі аумақ немесе басқа ресурстар үшін бәсеке күресіне түсе алатын басқа тұрлердің болуы. Сонымен бірге экологияның кезек күттірмейтін іргелі міндеттері мыналар:

а) табиғат байлықтарының қорын азайтпай-ак экологиялық кауіпсіздікті қамтамасыз ету;

ә) өнеркәсіптік және ауыл шаруашылығы өндірістерінің экологиялық негіздерін жетілдіре түсу;

б) экологиялық мәселелерді шешуде әлеуметтік және экономикалық механизмдердің тиімді жолдарын жасап шығару;

в) табиғатты пайдалануды басқарудың ұйымдастыру-құкықтық мәселелерін дұрыс шешу;

г) әлеуметтік-экологиялық болжаулардың әдістерін дамыта түсу.

Қазір де аналитикалық химия мен экология ғылымдары тығыз байланысты болып отыр. Экологиялық зерттеулер үшін, мысалы аүа, су, топырақ құрамын талдауда, аналитиканыңсапалық және сандық талдауының гравиметриялық талдаулары жүргізіледі.

Соңғы жылдары эколог-болжаушылардың арасында XX ғасырдың 20-шы жылдарында қоршаған ортаға байланысты қолданылған мониторинг ұғымы кең таралған. Экологиялық мониторинг - антропогендік факторлар әсерінен қоршаған орта жағдайының, биосфера компоненттерінің өзгеруін бақылау, баға беру және болжау жүйесі. Мониторинг ұғымы кең ұғымда экономикада, өнеркәсіпте, және басқа да бақылаулар жүргізілетін салаларда қолданылады. Ғылыми оқулықтарға бұл ұғым Стокгольмдегі БҰҰ-ның ұйымдастыруымен (маусым, 1972 ж.) өткен қоршаған ортаны қорғау жөніндегі конференңиядан кейін енді. Қазіргі таңда мониторинг ұғымы негізгі үш түрлі жұмыстардан тұратын қоршаған табиғи ортаны бақылау жүйелері ретінде қарастырылады қоршаған ортаның жағдайын жүйелі түрде бақылау табиғи және антропогендік факторлардың әсерінен табиғатта болуы мүмкін өзгерістерді болжау қоршаған орта жағдайын ретке келтіру шараларын басқару. Бақылайтын обьектілердің ерекшелігіне, түріне және бақылау әдістеріне байланысты мониторингтің бірнеше түрлерін ажыратады, Мысалы:

Жүргізу әдістері бойынша мониторингтің мынадай түрлері бар:

• 
  биологиялық (биоиндикаторлар көмегімен);
  
• 
  дистанционды (авиациялық және космостық);
  
• 
  аналитикалық (химиялық және физико-химиялық талдау).
  

Қорыта келе, аналитикалық химия дегеніміз заттардың құрамына кіретін атомдардың, молекулалардың, иондардың, яғни химиялық құрамын және солардың мөлшерін анықтайтын әдіс. Заттың сапалық және сандық құрамы туралы мәліметтерді алу үшін, алдымен химиялық реакциялар жүргізіліп аналитикалық қасиеттерді іріктеу керек .Сондықтан аналитикалық химия студенттердің химиялық ойлауын қалыптастырып, анализді химияның ақырғы жетістіктеріне сүйеніп жүргізуді үйретеді, анализдің жаңа әдістемесін жасауға мүмкіндік береді.

1. 
   Құлажанов, Қ. Алматы : АТУ, 2004
   
2. 
   О.Д.Дайырбеков, Б.Е.Алтынбеков, Б.К.Торғауытов, У.И.Кенесариев, Т.С.Хайдарова Аурудың алдын алу және сақтандыру бойынша орысша-қазақша терминологиялық сөздік. Шымкент. “Ғасыр-Ш”, 2005 жыл. ISBN 9965-752-06-0