Жексенбай н

жүктеу/скачать 1,47 Mb.

бет	133/135
Дата	11.01.2022
өлшемі	1,47 Mb.
	#111125
түрі	Оқулық

1 ... 127 128 129 130 131 132 133 134 135

Байланысты:
АНАЛИТИКАЛЫҚ ХИМИЯНЫҢ ҚЫСҚАША КУРСЫ

3.2.8. Хроматографиялық талдау әдісі
3.2.9. Ионалмасу және ионды хроматография

3.2.7. Электроанализ әдісі

Электроанализ негізінде Фарадей заңы жатыр, олар мына формуламен өрнектеледі:

(58)

мұндағы, m -түзілген заттың массасы,

I-ток күші,

- электролиз уақыты,

М- заттың мольдік массасы, г/моль

n- электродты реакцияға қатысушы ? саны

F- Фарадей саны, 96500 К.

Ток шығыны маңызды сипаттамасы болып табылады:
(59)

Электролиз процессі басталу үшін электродтарға белгілі бір кернеу беріледі:

Е_Д = Е_Р + IR + П

мұндағы, Е_Р - Нерст теңдеуі бойынша Е_Р=Е_А-Е_К есептелген бір өлшемді потенциалдар айырмасына тең. (жеңілдету үшін стандартты электродты потенциалдар қолданылады)

IR - Е -кернеу үлесі, электродтар арасындағы ерітінді кедергісі иондар арқылы жеңу үшін қажет.

П -померезацияның әр түріне негізделген асқын кернеу.

Практикада электроанализ жүргізу барысында инертті электродтар (Рt,-Рd. C) қолданылады, яғни электрод материалы электролиз процессінде өзгерісіз калады. Электролизді анодты процессте судан оттегі ғана беліну үшін, галоген ионы жоқ ерітінділермен жүргізуге тырысады.

2Н₂О - 4ē  О₂ + 4Н⁺ Е⁰ = +1,23 В

Мысалы: Егер ток 25мА, ерітінді кедергісі 20 Ом, асқын кернеу үлесі+0,2В, болса, онда мыс сульфатының сулы ерітіндісіндегі мыс (II) нонының бастапқы тотықсыздануына қажет кернеуді анықтаңыз.

Шешуі: Е_Д = Е_Р + IR + П формуласын қолданып, Е_р = Е_А-Е_К табамыз.

Ол үшін электродтарда жүретін реакцияны жазамыз:

катод: Сu²⁺+ 2  Сu⁰ E⁰= 0,34 В

анод: 2Н₂О - 4  О₂+4Н⁺ Е = +1,23 В

Нерст тендеуі бойынша реалды электродты потециал есептеуінен (тотыққан және тотықсызданған формасының концентрациясын есептемесек) Е_Р = +1,23-0,34 = +0,89В аламыз. Е = IR есептейік, яғни ерітінді кедергісін иондар арқылы жеңуге қажетті кернеуі: I = 25mA = 0,025A сонда Е = 0,02520 = 0,5 В. Берілген ток күші кезінде мыс (II) ионының тотықсыздануы басталатын шын мәніндегі кернеуді анықтайық:

E_д = +0,89 + 0,5 + 0,2 = 1,59В

Мысал: Егер электролизге дейінгі және кейінгі катод массаларының айырымы 0,018г болса, онда электолиз барысында бөлінетін мыстың ток шығынын анықтаңдар. Электролизді ток 25мА болғанда 40 минут жүргізіледі.

Шешуі: Фарадей заңына сәйкес, тұнбаның теориялық массасы:

мұндағы, Cu²⁺ +2  Cu⁰ n = 26

M(Cu) = 63,5 г/моль,

= 40мин = 2400c

I = 25mA = 0,025 A

F = 96500K. Сонда

Ток шығынын анықтаймыз:

20 кестеде өздігінен орындауға тапсырмалар берілген.
Кесте 25- Егер элоктродтар инертті, ал анодты процесте судан О₂бөлінсе

Е⁰=+1,23В, ток шығынын жене электролиздің басталуына қажет кедергіні анықтандар.

№	Процесс	Е	І, А	R, Ом	H,В	, мин	m_p. Г
1	Au³⁺ Au⁰	+1,29	0,05	40	-0,6	120	0,2
2	Сd²⁺ Cd⁰	-0,402	0,02	10	+0,1	80	0,045
3	Cu^{2 +} Cu⁰	+0,34	0,075	25	-0,2	30	0,04
4	Ni²⁺ Ni⁰	-0,25	0,08	6	-0,2	160	0,20
5	Рb²⁺  Рb⁰	-0,126	0,04	10	+0,15	60	0,14
6	Fe³⁺ Fe⁰	-0,04	0,09	5	-0,18	30	0,028
7	Ag⁺ Ag⁰	+0,80	0,06	18	-0,4	120	0,40
8	Bi^{3 +} Bi⁰	+0,226	0,02	50	-0,12	180	0,14
9	Мn²⁺ Мn⁰	-1,10	0,06	7	-1,2	150	0,13
10	Сr³⁺  Сr⁰	-0,52	0,08	8	-0,8	90	0,070
11	Fe²⁺ Fe⁰	-0,44	0,075	6	-1,4	180	0,20
12	Sn⁴⁺ Sn⁰	+0,01	0,025	16	+0,5	145	0,05
13	Hg²⁺ Hg⁰	+0,86	0,04	20	-0,3	300	0,68
14	Sn²⁺ Sn⁰	-0,136	0,085	4	-0,16	140	0,40
15	Сu⁺  Сu⁰	+0,52	0,03	25	+0,15	150	0,15
16	Со²⁺  Со⁰	-0,27	0,06	10	-0,4	260	0,25
17	Zn²⁺ Zn⁰	-0,76	0,04	20	-0,14	120	0,08
18	Рb⁴⁺  Рb⁰	+0,82	0,08	12	+0,2	180	0,40
19	Аg⁺  Аg⁰	+0,80	0,05	22	-0,4	240	0,75
20	Fe³⁺ Fe⁰	-0,04	0,03	20	-0,18	220	0,06
21	Hg²⁺ Hg⁰	+0,86	0,09	8	-0,3	140	0,7
22	Ni²⁺ Ni⁰	-0,25	0,04	10	-0,2	90	0,05
23	Сr³⁺  Сr⁰	-0,52	0,06	2	-0,05	160	0,08
24	Ві³⁺  Bі⁰	+0,226	0,02	12	+0,12	260	0,25
25	Sn⁴⁺ Sn⁰	+0,01	0,08	2	+0,5	180	0,22

3.2.8. Хроматографиялық талдау әдісі

Хроматография қосылыстардың қоспасын бөлу арқылы анықтауға арналған жанжақты және өте тиімді физика - химиялық талдау әдісі.

Төмендегі міндеттерді анықтауға арналған:

Органикалық және неорганикалық күрделі жүйелерді жеке – жеке компоненттерге бөлу (мысалы өсімдіктер мен жануарлардың пигменттерін айыру);

Өте сұйытылған ерітінділердегі заттарды концентрлеу (мысалы, теңіз суындағы микроэлементтерді, тау жыныстарын, жер қыртыстарын т. б. );

Витаминдерді, антибиотиктерді қоспалардан тазарту.

Заттарды хроматографиялағанда химиялық өзгерістерге ұшырамайды, бұл зерттеулер мен талдау жасағанда өте тиімді. Жаңа хроматографиялық әдістер текқана заттарды бөлмейді, сонымен қатар оларды анықтайды, табады және идентифицирлейді.

Кез –келген хроматографиялық әдіс заттарды екі фазаға бөлуге негізделген, оның біреуі қозғалмайтын (стационарлы) екіншісі қозғалатын қоспалардың компоненттері. Қозғалатын фазамен бірге қозғалмайтын фаза арқылы өтіп, олардың жылдамдықтарына байланысты бөлінеді. Заттарды бөлу олардың сорбциялық, десорбциялық процестеріне байланысты, егер стационарлы фаза – сорбент - әртүрлі сорбциялық қасиет көрсететін бөлек компоненттерге байланысты. Бұл жағдайда сорбция беп кез – келген процесті айтады қозғалмайтын фазаға немесе фаза аралығына байланысты. Демек компоненттер қозғалмайтын фаза арқылы өткенде әртүрлі жылдамдықпен өтеді, соған байланысты бөлінеді.

Хроматографиялық әдіс әртүрлі қасиеттеріне байланысты (классификацияланады) бөлінеді: фаза табиғатына, бөліну механизміне, орындау техникасына т. б. қозғалмайтын фаза ретінде қатты зат, сұйық, гель т. б. қолданады. Қозғалатын фаза, сұйық немесе газ болады. Қозғалатын фазаның анрегаттық түріне байланысты хроматография сұйық және газ түрінде болады. Қатты фазаның табиғатына байланысты газ – қатты, газ – сұйық, сұйық – қатты, сұйық – сұйық фазалы болады.

Бөліну процестің механизміне байланысты адсорбциялы, таралтқыш, ионалмасу, ионды, тұндыру және гель – фильтрлі хроматографияға бөлінеді.

Орындау техникасына байланысты колонкалы хроматография (қозғалмайтын фаза колонкаға орнатылады), жұқақабатты хроматография (пластинкаға қабат – қабат болып орналастырылады), қағазды хроамтография (қағазда пленка түрінде бөлінеді).

Колонка арқылы өткен еріткіш – элюент деп аталады, элюентпен бірге заттардың қозғалуы – элюирлеу деп аталады. Нәтижесінде қоспа компоненттерінің жеке хроматографиялық зоналары пайда болып хроматограмма деп аталады.

Нефтехимиялық өндірісте, химиялық, тамақ өндірісінде кеңінен қолданылатын хроматографияның бірнеше түрін қарастырайық.

3.2.9. Ионалмасу және ионды хроматография

Бұл әдіс иондарды бөлу үшін қолданады. Ионалмасу әдісінде қоспа компоненттерін иониттерге сіңіру арқылы және жеке компоненттерді тиісті еріткіштермен элюирлеу арқылы жүргізеді. Мысалы, сілті металлдарының катиондарын (хлорлысутек қышқылының ерітіндісімен сұйытқанда оңай элюирленеді. 0,1 М HCl ерітіндісімен Na⁺, K⁺ катиондары тез элюирленеді.

Ионалмасу әдісі ерітіндідегі катион мен аниондардың қоспаларын анықтауға және таза тұздардың ерітінділерін талдау үшін қолданады. Егер катионит арқылы Н⁺ - ті ерітінді түрінде өткізген, онда ионалмасу процессі жүргенде мынандай процесс түзіледі:

HR + Na⁺ = NaR + H⁺

Ерітіндіде Н⁺ иондарының белгілі мөлшері пайда болады. Бұл ерітіндідегі Н⁺ ионының концентрациясын анықтауға болады, мысалы титрлеу арқылы, бастапқы ерітіндідегі Na⁺ - ң концентрациясы анықталған.

Ионды хроматография – иониттерде бөлуге негізделген, оның техникасы ионалмасу хроматографиясына қарағанда жоғары нәтижелі болады. Бұл әдісте көлемі үлкен (10^-2 – 10^-1 моль/экв,г) жоғарғы қабатты сорбенттер қолданады және 5-50 мнм мөлшердегі бөлшектер, колонканың басындағы қысым жоғары 2-5 МПа, сиганлды автоматты түрде жазатын жоғары сапалы детекторлар бар. Ионды хроматографияның жылдамдығы, ыңғайлылығы, бөлу қабылеті жоғары.

Ионды хроматографиямен ішетін және техникалық судағы аниондарды анықтайды, тамақ, фармацевтика өнідірісіндегі өнімдерді қайта өңдеуге болады. Неорганикалық және органикалық қышқылдардың 70 – тен астам аниондарын, галогенидтерді, нитраттарды, сульфаттарды, ацетаттарды анықтауға болады. Катиондарды аз мөлшерде анықтайды. Ионды хроматография әдісімен сілтілік, сілтілік – жер металдардың катиондарын және аммоний тұздарының органикалық катиондарын анықтайды. Басқа, көптеген катиондарды анықтауға мүмкіндік жоқ, олар колонкада тұнбаға түседі.