ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік материалы

Иондар қозғалғыштығы кестелерде ( таблицаларда) беріледі. Ол ионның зарядына және радиусына тәуелді. Қозғалғыштыќ ионның абсолюттік жылдамдығын Фарадей т±раќтысына кµбейткенге тењ. Эквивалент ретінде 1 зарядты бөлшек алынады. Naً⁺; Clˉ

ең жоғарғы қозғалғыш иондар - сутек, гидроксид 25°С –та λн+ = 350 λонˉ = 199

Қалған иондар қозғалғыштығы 30-70 аралығында.

Электрөткізгіштікке келесі факторлар әсер етеді:

1. электролит табиғаты

2. электролит концентрациясы

3. температура

4. еріткіш табиғаты

λ

√ с

а) Күшті электролит үшін λ біртіндеп кемиді, себебі екі құбылыс байқалады:

1. Релаксация эффектісі;

2. Электрофорезді эффект;

ә) Әлсіз электролит үшін осы екі эффект те болады, бірақ төмендеу дәрежеде. Сұйылтқанда әлсіз электролиттің диссоциациялану дәрежесі ά артады, сол себептен сұйылту нәтижесінде электрөткізгіштік көп есе артады.

б) Температура артқан сайын электрµткізгіштік артады. Температураны 1°С арттырса, электрµткізгіштік 2-2,5 % артады.

Электрөткізгіштік кондуктометр аспабымен өлшенеді. Оның схемасының негізінде Уитсон көпіршесі жатыр, ол кедергі өлшеу құрылғысы.

Ерітіндінің электрөткізгішін өлшеуге негізделген екі кондуктометриялық әдіс бар:

а) тура кондуктометрия

в) кондуктометриялық титрлеу

а) Тура кондуктометрия аналитикалық химияда сирек пайдаланылады, себебі электрөткізгіштік - аддитивті шама. Ол иондардың жалпы концентрациясын ғана көрсетеді. Тура кондуктометрия келесі мақсаттарда пайдаланады:

1. Әлсіз электролиттердің диссоциациялану дәрежесін ά және диссоциациялану константасын анықталу үшін ά= λ/ λ∞ . Кдис = С²

2. Тұнбалар ерігіштігін анықтау үшін. Құрамы 1:1 қатынасындай тұнбалар ерігіштішін келесі формуламен есптейді:

S = χ 1000

λ ∞

3. Қозғалғыштығы жуық иондардың ерітіндідегі жалпы концентрациясын табу үшін.

б) Кондуктометриялыќ титрлеу әдісі жиі пайдаланылады. Ерітіндіні қолайлы титрантпен титрлеп, χ өлшеп отырады. Эквиваленттік нүктені осы χ өзгерісі арқылы анықтайды. Қышқылдық-негіздік, тұндыру, комплекс түзу реакциялары пайдаланады. Тотығу-тотықсыздану реакциялары сирек пайдаланады, себебі оларда электрөткізгіштік аз өзгереді.

Артықшылығы:

1. Орындалуы қарапайым.

2. Лайлы, түсті ертінділерді титрлеуге болады.

3. Кейде ерітіндідегі қоспаны бөлмей титрлеуге болады.

4. Дәлдігі біршама жоғары - 2-4 %, ал термостаттау пайдаланса - 0,2%.

5. Төмен концентрацияларды (10ˉ³ моль/л) титрлеуге болады.

6. Судың жалпы кермектігін анықтауға болады.

7. Органикалық және сулы-органикалық ертінділерді титрлеуге болады.

Кемшілігі:

1. 
   Талғамдығы төмен.
   
2. 
   Тура кондуктометриялық өлшеулер қоспаларға сезімтал болады.
   

1. Өткізгіштердің қандай негізгі 2 түрі болады?

2. Сименс (С_м) өлшем бірлігі нені көрсетеді?

3. Катиондар мен аниондар қозғалғыштығы деген не?

4. Тура кондуктометрияның қолданылуына мысал келтір.

5. Кондуктометриялық титрлеуді қандай жағдайларда пайдаланады?

6. Потенциометриялық әдісте неше электрод қолданылады?

7.Индикаторлық және салыстырмалы электродтар қалай жұмыс істейді?

8.Тура потенциометрия және потенциометриялық титрлеуді қалай жүргізеді?

9.Интегралды және дифференциалды графиктерді қалай құрады?

1. 
   Вольтамперометрия. Амперометриялық титрлеу 13.2 Кулонометриялық анализ
   

Сырттан берген кернеуге байланысты электролиттік ұяшық арқылы өткен тоқты тіркеуге және оны зерттеуге арналған әдіс – вольтамперометрия (полярография). Бұл әдістің негізінде электролиз процесі жатыр. Полярографияда да 2 электрод қолданылады: бір электродтың бет өлшемі өте кішкене (микроэлектрод), екіншісінікі – үлкен болады. Анықталатын зат бір электродтың бетінде не тотығады, не тотықсызданады. Салыстырмалы электрод ретінде қаныққан каломель (Hg₂CI₂) электроды не электролизер түбінде жататын сынап қабаты қолданылады. Индикаторлық электрод ретінде тамшылайтын сынап электроды, микродискалық платина электроды, айналатын не стационар графит электроды қолданылады. Осы электродтарға сыртқы тұрақты тоқ беретін электр көзінен бір қалыпты өзгеретін кернеу беріледі. Беті үлкен электродта тоқ тығыздығы (I,А/S,см²) өте аз болады, сондықтан оның потенциалы тұрақты деуге болады, ал микроэлектродта (беті өте кішкене болғандықтан), тоқ тығыздығы (I/S) бірсыпыра болады. Олай болса, полярография кезінде тек микроэлектрод поляризацияланады, яғни өзінің тепе-теңдік потенциалын өзгертеді. Сонымен сырттан кернеу (Е) катод потенциалының (тамшылайтын электрод), анод потенциалының (салыстырмалы электрод) өзгеруіне және ерітінді кедергісін жеңуге жұмсалады: Е = Е_К - Е_А + IR .

Анализге түсетін ерітіндінің кедергісін азайту үшін индифферентті электролит - фон ( қышқыл, сілті, тұз, буфер ерітінділер) қосады, сонымен сыртқы кернеу тек Е_К өзгерісіне жұмсалады. Егер индикатор электродында (тамшылайтын сынап электроды) кернеу мен тоқ байланысы арасында график тұрғызса, оны полярограмма деп атайды. Толқынның ортасына сәйкес келетін потенциалды (Е_1/2)- жартылай толқын потенциалы деп атайды, ол анықталатын зат табиғатына байланысты, сондықтан сапалық анализде қолданылады, ал толқын биіктігі оның концентрациясына тәуелді. Сондықтан полярография аналитикалық химияда сапалық және сандық анализде қолданылады. Полярография әдісінде сандық анализ жасау үшін Илькович теңдеуі қолданылады. I_max = I_d =605nC₀D^1/2m^2/3τ^1/6.

D-диффузиялық коэффициент, m – капиллярдан 1 секундта ағатын сынап массасы,г; τ тамшы периоды; С₀ – концентрациясы; m^2/3 τ^1/6 - капилляр сипаттамасы; m, τ – капилляр диаметріне байланысты: I_d = kC₀ .

2. стандарттар әдісі; 3. концентрациясы белгілі катион ерітіндісін қосу әдісі қолданылады: 1. Градуирлік график әдісінде 4-5 концентрациясы белгілі ерітінділер дайындап, полярограммаларын түсіреді де һ = f (C) графигік құрады, анықталатын зат ерітіндісінің полярогаммасынан һ тауып, графиктен С, яғни концентрациясын табады. 2.Стандарттар әдісінде градуирлік график құрмай, тек стандартты ерітінді мен анализденетін ерітінді үшін полярограмманың һ салыстырады: С_х = С_стһ_х/һ_ст.

3. 
   Полярограмма түсіріп алған соң, анықталатын ерітіндінің белгілі мөлшерін қосып тағы да полярограмма түсіреді. Анықталатын зат концентрациясын С_х деп, оның биіктігін һ₁ деп, стандартты ерітіндіден қосылған концентрацияны С_қос. деп (С_х+С_қос.), оның биіктігін һ₂ деп
   

Полярография әдісінің жетістіктері: 1. әдіс сезімтал – 10^-5 – 10^-6М концентрация анықталады; 2. дәлдігі жоғары ( 3% салыстырмалы қате);

3. егер Е_1/2 мәндерінде үлкен айырмашылық болса, онда бір ерітіндіден бір уақытта бірнеше катион анықталады.

Амперометриялық титрлеуде I_d = f (C) графигін құру арқылы анықталатын заттың концентрациясын табады. Индикатор электродына I_d мәніне сәйкес потенциалды не Е_1/2 потенциал мәнін қояды. Электролизердегі тотығатын не тотықсызданатын (электроактивті) анықталатын затқа онымен әрекеттесіп, концентрациясын азайтатын титрант қосады да, тоқтың өзгерісін жазады, сонда амперометриялық титрлеу қисығы пайда болады. Екі қисықтың қилысқан жері э.н. сәйкес келеді. Амперометриялық титрлеу әдісінде электроактивті тек анықталатын зат қана болуы қажет емес, сол сияқты титрант та, реакция нәтижесінде түзілген зат та электроактивті болулары мүмкін, сондықтан титрлеу қисықтары әртүрлі болады. Бұл әдісте индикаторлық электрод ретінде айнымалы платинадан, графиттен жасалған электродтар қолданылады. Амперометриялық титрлеуде реакцияның барлық түрлері ( комплекс түзу, тұнбаға түсіру, тотығу-тотықсыздану) қолданылады. Жұмысты бастамас бұрын реостат арқылы I_d мәніне сәйкес потенциалды не Е_1/2 мәнін вольтметрге қояды. Титрлеуде э.н. соң тағы 2-3 нүкте алса жеткілікті. Мысалы, амперометриялық титрлеу арқылы мысты(II) анықтағанда Е_1/2 = 0,53в, сол кезде Cu²⁺ + e → Cu⁺ реакциясы жүреді. Ерітіндіде еріп жүрген оттегі О₂ + 4е → 2О^2- процесіне түспес үшін

2н. 25 мл H₂ SO₄ (фон) құяды. Мына реакция әсерінен мыс(II) мөлшеріне сәйкес келетін йод бөлінеді: 2Cu²⁺ + 4KI = Cu₂I₂ + I₂ + 4 K⁺ ; Cu²⁺ +e → Cu⁺ болғандықтан m_экв. = А(Сu)/1, яғни 63,5г/моль. Бөлінген йодты натрий тиосульфатымен титрлеу арқылы мыс массасы анықталады.

Кулонометриялық анализ заттың электролиз процесіне жұмсалған электр мөлшерін өлшеуге негізделген. Электролиз Фарадей заңдарына бағынады. Кулонометриялық анализдің екі әдісі белгілі:

1)Тура кулонометрия;

2)Кулонометриялық титрлеу.

1)Тура кулонометрия. Бұл әдіс бойынша заттың өзі электролизге ұшырайды. Электролиз көбінесе тұрақты потенциалда жүргізіледі, содықтан әдіс потенциостатикалық кулонометрия деп аталады.

Бәсекелес реакциялар болмас үшін потенциалды дұрыс таңдау қажет. Электролиз процесі кезінде зат концентрациясы С азайған сайын І ток күші де азаяды. Электролизді ток күші тұрақты шамаға дейін жеткенше І_t жүргізеді. Егер І_t=0,01І₀ болса, анықтау қателігі 1% болады.

Егер І_t=0,001І₀ болса, анықтау қателігі 0,1% болады.

2)Кулонометриялық титрлеу. Бұл әдіс бойынша зерттелетін зат ұяшықтағы көмекші заттың электролизі немесе анод материалы еру нәтижесінде пайда болған титрантпен әрекеттеседі. Мұндай титрантты электрогенерацияланған титрант деп, ал электродты генераторлы электрод деп атайды.

Егер титрант генерациясы анықталатын заты бар ерітіндіде жүрсе, онда ішкі генерация деп аталады. Егер генерация жеке ыдыста жүргізілсе, онда сыртқы генерация деп аталады, бұл түрі аз қолданылады.

Кулонометриялық титрлеу тұрақты тоқ күшінде жүргізіледі, яғни оны гальваностатикалық (амперостатикалық) кулонометрия деп атайды.

Кулонометриялық әдісте заттың тоқ бойынша шығымы 100% - ке тең болуы маңызды, яғни электр тоғының әр кулоны зерттелетін заттың электролизіне жұмсалған болу керек, қосалқы кедергі жасайтын реакциялар болмауы қажет.

Электр тоғының шығымы В_Т = m_тәж. /m_теор. 100% мөлшерімен көрсетіледі, оны кулонометрде өлшейді. Кулонометр - белгілі заттың электролизі жүргізілетін электрохимиялық ұяшық. Кулонометрді зерттелетін заты бар ұяшықпен тізбнетей қосады. Сонда екі ұяшық арқылы электр тоғының бірдей мөлшері жүріп отырады.Электролиз аяқталғаг соң кулонометрде бөлінген заттың массасын өлшейді және сол бойынша Q есептейді. Q – электр тоғы мен уақыт көбейтіндісіне тең шама.

Кулонометриялық титрлеуде химиялық реакцияның барлық 4 типі де қолданылады.

Эквивалентті нүктені анықтау үшін келесі әдістер қолданылады:

1)Түсті индикаторлар әдісі.

Зерттелетін затпен белгілі бір түс беретін индикаторды қолдану. Зат толық әрекеттесіп біткен кезде түс жойылып кетеді немесе басқа түске ауысады. Бұл эквивалентті нүктені көрсетеді.

Ерітіндіге әрекеттесуші заттардың біреуінің концентрациясының өзгеруіне сезімтал индикаторлы электрод батырып, оны жеке тізбекке қосады, эквивалентті нүктеде потенциал секірмесі пайда болады.

Ерітіндіге тамшылы сынап капиллярды немесе қатты электрод батырады да полярографиялық токты өлшейді. Ток күші заттың ерітіндідегі концентрациясына пропорционал. Электролиз соңында зат түгелдей электролизденіп біткен соң ток күші нольге дейін азаяды. Эквивалентті нүктеге жеткен кезде секундомерді тоқтатады.

1. 
   Полярография әдісінің негізі, қолданылатын электродтар ерекшеліктері.
   
2. 
   Жарты толқын потенциалының мәні, оған әсер ететін факторлар.
   
3. 
   Илькович теңдеуіне кіретін өлшемдер.
   
4. 
   Полярографияда сандық анализ жүргізу үшін қолданылатын әдістер.
   

5 Фарадей заңдарының оқылуы.

6. Ток бойынша шағым деген не, оның шамасы қандай болуы керек?

7. Тұрақты ток күшіндегі тура кулонометрияның негізі неде? Бұл әдіс қандай жағдайларда қолданылады?

8. Неліктен тура кулонометрияны көбінесе жұмысшы электродтың тұрақты потенциалында жүргізеді?

9. Кулонометриялық титрлеудің артықшылықтары.

ν – жиілік – электр өрісінің 1 секунтта тербелу саны, с^-1 ( герц);

λ - толқын ұзындығы, нм;

Корпускулдық (кванттық) қасиет – микробөлшектер (сәуле) фотоннан тұрады. Фотонның энергиясы, массасы, толқын ұзындығы өзара байланысты. Е = mc² = һν не Е = һс/λ , һ – Планк тұрақтысы,

һ = 6,62710^-27 эрг. с = 6,610^-34 Джс = 4,110^-15 эВс

Электромагнитті сәуле толқын ұзындығына байланысты ультракүлгін (10- 380нм), инфрақызыл (750 – 10⁵ нм), көрінетін жарық (380- 750нм) т.б. болып бөлінеді.

Заттардың УК, ИҚ, көрінетін сәулелермен әрекеттесуіне (сәулелерді жұтуына) негізделген әдісті абсорбционды спектроскопия (спектрофотометрия) деп атайды.

Толқын ұзындықтарының ( не жиіліктерінің) жиынтығы – сәуленің электромагнитті спектрі деп аталады.

Молекуланың ішкі энергиясы Е = Е_эл. + Е_қоз.+ Е_айн.

Е_эл – электрондар қозғалысының энергиясы;

Е_қоз. – ядролардың бір-біріне қатысты қозғалу энергиясы;

Е_айн. – бүкіл молекуланың айналу энергиясы.

Молекулаға сырттан әсер етілсе, ол жоғарғы энергетикалық деңгейге көшеді. Осы кезде электрондық жүйеде өзгеріс болады, спектр пайда болады. Молекула (атом ) сырттан энергия алғанда оның белгілі спектр аймағын жұтса, абсорбционды , ал өзінен спектрдің белгілі аймағын шығарса, эмиссионды спектральды анализ деп аталады. Көзге көрінетін сәуле 380 ... 750 нм аралығында, яғни қызыл, тоқ сары, сары, жасыл, көгілдір, көк, күлгін болып 7 түске бөлінеді – полихроматты шоқ.

Абсорбционды спектральдық анализде монохроматты шоқпен жұмыс істейді. Затқа (объектке) монохроматты электромагнитті сәуле түскенде оның бір бөлігі жұтылады, бір бөлігі шағылады, бір бөлігі сол заттан өтеді:

I₀ = I_l + I_a + I_r , мұндағы I₀ – объектке түскен алғашқы сәуле интенсивтігі;

I_l - өткен сәуле интенсивтілігі; I_a - жұтылған сәуле интенсивтілігі; I_r – кювета қабырғалары мен ерітіндіден (еріткіштен) шағылған сәуле интенсивтігі. Әр уақытта бірдей кювета алып және салыстырмалы ерітінді дайындап I_r есепке алмауға болады. Монохроматты сәуле алу үшін светофильтрлер, монохроматорлар қолданылады.

I_l /I_o - өткізу, Т деп белгілейді, ол ерітінді түскен сәуленің қанша бөлігін өткізгенін көрсетеді. Егер ерітінді мөлдір болса, Т  100% болады, абсолютті мөлдір болмаса, Т= 0. Егер lg I_o / I_l деп алса, оптикалық тығыздық ( А не D деп белгіленеді) болады. Абсолютті мөлдір ерітінді үшін А = 0, өткізу мен оптикалық тығыздық арасындағы байланысты былай көрсетеді: А = lg 1/T , бұдан А = 2 – lg T. 1729ж. Бугер, 1760ж. Ламберт жұтатын ерітіндінің қалыңдығы мен монохроматты электромагнитті сәуленің арасындағы байланысты айтты (жұтудың 1 заңы): Жарықтың жұтылуы түскен сәуле интенсивтігіне байланысты емес. Сәуле жұтуының II заңын 1852ж. Бер ашты: Электромагнитті сәуленің жұтылуы жұтатын заттың бөлшектерінің санына тура пропорционал. Осы 2 заңды біріктіріп, электромагнитті сәуле жұтылуының негізгі заңы деп атайды, не Бугер-Бер-Ламберт заңы деп аталады. I_l = I_o10^{- lc} не

lg I_o/I_l = lc, А = lc. Егер l = 1 см, С = 1моль/л болса, А =  , жұтудың молярлы коэффициенті деп аталады, оның мәні кювета қалыңдығы ( l) мен концентрацияға ( С) тәуелді емес. А = lC байланысын графикалық түрде көрсетсе, градуирлік график алынады.  = A/ lC, заттың жарықты жұту қабілеттілігін көрсетеді, оның максимал мәні 10⁵ – ке дейін жетеді.  мәні әр түрлі түсті ерітінділер үшін «Анықтамаларда» беріледі, оның мәні жоғары болған сайын әдістің сезімталдығы жоғары болады. Бугер-Бер- Ламберт заңына қосымша аддитивтік заң бар: ерітіндіде болатын басқа заттарға (оларда электромагнитті сәулені жұтса да) әр заттың электромагнитті сәулені жұтуы тәуелді емес. Өзара әрекеттеспейтін компоненттер қоспасының белгілі бір толқын ұзындығындағы оптикалық тығыздығы

А =  _ilC_i – жеке компоненттердің оптикалық тығыздықтарының қосындысына тең. Толқын ұзындығына байланысты жұту әр түрлі болатындықтан,  мәні λ байланысты өзгереді.

Бұл әдісте де Бугер-Бер-Ламберт заңы қолданылады, ол үшін не титрант, не анықталатын зат ерітіндісі, не титрант та, анықталатын заттың ерітіндісі де жарық жұтыуы керек, яғни түсті ерітінді болуы қажет. Оптикалық тығыздықтың көлемге тәуелділігі арасындағы байланыс бойынша график құрылады. Эквивалент нүктені анықтап, кеткен көлемді табады.

Абсорбционды спектроскопияның жетістіктері:

1. Сезімталдылығы;

2. Анализ нәтижесінің қайталанылулығы, яғни қатенің аз болуы, ол үшін ерітінді концентрациясы оптикалық тығыздық мәні А = 0,2 – 1,2 арасында болатындай етіп дайындалуы керек.

3. Әдіс тез орындалады және өте көп заттарды анықтауға болады, яғни бір элементтің өзіне көптеген түсті ерітінді беретін реактивтер белгілі.

Фотометриялық әдістің нәтижесі дұрыс болуы үшін жарық монохроматты болуы керек, ерітіндіде басқа реакциялар жүрмеуі қажет.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

1. 
   Абсорбционды және эмиссионды спектральды анализ қалай орындалады?
   
2. 
   Монохроматты жарық қалай алынады?
   
3. 
   Фотометрияның негізгі заңын айтыңдар.
   
4. 
   Бугер-Бер-Ламберт заңынан қандай жағдайда ауытқу байқалады?
   

Хроматография – араласпайтын екі фазадан – жылжитын және жылжымайтын – тұрады. Хроматография - заттарды бөлу, айқындау, анықтау әдісі. Хроматографиялық процесс заттардың табиғатына және концентрациясына байланысты.

Хроматографиялық процесс - қозғалмайтын фаза арқылы бөлінетін компоненттері бар қозғалатын фазадағы қоспаның жылжуы.

Қозғалатын фаза анализденетін заттары бар ерітінді не газ болуы мүмкін. Қозғалмайтын фаза қатты зат не қатты затта (носитель)адсорбциаланған сұйық зат болуы мүмкін. Қозғалмайтын фаза арқылы қозғалатын фаза жылжығанда оның құрамындығы заттар қозғалмайтын фазада сорбциалану қабілетіне байланысты жұтылады. Сондықтан қозғалмайтын фазаны сорбент деп атайды. Сорбциалану қабілеттеріне байланысты заттар бөлінеді.

Хроматографиялық әдіс бағаналы (колонкалы) және жазықтықты болып бөлінеді. Бағаналы әдісте бағаналар, жазықты хроматографияда арнайы қағаз не сорбенттің жұқа қабаты қолданылады.

Заттарды бағаналардағы сорбентте бөлудің бірнеше тәсілдері бар. Ерітінді не газ күйіндегі сынаманы (қоспаны) сорбенті бар бағана арқылы өткізгенде сорбциалануына байланысты заттар зона түзіп орналасады, оны ішкі хроматография деп атайды. Егер заттар түсті зоналар түзсе, қоспадағы заттарды сапалық анализдеуге болады.

Егер қоспа компоненттері түссіз болса және әр зонадағы компоненттерді сандық анализдеу керек болса, фронтальды және элюентті хроматографиялар қолданылыды. Фронтальды хроматографияда алдымен сорбент арқылы бағанадан еріткішті өткізеді де толассыз заттар қоспасының ерітіндісін өткізеді. Бағанадан шыққан ерітіндіні элюат деп атайды. Алдымен таза күйінде ең нашар сорбциаланатын компонент шығады, келесі өлшемде (порция) көбірек сорбциаланатын компоненттер қоспасы шығады. Сонымен, таза күйінде тек ең нашар сорбциаланатын бір ғана затты бөліп алуға болады. Сондықтан бұл әдіс негізінен заттарды бөлуге емес, концентрлеуге қолданылады.Элюентті хроматографияда бағанадан қоспаны өткізеді де еріткішпен (элюентпен) жуады.

Заттардың сорбциалануына байланысты элюентпен бағана бойымен компоненттер жылжиды, алдымен бағанадан ең нашар сорбциаланатын зат шығады, солай кезекпен заттар шығып отырады. C = f ( t) графигін, элюентті хроматограмма алады.

Қозғалатын фазаға байланысты газды және сұйықты хроматограмма болады. Қозғалмайтын фаза қатты не сұйық болады, сондықтан газ-қатты фазалы және газ-сұйық фазалы, сұйық-қатты фазалы және сұйық-сұйық фазалы хроматография болады.

Сорбент және анализденетін заттар қоспалары табиғатына байланысты заттардың бөлінуі әр түрлі механизммен жүреді. Заттар мен сорбенттің әрекеттесу механизміне байланысты таралу заңына негізделген сорбционды әдістер және бөлінетін заттар молекулаларының өлшемдері айырымына негізделген гель-фильтрационды әдістер болады.

Хроматография түрлерінен ең маңыздысы – элюенті бағаналы хроматография. Хроматография әдісінің негізгі сипаттамалары:

Хроматография түріне байланысты таралу коэффициенті әр түрлі аталады. Ионалмасу және таралу хроматографиясында – таралу коэффициенті деп, адсорбционды хроматографияда – адсорбционды коэффициент деп, гель-фильтрационды хроматографияда – бойлау , кіру (проницаемость) коэффициенті деп аталады.

Хроматография процесі кезінде заттарды бөледі де сапалық және сандық анализ жүргізеді. Ол үшін 2 тәсіл қолданылады: 1) хроматографиялық бағанадан шыққан фракцияларды жинап, белгілі бір аналитикалық әдіспен анықтайды. 2) хроматографиялық бағанадан шығатын фракциалардың аналитикалық көрсеткіштерін (концентрация, оптикалық тығыздықты, электр өткізгіштікті т.б.) өлшейді не өздері жазатын құралдармен

( детекторлар) тіркейді. Нәтижесінде хроматограмма алынады. Хроматограммадағы шыңның күйіне байланысты сапалық анализ жасауға, биіктігі (һ) мен ауданына (S) байланысты сандық анализ жасалады. Көбінесе заттар концентрациясын градуирлік график құру арқылы табады: һ = f (C), яғни биіктік (аудан) пен концентрация байланысы бойынша график құрады. Кең қолданылатын хроматография түрлеріне : сұйықтық ( ионалмасу, таралу, жоғары тиімді сұйықтық) және газды.

Хроматографияда ионит ( катионит, анионит) деп аталатын синтетикалық полимерлерлі заттар, ионалмасатын шайырлар қолданылады. Олар матрицадан ( R) және активті топтардан (жылжитын иондары бар) тұрады. Катиониттерде қышқылдық мысалы, сульфо- не карбоксил- топтары

( RSO₃H, RCOOH), аниониттерде – негіздік, мысалы, аминотоптары (RNH₂, RNH) болады. Ионалмасу тепе-теңдігі тепе-теңдік константасымен сипатталады: RKt + M⁺ ↔ RM + Kt⁺

K = C_RM C_Kt⁺ / C_RKt  C_M⁺ ; RAn + A^- ↔ RA + An^-

K = C_RA  C_An^- / C_RAn  C_A^- ; С_An^- , C_Kt⁺ ,C_A^- , C_M⁺ - ерітіндідегі иондар концентрациясы; C_RKt, C_RM , C_RAn , C_RA – иониттегі иондар концентрациясы.

Әр ионит алмасу сыйымдылығымен сипатталады: 1 г ионит алмаса алатын иондар эквивалентінің мөлшері.

Иондар ионитте таралу коэффициентіне байланысты (D) ұсталады. Көп зарядты иондар бір зарядты иондарға қарағанда ионитте күштірек ұсталады, яғни олардың D мәні үлкендеу. Көп жағдайда катиондарды бөлу үшін иониттерді Н⁺ - түрге, ионит арқылы НСІ өткізіп, айналдырады. Содан соң иондар қоспасы бар ерітіндіні ақырындап өткізеді. Әр ион өзінің сорбциалануына (жұтылуына ) байланысты ионитте ұсталады. Хроматографиялық бағана арқылы қышқылдарды ақырындап жібергенде D мәніне байланысты иониттегі Н⁺ - ионымен алмасып, бағанадан белгілі ионы бар ерітінді шыға бастайды.

Ионалмасу хроматографиясы кедергі келтіретін иондарды бөлу үшін, суды тұзсыздандыру үшін, сұйытылған ерітінділерден аз мөлшердегі заттарды концентрлеу үшін қолданылады. Мысалы, көптеген металдар иондарын айқындау (обнаружение) және анықтау үшін фосфат-ионы кедергі келтіреді, себебі олармен фосфат-ионы тұрақты комплекстер не аз еритін қосылыстар түзеді. Фосфат-иондарынан арылу үшін ерітіндіні Н⁺ - түрдегі катиониті бар бағана арқылы өткізгенде металл-катиондары катионитте қалып, фосфат-ионы өтіп кетеді. Күшті қышқыл ерітіндісімен бағананы жуып, металл катиондары ерітіндісін алады.

Суды тазалау үшін Н⁺ катиониттен, сосын ОН^- - аниониттен өткізеді, сонда суда Н⁺ және ОН^- қалады. Бағаналы хроматография кей жағдайда ұзақ жүреді, тездету үшін қысым қолданса, оны жоғары эффектілі сұйықтық хроматография деп атайды.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

1. 
   Хроматография әдісі қалай орындалады?
   
2. 
   Катиониттерде, аниониттерде қандай процестер жүреді?
   
3. 
   Хроматографияның түрлері.
   
4. 
   Хроматографиялық әдістің негізгі сипаттамалары (сыйымдылық ,таралу, бөліну коэффициенттері).
   

№ 1 зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар

ЖҰМЫСҚА БАЙЛАНЫСТЫ СҰРАҚТАР:

1. 
   Кальций карбонатының тұз қышқылында еру реакциясының теңдеуін жазындар.
   
2. 
   Тұнбаны неге 1,5-2 сағатқа қалдырады?
   
3. 
   Ерігіштік көбейтіңдісі ережесін пайдаланып, кальций оксалатының /СаС₂О₄/ тұнба түзілу жағдайын көрсетіндер
   
4. 
   Тұнбаны неге аммоний қымыздық қышқылы ерітіндісімен жуады?
   

1. 
   Кальций карбонатын /0,5 г/ алдымен техникалық сосын аналитикалық таразыда өлшендер – М₂, көлемі 300-350 мл болатын стаканға салып, 10-15 см³ су құйындар. Ақырындап 3-5 см³ концентрлі тұз қышқылын құйындар.
   
2. 
   Кальций карбонатын толық ерігенге дейін стаканды ақырындап шайқап отырындар. Егер кальций карбонаты толық ерімей жатса, аздап қыздырындар.
   
3. 
   Осы ерітіндіге 100 см³ дейін су құйып қайнағанға дейін қыздырып, оған тез 30-40 см³ ыстық қымыздық қышқылы ерітіндісін не аммоний оксалатын құйындар /1г қышқылды не тұзды 30-40 см³ суда ерітіп, қымыздық қышқылын не аммоний оксалатын дайындап алу керек./
   
4. 
   Ерітіндіге 2-3 тамшы метилоранж құйындар. Ерітінді қызыл түске боялуы керек. Ерітіндіні шайқап отырып, ақырындап /тамшылап/ аммоний гидроксидін /1:5/ ерітінді сары түске боялғанға дейін құйындар. Сонда ерітінді ортасы рН 4-4,5 болады. Бұл тұнба түсіру процесі 10 минуттан аспауы керек.
   
5. 
   Ерітіндіні тұнбамен тыныштықта 1,5-2 сағаттай қалдыру керек.
   
6. 
   1,5-2 сағаттан соң /ерітінді суыған соң және мөлдір болғанда/ тұнбаны бөліп алу керек, ол үшін тығыз фильтр қағазын(көк жолақты) қолдану керек. Тұнбаны ерітіндіден толық бөліп алу үшін §32 [2.4.2.5] көрсетілген фильтрлеу әдісін жақсылап оқындар.
   
7. 
   Фильтрдегі тұнбаны 1% - аммоний оксалаты ерітіндісімен хлор-ионы толық біткенге дейін жуындар. Хлор-ионының бар-жоғын былай тексереді: воронкадан аққан ерітіндіні пробиркаға жинап /~2 см³/ 0,5 см³ азот қышқылын құйып, оған азот қышқыл күміс ерітіндісін тамызындар. Егер тұнба /AgCl/ түзілмесе, онда кальций оксалатының тұнбасы толық жуылды деген қорытынды жасалады.
   
8. 
   Фильтрдегі тұнбадан сұйық ерітінді толық ағып біткен соң оны воронкадан ақырындап алып, алдын ала тұрақты салмаққа келтіріліп өлшеп қойған фарфор тигельге салады. Фарфор тигельді бір- екі рет 900⁰С температурада қыздырып, тұрақты салмаққа келтіріп алу керек. /§34 [2.4.2.5]/. Тигельді плиткаға қойып, тұнбаны ақырындап фильтр қағазымен бірге кептіреді. Егер тұнбаны бірден ыстық муфель пешіне қойса, аммоний оксалаты ыдырап, газ шығады. Бұл газбен бірге тұнбаны жоғалтып алу мүмкіндігі болады. Тигельді муфель пешінің алдыңғы жағына қойып, фильтрді жағады. Фильтр толық жанып біткен соң 900⁰С муфель пешінде тигельді 20-25 минутқа қалдырындар.
   
9. 
   Кальций оксидін эксикаторға қойып, суытындар. Эксикаторға қоймаса кальций оксиді ауадан су мен көмір қышқыл газын өзіне тартып алып, салмағын өзгертеді. Тигель толық суыған соң аналитикалық таразыда тез өлшеп, кальций оксидінің салмағын / М₁/ табындар.
   
10. 
    Кальций мөлшерін былай анықтандар:
    

56-------- 40

11. 
    Оқытушыға жұмыстың нәтижесін өткізіңдер.
    

1. 
   Заттарды ұшыру әдісімен не тұнбаға түсіру әдісімен аңықтаудың негізі неде?
   
2. 
   Тұнбаға түсу формасы мен гравиметриялық форма дегеніміз не? Оларға қандай талаптар қойылады?
   
3. 
   Гравиметриялық анализ жасағанда кальцийді неге аммоний оксалатымен тұнбаға түсіреді? Натрий оксалатын қолдануға бола ма?
   
4. 
   Ерігіштік көбейтіндісінің /ЕК/ ережесін аңықтандар. Оның қандай мәні бар?
   
5. 
   Кристалды тұнба алу үшін қандай жағдайлар қажет?
   
6. 
   Тұнбаны неге жуады?Тұнба жууға қажет сұйықтарды қалай таңдайды?
   
7. 
   Күлсіз фильтр деген не?
   
8. 
   Есептеу факторлары /аналитикалық көбейткіш,фактор/ деген не? Оны қалай анықтайды?
   
9. 
   Анализге алынатын заттың мөлшері тұнба түріне /аморфты, кристалды/ байланысты неше грамм болуы керек? Оны табу үшін қандай формулалар қолданылады?
   
10. 
    Тұнбаға түсіретін заттың көлемін қандай формула арқылы анықтауға болады? Неге оның көлемін өте көп артық мөлшерде алуға болмайды?
    

Зерттелетін кристаллогидрат құрамындағы кристаллизациаланған су мөлшері химиялық формулаға сәйкес болуы керек. Кристаллогидраттарды қыздырғанда кристаллизацияланған су бөлініп шығады. Әр кристаллогидраттың кептіру температурасы әртүрлі,мысалы,

H₂C₂O₄  2H₂O – 110-112⁰C, CuSO₄  5Н₂О -140-150⁰,

BaCI₂ 2 H₂O -120-125⁰C т.c.с.

Барий хлориді құрамындағы кристаллизацияланған суды анықтау сынама массасын кептіргенге дейін және кептіргеннен соң анықтауға негізделген.

Жұмысты орындау. Таза, құрғақ бюксті аналитикалық таразыда өлшейді. Бюкске 1,5г жуық кристаллогидратты салып, қайта өлшейді. Бюкстегі сынаманы кептіргіш шкафқа 2 сағаттай уақытқа 120-125⁰С қақпақсыз қалдырады да, эксикаторда 20 минуттай суытқан соң, аналитикалық таразыда өлшейді. Сосын қайтадан 1 сағаттай уақыт кептіргіш шкафқа қойып,эксикаторда суытып, аналитикалық таразыда өлшейді. Егер 2 рет өлшенген мәндер арасында 0,0002г айырмашылық ғана болса, кристаллизацияланған су толық ұшты деп есептеуге болады.

Жүргізілетін есептеулер: 1.Сынамадағы кристаллизацияланған су мөлшерін ( г, %) анықтау керек.

2.Анықтаудың абсолютті және салыстырмалы қатесін көрсету.

1.Ерітіндінің иондық күші деген не? Мына заттардың 1 л ерітіндідегі иондық күшін анықтандар: а/0,1М КСl, б/0,1 М K₂SO₄ в/ 0,1 М AlCl₃ Жауабы: а/0,1; б/0,3; в/0,6

2.Мына көрсетілген тұздардың қайсысы кальцийді анықтауға көбірек тиімді.CaSO₄ (ЕК=2,3710^-5); CаCO₃ (ЕК=4,810^-9)

3.Кальций оксалатының суда ерігіштігі 0,01 М аммоний оксалаты ерітіндісіндегі ерігіштігінен қанша есе артық? Жауабы: 200 есе.

4. Егер PbSO₄ ерігіштігі 0,045 г/л, ал PbI₂ ерігіштігі 300 г/л болса, бұл қосылыстардың ерігіштік көбейткіштері /ЕК/ қанша болады? Жауабы: 2,210^-6 және 1,110^-9

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 3

Ацидиметриялық титрлеу. Тұз қышқылының нормальды концентрациясы мен титрін бура /Na₂B₄O₇10H₂O/ арқылы анықтау.

Зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар

Қышқыл –негіздік титрлеу әдісі. Стандартты ерітінді даярлау және жұмыс ерітінділерінің титрін анықтау.

Тақырыптың маныздылығы: Қышқыл-негіздік титрлеу/нейтралдау/ әдісі көптеген бейорганикалық, органикалық химиялық қосылыстарды, тамақ өнімдерін (сүт, нан қышқылдығын) және фармпрепараттарды анализдеуге кеңінен қолданылады. Бұл тәсілмен су және су емес ерітінділерде қышқылдық немесе негіздік қасиет көрсететін қосылыстарды анықтайды. Бұл әдіспен күшті қышқылдар мен негіздерді, әлсіз қышқылдар мен негіздерді, әлсіз негіздің тұздары мен әлсіз қышқылдардың тұздарын, қышқыл немесе негіздік тұздарды, органикалық қосылыстарды /карбон қышқылдары мен олардың тұздарын, қышқылдар ангидридтерін, аминдерді/ титрлейді. Сонымен, бұл әдіспен көптеген қосылыстарды тез және жоғары дәлдікпен /салыст.қатесі 0,1-0,2 %. Тақырыптың мақсаты /жалпы/:

Теориялық білімдерге сүйене отырып титриметриялық анализ тәсілдерін, әдістің негізгі ұғымдарын меңгеру; нейтралдау әдісін қышқылдарды, негіздерді, тұздарды анықтауда пайдалану, жұмыста пайдаланылатын ерітінділердің титрін, нормальды концентрациясын анықтау, анықталатын компоненттің массасын және массалық үлесін есептеу.

Жұмысқа байланысты сұрақтар:

1. 
   Бюретка мен пипетка арқылы жұмыс үшін қолданылатын ерітінділермен оларды шайқау керек. Неге? Титрлеуге қолданылатын колбаны алдын ала оған құйылатын (титрленетін) ерітінділермен шайқауға бола ма (§69 [2.4.2.5] )?
   
2. 
   Қышқылдардың концентрациясын анықтау үшін натрий тетраборатын стандарт ерітінді ретінде қолдану ыңғайлы. Неге? (10.1. [2.4.2.2]; §69 [2.4.2.5] ).
   
3. 
   Тұз қышқылын натрий тетраборатымен титрлегенде жүретін реакция теңдеуін жазыңдар. Натрий тетраборатының эквиваленттік массасы неше тең? ( 10.1. [2.4.2.2]).
   
4. 
   Индикатор ретінде неге метилоранж қолданылады? (10.2.1. [2.4.2.2]; §69 [2.4.2.5] ).
   
5. 
   Титрлеуге неге индикатордың көп мөлшерін алуға болмайды? (§60 [2.4.2.5] ).
   

1. 
   Көлемі 100 (250) мл болатын 0,05н натрий тетраборатының ерітіндісін дайындау үшін қажет Na₂B₄O₇10H₂O мөлшерін есептеп шығарыңдар.
   

Аналитикалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г___

Аналитикалық таразыда өлшенген Na₂B₄O₇10H₂O массасы, г__________

Техникалық таразыда өлшенген Na₂B₄O₇10H₂O массасы, г__________

Үлгі массасы,г _________

2. 
   Өлшеніп алынған натрий тетраборатын құрғақ воронка арқылы көлемі белгілі колбаға /өлшегіш колба/ толық түрде ауыстырады. Колбаны алдын ала жақсылап жуып, дистильденген сумен шайып алу керек. Ыстық дистильденген сумен натрий тетраборатын бюкс пен воронкадан колбаға ерітіп, өткізу керек. Воронка мен бюксті бірнеше рет ыстық сумен шайып, колбаға құяды.
   
3. 
   Колбаның 2/3 бөлігіне дейін тағы ыстық дистильденген су құйып, воронканы алып, ақырындап шайқап, натрий тетраборатын еріту керек.
   
4. 
   Ерітінді суыған соң колбаның белгісіне дейін дистильденген су құйып, колбаның аузын жақсылап жауып, колбаны бір-екі рет төңкеріп, ерітіндіні араластыру керек. Неге?
   
5. 
   Бюретканы жақсылап жуып, дистильденген сумен шайқап, концентрациясын анықтайтын тұз қышқылының ерітіндісімен тағы да шайқау керек. Сосын осы тұз қышқылымен бюретканы толтырады.
   
6. 
   Титрлеуге арналған колбаға дайындалған натрий тетрабораты ерітіндісінің 10,00 см³ пипетка көмегімен құяды. Бұл пипетка алдын ала осы ерітіндімен шайқалған болуы керек. Ерітіндіге 1-2 тамшы индикатор метилоранж қосады.
   
7. 
   Осы сияқты тағы бір колбаға салыстыруға арналған ерітінді дайындау керек. Ол үшін 20,00 см³ дистилденген су алады да, оған 1-2 тамшы метилоранж құяды. Ерітінді түрі сары болады. Титрлеу кезінде титрленетін ерітінді түсінің өзгеруін осы ерітіндіге қатысты тез анықтауға болады.
   
8. 
   Титрлеуді ерітінді түсі әлсіз қызғылт тартқанға дейін жүргізу керек. Титрлеуді үш рет жүргізу керек, яғни тұз қышқылы көлемінің үш рет титрлегенде тек 0,1 см³ ғана айырмасы болуы керек. V_{1 = ;} V_{2 = ;} V_{3= ;} Орта көлем мөлшерін табу керек, ол мән есептеуге қолданылады.
   

9. 
   Оқытушыға жүмыстың нәтижесін өткізу керек.
   

Натрий тетраборатының титрі, г/мл ---------------

Натрий тетраборатының нормальды концентрациясы –

Тұз қышқылының нормальді концентрациясы,-----------

Тұз қышқылының титрі, г/мл ---------------------

Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:

1. 
   Қышқыл-негіздік титрлеудің мәні.
   
2. 
   Титриметриядағы пайдаланылатын реакцияларға қойылатын шарттар.
   
3. 
   Титриметрия әдісінің негізгі ұғымдары: стандартты ерітінді, титрант /жұмыс ерітіндісі/, титрлеудің түрлері, аликвоттық бөлшек, индикатор, эквивалентті нүкте және титрлеудің соңғы нүктесі.
   
4. 
   Нейтралдау әдісіндегі стандартты ерітінділер даярлайтын бастапқы қосылыстар/олардың формулалары/; оларға қойылатын талаптар.
   
5. 
   Қышқыл-негіздік тәсілдегі титранттар, оларды даярлайтын тәсілдер.
   
6. 
   Алкалиметрия, ацидиметрия.
   
7. 
   Әдісте пайдаланылатын индикаторлар, оларды таңдау, түсінің өзгеру интервалы.
   

1. 
   Натрий гидроксиді мен карбонатын не себептен бір ерітіндіден анықтайтын жағдай туады?
   
2. 
   Бірінші және екінші эквиваленттік нүктедегі рН мәнін есептендер. Титрлеуге қандай индикаторлар қолданыладі?
   
3. 
   Титрлеу кезінде жүретін реакциялар тендеулерін жазындар.
   

1. 
   Бюретканы жақсылап жуып, дистильденген сумен шайып, тұз қышқылының стандартты ерітіндісімен 1-2 рет шайып, осы ерітіндімен толтырындар.
   
2. 
   Титрлейтін колбаға 10,00 см³ тексерілетін ерітіндіні пипеткамен алындар. Пипетканы алдын ала ерітіндімен 1-2 рет шайқандар.
   
3. 
   Басқа осы сияқты титрлейтін колбада салыстыруға арналған ерітіндіні дайындандар. Ол үшін 20,00 см³ дистилденген суды цилиндрмен өлшеп алындар, оған 1-2 тамшы метилоранж құйындар. Ерітінді түсі сары болады.
   
4. 
   Тексерілуге арналған ерітіндіні құйған колбаға 2-3 тамшы фенолфталеин тамызып, тұз қышқылымен ерітінді қызыл түстен түссізденгенге дейін титрлейді. Нәтижесін / V¹/жазындар.
   
5. 
   Бұл колбаға енді 1-2 тамшы метилоранж тамызыңдар да /ерітінді сары түске боялады/ тұз қышқылымен титрлеуді ары қарай жүргізіндер. Ерітінді түсі қызыл тіске боялады. Нәтижесін / V¹¹/жазындар.
   
6. 
   Титрлеуді 3 реттен жасап, әр индикатор үшін орташа тұз қышқылының көлемін табындар: V ¹_орта= V₁ ¹+ V₂ ¹ + V₃ ¹ / 3; V ¹¹_орта= V₁ ¹¹+ V₂ ¹¹ + V₃ ¹¹ / 3
   
7. 
   Оқытушыға жұмыстың нәтижесін өткізу керек:
   

N _NaOH = N_HCl  V¹ _{HCl орта} / V _{тексеретін ерітінді}

Натрий гидроксидінің титрі, г/мл _____________

Натрий карбонатының нормальды концентрациясы: N_Na2CO3 = N_HCl  V¹¹ _НСІ / V _{тексеретін ерітінді}

Натрий карбонатының титрі, г/мл _______________

Сабақтан алған білімді тексеру сұрақтары

1. 
   Титрантқа байланысты қышқыл-негіздік титрлеу қалай жіктеледі? Қандай титранттар бар? Титрлеу қисығы деген не? Ол не үшін керек? Титрлеу шегі деген не?
   
2. 
   Тұз қышқылының ерітіндісін натрий гидроксиді және натрий тетрабораты арқылы стандарттауға болады. Осы екі реактивтің қайсысы жоғары дәлдікті қамтамасыз етеді? Неге?
   
3. 
   Қандай фактор (диссоциация константасы, температура, ерітінді концентрациясы, титрленетін ерітінді көлемі, титрлеу жылдамдығы:
   
4. 
   а) эквиваленттік нүктеге, б) титрлеу шегіне (секірме) және оның шамасына әсер етеді?
   
5. 
   1) әлсіз қышқылды күшті негізбен; 2) әлсіз негізді күшті қышқылмен; 3) полипротонды қышқылды күшті негізбен титрлегенде алынатын титрлеу қисықтарын жүргізу үшін қандай формулалар қолданылады
   

1. Сілтінің ертіндісін дайындағанда оны неге карбонаттың(Na2CO3) қосындысынан тазалау керек?.

2. Натрий гидроксидін қымыз қышқылы арқылы титрлегенде жүретін реакция тендеуін жазындар. Қымыздық қышқылы /Н₂ С₂ О₄ ^. 2 Н₂ О / мен натрий гидроксидінің эквиваленттік массалары неше тең ?

3.Титрлеу үшін неге индикатор ретінде фенолфталеин алынады?

1. 
   Көлемі 100 мл/250 мл/ болатын колбада 0,1 н қымыздық қышқылын дайындау үшін оның қанша мөлшерін алу керек екенін есептеп шығарындар.
   

Аналитикалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г __________

Техникалық таразыда өлшенген бюкстегі қымыздық қышқылының массасы, г __________

Аналитикалық таразыда өлшенген бюкстегі қымыздық қышқылының массасы, г _____________

Үлгі массасы,г _________

2. 
   Қымыздық қышқылын құрғақ воронка арқылы көлемі белгілі колбаға /100 мл не 250 мл/ толық түрде салындар. Дистильденген сумен бюксті де, воронканы да бірнеше рет жуып, колбаға құйындар. Колбаның белгіленген жеріне дейін дистильденген сумен қымыздық қышқылы ерітіндісінің көлемін жеткізіндер.
   
3. 
   Колбаның аузын жақсылап тығындап, колбаны бір-екі рет төңкеріп, ерітіндіні жақсылап араластырындар.
   
4. 
   Бюретканы натрий гидроксиді ерітіндісімен шайып, осы ерітіндімен толтырыңдар.
   
5. 
   Титрлейтін колбаға 10,00 см³ қымыздық қышқылының ерітіндісін пипеткамен құйыңдар. Пипетканы осы қышқылмен алдын ала шайып алу керек. 1-2 тамшы индикатор фенолфталеин құйыңдар.
   
6. 
   30 секунд уақытта өзгермейтіндей қызыл түске дейін титрлеуді 3 рет жүргізу керек. V_{1 = ;} V_{2 = ;} V_{3= ;}
   

7. 
   Оқытушыға жұмыстың нәтижесін өткізу керек:
   

Қымыздық қышқылының титрі, г/мл __________

Қымыздық қышқылының нормальды концентрациясы, _______

Натрий гидроксидінің нормальды концентрациясы, ______

Натрий гидроксидінің титрі, г/мл ___________

Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1. Қышқыл- негіздік титрлеу кезінде қандай қателер болады? Егер: а) әлсіз қышқылды рТ_инд < рН_э.н. ; рТ_инд > рН_э.н. титрлегенде; б) әлсіз негізді рТ_инд < рН_э.н. ; рТ_инд > рН_э.н. титрлгенеде қандай қателер болады?

2. Кері титрлеу әдісі деген не? Ол қай жағдайларда қолданылады?

3. Мына ерітінділердің а) 2,0*10^-4 моль/л Н⁺; б) 0,008 моль/л ОН^- болса, ерітіндінің рН-ын анықтаңдар.

4. Егер рН мына мәндерге тең болса: а) 2,50; б) 12,00, онда ерітіндідегі Н⁺ және ОН^- иондарының концентрациялары неге тең?

5. Мына жағдайдағы: а) 0,1 н НСІ ерітіндісін 0,1 н NaOH ерітіндісімен метилқызылы (рТ=5,5) индикаторларымен; б) 0,1 н NaOH ерітіндісін 0,1 н НСІ ерітіндісімен нитроамин (рТ=12) индикатормен титрлегендегі индикаторлық қате нешеге тең?
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 6

НАННЫҢ ҚЫШҚЫЛДЫҒЫН АНЫҚТАУ

Нанның қышқылдығы оның ашуының әсерінен болады. Нан ашыған кезде сүт қышқылы /СН₃СНОН-СООН/, аз мөлшерде сірке қышқылы- СН₃СООН, пропан қышқылы – С₂Н₅СООН, май қышқылы – С₃Н₇СООН түзіледі.

Жоғары сортты ұннан жасалған нан үшін қышқылдық мөлшері 2-3⁰ ; 1 сорт ұны үшін 3-5⁰ ; 2 сорт үшін 4-5⁰ ; кебекті нан үшін 7-10⁰ болу керек.

Зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар

ЖҰМЫСТЫ ОРЫНДАУ

1. 
   Техникалық таразыда 25,00 г нанның жұмсақ бөлігін өлшеп алып, 400-500 мл-лік стақанға салу керек.
   
2. 
   250 см³ дистильденген суды цилиндрмен өлшеп алып, 80-100 см³ стақанға құйып, нанды жақсылап езу керек. Сосын судың қалған бөлігін стақанға құйып, 5 минуттай шыны таяқшамен араластыру керек. 10 минут тыныштыққа қойып, тағы да 5 минуттай араластырып, 40 минутқа қалдырындар.
   
3. 
   Цилиндрмен 50,0 см³ нанның ерітіндісін тұнбаны шайқамай құйып алып, 0,1 н натрий гидроксидімен ерітіндіні қызарғанға дейін титрлендер. Индикатор ретінде фенолфталеин алу керек. /Натрий гидроксидін алдынғы зертханалық жұмыстан алады/. Титрлеуді үш рет жасандар.
   
4. 
   Оқытушыға жұмыстың нәтижесін өткізу керек. Нанның қышқылдығын мына формуламен /градус ретінде / есептейді:
   

1 – 0,1 н натрий гидроксидін 1 н натрий гидроксидіне ауыстыру үшін керек коэффициент.

25 – тексеруге алынған нанның мөлшері, г

4 – 100 г нанға ауыстыру үшін керек коэффициент.

250 – нан қышқылын бөлуге керек су көлемі, см³

50 – титрлеу үшін алынған тексеретін ерітінді көлемі, см³

Нанның қышқылдығын 100 г нанның қышқылдығына керек 1 н натрий гидроксидінің көлемімен анықтайды.

CҮТ ҚЫШҚЫЛДЫҒЫН АНЫҚТАУ

Сүт қышқылдығы сүт құрамындағы казеин, фосфор қышқылы мен лимон қышқылының қышқыл тұздары, көмір қышқылы болуына байланысты. Сүт қышқылдығын Тернер градусымен /⁰Т/ өлшейді. Тернер градусы деп 100 см³ сүтті нейтралдау үшін қажет 0,1 н натрий гидроксиді көлемін айтады. Сүтте сүт қышқылы сүт бактериясы әсерінен пайда болады. Жас сүттің қышқылдығы 16-18⁰Т болады. Егер сүт қышқылдығы 27-30⁰Т жетсе, ол сүт іріп кетеді.

Сүт және сүттен істелген тағамдардың қышқылдығын сүт қышқылының массалық процентінде көрсетуге болады. /СН₃СНОНСООН молекулалық массасы 90/. 1 мл 0,1 моль/л натрий гидроксидінің ерітіндісі /яғни 1⁰Т/ 0,009 г сүт қышқылына сәйкес келеді.

Егер сүт қышқылдығы 20⁰Т болса, 100 г /не 100 мл/ сүт үшін сүт қышқылы 20*0,009 =0,18 г не 0,18 мас. % болады.

1. 
   100-150 см³ көлемді колбаға пипеткамен 10,00 см³ сүт құйып алыңдар, оған 20 см³ дистильденген су /цилиндрмен өлшенген/ құйыңдар (суды Са(Н₂РО₄)₂ және СаНРО₄ тұздары гидролизге ұшырау үшін құяды).
   
2. 
   2-3 тамшы 5 % фенолфталеин ерітіндісін тамызып, 0,1 н натрий гидроксидімен ( алдынғы жұмыста дайындалған) қызыл түс пайда болғанға дейін титрлеу керек. Титрлеуді үш рет жүргізіңдер.
   
3. 
   Оқытушыға жұмыстың нәтижесін өткізу керек.
   

К=V_орта  N_NaOH100/100.1= V_{NaOH, орта}N_NaOH 100 (1)

V_{орта , NaOH} – натрий гидроксидінің 10 мл сүтті титрлеуге кеткен көлемі

10 – сүттің көлем,мл

0,1 – 0,1 н натрий гидроксидінің көлеміне көшу үшін қажет коэффициент

( Айранның, балмұздақтың қышқылдықтарын да анықтауға болады. 10,0см³ айранға 20 см³ су құяды, натрий гидроксидімен титрлеп (1) формуламен анықтайды. Балмұздақ қышқылдығын анықтау үшін 5 г балмұздақ алу керек, оған 30 см³ су құяды да натрий гидроксидімен титрлейді де, қышқылдығын (1) формуламен анықтайды.

1.Сүттің, айранның, т.б. сүт тағамдарының қышқылдығы неге байланысты?

2.Егер сүттің қышқылдығы 17,5⁰Т болса, сүт қышқылының массалық үлесі нешеге тең?

3.10,0 мл сүтті титрлеуге концентрациясы 0,1022 моль/л тең NaOH ерітіндісінің 12 мл кетсе, оның Тернер градусымен өлшенген қышқылдығы нешеге тең?

4.Индикаторлардың ион-хромофорлы, ионды теориялары.

5.Қышқыл – негіздік индикаторлар қандай параметрлермен сипатталады? Титрлеу үшін индикаторларды қалай таңдайды?

6.Кері титрлеу әдісі деген не? Ол қай жағдайларда қолданылады?
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 7

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

ТОТЫҒУ-ТОТЫҚСЫЗДАНУ РЕАКЦИЯСЫН ҚОЛДАНЫП ТИТРЛЕУ, РЕДОКСИМЕТРИЯ

Тақырыптың маңыздылығы : Тотығу-тотықсыздану титрлеу тәсілдері тотығу-тотықсыздану реакцияларына негізделген. Титрант ретінде тотықтырғыш немесе тотықсыздаңдырғыш болатын қосылыстардың ерітіндісі пайдаланылады, анықталатын қосылыс не тотықтырғыш, не тотықсыздаңдырғыш қасиет көрсетуі керек. Титрлеу барысында тотықтырғыш пен тотықсыздаңдырғыш арасындағы реакция нәтижесінде жүйенің потенциалы өзгереді, эквивалентті нүктеге жақындағанда секіріс болады. Редокс индикаторларды қолданып титрлеудің соңғы нүктесін дәл аңықтауға болады. Титрлеуге жұмсалған титранттың көлемін біле тұрып, анықталған компоненттің /не тотықтырғыш, не тотықсыздаңдырғыш / мөлшерін есептеуге болады.

Тотығу-тотықсыздану титрлеуі титранттың табиғатына байланысты топтастырылады:

-перманганатометрия-титрантKMnO₄ ерітіндісі;

-иодометрия-титрант I₂ және Na₂S₂O₃ ерітінділері;

-бихроматометрия-титрант К₂Сr₂O₇ ;

-нитриметрия-титрант KNO₂;

-броматометрия-титрант KВrO₃;

-цериметрия-церий /1V/ тұздары ерітінділері т.б.

Индикаторды тирлеу қисықтарына және әрекеттесетін қосылыстардың тотығу-тотықсыздану потенциалдарына сүйеніп таңдайды.

Сандық анализде келесі шарттарды қанағаттандыратын тотығу-тотықсыздану реакциялары пайдаланылады:

1/ қайтымсыз және жанама процестер жүрмеуі тиіс;

2/химиялық реакцияның жылдамдығы жоғары, өнімдерінің құрамы тұрақты болуы қажет;

3/ эквивалентті нүкте анық (дәл) анықталуы қажет.

Анықтауда әртүрлі тәсілдерді қолданады /тура,кері,жанама / титрлеу.

Тотығу-тотықсыздану реакциясының ЭКҚ 0,4 В болғанда тура титрлеу тәсілін пайдаланады, себебі бұл жағдайда реакция қажетті жылдамдықпен және аяғына дейін жүреді. Тура титрлеу тәсілімен мысалға йод ( титрант Na₂S₂O₃ ерітіндісі), темір/II/ (титрант KMnO₄ ерітіндісі) т.б. анықталады.

Кері тирлеу тәсілін баяу жүретін тотығу-тотықсыздану реакцияларында пайдаланады. Бұл жағдайда тирленетін ерітіндіге I-титрант қосып, біраз уақытқа қояды (реакция толық ,аяғына дейін жүру үшін). Содан соң әрекеттеспей артық қалған титрантты (I), II-титрантпен тирлейді. Бұл тәсіл көбіне тотықтырғыштар немесе тотықсыздандырғыштармен баяу әрекеттесетін органикалық қосылыстарды анықтау үшін пайдаланылады, мысалы салицил қышқылын броматометриялық әдіспен анықтау (I-титрант KВrO₃, II-титрант-тиосульфат ерітіндісі).

Орынбасушы реагентпен тирлеу (жанама тәсіл) - анықталатын компонент орынбасушы реагенттің эквивалентті мөлшерін бөледі, қосымша реагентті белгілі титрантпен титрлейді. Бұл тәсіл бойынша көбіне өзі тотығу-тотықсыздану реакциясына қатыспайтын компонентті анықтайды. Мысалы, Са ²⁺ (өзі тотығу-тотықсыздану реакциясына қатыспайды) оны СаС₂О₄ күйіңде тұнбаға түсіріп бөліп алып, ерітіп, ерітіндідегі Н₂С₂О₄-ті KMnO₄ ерітіндісімен титрлейді. Титрлеуге жұмсалған KMnO₄ ерітіндісінің көлемі арқылы кальцийдің мөлшерін аңықтауға болады.

Тотығу-тотықсыздану титрлеу тәсілі әртүрлі факторларға байланысты: температураға (тотығу-тотықсыздану реакциясының жылдамдығы артады), рН-қа (оттекті тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштарға қатысты), комплекс және тұнба түзуші реагенттерге. Осы факторларды өзгерте отырып, тотығу-тотықсыздану титрлеуімен анықталатын қосылыстардың санын арттыруға болады.

1. 
   Перманганаттың тотығуы ортаға байланысты қалай жүреді(қышқыл,негіз және нейтрал ортада) және оны қалай түсіндіруге болады? КМnO₄-тің барлық жағдай үшін эквивалентін табындар
   
2. 
   Перманганаттың стандарт ерітіндісін дайындау үшін не себепті дәл массасын өлшеу қажет емес? Неге оның титрін бірнеше күннен кейін анықтайды?
   
3. 
   Қымыздық қышқылын (не оксалатын) титрлеген кезде калий перманганатының алғашқы тамшысы неге өте ақырын түсін өзгертеді, ал кейінгі титрлегенде КМnO₄ түсі өте тез өзгереді? Перманганатты қымыздық қышқылымен (не оксалатымен) титрлегенде жүретін реакция тендеуін жазындар. Қымыздық қышқылының эквивалент массасы (Н₂С₂О₄2Н₂О) не аммоний оксалатының ((NH₄)₂C₂O₄  2H₂O) эквивалент массасы қанша болатының есептендер
   
4. 
   Қышқыл орта алу үшін неге күкірт қышқылын қолданады?
   

1. 0,02 н ерітінді алу үшін қанша Н₂С₂О₄2Н₂О массасы керек екенін есептендер. Колба көлемі 100-250 мл.

Бюкс массасы техникалық таразыда, г -----------------

Бюкс массасы аналитикалық таразыда, г --------------

Бюкс массасы мен Н₂С₂О₄2Н₂О массасы техникалық таразыда, г ---

Бюкс массасы мен Н₂С₂О₄2Н₂О массасы аналитикалық таразыда, г ---

2.Қымыздық қышқылының массасын жоғалтпастан колбаға көшіріп, дистилденген суда ерітіңдер. Колбаның белгіленген ернеуіне дейін дистилденген суды құйып, жақсылап араластырыңдар.

1. 
   Титрлеуге арналған колбаға 2 н 10 мл күкірт қышқылын (қышқыл көлемін цилиндрмен өлшеңдер) құйып, 80-90 ⁰С-қа дейін қыздырындар.
   
2. 
   10,00 см³ қымыздық қышқылын пипеткамен алып (пипетканы бірнеше рет осы қышқылмен шайқау керек), қызып тұрған күкірт қышқылы ерітіндісінің үстіне құйындар.
   
3. 
   Бюретканы бірнеше рет перманганат ерітіндісімен шайқап, оны осы ерітіндімен толтырындар.
   
4. 
   Қымыздық қышқылының ыстық ерітіндісін калий перманганатына тамшылатыпп құйып, титрлендер. Әрбір келесі тамшыны КМnO₄ түсі өзгерген соң құйындар.
   
5. 
   Өзгермейтін ашық қызыл түс болғанға дейін титрлеуді жүргізіңдер. Титрлеуді 3 реттен кем жасамаңдар (ол үшеуінің арасындағы айырмашылық 0,1 см³ болу керек).
   

Калий перманганатының титрі мен нормальды концентрациясын есептеу үшін V_орта алу керек.

Анализ үшін берілгендер

Қымыздық қышқылының массасы, г ----------------

Қымыздық қышқылының титрі, г/см³ -------------------

Қымыздық қышқылының нормальды концентрациясы, _________

Калий перманганатының нормальды концентрациясы, __________

Калий перманганатының титрі, г/см³ -----------------

Перманганатометрия әдісі арқылы ТОТЫҚСЫЗДАНДЫРҒЫШТАРДЫ (темірді, қалайыны, оксалаттарды, нитриттарды т.б. тура титрлеу арқылы, ТОТЫҚТЫРҒЫШТАРДЫ кері титрлеу арқылы), ОРГАНИКАЛЫҚ ЗАТТАРДЫ (құмырсқа, лимон, салицил т.б. қышқылдарды) анықтауға болады.

Перманганатометрия әдісі сүт және сүттен жасалған тағамдарды анализдеуге қолданылады.

Өзін- өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:

1. 
   Редоксиметрия әдісінің негізінде қандай принцип жатады?
   
2. 
   Тотығу-тотықсыздану потенциалы деген не? Олар қалай анықталады және нені көрсетеді? Тотығу-тотықсыздану реакциясы жүру үшін тотықтырғыштың ба, тотықсыздандырғыштың ба потенциалы жоғары болу керек?
   
3. 
   Титрлеу анализін жүргізу үшін кез-келген тотығу-тотықсыздану реакциясын қолдануға бола ма?
   
4. 
   Тотығу-тотықсыздану индикаторлары деген не? Олардың түрі неге өзгереді?
   
5. 
   Бихроматты тотықтырғыш ретінде алғанда оның перманганат алдында қандай айырмашылығы бар?
   
6. 
   Перманганатометрия және бихроматометрия әдістерінде КМnO₄ , K₂Cr₂O₇ тек тотықтырғыш ретінде қолданылады, ал иодометрия әдісіне I₂ тотықтырғыш ретінде де , тотықсыздандырғыш ретінде де қолданылады. Неге?
   
7. 
   Автокатализ дегеніміз не? Мысалдар келтіру қажет.
   
8. 
   Қышқыл ортада КМnO₄ эквиваленттік факторы және эквивалент массасы нешеге тең? Ионды-электрондық схемасын жазу.
   
9. 
   Сілтілік ортада КМnO₄ эквиваленттік факторы және эквивалент массасы нешеге тең? Ионды-электрондық схемасын жазу.
   
10. 
    Әлсіз қышқыл ортада( бейтарап) КМnO₄ эквиваленттік факторы және эквивалент массасы нешеге тең? Ионды-электрондық схемасын жазу.
    
11. 
    Қышқыл ортада K₂Cr₂O₇ эквиваленттік факторы және эквивалент массасы нешеге тең? Ион-электрондық схемасын жазу.
    

1. 
   Иодометрия әдісінің негізгі стандарт ерітінділері
   
2. 
   Иодометрия әдісі бойынша титрлеу жүргізгенде қандай жағдайларды сақтау керек. Натрий тиосульфаты мен иод әрекеттескенде жүретін тотығу-тотықсыздану процесінің тендеуін жазындар
   
3. 
   Калий бихроматының (K₂Cr₂O₇) , натрий тиосульфатының, йодтың эквивалент массасын анықтандар Иодометрия әдісі арқылы тотықтырғыштарды анықтағанда неге калий иодының артық мөлшерін қолданады? 4. Не себепті йодтың аз мөлшері қалғанда ғана, яғни реакция аяғында ғана крахмалды қосады?
   

1. 0,05 н ерітіндісін дайындау үшін калий бихроматының массасын есепте. Колба көлемі 100-250 см³.

Техникалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г -------------

Аналитикалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г ---------------------

Техникалық таразыда өлшенген бюкстегі K₂Cr₂O₇ массасы, г ---------

Аналитикалық таразыда өлшенген бюкстегі K₂Cr₂O₇ массасы, г -----

2.Калий бихроматының өлшеп алған массасын воронка арқылы түгелдей жоғалтпай, колбаға салындар да оны дистилденген суда ерітіңдер. Колбаның белгіленген ернеуіне дейін дистилденген су құйып, ерітіндіні жақсылап араластырыңдар. 3.Бюретканы натрий тиосульфаты ерітіндімен шайқап, осы ерітіндімен бюретканы толтырыңдар.

4. Титрлеуге арналған колбаға 5-7 см³ калий иодиді ерітіндісін, 5-7 см³ 2н күкірт қышқылын және 50 см³ дистилденген су құйыңдар. Ерітінді түссіз болу керек. Бұл ерітінділерді цилиндрмен алу керек.

5.Осы ерітіндіге пипеткамен 10,00 см³ калий бихроматы ерітіндісін құйыңдар. Алдын ала пипетканы бихромат ерітіндісімен шайқаңдар.

6.Ерітінділер қоспасын реакция аяғына дейін жүру үшін 5-6 минутқа қараңғы жерге қоя тұру керек.

7.Бөлінген иодты натрий тиосульфатымен ерітінді түрі сарғайғанға дейін титрлеу керек. Сосын 2-3 тамшы крахмал құйып, титрлеуді ары жалғастырыңдар. Крахмал құйған кезде ерітінді көкке боялады. Титрлеуді ерітінді ашық жасыл болғанға дейін жүргізіңдер.

8.Титрлеуді үш реттен кем жасамау керек.

V_орта = V₁+ V₂ + V₃ / 3 ;

Анализ үшін берілген сандар:

Калий бихроматының массасы, г --------------------

Калий бихроматының титрі, г/см³ ------------------

Калий бихроматының нормальды концентрациясы,-----------

Натрий тиосульфатының нормальды концентрациясы,--------

Натрий тиосульфатының титрі, г/см³ --------------------

Иодометрия әдісін ет өнеркәсібінде майдың, консервілердің сапасын анықтауға, сүт өнеркәсібінде сүт және сүт тағамдарының сапасын анықтауға қолданылады.

Иодометрия әдісімен тотықсыздандырғыштарды (As³⁺; Sb³⁺; Sn²⁺; сульфиттер т.б. заттар); тотықтырғыштарды (Cu²⁺; Fe³⁺ ), органикалық заттарды анықтауға қолданылады.

Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмысты қорғауға арналған сұрақтар:

1. 
   Иодометрия тәсілінің мәні, негізгі химиялық теңдеулері, ерітіндінің рН.
   
2. 
   Иодометрия тәсілінде қандай жұмысшы ерітінділер (титранттар) пайдаланылады, концентрациялары қандай ? Стандарт зат ретінде қандай қосылысты пайдаланады ?
   
3. 
   Белгілі концентрациялы йод ерітіндісін оның нақты мөлшерін еріту арқылы даярлауға болады ма? Na₂S₂O₃ ерітіндісін оның нақты мөлшерін кесімді көлемде еріту арқылы концентрациясы дәл ерітінді даярлауға болады ма?
   
4. 
   Иодометрияда қандай индикторлар пайдаланылады. Крахмалды пайдалану ерекшелігі.
   
5. 
   Йод, тиосульфат ерітіндісін даярлау және сақтау.
   
6. 
   Бихромат ерітіндісін даярлау.
   
7. 
   Иодометрия тәсілінде орын басушы реагентті тирлеудің мәні.
   
8. 
   Иодометрия тәсілінде пайдаланылатын реакциялардың жылдамдығы. Температура қалай әсер етеді.
   

1. 
   Комплексонометриялық титрлеу үшін қандай комплексондар қолданылады? Комплексондар деген не?
   
2. 
   Буфер ерітінділерді не үшін қосады?
   
3. 
   Комплексонометриялық титрлеуге қандай металиндикаторлар қолданылады? Индикаторларды қалай таңдайды?
   
4. 
   Судың кермектігі деген не? Кермектіктің қанша түрі бар? Су кермектігінен қалай құтылуға болады?
   

1. 
   Пипеткамен 25,00 см³ краннан су ағызып титрлеуге арналған колбаға құйыңдар.
   
2. 
   25,0 см³ дистилденген суды цилиндрмен өлшеп құйыңдар да оған 5 см³ буфер ерітінді құйыңдар.
   
3. 
   0,03 – 0,04 г эриохром черный Т-индикаторын /не кислотный хром темно-синий-индикаторын/ қосыңдар. Ерітінді түсі қызылға боялады.
   
4. 
   Ерітіндіні шайқап отырып, комплексон III титрлеу керек. Ерітінді түсі көкке айналғанда титрлеуді тоқтатыңдар. Титрлеуді үш рет жүргізіңдер.
   

Ж = V _ЭДТА  N _ЭДТА 1000/ V _H2O

Егер судың жалпы кермектігі 0,5 мэкв көп болса, онда судың азырақ көлемін анықтаңдар.

Егер суда Сu ²⁺ және Zn ²⁺ иондары болса, олар анализге кедергі жасайды. Ол үшін суға 1-2 см³ 0,01 н Na₂S ерітіндісін құйыңдар, сонда олар кедергі жасамайды.

1.ЭДТУ және ЭДТА формулаларын жазындар, олар қалай диссоциацияланады? Барлық К _дисс. көрсетіндер.

2.Ерітіндінің рН-ына байланысты ЭДТУ және ЭДТА қандай иондалған күйде болады?

3.ЭДТА металдар иондарымен қандай комплекс қосылыстар береді? Комплекс қосылыстардың тұрақтылық константалары деген не?

4.Комплекс қосылыстардың тұрақтылығына ортаның рН-ы қалай әсер етеді?

5. 
   Буфер ерітінділерді не үшін қосады?
   
6. 
   Комплексонометриялық титрлеуге қандай металиндикаторлар қолданылады? Индикаторларды қалай таңдайды?
   
7. 
   Титрлеу процесі индикатор қатысында қалай жүреді? Индикаторлық қатені қалай есептейді?
   

Зертханалық сабаққа әдістемелік нұсқаулар

РЕАКТИВТЕР:

1.0,05 моль/л комплексон III ерітіндісі.

2.Мурексид пен NaCl құрғак қоспасы 0,25 г мурексидті 1,25 г NaCl (не КCl) фарфор ыдыста жақсылап араластырады.

3.0,25 г эриохром черный Т мен NaCl ( КCl) 1,25 г қоспасын жақсылап фарфор ыдыста араластырады.

4.0,05 моль/л кальций хлоридінің ерітіндісі.

5.Буфер ерітінді: 10 г аммоний хлоридін және 50 мл конц. /25%/ аммиакты дистилденген суда көлемі 500 мл колбада ерітіп, аузы жақсы жабылатын ыдыста ұстау керек.

6.0,05 моль/л магний хлоридінің ерітіндісі.

7.2 моль/л натрий гидроксидінің ерітіндісі.

1Химиялық стақанға пипеткамен 5 см³ сүт құйындар, цилиндрмен 90-95см³ дистилденген су өлшеп алып құйыңдар, оған 5 см³ натрий гидроксидін құйыңдар.

2.Бюреткадан 3,5 см³ комплексон III көлемін құйыңдар, шыны таяқшаның көмегімен ерітіндіні жақсылап араластырыңдар.

3.2 минуттан соң 0,04 г жуық мурексид индикаторын қосыңдар. Ерітінді түсі сирень түсі сияқты боялады. Кальций ЭДТА-мен рН ≥ 12 магнийге қарағанда тұрақты комплекс түзеді. Мурексид индикаторымен сілтілік ортада коиплексон III –пен тек кальций ионы титрленеді, ал магний ионы бұл жағдайда тұнбаға түседі.

4.Комплексон III артық мөлшерін CaCl₂ ерітіндісімен титрлейді. CaCl₂ ерітіндісін тамшылап құйып, жақсылап араластыра отырып, қызарғанға дейін титрлейді. Осы ерітіндіні тағы тамшылап құйып, комплексон III-пен сирень түске көшкенше қайта титрлейді.

5.I және II титрлеуге кеткен комплексонның жалпы көлемінен кері титрлеуге кеткен CaCl₂ ерітіндісінің көлемін алып тастау керек. Сонда сүт құрамындағы кальцийге кеткен комплексон III көлемі / V₁/ табылады.

6.Кальций мөлшерін (Q масс.%) мына формуламен есептейді:

Q= V₁  0,002 0,97 100 / V

V₁ – кальций ионына кеткен комплексон III,см³

0,002 – 1 мл 0,05 моль/л комплексон III-ке сәйкес келетін Ca²⁺ мөлшері.

V – анализге алынған сүт көлемі, см³

0,97 – сүт көлемін оның массасына айналдыруға арналған коэффициент.

Титрлеуді үш рет жүргізіндер.

МАГНИЙ МӨЛШЕРІН АНЫҚТАУ

1.Химиялық стаканға 5 см³ сүт құйыңдар. 90-95 см³ дистилденген су, 5 см³ буфер ерітінді құйыңдар.

2.0,04 г-дай құрғак эриохром қара Т индикаторын салыңдар да бюреткадан 5,0 см³ комплексон III ерітіндісін құйыңдар. (Ерітінді түсі жасыл-көк болады).

3.2 минут өткен соң ерітінді түсі өзгергенге дейін магний хлориді ерітіндісімен титрлеп, қайтадан алғашқы түрі пайда болғанға дейін, яғни жасыл-көк түске дейін комплексонмен титрлеуді жүргізіңдер.(Ерітінді ортасы рН 9,25 болғанда комплексон III осы екі металмен берік комплекс қосылыс береді. рН 9,25 ортаны буфер ерітінді арқылы жасайды. Сондықтан осы екі металды бірге анықтайды).

Магний мөлшерін (Q масс.%) мына формуламен табады:

Q= (V₂ - V₁)  0,97  100  0.0012 / V;

V₁ – кальцийді мурексид индикаторы арқылы титрлегендегі кеткен комплексон III көлемі, см³.

V₂ – кальций мен магнийді эриохром қара Т – индикаторы арқылы титрлегенде кеткен комплексон III көлемі, см³.

0,0012 – комплексон III 0,05 моль/л концентрациялы ерітіндісінің 1 см³ сәйкес келетін Mg²⁺ мөлшері, г.

V – анализге арналған сүт көлемі, мл

Табылған кальций мен магний мөлшерін ГОСТ-та ( МЕСТ-те) көрсетілген олардың мөлшерімен салыстыру керек. Титрлеуді үш рет жүргізіңдер.

Өзін- өзі бақылауға және зертханалық жұмысты қорғауға арналған сұрақтар:

1. 
   5 см³ сүтте кальций мөлшерін табу үшін 0,05 моль/л комплексон ерітіндісінің 0,62 см³ көлемі кетсе, сүтте қанша /масс.%/ кальций бар?
   
2. 
   5 см³ сүтте магний мөлшерін анықтау үшін / V₂ - V₁ / = 0,88 см³ 0,05 моль/л комплексон III көлемі кетсе сүтте қанша /масс.%/ магний бар?
   
3. 
   Егер 3,1281 г мырышты 1 литрлік колбада ерітіп, оның 25,00 см³ көлеміне 23,80 см³ ЭДТА ерітіндісі кетсе, ЭДТА молярлы концентрациясы нешеге тең? Жауабы: 0,05 М.
   
4. 
   Көлемі 50 см³ суды титрлеу үшін 15 см³ 0,0480 н трилон Б ерітіндісі жұмсалған. Судың жалпы кермектігі нешеге тең? Жауабы: 14,4 мэкв/л.
   

рН- метр милливольтметр-121.

Шыны индикатор электроды.

Салыстырмалы хлоркүміс электроды.

Титрлеуге қажет стақан, сыйымдылығы 100мл, бюретке 25мл, пипеткалар.

HCl стандарт ерітіндісі 0,1 моль/ л, фиксаналдан дайындалады.

Зерттелетін HCl ерітіндісі 0,1 моль/ л,

NaOH ерітіндісі 0,1 моль/ л.

рН- метрді тексеретін буфер ерітінділер.

Жұмысты орындау.

Шыны электродты дайындау (алдын ала 8 сағат 0,1н НСІ ерітіндісінде ұсталған) және рН- метрді буфер ерітінділермен тексеру.

Натрий гидроксидінің дәл концентрациясын анықтау үшін титрлеуге қажет стақанға 10 мл HCl стандартты ерітіндісін пипеткамен құйып, оған сонша су қосады, сонда электродтар толық ерітіндіге батып тұрады. Магнит араластырғышпен ерітінді белгілі бір жылдамдықпен араластырады.

Бюретканы титрантпен толтырады. рН- метр шкаласының «1-4», сосың «4-9» т.б. диапазондарында титрлеуді жүргізеді. Титранттың әр порциясын(өлшемін) қосқан сайын ерітінді рН- ын өлшеп, жазып отырады.

Титрлеу қисығының бастапқы бөлігінде титранттан 0,5 мл- ден, секіріс маңында 0,1-0,2 мл- ден құю керек. Титрлеу нәтижесін кестеге түсіреді. Кемінде 3 рет титрлеу жүргізеді.

Алынған нәтиже бойынша титрлеу қисығын рН= f (V_NaOH) сызады.

V_NaOH , орта мәнін тауып, С_NаOH формула бойынша табады.

С_NаOH ,V_NаOH – титрлеуге алынған HCl ерітіндісінің концентрациясы және көлемі. V_NаOH– титрлеуге кеткен NаOH ерітіндісінің орта мәні, мл.

Титрлеудің соңғы нүктесін табу үшін титрлеудің дифференциалдық қисығын сызады. Максимумға сәйкес нүкте эквиваленттік нүкте болады.

Анализденетін HCl ерітіндісін 100 мл өлшегіш колбаға құйып, дистильденген сумен колба белгісіне дейін сұйылтып, жақсылап араластыру керек. Оның 10 мл аликвотын титрлейтін стақанға құйып, электродтар толық бататындай етіп дистильденген су қосып, титрлеуді кемінде үш рет жүргізеді. Әр титрлеу үшін титрлеу қисығын сызып, титранттың орташа көлемін табады.

Зерттелетін ерітіндідегі HCl мөлшерін мына формуламен есептейді:

m _HCl = (C _NаOH * V _NаOH * V_k * 36.5) / (V_HCl * 100)

C _NаOH – натрий гидроксиді ерітіндісінің концентрациясы, моль/л;

V _NаOH – титрлеуге кеткен натрий гидроксиді ерітіндісінің орта көлемі, мл;

V_HCl – зерттелетін қышқылды еріткен көлем (өлшегіш колба көлемі),мл;

36,5- HCl- дың эквиваленттік массасы, г/ моль.

1 Платинадан жасалған электрод мына жағдайда индикаторлық

электрод болады:

А.нейтралдау реакциясында,

В.тұнбаға түсіру реакциясында,

С.тотығу-тотықсыздану реакциясында,

D.комплекс түзу реакциясында,

Е.дұрыс жауабы жоқ.

2. Құрамында 20мл (305г/л) натрий хлориді бар анализденетін ері-

тіндінің 5мл-ін потенциометриялық титрлеуге эквивалент нүктесінде 0,1н. 10,5 мл HCI жұмсалады. Анализденетін ерітіндіде қанша (г/л) натрий гидроксиді бар?

А.84,0 В.8,4 С.0,21 D.0,84 Е.840.

3. Нейтралдау әдісі бойынша потенциометрлік титрлеуде қолданылатын электродтар:

А.платина, В.хлор-күміс, С.шыны,

D.күміс, Е.алтын.

4. Иодид-,бромид-,хлорид-иондары қоспасын күміс нитраты ері-

тіндісімен (күміс электрод) потенциометрлік титрлегенде алы-

натын қисықтың түрі:

А.потенциал азаяды, қисықта иодид-, бромид-, хлорид- иондарына

сәйкес бір секіріс болады,

В.потенциал артады, қисықта иодид-, бромид-, хлорид- иондарына

сәйкес үш секіріс болады,

С.потенциал азаяды, қисықта бір секіріс болады,

D.потенциал артады, қисықта бір секіріс болады,

Е.дұрыс жауабы жоқ.

5. Мына электрод тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш болады:

А.Cu/Cu²⁺ В.Ag/AgBr C.(Pt)Ti³⁺/Ti²⁺ D.шыны,

Е.дұрыс жауабы жоқ.

6. II-ші ретті электрод:

А.Co³⁺,Co²⁺/Pt B.H⁺,MnO₄^-,Mn²⁺/Pt

C.I₂,2I^-/Pt D.Hg,HgSO₄/H₂SO₄

E.дұрыс жауабы жоқ.

7. 20,00мл күміс нитратын потенциометрлік титрлеуге 21,64мл

0,05н. натрий хлориді жұмсалса, 1литр ерітіндіде неше грамм

күміс болғанын анықтау қажет:

А.0,116 В.116,2 С.0,0058 D.5,81 Е.0,10

8. Темір мен марганецтің сутектік электродқа қатысты стандартты

потенциалы 0,77В және 1,52В болса, олардың қаныққан каломель

электродқа қатысты тотығу-тотықсыздану потенциалын анықтау

керек (E⁰_Hg/HgCI=0.2415B).

А.0,52В және 1,27В В.1,02В және 1,77В С.0,52В және 1,77В D.1,02В және 1,27В

Е.1,77В және 1,27В.

9. Техникалық натрий гидроксидінің 0,3251 грамын 100мл өлше-

гіш колбада еріткенде, оның 25,00мл ерітіндісін потенциометр-

лік титрлеуге 18,80мл 0,1н. HCI жұмсалған. Үлгідегі натрий

гидроксидінің процентті мөлшерін анықтау қажет:

А.90,05 В.88,59 С.92,52 D.8,59 Е.9,01

Анықталған қышқыл ерітіндісін өлшегіш колбаға құйып (50 мл), колба белгісіне дейін дистильденген сумен жеткізіп, жақсылап араластырады. 10 мл аликвот алып, титрлейтін стаканға құйып, магнит араластырғыш салады. Электродтарды араластырғышқа кедергі жасамайтындай биіктікте стаканның ортасына орналастырады.

1-2 минут ерітіндіні араластырған соң ұяшық кедергісін анықтайды. Бюреткадан 1 мл сілтінің стандартты ерітіндісін құйып, ерітінді кедергісін өлшеу керек. Эквиваленттік нүктеге дейін ерітінді кедергісі өседі, эквиваленттік нүктеден соң сілті құйған сайын кедергі азаяды.

Титрлеу қисығында эквиваленттік нүктеден соң тағы 4-5 нүкте болу керек. Титрлеуді кемінде үш рет жүргізу керек. Эквиваленттік нүкте маңында сілті ерітіндісінен 0,1 мл-ден құяды. Титрлеу нәтижесін кестеге жазады.

Q_қышқыл = (N_NaOH * V_NaOH * m_{экв. қышқыл} * V_k) / (1000*V_a); V_a –аликвот көлемі.

Әдіс комплексон III-пен сәйкес катиондардың әрекеттесуі нәтижесінде кальций және магний комплексонаттарының түзілуіне негізделген. Титрлеуді аммонийлі буфер ерітіндісі ортасында (рН=9-10) жүргізеді. Анықтауға алюминий иондары бөгет болмайды, егер олардың концентрациясы 20 мг/дм³ аспаса және темір (III) иондары, егер концентрациясы 100мг/дм³ аспаса.

1. 
   Кондуктометриялық титрлеуге арналған құрылғы.
   
2. 
   25 см³ көлемді бюретка.
   
3. 
   10 см³ көлемді тамшуыр.
   
4. 
   Аммонийлі буфер ерітіндісі.
   
5. 
   Комплексон III ерітіндісі, С = 0.05 моль/дм³.
   

Электрлік ұяшыққа тамшуырмен 2-ден 10 см³-қа дейін су енгізеді (судың кермектігіне байланысты). 0,5 см³ аммонийлі буфер ерітіндісін және 50 см³-ге дистилденген су қосады. Буфер ерітіндісін судың біраз мөлшерін құйғаннан кейін барып қосады, себебі суда магний тұздары көп болса, тұнба түзіледі (магний гидроксиді). Алынған ерітіндіні электрлік ұяшыққа енгізіп, комплексона III ерітіндісімен титрлейді.

Титрлеу қисығын χ – V_{титранта} координаталарында тұрғызады. Графиктегі сынық бойынша титрлеуге кеткен комплексон III ерітіндісінің көлемін табады.

Есептеу.

Су кермектігін (Ж, моль/дм³) мына формуламен есептейді:

мұнда, V₁ – титрлеуге кеткен комплексон III ерітіндісінің көлемі, см³; К –С = 0,05 моль/дм³ комплексона III ерітіндісі үшін түзету коэффициенті; V₂ – зерттеуге алынған су көлемі, см³.

Көлемі 150 мл стаканға 5-10 мл (оқытушуның тапсырмасы бойынша) 0,1 М HСl және 0.1 M CH₃COOH қоспасын алып, дистильденген сумен 50 мл-ге дейін сұйылтады. Дайындалған ерітіндіге электродтарды батырып, стандартты 0,1 М сілті ерітіндісімен титрлейді. Титранттың әрбір порциясын қосқаннан кейін ерітіндінің электрөткізгіштігін өлшейді. Өлшеулер нәтижесін кестеге жазады:

VKOH	эл.өткізгіштік