Тамақ өнеркәсібінде техника-химиялық тексеруге қышқыл-негіздік титрлеуді қолдану

Көптеген тамақ өнімдерінің технологиясы биохимиялық және микробиологиялық процестерге негізделген. Ал бұл процестер ортаның қышқылдығына өте байланысты. (Ферменттер мен бактериялардың жағдайлары ортаның қышқылдығына өте байланысты).

Шикізат пен дайын тағамның сапасының басты сипаттамасы – қышқылдықтың мәні. Қышқылдықтың көрсеткіші (мәні) технологиялық процестің дұрыс жүріп жатқанын көрсетеді.

Активті және жалпы (титрленетін) қышқылдық болады. Активті қышқылдықты ортаның рН-ын анықтау арқылы табады. Жалпы қышқылдық қышқыл мен қышқыл тұздардың шамасына байланысты. Шикізаттағы, дайын тамақ өнімдеріндегі (ұнда, ашытқыда, крахмалда, макарон және кондитер тағамдарында, қанда, сусындарда, сүтте, етте т.б.) жалпы қышқылдықты қышқыл-негіздік титрлеу әдіс арқылы анықтайды.

Қышқыл-негіздік титрлеуде стандарт ерітінді ретінде тұз қышқылын және натрий не калий гидроксидтерінің ерітінділері қолданады. Бірақ тұз қышқылының стандартты ерітіндісін жасау әдістемесі жоқ болғандықтан, оның титрін стандарт заттар арқылы анықтайды. Стандарт зат ретінде бураны (натрий тетрабораты) Na₂B₄O₇10H₂O, сусыз натрий карбонатын Na₂CO₃ , калий иодатын KIO₃ алуға болады.

Көбінесе натрий тетраборатын (бура) алады. Ол суда ерігенде, гидролизге ұшырайды:

Na₂B₄O₇ + 7H₂O↔4 H₃ВО₃ + 2 NaОН

B₄O₇ ^2- + 7H₂O↔4 H₃ВО₃ + 2ОН^-

Негіздік орта пайда болды, сондықтан қышқылмен титрлеуге болады. Тетраборатты тұз қышқылымен титрлеуді мынандай теңдеу арқылы көрсетуге болады:

Na₂B₄O₇ +2 HCl+5H₂O=2NaCl+4H₃ВО₃ (1)

Яғни тетрабораттың гидролизінен пайда болған 2 NaОН молекуласына

2 молекула HCl керек. Реакция нәтижесінде әлсіз бор қышқылы түзіледі, сондықтан эквивалент нүктедегі рН-ты былай табуға болады:

рН= 1/2рК _қышқ. -1/2 lgС_қышқ. = 9,24/2- 1/2lg10^-1

рК _{бор қышқ} =9,24 ; рН=9,24/2 + 0,5 = 5,12

Тетраборат концентрациясы 0,1н етіп дайындайды.

Олай болса, титрлеуге метилқызыл не метилоранж индикаторларын алу керек, олардың түстерін өзгертетін интервалдары осы мәнге жақын.

Тетрабораттың эквивалент массасы 1/2(М _Na2B4O7), себебі (1) теңдеу бойынша оның молекуласы 2 моль HCl-мен әрекеттеседі. Жұмысты орындау техникасы зертханалық жұмысты орындау нұсқауында беріледі.

Ерітінділерде қышқылдар мөлшерін анықтау үшін натрий не калий гидроксидтері қолданылады, бірақ олар ауадан көмір (IV) қышқыл газын жұтады, сондықтан олардың ерітінділерінде Na₂СО₃ қоспасы болатындықтан, олардың концентрациялары есептеп табылған концентрацияға сәйкес болмайды. Сондықтан натрий гидроксидінің концентрациясын стандартты заттар (қымыз қышқылы, бензол қышқылы, калий бифталаты т.б.)арқылы анықтауға болады: 2NaОН +Н₂С₂О₄ = Na₂С₂О₄ +2H₂O

Эквивалент массасы 1/2М(Н₂С₂О₄2H₂O). Қымыз қышқылының ерітіндісін СО₂-сі жоқ дистилденген суда дайындау керек, себебі фенолфталеин индикаторымен титрлегенде (ол өте СО₂-ге сезімтал, яғни ерітіндіде тағы Н₂СО₃ қышқылы пайда болады, сондықтан NaОН-тың артық мөлшері кетеді), дұрыс мән алынбайды.

Дәріс №8 Өзін өзі тексеру сұрақтары:

1. 
   Қышқыл-негіздік индикаторлар деген не, мысал келтіріңдер.
   
2. 
   Индикатор түсі өзгеретін интервал деген не, индикаторлық көрсеткіш деген не?
   
3. 
   Неге индикаторлық қателер пайда болады?
   
4. 
   Тамақ өнеркәсібінде қышқыл-негіздік титрлеудің қолданылуы.
   

Редоксиметрияда тотығу-тотықсыздану реакциясы қолданылады, яғни жүйеде тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш болады. Мысалы,

Fe³⁺ + e → Fe²⁺,

2CI^- - 2e → CI₂, сондықтан тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбы

( Ox/Red) болады, яғни Fe³⁺/Fe²⁺, CI₂/2CI^- т.б.

Тотығу-тотықсыздану реакциясының бағытын анықтау үшін редоксиметрияда сандық сипаттама ретінде тотығу-тотықсыздану потенциалы (Е⁰_Ox/Red) алынады.

Егер металл пластинкасын (табақшасын) оның катионы бар

ерітіндіге батырса, металдың кристалдық торынан катиондар ерітіндінің жақын тұрған қабатына көшеді (тотығу процесі) не, керісінше, ерітіндіден катиондардың біраз бөлігі металл пластинкасы бетіне бөлініп, зарядсызданады (тотықсыздану процесі). Осы 2 процестің қайсысы басымырақ болса, металл пластинкасында оң не теріс зарядтардың артық мөлшері пайда болады, ал металл бетіне жақын жердегі ерітінді қарама-қарсы зарядталады. Сондықтан металл-ерітінді шекарасында потенциалдар айырымы пайда болады, бірақ оның мәнін тікелей өлшеуге болмайды. Ол үшін гальваникалық элемент құру керек. Гальваникалық элемент (тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбынан тұратын) 2 жартылай элементтен құрылады. Тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбы потенциалының мәні тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш күшіне ғана байланысты емес, сонымен бірге олардың концентрациясына да байланысты. Егер концентрациялары бірдей және 1 моль/л болса, t = 25С, р = 1атм болса, Е_Ox/Red деп белгілейді. Стандартты сутектік электродтың E_2H⁺_/H2 = 0 деп алса, кез-келген тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбын сутектік электродпен салыстырып E_Ox/Red анықтайды. Ол мәндер «Анықтамада» болады. Стандартты сутектік электрод былай жасалады: шыны түтікке концентрациясы 1моль/л болатын күкірт қышқылын құйып,

« борпылдаған» платинамен жабылған платина электродын батырады да, газ тәріздес сутегін үрлейді, ол платина бетінде адсорбциаланады. Сонда ол сутектен жасалған электрод сияқты болады. Мысалы, Fe³⁺ +e → Fe ²⁺ реакциясы үшін E_Fe³⁺_/Fe²⁺ анықтауға оны стандартты сутектік электродпен гальваникалық элеменке біріктіреді. Бұл гальваникалық элемент жұмыс істегенде мына реакция жүреді:

2Fe³⁺ + H₂ ↔ 2Fe²⁺ + 2H⁺, электродтық потенциал 0,77в сонда

э.қ.к. = E_Fe³⁺_/Fe²⁺ - E^_2H⁺_/H2 = 0,77в, ал E^_2H⁺_/H2 = 0 болғандықтан,

E^_Fe³⁺_/Fe²⁺ = 0,77в болады. Сонымен, тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбының стандартты потенциалы көп болған сайын, оның тотықтырғыш түрі күштірек тотықтырғыш болады, ал тотықсыздандырғыш түрі әлсіз болады, яғни стандартты потенциалдың оң мәні көп болған сайын, жұптың тотықтырғыш түрі күшті тотықтырғыш, ал теріс мәні көп болған сайын, тотықсыздандырғыш түрі күшті тотықсыздандырғыш болады. Күшті тотықтырғыштарға қышқыл ортада MnO^-_4,

E = 1.51в; Cr₂O₇ ^2-, E = 1.33в жатады. Мысалы, мына реакция бағытын анықтағанда

CI₂ + 2Fe²⁺ → 2CI^- + 2Fe³⁺ стандартты потенциалдарын салыстырады: E_{CI2/ 2CI}^- = 1.33в, E_Fe³⁺ _{/ Fe}²⁺ = 0,77в, сондықтан СI₂ тотықтырғыш болады, реакция оңға қарай жүреді. Тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбының потенциалы олардың концентрацияларына, температураға да байланысты, бұл байланысты Нерст теңдеуі арқылы көрсетеді:

E_Ox/Red = E_Ox/Red + RT/nF lnC_Ox /C_Red

R = 8.313Дж/мольК; Т = 273К; Ғ = 96500Кл – Фарадей саны; n – электрон саны; 20С кезінде E_Ox/Red = E_Ox/Red + 0.058/n lg C_Ox/Red, мысалы Fe³⁺/Fe²⁺ жұбы үшін: E_Fe³⁺ _/Fe²⁺ = 0.77 + 0.058/1 lg C_Fe³⁺ /C_Fe²⁺, мына жұп

үшін Br₂ /2Br^-: E_Br2/2Br^- = 1.08 + 0.058/2lgC_Br2 /C²_Br^-. Zn²⁺/Zn жұбы үшін, Zn – суда ерімейді, оның концентрациясы тұрақты, сондықтан Е мәніне кіреді. Олай болса,

E_Zn²⁺_/Zn = - 0.76 + 0.058/2 lg C_Zn²⁺ . Егер реакциялар былай жүрсе:

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e  Mn²⁺ + 4H₂O.

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ + 6e  2Cr³⁺ + 7 H₂O.

E_MnO^-_4/Mn²⁺ = 1.51 +0.058/5 lg C_MnO4^- C⁸ _H⁺ /C_Mn²⁺ .

E_Cr2O7^2-_/2Cr³⁺ = 1.33 + 0.058/6 lg C_Cr2O7^2- С_Н⁺ /С²_Сr³⁺ Бұл теңдеулерден ерітінділердегі Н⁺ концентрациясы E_Ox/Red мәніне әсер ететіндігі көрінеді. Егер реакция былай жүрсе, 2Cu²⁺ + 4I^- = 2CuI + I₂

E_Cu²⁺_/Cu⁺ = 0.15в деп қарамай E_Cu²⁺_/CuI = 0.86в деп қарау керек, сонда

E = E + 0.058 lg C_Cu²⁺ C_I^- . E_I2/2I^- = 0.54в, сондықтан тотықтырғыш ретінде Сu²⁺ алынады.

Тотығу-тотықсыздану реакциясы қайтымсыз болу үшін, реакцияның тепе-теңдік константасы үлкен шама болуы керек.

Fe³⁺ + Sn²⁺ ↔ Fe²⁺ + Sn⁴⁺ , бұл реакцияда Fe³⁺, Sn⁴⁺ - тотықтырғыш бола алады; Sn²⁺, Fe²⁺ - тотықсыздандырғыш.

E_Fe³⁺_/Fe²⁺ = 0.77в; E_Sn⁴⁺_/Sn²⁺ = 0.15в, бұл мәндерден Fe³⁺ күшті тотықтырғыш екені көрінеді. lg K = ( E¹_Ox/Red - E²_Ox/Red ) n / 0.058; lgK  0 және К 1 болса, тура реакция ; lg К0 және К  0 болса, кері реакция жүреді.

Қышқыл-негіздік титрлеу әдісі сияқты, редоксиметрияда да индикатор таңдау үшін титрлеу қисығын құрады. Титрлеу процесінде қосылған тотықтырғыштың не тотықсыздандырғыштың көлеміне байланысты Е_Ox/Red өзгереді. Редоксиметрияда индикатор қолданбай да анализ жүргізуге болады. Мысалы, MnO₄^- - қызыл; Mn²⁺ - түссіз; I₂ – бурыл; I^- - түссіз. Бірақ редоксиметрия көбінесе индикатор қатысында жүреді. Индикаторларды 2 топқа бөледі:

1. 
   Тотықтырғышпен не тотықсыздандырғышпен арнайы (ерекше) реакцияға түсетін индикаторлар. Мысалы,
   

2. 
   Редокс-индикаторлар: дифениламин; N-фенилантранил қышқылы; ферроин.
   

9.2. Перманганатометрия. Бихроматометрия. Иодометрия.

KMnO₄ → K⁺ + MnO₄^- , MnO₄^- - күшті тотықтырғыш , ол реакция ортасына байланысты тотықсызданады: қышқыл ортада

MnO₄^- + 5e + 8H⁺→ Mn²⁺ + 4H₂O E = 1.51в, m_э = M(KMnO₄)/5 = 31.5г/моль. Негіздік, бейтарап ортада MnO₄^- + 3e + 3H₂O→MnO(OH)₂ +4OH^-

m_экв. = M( KMnO₄)/3 = 52.68г/моль, E = 0.59в.

Бұл реакциялардан KMnO₄ – тің қышқыл ортадағы тотықтырғыш қабілетінің жоғарылылығын көруге болады. Сонымен бірге түссіз Mn²⁺ - ионы түзіледі,сондықтан эквивалент нүктені анықтау қиындық туғызбайды. Перманганатометрия әдісі индикаторсыз жүреді. Перманганатта әр уақытта MnO₂ қоспасы болады және күн сәулесінен, тотықсыздандырғыштар әсерінен тез айрылады,сондықтан оның концентрациясы алғашқы уақытта тез азаяды. Перманганат концентрациясын 7-10 күн өткен соң ғана анықтайды. Перманганат ерітіндісін қоңыр түсті шыны ыдыста, қараңгы жерде сақтау қажет. Перманганаттың 0,02-0,05н. ерітіндісін титрлеуге қолданады.

KMnO₄ ерітіндісінің титрін H₂C₂O₄ 2H₂O, Na₂C₂O₄ ерітінділері арқылы анықтайды.

2MnO₄^- + 5C₂O₄^2- + 16H⁺ → 2Mn²⁺ +8H₂O + 10CO₂

C₂O₄^2- - 2e → 2CO₂

MnO₄^- - 5e +8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O

m_{экв.Na2C2O4} = 134/2; m_{экв.H2C2O4 2H2O} = 126.06/2.

Cr₂O₇^2- + 14H⁺ +6e → 2Cr³⁺ + 7H₂O. E = 1.33в.

Қышқыл орта ретінде HCI, H₂SO₄ ерітінділерін алады.

E_CI2/2CI^- = 1.36в. Потенциалдар мәні жақын болғандықтан, хлорид-ионы тотығуы мүмкін, сондықтан қышқыл орта жасау үшін 2н. күкірт қышқылы қолданылады. (Перманганатометрияда тұз қышқылы ерітіндісін қышқыл орта жасауға алуға болмайды).

Калий бихроматының калий перманганатына қарағанда артықшылығы:

1. 
   Қайда кристалдау әдісін қолданып, химиялық таза, формуласына сәйкес K₂Cr₂O₇ алуға болады, сондықтан өлшенген сынамадан оның титрленген(стандартты) ерітіндісін дайындауға болады.
   
2. 
   Калий бихроматы тұрақты қосылыс, қайнатқаннан, ерітіндіге қышқыл құйғаннан, көп уақытқа сақтағаннан оның титрі өзгермейді. Бихромат түсі тоқ сары, бірақ тотықсызданғанда жасыл түсті Cr³⁺ - ион түзіледі, сондықтан эквивалент нүктені анықтағанда қиындық туады.
   

1. 
   I₂/2I^- жұбының потенциалы үлкен емес болғандықтан көптеген иодометриялық реакциялар қайтымды.
   
2. 
   Йод – ұшқыш зат болғандықтан, титрлеуді суық жағдайда жүргізеді, сонымен бірге температура жоғарылағанда крахмалдың сезімталдығы кемиді.
   
3. 
   Иодометриялық титрлеуді сілтілік ортада жүргізуге болмайды, себебі йод сілтімен әрекеттеседі: I₂ +2OH^-→IO^- + I^- + H₂O. Бөлінген гипоиодид иодометрияда қолданылатын натрий тиосульфатымен әрекеттеседі:
   

4. 
   Анықталатын тотықтырғыш пен I^- -ионы арасындағы реакция баяу жүреді, сондықтан реакция аяқталу үшін 5 минуттай қараңғы жерде ұстау керек, сонымен бірге қараңғы жерде ұстағанда жарық әсерінен жүретін мына реакция 4I^- +4H⁺ +O₂ ↔2I₂ +2H₂O болмайды.
   

1. 
   Тотығу-тотықсыздану потенциалдары деген не, олар қалай анықталады және нені сипаттайды?
   
2. 
   Тотығу-тотықсыздану индикаторлары деген не, олардың түсінің өзгеруіне қандай химиялық процесс әсер етеді?
   
3. 
   Тотығу-тотықсыздану реакцияларының жылдамдығына қандай факторлар әсер етеді?
   

5. Бихроматометрия әдісінің перманганатометрия әдісінен артықшылығы.

6.Неге иодометрияда йод-иодид-иондары жұбы тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та бола алады?

7.Не себепті иодометрияда титрлеуді тек 5 минуттай уақыт өткен соң ғана жүргізеді?

8.Тотығу-тотықсыздану потенциалдары деген не, олар қалай анықталады және нені сипаттайды?

9.Тотығу-тотықсыздану индикаторлары деген не, олардың түсінің өзгеруіне қандай химиялық процесс әсер етеді?

10.Тотығу-тотықсыздану реакцияларының жылдамдығына қандай факторлар әсер етеді?
Дәріс №10. Комплексті қосылыстар

10.1 Комплексті қосылыстардың құрылысы. Комплексті қосылыстардың жіктелуі және номенклатурасы

10.2 Комплексті қосылыстардың диссоциациясы , тұрақсыздық константасы

10.3 Комплексонометриялық титрлеу
10.1 Комплексті қосылыстардың құрлысы. Комплексті қосылыстардың жіктелуі және номенклатурасы

Коваленттік не иондық байланыс арқылы атомдардан молекулалық қосылыс түзілсе, олар бірінші ретті деп аталады. Бірінші ретті қосылыстардың электронейтрал молекулаларының өзара әрекеттесуінен түзілген көптеген қосылыстар болады. Оларды жоғары ретті молекулалар немесе комплексті қосылыстар деп атайды:

NH₃ + HCl → NH₃•HCl → NH₄Cl

Комплекс қосылыстағы химиялық байланыстың түзілу механизмін қарастырып, комплекс қосылысқа анықтама беруге болады. Мысалы: NH₄Cl молекуласы қалай түзіледі

Барлық комплекс қосылыстарда донорлы-акцепторлы (д.-а.) байланыс болады. Комплексті қосылыстар дегеніміз донорлы-акцепторлы байланыс арқылы түзілетін жоғарғы ретті қосылыстар.

Комплексті қосылыстарда:

1. 
   Комплекс түзуші, олар көбінесе оң зарядталған металл иондары болады, көбінесе d-элементтері жатады.
   
2. 
   Комплекс түзушінің маңайында лигандтар орналасады, олар теріс зарядталған аниондар немесе электронейтрал молекулалар.
   
3. 
   Лигандтар саны координациялық сан деп аталады.
   
4. 
   Комплекс түзуші мен лигандтар комплексті қосылыстарының ішкі сферасын түзеді, ол квадрат жақшаға алынады.
   
5. 
   Ішкі сфераға кірмеген иондар сыртқы сфераны құрайды.
   

СО₃^2—карбонато, РО₄^3—фосфато, S₂O₃^2--тиосульфато, С₂О₄^2—оксалато т.б.

Осыдан кейін комплекс түзушінің атын ілік септігінде атап, оның атынан кейін рим сандарымен жақша ішінде комплекс түзушінің зарядын көрсетеді. Ең соңында сыртқы сферадағы анионның атына «ы», «і» деген жалғаулары қосып айтылады.

[Ag(NH₃)₂]Cl- диаммин күміс (І) хлориді;

[Cu(H₂O)₄]SO₄∙H₂O- тетрааква мыс (ІІ) сульфат гидраты;

[Pt(H₂O)(NH₃)₂OH]NO₃- гидроксодиамминаква платина (ІҮ) нитраты;

[Ru(SO₂)(NH₃)₄Cl]Cl- хлоротетраммин күкірт диоксид рутений (ІІ) хлориді.

Құрамында комплексті анионы болатын қосылысты былай атайды: алдымен сыртқы сферасының катионының атын ілік септікте айтады. Бұдан соң жоғарғы айтылған ретімен лигандтардың атын атайды. Комплекс түзушінің латын атына «аты» деген жұрнақ қосады.

K[Ag(CN)₂]- калий дицианоаргентаты (ІІ);

Na₃[Co(NO₂)₆]- натрий гексанитрокобальтаты (ІІ);

K₃[Ni(NO)₂(S₂O₃)₂]- калий дитиосульфатодинитрозилникеляты (ІІ).

[Co(NH₃)₃Cl]- трихлоротриаммин кобальт;

[Ru(H₂O)(NH₃)₄SO₃]- сульфиттетраамминаква рутений.

10.2 Комплексті қосылыстардың диссоциациясы.Тұрақсыздық константасы

Комплексті қосылыстардың сыртқы және ішкі сфераларының арасындағы байланыстар иондық болғандықтан, суда еріткенде, олар комплексті ион мен қарапайым сыртқы сфераның иондарына ыдырайды:

[Ag(NH₃)₂]Cl→ [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-

K[Ag(CN)₂] → K⁺ + [Ag(CN)₂]^-

Түзілген комплексті иондар өте аз мөлшерде өздерінің құрамына кіретін бөлшектерге (иондарға, молекулаларға) ыдырайды.

[Ag(NH₃)₂]⁺ ↔ Ag⁺ + 2NH₃

[Ag(CN)₂]^- ↔ Ag⁺ + 2CN^-

Комплексті иондардың диссоциациясы аз мөлшерде жүретін қайтымды процесс болғандықтан, оларға массалар әсерлесу заңын қолдануға болады және процестер сан жағынан диссоциация константасы арқылы анықталады:

К_т.з.= ([Ag⁺]∙[NH₃]²)/[Ag(NH₃)₂]⁺ =6,8∙10^-8

К_т.з. = ([Ag⁺]∙[CN^-]²)/[Ag(CN)₂]^- =1,0∙10^-21

Келтірілген комплекс иондарының диссоциациялану константаларын тұрақсыздық константасы К_т.з. деп атайды. Тұрақсыздық константаларының сандық мәндері комплексті иондардың тұрақтылығын немесе беріктігін көрсетеді. К_т.з. пайдаланып, комплексті қосылыстың арасындағы реакция қай бағытта жүретінін анықтауға болады.

10.3 Комплексонометриялық титрлеу

Комплексонометриялық титрлеу тәсілі анықталатын қосылыстың титрантпен комплекс тұзу реакциясына негізделген, реакция жоғары жылдамдықпен, стехиометриялық және санды(толық) жүруі тиісті.

1944 ж. Шварценбах комплекс түзуші реагент ретінде аминокарбон қышқылдарының туындыларын пайдалануды ұсынған. Оларды комплексондар деп атаған. Комплексондарды титрант ретінде пайдалану анықталатын қосылыстардың санын көбейтті және іс жүзінде кеңінен қолданылатын болды. Бұл тәсіл пайдаланылатын титранттарға байланысты комплексонометрия деп аталады.Комплексонометрия тәсілінде ең жиі пайдаланылатын титрант комплексон III, немесе трилон Б, немесе ЭДТА-этилендиаминтетра сірке қышқылының екі натрийлі тұзы. Ол көптеген металл-иондарымен тұрақтылығы жоғары комплекстер түзеді. Комплекстердің тұрақтылығы ерітіндінің рН -ына тәуелді, соңдықтан титрлеуде бұл факторды еске алған жөн. Титрлеудің соңғы нүктесін анықтау үшін металлохромды индикаторлар қолданылады, олар анықталатын металл-иондарымен комплексонға қарағанда тұрақтылығы төмен комплекстер түзеді, сонымен қатар комплекстердің түсі индикатордың өз түсіне қарағанда өзгеше болуы тиісті.

Комплексонометриялық тәсіл өте сезімтал, дәл және тез орындалады, іріктеу қасиеті де жоғары, сондықтан химиялық анализде кеңінен пайдаланылады. Оны құймаларды, кендерді, тағам өнімдерін зерттеуге қолданады. Оның бір ерекше қасиеті - ерітіндінің рН-ын өзгерте отырып, бір ерітіндіден бірнеше катионды анықтауға мүмкіндік беретіндігі. Осы қасиеті Са²⁺ мен Мg²⁺ иондарын олардың қоспасынан комплексонометриялық тәсілмен анықтауға мүмкіндік береді.

Комплексонометриялық тәсілмен аниондарды да анықтауға болады, ол үшін оларды бір катионмен тұнбаға түсіріп алу қажет, сосын катионның артық мөлшерін комплексон ерітіндісімен титрлейді.

Өзін- өзі тексеру сұрақтары:

1. 
   Комплексондардың формулаларын, құрылымын, металл-иондарымен реакцияларын, комплекстердің құрылымын айту керек.
   
2. 
   Әрекеттесетін қосылыстардың эквиваленттік факторын және эквиваленттің молярлы массасын есептеу керек.
   
3. 
   Металлохромды индикаторлар деген не?
   
4. 
   Комплексонометриялық титрлеуде рН әсері;
   
5. 
   Комплексонометриялық тәсілдер: тура, кері, орынбасу т.б.
   
6. 
   Комплексонометриялық тәсілдің мүмкіншілігі.
   

8.Комплекс қосылыстарды жазып, оларды атаңдар: PtCl₄∙6NH₃, PtCl₄∙5NH₃, PtCl_4∙∙4NH₃, Co(NO₃)₃∙6NH₃, Co(NO₂)₃∙KNO₂∙2NH₃.

9.Қай негіз күштірек: [Cu(NH₃)₄](OH)₂ не Cu(OH)₂ ме?

10.Қай комплекс ион тұрақтырақ: [Zn(NH₃)₄]²⁺ не [Cd(NH₃)₄]²⁺?

[Co(NH₃)₄]²⁺ не [Co(NH₃)₄]³⁺?
ДӘРІС №11. Тұндыру тәсілімен титрлеу. Аргентометрия. Роданометрия.

11.1 Тұндыру тәсілімен титрлеу

11.2 Аргентометрия. Роданометрия

11.1 Тұндыру тәсілімен титрлеу

Титрант пен анықталатын компонент арасындағы ион-алмасу реакциялары нәтижесінде нашар еритін қосылыстар түзілу процестеріне негізделген тәсілдер тұндырудың титриметриялық әдістері деп аталады. Титриметриялық тәсілде титрант (тұнбаға түсіруші реагент) дәл, яғни эквивалентті мөлшерде қосылады (ал гравиметриялық тәсілде – тұнбаға түсіруші реагент артық мөлшерде қосылады). Титрлеудің соңғы нүктесін анықтау үшін индикатор пайдаланылады. Индикатордың табиғаты және әсер ету механизмі әр түрлі болуы мүмкін, оларды титрлеу қисықтарына негізделіп таңдайды.

Титриметрияда пайдаланылатын реакциялар жоғары жылдамдықпен және толық жүруі, титрлеу жағдайында ерімеуі тиіс. Титрлеу нәтижесінде адсорбция және ілесе тұнбаға түсу процестерінің әсер етпеуі қажет. Тұнбаға толық түсу процесі қосылыстың ерігіштігіне тәуелді, сондықтан титриметрияда пайдаланылатын қосылыстардың ерігіштігі 10^-4 – 10^-5 моль/л шамасынан төмен болмауы қажет. Бірақ бұл қойылатын шартқа байланысты тұндыру тәсілімен титрлеуде пайдаланылатын реакциялардың саны азаяды.

Аргентометрияда –хлоридтер, бромидтер, иодидтер анықталады, титрант – AgNO₃ ерітіндісі;

Роданометрия (тиоцианометрия) - тура титрлеу тәсілімен күміс тұздары немесе кері титрлеу тәсілімен галогенидтер анықталады, титрант – NH₄CNS ерітіндісі;

Меркурометрия – галогенидтер анықталады, титрант – Hg₂(NO₃)₂ ерітіндісі;

Сульфатометрия – барий-, сульфат- иондары анықталады, титрант BaCl₂ немесе H₂SO₄ ерітінділері.

Барлық жағдайда да тирлеу нәтижесінде тұнба түзіледі.

Аргентометрия – бұл тұнбаға түсіру тәсілімен титрлеу, титрант ретінде 0,1 н.; 0,05н.; сирек 0,02н. және 0,01н. AgNO₃ ерітіндісінің титрін NaCl (стандарт ерітінді) арқылы анықтайды. Тәсілдің негізгі химиялық теңдеуі:

Титрлеудің соңғы нүктесін анықтауға байланысты аргентометрияны топтарға бөледі:

Мор тәсілі – хлоридтерді, бромидтерді (иодидтер мен роданидтер анықталмайды ) анықтайды, индикатор K₂Cr₂O₄.

Фаянс тәсілі – адсорбциялық индикаторлар (флуоресцеин, эозин т.б.) пайдаланылады, иодидтерді, хлоридтерді, бромидтерді анықтайды.

Гей-Люссак тәсілі – индикаторсыз тәсіл, галогенидтерді анықтайды, қазір өте сирек қолданылады , себебі жұмыс өте дәл орындалуы керек .

Роданометрия (тиоцианатометрия), Фольгард тәсілі – титрант ретінде аммоний тиоцианаты пайдаланады (0,1н. не 0,05н.). Күміс иондарын анықтайды. Тәсілдің негізгі химиялық теңдеуі :

Ag ⁺ + NH₄CNS  Ag CNS + NH₄ ⁺

Индикатор ретінде азот қышқылы қосылған темір-аммоний ашудасы немесе темір(III)тұздары ерітіндісі пайдаланылады (гидролиздену процесін болдырмау үшін азот қышқылын қосады ). Сол себебті, Фольгард тәсілінде зерттелетін ерітіндінің ортасы – қышқыл ( Мор тәсілінде –нейтрал орта). Сондықтан, роданометрия тәсілінде Ba ²⁺ , Pb ²⁺, Bi ³⁺ т.б. иондары анықтауға кедергі жасамайды.

Сонымен қатар Фольгардтың кері титрлеу тәсілі де бар. Бұл тәсілмен галогенидтерді және тиоцианаттарды анықтайды. Зерттелетін ерітіндіге титрі анықталған AgNO₃ ерітіндісінің белгілі көлемі қосылады (артық мөлшерде ), әрекеттеспей қалған AgNO₃ артық мөлшерін Fe (III)-иондарының қатысында және қышқыл ортада NH₄CNS ерітіндісімен титрлейді, ерітінді қызғылт түске боялғанша:

Fe³⁺ + 3CNS^ = Fe(CNS)₃

Иодид-иондары анықталған жағдайда жанама процестер жүруі мүмкін, себебі I^- (иодид-ионы) Fe³⁺ ионымен әрекеттесіп, дербес I₂ бөлінеді, ал йодтың түсі титрлеудің соңғы нүктесін анықтауға кедергі жасайды. Сондықтан бұл жағдайда индикаторды титрлеудің соңында қосады.

Өзін өзі тексеру сұрақтары:

1. 
   Тұнбаға түсіру тәсілімен тирлеу және оның гравиметриялық анализден айырмашылығы. Тұнбаға түсу жағдайлары, ЕК, сатылап (фракциялық) тұнбаға түсіру, ілесе тұнбаға түсіру.
   
2. 
   Аргентометриялық тәсілдің (Мор тәсілі) мәні. Стандартты ерітіндісі, индикатор, тирлеу ортасы (жауапты толық беру қажет).
   
3. 
   Фольгард тәсілінің мәні. Тура және кері титрлеу. Титранттар, индикатор,ортасы.
   
4. 
   Тұнбаға түсіру титрлеуінде пайдаланылатын реакцияларға қойылатын шарттар.
   
5. 
   Мор және Фольгард тәсілімен хлорид-және иодид-иондарын анықтаудың артықшылығы және кемшіліктері.
   
6. 
   AgNO₃ ерітіндісін NaCl ерітіндісімен титрлегенде тұнба бөлшектерінің заряды қалай өзгереді? Изоэлектрлік нүкте дегеніміз не? Мөлдірлену нүктесіне дейін титрлеу дегеніміз не? Лайлану нүктесіне дейін титрлеу дегеніміз не?
   
7. 
   Хлоридтерді Мор тәсілімен анықтаған кезде аммоний иондарының кедергі жасау процестерін түсіндіру қажет.
   
8. 
   Абсорбциялық индикаторларды пайдалану тәсілінің мәні (Фаянс тәсілі) . Кемшіліктері, артықшылықтары.
   
9. 
   Флуоресцеин мысалында ерітінді рН-ның индикатордың қасиетіне әсерін түсіндіру қажет .
   
10. 
    Галогенидтерді меркурометриялық тәсілмен анықтаудың мәні. Стандартты ерітінді.
    
11. 
    Меркурометрия тәсілінде пайдаланылатын индикаторлар. Темір роданидін және дифенилкарбазонды пайдаланған жағдайдағы титрлеу ерекшеліктері.
    
12. 
    Аргентометрия, тиоцианометрия, меркурометрия тәсілдерінің артықшылықтары және кемшіліктерін салыстыру қажет.
    
13. 
    Әдістемелік қателер, оларды кеміту тәсілдері.
    

14. Аргентометрия және меркурометрия тәсілдерінің артықшылығы және кемшіліктері.

1. 
   Потенциометрия. Потенциометриялық титрлеу
   
2. 
   Кондуктометриялық анализ
   

Потенциометрияда индикаторлық электродтың 2 класы қолданылады: 1) электрон алмасатын электродтар – фазалар арасындағы шекарада электрондар қатысында реакциялар жүреді; 2) ионалмасатын, ионселективті электродтар – фазалар арасындағы шекарада ионалмасу реакциялары жүреді. Ионселективті электродтар ішіндегі ең маңыздысы - шыны электродтар: шар тәрізді, өте жұқа, құрамы 22% Na₂O, 6% CaO, 72% SiO₂ тұратын шыны ыдысқа 0,1М НСІ құйып, AgCI –мен жабылған хлор күміс электродын батырады. Сонда оның кестесі:

Шыны электродты жұмыс алдында 0,1М НСІ ерітіндісінде 8 сағаттай ұстайды. Шыны электродтың қалыңдығы 0,1мм, сондықтан оны сүртуге болмайды. Потенциалды өлшеу үшін потенциометрлер қолданылады: шкаласы милливольтты, рН-ты көрсетеді. Потенциометрия әдісінде тура потенциометрия және потенциометриялық титрлеу қолданылады. Титрлеу әдісінің дәлдігі жоғары, себебі эквивалент нүкте (э.н.)тұсында аз ғана концентрацияның өзгеруіне индикатор электроды потенциалының үлкен өзгерісі сәйкес келеді. Э.н. – ге жақындағанда титранттан аздап құю керек. Потенциометрия әдісінде де реакцияның барлық түрін қолдануға болады: бейтараптау, тотығу-тотықсыздану, комплекс түзу, тұнбаға түсіру. Э.н. анықтау үшін Е = f ( V) не рН = f (V) графиктерін құрады (интегралды қисық), ал дәлірек э.н. табу үшін ∆Е/∆V = f (V) не ∆рН/∆V = f (V) (дифференциалды қисық) графиктерін құрады. Бұл әдістің жетістіктері: тез және қарапайым , лай және түсті ерітінділерде де анализ жасауға болады. Әдістің қатесі 0,5-1% арасында. Қазіргі кезде көптеген иондарға арналған ионселективті электродтар бар.

Электр өрісінде аниондар анодқа, катиондар катодқа тартылады. Ерітіндінің электр өткізгіштігі деп уақыт бірлігі ішінде ертінді арқылы өткен электр мөлшерін атайды:

І – тоқ күші;

L – электрөткізгіштік;

Е – кернеу.

χ- меншікті электрөткізгіштік.

Аудандағы 1см² өзара 1 см арақашықтықта орналасқан екі электрод арасында орналаскан электролит электрөткізгіштігін меншікті электрөткізгіштік χ деп атайды. Өлшем бірлігі , См/ см.

Аналитикалык химияда көбінесе эквиваленттік электр өткізгіштік λ(қозғалғыштық) пайдаланады. Эквиваленттік электрөткізгіштік - арақашықтығы 1см екі электрод арасында орналасқан құрамында 1 эквивалент зат бар электролит ертіндісінің электрөткізгіштігі. Өлшем бірлігі См * см²/моль-экв Эквиваленттік электрөткізгіштік пен меншікті электрөткізгіштік арасында мынандай байланыс бар:

λ= χ  1000/ C_н

Ерітіндіні сұйылту кезінде λ артады. Шексіз сұйылту кезінде максимальды шамасына жетеді λ∞. Кольрауш заңы немесе аддитивтілік заңы: Электролиттің шекті сұйылту кезіндегі эквиваленттік электрµткізгіштігі катион мен анионның қозғалғыштықтарының қосындысына тең болады.

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

Электролит және концентрацияның әсері. Орташа концентрацияда концентрация кеміген сайын λ артады. Өте сұйытылған концентрация үшін ≤ 0,001 М

λ = λ∞ - а√ с; а – электролит табиғатына байланысты шама.

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 .

Катодта жүретін процесс: Meⁿ⁺ + ne  Me (сынапта еру,амальгама). Анодта:

Hg – 2e = Hg²⁺ түзілген сынап ионы ерітіндідегі CI^--мен Hg₂CI₂ түзеді. Егер ерітіндіде бірнеше элемент катиондары болса, полярограммада сонша толқын болуы мүмкін, егер Е_1/2 мәндерінде айырмашылық болса. Сандық анализде анықталатын затты табу үшін 1. градуирлік график әдісі;

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 + 4K⁺; Cu²⁺ +e → Cu⁺ болғандықтан

m_экв. = А(Сu)/1, яғни 63,5г/моль. Бөлінген йодты натрий тиосульфатымен титрлеу арқылы мыс массасы анықталады.

Әдістің жетістігі: экспресс әдіс; қарапайым әдіс; аппаратуралары – миллиамперметр, реостат, тұрақты тоқ көзі – 1,5-2 в беретін аккумулятор, вольтметр.

13.2 КУЛОНОМЕТРИЯЛЫҚ АНАЛИЗ

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.

Біртекті жүйелердің электромагнитті сәулені жұтуы.

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 = lg1/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

lgI_o/I_l = lc, А = lc. Егер l = 1см, 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/l∙C, 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.

14.2 Фотометриялық (спектрофотометриялық) титрлеу

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: 1г 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 /0,5г/ алдымен техникалық сосын аналитикалық таразыда өлшендер – М₂, көлемі 300-350мл болатын стаканға салып, 10-15см³ су құйындар. Ақырындап 3-5см³ 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 100см³ дейін су құйып қайнағанға дейін қыздырып, оған тез 30-40см³ ыстық қымыздық қышқылы ерітіндісін не аммоний оксалатын құйындар /1г қышқылды не тұзды 30-40см³ 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 [Алексеев] 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 /~2см³/0,5см³ 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 [Алексеев]/. 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 0,01М аммоний оксалаты ерітіндісіндегі ерігіштігінен қанша есе артық? Жауабы: 200 есе.

4. Егер PbSO₄ ерігіштігі 0,045г/л, ал PbI₂ ерігіштігі 300г/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 [Алексеев] )?
   
2. 
   Қышқылдардың концентрациясын анықтау үшін натрий тетраборатын стандарт ерітінді ретінде қолдану ыңғайлы. Неге? (10.1. [Васильева]; §69 [Алексеев] ).
   
3. 
   Тұз қышқылын натрий тетраборатымен титрлегенде жүретін реакция теңдеуін жазыңдар. Натрий тетраборатының эквиваленттік массасы неше тең? ( 10.1. [Васильева]).
   
4. 
   Индикатор ретінде неге метилоранж қолданылады? (10.2.1. [Васильева];