Т. Р. Рыспеков, Б. Д. Балғышева
Сулы ертінділердегі ион концентрациясын анықтауда ионоселективті электродтарды қолдану
жүктеу/скачать 0,83 Mb.
|
treatise140794
| 3.11.3 Сулы ертінділердегі ион концентрациясын анықтауда ионоселективті электродтарды қолдану
Сулы ерітінділерде иондық компоненттердің және олардың қосылыстарының макро- және микро концентрацияларын ионоселективті электродтар (ИСЭ) арқылы анықтау әдістері осы электродтарды қолдану техникасымен және аналитикалық тәсілдермен ерекшеленеді. Химиялық құрамы әртүрлі болып келетін сулы ерітінділерге талдау жасау барысында аналитикалық талаптарға және ионоселективті электродтарды (ИСЭ) қолданудың нақты шарттарына сәйкес белгілі әдістемені өңдеп немес жаңа әдістеме жасап шығару керек. Тікелей потенциометрдің негізгі артықшылықтары – жеткілікті дәрежедегі жоғары сенімділігі, әмбебаптығы және жылдам анықталуы. Ол: - көпкомпонентті ерітінділерде жекелеген ионның белсенділігін анықтау (термодинамикалық концентрация); - оннан бір бөлігіндегі миллилитр көлемдік үлгінің микроанализін орындау; - реакция кинетикасын зерттеу; - стационарлық жағдайда (зертханалық, басқару бекетінде) ғана емес, сондай-ақ далалық жағдайдағы анықтамаларды орындау; - талдаудың басқа әдістерімен бірге үйлестіре отыра талдаудың тиімділігін айтарлықтай өсуі; - тұнық емес және түрлі-түсті ерітінділерде, тіпті тұтқыр пасталарда анықтамаларды орындау; - түрлі нысандар мен үдерістерді (гидрохимиялық, экологиялық, медициналық және биологиялық зерттеулер, өндірістегі технологиялық үдерістер және басқалар) бақылау үшін in siti өлшеу; - ақпараттық параметрді (электрод жүйесінің ЭҚК) анықталатын ионның белсенділігімен тікелей байланыстыру. Бұл электрлік сигналдарды өңдеуге негізделген басқа да әдістер сияқты, аналитикалық талдауларды автоматтандыруға мүмкіндік береді. Үлгілерді дайындау. Үлгілерді дайындаудағы принциптер сақталынуы тиіс ең маңызды принциптер болып табылады. Ерітінділердің иондық күші. Ион концентрациясын өлшеу барысында ерітінділердің иондық күші ескерілуі қажет. Бұл ионселективті электродтардың (ИСЭ) иондық компоненттердің белсенділігіне сезімтал, ал олар өз кезегінде, ерітіндідегі иондардың концентрациясымен функционалды түрде байланысты болып келеді. Иондық компоненттердің концентрациясын ИСЭ әдісімен анықтаудың негізгі принципі – аналитикалық үдерісте қолданылатын барлық ерітінділердің иондық күштерін тұрақты мәнінде сақтау болып табылады. Бұл үшін талданатын ерітіндіге белгілі бір арақатынаста иондық күші жеткілікті мөлшерде жоғары индифференттік электролит енгізіледі. Химиялық ерітінділерді дайындау. ИСЭ диссоциацияланған күйдегі анықталатын ионның активтілігіне әрекет ететіндіктен, «толық» концентрацияны анықтау үшін, кешендерге немесе ионды жұптарға байланысқан анықталынатын иондарды бос диссоциацияланған күйге көшіру қажет. Сәйкес жағдайларда ерітіндідегі әртүрлі тотығу дәрежесі бар элементтерді анықтау мүмкін болады. Талдау кезінде ерітіндідегі тотығу немесе тотықсыздану жағдайларын қамтамасыз ету арқылы (белгілі бір құрамдық заттарды енгізу әдісі), реакция барысында иондарды бір тотығу дәрежесінен екіншісіне ауыстыруға болады. ИСЭ – нің кедергі жасайтын иондарға селективтілігі шектеулі екендігін ескере отыра, осы иондардың ИСЭ – нің электродтың функциясына әсерін төмендететін, сәйкесінше анықталудың сенімділігін арттыратын іс – шаралар жасалынуы тиіс. Ол үшін талданатын ерітіндіге кедергі келтіретін иондардың әсерін азайтатын реагенттерді қосады. Әдетте, кедергі келтіретін иондарды не тұндырады, не осы иондарды ұстап отыратын аз диссоцияцияланатын кешендерді түзеді. рН ерітінділерінің мәні. Көптеген анықтамаларды ИСЭ көмегімен жүзеге асырылғанда, талданатын ерітіндінің оптималды рН мәнін сақтау қажет. Олай болмаған жағдайда, ИСЭ-нің H3O + немесе OH- иондарына сезімталдығына байланысты бірінші ретті кедергі әсері (мысалы, Na +, K +, NH4+ иондарына сезімтал шыны электродтар үшін), сондай-ақ анықталынатын еркін иондардың H3O+ немесе OH- иондарымен әрекеттесуінен концентрациясының төмендеуіне байланысты, екінші ретті кедергі әсері пайда болуы мүмкін. Бұл үшін суда әлсіз диссоциацияланатын және анықтауға (мысалы, ацетат буферіне) кедергі келтірмейтін буферлік ерітінділер пайдаланылады. Сонымен қатар түрлі сілтілер және қышқылдар да қолданылады (NaОН, KОН, NH4ОН, НС1 және басқалары). Индифферентті электролиттер. Тәжірибеде, жоғарыда айтылған, зерттелетін ерітінділерді дайындаудың принциптарын, барлық функцияларды иондық күші жоғары, құрамында кедергі келтіретін иондардың әсерін азайтатын күшті кешен түзуші реагенті бар, буферлік ортадағы индифференттік электролитте біріктіру арқылы жүзеге асыруға ұмтылады. Индифферентті электролитке келесі талаптар қойылады: бұл электролит құрамында ИСЭ - нің бетіне зиян келтіретін кедергі иондар мен компоненттері болмауы керек; рН мәні талдау үшін оптималды мәндер диапазонында болуы керек; индифферентті электролиттің буферлігі талданған үлгімен араластырылғаннан кейін сутегі иондарының тұрақты белсенділігін қамтамасыз етуге жеткілікті болуы керек. Техникалық құралдар мен рективтер кешеніне қойылатын жалпы талап. Электрохимиялық тізбектердің электр қозғаушы күшін (ЭҚК) анықтау үшін өлшеу қателігі 1 мВ аспайтын, кедергісі жоғары (R ≥ 1011 Ом) әр түрлі милливольтметр қолдануға болады. Ерітінділерді араластыру үшін, әсіресе индифферентті электролитті қолданған жағдайда, айналым жылдамдығы басқарылатын магниттік араластырғыштарды пайдалану қажет. Стандартты ерітінділерді дайындау үшін қолданылатын реактивтер «х.т.» немесе «ер.т» тазалық категорияларына ие болуы керек. Индифферентті электролиттерді дайындау үшін «а.т.» тазалық катерегориясындағы реактивтерді пайдалануға болады. Сәйкестендіру сипаттамаларын анықтау.Электродтық жүйенің градуирлеу сипаттамаларын эмпирикалық анықтау салыстыру электродының потенциалын, сұйық диффузиялық потенциалдарын анықтаудың сенімсіздігіне, сондай-ақ басқа да кедергі келтіретін температура, ерітіндінің иондық күші факторларының әсерінің өзгеруінен туындайтын талдаудың нәтижесінің қателігін азайту үшін қажет. 0,1 М стандартты ерітіндісін диссоциацияланған сумен сұйылту әдісімен, 10-еселік сұйылтуымен ерекшеленетін ерітінді сериясын дайындайды. Белгілі бір қатынаста (әдетте 1:1), көлемі дәл өлшенген (10-50 л) стандартты ерітіндіні және индифферентті электролитті магниттік араластырғышпен мұқият араластырады. Барлық калибрлік ерітіндіге ретімен электродтық жүйені батырады және әрбір ерітіндідегі электродтық жүйенің ЭҚК өлшейді. ИСЭ тепе - теңдік потенциалын орнатқаннан кейін құралдың көрсеткіші алынады. Иондық компонентің концентрациясы 10-3 М және иондық күші i ≈ 0,5 М құрайтын ерітіндіде тепе-теңдік потенциалын құру уақыты 10-30 секунд. Иондық компоненттің концентрациясы аз кезінде уақыт бірнеше минутқа дейін артады. Содан кейін, жоғары концентрациялар аймағында түзу сызықты құрайтын және электрод жүйесінің ЭҚК-інің анықталынатын ионның концентрациясының логарифмінен сызықтық тәуелділігін көрсететін сәйкестендіру графигі құрылады. Анықталынатын ионның төмен концентрация мәндерінде, электродтық жүйенің ЭҚК - нің осы ионның құрамынан тәуелділігінің сызықтық емес сипаты байқалады. Калибрлеу графигін дәл тұрғызу үшін аралық нүктелерді анықтау керек. Мысалы, стандартты ерітіндінің 2∙10-6, 4∙10-6, 6∙10-6 М. Егер талдау кезінде ерітіндіде анықталынатын ионның концентрациясы шамамен белгілі болса, онда ИСЭ электродтық функциясының бүкіл диапазонында сәйкестендіру кескінін құрудың қажеті жоқ. Мұндай жағдайда, ерітіндідегі анықталынатын ионның болжанған концентрациялардың барлығын қамтитын стандартты ерітінділердің сериясын дайындау жеткілікті. Сәйкестендіру сипаттамаларын анықтау үшін операцияларды жүргізген кезде келесі шарттарды сактау ұсынылады: стандартты және талданатын ерітінділердің температуралары тең болуы керек; стандартты және талданатын ерітінділердің иондық күші бірдей болуы керек; сәйкестендіру сипаттамаларын, құрамында зерттелетін ионнан басқа, анықталынатын ерітіндідегідей иондық компоненттері бар стандартты ерітінділердің көмегімен анықтаған дұрыс; сәйкестендіру сипаттамаларын анықтау кезінде концентрациясы төменірек ерітіндіден бастап, біртіндеп концентрациясы жоғарырақ ерітінділерге көшу тиіс. Сәйкестендіру сипаттамаларын анықтау нәтижесінде электрохимиялық тізбектің ЭҚК - нің ерітіндіде талданған ионның компоненттерінен функционалдық тәуелділігінің жеке мәндерін табады. Алайда, уақыт бойынша тұрақты және өзгермейтін стехиометриялық коэффициенттерге тән «классикалық» әдістерге (гравиметрлік, титриметрлік) қарағанда, ИСЭ қолданумен потенциометрлік талдауда сәйкестендіру сипаттамасын анықтау, талданатын ерітіндідегі ион компонентінің құрамының зерттеу уақытпен тікелей байланысты болуы керек (мөлшерлеу сипаттамасының тұрақсыздығына байланысты). Мөлшерлеу сипаттамасын әрдайым тексеріп отыру керек. 10-20 рет анықталғаннан кейін бақылауды жүзеге асырған жөн. жүктеу/скачать 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|