Т. Р. Рыспеков, Б. Д. Балғышева
KCl стандартты ерітіндісінің бастапқы көлемі
жүктеу/скачать 0,83 Mb.
|
treatise140794
- Бұл бет үшін навигация:
- 3 ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ТАЛДАУ ӘДІСТЕРІ 3.1 Физикалық-химиялық талдау теориясы туралы жалпы сұрақтар
KCl стандартты ерітіндісінің бастапқы көлемі.
Фотометр жалынына кезекпе-кезек концентрацияның өсуі бойынша калий хлоридінің стандартты ерітінділерін енгізіп отырады және құрылғының көрсеткіштерін бағанаға сай жазып отырады. Градуирлеу қисығы келесідей тұрғызылады: тігінен (ордината) нәтижелерге сәйкес масштабта қондырғы көрсеткіштері, көлденең (абцисса) сызық бойынша нәтижелерге сәйкес келетін ерітіндідегі К2О мөлшері. Сәйкестендіру графигі тұрғызылғаннан кейін фотометр жалынындағы зерттелініп жатқан ерітінділерді қарап, нәтижелерді жазып отырады. Зерттелінетін өсімдікті материалдағы К2О мөлшері % 𝑥 = , формуласымен анықталады. а- сәйкестендіру графигі арқылы табылған К2О мөлшері V- ерітінді көлемі, мг/дм3 m- талданатын өсімдікті материалдың массасы, мг 1/1000 1см3зерттелінетін ерітіндідегі К2О мөлшері; 100-пайыздықпен белгіленетін коэффициент. Сараптама нәтижелерін абсолютті құрғақ ерітіндіге қайта есептеу үшін алынған нәтижелерді у түзетуіне көбейтеді. Мұнда у- гигроскопиялық ылғалдың мөлшері, %. Реактивтер: 1) KCl-дың бастапқы үлгі ерітіндісін 1л өлшеуіш құтыда ерітіп, белгіге дейін дистелденген сумен келтіреді; 2) концентрленген х.т. күкірт қышқылы. 3 ФИЗИКАЛЫҚ-ХИМИЯЛЫҚ ТАЛДАУ ӘДІСТЕРІ 3.1 Физикалық-химиялық талдау теориясы туралы жалпы сұрақтар Талдаудың аспаптық әдістерінен ең көп таралғаны физикалық-химиялық әдістер. Олардың мәні- жүйенің анықталатын компоненттерінің құрамы мен күйі арасында корреляциялық тәуелділік орнату және олардың физикалық қасиеттері болып табылады. Мысалы, ерітіндінің оптикалық тығыздығының немесе электр өткізгіштігінің ерітіндідегі жеке элементтердің концентрациясына тәуелділігі. Сандық талдаудың физикалық-химиялық әдістері салыстырмалы болып табылады, себебі олар зерттелетін жүйелердің (ерітінділердің) физикалық параметрлерін эталондармен салыстыруға негізделген. Стандарт ерітінділердің талдаудан алынған нәтижелері, негізінен, формуламен немесе құрам-қасиет диаграммасы түріндегі графикпен көрсетіледі, ол өз кезегінде зерттелетін ерітіндіні заттардың концентрациясының кең ауқымында анықтауға мүмкіндік береді. Талданып жатқан жүйенің қасиеттерін қадағалауға негізделген физикалық принциптерге байланысты талдаудың физикалық-химиялық әдістері оптикалық, электрометрлік, хроматографиялық және радиометрлік деп жіктеледі. Ерітінділердің оптикалық қасиеттерін анықтау үшін оның оптикалық қасиеті (жарық жұту, жарық өткізу, жарықтың шашырауы, поляризацияланған жарықтың поляризациялану жазықтығының айналуы, заттың қалдық жарықтануы) мен құрамының арасындағы байланысты пайдаланатын талдаудың фотометрлік әдісі қолданылады. Зерттелетін зат пен жарық энергиясының өзара әрекеттесу қасиетіне және өлшейтін аппарат түріне байланысты фотометрияның келесі түрлері бар: 1) фотоколориметрлік әдіс- заттың мөлшерін жарық көрінетін белгілі интервал ауданында полихроматты спектрді жұтуымен анықталуы; 2) спектрофотометрлік әдіс-заттың мөлшерін монохроматты жарықты жұтуымен анықталуы; 3) нефелометрлік және турбидиметрлік әдістер - зерттелетін заттың өлшенген бөлігінің жарық ағынын шашырату немесе жұту қарқындылығымен анықталуы; 4) поляриметрлік әдіс- заттың ерітіндісі арқылы жарықтың поляризация жазықтығының айналу өзгерісімен анықталатын сандық талдау әдісі; 5) рефрактометрлік әдіс-заттың ерітіндісінен жарықтың сыну коэффициенті арқылы оның концентрациясын анықтау әдісі; 6) люминесцентті талдау (флуорометрия) - ультракүлгін сәулелендіруден пайда болатын флуоресценция (екіншілік электромагниттік сәулелену) қарқындылығымен заттың мөлшерін анықтау; Талдаудың электрохимиялық әдістерінің ішінде кондуктометрлік, потенциометрлік, полярографиялық , кулонометрлік және тағы басқа талдау әдістерін ажыратады, олар ерітінділердің электрөткізгіштігіне және заттардың концентрациясына тәуелділігіне немесе тотығу-тотықсыздану реакцияларында өтетін электр қуатының мөлшерін тіркеуге негізделген. Талдаудың физикалық әдістеріне жеке заттардың немесе элементтердің мөлшерін анықтау, оның жылулық, жарықтық, электромагниттік және радиациялық сәулелену әсерінен молекулалардың, атомдардың немесе атом ядроларының қасиеттерінің өзгеруіне негізделген әдістері жатады. Келесідей физикалық әдістер қолданылады: 1) эмиссиондық спектральды талдау - қозған атомдардың сәулелену спектрі арқылы элементтердің сапалық және сандық талдау әдісі; 2) радиометрлік – зерттелетін заттың радиоактивтілігін өлшеуге негізделген әдіс; 3) белсендіруді талдау- зерттелетін заттың нейтронды ағынмен немесе зарядталған бөлшектермен сәулелендірілгенде жасанды радиоактивтіліктің пайда болуына негізделген әдіс; 4) масс-спектрометрлік талдау - заттың атомдары мен молекулаларының массасы бойынша сапалық және сандық талдау әдісі; Химиялық қосылыстардың құрылымын анықтау үшін молекулалық спектроскопия өте маңызды. Молекулалардың геометриясы рентгендік құрылымдық талдау әдістерімен зерттеледі. Электрондар мен атомдық ядролардың өзара әрекеттесуін анықтау ядролық магниттік резонанс (ЯМР), электронды парамагниттік резонанс (ЭПР), ядролық квадрупольдік резонанс (ЯКР), гамма-резонанстық спектроскопия сияқты зерттеу әдістерін жасауға мүмкіндік берді. Бөлшектердің құрылымын анықтау үшін масс-спектроскопия әдісі қолданылады. Кинетикалық әдістердің қатары ЭПР және ЯМР-спектроскопиясын қолданумен, импульстік фотолиз және радиолиз әдістерімен байланысты құралдармен толтырылды. Русин Г.Г. (1990) физикалық-химиялық талдау қосылыстардың немесе қарапайым заттардың әртүрлі физикалық қасиеттерін тиісті құралдарды пайдалана отырып өлшеуге негізделген сандық әдістер көп мөлшерін біріктіретінін жазады. Бұл қасиеттерге мыналар жатады: тығыздық, беттік керілу, тұтқырлық, сәулелену энергиясын жұтып алу (рентген сәулелері, ультракүлгін, көрінетін, инфрақызыл сәулелену және микротолқындар), лайлану, сәулелену (қозу нәтижесінде), жарықтың комбинациялық шашырауы, жарықтың поляризация жазықтығының айналуы, сыну көрсеткіші, ауытқу (дисперсия), флуоресценция және фосфоресценция, рентген сәулелерінің және электрондардың дифракциясы, ядролық және электронды магнитттік резонанс, жартылай электродтық потенциалдар, ыдырау потенциалдары, электрөткізгіштік, диэлектрлік тұрақты, магниттік сезімталдық, фазалық ауысулардың температурасы (қайнау, балқу және т.б.), реакция температурасы (жану, бейтараптандыру және т.б.), радиоактивтілік және басқа да физикалық қасиеттер. Бөлу мен концентрлеудің физикалық-химиялық әдістері - экстракция, ион алмасу, хроматография, диализ, электрофорез және т.б. Талдаудың физикалық-химиялық әдістері өндіріс жағдайларында үдерістерді автоматты түрде бақылауға және реттеуге мүмкіндік береді. Басқару құрылғылары ретінде әр түрлі автоматтық анализаторлар қолданылады. Кез-келген автоматтық анализатор мынадай негізгі бөліктерден тұрады (5 – сурет, а): 1) басқару блогы (реттелуші үдерістер жүретін және реттелуші параметрлерді өлшейтін ыдыс); 2) өлшеу блогы (реттелуші параметрдің мәнін анықтайтын құрылғы); 3) тіркеу блогы (сілтеуші немесе автоматты түрде жазушы бола алатын реттелуші параметрдің мәнін тіркейтін құрылғы). Үдерістерді автоматты түрде реттеу сызбалары (5-сурет, б) тіркеу блоктарының орнына келесі құрылғылардан тұрады: 1) реттеуші блок (берілген технологиялық үдеріс үшін алдын ала берілген қалыпты параметр мен жүйенің өлшенген параметрі мәндерін салыстыруды қамтамасыз ететін құрылғы, технологиялық үдеріске байланысты берілген параметр тұрақты немесе айнымалы болуы мүмкін); 2) атқарушы механизм (жүйенің реттелуші параметріне тәуелді реттеуші блокпен басқарылады және реагент әрекеттесуші затты жеткізілім реттеушісімен өзара әрекеттеседі; кейбір сызбаларда жеткізілім реттеушісі болмайды және оның қызметін атқарушы механизм орындайды). Әрекеттесуші затты жеткізу Жеткізілім реттеушісі Тіркеуші блок Атқарушы механизм Реттеуші блок Бақылаушы блок Бақылаушы блок
Өлшеу блоктарының қызметі кейбір физикалық-химиялық қасиеттерді - электрөткізгіштікті, заттардың түсін, лайлануды, электрқозғалтқыш күшті және т.б. қасиеттерді сипаттайтын шамаларды өлшеуге негізделген. Реттеуші және тіркеуші блоктар ретінде: фототоктарды, сыну көрсеткішін өлшейтін құрылғылар, гальванометрлер және т.б. қызмет атқарады. Ауыл шаруашылығында автоматты реттеуді ауылшаруашылық дақылдарын гидропоникалық өсіруде және әртүрлі биотехнологияларда кеңінен қолданылады. Физикалық-химиялық әдістер оларды сандық химиялық талдаудың классикалық әдістерінен ажырата алатын бірқатар ерекшеліктерге ие: гравиметриялық (салмақтық) және титрометрлік (көлемдік). Зерттеудің физикалық – химиялық әдістерінің барлығы дерлік алдын ала зерттелген құрам-қасиет тәуелділігіне негізделген. Кез-келген физикалық-химиялық әдісті әзірлеу мен қолданудың бірінші кезеңі - зерттеліп жатқан үлгінің құрамы мен математикалық формула немесе график түрде көрсетілген оның қандай да бір қасиеттерінің арасында байланыс орнату болып табылады. Осылайша, потенциометрияда топырақ ерітіндісіндегі ионның белсенділігі мен электродтың потенциалы, эмиссиялық спектроскопияда - белгілі бір толқын ұзындықтарының сәулелену қарқындылығы мен плазма жағдайына ауыстырылған, үлгідегі жекелеген элементтердің мөлшерін арасындағы байланыс пайдаланылады. Жоғарыда келтірілген мысалдардағы маңызды жағдай, ол талдаудың әртүрлі түрлерінде әртүрлі концентрациялар анықталады: белсенді концентрацияны потенциометрлік түрде анықтайды, ал жалпы концентрацияны жалын фотометрия әдісімен анықтайды. Осыған байланысты концентрацияның бір түрін басқасына айналдыра білу керек. Талдаудың физикалық – химиялық әдістерінің тағы бір ерекшелігі - қалыпты жағдайда оның көлемінен зат немесе жүйе қасиеттерінің көрсеткіштерінің тәуелсіздігі. Мысалы, электрод потенциалы ерітіндінің қандай көлеміне батырылғанына тәуелді емес; қыздырғыш жалынына енгізілген заттың сәулелену қарқындылығы енгізілген ерітіндінің жалпы көлемімен емес, оның жеткізу жылдамдығы және концентрациясымен анықталады. Бұл зерттеу барысын айтарлықтай жеңілдетуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, кейбір физикалық-химиялық әдістер топырақ пен өсімдіктердің құрамын, құрылымын, қасиеттерін ешқандай химиялық амалдарсыз зерттеуге мүмкіндік береді. Заманауи өндірісте pH, pCa, pK, pNa, , pNO3, pNH4, pCl және басқаларын анықтау үшін ион-селективті электродтар өндіріліп жатыр. Мұндай электродтарды топыраққа немесе егістікте өсімдікке тікелей енгізуге де болады және нәтижені үнемі немесе периодты түрде визуальды режимде де, автоматты режимде де алуға болады. Инфрақызыл спектроскопия әдісі топырақ немесе биообъектілердің өзгеріссіз үлгісіндегі ең маңызды атомдық топтар мен химиялық байланыстар жайлы нақты сипаттамаларды береді. Бұзылмаған үлгілермен жұмыс жасау мүмкіндігі 2 себеп бойынша маңызға ие. Біріншіден, осы техниканың көмегімен топырақтың немесе өсімдікпен оның құрамдас бөліктерінің шынайы күйі туралы ақпарат аламыз, ал химиялық талдау кезінде нысан туралы қорытындыны тек құрамы жайлы деректер негізінде жасаймыз. Екіншіден, дәл осындай әдістер тұрақты түрде топыраққа енгізілген құрылғылар арқылы және ұшақтар мен жасанды жер серіктерге орнатылған аспаптарды пайдаланып, топырақ пен өсімдіктердің шағылу спектрін өлшеу арқылы да қашықтықтан өлшеулерге мүмкіндік береді. Дегенмен, барлық аспаптық әдістердің мұндай мүмкіндіктері жоқ. Мысалы, эмиссиялық спектральды талдау кезінде, үлгі кернеу доғасының жалынында толығымен буланып кетеді. жүктеу/скачать 0,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||