Ətraf mühit mühəndisləri xammalın, məhsulların və istehsal tullantılarının kimyəvi tərkibini bilməlidirlər və mühit- hava, su və torpaq; zərərli maddələri müəyyən etmək və onların konsentrasiyasını müəyyən etmək vacibdir. Bu problem həll olunur analitik kimya - maddələrin kimyəvi tərkibini təyin edən elm.

Analitik kimyanın problemləri, əsasən, instrumental adlanan fiziki-kimyəvi analiz üsulları ilə həll edilir. Onlar maddənin tərkibini müəyyən etmək üçün onun bəzi fiziki və ya fiziki-kimyəvi xassələrinin ölçülməsindən istifadə edirlər. O, həmçinin maddələrin ayrılması və təmizlənməsi üsullarına dair bölmələri əhatə edir.

Bu mühazirə kursunun məqsədi onların imkanlarını idarə etmək üçün instrumental analiz metodlarının prinsipləri ilə tanış olmaq və bu əsasda mütəxəssislər - kimyaçılar üçün konkret vəzifələr qoymaq və təhlilin nəticələrinin mənasını başa düşməkdir.

Ədəbiyyat

Aleskovski V.B. s. fiziki-kimyəvi analiz üsulları. L-d, "Kimya", 1988

Yu.S.Lyalikov. Fiziki və kimyəvi analiz üsulları. M., "Kimya" nəşriyyatı, 1974

Vasiliev V.P. Nəzəri əsas analizin fiziki-kimyəvi üsulları.M., Ali məktəb, 1979

A.D.Zimon, N.F.Leşçenko. kolloid kimya. M., "Aqar", 2001

A.I. Mişustin, K.F. Belousova. Kolloid kimya (Metodik vəsait). MIHM nəşriyyatı, 1990

İlk iki kitab kimya tələbələri üçün dərslikdir və buna görə də sizin üçün kifayət qədər çətindir. Bu, bu mühazirələri çox faydalı edir. Bununla belə, fərdi fəsilləri oxuya bilərsiniz.

Təəssüf ki, rəhbərlik hələ də bu kurs üçün ayrıca kredit ayırmayıb, ona görə də material fiziki kimya kursu ilə birlikdə ümumi imtahana daxil edilib.

2. Təhlil üsullarının təsnifatı

Keyfiyyət və kəmiyyət təhlilini fərqləndirin. Birincisi müəyyən komponentlərin mövcudluğunu müəyyənləşdirir, ikincisi - onların kəmiyyət məzmunu. Təhlil üsulları kimyəvi və fiziki-kimyəvi olaraq bölünür. Bu mühazirədə biz yalnız analitin müəyyən xassələrə malik birləşmələrə çevrilməsinə əsaslanan kimyəvi üsulları nəzərdən keçirəcəyik.

Qeyri-üzvi birləşmələrin keyfiyyət analizində sınaq nümunəsi suda və ya turşu və ya qələvi məhlulda həll olunmaqla maye vəziyyətə keçirilir ki, bu da kationlar və anionlar şəklində elementləri aşkar etməyə imkan verir. Məsələn, Cu 2+ ionları parlaq mavi 2+ kompleks ionunun əmələ gəlməsi ilə müəyyən edilə bilər.

Keyfiyyət təhlili fraksiya və sistematik olaraq bölünür. Fraksiya analizi - təxminən məlum tərkibə malik qarışıqda bir neçə ionun aşkarlanması.

Sistemli analiz, ayrı-ayrı ionların ardıcıl aşkarlanmasının müəyyən bir üsuluna uyğun olaraq tam təhlildir. Oxşar xassələrə malik olan ayrı-ayrı ion qrupları qrup reagentləri vasitəsi ilə təcrid olunur, sonra ion qrupları alt qruplara, o da öz növbəsində sözdə istifadə edilərək aşkar edilən ayrı-ayrı ionlara bölünür. analitik reaksiyalar. Bunlar xarici təsiri olan reaksiyalardır - yağıntı, qaz təkamülü, məhlulun rənginin dəyişməsi.

Analitik reaksiyaların xassələri - spesifiklik, seçicilik və həssaslıq.

Spesifiklik verilmiş ionu başqa ionların iştirakı ilə xarakterik əlamətə (rəng, qoxu və s.) görə aşkarlamağa imkan verir. Belə reaksiyalar nisbətən azdır (məsələn, qızdırılan zaman maddəyə qələvi təsir etməklə NH 4+ ionunun aşkarlanması reaksiyası). Kəmiyyətcə reaksiyanın spesifikliyi müəyyən ediləcək ion və müdaxilə edən ionların konsentrasiyalarının nisbətinə bərabər olan məhdudlaşdırıcı nisbətin qiyməti ilə qiymətləndirilir. Məsələn, Co 2+ ionlarının iştirakı ilə dimetilglioksimin təsiri ilə Ni 2+ ionuna düşmə reaksiyası Ni 2+ ilə Co 2+ arasında 1:5000-ə bərabər olan məhdudlaşdırıcı nisbətdə uğur qazanır.

Seçicilik reaksiyanın (və ya seçiciliyi) yalnız bir neçə ionun oxşar xarici təsir verməsi ilə müəyyən edilir. Seçicilik nə qədər böyükdürsə, oxşar effekt verən ionların sayı da bir o qədər azdır.

Həssaslıq reaksiyalar aşkarlama həddi və ya seyreltmə həddi ilə xarakterizə olunur. Məsələn, sulfat turşusunun təsiri ilə Ca 2+ ionuna mikrokristaloskopik reaksiyada aşkarlanma həddi bir damcı məhlulda 0,04 μg Ca 2+ təşkil edir.

Daha çətin vəzifə üzvi birləşmələrin analizidir. Karbon və hidrogen nümunənin yanmasından sonra müəyyən edilir, buraxılan karbon qazı və su qeyd olunur. Digər elementləri aşkar etmək üçün bir sıra üsullar var.

Təhlil üsullarının kəmiyyətə görə təsnifatı.

Komponentlər əsas (çəki ilə 1 - 100%), kiçik (0,01 - 1 çəki) və çirk və ya iz (çəki ilə 0,01% -dən az) bölünür.

Təhlil edilən nümunənin kütləsindən və həcmindən asılı olaraq makroanaliz fərqləndirilir (0,5 - 1 q və ya 20 - 50 ml),

yarı mikroanaliz (0,1 - 0,01 q və ya 1,0 - 0,1 ml),

mikroanaliz (10 -3 - 10 -6 g və ya 10 -1 - 10 -4 ml),

ultramikroanaliz (10 -6 - 10 -9 g və ya 10 -4 - 10 -6 ml),

submikroanaliz (10 -9 - 10 -12 g və ya 10 -7 - 10 -10 ml).

Müəyyən edilmiş hissəciklərin təbiətinə görə təsnifat:

1.izotop (fiziki) - izotoplar təyin olunur

2. elementar və ya atom - kimyəvi elementlər toplusu müəyyən edilir

3. molekulyar - nümunəni təşkil edən molekulların çoxluğu müəyyən edilir

4. struktur qrup (atom və molekulyar arasında aralıq) - üzvi birləşmələrin molekullarında funksional qruplar müəyyən edilir.

5. faza - heterojen obyektlərin komponentləri (məsələn, minerallar) təhlil edilir.

Təhlil təsnifatının digər növləri:

Ümumi və yerli.

Dağıdıcı və dağıdıcı olmayan.

Əlaqə və uzaqdan.

diskret və davamlı.

Analitik prosedurun mühüm xüsusiyyətləri metodun sürətliliyi (təhlil sürəti), təhlilin dəyəri və onun avtomatlaşdırılmasının mümkünlüyüdür.

Mühazirə planı:

1. ümumi xüsusiyyətlər fiziki və kimyəvi üsullar

2. Spektroskopik analiz üsulları haqqında ümumi məlumat.

3. Fotometrik analiz üsulu: fotokolorimetriya, kolorimetriya, spektrofotometriya.

4. Nefelometrik, luminessensiya, polarimetrik analiz üsulları haqqında ümumi məlumat.

5. Refraktometrik analiz üsulu.

6. Kütləvi-spektral, radiometrik analizlər haqqında ümumi məlumat.

7. Analizlərin elektrokimyəvi üsulları (potentsiometriya, kondüktometriya, kulometriya, amperometriya, polaroqrafiya).

8. Xromatoqrafik analiz üsulu.

Fiziki-kimyəvi analiz üsullarının mahiyyəti. Onların təsnifatı.

Fiziki-kimyəvi analiz üsulları, kimyəvi üsullar kimi, bu və ya digər kimyəvi reaksiyaların aparılmasına əsaslanır. Fiziki üsullarda kimyəvi reaksiyalar yoxdur və ya ikinci dərəcəli əhəmiyyət kəsb edir, baxmayaraq ki, spektral analizdə xəttin intensivliyi həmişə karbon elektrodunda və ya qaz alovunda baş verən kimyəvi reaksiyalardan əhəmiyyətli dərəcədə asılıdır. Buna görə də bəzən fiziki üsullar fiziki-kimyəvi üsullar qrupuna daxil edilir, çünki fiziki və fiziki-kimyəvi üsullar arasında kifayət qədər ciddi birmənalı fərq yoxdur və fiziki metodların ayrıca bir qrupa ayrılması fundamental əhəmiyyət kəsb etmir.

Kimyəvi analiz üsulları elmi-texniki tərəqqi, yarımkeçirici sənayenin, elektronika və hesablama texnikasının inkişafı, texnikada təmiz və həddindən artıq təmiz maddələrin geniş tətbiqi nəticəsində artan təcrübənin müxtəlif tələblərini ödəyə bilmədi.

Fiziki-kimyəvi analiz üsullarından istifadə qida istehsalının texnokimyəvi nəzarətində, elmi-tədqiqat və istehsalat laboratoriyalarında öz əksini tapır. Bu üsullar yüksək həssaslıq və sürətli analiz ilə xarakterizə olunur. Onlar istifadəyə əsaslanır fiziki və kimyəvi xassələri maddələr.

Fiziki-kimyəvi üsullarla analizlər aparılarkən ekvivalentlik nöqtəsi (reaksiyanın sonu) vizual olaraq deyil, ekvivalent nöqtədə sınaqdan keçirilən maddənin fiziki xassələrinin dəyişməsini qeydə alan cihazların köməyi ilə müəyyən edilir. Bu məqsədlə adətən nisbətən mürəkkəb optik və ya elektrik sxemləri olan cihazlardan istifadə olunur, ona görə də bu üsullar metodlar adlanır. instrumental analiz.

Bir çox hallarda bu üsullar kimyəvi analiz üsullarından fərqli olaraq analizin aparılması üçün kimyəvi reaksiya tələb etmir. Yalnız təhlil edilən maddənin hər hansı fiziki xassələrinin göstəricilərini ölçmək lazımdır: elektrik keçiriciliyi, işığın udulması, işığın sınması və s. Fiziki-kimyəvi üsullar sənayedə xammalın, yarımfabrikatların və hazır məhsulların davamlı monitorinqinə imkan verir.

Fiziki-kimyəvi analiz üsulları kimyəvi analiz üsullarından daha gec, maddələrin fiziki xassələri ilə onların tərkibi arasında əlaqə qurulan və tədqiq edilərkən istifadə olunmağa başlandı.

Fiziki-kimyəvi metodların dəqiqliyi metoddan asılı olaraq çox dəyişir. Ən yüksək dəqiqliyə (0,001%-ə qədər) malikdir kulometriya, müəyyən edilən ionların və ya elementlərin elektrokimyəvi oksidləşməsinə və ya reduksiyasına sərf olunan elektrik enerjisinin miqdarının ölçülməsinə əsaslanır. Fiziki-kimyəvi metodların əksəriyyətində 2-5% xəta var ki, bu da analizin kimyəvi üsullarının səhvini üstələyir. Bununla belə, səhvlərin belə müqayisəsi tamamilə düzgün deyil, çünki bu, müxtəlif konsentrasiya bölgələrinə aiddir. Müəyyən edilmiş komponentin aşağı tərkibi ilə (təxminən 10 -3% və ya daha az), klassik kimyəvi analiz üsulları ümumiyyətlə uyğun deyil; yüksək konsentrasiyalarda fiziki-kimyəvi üsullar kimyəvi üsullarla uğurla rəqabət aparır. Əksər fiziki-kimyəvi metodların əhəmiyyətli çatışmazlıqları arasında standartların və standart həllərin məcburi mövcudluğu var.

Fiziki-kimyəvi üsullar arasında ən praktik tətbiqlər bunlardır:

1. spektral və digər optik üsullar (refraktometriya, polarimetriya);

2. analizin elektrokimyəvi üsulları;

3. analizin xromatoqrafik üsulları.

Bundan əlavə, fiziki-kimyəvi metodların daha 2 qrupu var:

1. verilmiş elementin radioaktiv emissiyasının ölçülməsinə əsaslanan radiometrik üsullar;

2. ayrı-ayrı ionlaşmış atomların, molekulların və radikalların kütlələrinin təyin edilməsinə əsaslanan analizin kütləvi spektrometrik üsulları.

Metodların sayı baxımından ən geniş və praktiki dəyər baxımından əhəmiyyətlisi spektral və digər optik üsullar qrupudur. Bu üsullar maddələrin elektromaqnit şüalanması ilə qarşılıqlı təsirinə əsaslanır. Elektromaqnit şüalarının bir çox müxtəlif növləri var: rentgen şüaları, ultrabənövşəyi, görünən, infraqırmızı, mikrodalğalı və radiotezlik. Elektromaqnit şüalanmasının maddə ilə qarşılıqlı təsir növündən asılı olaraq optik üsullar aşağıdakı kimi təsnif edilir.

Maddənin molekullarının qütbləşməsinin təsirlərinin ölçülməsinə əsaslanır refraktometriya, polarimetriya.

Təhlil olunan maddələr elektromaqnit şüalanmanı udmaq qabiliyyətinə malikdir və bu fenomenin istifadəsinə əsasən bir qrup fərqlənir. udma optik üsulları.

Analitlərin atomları tərəfindən işığın udulmasından istifadə olunur atom udma analizi. Spektrin ultrabənövşəyi, görünən və infraqırmızı bölgələrində molekullar və ionlar tərəfindən işığı udmaq imkanı yaratmağa imkan verdi. molekulyar absorbsiya analizi (kolorimetriya, fotokolorimetriya, spektrofotometriya).

Məhlulda (asma) asılmış hissəciklər tərəfindən işığın udulması və səpilməsi üsulların yaranmasına səbəb olmuşdur. turbidimetriya və nefelometriya.

Təhlil olunan maddənin həyəcanlanmış molekulları və atomları tərəfindən enerjinin ayrılması nəticəsində yaranan şüalanmanın intensivliyini ölçməyə əsaslanan üsullar adlanır. emissiya üsulları. TO molekulyar emissiya üsulları luminescence (flüoresans) daxildir atom emissiyası- emissiya spektral analizi və alov fotometriyası.

Elektrokimyəvi üsullar təhlillər elektrik keçiriciliyinin ölçülməsinə əsaslanır ( kondüktometriya); potensial fərq ( potensiometriya); məhluldan keçən elektrik miqdarı kulometriya); cərəyanın tətbiq olunan potensialdan asılılığı ( voltametriya).

Qrupa xromatoqrafik analiz üsulları qaz və qaz-maye xromatoqrafiyası üsulları, paylanma, nazik təbəqə, adsorbsiya, ion mübadiləsi və digər xromatoqrafiya növləri daxildir.

Spektroskopik analiz üsulları: ümumi məlumat

Spektroskopik analiz metodu anlayışı, onun növləri

Spektroskopik analiz üsulları- elektromaqnit şüalanmasının maddə ilə qarşılıqlı təsirinə əsaslanan fiziki üsullar. Qarşılıqlı təsir müxtəlif enerji keçidlərinə gətirib çıxarır ki, bu da radiasiyanın udulması, əks olunması və elektromaqnit şüalanmasının səpilməsi şəklində instrumental şəkildə qeydə alınır.

Təsnifat:

Emissiya spektral analizi müxtəlif maddələrin emissiya (radiasiya) spektrlərinin və ya emissiya spektrlərinin öyrənilməsinə əsaslanır. Bu analizin bir variasiyası maddəni alovda qızdırmaqla həyəcanlanan atom şüalanmasının intensivliyinin ölçülməsinə əsaslanan alov fotometriyasıdır.

Absorbsiya spektral analizi analiz edilən maddələrin udma spektrlərinin öyrənilməsinə əsaslanır. Radiasiya atomlar tərəfindən udulursa, udulmaya atom, molekullar tərəfindən udulursa, molekulyar adlanır. Absorbsiya spektral analizinin bir neçə növü var:

1. Spektrofotometriya - müəyyən dalğa uzunluğuna malik işığın təhlil edilən maddə tərəfindən udulmasını nəzərə alır, yəni. monoxromatik şüalanmanın udulması.

2. Fotometriya - təhlil edilən maddə tərəfindən işığın udulmasının ölçülməsinə əsaslanan ciddi monoxromatik şüalanma deyil.

3. Kolorimetriya spektrin görünən hissəsində rəngli məhlullar tərəfindən işığın udulmasının ölçülməsinə əsaslanır.

4. Nefelometriya məhlulda asılmış bərk hissəciklər tərəfindən səpələnmiş işığın intensivliyinin ölçülməsinə əsaslanır, yəni. asma ilə səpələnmiş işıq.

Luminescence spektroskopiyası ultrabənövşəyi şüaların təsiri altında baş verən tədqiq olunan obyektin parıltısından istifadə edir.

Spektrin udulması və ya emissiyasının hansı hissəsində baş verdiyindən asılı olaraq, spektroskopiya spektrin ultrabənövşəyi, görünən və infraqırmızı bölgələrində fərqlənir.

Spektroskopiya 60-dan çox elementi təyin etmək üçün həssas bir üsuldur. Bioloji mühitlər, bitki materialları, sementlər, şüşələr və təbii sular da daxil olmaqla çoxsaylı materialları təhlil etmək üçün istifadə olunur.

Fotometrik analiz üsulları

Fotometrik analiz üsulları işığın analit tərəfindən seçici udulmasına və ya uyğun reagentlə birləşməsinə əsaslanır. Absorbsiya intensivliyi rəngli birləşmənin təbiətindən asılı olmayaraq istənilən üsulla ölçülə bilər. Metodun dəqiqliyi ölçmə üsulundan asılıdır. Kolorimetrik, fotokolorimetrik və spektrofotometrik üsullar var.

Fotokolorimetrik analiz üsulu.

Fotokolorimetrik analiz üsulu fotoelektrokolorimetrlərdən (bəzən onlara sadəcə fotokolorimetrlər də deyilir) istifadə etməklə təhlil edilən məhlulun işığın udulmasının intensivliyini kəmiyyətcə müəyyən etməyə imkan verir. Bunun üçün bir sıra standart məhlullar hazırlayın və analiz edilən maddənin işığın udulmasının onun konsentrasiyasından asılılığının qrafikini çəkin. Bu asılılığa kalibrləmə əyrisi deyilir. Fotokolorimetrlərdə məhluldan keçən işıq axınları geniş udma bölgəsinə malikdir - 30-50 nm, ona görə də burada işıq polixromatikdir. Bu, təhlilin təkrarlanma qabiliyyətini, dəqiqliyini və seçiciliyini itirməsinə səbəb olur. Fotokolorimetrin üstünlükləri dizaynın sadəliyində və radiasiya mənbəyinin - közərmə lampasının böyük parlaqlığına görə yüksək həssaslıqdadır.

Kolorimetrik analiz üsulu.

Kolorimetrik analiz üsulu işığın maddə tərəfindən udulmasını ölçməyə əsaslanır. Bu halda, rəng intensivliyi müqayisə edilir, yəni. konsentrasiyası məlum olan standart məhlulun rəngi (optik sıxlığı) ilə sınaq məhlulunun optik sıxlığı. Metod çox həssasdır və mikro və yarı mikro kəmiyyətləri təyin etmək üçün istifadə olunur.

Kolorimetrik üsulla analiz kimyəvi analizə nisbətən daha az vaxt tələb edir.

Vizual analizdə təhlil edilən və ləkələnmiş məhlulun boyanma intensivliyinin bərabərliyinə nail olunur. Buna 2 yolla nail olmaq olar:

1. qatın qalınlığını dəyişdirərək rəngi bərabərləşdirmək;

2. müxtəlif konsentrasiyalı standart məhlulları seçin (standart seriyalar üsulu).

Bununla belə, bir məhlulun digərindən neçə dəfə daha intensiv rəngləndiyini ölçmək vizual olaraq mümkün deyil. Bu halda, analiz edilən məhlulu standart məhlulla müqayisə edərkən yalnız eyni rəngini təyin etmək mümkündür.

İşığın udulmasının əsas qanunu.

İntensivliyi I 0 olan işıq axını düz şüşə qabda (kyuvetdə) yerləşən məhlula yönəldilirsə, onun intensivliyinin bir hissəsi I r kyuvetanın səthindən, digər hissəsi isə intensivliklə əks olunur. I a məhlul tərəfindən udulur və I t intensivliyi ilə üçüncü hissə məhluldan keçir. Bu dəyərlər arasında əlaqə var:

I 0 \u003d I r + I a + I t (1)

Çünki eyni kyuvetlərlə işləyərkən işıq axınının əks olunan hissəsinin intensivliyi I r sabit və əhəmiyyətsizdir, onda hesablamalarda onu nəzərə almamaq olar. Onda bərabərlik (1) formasını alır:

I 0 \u003d I a + I t (2)

Bu bərabərlik məhlulun optik xüsusiyyətlərini xarakterizə edir, yəni. işığı udmaq və ya ötürmək qabiliyyəti.

Udulmuş işığın intensivliyi məhluldakı rəngli hissəciklərin sayından asılıdır ki, onlar işığı həlledicidən daha çox udurlar.

Məhluldan keçən işıq axını intensivliyin bir hissəsini itirir - nə qədər böyükdürsə, məhlul təbəqəsinin konsentrasiyası və qalınlığı bir o qədər çox olur. Rəngli məhlullar üçün Bouguer-Lambert-Beer qanunu adlanan əlaqə mövcuddur (işığın udulma dərəcəsi, düşən işığın intensivliyi, rəngli maddənin konsentrasiyası və təbəqənin qalınlığı arasında).

Bu qanuna görə, rəngli maye təbəqəsindən keçən monoxromatoqrafik işığın udulması onun qatının konsentrasiyası və qalınlığı ilə mütənasibdir:

I \u003d I 0 10 - kCh,

harada I məhluldan keçən işıq axınının intensivliyidir; mən 0 hadisə işığının intensivliyidir; FROM- konsentrasiya, mol/l; h- qat qalınlığı, santimetr; k molar udma əmsalıdır.

Molar udma əmsalı k 1 olan məhlulun optik sıxlığıdır mol/l qatının qalınlığı 1 olan uducu maddə santimetr. Bu kimyəvi təbiətdən asılıdır və fiziki vəziyyət işığı udan material və monoxromatik işığın dalğa uzunluğunda.

Standart seriya üsulu.

Standart seriya metodu eyni təbəqə qalınlığında test və standart məhlulların eyni rəng intensivliyini əldə etməyə əsaslanır. Sınaq məhlulunun rəngi bir sıra standart məhlulların rəngi ilə müqayisə edilir. Eyni rəng intensivliyində sınaq və standart məhlulların konsentrasiyası bərabərdir.

Bir sıra standart məhlul hazırlamaq üçün 11 sınaq borusu götürülür. eyni forma, ölçüdə və eyni şüşədən. Standart məhlulu büretdən tədricən artan miqdarda tökün, məsələn: 1 sınaq borusuna 0,5 ml, 2-ci 1 ml, 3-də 1,5 ml və s. - əvvəl 5 ml(hər növbəti sınaq borusunda əvvəlkindən 0,5 ml çox). Bütün sınaq borularına bərabər həcmdə məhlul tökülür ki, bu da təyin olunan ionla rəng reaksiyası verir. Məhlullar seyreltilir ki, bütün borulardakı maye səviyyələri eyni olsun. Borular tıxaclarla bağlanır, içindəkilər yaxşıca qarışdırılır və artan konsentrasiyalarda rəfdə yerləşdirilir. Bu şəkildə rəng şkalası əldə edilir.

Eyni miqdar reagent eyni sınaq borusunda olan sınaq məhluluna əlavə edilir, digər sınaq borularında olduğu kimi eyni həcmdə su ilə seyreltilir. Mantarı bağlayın, məzmunu hərtərəfli qarışdırın. Test məhlulunun rəngi ağ fonda standart məhlulların rəngi ilə müqayisə edilir. Məhlullar diffuz işıqla yaxşı işıqlandırılmalıdır. Sınaq məhlulunun rəng intensivliyi rəng şkalasında məhlullardan birinin rəng intensivliyi ilə üst-üstə düşürsə, bu və sınaq məhlullarının konsentrasiyaları bərabərdir. Sınaq məhlulunun rəng intensivliyi iki bitişik miqyaslı məhlulun intensivliyi arasında aralıqdırsa, onun konsentrasiyası bu məhlulların orta konsentrasiyasına bərabərdir.

Standart məhlullar metodundan istifadə yalnız maddənin kütləsini təyin etmək üçün məqsədəuyğundur. Hazırlanmış standart həllər seriyası nisbətən qısa müddətə malikdir.

Məhlulların rəng intensivliyinin bərabərləşdirilməsi üsulu.

Sınaq və standart məhlulların rəng intensivliyinin bərabərləşdirilməsi üsulu məhlullardan birinin təbəqəsinin hündürlüyünün dəyişdirilməsi ilə həyata keçirilir. Bunun üçün rəngli məhlullar 2 eyni qabda yerləşdirilir: test və standart. Hər iki məhlulda rəng intensivliyi eyni olana qədər qablardan birində məhlul təbəqəsinin hündürlüyünü dəyişdirin. Bu halda, tədqiqat ilə sınaq məhlulunun konsentrasiyasını təyin edin. , onu standart məhlulun konsentrasiyası ilə müqayisə edərək:

Araşdırmadan \u003d C st h st / h tədqiqat,

burada h st və h tədqiqat müvafiq olaraq standart və sınaq məhlullarının lay hündürlükləridir.

Rəng intensivliyini bərabərləşdirməklə tədqiq olunan məhlulların konsentrasiyalarını təyin etmək üçün istifadə olunan cihazlara deyilir. kolorimetrlər.

Vizual və fotoelektrik kolorimetrlər var. Vizual kolorimetrik təyinatlarda rəng intensivliyi birbaşa müşahidə ilə ölçülür. Fotoelektrik üsullar fotoelementlərin-fotokolorimetrlərin istifadəsinə əsaslanır. Düşən işıq şüasının intensivliyindən asılı olaraq fotoelementdə elektrik cərəyanı yaranır. İşığa məruz qalma nəticəsində yaranan cərəyanın gücü qalvanometrlə ölçülür. Okun əyilməsi rəngin intensivliyini göstərir.

Spektrofotometriya.

Fotometrik üsul təhlil edilən maddə tərəfindən qeyri-ciddi monoxromatik şüalanmanın işığının udulmasının ölçülməsinə əsaslanır.

Əgər fotometrik analiz metodunda monoxromatik şüalanma (bir dalğa uzunluğunun şüalanması) istifadə olunursa, bu üsul adlanır. spektrofotometriya. Elektromaqnit şüalanma axınının monoxromatiklik dərəcəsi, elektromaqnit şüalanmasının davamlı axınından istifadə olunan monoxromator (işıq filtri, difraksiya ızgarası və ya prizma) ilə ayrılan dalğa uzunluqlarının minimum intervalı ilə müəyyən edilir.

TO spektrofotometriya spektrometriya, fotometriya və metrologiyanı birləşdirən və daşıyıcıların, örtüklərin, səthlərin, emitentlərin xüsusiyyətləri kimi spektral udma, əksetmə, şüalanma, spektral parlaqlıq əmsallarının kəmiyyət ölçülməsi üçün üsul və alətlər sistemini işləyib hazırlayan ölçmə texnologiyası sahəsini də əhatə edir.

Spektrofotometrik tədqiqatın mərhələləri:

1) tutmaq kimyəvi reaksiya spektrofotometrik analiz üçün uyğun sistemləri əldə etmək;

2) alınan məhlulların udulmasının ölçülməsi.

Spektrofotometriya metodunun mahiyyəti

Bir maddənin məhlulunun udulmasının dalğa uzunluğundan asılılığı qrafikdə bir maddənin udma spektri kimi təsvir edilmişdir, bunun əsasında maddə tərəfindən maksimum dərəcədə udulmuş işığın dalğa uzunluğunda yerləşən udma maksimumunu ayırd etmək asandır. . Spektrofotometrlərdə maddələrin məhlullarının optik sıxlığının ölçülməsi udma maksimumunun dalğa uzunluğunda aparılır. Bu, udma maksimalları müxtəlif dalğa uzunluqlarında yerləşən maddələri bir məhlulda təhlil etməyə imkan verir.

Ultrabənövşəyi və görünən bölgələrdə spektrofotometriyada elektron udma spektrlərindən istifadə olunur.

Onlar məhdud bir sıra birləşmələrin və funksional qrupların qadir olduğu ən yüksək enerji keçidlərini xarakterizə edir. Qeyri-üzvi birləşmələrdə elektron spektrlər maddənin molekulunu təşkil edən atomların yüksək polarizasiyası ilə əlaqələndirilir və adətən kompleks birləşmələrdə görünür. Üzvi birləşmələrdə elektron spektrlərin görünüşü elektronların yerdən həyəcanlı səviyyələrə keçməsi nəticəsində yaranır.

Absorbsiya zolaqlarının mövqeyi və intensivliyi ionlaşmadan güclü şəkildə təsirlənir. Turşu tipli ionlaşma molekulda əlavə tək elektron cütünün yaranması ilə nəticələnir ki, bu da əlavə batokromik yerdəyişməyə (spektrin uzun dalğalı bölgəsinə keçid) və udma zolağının intensivliyinin artmasına səbəb olur.

Bir çox maddələrin spektri bir neçə udma zolağına malikdir.

Ultrabənövşəyi və görünən bölgələrdə spektrofotometrik ölçmələr üçün iki növ alət istifadə olunur - qeydiyyatdan keçməmək(nəticə vizual olaraq alət şkalasında müşahidə olunur) və spektrofotometrləri qeyd etmək.

Luminescent analiz üsulu.

Lüminesans- müxtəlif təsirlər altında yaranan özünü işıqlandırma qabiliyyəti.

Lüminesensiyaya səbəb olan proseslərin təsnifatı:

1) fotolüminessensiya (görünən və ya ultrabənövşəyi işıqla həyəcanlanma);

2) kimilüminesans (kimyəvi reaksiyaların enerjisi hesabına həyəcanlanma);

3) katodolüminesans (elektron zərbəsi ilə həyəcanlanma);

4) termolüminesans (qızdırma ilə həyəcanlanma);

5) tribolüminesans (mexaniki təsirlə həyəcanlanma).

Kimyəvi analizdə ilk iki növ lüminesans əhəmiyyət kəsb edir.

Parıltıdan sonra lüminesansın təsnifatı. Həyəcan itməsi ilə dərhal dayana bilər - flüoresan və ya həyəcan verici təsirin dayandırılmasından sonra müəyyən müddətə davam edin - fosforessensiya. Flüoresan fenomeni əsasən istifadə olunur, ona görə də metod belə adlandırılır florimetriya.

Flüorimetriyanın tətbiqi: metalların, üzvi (aromatik) birləşmələrin, vitaminlərin izlərinin təhlili D, B 6. Buludlu və ya tünd rəngli mühitlərdə titrləmə üçün flüoresan indikatorlardan istifadə olunur (titrləmə qaranlıqda aparılır, titrlənmiş məhlul, indikatorun əlavə edildiyi, flüoresan lampanın işığı ilə işıqlandırılır).

Nefelometrik analiz.

Nefelometriya 1912-ci ildə F. Kober tərəfindən təklif edilmişdir və fotoelementlərdən istifadə edərək hissəciklərin süspansiyonu ilə səpələnmiş işığın intensivliyinin ölçülməsinə əsaslanır.

Nefelometriyanın köməyi ilə suda həll olunmayan, lakin sabit suspenziyalar əmələ gətirən maddələrin konsentrasiyası ölçülür.

Nefelometrik ölçmələr üçün, nefelometrlər, prinsipcə kolorimetrlərə bənzəyir, yeganə fərq nefelometriya ilə olmasıdır

Apararkən fotonefelometrik analizəvvəlcə bir sıra standart məhlulların təyin edilməsinin nəticələrinə əsasən kalibrləmə qrafiki qurulur, sonra sınaq məhlulu təhlil edilir və qrafikdən analiz edilən maddənin konsentrasiyası müəyyən edilir. Yaranan süspansiyonları sabitləşdirmək üçün qoruyucu bir kolloid əlavə olunur - nişasta, jelatin və s.

Polarimetrik analiz.

Təbii işığın elektromaqnit rəqsləri şüanın istiqamətinə perpendikulyar olan bütün müstəvilərdə baş verir. Kristal qəfəs şüaları yalnız müəyyən istiqamətə ötürmək qabiliyyətinə malikdir. Kristaldan çıxanda şüa yalnız bir müstəvidə salınır. Salınımları eyni müstəvidə olan şüa deyilir qütbləşdi. Titrəmələrin meydana gəldiyi müstəviyə deyilir salınım müstəvisi qütbləşmiş şüa və ona perpendikulyar olan müstəvi - qütbləşmə müstəvisi.

Polarimetrik analiz üsulu qütbləşmiş işığın öyrənilməsinə əsaslanır.

Refraktometrik analiz üsulu.

Refraktometriya analiz metodunun əsasını tədqiq olunan maddənin sındırma göstəricisinin təyini təşkil edir, çünki fərdi maddə müəyyən bir sındırma əmsalı ilə xarakterizə olunur.

Texniki məhsullar həmişə qırılma indeksinə təsir edən çirkləri ehtiva edir. Buna görə də, sındırma əmsalı bəzi hallarda məhsulun təmizliyinin xarakteristikası kimi xidmət edə bilər. Məsələn, təmizlənmiş turpentin növləri refraktiv göstəriciləri ilə fərqlənir. Beləliklə, n 20 D ilə işarələnən sarı üçün 20 ° -də turpentin qırılma göstəriciləri (giriş o deməkdir ki, sındırma indeksi 20 ° C-də ölçüldü, düşən işığın dalğa uzunluğu 598 mmk-dir) bərabərdir:

Birinci sinif İkinci sinif Üçüncü sinif

1,469 – 1,472 1,472 – 1,476 1,476 – 1,480

Təhlilin refraktometrik üsulu binar sistemlər üçün, məsələn, sulu və ya üzvi məhlullarda maddənin konsentrasiyasını təyin etmək üçün istifadə edilə bilər. Bu zaman analiz məhlulun sındırma göstəricisinin məhlulun konsentrasiyasından asılılığına əsaslanır.

Bəzi məhlullar üçün refraktiv göstəricilərin onların konsentrasiyasından asılılıq cədvəlləri mövcuddur. Digər hallarda, onlar kalibrləmə əyrisi metodundan istifadə edərək təhlil edilir: məlum konsentrasiyaların bir sıra məhlulları hazırlanır, onların sınma göstəriciləri ölçülür və konsentrasiyaya qarşı refraktiv göstəricilərin qrafiki qurulur, yəni. kalibrləmə əyrisini qurun. Test məhlulunun konsentrasiyasını təyin edir.

qırılma əmsalı.

İşıq şüası bir mühitdən digərinə keçəndə onun istiqaməti dəyişir. Qırır. Kırılma indeksi düşmə bucağının sinusunun sınma bucağının sinusuna nisbətinə bərabərdir (bu qiymət sabitdir və müəyyən bir mühit üçün xarakterikdir):

n = sinα / sinβ,

burada α və β şüaların istiqaməti ilə hər iki mühitin interfeysinə perpendikulyar olan bucaqlardır (şək. 1).

Kırılma indeksi işığın havada və tədqiq olunan mühitdə sürətlərinin nisbətidir (əgər işıq şüası havadan düşərsə).

Kırılma indeksi aşağıdakılardan asılıdır:

1. Düşən işığın dalğa uzunluğu (dalğa uzunluğu artdıqca göstərici

refraksiya azalır).

2. temperatur (temperaturun artması ilə sındırma göstəricisi azalır);

3. təzyiq (qazlar üçün).

Kırılma indeksi düşən işığın dalğa uzunluqlarını və ölçmənin temperaturunu göstərir. Məsələn, n 20 D girişi o deməkdir ki, sındırma indeksi 20°C-də ölçülür, düşən işığın dalğa uzunluğu 598 mikrondur. Texniki kitabçalarda sındırma göstəriciləri n 20 D-də verilmişdir.

Mayenin sınma əmsalının təyini.

İşə başlamazdan əvvəl refraktometrin prizmalarının səthi distillə edilmiş su və spirtlə yuyulur, cihazın sıfır nöqtəsinin düzgünlüyü yoxlanılır və tədqiq olunan mayenin sındırma göstəricisi müəyyən edilir. Bunun üçün ölçü prizmasının səthi tədqiq olunan maye ilə nəmlənmiş pambıq çubuqla diqqətlə silinir və ondan bir neçə damcı bu səthə vurulur. Prizmalar bağlıdır və onları döndərərək, işıq və kölgə sərhədini göz qapağının iplərinin çarpazına yönəldir. Kompensator spektri aradan qaldırır. Kırılma göstəricisini oxuyarkən refraktometr şkalasında üç onluq yer, dördüncüsü isə gözlə götürülür. Sonra xiaroskuronun sərhədini dəyişdirirlər, yenidən görmə xaçının mərkəzi ilə birləşdirirlər və ikinci hesab edirlər. Bu. 3 və ya 5 oxunuş aparılır, bundan sonra prizmaların işçi səthləri yuyulur və silinir. Test maddəsi yenidən ölçmə prizmasının səthinə tətbiq olunur və ikinci bir sıra ölçmə aparılır. Alınan məlumatlardan arifmetik orta alınır.

Radiometrik analiz.

Radiometrik analiz h radioaktiv elementlərdən şüalanmanın ölçülməsinə əsaslanır və sınaq materialında radioaktiv izotopların kəmiyyətcə təyini üçün istifadə olunur. Bu zaman ya müəyyən edilən elementin təbii radioaktivliyi ölçülür, ya da radioaktiv izotoplardan istifadə etməklə əldə edilən süni radioaktivlik.

Radioaktiv izotoplar onların yarımparçalanma müddəti və ya buraxılan radiasiyanın növü və enerjisi ilə müəyyən edilir. Kəmiyyət analizi praktikasında radioaktiv izotopların aktivliyi ən çox onların α-, β- və γ-şüalanması ilə ölçülür.

Radiometrik analizin tətbiqi:

Kimyəvi reaksiyaların mexanizminin öyrənilməsi.

Etiketlənmiş atomlar üsulundan torpağa gübrələrin verilməsinin müxtəlif üsullarının effektivliyini, bitkinin yarpaqlarına vurulan mikroelementlərin orqanizmə daxil olma yollarını və s. Aqrokimyəvi tədqiqatlarda radioaktiv fosfor 32 P və azot 13 N xüsusilə geniş istifadə olunur.

Onkoloji xəstəliklərin müalicəsi və hormonların, fermentlərin təyini üçün istifadə olunan radioaktiv izotopların təhlili.

Kütləvi spektral analiz.

Elektrik və maqnit sahələrinin birgə təsiri nəticəsində ayrı-ayrı ionlaşmış atomların, molekulların və radikalların kütlələrinin təyin edilməsinə əsaslanır. Ayrılmış hissəciklərin qeydiyyatı elektrik (kütləvi spektrometriya) və ya fotoqrafik (kütləvi spektroqrafiya) üsulları ilə həyata keçirilir. Müəyyənetmə alətlərdə - kütləvi spektrometrlərdə və ya kütləvi spektroqraflarda aparılır.

Elektrokimyəvi analiz üsulları.

Analiz və tədqiqatın elektrokimyəvi üsulları elektrod səthində və ya elektroda yaxın məkanda baş verən proseslərin öyrənilməsinə və istifadəsinə əsaslanır. Analitik siqnal- analitin konsentrasiyasından asılı olan elektrik parametri (potensial, cərəyan gücü, müqavimət).

fərqləndirmək düz Və dolayı elektrokimyəvi üsullar. Birbaşa üsullarda cərəyan gücünün analitin konsentrasiyasından asılılığından istifadə edilir. Dolayı olaraq - cərəyan gücü (potensial) titrant tərəfindən təyin olunan komponentin titrlənməsinin son nöqtəsini (ekvivalentlik nöqtəsini) tapmaq üçün ölçülür.

Elektrokimyəvi analiz üsullarına aşağıdakılar daxildir:

1. potensiometriya;

2. kondüktometriya;

3. kulometriya;

4. amperometriya;

5. polaroqrafiya.

Elektrokimyəvi üsullarda istifadə olunan elektrodlar.

1. İstinad elektrodu və göstərici elektrodu.

İstinad elektrodu- Bu, məhlulun ionlarına həssas olmayan sabit potensiala malik elektroddur. İstinad elektrodu kiçik bir cərəyan keçdikdə dəyişməyən zamanla sabit təkrarlanan potensiala malikdir və göstərici elektrodun potensialı ona nisbətən bildirilir. Gümüş xlorid və kalomel elektrodları istifadə olunur. Gümüş xlorid elektrodu AgCl təbəqəsi ilə örtülmüş və KCl məhluluna yerləşdirilən gümüş məftildir. Elektrod potensialı məhluldakı xlor ionunun konsentrasiyası ilə müəyyən edilir:

Kalomel elektrodu metal civə, kalomel və KCl məhlulundan ibarətdir. Elektrod potensialı xlorid ionlarının konsentrasiyası və temperaturdan asılıdır.

Göstərici elektrodu- bu təyin olunan ionların konsentrasiyasına reaksiya verən elektroddur. Göstərici elektrod "potensial təyin edən ionların" konsentrasiyasının dəyişməsi ilə potensialını dəyişir. Göstərici elektrodlar bölünür dönməz və geri dönməz. Fazalararası sərhədlərdə reversiv indikator elektrodlarının potensial sıçrayışları termodinamik tənliklərə uyğun olaraq elektrod reaksiyalarında iştirakçıların aktivliyindən asılıdır; tarazlıq kifayət qədər tez qurulur. Geri dönməz göstərici elektrodları geri dönənlərin tələblərinə cavab vermir. Analitik kimyada Nernst tənliyi təmin edilən geri dönən elektrodlardan istifadə olunur.

2. Metal elektrodlar: elektron mübadiləsi və ion mübadiləsi.

Elektron mübadiləsi fazalararası sərhəddə elektrod, elektronların iştirakı ilə reaksiya baş verir. Elektron mübadilə elektrodları elektrodlara bölünür birinci növ və elektrodlar ikinci növ. Birinci növ elektrodlar - bu metalın yüksək həll olunan duzunun bir həllinə batırılmış bir metal lövhə (gümüş, civə, kadmium). İkinci növ elektrodlar - bu metalın az həll olunan birləşməsinin təbəqəsi ilə örtülmüş və eyni anion (gümüş xlorid, kalomel elektrodları) ilə yüksək həll olunan birləşmənin məhluluna batırılmış bir metal.

İon mübadiləsi elektrodları- potensialı məhluldakı bir və ya bir neçə maddənin oksidləşmiş və reduksiya edilmiş formalarının konsentrasiyalarının nisbətindən asılı olan elektrodlar. Belə elektrodlar platin və ya qızıl kimi inert metallardan hazırlanır.

3. Membran elektrodları onlar su ilə qarışmayan maye ilə hopdurulmuş və müəyyən ionların (məsələn, Ni 2+, Cd 2+, Fe 2+ xelatlarının üzvi məhluldakı məhlulları) seçici adsorbsiyasına qadir olan məsaməli boşqabdır. Membran elektrodlarının işi faza sərhəddində potensial fərqin yaranmasına və membranla məhlul arasında mübadilə tarazlığının qurulmasına əsaslanır.

Potensiometrik analiz üsulu.

Potensiometrik analiz metodu məhlula batırılmış elektrodun potensialının ölçülməsinə əsaslanır. Potensiometrik ölçmələrdə qalvanik element göstərici elektrod və istinad elektroddan ibarətdir və elektromotor qüvvəsi (EMF) ölçülür.

Potensiometriya növləri:

Birbaşa potensiometriya elektrod prosesinin geri çevrilməsi şərti ilə göstərici elektrodun potensialının dəyəri ilə konsentrasiyanı birbaşa təyin etmək üçün istifadə olunur.

Dolayı potensiometriya ion konsentrasiyasının dəyişməsinin titrlənmiş məhlula batırılmış elektrodda potensialın dəyişməsi ilə müşayiət olunmasına əsaslanır.

Potensiometrik titrləmə zamanı elektrokimyəvi reaksiyanın E ° (standart elektrod potensialı) dəyərlərinə uyğun olaraq başqa birinə dəyişdirilməsi səbəbindən potensial sıçrayış baxımından son nöqtə tapılır.

Potensialın qiyməti məhluldakı müvafiq ionların konsentrasiyasından asılıdır. Məsələn, gümüş duzu məhluluna batırılmış gümüş elektrodun potensialı məhluldakı Ag + -ionlarının konsentrasiyasının dəyişməsi ilə dəyişir. Buna görə də konsentrasiyası naməlum olan duzun məhluluna batırılmış elektrodun potensialını ölçməklə məhluldakı müvafiq ionların tərkibini təyin etmək olar.

Potensialına görə məhlulda təyin olunan ionların konsentrasiyası qiymətləndirilən elektrod deyilir. göstərici elektrod.

Göstərici elektrodun potensialı, ümumi olaraq adlandırılan başqa bir elektrodun potensialı ilə müqayisə edilərək müəyyən edilir istinad elektrodu.İstinad elektrod kimi, müəyyən edilən ionların konsentrasiyası dəyişdikdə potensialı dəyişməz qalan yalnız belə bir elektroddan istifadə edilə bilər. İstinad elektrodu kimi standart (normal) hidrogen elektrodu istifadə olunur.

Praktikada elektrod potensialının məlum dəyəri olan istinad elektrodu kimi tez-tez hidrogen elektroddan daha çox kalomel istifadə olunur (şəkil 1). 20 ° C-də doymuş CO məhlulu ilə kalomel elektrodunun potensialı 0,2490 V-dir.

Konduktometrik analiz üsulu.

Kondüktometrik analiz üsulu məhlulların kimyəvi reaksiyalar nəticəsində dəyişən elektrik keçiriciliyinin ölçülməsinə əsaslanır.

Məhlulun elektrik keçiriciliyi elektrolitin təbiətindən, temperaturundan və həll olunan maddənin konsentrasiyasından asılıdır. Seyreltilmiş məhlulların elektrik keçiriciliyi müxtəlif hərəkətlilikdə fərqlənən kationların və anionların hərəkəti ilə əlaqədardır.

Temperaturun artması ilə ionların hərəkətliliyi artdıqca elektrik keçiriciliyi də artır. Müəyyən bir temperaturda elektrolit məhlulunun elektrik keçiriciliyi onun konsentrasiyasından asılıdır: bir qayda olaraq, konsentrasiya nə qədər yüksək olsa, elektrik keçiriciliyi bir o qədər yüksəkdir! Buna görə də, verilmiş məhlulun elektrik keçiriciliyi məhlulun konsentrasiyasının göstəricisi kimi xidmət edir və ionların hərəkətliliyi ilə müəyyən edilir.

Kondüktometrik kəmiyyətin ən sadə vəziyyətində məhlulda yalnız bir elektrolit olduqda, analit məhlulunun konsentrasiyasına qarşı elektrik keçiriciliyinin bir funksiyası olaraq qrafik qurulur. Sınaq məhlulunun elektrik keçiriciliyini təyin etdikdən sonra analitin konsentrasiyası qrafikdən tapılır.

Beləliklə, barit suyunun elektrik keçiriciliyi məhluldakı Ba(OH) 2-nin tərkibinə düz mütənasib olaraq dəyişir. Bu asılılıq qrafik olaraq düz xətt ilə ifadə edilir. Konsentrasiyası bilinməyən barit suyunda Ba(OH) 2-nin miqdarını təyin etmək üçün onun elektrik keçiriciliyini təyin etmək və kalibrləmə qrafikindən istifadə edərək elektrik keçiriciliyinin bu qiymətinə uyğun gələn Ba(OH) 2 konsentrasiyasını tapmaq lazımdır. Tərkibində karbon qazı olan qazın ölçülmüş həcmi elektrik keçiriciliyi məlum olan Ba ​​(OH) 2 məhlulundan keçirilərsə, CO 2 Ba (OH) 2 ilə reaksiya verir:

Ba (OH) 2 + CO 2 → BaCO 3 + H 2 0

Bu reaksiya nəticəsində məhlulda Ba(OH) 2-nin miqdarı azalacaq və barit suyunun elektrik keçiriciliyi azalacaq. Barit suyunun CO 2 udduqdan sonra onun elektrik keçiriciliyini ölçməklə məhlulda Ba(OH) 2 konsentrasiyasının nə qədər azaldığını müəyyən etmək olar. Barit suyunda Ba (OH) 2 konsentrasiyalarının fərqinə görə, udulmuş suyun miqdarını hesablamaq asandır.

ANALİTİK KİMYA VƏ FİZİKİ-KİMYƏSİ ANALİZ ÜSULLARI TSTU nəşriyyatı Rusiya Federasiyası Dövlət Təhsil və Elm Nazirliyi Təhsil müəssisəsi daha yüksək peşə təhsili"Tambov Dövlət Texniki Universiteti" M.I. LEBEDEV ANALİTİK KİMYA VƏ TƏHLİLİN FİZİKİ-KİMYƏSİ METODLARI Kurs üçün mühazirələr Tambov nəşriyyatı TSTU 2005 UDC 543(075) BBK G4ya73-4 L33 Rəyçilər: Doktor kimya elmləri, professor A.B. Kilimnik kimya elmləri namizədi, TDU Qeyri-üzvi və fiziki kimya kafedrasının dosenti. G.R. Derzhavina A.I. Ryaguzov Lebedeva, M.I. L33 Analitik kimya və fiziki-kimyəvi analiz üsulları: dərslik. müavinət / M.I. Lebedev. Tambov: Tamb nəşriyyatı. dövlət texnologiya. un-ta, 2005. 216 s. “Analitik kimya və analizin fiziki-kimyəvi üsulları” kursunun əsas suallarına baxılır. Nəzəri materialın təqdimatından sonra hər bir fəsildə test tapşırıqlarından istifadə etməklə biliyin yoxlanılması üçün əsas bloklar var və biliyin qiymətləndirilməsi üçün reytinq verilir. Hər bir fəslin üçüncü bölməsində ən çətin problemlərin həlli və onların ballarla qiymətləndirilməsi yer alır. Qeyri-kimya ixtisaslarının (200401, 200402, 240202, 240802, 240902) tələbələri üçün nəzərdə tutulmuş və standartlara və tədris planlarına uyğun tərtib edilmişdir. UDC 543(075) BBK G4ya73-4 ISBN 5-8265-0372-6 © Lebedeva M.I., 2005 © Tambov Dövlət Texniki Universiteti (TSTU), 2005 Təhsil nəşri Mariya İvanovna LEBEDEVA ANALİTİK VƏ KİMYANAK MEHMET MEHMETLERİ MÜHENDİSLƏRİ VN Mitrofanova Kompüter prototipi D.A. Lopuxova Nəşr üçün imzalanıb 21 may 2005-ci il Format 60 × 84 / 16. Ofset kağızı. Ofset çap Times New Roman şrifti. Həcmi: 12.55 arb. Soba l.; 12.50 nəşr. l. Tiraj 200 nüsxədir. S. 571M Tambov Dövlətinin Nəşriyyat və Poliqrafiya Mərkəzi texniki universitet, 392000, Tambov, Sovetskaya, 106, k.14 ÖN SÖZ Analizsiz sintez yoxdur F.Engels Analitik kimya kimyəvi birləşmələrin müəyyən edilməsi üsulları, maddələrin kimyəvi tərkibini və onların quruluşunu təyin etmək prinsipləri və üsulları haqqında elmdir. Təbiətə mənfi antropogen təsirin əsas amili kimyəvi çirklənmə olduğu üçün analitik kimya hazırda xüsusi aktuallıq qazanmışdır. Onların müxtəlif təbii obyektlərdə konsentrasiyasının müəyyən edilməsi əsas vəzifəyə çevrilir. Analitik kimyanın əsaslarını bilmək müasir tələbə, mühəndis, müəllim və sahibkar üçün eyni dərəcədə zəruridir. Məhdud sayda dərslik və tədris vəsaitləri Kimyəvi profilli tələbələr üçün “Analitik kimya və analizin fiziki-kimyəvi üsulları” kursunda “Standartlaşdırma və sertifikatlaşdırma”, “Qida biotexnologiyası”, “Mühəndis ətraf mühitin mühafizəsi” ixtisasları üzrə onların tam olmaması, eləcə də uzun illərim TSTU-da bu fənnin tədris təcrübəsi təklif olunan mühazirə kursunun tərtib edilməsi və nəşr edilməsi zərurətinə səbəb oldu. Təklif olunan nəşr on bir fəsildən ibarətdir, onların hər birində mühazirə kursunda materialın təqdim edilməsi ardıcıllığını əks etdirən ən mühüm nəzəri məsələlər işıqlandırılır. I-V fəsillər kimyəvi (klassik) analiz üsullarına, VIII-X fəsillər analizin əsas fiziki-kimyəvi üsullarına, XI fəsil üzvi analitik reagentlərə həsr edilmişdir. Fəslin sonunda yerləşən müvafiq məzmun blokunu həll etməklə hər bölmənin tədqiqini başa çatdırmaq tövsiyə olunur. Tapşırıqlar blokları üç xüsusi formada tərtib edilmişdir. Cavab seçimi ilə nəzəri tapşırıqlar (A növü). Bu tip hər bir nəzəri sual üçün dörd cəlbedici cavab təklif olunur, onlardan yalnız biri düzgündür. A tipli hər hansı düzgün həll edilmiş tapşırıq üçün tələbə bir xal alır. Çoxseçimli tapşırıqlar (B növü)1 iki xal dəyərindədir. Onlar sadədir və praktiki olaraq bir və ya bir neçə addımda həll edilə bilər. Düzgün cavab dörd variantdan seçilir. Ətraflı cavabı olan tapşırıqlar (C növü)2 tələbəyə cavabı müfəssəl formada yazmağı təklif edir və həllin tamlığından və düzgünlüyündən asılı olaraq, birdən beşə qədər qiymətləndirilə bilər. Maksimum xal sayı tam həll edilmiş tapşırıq üçün verilir və reytinq cədvəlinin sonuncu sətirində göstərilir. Müəyyən mövzu üzrə toplanan balların ümumi sayı tələbənin biliyinin göstəricisidir, onun səviyyəsi təklif olunan reytinq sistemində qiymətləndirilə bilər. Qiymət 32 - 40 Əla 25 - 31 Yaxşı 16 - 24 Qənaətbəxş 16-dan az Qeyri-qənaətbəxş .PB-21), əsərin tərtibatında fəal iştirak etmiş Popova S. (qr. Z-31). 1 Bəzi fəsillər əskik ola bilər 2 Bəzi fəsillər əskik ola bilər “Analitik kimya sənayenin tələblərinə cavab verir və bundan sonrakı inkişaf üçün güc və təkan alır”. N.S. Kurnakov 1 ANALİTİK KİMYA ELİM KİMİ. ƏSAS ANLAYIŞLAR İnsanın əsas problemlərinin (xammal, qida məhsulları, nüvə enerjisi, kosmonavtika, yarımkeçirici və lazer texnologiyası problemi) həllində aparıcı yer analitik kimyaya məxsusdur. əsas ətraf mühitin monitorinqi müxtəlif kimya elmlərinin məcmusudur ki, onların hər biri kimyəvi analizin nəticələrinə ehtiyac duyur, çünki kimyəvi çirklənmə təbiətə mənfi antropogen təsirin əsas amilidir. Analitik kimyanın məqsədi müxtəlif təbii obyektlərdə çirkləndiricilərin konsentrasiyasını təyin etməkdir. Onlar müxtəlif tərkibli təbii və tullantı suları, dib çöküntüləri, atmosfer yağıntıları, hava, torpaq, bioloji obyektlər və s. Xəstəliyi kökündən aradan qaldırmadan təbii mühitin vəziyyətinə nəzarət etmək üçün yüksək təsirli tədbirlərin geniş tətbiqi diaqnoz üçün çox vacibdir. Bu vəziyyətdə təsir daha sürətli və ən aşağı qiymətə əldə edilə bilər. Nəzarət sistemi zərərli çirkləri vaxtında aşkarlamağa və çirklənmə mənbəyini lokallaşdırmağa imkan verir. Məhz buna görə də ətraf mühitin mühafizəsində analitik kimyanın rolu getdikcə daha çox əhəmiyyət kəsb edir. Analitik kimya kimyəvi birləşmələrin müəyyən edilməsi üsulları, maddələrin kimyəvi tərkibini və quruluşunu təyin etmək prinsipləri və üsulları haqqında elmdir. Kimyəvi analiz üçün elmi əsasdır. Kimyəvi analiz obyektlərin tərkibi və xassələri haqqında məlumatların empirik əldə edilməsidir. İlk dəfə olaraq bu konsepsiya R.Boyl tərəfindən “Skeptik kimyaçı” (1661) kitabında elmi əsaslandırılmış və “analiz” termini təqdim edilmişdir. Analitik kimya qeyri-üzvi, üzvi, fiziki kimya, fizika və riyaziyyat kurslarının öyrənilməsi zamanı əldə edilən biliklərə əsaslanır. Analitik kimyanın öyrənilməsinin məqsədi mənimsəməkdir müasir üsullar maddələrin təhlili və onların xalq təsərrüfat problemlərinin həllinə tətbiqi. İstehsal və ətraf mühit obyektlərinə diqqətli və daimi nəzarət analitik kimyanın nailiyyətlərinə əsaslanır. V.Ostvald yazırdı: “Analitik kimya, yaxud maddələri və ya onların tərkib hissələrini tanımaq sənəti elmi kimyanın tətbiqləri arasında xüsusi yer tutur, çünki onun cavablandırılmasını mümkün edən suallar həmişə təkrar istehsal etməyə çalışarkən ortaya çıxır. kimyəvi proseslər elmi və ya texniki məqsədlər üçün. Əhəmiyyətinə görə analitik kimya uzun müddətdir daim diqqət mərkəzində olmuşdur...”. 1.1 Qısa hekayə analitik kimyanın inkişafı Analitik kimyanın inkişaf tarixi kimyanın və kimya sənayesinin inkişaf tarixindən ayrılmazdır. Kimyəvi analizin ayrı-ayrı texnika və üsulları qədim zamanlardan məlumdur (maddələrin rənginə, qoxusuna, dadına, sərtliyinə görə tanınması). IX - X əsrlərdə. Rusiyada onlar qondarma “analiz analizi”ndən (qızıl, gümüş və filizlərin saflığının təyini) istifadə edirdilər. Beləliklə, Böyük Pyotrun filizlərin "analizi" haqqında qeydləri var. Eyni zamanda, keyfiyyət təhlili (keyfiyyət tərkibinin müəyyən edilməsi) həmişə kəmiyyət təhlilindən (komponentlərin kəmiyyət nisbətinin müəyyən edilməsi) əvvəl olmuşdur. Keyfiyyət analizinin banisi ilk dəfə Ba 2 + - və Ag + - ionlarından istifadə edərək SO 2 - - və Cl - - ionlarının aşkarlanması üsullarını, həmçinin indikator (lakmus) kimi 4 üzvi boyalardan istifadə edən ingilis alimi Robert Boyldur. Lakin analitik kimya M.V.-nin kəşfindən sonra bir elmə çevrilməyə başladı. Lomonosov kimyəvi reaksiyalarda maddələrin çəkisinin saxlanması qanunu və kimyəvi təcrübədə tarazlığın istifadəsi. Beləliklə, M.V. Lomonosov kəmiyyət analizinin banisidir. Lomonosovun müasiri akademik T.E. Lovitz kristalların forması və kimyəvi tərkibi arasında əlaqə qurdu: "mikrokristaloskopik analiz". Kimyəvi analiz üzrə ilk klassik əsərlər akademik V.M. Severgin tərəfindən "Mineral suların sınaqdan keçirilməsi üçün təlimatlar" nəşr edilmişdir. 1844-cü ildə Kazan Universitetinin professoru K.K. Klaus "xam platini" təhlil edərək yeni bir element - rutenium kəşf etdi. Analitik kimyanın inkişafında, onun bir elm kimi formalaşmasında dönüş nöqtəsi D.İ. tərəfindən dövri qanunun kəşfi oldu. Mendeleyev (1869). D.I.-nin işi. Mendeleyev analitik kimyanın metodlarının nəzəri əsasını yaratmış və onun inkişafının əsas istiqamətini müəyyən etmişdir. 1871-ci ildə keyfiyyət və kəmiyyət təhlili üzrə ilk dərslik N.A. Menshutkin "Analitik kimya". Analitik kimya bir çox ölkələrin alimlərinin əsərləri ilə yaradılmışdır. Analitik kimyanın inkişafına əvəzsiz töhfə rus alimləri tərəfindən verilmişdir: A.P. Vinoqradov, N.A. Tananaev, I.P. Alimarin, Yu.A. Zolotov, A.P. Kreşkov, L.A. Çuqayev, M.S. Rəng, E.A. Bozhevolnov, V.I. Kuznetsov, S.B. Savvin və başqaları İlk illərdə analitik kimyanın inkişafı Sovet hakimiyyətiüç əsas istiqamətdə həyata keçirilmişdir: – təhlillərin aparılmasında müəssisələrə köməklik; – təbii və sənaye obyektlərinin təhlili üçün yeni üsulların işlənib hazırlanması; – kimyəvi reagentlərin və preparatların alınması. İkinci Dünya Müharibəsi illərində analitik kimya müdafiə vəzifələrini yerinə yetirirdi. Uzun müddət analitik kimyada "klassik" adlanan analiz üsulları üstünlük təşkil edirdi. Təhlil bir "sənət" kimi qəbul edildi və kəskin şəkildə eksperimentatorun "əllərindən" asılı idi. Texnoloji tərəqqi daha sürətli, sadə analiz üsullarını tələb edirdi. Hal-hazırda, toplu kimyəvi analizlərin əksəriyyəti yarı avtomatik və avtomatik alətlərdən istifadə etməklə aparılır. Eyni zamanda, avadanlığın qiyməti yüksək səmərəliliyi ilə ödəyir. Hazırda MPC-dən aşağı olan çirkləndiricilərin konsentrasiyalarına nəzarət etmək üçün güclü, informativ və həssas analiz üsullarını tətbiq etmək lazımdır. Doğrudan da, normativ “komponentin olmaması” nə deməkdir? Bəlkə də onun konsentrasiyası o qədər aşağıdır ki, onu ənənəvi üsulla müəyyən etmək mümkün deyil, lakin hələ də bunu etmək lazımdır. Həqiqətən də, ətraf mühitin qorunması analitik kimya üçün bir problemdir. Çirkləndiricilərin analitik üsullarla aşkarlanması limitinin 0,5 MPC-dən aşağı olmaması prinsipial əhəmiyyət kəsb edir. 1.2 TEXNİKİ TƏHLİL İstənilən istehsalın bütün mərhələlərində texniki nəzarət həyata keçirilir - yəni. qüsurların qarşısının alınması və texniki şərtlərə və dövlət standartlarına uyğun olan məhsulların buraxılışını təmin etmək məqsədilə texnoloji proses zamanı məhsulların keyfiyyətinə nəzarət üzrə işlər aparılır. Texniki analizümumi - bütün müəssisələrdə olan maddələrin təhlili (H2O, yanacaq, sürtkü materialları) və xüsusi - yalnız müəyyən bir müəssisədə aşkar olunan maddələrin təhlili (xammal, yarımməhsullar, istehsal tullantıları, son məhsul) bölünür. Bu məqsədlə minlərlə analitik kimyaçı müvafiq Beynəlxalq Dövlət Standartlarına uyğun olaraq hər gün milyonlarla analizlər aparır. Analiz Metodu - Ətraflı Təsviri onların həyata keçirilməsi şərtləri göstərilməklə analitik reaksiyaların aparılması. Onun vəzifəsi eksperiment bacarıqlarına və analitik reaksiyaların mahiyyətinə yiyələnməkdir. Analitik kimyanın üsulları müxtəlif prinsiplərə əsaslanır. 1.3 TƏHLİL ÜSULLARININ TƏSNİFATI 1 Təhlil obyektlərinə görə: qeyri-üzvi və üzvi. 2 Məqsədinə görə: keyfiyyət və kəmiyyət. Kəmiyyət təhlili müəyyən bir birləşmənin və ya maddələrin qarışığının tərkib hissələrinin kəmiyyət nisbətini təyin etməyə imkan verir. Keyfiyyət analizindən fərqli olaraq, kəmiyyət təhlili tədqiq olunan obyektdə analitin ayrı-ayrı komponentlərinin tərkibini və ya analitin ümumi tərkibini müəyyən etməyə imkan verir. Təhlil olunan maddədə ayrı-ayrı elementlərin tərkibini müəyyən etməyə imkan verən keyfiyyət və kəmiyyət təhlili üsulları elementar analiz adlanır; funksional qruplar - funksional analiz; müəyyən molekulyar çəki ilə xarakterizə fərdi kimyəvi birləşmələr - molekulyar analiz. Xassələri və fiziki quruluşu ilə fərqlənən və bir-birindən interfeyslərlə məhdudlaşan heterogen sistemlərin ayrı-ayrı struktur (faza) komponentlərinin ayrılması və müəyyən edilməsi üçün müxtəlif kimyəvi, fiziki və fiziki-kimyəvi üsulların məcmusuna faza analizi deyilir. 3 İcra üsuluna görə: kimyəvi, fiziki və fiziki-kimyəvi (instrumental) üsullar. 4 Nümunə çəkisinə görə: makro– (>> 0,10q), yarımmikro– (0,10–0,01 q), mikro– (0,01–10 −6 q), ultramikroanaliz (< 10 −6 г). 1.4 АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ 1.4.1 Способы выполнения аналитических реакций В основе analitik üsullar – analitik siqnalın alınması və ölçülməsi, yəni. kimyəvi reaksiya nəticəsində maddənin kimyəvi və fiziki xassələrinin hər hansı təzahürü. Analitik reaksiyalar "quru" və "yaş" şəkildə həyata keçirilə bilər. “Quru” şəkildə həyata keçirilən reaksiyalara nümunələr: alov rəngləmə reaksiyaları (Na + - sarı; Sr 2+ - qırmızı; Ba 2+ - yaşıl; K + - bənövşəyi; Tl 3+ - yaşıl, In + - mavi və s. .); Na 2 B 4 O 7 və Co 2+, Na 2 B 4 O 7 və Ni 2+, Na 2 B 4 O 7 və Cr 3+ birləşdirildikdə müxtəlif rəngli boranın “mirvariləri” əmələ gəlir. Çox vaxt analitik reaksiyalar məhlullarda aparılır. Təhlil olunan obyekt (ayrı-ayrı maddə və ya maddələrin qarışığı) istənilən aqreqasiya vəziyyətində ola bilər (bərk, maye, qaz halında). Təhlil üçün obyekt nümunə və ya nümunə adlanır. Nümunədəki eyni element müxtəlif kimyəvi formalarda ola bilər. Məsələn: S 0 , S 2− , SO 2 − , SO 3 - və s. Təhlilin məqsəd və vəzifələrindən asılı olaraq nümunə məhlula köçürüldükdən sonra elementar analiz (ümumi kükürdün miqdarının təyini) və ya faza analizi (hər fazada və ya onun ayrı-ayrı kimyəvi formalarında kükürdün miqdarının təyini) aparılır. . Bu və ya digər analitik reaksiyanı apararkən onun gedişi üçün müəyyən şərtlərə (temperatur, məhlulun pH-ı, konsentrasiyası) ciddi şəkildə riayət etmək lazımdır ki, o, sürətlə davam etsin və kifayət qədər aşağı aşkarlama həddinə malik olsun. 1.4.2 Analitik reaksiyaların təsnifatı 1 Qrup reaksiyaları: eyni reagent eyni siqnalı verən ionlar qrupu ilə reaksiya verir. Beləliklə, bir qrup ionları (Ag +, Pb 2+, Hg 2+) ayırmaq üçün onların Cl - - ionları ilə reaksiyasından istifadə olunur, 2 ağ çöküntü əmələ gəlir (AgCl, PbCl 2, Hg 2 Cl 2). 2 Seçici (selektiv) reaksiyalar. Misal: nişasta yod reaksiyası. İlk dəfə 1815-ci ildə alman kimyaçısı F.Stromeyer tərəfindən təsvir edilmişdir. Bu məqsədlər üçün üzvi reagentlərdən istifadə olunur. Nümunə: dimetilglioksim + Ni 2+ → nikel dimetilglioksimatın alo-qırmızı çöküntüsünün əmələ gəlməsi. Analitik reaksiyanın gedişatının şərtlərini dəyişdirməklə qeyri-selektiv reaksiyaları seçici etmək olar. Nümunə: qızdırıldıqda Ag +, Pb 2 +, Hg 2 + + Cl - reaksiyaları aparılırsa, PbCl 2 çöküntü etmir, çünki 2 isti suda çox həll olunur. 3 Mürəkkəbləşmə reaksiyalarından müdaxilə edən ionları maskalamaq məqsədilə istifadə edilir. Nümunə: KSCN istifadə edərək Fe 3+ - ionlarının iştirakı ilə Co 2+ aşkar etmək üçün reaksiya F - - ionlarının iştirakı ilə aparılır. Bu halda Fe 3+ + 4F − → − , K n = 10 −16, buna görə də Fe 3+ - ionları kompleksləşir və Co 2+ - ionlarının təyin edilməsinə mane olmur. 1.4.3 Analitik kimyada istifadə olunan reaksiyalar 1 Hidroliz (kation, anion, kation və anion) Al 3+ + HOH ↔ Al(OH) 2+ + H + ; CO 3 - + HOH ↔ HCO 3 + OH - ; 2 − Fe 3+ + (NH 4) 2 S + HOH → Fe(OH) 3 + ... 4 + 2H 2 SO 4  3 Mürəkkəb əmələ gəlmə reaksiyaları СuSO 4 + 4 NH 4 OH → SO 4 + 4H 2 O 4 Çöküntü reaksiyaları Ba 2+ + SO 2− →↓ BaSO 4 4 1.4.4 Keyfiyyət təhlili üsullarının siqnalları 1 Çöküntünün əmələ gəlməsi və ya əriməsi Hg 2+ + 2I − →↓ HgI 2 ; qırmızı HgI 2 + 2KI - → K 2 rəngsiz 2 Məhlulun rənginin görünməsi, dəyişməsi, itməsi (rəng reaksiyaları) Mn 2 + → - MnO 4 → MnO 2 - 4 rəngsiz bənövşəyi yaşıl 3 Qazın təkamülü SO 3 - + 2H + → SO 2 + H 2 O. 2 4 Ciddi müəyyən edilmiş formaya malik kristalların əmələ gəlməsi reaksiyaları (mikrokristaloskopik reaksiyalar). 5 Alovun rəng reaksiyaları. 1.5 Kationların və anionların analitik təsnifatı Kationlar üçün iki təsnifat mövcuddur: turşu-əsas və hidrogen sulfid. Kationların hidrogen sulfid təsnifatı Cədvəldə verilmişdir. 1.1. 1.1 Kationların hidrogen sulfid təsnifatı Analitik analitik Kationlar qrupu reagent qrupu forması І K + , Na + , NH + , Mg 2 + 4   (NH 4) 2 CO 3 + NH 4 OH + NH 4 Cl II Ba 2 + , Sr 2 + , Ca 2 + MeCO3 ↓ pH ~ 9 Al3 + , Cr 3 + (NH 4) 2 S + NH 4 OH + NH 4 Cl Me(OH)m ↓ III Zn 2 + , Mn 2 + , Ni 2 + , Co 2 + , Fe 2 + , Fe3 + pH ~ 9 MeS ↓ Cu 2 + , Cd 2 + , Bi 3 + , Sn 2 + , Sn 4 + H 2S → HCl, IV MeS ↓ Hg 2 + , As3 + , As5 + , Sb 3 + , Sb 5 + pH ~ 0,5 V Ag + , Pb 2 + , 2 + HCl MeCl m ↓ Bütün anionlar iki qrupa bölünür: 1 Qrup reagenti - BaCl 2 ; bu halda həll olunan barium duzları əmələ gəlir: - - - Cl, Br, I, NO 3, CH 3 COO - , SCN - , - , 4- 3- 2 - ClO - , ClO - , ClO 3 , ClO - . − , BrO3 4 2 Anionlar sirkə, xlorid və azot turşularında (BaSO 4 istisna olmaqla) həll olan az həll olunan barium duzlarını əmələ gətirir: F − , CO 3 − , SO 2− , SO 3 − , S 2 O 3 − , SiO 3 − , CrO 2− , PO 3− . 2 4 2 2 2 4 4 1.5.1 Naməlum maddənin identifikasiyası üçün analiz sxemi 1 Quru maddənin rəngi: qara: FeS, PbS, Ag 2 S, HgS, NiS, CoS, CuO, MnO 2 və s.; narıncı: Cr2 O 7− və başqaları; 2 sarı: CrO 2−, HgO, CdS; 4 qırmızı: Fe(SCN) 3 , Co 2+ ; mavi: Cu 2+ . 2 Alovun rənglənməsi. 3 Kristallaşma suyunun olub olmadığını yoxlayın. 4 Turşuların quru duza (qaz) təsiri. 5 Həlledici seçimi (otaq temperaturunda, qızdırmaqla): H 2 O, CH 3 COOH, HCl, H 2 SO 4, aqua regia, Na 2CO3 ilə birləşmə və sonradan yuyulma. Yadda saxlamaq lazımdır ki, demək olar ki, bütün nitratlar, bütün kalium, natrium və ammonium duzları suda həll olunur. 6 Məhlulun pH səviyyəsinə nəzarət (yalnız suda həll olunan obyektlər üçün). 7 İlkin sınaqlar (Fe 2+ , Fe 3+ , NH +). 4 8 Kationlar, anionlar qrupunun aşkarlanması. 9 Katyonun aşkarlanması. 10 Anion aşkarlanması. 1.6 Ayırma və qatılaşdırma üsulları Ayırma əməliyyatdır (prosesdir), bunun nəticəsində ilkin qarışığı təşkil edən komponentlər bir-birindən ayrılır. Konsentrasiya əməliyyatdır (prosesdir), bunun nəticəsində mikrokomponentlərin konsentrasiyası və ya miqdarının makrokomponentlərin konsentrasiyası və ya miqdarına nisbəti artır. Ayrılma və konsentrasiyaya ehtiyac aşağıdakı amillərlə bağlı ola bilər: - nümunədə müəyyənləşməyə mane olan komponentlər var; – analitin konsentrasiyası metodun aşkarlama limitindən aşağıdır; – müəyyən ediləcək komponentlər nümunədə qeyri-bərabər paylanmışdır; – kalibrləmə alətləri üçün standart nümunələr yoxdur; – nümunə yüksək zəhərli, radioaktiv və ya bahalıdır. Əksər ayırma üsulları maddənin iki faza arasında paylanmasına əsaslanır: I - sulu və II - üzvi. Məsələn, A maddəsi üçün A I ↔ A II tarazlığı yaranır. Onda üzvi fazadakı A maddəsinin konsentrasiyasının maddənin sulu fazadakı konsentrasiyasına nisbəti paylanma sabiti adlanır KD KD = [A]II [A]I Əgər hər iki faza bərk cismə nisbətən doymuş məhlullardırsa. faza və çıxarıla bilən maddə bir formada mövcuddur, onda tarazlıqda paylanma sabiti S II KD = , (1.1) SI-ə bərabər olur, burada SI , S II maddənin sulu və üzvi fazalarda həll olmasıdır. Mütləq tam hasilat və deməli, ayırma nəzəri cəhətdən mümkün deyil. A maddəsinin bir fazadan digərinə çıxarılmasının səmərəliliyi iki amillə xarakterizə edilə bilər: ekstraksiya Rn tamlığı və Rc çirklərinin ayrılması dərəcəsi. x y Rn = ; Rc = , (1.2) x0 y0 burada x və x0 çıxarılan maddənin tərkibi və onun ilkin nümunədəki tərkibidir; y və y0 son və ilkin çirklərin tərkibidir. Rc nə qədər kiçik və Rn nə qədər böyük olsa, ayrılma bir o qədər mükəmməldir.

Analitik kimyanın bütün mövcud üsullarını nümunə götürmə, nümunələrin parçalanması, komponentlərin ayrılması, aşkarlanması (identifikasiyası) və təyini üsullarına bölmək olar.

Demək olar ki, bütün üsullar maddənin tərkibi ilə onun xassələri arasındakı əlaqəyə əsaslanır. Komponenti və ya onun miqdarını aşkar etmək üçün ölçün analitik siqnal.

Analitik siqnal analizin son mərhələsində fiziki kəmiyyətin ölçmələrinin ortasıdır. Analitik siqnal müəyyən edilmiş komponentin məzmunu ilə funksional olaraq bağlıdır. Bu, cərəyan gücü, sistemin EMF, optik sıxlıq, radiasiya intensivliyi və s.

Hər hansı bir komponenti aşkar etmək lazımdırsa, analitik siqnalın görünüşü adətən sabitlənir - çöküntünün, rəngin, spektrdə bir xəttin görünüşü və s. Analitik siqnalın görünüşü etibarlı şəkildə qeydə alınmalıdır. Komponentin müəyyən miqdarında analitik siqnalın böyüklüyü ölçülür: çöküntünün kütləsi, cərəyan gücü, spektrin xətlərinin intensivliyi və s. Sonra komponentin məzmunu funksional asılılıqdan istifadə etməklə hesablanır analitik siqnal - məzmun: y=f(c), hesablama və ya təcrübə ilə qurulur və düstur, cədvəl və ya qrafik şəklində təqdim edilə bilər.

Analitik kimyada analizin kimyəvi, fiziki və fiziki-kimyəvi üsulları var.

Kimyəvi analiz üsullarında təyin olunan element və ya ion bu və ya digər xarakterik xüsusiyyətə malik olan birləşməyə çevrilir və bunun əsasında bu xüsusi birləşmənin əmələ gəldiyi müəyyən edilə bilər.

Kimyəvi üsullar təhlilin xüsusi əhatə dairəsi var. Həmçinin kimyəvi üsullarla analizlərin aparılması sürəti heç də həmişə istehsalın tələbatını ödəmir, burada texnoloji prosesi tənzimləmək hələ də mümkün olduğu halda, analizlərin vaxtında alınması çox vacibdir. Buna görə də kimyəvi üsullarla yanaşı, fiziki və fiziki-kimyəvi analiz üsulları da geniş yayılmaqdadır.

Fiziki üsullar təhlillər bəzilərinin ölçülməsinə əsaslanır

tərkibindən asılı olan sistem parametri, məsələn emissiya udma spektrləri, elektrik və ya istilik keçiriciliyi, məhlula batırılmış elektrodun potensialı, keçiricilik, sındırma indeksi, nüvə maqnit rezonansı və s.

Fiziki analiz üsulları kimyəvi analiz üsulları ilə həll edilə bilməyən problemləri həll etməyə imkan verir.

Maddələrin təhlili üçün kimyəvi reaksiyalara əsaslanan fiziki-kimyəvi analiz üsullarından geniş istifadə olunur, gedişi təhlil edilən sistemin fiziki xüsusiyyətlərinin dəyişməsi ilə müşayiət olunur, məsələn, rəngi, rəng intensivliyi, şəffaflığı, istilik və elektrik keçiriciliyi və s.

Fiziki və kimyəvi analiz üsulları yüksək həssaslıq və sürətli icra ilə xarakterizə olunur, kimyəvi-analitik təyinatları avtomatlaşdırmağa imkan verir və az miqdarda maddələrin analizində əvəzolunmazdır.

Qeyd etmək lazımdır ki, analizin fiziki və fiziki-kimyəvi üsulları arasında ciddi sərhəd çəkmək həmişə mümkün olmur. Bəzən onlar "instrumental" üsullar ümumi adı altında birləşdirilir, çünki. müəyyən ölçmələri həyata keçirmək üçün bir maddənin müəyyən xüsusiyyətlərini xarakterizə edən müəyyən parametrlərin dəyərlərini böyük dəqiqliklə ölçməyə imkan verən alətlər tələb olunur.

Bu analiz üsulları ölçülmüş fiziki arasında əlaqə mövcud olduqda istifadə olunur xassələri daxil və onların keyfiyyət və kəmiyyət tərkibi. Çünki fiziki ölçmək üçün st-in-in müxtəlif cihazlardan (alətlərdən) istifadə olunur, sonra bu üsullar instrumental adlanır. Fiziki və fiziki-kimyəvi analiz üsullarının təsnifatı. Ölçülmüş fiziki və fiziki-kimyəvi nəzərə alınmaqla sv-v-va və ya tədqiq olunan sistem. Optik üsullar optik St-in-in ölçülməsinə əsaslanır. Müxtəlif maddələrin seçici sorbsiya qabiliyyətinin istifadəsi üzrə xromatoqrafik. Elektrokimyəvi üsullar sistemdə elektrokimyəvi xüsusiyyətlərin ölçülməsinə əsaslanır. Radioaktiv sv-in in-in ölçülməsinə əsaslanan radiometrik. Müvafiq proseslərin istilik təsirlərinin ölçülməsi üzrə termal. İonlaşmış fraqmentlərin ("fraqmentlər") tədqiqində kütlə spektrometriyası. Ultrasəs, maqnitokimyəvi, piknometrik və s. İnstrumental analiz üsullarının üstünlükləri: aşağı aşkarlama həddi 1 -10 -9 µg; aşağı məhdudlaşdırıcı konsentrasiya, müəyyən edilmiş in-va-dan 10 -12 q / ml-ə qədər; adətən ordinat oxu boyunca çəkilən ölçülən fiziki parametrin müəyyən edilmiş maddənin miqdarından və ya konsentrasiyasından asılılığını qrafik şəkildə əks etdirən, müvafiq kalibrləmə əyrisinin yamacının tangensinin dəyəri ilə formal olaraq təyin olunan yüksək həssaslıq ( absis oxu). Əyrinin yamacının x oxuna tangensi nə qədər böyükdürsə, metod bir o qədər həssasdır, bu da aşağıdakı deməkdir: eyni "cavab" əldə etmək - fiziki xüsusiyyətdə dəyişiklik - konsentrasiyada və ya miqdarında daha kiçik dəyişiklik. ölçülmüş maddə tələb olunur. Üstünlüklərə üsulların yüksək seçiciliyi (seçimliyi) daxildir, yəni qarışıqların tərkib hissələri bu komponentləri ayırmadan və təcrid etmədən müəyyən edilə bilər; təhlilin qısa müddəti, onların avtomatlaşdırılması və kompüterləşdirilməsinin mümkünlüyü. Dezavantajlar: hardware mürəkkəbliyi və yüksək qiymət; klassik kimyəvi analizdən (0,1 -0,5%) daha böyük xəta (5 -20%); daha pis təkrarlanma. Optik analiz üsulları elektromaqnit şüalanmanın ada ilə qarşılıqlı təsiri ilə özünü göstərən adalarda optik xassələrin ölçülməsinə (emissiya, udma, səpilmə, əks olunma, sınma, işığın qütbləşməsi) əsaslanır.

Tədqiq olunan obyektlərə görə təsnifat: atom və molekulyar spektral analiz. Elektromaqnit şüalanmasının in-ohm ilə qarşılıqlı təsirinin təbiətinə görə. Bu halda aşağıdakı üsullar fərqləndirilir. Maddənin atomlaşmasından sonra qaz fazasında təyin olunan maddənin atomları tərəfindən monoxromatik şüalanmanın udulmasının ölçülməsinə əsaslanan atom absorbsiya analizi. Emissiya spektral analizi, məsələn, elektrik boşalması plazmasında bir cismin enerji həyəcanı zamanı (ən çox atomlar və ya ionlar) tərəfindən buraxılan işığın intensivliyinin ölçülməsidir. Alov fotometriyası - radiasiyanın enerji həyəcanlandırma mənbəyi kimi qaz alovunun istifadəsi. Nefelometriya - dispers sistemin (mühitin) işıq hissəcikləri ilə işığın səpilməsinin ölçülməsi. Turbidimetrik analiz - radiasiyanın dispers mühitdən keçməsi zamanı onun intensivliyinin zəifləməsinin ölçülməsi. İşığın sınma göstəricilərinin refraktometrik analiz ölçülməsi. Polarimetrik analiz optik fırlanmanın böyüklüyünün ölçülməsidir - optik aktiv cisimlər tərəfindən işığın qütbləşmə müstəvisinin fırlanma bucağı. Aşağıdakı üsullar istifadə olunan elektromaqnit spektrinin sahəsinə görə təsnif edilir: spektrin UVI bölgəsində, yəni spektrin ən yaxın ultrabənövşəyi bölgəsində - 200 - 400 dalğa uzunluğunda spektroskopiya (spektrofotometriya) nm və görünən bölgədə - 400 - 700 nm dalğa uzunluğunda. 0,76 - 1000 μm (1 μm = 10 -6 m) diapazonunda elektromaqnit spektrinin bir hissəsini öyrənən infraqırmızı spektroskopiya, daha az rentgen və mikrodalğalı spektroskopiya. Müxtəlif spektrlərdə enerji keçidlərinin təbiətinə görə - elektron (UVI bölgəsində atomların, ionların, radikalların, molekulların, kristalların elektron vəziyyətlərinin enerjisinin dəyişməsi); vibrasiya (İQ bölgəsində 2 və çox atomlu ionların, radikalların, molekulların, həmçinin maye və bərk fazaların vibrasiya vəziyyətlərinin enerjisini dəyişdirərkən); IR və mikrodalğalı bölgədə də fırlanma. Bu. Molekullar və elektromaqnit şüalanma arasındakı qarşılıqlı əlaqə ondan ibarətdir ki, elektromaqnit şüalanmanı udmaqla molekullar həyəcanlanmış vəziyyətə keçir. Bu vəziyyətdə, enerji, yəni udulmuş radiasiyanın dalğa uzunluğu mühüm rol oynayır.

Beləliklə, dalğa uzunluğu 0,05 - 5 nm olan rentgen şüalarında atomlarda və molekullarda daxili elektronların həyəcanlanması prosesi baş verir; ultrabənövşəyi şüalarda (5 - 400 nm) atomlarda və molekullarda xarici elektronların həyəcanlanması prosesi baş verir; görünən işıq (400 - 700 nm) birləşmiş p-elektron sistemlərində xarici elektronların həyəcanlanmasıdır; infraqırmızı şüalanma (700 nm - 500 mikron) molekulların titrəyişlərinin həyəcanlanması prosesidir; mikrodalğalı sobalar (500 mikron - 30 sm) molekulların fırlanmasının həyəcanlanması prosesi; radio dalğaları (30 sm-dən çox) atom nüvələrində spin keçidlərinin həyəcanlanması prosesi (nüvə maqnit rezonansı). Radiasiyaların udulması onları ölçməyə və spektrometriyada qeyd etməyə imkan verir. Bu halda, hadisə radiasiyası istinada bölünür və eyni intensivliklə ölçülür. Ölçülmüş şüalanma nümunədən keçir; udma baş verdikdə, intensivlik dəyişir. Elektromaqnit şüalarının enerjisini udarkən adalardakı hissəciklər (atomlar, molekullar, ionlar) enerjilərini artırır, yəni daha yüksək enerji vəziyyətinə keçirlər. Adalardakı hissəciklərin elektron, vibrasiya, fırlanma enerji vəziyyətləri yalnız diskret olaraq, ciddi şəkildə müəyyən edilmiş miqdarda dəyişə bilər. Hər bir hissəcik üçün enerji vəziyyətlərinin fərdi dəsti var - enerji səviyyələri (terminlər), məsələn, elektron enerji səviyyələri. Molekulların və çox atomlu ionların elektron enerji səviyyələri incə bir quruluşa malikdir - vibrasiya alt səviyyələri; deməli, vibrasiya keçidləri də sırf elektron keçidlərlə eyni vaxtda baş verir.

Aşağı enerji səviyyəsindən daha yüksək yalançı elektron səviyyəyə hər bir elektron (elektron-vibrasiya) keçid elektron udma spektrində bir zolağa uyğun gəlir. Hər bir hissəcik (atom, ion, molekul) üçün elektron səviyyələr arasındakı fərq ciddi şəkildə müəyyən edildiyi üçün bu və ya digər elektron keçidə uyğun gələn elektron udma spektrində zolağın mövqeyi də ciddi şəkildə müəyyən edilir, yəni dalğa uzunluğu (tezlik, dalğa). sayı) udma zolağı maksimum. İntensivlik fərqləri detektorla ölçülür və siqnal (pik) şəklində qeyd cihazında qeyd olunur, səh. 318, kimya, məktəbli və tələbə arayışı, spektrometr sxemi. Ultrabənövşəyi spektroskopiya və görünən bölgədə udma spektroskopiyası. Ultrabənövşəyi və spektrin görünən hissələrindən elektromaqnit şüalanmasının udulması; molekullarda elektronların işğal edilmiş enerji səviyyələrindən boş enerji səviyyələrinə keçidini həyəcanlandırır. Enerji səviyyələri arasında enerji fərqi nə qədər böyükdürsə, enerji də bir o qədər çox olur, yəni. daha qısa dalğa uzunluğu, radiasiya olmalıdır. Molekulun işığın udulmasını böyük ölçüdə təyin edən hissəsi xromofor adlanır (hərfi mənada rəng daşıyıcıları) - bunlar molekul tərəfindən işığın udulmasına təsir edən atom qruplarıdır, xüsusən konjugasiya edilmiş və aromatik p-elektron sistemləri.

Xromoforların struktur elementləri əsasən işıq enerjisinin kvantının udulmasında iştirak edir ki, bu da birləşmələrin udma spektrinin nisbətən dar bölgəsində zolaqların yaranmasına səbəb olur. 200-dən 700 nm-ə qədər olan bölgə üzvi molekulların quruluşunu təyin etmək üçün praktik əhəmiyyət kəsb edir. Kəmiyyət ölçmə: udma maksimumunun mövqeyi ilə yanaşı, radiasiyanın sönmə (zəifləmə) dəyəri, yəni onun udulmasının intensivliyi təhlil üçün vacibdir. Lambert qanununa uyğun olaraq - Beer E \u003d lgI 0 / I \u003d ecd, E - sönmə, I 0 - hadisə işığının intensivliyi, I - ötürülən işığın intensivliyi, e - molar sönmə əmsalı, sm 2 / mol, c - konsentrasiya, mol / l, d - nümunə təbəqəsinin qalınlığı, sm.Sönmə uducu maddənin konsentrasiyasından asılıdır. Absorbsiya analizi üsulları: kolorimetriya, fotoelektrokolorimetriya, spektrometriya. Kolorimetriya, mayelərin rənginin vizual müqayisəsinə əsaslanan ən sadə və ən qədim analiz üsuludur (Alyamovski alətindən istifadə edərək torpağın pH-ının təyini) - bir sıra istinad p-s ilə müqayisənin ən sadə üsulu. Kolorimetriyanın 3 üsulu geniş istifadə olunur: standart seriya üsulu (miqyas üsulu), rəng bərabərləşdirmə üsulu və seyreltmə üsulu. Şüşə kolorimetrik sınaq boruları, şüşə büretlər, kolorimetrlər, fotometrlərdən istifadə olunur. Şkala metodu Alyamovski alətində, yəni adalarda müxtəlif konsentrasiyalı və məhlulun və ya istinad məhlullarının rənginin intensivliyinin dəyişməsi baxımından fərqli olan bir sıra sınaq boruları seriyasında pH-ın təyin edilməsidir. Fotokolorimetriya - metod, fotosellərdən istifadə edərək təhlil edilən məhluldan keçən qeyri-monoxromatik işıq axınının intensivliyinin ölçülməsinə əsaslanır.

Şüalanma mənbəyindən (közərmə lampası) işıq axını yalnız müəyyən dalğa uzunluğu diapazonunda radiasiyanı ötürən işıq filtrindən, təhlil edilən p-ohm ilə kyuvetdən keçir və işıq enerjisini müvafiq cihaz tərəfindən qeydə alınan foto cərəyana çevirən fotoelementə daxil olur. qurğu. Təhlil olunan məhlulun işığın udulması nə qədər çox olarsa (yəni onun optik sıxlığı nə qədər yüksək olarsa), fotoselə düşən işıq axınının enerjisi bir o qədər az olar. FEC-lər müxtəlif dalğa uzunluqlarında maksimum işıq ötürülməsinə malik n-mi filtrləri ilə təchiz edilir. 2 fotoselin iştirakı ilə 2 işıq axını ölçülür, biri təhlil edilən məhluldan, digəri isə vasitəsilə müqayisə həlli. Tədqiq olunan maddənin konsentrasiyası kalibrləmə əyrisinə uyğun olaraq tapılır.

Analizlərin elektrokimyəvi üsulları elektrod reaksiyalarına və məhlullar vasitəsilə elektrik enerjisinin ötürülməsinə əsaslanır. Kəmiyyət analizində elektrokimyəvi proseslərin ölçülən parametrlərinin qiymətlərinin (elektrik potensialındakı fərq, cərəyan, elektrik miqdarı) bu elektrokimyəvi prosesdə iştirak edən məhluldakı müəyyən edilmiş maddənin tərkibindən asılılığından istifadə olunur. Elektrokimyəvi proseslər kimyəvi reaksiyaların eyni vaxtda baş verməsi və sistemin elektrik xüsusiyyətlərinin dəyişməsi ilə müşayiət olunan proseslərdir, belə hallarda elektrokimyəvi sistem adlandırıla bilər. Potensiometriyanın əsas prinsipləri

Metodun adından da göründüyü kimi, potensial onda ölçülür. Potensialın nə olduğunu və nə üçün yarandığını aydınlaşdırmaq üçün metal lövhədən və onunla təmasda olan eyni metalın (elektrolit) ionlarını ehtiva edən məhluldan ibarət sistemi nəzərdən keçirək (şək. 1). Belə bir sistem elektrod adlanır. İstənilən sistem onun minimumuna uyğun bir vəziyyətə meyllidir daxili enerji. Buna görə də, metal məhlula batırıldıqdan sonra ilk anda, sistemin daxili enerjisinin azalmasına səbəb olan faza sərhədində proseslər baş verməyə başlayır. Fərz edək ki, metal atomunun ionlaşmış vəziyyəti enerji baxımından neytral vəziyyətdən daha “əlverişlidir” (əksi də mümkündür). Sonra, zamanın ilk anında, metal atomları boşqabın səth təbəqəsindən məhlula keçərək, valent elektronlarını orada buraxacaqlar. Bu zaman boşqabın səthi mənfi yük alır və bu yük ion şəklində məhlula keçən metal atomlarının sayının artması ilə artır. Fərqli yüklərin elektrostatik cazibə qüvvələri (plitədəki mənfi yüklü elektronlar və məhluldakı müsbət metal ionları) bu yüklərin faza sərhədindən uzaqlaşmasına imkan vermir, həmçinin metal ionlarının məhluldan məhluldan keçidinə əks prosesə səbəb olur. metal faza və orada onların reduksiyası. İrəli və tərs proseslərin sürətləri eyni olduqda, tarazlıq yaranır. Sistemin tarazlıq vəziyyəti faza sərhədində yüklərin ayrılması ilə xarakterizə olunur, yəni potensialın "sıçrayışı" görünür. Qeyd etmək lazımdır ki, elektrod potensialının meydana gəlməsinin təsvir olunan mexanizmi yeganə deyil, real sistemlərdə interfeysdə potensialların "sıçrayışının" meydana gəlməsinə səbəb olan bir çox digər proseslər də baş verir. Bundan əlavə, potensial “sıçrayış” faza sərhəddində təkcə elektrolit metal ilə təmasda olduqda deyil, həm də elektrolit digər materiallarla, məsələn, yarımkeçiricilər, ion dəyişdirici qatranlar, eynəklər və s. ilə təmasda olduqda baş verə bilər.

Bu halda konsentrasiyası elektrodun potensialına təsir edən ionlara potensial təyinedici deyilir. Elektrod potensialı elektrolitlə təmasda olan materialın təbiətindən, məhlulda potensial təyin edən ionların konsentrasiyasından və temperaturdan asılıdır. Bu potensial potensialı sabit olan başqa elektroda nisbətən ölçülür. Beləliklə, bu əlaqəni quraraq, məhluldakı ionların konsentrasiyasını təyin etmək üçün analitik praktikada istifadə etmək mümkündür. Bu vəziyyətdə, potensialı ölçülən elektrod ölçmə, ölçmələrin aparıldığı elektrod isə köməkçi və ya istinad elektrodu adlanır. İstinad elektrodlarının potensialının sabitliyi onun elektrolitində (elektrolit No1) potensial təyin edən ionların konsentrasiyasının sabitliyi ilə əldə edilir. №2 elektrolitin tərkibi fərqli ola bilər. İki fərqli elektrolitin qarışmasının qarşısını almaq üçün onlar ion keçirici membranla ayrılır. Ölçmə elektrodunun potensialı azaldılmış elektrokimyəvi sistemin ölçülən emfinə bərabər alınır. 2 nömrəli elektrolit kimi məlum tərkibli məhlullardan istifadə edərək, ölçmə elektrodunun potensialının potensial təyin edən ionların konsentrasiyasından asılılığını müəyyən etmək mümkündür. Bu asılılıq sonradan bilinməyən konsentrasiyalı məhlulun analizində istifadə oluna bilər.

Potensial şkalasını standartlaşdırmaq üçün standart bir hidrogen elektrodu istinad elektrodu kimi qəbul edildi, potensialı istənilən temperaturda sıfıra bərabər idi. Bununla belə, adi ölçmələrdə hidrogen elektrodu həcmli olduğu üçün nadir hallarda istifadə olunur. Gündəlik praktikada hidrogen elektroduna nisbətən potensialı təyin olunan digər sadə istinad elektrodları istifadə olunur. Buna görə də, lazım gələrsə, belə elektrodlara münasibətdə aparılan potensial ölçmənin nəticəsi hidrogen elektrodu ilə bağlı yenidən hesablana bilər. Ən çox istifadə edilənlər gümüş xlorid və kalomel istinad elektrodlarıdır. Ölçmə elektrodu ilə istinad elektrodu arasındakı potensial fərq müəyyən ediləcək ionların konsentrasiyasının ölçüsüdür.

Elektrod funksiyası xətti Nernst tənliyi ilə təsvir edilə bilər:

E \u003d E 0 + 2.3 RT / nF * lg a,

burada E - ölçü elektrodu ilə istinad elektrodu arasındakı potensial fərq, mV; E 0 - sabit, əsasən istinad elektrodunun xüsusiyyətlərindən asılı olaraq (standart elektrod potensialı), mV; R - qaz sabiti, J * mol -1 * K -1. ; n - işarəsini nəzərə alaraq ionun yükü; F - Faraday sayı, C/mol; T - mütləq temperatur, 0 K; 25 0 C-də Nernst tənliyinə daxil edilmiş 2,3 RT/nF termini tək yüklü ionlar üçün 59,16 mV-dir. Xarici (xarici) potensial tətbiq etmədən üsul sistemdəki elektrik enerjisi mənbəyinin xarakterini nəzərə alan bir üsul kimi təsnif edilir. Bu üsulda mənbə el.en. elektrokimyəvi sistemin özü xidmət edir, bu da qalvanik element (galvanik dövrə) - potensiometrik üsullar. Belə bir sistemdə EMF və elektrod potensialları məhluldakı müəyyən edilmiş maddənin sodasından asılıdır. Elektrokimyəvi elementə 2 elektrod daxildir - göstərici və istinad elektrodu. Hüceyrədə yaranan EMF-nin dəyəri bu 2 elektrodun potensial fərqinə bərabərdir.

Potensiometrik təyinat şəraitində istinad elektrodunun potensialı sabit qalır, onda EMF yalnız göstərici elektrodunun potensialından, yəni məhluldakı müəyyən ionların fəaliyyətindən (konsentrasiyalarından) asılıdır. Bu, anal məhlulda verilmiş maddənin konsentrasiyasının potensiometrik təyini üçün əsasdır. Həm birbaşa potensiometriya, həm də potensiometrik titrləmə istifadə olunur. Potensial hidrogen ionlarının konsentrasiyasından asılı olan göstərici elektrodlar kimi məhlulların pH-ını təyin edərkən istifadə olunur: şüşə, hidrogen, quinhidron (HC1 məhluluna batırılmış platin tel şəklində redoks elektrod, quinhidron ilə doymuş - bir hidroxinonlu ekvimolekulyar birləşmə xinon) və bəzi başqaları.Membran və ya ion seçici elektrodlar elektrod membranı (bərk və ya maye) ilə sorulan p-re-də həmin ionların aktivliyindən asılı olaraq real potensiala malikdirlər. ionometriya adlanır.

Spektrofotometrlər spektral tərkibdə dar işıq şüalarında nümunələrin işığın udulmasını ölçməyə imkan verən cihazlardır (monoxromatik işıq). Spektrofotometrlər ağ işığı davamlı spektrə parçalamağa, bu spektrdən dar diapazonda dalğa uzunluqlarını təcrid etməyə (seçilmiş spektr diapazonunun 1-20 nm eni), təcrid olunmuş işıq şüasını təhlil edilən məhluldan keçirməyə və bu şüanın intensivliyini ölçməyə imkan verir. yüksək dəqiqlik. Məhluldakı rəngli məhlulun işığın udulması onu sıfır məhlulun udulması ilə müqayisə etməklə ölçülür. Spektrofotometr iki cihazı birləşdirir: monoxromatik işıq axını əldə etmək üçün monoxromator və işığın intensivliyini ölçmək üçün fotoelektrik fotometr. Monoxromator işıq mənbəyindən, dispersiyadan (ağ işığı spektrə parçalayan) və məhlulun üzərinə düşən işıq şüasının dalğa uzunluğu intervalının böyüklüyünü tənzimləyən qurğudan ibarətdir.

Müxtəlif fiziki-kimyəvi və fiziki analiz üsullarından ən yüksək dəyər metodların 2 qrupu var: 1 - adaların spektral xüsusiyyətlərinin öyrənilməsinə əsaslanan üsullar; 2 - fiziki-kimyəvi parametrlərin öyrənilməsinə əsaslanan üsullar. Spektral üsullar maddənin müxtəlif növ enerji (elektromaqnit şüalanması, istilik enerjisi, elektrik enerjisi və s.) ilə qarşılıqlı əlaqəsi zamanı baş verən hadisələrə əsaslanır. Radiasiya enerjisi ilə in-va qarşılıqlı təsirinin əsas növlərinə radiasiyanın udulması və emissiyası (emissiyası) daxildir. Absorbsiya və ya emissiya ilə bağlı hadisələrin təbiəti prinsipcə eynidir. Radiasiya maddə ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, onun hissəcikləri (molekulun atomları) həyəcanlı vəziyyətə keçir. Bir müddət sonra (10 -8 s) hissəciklər elektromaqnit şüalanma şəklində artıq enerji yayaraq əsas vəziyyətinə qayıdırlar. Bu proseslər atom və ya molekulda elektron keçidlərlə əlaqələndirilir.

Elektromaqnit şüalanma n=s/l nisbəti ilə bir-birinə bağlı olan dalğa uzunluğu və ya n tezliyi ilə xarakterizə edilə bilər, burada c vakuumda işığın sürətidir (2,29810 8 m/s). Elektromaqnit şüalanmasının bütün dalğa uzunluqlarının (tezliklərinin) məcmusu g-şüalarından (qısa dalğalı bölgə, fotonlar yüksək enerjiyə malikdir) spektrin görünən bölgəsinə (400 - 700 nm) və radio dalğalarına (uzun-dalğalar) qədər elektromaqnit spektrini təşkil edir. dalğa bölgəsi, aşağı enerjili fotonlar).

Təcrübədə müəyyən bir dalğa uzunluqları (tezliklər) intervalı ilə xarakterizə olunan radiasiya ilə, yəni spektrin müəyyən bir hissəsi ilə (və ya, necə deyərlər, radiasiya zolağı ilə) bəhs olunur. Çox vaxt analitik məqsədlər üçün monoxromatik işıq da istifadə olunur (burada işıq axını elektromaqnit dalğaları eyni dalğa uzunluğuna malikdir). Müəyyən dalğa uzunluqlarına malik olan radiasiyanın atomları və molekulları tərəfindən seçici udulması, hər bir girişin fərdi spektral xüsusiyyətləri ilə xarakterizə olunmasına səbəb olur.

Analitik məqsədlər üçün həm atomlar və molekullar tərəfindən şüalanmanın udulmasından (müvafiq olaraq, atom udma spektroskopiyası), həm də atomlar və molekullar tərəfindən şüalanmanın emissiyasından (emissiya spektroskopiyası və lüminesans) istifadə olunur.

Spektrofotometriya elektromaqnit şüalanmasının selektiv udulmasına əsaslanır. Müxtəlif dalğa uzunluqlu radiasiyanın udulma in-tionunu ölçməklə, udma spektrini, yəni udulmanın düşən işığın dalğa uzunluğundan asılılığını əldə etmək olar. Absorbsiya spektri adanın keyfiyyət xarakteristikasıdır. Kəmiyyət xarakteristikası, Bouguer-Lambert-Beer qanununa görə udulan maddənin konsentrasiyasından asılı olan udulmuş enerjinin miqdarı və ya məhlulun optik sıxlığıdır: D \u003d eIs, burada D optik sıxlıqdır, i təbəqənin qalınlığı; с - konsentrasiya, mol/l; e molar udma əmsalıdır (I=1 sm və c=1 mol/l-də e = D). e-nin dəyəri həssaslıq xarakteristikası kimi xidmət edir: e-nin dəyəri nə qədər böyükdürsə, v-va-nın miqdarı da bir o qədər azdır. Bir çox maddələr (xüsusilə üzvi olanlar) UB və görünən bölgələrdə radiasiyanı intensiv şəkildə udur, bu da onları birbaşa təyin etməyə imkan verir. Əksər ionlar, əksinə, spektrin görünən bölgəsində radiasiyanı zəif udur (е? 10…1000), ona görə də onlar adətən digər, daha intensiv udma birləşmələrinə keçir və sonra ölçmələr aparılır. Absorbsiyanı (optik sıxlığı) ölçmək üçün iki növ spektral alətlərdən istifadə olunur: fotoelektrokolorimetrlər (qaba monoxromatizasiya ilə) və spektrofotometrlər (daha incə monoxromatizasiya ilə). Ən çox yayılmış olan fotometrik analiz üsuludur, kəmiyyət təyini Bouguer-Lambert-Beer qanununa əsaslanır. Fotometrik ölçmələrin əsas üsulları bunlardır: molar işığın udma əmsalı üsulu, kalibrləmə əyrisi üsulu, standart üsul (müqayisə üsulu), aşqar üsulu. Molar işığın udma əmsalı metodunda tədqiq olunan məhlulun optik sıxlığı D ölçülür və molar işığın udma əmsalının məlum dəyərinə görə e məhluldakı uducu maddənin konsentrasiyası hesablanır: c \u003d D / (e I). Kalibrləmə əyrisi metodunda bir sıra standart məhlullar hazırlanır məlum dəyər müəyyən edilmiş komponentdən konsentrasiyaları və onların optik sıxlığın qiymətini təyin edin D.

Alınan məlumatlara görə, bir kalibrləmə qrafiki qurulur - məhlulun optik sıxlığının in-va konsentrasiyasından asılılığı: D = f (c). Bucher-Lambert-Beer qanununa görə, qrafik düz xəttdir. Sonra sınaq məhlulunun optik sıxlığı D ölçülür və kalibrləmə əyrisindən analiz edilən maddənin konsentrasiyası müəyyən edilir. Müqayisə üsulu (standartlar) standart və sınaq məhlullarının optik sıxlığının müqayisəsinə əsaslanır:

D st \u003d e * I * s st və D x \u003d e * I * s x,

haradan D x / D st \u003d e * I * s x / e * I * s st və c x \u003d s st * D x / D st. Əlavə metodunda sınaq məhlulunun optik sıxlığının qiymətləri müəyyən ediləcək komponentin məlum miqdarının əlavə edilməsi (a ilə) ilə eyni məhlulla müqayisə edilir. Təyinatların nəticələrinə əsasən, sınaq məhlulunda maddənin konsentrasiyası hesablanır: D x \u003d e * I * cx və D x + a \u003d e * I * (cx + ca), haradan D x / D x + a \u003d e * I * c x / e * I * (c x + c a) və c x \u003d c a * D x / D x + a - D x. .

Atom absorbsiya spektroskopiyası radiasiyanın atomlar tərəfindən seçici udulmasına əsaslanır. Maddənin atom vəziyyətinə keçməsi üçün nümunə məhlulu alova vurulur və ya xüsusi kyuvetdə qızdırılır. Nəticədə həlledici buxarlanır və ya yanır və bərk maddə atomlaşdırılır. Atomların əksəriyyəti həyəcanlanmamış vəziyyətdə qalır və yalnız kiçik bir hissəsi sonrakı radiasiya emissiyası ilə həyəcanlanır. Udulmuş şüalanmanın dalğa uzunluqlarına, yəni spektrə uyğun olan xətlər dəsti keyfiyyət xarakteristikası, bu xətlərin intensivliyi isə müvafiq olaraq adanın kəmiyyət xarakteristikasıdır.

Atom emissiya spektroskopiyası həyəcanlanmış atomlar tərəfindən buraxılan işığın intensivliyini ölçməyə əsaslanır. Həyəcan mənbələri alov, qığılcım boşalması, elektrik qövsü və s. ola bilər. Emissiya spektrlərini əldə etmək üçün toz və ya məhlul şəklində nümunə həyəcan mənbəyinə daxil edilir, burada maddə qaz halına keçir və ya qismən parçalanır. atomlara və sadə (tərkibinə görə) molekullara bölünür. Maddənin keyfiyyət xarakteristikası onun spektridir (yəni emissiya spektrindəki xətlər dəsti), kəmiyyət xarakteristikası isə bu xətlərin intensivliyidir.

Luminessensiya həyəcanlanmış molekulların (atomlar, ionlar) əsas vəziyyətə keçməsi zamanı şüalanmaya əsaslanır. Bu halda, həyəcan mənbələri ultrabənövşəyi və görünən radiasiya, katod şüaları, kimyəvi reaksiyanın enerjisi və s. ola bilər. Radiasiyanın enerjisi (lüminessensiya) həmişə udulmuş enerjidən az olur, çünki udulmuş enerjinin bir hissəsi enerjiyə çevrilir. emissiya başlamazdan əvvəl də istilik. Buna görə də, luminescent emissiya həmişə həyəcan zamanı udulmuş işığın dalğa uzunluğundan daha qısa dalğa uzunluğuna malikdir. Lüminesans həm maddələri aşkar etmək üçün (dalğa uzunluğuna görə), həm də onların miqdarını təyin etmək üçün istifadə edilə bilər (radiasiya intensivliyi ilə). Analizlərin elektrokimyəvi üsulları in-va ilə qarşılıqlı əlaqəyə əsaslanır elektrik şoku. Bu vəziyyətdə gedən proseslər ya elektrodlarda, ya da elektroda yaxın məkanda lokallaşdırılır. Əksər üsullar bu növlərdən birincisidir. Potensiometriya. Elektrod prosesi, yüklü hissəciyin (ion, elektron) faza sərhədindən ötürüldüyü heterojen bir reaksiyadır. Belə bir ötürmə nəticəsində elektrodun səthində ikiqat elektrik təbəqəsinin əmələ gəlməsi səbəbindən potensial fərq yaranır. Hər hansı bir proses kimi, elektrod reaksiyası da nəticədə tarazlığa gəlir və elektrodda tarazlıq potensialı yaranır.

Tarazlıq elektrod potensialının dəyərlərinin ölçülməsi potensiometrik analiz metodunun vəzifəsidir. Ölçmələr 2 yarım elementdən ibarət elektrokimyəvi hüceyrədə aparılır. Onlardan birində göstərici elektrod (potensialı Nernst tənliyinə uyğun olaraq məhlulda təyin olunacaq ionların konsentrasiyasından asılıdır), digərində isə istinad elektrodu (potensial sabitdir və məhlulun tərkibindən asılı deyil). Metod birbaşa potensiometriya və ya potensiometrik titrləmə kimi həyata keçirilə bilər. Birinci halda, təhlil edilən məhluldakı indikator elektrodunun potensialı istinad elektroda nisbətən ölçülür və Nernst tənliyindən istifadə edərək təyin olunan ionun konsentrasiyası hesablanır. Potensiometrik titrləmə variantında təyin olunacaq ion uyğun reagentlə titrlənir, eyni zamanda indikator elektrodunun potensialının dəyişməsinə nəzarət edilir. Alınan məlumatlara əsasən titrləmə əyrisi qurulur (indikator elektrod potensialının əlavə edilmiş titrantın həcmindən asılılığı). Ekvivalentlik nöqtəsinə yaxın əyridə göstərici elektrodun potensial dəyərində kəskin dəyişiklik (potensial sıçrayış) müşahidə olunur ki, bu da məhlulda təyin olunan ionun tərkibini hesablamağa imkan verir. Elektrod prosesləri çox müxtəlifdir. Ümumiyyətlə, onları 2 böyük qrupa bölmək olar: elektronların ötürülməsi ilə baş verən proseslər (yəni faktiki elektrokimyəvi proseslər) və ionların ötürülməsi ilə əlaqəli proseslər (bu halda elektrod ion keçiriciliyinə malikdir). Sonuncu vəziyyətdə, hazırda geniş şəkildə istifadə olunan sözdə ion-selektiv membran elektrodlarından bəhs edirik. Tərkibində ionları olan məhlulda belə elektrodun potensialı onların Nernst tənliyinə görə konsentrasiyasından asılıdır. pH-metriyada istifadə olunan şüşə elektrod da eyni tip elektrodlara aiddir. Müəyyən ionlara yüksək seçiciliyə malik çoxlu sayda membran elektrodlarının yaradılması imkanı potensiometrik analizin bu sahəsini müstəqil bir sahəyə - ionometriyaya ayırdı.

Polaroqrafiya. Elektrokimyəvi hüceyrədə cərəyanın keçməsi zamanı elektrod potensiallarının qiymətlərinin onların tarazlıq dəyərlərindən sapması müşahidə olunur. Bir sıra səbəblərə görə sözdə elektrod polarizasiyası baş verir. Bu analiz metodunun əsasında kiçik səthə malik elektrodda elektroliz zamanı baş verən qütbləşmə hadisəsi dayanır. Bu üsulda sınaq məhluluna batırılmış elektrodlara artan potensial fərq tətbiq edilir. Kiçik bir potensial fərqlə, həll yolu ilə praktiki olaraq heç bir cərəyan yoxdur (qalıq cərəyan deyilən). Potensial fərqin elektrolitin parçalanması üçün kifayət qədər dəyərə artması ilə cərəyan kəskin şəkildə artır. Bu potensial fərqə parçalanma potensialı deyilir. Məhluldan keçən cərəyanın gücünün tətbiq olunan gərginliyin böyüklüyündən asılılığını ölçməklə, sözdə olanı qurmaq olar. məhlulun keyfiyyət və kəmiyyət tərkibini kifayət qədər dəqiqliklə müəyyən etməyə imkan verən cərəyan gərginliyi əyrisi. Eyni zamanda, bir maddənin keyfiyyət xarakteristikası onun elektrokimyəvi parçalanması üçün kifayət qədər potensial fərqinin miqyasıdır (yarımdalğalı potensial ES), kəmiyyət xarakteristikası isə onun elektrokimyəvi parçalanması səbəbindən cərəyan gücünün artmasının böyüklüyüdür. həll (dalğa uzunluğu H və ya məhdudlaşdırıcı diffuziya cərəyanının və qalıq cərəyanın dəyərlərindəki fərq). Məhluldakı maddənin konsentrasiyasını ölçmək üçün aşağıdakı üsullardan istifadə olunur: kalibrləmə əyrisi üsulu, standart üsul, aşqar üsulu. Kondüktometrik analiz üsulu məhlulun elektrik keçiriciliyinin elektrolitin konsentrasiyasından asılılığına əsaslanır. Bir qayda olaraq, kondüktometrik titrləmə variantında istifadə olunur, ekvivalentlik nöqtəsi titrləmə əyrisinin əyilməsi ilə müəyyən edilir (elektrik keçiriciliyinin əlavə edilmiş titrantın miqdarından asılılığı). Amperometrik titrləmə bir növ potensiometrik titrləmədir, yalnız göstərici elektrod polaroqrafik bir cihazdır, yəni. üst-üstə düşən gərginliklə tətbiq olunan mikroelektrod.