Файл: Zантn 5302 Заманауи аналитикалы химияны теориялы негіздері пнінен Дрістер жинаы шымкент, 2023 растырушылар философия докторы (PhD) х.. к., Шертаева Н. Т. Заманауи аналитикалы химияны теориялы негіздері.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 247
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
маңызды өнеркәсіптік үдерістіердің негізінде жатыр, аналитикалық химияда (талдаудың көптеген тәсілдерінде) кеңінен қолданылады.
Кейбір мысалдарды келтірейік. Иондарды анықтау үшін сапалық талдауда тотығу-тотықсыздану реакцияларын қолданады. Осылай, оларды хлорлы сумен тотықтырып, еркін галогендерге дейін жеткізіп, иодид- және бромид-иондары анықтайды. Марганецті тотығу кезінде алынған MnO- иондарының күлгін түсті бойынша анықтайды.
Концентрацияланған күкірт, азот қышқылдарының немесе соңғысының хлорлы сутекті қышқыл қоспасының әсерімен талданатын материалды жиі ерітіндіге айналдырады.
Талдаудың титриметриялық әдісінде тотығу-тотықсыздандыру реакцияларын көптеген заттардың сандық талдауы үшін қолданады. Осылай, темірдің мөлшерін Fe2+ тен Fe3+ дейін иондардың тотығуын қолданып анықтайды. Тотықтырғыштарды анықтау үшін KI, SnCl2, CrCl2 және б. тотығу-тотықсыздандыру реакцияларын қолданады.
Дәріс №5. Сапалы химиялық талдау
1.Аналитикалық операциялар және реакциялар. Оларға қойылатын талаптар
2. Аналитикалық реагенттер. Талдау жүргізу техникасы
3. Катиондарды сапалы талдау
1.Аналитикалық операциялар және реакциялар. Оларға қойылатын талаптар
Химиялық талдауда заттардың бар-жоғын анықтау үшін (бұдан әрі - иондарды) химиялық реакцияларды қолданады. Бірқатар жағдайларда (қандай да бір иондарды анықтау үшін жеткілікті түрде сезімтал реакцияны таңдалмаса) физикалық сынақтар, мысалы спектралдық талдау жүргізеді.
Сапалық химиялық талдау үшін әр химиялық талдау жарамды бола бермейді, ал әр затқа тән, айқын реакциялық қоспаның
өзгеруі – аналитикалықәсерменберілетіндері ғана жарамды. Осы аналитикалық әсер пайда болғанда, белгіленген нақты иондардың (заттардың, элементтердің және с.с.) болуы (немесе болмауы) туралы қорытынды жасалады.
Тұнбаның, бояудың пайда болуы (немесе жоғалуы), газдың бөлінуі, сумен араласпайтын ерітіндімен, сыналатын сынаманы салу кезінде алаудың өзіне тән бояуымен экстрагирлеу қабілеті және с.с. реакциялық қоспаның айқын өзгеруімен болатын барлық реакциялар сапалық талдау үшін қолдануы мүмкін және бұл жағдайда аналитикалық деп аталады. Айқын білінетін аналитикалық әсерден басқа, сапалық талдауда қолданылатын аналитикалық реакция жоғары сезімталдылыққа ие болуы тиіс және жеткілікті іріктелгіштікпен сипатталуы тиіс.
Аналитикалық реакцияның сезімталдылығы — оның анықталатын заттың мөлшері өте аз болғанда аналитикалық әсерді көрсету қабілеті. Реакцияның сезімталдылығы төмендегілерді сипаттай алады: ашылатынминимум, анықтау шегі, ерігіштік көбейтіндісі.
Аналитикалық реакцияның іріктелгіштігі — оның заттардың шекті санымен аналитикалық әсер беру қабілеті (іріктелгіштіктің ең жоғары жағдайы — аналитикалық әсер тек бір зат болғанда пайда болу өзгешелігі).
Қарапайым қоспаларды талдағанда немесе құрауыштардың шекті санын іздегенде, әдетте талдаудыңбөлшекәдісінқолданады. Оны орындағанда, құрауыштарды өзіндік реакциялардың аз санының көмегімен жеке сынамаларға орнатады.
Зерттелетін затта органикалық емес құрауыштарды толығырақ анықтау үшін, жиі бастапқы қоспаны бірнеше «аналитикалық топтарға» бөледі, содан кейін әр ионды ашу
үшін бірнеше сипаттамалық реакцияларды қолданады. Мұндай әдіс — жүйелісапалық талдау — алынатын аналитикалық ақпараттың санын едәуір арттыруға және оның сенімділігін көтеруге мүмкіндік береді. Бұдан басқа, бұл әдіспен кедергі келтіретін заттар бөлінсе, онда қандай да бір ионды ашу үшін іріктемелігі аздау, бірақ сезімталырақ реакцияны қолдануға және ізделетін ионның аздау мөлшерін анықтауға болады. Зерттелетін иондарды аналитикалық топтарға бөлу үшін қолданылатын реактивтерді топтықреагенттер,ал жеке иондарды ашу үшін қолданылатын реактивтерді (және сәйкесінше, реакцияларды)— өзіндікдеп атайды.
Тәжірибе жүзінде екі әдісті де, жеке-жеке және біріктіріп (бөлшек, жүйелі) қолданады. Катиондарды анықтау үшін әдетте жүйелі сапалық талдау, ал аниондарды анықтау үшін бөлшекті талдау жүргізіледі.
2. Аналитикалық реагенттер. Талдау жүргізу техникасы
Сапалық талдауды сәтті жүргізу үшін және сенімді мәліметтерді алу үшін бірқатар қосымша шарттарды орындау қажет.
Талдауда қолданылатын реактивтер, ондағы қоспалар аналитикалық реакцияларды ластауы мүмкін кірлерді қоспауы үшін айтарлықтай жоғары тазалықта болуы тиіс, себебі талданатын сынамаларда жоқ заттардың болуы туралы қате қорытынды жасалуы мүмкін. Сондықтани қолданылатын реактивтердегі қоспалардың мөлшері сапалы талдау жүргізу жағдайында, оларды анықтау шегінен төмен болуы тиіс. Өнеркәсіп келесі маркалы реактивтерді шығарады (жақша ішінде осы марка үшін рұқсат етілген қоспаның мөлшері көрсетіледі):
«т» — таза (5% дейін); «түт» — талдау үшін таза
(1 — 2%); «хт» — химиялық таза (0,5% кем); «аст» — аса таза (0,1% кем). «Т» маркалы реактивтерді алдын ала тексеру үшін дәл емес талдаулар болған жағдайларда ғана қолдануға болады. «түт» маркалы реактивтерді — қарапайым талдаулар үшін, ал өте дәл талдаулар үшін — тазалығы жоғарылау реактивтерді. Басқа елдерде «p.a.» «pro Analysis» (ағыл.), «pour Analyse» (фр.), «fur Analyse» (нем.) маркалы реактивтер шығады, олар сапалық талдау жүргізу үшін жарамды, бірақ реактивтің тазалығы жоғары болған сайын, соғұрлым оның бағасы қымбат, әсіресе шет ел препараттарының бағасы қымбат.
Сапалы талдау жүргізуге қойылатын талаптардың өзгешелігі және алынатын нәтижелерге деген жоғары жауапкершілік барлық операцияларды жүргізуге аса мұқият қарауға мәжбүрлейді.
Талдау үшін қолданылатын барлық ыдыс таптаза болуы тиіс. Реактивтердің көп мөлшерін қосудан аулақ болу қажет (арнайы қарастырылған жағдайларды қоспағанда) (жағымсыз қоспалардың түсу қауіпі үшін).
Жүйелі сапалық талдауда иондарды топтарға бөлу операциялары қолданғандықтан (жиі тұнба түрінде), онда тұнбаның ерітіндіден бөлінуін тездету, оларды шаюды жеңілдету және адсорбцияның алдын алу үшін заттың аз мөлшерімен жұмыс істеу ыңғайлы. Сондықтан сапалық талдау үшін әдетте 20—100 мг зат (полумикрометод),сүзгілеудің орнына центрифугалауды қолданады, бұл үшін төменгі бөлігі конус түріндегі, шағын көлемді (3-7 мл) центрифугалық түтіктер алынады, онда центрифугалаудан кейін тұнба жиналып, нығыздалады, бұл жіңішке пипетканың көмегімен оны ерітіндіден бөліп алуды жеңілдетеді. Осы түтіктерде құрамындағы иондарды ашу реакцияларын да жүргізеді.
Қажетті реактивті
іздеу және оны мөлшерлеу үшін уақытты жоғалтуды болдырмау үшін, әр жұмыс орнында сыйымдылығы 10 -20 мл 40-60 түтікпен, дәнекерленген пипетка немесе әйнек шпательмен жабдықталған, тығыздалған сынама және арнайы штатив орнатады. Бұл түтіктер талдау үшін қажетті барлық ерітінділер және қатты реагенттерден тұрады. Қышқылдарды, негіздерді, аммиакты негізгі ерітінділері алу үшін 6М, 4М және 2М басқа реактивтердің бүліну мүмкіндігінің алдын алатын жеке штатив қарастырылған. Бұдан басқа, жұмыс орнында түтікшелерді қоюға арналған астары бар, қызуға төзімді стақан түрінде сулы жылытқыш болуы тиіс. Химиялық жартылай микроталдау әдісі біздің елде 1950- ші жылдары академик И. П.Алимаринмен М.В.Ломоносов ат. ЖХТМУ аналитикалық химия кафедрасының қызметкерлерімен дайындалды және кең тарау алды.
Сапалық талдау заттың құрамы туралы қате қорытынды жасау мүмкіндігі үшін ғана емес, сонымен қатар қоюлатылған қышқылдар мен негіздердің ерітінділермен, ыстық ерітінділермен, зерттелетін ерітіндіде олардың болуы анықталса токсинды ауыр металдармен жұмыс істеу қауіпі, центрифугалармен жұмыс істеу және т.б зертеушіден үлкен назарды қажет етеді. Сондықтан зерханада сапалық талдау эксперименттеріне қауіпсіз жұмыс әдістерін толық үйренген және зертхана жетекшісінің барлық нұсқауларын сөзсіз орындайтын адамдар ғана жіберіледі.
Сапалық талдау әдістері
Заттың сапалық талдауы — әр нақты жағдайда, айтарлықтай оңай міндет емес, оның шешімі басқаларынан өзгешеленеді, бірақ қалай болғанда да бірқатар міндетті сатылардан тұрады.
Міндет қойылымы кезінде сапалық талдау үшін «жалпы талдау»
Кейбір мысалдарды келтірейік. Иондарды анықтау үшін сапалық талдауда тотығу-тотықсыздану реакцияларын қолданады. Осылай, оларды хлорлы сумен тотықтырып, еркін галогендерге дейін жеткізіп, иодид- және бромид-иондары анықтайды. Марганецті тотығу кезінде алынған MnO- иондарының күлгін түсті бойынша анықтайды.
Концентрацияланған күкірт, азот қышқылдарының немесе соңғысының хлорлы сутекті қышқыл қоспасының әсерімен талданатын материалды жиі ерітіндіге айналдырады.
Талдаудың титриметриялық әдісінде тотығу-тотықсыздандыру реакцияларын көптеген заттардың сандық талдауы үшін қолданады. Осылай, темірдің мөлшерін Fe2+ тен Fe3+ дейін иондардың тотығуын қолданып анықтайды. Тотықтырғыштарды анықтау үшін KI, SnCl2, CrCl2 және б. тотығу-тотықсыздандыру реакцияларын қолданады.
Дәріс №5. Сапалы химиялық талдау
1.Аналитикалық операциялар және реакциялар. Оларға қойылатын талаптар
2. Аналитикалық реагенттер. Талдау жүргізу техникасы
3. Катиондарды сапалы талдау
1.Аналитикалық операциялар және реакциялар. Оларға қойылатын талаптар
Химиялық талдауда заттардың бар-жоғын анықтау үшін (бұдан әрі - иондарды) химиялық реакцияларды қолданады. Бірқатар жағдайларда (қандай да бір иондарды анықтау үшін жеткілікті түрде сезімтал реакцияны таңдалмаса) физикалық сынақтар, мысалы спектралдық талдау жүргізеді.
Сапалық химиялық талдау үшін әр химиялық талдау жарамды бола бермейді, ал әр затқа тән, айқын реакциялық қоспаның
өзгеруі – аналитикалықәсерменберілетіндері ғана жарамды. Осы аналитикалық әсер пайда болғанда, белгіленген нақты иондардың (заттардың, элементтердің және с.с.) болуы (немесе болмауы) туралы қорытынды жасалады.
Тұнбаның, бояудың пайда болуы (немесе жоғалуы), газдың бөлінуі, сумен араласпайтын ерітіндімен, сыналатын сынаманы салу кезінде алаудың өзіне тән бояуымен экстрагирлеу қабілеті және с.с. реакциялық қоспаның айқын өзгеруімен болатын барлық реакциялар сапалық талдау үшін қолдануы мүмкін және бұл жағдайда аналитикалық деп аталады. Айқын білінетін аналитикалық әсерден басқа, сапалық талдауда қолданылатын аналитикалық реакция жоғары сезімталдылыққа ие болуы тиіс және жеткілікті іріктелгіштікпен сипатталуы тиіс.
Аналитикалық реакцияның сезімталдылығы — оның анықталатын заттың мөлшері өте аз болғанда аналитикалық әсерді көрсету қабілеті. Реакцияның сезімталдылығы төмендегілерді сипаттай алады: ашылатынминимум, анықтау шегі, ерігіштік көбейтіндісі.
Аналитикалық реакцияның іріктелгіштігі — оның заттардың шекті санымен аналитикалық әсер беру қабілеті (іріктелгіштіктің ең жоғары жағдайы — аналитикалық әсер тек бір зат болғанда пайда болу өзгешелігі).
Қарапайым қоспаларды талдағанда немесе құрауыштардың шекті санын іздегенде, әдетте талдаудыңбөлшекәдісінқолданады. Оны орындағанда, құрауыштарды өзіндік реакциялардың аз санының көмегімен жеке сынамаларға орнатады.
Зерттелетін затта органикалық емес құрауыштарды толығырақ анықтау үшін, жиі бастапқы қоспаны бірнеше «аналитикалық топтарға» бөледі, содан кейін әр ионды ашу
үшін бірнеше сипаттамалық реакцияларды қолданады. Мұндай әдіс — жүйелісапалық талдау — алынатын аналитикалық ақпараттың санын едәуір арттыруға және оның сенімділігін көтеруге мүмкіндік береді. Бұдан басқа, бұл әдіспен кедергі келтіретін заттар бөлінсе, онда қандай да бір ионды ашу үшін іріктемелігі аздау, бірақ сезімталырақ реакцияны қолдануға және ізделетін ионның аздау мөлшерін анықтауға болады. Зерттелетін иондарды аналитикалық топтарға бөлу үшін қолданылатын реактивтерді топтықреагенттер,ал жеке иондарды ашу үшін қолданылатын реактивтерді (және сәйкесінше, реакцияларды)— өзіндікдеп атайды.
Тәжірибе жүзінде екі әдісті де, жеке-жеке және біріктіріп (бөлшек, жүйелі) қолданады. Катиондарды анықтау үшін әдетте жүйелі сапалық талдау, ал аниондарды анықтау үшін бөлшекті талдау жүргізіледі.
2. Аналитикалық реагенттер. Талдау жүргізу техникасы
Сапалық талдауды сәтті жүргізу үшін және сенімді мәліметтерді алу үшін бірқатар қосымша шарттарды орындау қажет.
Талдауда қолданылатын реактивтер, ондағы қоспалар аналитикалық реакцияларды ластауы мүмкін кірлерді қоспауы үшін айтарлықтай жоғары тазалықта болуы тиіс, себебі талданатын сынамаларда жоқ заттардың болуы туралы қате қорытынды жасалуы мүмкін. Сондықтани қолданылатын реактивтердегі қоспалардың мөлшері сапалы талдау жүргізу жағдайында, оларды анықтау шегінен төмен болуы тиіс. Өнеркәсіп келесі маркалы реактивтерді шығарады (жақша ішінде осы марка үшін рұқсат етілген қоспаның мөлшері көрсетіледі):
«т» — таза (5% дейін); «түт» — талдау үшін таза
(1 — 2%); «хт» — химиялық таза (0,5% кем); «аст» — аса таза (0,1% кем). «Т» маркалы реактивтерді алдын ала тексеру үшін дәл емес талдаулар болған жағдайларда ғана қолдануға болады. «түт» маркалы реактивтерді — қарапайым талдаулар үшін, ал өте дәл талдаулар үшін — тазалығы жоғарылау реактивтерді. Басқа елдерде «p.a.» «pro Analysis» (ағыл.), «pour Analyse» (фр.), «fur Analyse» (нем.) маркалы реактивтер шығады, олар сапалық талдау жүргізу үшін жарамды, бірақ реактивтің тазалығы жоғары болған сайын, соғұрлым оның бағасы қымбат, әсіресе шет ел препараттарының бағасы қымбат.
Сапалы талдау жүргізуге қойылатын талаптардың өзгешелігі және алынатын нәтижелерге деген жоғары жауапкершілік барлық операцияларды жүргізуге аса мұқият қарауға мәжбүрлейді.
Талдау үшін қолданылатын барлық ыдыс таптаза болуы тиіс. Реактивтердің көп мөлшерін қосудан аулақ болу қажет (арнайы қарастырылған жағдайларды қоспағанда) (жағымсыз қоспалардың түсу қауіпі үшін).
Жүйелі сапалық талдауда иондарды топтарға бөлу операциялары қолданғандықтан (жиі тұнба түрінде), онда тұнбаның ерітіндіден бөлінуін тездету, оларды шаюды жеңілдету және адсорбцияның алдын алу үшін заттың аз мөлшерімен жұмыс істеу ыңғайлы. Сондықтан сапалық талдау үшін әдетте 20—100 мг зат (полумикрометод),сүзгілеудің орнына центрифугалауды қолданады, бұл үшін төменгі бөлігі конус түріндегі, шағын көлемді (3-7 мл) центрифугалық түтіктер алынады, онда центрифугалаудан кейін тұнба жиналып, нығыздалады, бұл жіңішке пипетканың көмегімен оны ерітіндіден бөліп алуды жеңілдетеді. Осы түтіктерде құрамындағы иондарды ашу реакцияларын да жүргізеді.
Қажетті реактивті
іздеу және оны мөлшерлеу үшін уақытты жоғалтуды болдырмау үшін, әр жұмыс орнында сыйымдылығы 10 -20 мл 40-60 түтікпен, дәнекерленген пипетка немесе әйнек шпательмен жабдықталған, тығыздалған сынама және арнайы штатив орнатады. Бұл түтіктер талдау үшін қажетті барлық ерітінділер және қатты реагенттерден тұрады. Қышқылдарды, негіздерді, аммиакты негізгі ерітінділері алу үшін 6М, 4М және 2М басқа реактивтердің бүліну мүмкіндігінің алдын алатын жеке штатив қарастырылған. Бұдан басқа, жұмыс орнында түтікшелерді қоюға арналған астары бар, қызуға төзімді стақан түрінде сулы жылытқыш болуы тиіс. Химиялық жартылай микроталдау әдісі біздің елде 1950- ші жылдары академик И. П.Алимаринмен М.В.Ломоносов ат. ЖХТМУ аналитикалық химия кафедрасының қызметкерлерімен дайындалды және кең тарау алды.
Сапалық талдау заттың құрамы туралы қате қорытынды жасау мүмкіндігі үшін ғана емес, сонымен қатар қоюлатылған қышқылдар мен негіздердің ерітінділермен, ыстық ерітінділермен, зерттелетін ерітіндіде олардың болуы анықталса токсинды ауыр металдармен жұмыс істеу қауіпі, центрифугалармен жұмыс істеу және т.б зертеушіден үлкен назарды қажет етеді. Сондықтан зерханада сапалық талдау эксперименттеріне қауіпсіз жұмыс әдістерін толық үйренген және зертхана жетекшісінің барлық нұсқауларын сөзсіз орындайтын адамдар ғана жіберіледі.
Сапалық талдау әдістері
Заттың сапалық талдауы — әр нақты жағдайда, айтарлықтай оңай міндет емес, оның шешімі басқаларынан өзгешеленеді, бірақ қалай болғанда да бірқатар міндетті сатылардан тұрады.
Міндет қойылымы кезінде сапалық талдау үшін «жалпы талдау»