Лекция №1

Сандық анализ. Анализдің химиялық әдістері. Гравиметриялық анализ.

1. 
   Сандық анализдің теориялық негіздері.
   
2. 
   Сандық анализдің жіктелуі.
   
3. 
   Гравиметриялық анализ. Оның әдістері.
   
4. 
   Тұндыру әдісі.
   
5. 
   Тұнбаның түрлері. Оларға қойлатын талаптар.
   

Сандық анализ зерттелетін зат үлгісі құрамындағы құрамдас бөлшектер мен қоспалардың мөлшерін анықтайтын әдістер туралы ғылым. Оның міндеті – зерттелетін зат үлгісі құрамындағы химиялық қосылыстардың, иондардың, элементтердің сандық мөлшері мен қатынасын анықтау.

Міндеттері

Аналитикалық химия екі үлкен бөліктен тұрады: сапалық және сандық анализ. Сандық анализдің көмегімен – ғылым мен өндірістің әртүрлі замануй мәселелерін шешуге болады. Осы әдіспен химика-техникалық процесстердің тиімді жағдайларын анықтайды, шикізат сапасын бақылайды, дайын өнімнің тазалық дәрежесін, сондай – ақ дәрілік препоратттардың сапасын, қоспалардың құрамындағы компоненттердің мөлшерін анықтайды, қоршаған орта нысандарын және т.б. анализдейді.

Жіктелуі

Сандық анализ әдістері бөлінеді:

Химиялық (классикалық);

физикалық;

физико-химиялық.

Химиялық әдіс.

Бұл әдіс әртүрлі химиялық реакцияға негізделген. Сандық химиялық анализдің үш әдісі бар:

1. 
   Гравиметриялық (мөлшердік).
   

Бұл - зерттелетін зат құрамындағы анықталынатын зат массасын дәл өлшеуге негізделген әдіс.

2. 
   Титриметрлік (көлемдік). Бұл әдісте зерттелетін заттың сандық құрамын анықталынатын затпен әрекеттесуге жұмсалған концентрациясы белгілі (титрант) реагенттің көлемін дәл өлшеу арқылы анықтайды.
   
3. 
   Газдық анализ. Бұл әдіс – химиялық реакция нәтижесінде сіңірілетін немесе түзілетін газдың көлемін өлшеуге негізделген әдіс.
   

Химиялық сандық анализ классикалық әдіс болып табылады. Бұл – анық қанығына дейін зерттеліп өңделген және ары қарай даму үстіндегі әдіс. Ол нақты, қарапайым, арнайы аппаратура талап етпейтін әдіс.
Физикалық әдіс.

Бұл зерттелетін зат немесе ерітіндінің физикалық параметрлерін зерттеуге негізделген сандық анализ. Бұл әдістехимиялық реакция орындалмайды. бұл әдіс бөлінеді:

1. 
   Рефрактометрия (жарық сәулесінің сыну көрсеткіші шамасын өлшеу).
   
2. 
   Поляриметрия (оптикалық айналым көрсеткіші шамасын өлшеу).
   
3. 
   Флуориметрия (флуоресценцияның қарқындылығын анықтау) және т.б.
   

---

Физикалық әдістің артықшылығы:

• 
  Экспресстілігі;
  
• 
  Автандырылуы;
  
• 
  Анықтау шегінің төмендігі;
  
• 
  Нәтиженің шындығы.
  

Кешілігі:

• 
  Үнемі спецификалық емес;
  
• 
  Жиі күрделі аппарат қолдануды қажет етеді.
  

Физико-химиялық әдіс.

Зерттелетін заттың химиялық реакция нәтижесінде пайда болған немесе өзгерген физикалық параметрлерін өлшеуге негізделген сандық анализ әдісі. Бұл әдістер анықтау шегінің төмендігімен және орындау жылдамдығымен ерекшеленеді. Арнайы аспаптар қолдануды талап етеді.
Гравиметриялық анализ

Анықталатын үлгінің құрамдас бөлігінің массасын дәл өлшеуге негізделген сандық анализ гравиметриялық әдіс деп аталады.
Гравиметриялық анализ жәрдемімен көптеген мәселелерді шешуге болады. Мысалы:

1) Заттардың атомдық, мольдік эквиваленттік массасын белгілеу.

2) Анализденетін зат құрылысына енетін құрамдас бөліктердің мөлшерін анықтау.

3) Заттардың құрам-бөліктерінің ара қатынасын табу.
Гравиметрия әдістерімен өте қарапайым да нақтылы болғандықтан, ғарыштық обьектілерге анализ жасайды, тағамдық өнімдерде айналада болатын улы заттарды анықтайды, топырақтың, тыңайтқыштың және т.б. заттардың құрамына анализ жасайды. Гравиметрияның көмегімен әр түрлі эталондарды бір үлгіге жасайды (стандарттайды). Гравиметриялық әдістер зат құрамының тұрақтылық заңына, зат массасының сақталу заңына және эквиваленттік заңға негізделген.

Зат массасының сақталу заңы – реакцияға қатысқан барлық заттардың, яғни реагенттердің массасы реакция нәтижесінде шығатын заттардың массаларына тең. Бұл заңды Ломоносов ашқан. Ол басқаша былай деп айтылады. Химиялық реакцияға қатысушы заттардың массасы өзгермейді.

Құрам тұрақтылық заңы – Қандай жолмен алынған болса да, таза химиялық қосылыстар құрамы әрдайым тұрақты болады.

1. C + O₂ = CO₂ 2. 2CO + O₂ = 2CO₂ 3. CaCO₃ = CaO + CO₂.

Эквивалент заңы – химиялық реакцияға қатысқан заттар өзара эквивалентті мөлшерде әрекеттеседі (n₁=n_2),
Гравиметрияда анализденетін компоненттің гравиметриялық формасының массасын дәл өлшеудің маңызы зор.

Гравиметриялық анализ әдістері бөлінеді:

1) Бөлу

2) Айдау

3) Тұндыру

4) Электрогравиметрия

5) Термогравиметриялық әдіс

1) Бөлу әдісі – анықталынатын құрам бөлікті бос күйінде бөліп алып, өлшейді немесе қалдықты өлшейді.

Мысалы, Қатты отыннан күлдің массалық үлесін табу үшін: 1) Тигельдегі отынды тұрақты өлшемдік массасына дейін өртеп, қатты қыздырады. Күлдің және өлшендінің массасын біле отырып, күлдің массалық үлесін есептейді:

---

W %(күл) = m(күл) / m(өлш) *100 %

2) Айдау әдісі – Анықталатын құрам бөлікті қыздыру арқылы өлшендінің құрамынан айдап шығарады.

Айдау әдісі бірнеше модификацияда қолданылады:

 Анықталынатын затты қоспадан айдап, қалған қалдықты өлшейді де массалардың айырмасы бойынша айдалған зат мөлшерін анықтайды.;

 Анықталынатын затты айдап, сіңіргішке сіңіреді, сіңіргішті өлшейді, массаның қосылуы бойынша айдалған зат мөлшерін анықтайды;

Мысалы: Айдау әдісімен заттың ылғалдылығын, кристаллогидраттағы кристалданған судың мөлшерін, қандайда бір қосылыстағы аммоний тұзының мөлшерін т.б. анықтауға болады.

М: Кристаллогидраттың құрамындағы Н₂О массалық үлесін анықтау.
W % (Н₂О) = m (Н₂О) / m (өлш) * 100%

m (Н₂О)= m (өлш) - m (қалд)

W% = m (өлш) - m (қалд) / m (өлш) * 100%
Тұндыру әдісі – Анықталынатын құрам бөлікті анықталынатын компоненттің нашар еритін қосылысы түрінде бөліп алады. Тұнбаны сүзіп, жуып, кептіреді немесе қатты қыздырып, қалған қалдықты өлшейді.

Өлшенген қалдықтың массасы бойынша зерттелетін үлгідегі анықталынатын құрам бөліктің мөлшерін есептеп шығарады. Бұл кеңінен қолданылатын әдіс.

Тұндыру әдісінің орындалу реті:

1. Орташа үлгіні алу;

2. Өлшендіні өлшеу (өлшеу үшін алдын ала өлшендінің массасын есептеу);

3. Өлшендіні еріту (алдын ала еріткіш таңдау әрі көлемін есептеу);

4. Анықталынатын құрамдас бөлікті тұндыру (тұндырушы ерітінді таңдау . көлемін есептеу);

5. Тұнбаны сүзу(тұнба формасын анықтап сәйкесінше фильтр қағазын таңдау, дайндау);

6. Тұнбаны жуу;

7. Тұнбаны кептіру немесе қатты қыздыру;

8. Гравиметриялық форманы (өлшенетін қалған қалдық) өлшеу;

9. Анализ нәтижелерін математикалық өңдеу, есептеу.
Орташа үлгіні таңдап алу.

Талдау жүргізу үшін біріншіден үлгі дайындалады. Анализ жасау үшін алынған үлгі орташа болу керек. Орташа үлгі деп – құрамы анықталынатын заттың немесе қоспаның құрамына дәл сәйкес болатын үлгіні айтады.

Егер анықталынатын зат немесе қоспа біртекті болмаса және мөлшері үлкен болса, одан үлгі алу қиын, ал зат немесе қоспа газ, сұйық түрінде болса, одан үлгі алу оңай. Үлгігің 3 түрі болады.

1) Өкілетті үлгі.

Алғашқыда үлкен көлемдегі үлгі алынады. Бұл көлемге заттың әртүрлі бөлшектері кіруі мүмкін: кесегі, ұсағы т.с.с. Мұндай үлгі өкілетті үлгі деп аталады. Неғұрлым зат әр текті болса, соғұрлым негізгі үлгінің мөлшері үлкен болады. Негізгі үлгі ұсақталып, араластырылады, содан соң, оны кеміту нәтижесінде (орта үлгі) зертханалық үлгі алынады. Оны зертханада кварттау немесе конверт әдісімен алады.

---

Кварттау әдісінде ұсақталған үлгіні квадрат түрінде жайып, оны 4 * Х-қа бөледі де, қарама-қарсы 2Х-ты алып тастайды. Үлгіні араластырып тағы да квадраттап жайып, 4 Х-қа бөледі, сөйтіп бірнеше рет қайталайды.

Алынған анализдік үлгіні тағы да ұсақтап, жабық ыдыста сақтайды. Металдардан үлгіні алу үшін станокпен кесу арқылы немесе бетінен қырып алады.
Үлгіні анализге дайындау

1) Қатты заттарды мұқият ұсақтап, араластыру;

2) Егер қатты заттың бойында ылғал болса, оны кептіру;

3) Үлгінің өлшемін дәл өлшеп алу керек, ал егер зат сұйық болса көлемін дәл өлшеу;

4) Көбінесе талдау ерітіндіде жүреді, сондықтан үлгіні алдын ала ерітіп алу керек. Ол үшін арнайы еріткіш таңдап алынады.

5) Идеалды еріткіш тұнбаны толық еріту үшін төмен t0, аз уақыт алу;

6) Көптеген жағдайда реакция қоспалармен де жүреді. Қоспа анализ жасауға бөгет жасайды. Сондықтан анализ жасар алдында қоспаны бөліп алған дұрыс.
Өлшеу. Анализге алынған үлгінің аналитикалық таразыда нақты өлшеніп алынған шағын мөлшері - өлшенді деп аталады. Ол аналитикалық таразыда 0,0001 г дәлдікпен өлшенеді.

Өлшенді аз алынғанда өлшеуден көп қателік кетеді, ал үлкен өлшенді алынса, тұндырған кезде тұнбаның көлемі көбейіп, оны сүзу және жуу қиындайды да талдауды орындау мерзімі ұзарады. Сондықтан өлшендінің тиімді мөлшерін алу қажет. Өлшендіні есептеу гравиметриялық форманың тиімді массасына негізделеді.

Гравиметриялық форманың тиімді массасы

Айдау, бөлу әдістерінде mxxx = mб = 0,1 г тең.

Тұндыру әдісінде тұнбаның түрлеріне байланысты

m(т) (аморфты ) = 0,1 г

m(т) (крист) ≈ 0,3 – 0,5 г
Тұндыру формасы m гравиметриялық форма

 Жеңіл аморфты (гидроксидтер) 0,07 – 0,1 г

 Жеңіл крист. (>тұздар) 0,1 – 0,15 г

 Ауыр крист. (тұздар) 0,2 – 0,4 г

 Өте ауыр крист. (Ва, Аg тұздары) 0,5 г
Еріту процессі кезінде еріткіш таңдап алғаннан кейін еріткіштің көлемін есептеу қажет.

Егер еріткіш Н2О болса, онда ерітінді 0,5 – 1% болу керек. Егер еріткіш қышқыл немесе сілті болса, онда есептеуді эквивалент заңына сүйене отырып есептейді.

m (e.з) / m (еріт-ш) =

Mэ (е.з) / Mэ (еріт-ш)

Vерт. = K * m(е.з) * Mэ (еріт-ш) /Mэ (е.з) * P
Vеріт-ш = m (еріт-ш) / P

K = 1,1

К – еріткіштің көлемін стихияметриялық есептеген көлемнен қанша есе көп алу керек екенін көрсететін коэффициент.


М: 0,5 г ZnO еріту үшін қанша мл 1 % НСl (Р = 1 г/см3) алу керек?
W % (еріт) = 1% I.

P (HCl) = 1см3 mZnO/mHCl = Mэ (ZnO)/Mэ (HCl)

m (ZnO) = 0,5 г 1) mHCl=Mэ(HCl)*mZnO/Mэ(ZnO)=0,5*36,5/40,5=0,45

---

2) W%(HCl)=m(HCl)/m(р-ра)*100%→m(p-p) =m(HCl)/W(HCl)*100%=0,45/1*100%=45 г

3) V=m(ер-ш)/р=45/1=45 г. 45г * 1,1≈50 мл

Vерт = ? (мл)

II. Vеріт-ш = K * m(е.з) * Mэ(ер-ш)/Mэ(е.з)*р = 1,1 * 0,5 * 36,5/40,5*1 ≈50 мл
Еріту. Егер өлшенді үлгісі сағат шанысында өлшенсе, сол мөлшерде өлшендіні ерітетін стакан немесе колбаға салады. Үлгіні еріту барысында оның құрамындағы компаненттер мөлшерінің жоғалмауына мұқият болу қажет. Көбінесе еріткіш ретінде су пайдаланылады, себебі су универсал еріткіш болып табылады. Судың мөлшері әдетте 100 - 150 мл алынады. Қажет болғанда стакандағы ерітіндіні қыздырады, ерітіндіні қатты қайнатуға болмайды, анализденетін құрамдас бөліктің шығынға ұшырауы мүмкін. Суда ерімейтін заттарды қышқылдарға ауыстырып ерітеді. М: азот, күкірт, тұз, сірке және басқа қышқылдар. Тұз қышқылының тотықсыздандырғыш қасиетін ескерген жөн: М: MnO2(пиралюзит) + 4HCl(конц)
→ MnCl2 + 2H2O
Азот, конц-лы күкірт, хлор қыш-ры немесе 3HCl + HNO3 қоспасы - өте күшті тотықтырғыштар болып табылады

Тұндыру.

Гравиметриялық анализде нашар еритін қосылыс-ң тұну сатысының маңызы зор. Анық-н элемент немесе ион нашар еритін тұнбаға айналдырылады. Түзілген нашар еритін тұнба – тұнбалық форма деп аталады.

М: Ba2+ + SO42- → BaSO4 ↓

Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 ↓

Гравиметриялық анализде кез-келген тұнба пайдаланыла бермейді. Тұндыру формасына мынандай талаптар қойылады:
 Тұнба неғұрлым нашар еру керек, яғни тұндыру неғұрлым толық жүргізілуі керек.

 Тұнба таза болу керек.

 Тұнба оңай түзілу керек.

 Тұнба түзілу үшін иондар концентрациясының көбейтіндісі тұнбаның Ks-н артық болу керек.

 Тұндыру формасынан тұнбаны кептіру және қатты қыздыру кезінде гр.ф оңай алыну керек.
Алынған тұнбаны сүзіп, кептіреді, муфель пешінде, тұрақты массаға дейін қатты қыздырады, қалған қалдықтың массанын өлшейді. Массасын өлшейтін зат гравиметриялық форма деп аталады.

Немесе өлшеу түріндегі қосылыс гр. ф. деп аталады.

Гравиметриялық форма мына талаптарға сай болу керек:

 Зерттелетін үлгідегі құрамдас бөліктерді есептеп шығаратын белгілі хим. Формула болуы тиіс.

 Қатты қыздырғанда тұнба тұрақты болып, салқындатқанда және өлшеген кезде ауадан су буын, көмірқышқыл газын сіңірмейтін, тотықпайтын, тотықсызданбайтын болуы тиіс.
Кейбір тұнбалар қатты қыздырғанда ыдырауы мүмкін.

М: хххх – FeCl3 * 6H2O

Xxxx – Fe
 2Fe3+ →NH4OH 2Fe(OH)3 тұнбалық ф. →900-1000C Fe2O3 гр. ф

---

Смотрите также файлы

• Валентность химических элементов Цели урока.pptx

• Контрольная работа Во всех задачах ставка выбирается по номеру.doc

• Дайте определение культуры и покажите уровень ее зависимости от власти.docx

• Занятие 1 Обучающийся Чуба Елена Андреевна Преподаватель Бабкина Анастасия Вячеславовна.doc

• Задача по математике, приемы умственной деятельности, занятия во внеурочное время.docx