Дәріс тақырыбы: Комплексонометриялық титрлеу. Комплексонометриялық титрлеу процесі.

Дәріс тезистері: Комплексон деп аталатын кейбір органикалық реактивтермен комплекстік қосылыстар түзетін иондар анықтау реакцияларына комплексонометрия негізделген. Мұнда өие берік, суда жақсы еритін комплекстік қосылыстар түзіледі. Әдіс тездігімен және жоғарғы дәлдігімен ерекшеленеді.

Комплексондар аминополикарбон қышқылдарының туындысы болып табылады.

Комплексонометриялық титрлеу ертеректен белгілі (150 жылдан астам). Алғашқы жұмыстар иодид иондарын анықтауға жатады.

KI + Hg(NO₃)₂= K₂[HgI₄] + 2KNO₃

Комплексонометрия реакцияларына қойылатын жалпы талаптар барлық титриметриялық әдістегілерге ұқсас: олар тез, соңына дейін, қосымша процестерсіз және т.с.с. өтуі керек.

Комплексонометриялық әдістің сұрыпталуы әдетте үлкен емес, және донорлық атомдар катионмен әрекеттесуде қатысатынына байланысты. Иодидтер кейбір элементтермен ғана(Hg²⁺₂, Ag⁺, Pb²⁺, Bі³⁺) тұнба және комплекстер түзетін болғандықтан, калий иодидімен титрлеу жоғары сұрыпталуға алып келеді. Аммиак және полиаминдердің де, әсіресе, комплексондарға қарағанда сұрыпталуы жоғары. Мысалы, тетраэтиленпентаминді қолдану әрекеттесу сұрыпталуы бойынша ерекшелігі үлкен, себебі ол элементтердің аз санымен тұрақты комплекстер түзеді.

Әр түрлі комплекстердің саны бірнеше жжжүзге жетсе де ”Комплексонометрия” немесе ”хелатометрия” терминімен атағанда аналитикалық тәжірибеде кеңінен тараған этилендиаминтетрасірке қышқылының тұзымен, жиі трилон Б немесе ЭДТА (Na₂H₂Y*2H₂O) деп аталатын оның қос натрилі тұзымен титрлеу реакцияларын еске тұтады.

ЭДТА - ны тікелкей титрлеуді қалыпты әдіспен өткізеді: анықталатын катионы бар анализденетін ерітіндіні титрлеуге арналған колбаға құяды, буферлік қоспа мен индикатор қосады да ЭДТА ерітіндісімен индикатор түсі өзгергенше титрлейді.

Кері титрлеу әдісін катионның ЭДТА мен реакциясы жай жүргенде қолданылады, егер суда нашар ерісе, бітақ ЭДТА - да еритін қосылыстарды анализдегенде қажетті индикатор жоқ болса және басқа жағдайларда.

Анализденетін ерітіндіге ЭДТА стандартты ерітіндісінің өлшенген мөлшерін, ол артығымен болуы керек, содан соң буферлік қоспа эәне индикаторды қосамыз. ЭДТA-ның артық мөлшерін хлорид немесе магний не мырыш сульфаты ерітіндісімен титрлейді.

Комплексонометриялық орын басарды титрлеу қалыпты әдіспен өткізеді. Анализденетін ерітіндіге Mg²⁺ комплексімен ЭДТА-ны қосады(басқа комплекстерге қарағанда ең тұрақсыз комплекс). Mg²⁺ aнықталатын катионмен ығыстырылады:

Fe³⁺ + MgY^2- «Mg²⁺ + FeY^-

Бөлініп шыққан ЭДТА-мен титрленеді:

2H₂O + Mg²⁺ + H₂Y^2- «MgY^2- + 2H₃O⁺

Егер титрлегенде буферлік қоспа пайдаланылмаса, онда бұл жағдайда басқа вариантты ұсынады, металл тұзының бейтарап ерітіндісіне ЭДТА-ның артық мөлшерін қосады да бөлініп шыттан сутек иондарын немесе (гидроксоний) сілтінің стандартты ерітіндісімен титрлейді.

ЭДТА қолданған алғашқы титриметриялық методикаларда кәдімгі қышқылды-негіздік индикаторлар қолданылған, себебі ЭДТА-ның артық мөлшері металл тұзының бейтарап ерітіндісіне қосылады да реакция нәтижесінде тиісті мөлшерде бөлініп шыққан сутек иондары титрленген.

Комплексонометрияның қарқынды дамуы металлохромды индикаторлардың ашылуыиен байланысты. Бұл заттар металл иондарымен әрекеттескенде боялған қосылыстар түзеді, бірақ комплексонаттарына қарағанда беріктігі нашарлау. Металл иондарымен комплекс түзетін индикаторларды бос иондардан немесе тондар молекуларынан түсі бойынша ажыратады.

Металлохромды индикаторлар қатарына мурексид, эриохром қара Т, Ксиленолды сарғыш қызыл, металлфталеин, метилтимолды көк, пирокатехинді күлгін және т.б.

Комплексонометрияда сондай-ақ арнайы реактивтерді қолданады, олар анализденетін иондармен боялған қосылыстар түзеді, мысалы, сульфатосалицил қышқылы немесе Fe³⁺ үшін тиоционат, Bі³⁺ үшін тиомочевина және т.б.

Негізгі [1-3], Қосымша [4-11]. Мерзімдік әдебиеттер [12-14]

Электрондық оқулықтар мен оқу құралдары [15-16]

Интернет көздері [17-20]

 

Дәріс тақырыбы: Физикохимиялық әдістер, олардың жіктелуі. Электрохимиялық әдістер. Тікелей потенциометрия. Потенциометриялық титрлеу. Электрогравиметриялық әдіс. Фарадей заңы. Ыдырау потенциалы.

Дәріс тезистері: Физико-химиялық анализ әдістерінің ішінде үлкен рөл атқаратын - электрохимиялық әдіс. Қазіргі көзқарастар тұрғысынан, электрохимиялық анализ әдісі беттесетін фаза шекарасында немесе зерттелетін ортада электрохимиялық құбылыстарға химиялық құрамның және концентрацияның өзгеруіне байланысты негізделген заттар анализінің әдісімен анықталады.

М.Т.Козловский анализдің электрохимиялық әдісінің классификациясын құрғанда, барлық әдістерді 2 топқа бөлген. Бірінші топ әдістерінің классификациясына электр мөлшерін өлшеуге және электролиз кезіндегі жүйе тогын өлшеу әдістеріне негізделген.

Б.А.Лопатин электрохимиялық анализ әдістерін 5 топқа классификацияды: потенциометриялық, вольтамперометриялық, кулонометриялық, кондуктометриялық, диэлектрометриялық.

Негізі потенциометрия және потенциометриялық титрлеу индикаторлық электродтың потенциялын өлшеуге негізделген. Осы екі әдісті қарастырған кезде электродты потенциалдың пайда болуымен байланысты және оның шамсына әсер ететін факторларға байланысты сұрақтарды білу қажет.

Металл пластинкасын өзінің тұзының ерітіндісіне батырсақ, онда металл бетінде мына реакциялар болады:

1. Металл атомдары валенттік электрондарын металға қалдыра отырып, ерітіндіге ион түрінде өтеді:

М ® Мⁿ⁺ + nе^-

2. Ерітіндіден металл иондары металл бетіне отырып, электродарды топпен иемденуге қатысып, атомға айналады:

Мⁿ⁺ + nе^- ® М

Басқаша айтқанда, металл-ерітінді бөліну шекарасында өзіндік металл иондарымен ерітінді иондарының өзара алмасуы өтеді.

Электродты потенциал неден тәуелді? және оны өлшеуге бола ма? Оны қалай жүзеге асыру керек? деген сұрақтарға Нернст теңдеуі жауап береді:

,

мұндағы E-электродты потенциал; [Meⁿ⁺]-металл ионының концентрациясы, моль/л; Т-абсалютті температура, n-металл ионының валенттігі; Е₀-стандартты электродты потенциал, эВ; R-универсал газ тұрақтысы; F-Фарадей саны (F=96500 Кл).

Фарадей заңы. Фарадей бірінші заңы бойынша анодта тотыққан немесе катодта тотықсызданған заттың мөлшері электролит арқылы өткен ток мөлшеріне тура пропорционал:

m = K*Q = K*I*t (1)

мұндағы: m - тотыққан немесе тотықсызданған заттың мөлшері; Q - электрдің мөлшері; J - ток күші; t - уақыт.

Фарадейдің екінші заңы бойынша электролиз кезінде электрдің бірдей мөлшерінің әсерінен электродта бөлінетін заттардың массасы олардың химиялық эквивалентіне(Э) пропорционал, яғни Q - соnst болғандықтан:

m₁ / Э₁ = m₂/Э₂ = m₃/Э_3.... = n (2)

Мұндағы Э - бөлінген заттың грамм-эквиваленті. Сыртқы тізбектен 6,02296*10²³ электрон өткенде, катодта немесе анодта 1 г-экв зат тотықсызданады(тотығады).Электрдің осы мөлшері Фарадей саны деп аталады.

F = 96491,4» 96500 (Кл) (3)

n = Q/96500 (4)

m = Э/96500* Q= Э/96500*I*t (5)

(5) теңдеу - Фарадейдің бірінші және екінші заңд-ң біріккен түрі.

Негізгі [1-3], Қосымша [4-11]. Мерзімдік әдебиеттер [12-14]

Электрондық оқулықтар мен оқу құралдары [15-16]

Интернет көздері [17-20]

Дәріс тақырыбы: Вольтамперометриялық әдістер. Полярография. Илькович теңдеуі. Илькович-гейровскийдің теңдеуі. Шектелген диффузиялық тоқ. Амперометриялық титрлеу. Индикаторлық титрлеу қисықтарының түрлері мен қолданылуы.

Дәріс тезистері:Полярографиялық анализ әдісін Ярослав Гейровский ұсынған. Полярографиялық анализ әдісі арнайы концентрацияда электролиздік ұяшықтағы электролиз кезінде алынған электрототықтырғыш және электрототықсыздандырғыш заттар вольтамперометриялық қисыққа негізделген. Осы ұяшықта бір электрод сапасында тамшылап тұрған сынап электродын қабылдайды, ал басқа электродтың сапасымен сынаптың жоғарылауы қолданылады.

Полярографиялық әдісті органикалық қосылыстарды анықтау үшін, сонымен бірге биологияда, медицинада аналитикалық қасиеті үшін ғана емес, диагностикалық әдіс үшін де қолданады.

Шектелген ток- тотықсыздандырғыш ионының потенциалы үлкен мөлшерге жеткенде ғана болады. Мысалы: Zn цинк, -1,0 В маңында Zn ионының разряды электродта басталады.

Zn²⁺ + 2е^- + Hg ® Zn(Hg)

(Ме(Hg)) деп амальгаманы белгілейді, ток күші тез жоғарылайды. Катодта Zn(Hg) амальгамасы сұйылтылған түрінде болады, байланыспаған бос тамшының түсуі әсер етеді. Тамшы түскен уақытта ол анодқа қатысты, Zn 2е беріп, ерітіндіге қайтадан ион түрінде келеді:

Zn(Hg) - 2е^- ® Zn²⁺

Бұл тек анодты процесс, анодтағы ток тығыздығы өте аз түрде жай тамшылайды. Цинк иондарының тотықсыздандырғыштарының ток күші потенциал әсерінен тез өседі, бірақ анықталған мөлшердің жағарылауынан кейін ғана. Түсірілген ЭҚК мөлшеріне қарамастан ток күші тұрақты болып қалады. Бұл ток шектелген ток деп аталады. Оның мөлшері тотықсыздандырғыш заттардың концекнтрациясына пропорционалды.

Амперометриялық титрлеу әдісі анализдің титрлеу әдісі болып табылады. Эквивалентті нүктені анықтау үшін титрлеуде қолданатын реактивтердің немесе өзара әрекеттесу нәтижесінде пайда болатын заттардың электродтарда тотығу-тотықсыздану нәтижесінде ток күшінің өзгеруін пайдаланады. Амперометриялық титрлеу әдісі полярографиялық әдістің бір түрі болып табылады. Амперометриялық әдісте полярографиялық әдіс тәрізді диффузиялық ток күші мен ерітіндідегі электрохимиялық реакцияға қатысатын иондар концентрациясының пропорционалдығына негізделген. Амперометриялық титрлеуде әртүрлі реакциялар қооолданылады:

1) тұндыру реакциялары (цинк иондарын калий ферроцианидімен титрлеу);

2) тотығу-тотықсыздану реакциясы (ванадий иондарын екі валентті темір иондарымен титрлеу);

3) комплекс қосылыстар түзілу реакциялары (Cd²⁺-иондарын ЭДТА ерітіндісімен титрлеу).

Амперометриялық әдістің полярографиялық әдістен негізгі айырмашылығы: полярографиялық әдісте анықталатын өзі электродты тотығуы немесе тотықсыздануы қажет, ал амперометриялық әдісте мұндай шарт қойылмайды. Амперометриялық әдісте электрохимиялық реакцияға анықтаушы немесе анықталатын реактивтің біреуінің қатысуы жеткілікті. Осыған байланысты әртүрлі амперометриялық сызықтар алуға болады.

Негізгі [1-3], Қосымша [4-11]. Мерзімдік әдебиеттер [12-14]

Электрондық оқулықтар мен оқу құралдары [15-16]

Интернет көздері [17-20]

Дәріс тақырыбы: Оптикалық анализ әдісттері. Электромагнитті сәулелену спектрі, оның негізгі сипаттамалары(толқын ұзындығы, жиілік, толқындық сан, интенсивтілік).

Дәріс тезистері: Оптикалық анализ әдістер деп заттың электромагниттік сәулемен әрекеттесуіне негізделген анализ түрлерін айтады. Әрекеттесетін бөлшектердің түріне және энергиясының өзгертілу тәсіліне байланысты әдістерді мынадай түрлерге бөледі.

1. газ күйіндегі атомдар мен зат иондарының сәулелену кезіндегі, жарық энергиясының мөлшерін анықтауға негізделген әдіс -атомды-эмиссиялық деп аталады;

2. зерттелетін зат атомдарының жарық энергиясын сіңіруіне негізделген әдіс - атомды-абсорбциялық спектроскопия деп аталады;

3. зерттелетін зат молеккулаларының және күрделі иондарының спектрдің ультракүлгін, көрінетін, инфрақызыл облыстарындағы жарық энергиясын сіңіруге негізделген әдіс - молекулалы-абсорбциялық спектроскопия деп аталады;

4. зерттелетін зат бөлшектерінің жарық энергиясын сіңіру мен шағылдыру қабілеттеріне негізделген әдістер - турбидиметрия және нефелометрия деп аталады;

5. зерттелетін зат молекулаларының сәулеленуін өлшеуге негізделген әдіс - люминесцентті деп аталады.

Спектроскопиялық талдау әдістерінде зерттеліп отырған жүйенің электромагниттік толқындармен әрекеттесуі негізге алынады.

Жарық сәулесі электромагниттік толқындардың бір түрі болса, сәуле квант түрінде таралады.

Кез-келген толқын өзінің ұзындығымен, жиілігімен, толқын санымен, энергиясымен сипатталады.

Уақыт бірлігі - бір секунда ішінде орын алатын толық толқын саны толқын жиілігін білдіреді де, ²n² таңбасымен белгіленеді. Жиілік ²СИ² жүйесінде секунданың кері шамасы герцпен (Гц) өлшенеді.

Спектроскопияда толқын ұзындығы көп жағдайда сантиметр-см-бірлігінде берілетін болғандықтан толқын санының өлшем бірлігі- см^-1- болып табылады. Толқын саны дегеніміз бір сантиметр аралыққа келетін толық толқын саны.

Электромагниттік толқындар квант трінде таралады және энергия шамасы Планк теңдеуімен сипатталады, яғни

Е = h * n

Мұндағы h - Планк тұрақтысы, 6,63*10^-34 Дж*с, n - толқын жиілігі, с^-1.

Кез-келген зат - атом, молекула сияқты микробөлшектерден тұратыны белгілі. Осы бөлшектер өзара байланыса отырып, сол затқа тән құрылым түзіп, белгілі бір дәрежеде өзара тербелмелі, айналмалы қозғалыста болады. Қарастырылып отырған жүйеге сыртқы энергия көзінен әсер етілмесе, ол осы қалыпты, яғни ²станционар² күйін сақтайды.

Микробөлшек энергиясы жуықтап алғанда қозғалыс энергияларының жиынтығынан құралады деп қабылдауға болады, яғни

Е = Е_эл + Е_терб + Е_айн

мұндағы Е_эл.- электрон энергиясы; Е_терб., Е_айн.- микробөлшектің айналмалы және тербелмелі қозғалыс энергиялары.

Ал әрбір энергия шамасына сәйкес келетін микробөлшек күйлері өзіндік энергетикалық деңгейлер мен деңгейшелерден және квант сандарымен сипатталатыны квантты механика ілімінен белгілі. Осы қалыпты күйдегі микробөлшектерге сыртқы энергия көзінен электромагнитті толқынмен әсер ететін hn шамасына тең энергия берілсін. Электромагниттік толқын жиілігі микробөлшек қозғалысының жиілігімен сәйкес келсе, микробөлшектер қозып, энергиясы артады да, екінші бір энергетикалық күйге көшеді.

Газ күйіндегі атомдар мен зат иондарының сәулелену кезіндегі, жарық энергиясының мөлшерін анықтауға негізделген әдіс -атомды-эмиссиялық деп аталады;

зерттелетін зат атомдарының жарық энергиясын сіңіруіне негізделген әдіс - атомды-абсорбциялық спектроскопия деп аталады.

Негізгі [1-3], Қосымша [4-11]. Мерзімдік әдебиеттер [12-14]

Электрондық оқулықтар мен оқу құралдары [15-16]

Интернет көздері [17-20]

 

Дәріс тақырыбы: Атомды-эмиссиялық әдістер. Атомдарды қоздыру тәсілдері: жалын, ұшқын, доға, плазма. Ломакиннің теңдеуі. Негізгі аспаптар. Атомды-абсорбциялық анализ. Әдістің негізі. Сәулелену көздері. Анализ нәтижесіне әсер ететін факторлар.

Дәріс тезистері: Эмиссия спектрін алу үшін анықталатын зат жүйесіне қосымша энергия берілуі керек. Энергия көзі ретінде жалын энергиясы, электр доғасы, лазер сәулелері пайдаланылады. Осы мақсатпен зерттелетін зат сынамасын буландырып, бу күйіне көшіреді. Бу күйіндегі молекулалар атомға диссоциацияланады. Түзілген атомдар 10^-7-10^-8 с уақыттан соң, қайтадан, өзінің қалыпты атомдық күйіне келеді. Осы арада артық энергия, квант түрінде бөлініп шығып, эмиссия спектрін береді.

Интенсивтілік пен концентрация арасындағы байланысты дәрежелік түрдегі өрнекпен сипаттау үшін Ломакин теңдеуі ұсынылады: І = a * C^b

мұндағы: а-қоздырғыш энергия көзінің ерекшеліктерін ескереді; b-реабсорбцияны ескеретін шама.

Зат мөлшерін анықтау үшін тәжіррибеде қоспа әдәсә жиі пайдаланылады. Бұл әдісте зерттелетін зат сынамасын ерітіндіге көшітеді де, оны бірнеше бөлікке бөледі. Әр бөлікке әртүрлі мөлшерде анықталуға тиісті элементі бар стандартты ерітіндінің нақты бөліктері қосылады. Мұнан соң анықтауыш график тұрғызылады.

Салыстырмалы интенсивтіліктің стандартты ерітінді концентрация тәуелділігін экстраполяциялау арқылы анықталуға тиісті элемент концентрациясы анықталады. Егер интенсивтілік пен концентрация арасында сызықтық тәуелділіктегі байланыс орын алса, онда мына пропорция арқылы тиісті зат крнцентрациясы есептеледі.

І_х – а*С_х

І₁ – а*(С_х + С₁)

мұндағы І₁, С₁ – стандартты ерітінді интенсивтілігі және концентрациясы.

3. Зерттелетін зат молеккулаларының және күрделі иондарының спектрдің ультракүлгін, көрінетін, инфрақызыл облыстарындағы жарық энергиясын сіңіруге негізделген әдіс - молекулалы-абсорбциялық спектроскопия деп аталады.

Негізгі [1-3], Қосымша [4-11]. Мерзімдік әдебиеттер [12-14]

Электрондық оқулықтар мен оқу құралдары [15-16]

Интернет көздері [17-20]