Учурда физикалык же химиялык илимдерге, кээде экөөнө тең өзүн арнаган көптөгөн адистер бар. Чынында эле, көпчүлүк кубулуштарды логикалык жактан так ушундай эксперименттер аркылуу түшүндүрүүгө болот. Биз физикалык изилдөө ыкмаларын кененирээк карап чыгабыз.
Аналитикалык химиядагы анализдин ыкмалары
Аналитикалык химия химиялык заттарды аныктоо, бөлүү жана идентификациялоо илими. Кошулмалар менен белгилүү операцияларды жүргүзүү үчүн анализдин химиялык, физикалык жана физикалык-химиялык ыкмалары колдонулат. Акыркы ыкма дагы инструменталдык деп аталат, анткени аны колдонуу заманбап лабораториялык жабдууларды талап кылат. Ал спектроскопиялык, ядролук физика жана радиохимиялык топторго бөлүнөт.
Мындан тышкары, химияда жекече чечимдерди талап кылган ар кандай типтеги маселелер болушу мүмкүн. Буга жараша сапаттык (заттын атын жана формасын аныктоо) жана сандык (аликводо же үлгүдө берилген заттын канчасы бар экенин аныктоо) анализдин ыкмалары бар.
Сандык талдоо ыкмалары
Алар үлгүдөгү баштапкы заттын мазмунун аныктоого мүмкүндүк берет. Жалпысынан сандык анализдин химиялык, физикалык-химиялык жана физикалык ыкмалары бар.
Сандык анализдин химиялык ыкмалары
Алар төмөнкүлөргө бөлүнөт:
- Салмактын анализи, ал заттын мазмунун аналитикалык таразага тартуу жана андан аркы операцияларды жүргүзүү аркылуу аныктоого мүмкүндүк берет.
- Көлөмдү талдоо, ал ар кандай агрегаттык абалдагы же эритмелердеги заттардын көлөмүн өлчөөнү камтыйт.
Өз кезегинде ал төмөнкү бөлүмдөргө бөлүнөт:
- көлөмдүк титриметриялык анализ реагенттин белгилүү концентрациясында колдонулат, керектүү зат керектелүүчү реакция, андан кийин сарпталган көлөм өлчөнөт;
- көлөмдүү газ ыкмасы газ аралашмаларын анализдөө, ал жерде баштапкы зат башкасы тарабынан сиңет.
- көлөмдүү седиментация (латын тилинен sedimentum – “отургузуу”) тартылуу күчү натыйжасында дисперстүү система менен катмарланууга негизделген. Бул жаан-чачындар менен коштолот, анын көлөмү центрифуга түтүгү менен өлчөнөт.
Химиялык ыкмаларды колдонуу дайыма эле ыңгайлуу боло бербейт, анткени көп учурда керектүү компонентти бөлүп алуу үчүн аралашманы бөлүп алуу зарыл. Мындай операцияны химиялык реакцияларды колдонбостон аткаруу үчүн анализдин физикалык ыкмалары колдонулат. Жана анын натыйжасында кошулмалардын физикалык касиеттеринин өзгөрүшүн байкоореакцияларды жүргүзүү - физикалык жана химиялык.
Сандык анализдин физикалык ыкмалары
Алар көптөгөн лабораториялык изилдөөлөр учурунда колдонулат. Анализдин физикалык ыкмаларына төмөнкүлөр кирет:
- Спектроскопиялык - изилденүүчү кошулманын атомдорунун, молекулаларынын, иондорунун электромагниттик нурлануу менен өз ара аракеттенүүсүнө негизделген, анын натыйжасында фотондор жуулуп же бөлүнүп чыгат.
- Ядролук-физикалык ыкма изилденип жаткан заттын үлгүсүн нейтрон агымынын таасирине дуушар кылуудан турат, аны изилдөө менен эксперименттен кийин үлгүдөгү элементтердин сандык курамын өлчөө жолу менен аныктоого болот. радиоактивдүү нурлануу. Бул иштейт, анткени бөлүкчөлөрдүн активдүүлүгүнүн көлөмү изилденүүчү элементтин концентрациясына түз пропорционалдуу.
- Радиохимиялык ыкма - трансформациянын натыйжасында пайда болгон радиоактивдүү изотоптордун затындагы мазмунду аныктоо.
Сандык анализдин физикалык-химиялык ыкмалары
Бул методдор затты анализдөөнүн физикалык ыкмаларынын бир бөлүгү гана болгондуктан, алар ошондой эле изилдөөнүн спектроскопиялык, ядролук-физикалык жана радиохимиялык ыкмаларына бөлүнөт.
Сапаттык талдоо ыкмалары
Аналитикалык химияда заттын касиеттерин изилдөө, анын физикалык абалын, түсүн, даамын, жытын аныктоо үчүн сапаттык анализдин ыкмалары колдонулат, алар өз кезегинде бир эле химиялык, физикалык жана физикалык-химиялык (инструменталдык). Мындан тышкары, аналитикалык химияда анализдин физикалык ыкмалары артыкчылыктуу.
Химиялык ыкмалар эки жол менен жүргүзүлөт: эритмелердеги реакциялар жана кургак жолдогу реакциялар.
Нымдуу реакциялар
Эритмелердеги реакциялар белгилүү шарттарга ээ, алардын бири же бир нечеси аткарылышы керек:
- Эрибеген чөкмөнүн пайда болушу.
- Эритменин түсүн өзгөртүү.
- Газ түрүндөгү заттын эволюциясы.
Чөкмөлөрдүн пайда болушу, мисалы, барий хлориди (BaCl2) менен күкүрт кислотасынын (H2SO4) өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында пайда болушу мүмкүн. Реакциянын продуктылары туз кислотасы (HCl) жана сууда эрибеген ак чөкмө – барий сульфаты (BaSO4). Ошондо химиялык реакциянын пайда болушу үчүн зарыл шарт аткарылат. Кээде реакциянын продуктулары бир нече заттар болушу мүмкүн, аларды чыпкалоо жолу менен бөлүү керек.
Химиялык өз ара аракеттенүүнүн натыйжасында эритменин түсүн өзгөртүү анализдин абдан маанилүү өзгөчөлүгү болуп саналат. Бул көбүнчө редокс процесстери менен иштөөдө же кислота-негиздик титрлөө процессинде индикаторлорду колдонууда байкалат. Эритмени тиешелүү түскө боёй турган заттарга төмөнкүлөр кирет: калий тиоцианаты KSCN (анын темир III туздары менен өз ара аракеттенүүсү эритменин кан-кызыл түсү менен коштолот), темир хлориди (хлор суусу менен өз ара аракеттенгенде, алсыз жашыл түстө эритмеси сарыга айланат), калий дихроматы (күкүрт кислотасынын таасири астында жана азайганда кызгылт сарыдан өзгөрөт)кочкул жашыл) жана башкалар.
Газдын чыгышы менен болгон реакциялар негизги эмес жана сейрек учурларда колдонулат. Лабораторияларда эң көп өндүрүлгөн көмүр кычкыл газы CO2.
Кургак реакциялар
Мындай өз ара аракеттешүүлөр талдануучу заттын курамындагы аралашмалардын курамын аныктоо үчүн, минералдарды изилдөөдө жүргүзүлөт жана ал бир нече этаптан турат:
- Эригичтик сыноо.
- Жалын түсүн текшерүү.
- Туруктуулук сыноосу.
- Кычкылдануу реакцияларын калыбына келтирүү жөндөмү.
Адатта, минералдык заттардын эрүү жөндөмдүүлүгү алардын кичинекей үлгүсүн газ күйгүзгүчтө алдын ала ысытуу жана лупанын астында анын четтеринин тегеректелгенине байкоо жүргүзүү аркылуу текшерилет.
Үлгү жалынды кантип боёй аларын текшерүү үчүн, ал платина зымына адегенде жалындын түбүнө, андан кийин эң көп ысытылган жерге колдонулат.
Үлгүнүн туруксуздугу сыноочу элемент киргизилгенден кийин ысытылган анализ цилиндринде текшерилет.
Кыскартуу процесстеринин реакциялары көбүнчө эритилген бордун кургак шарларында жүргүзүлөт, анын ичине үлгү жайгаштырылат жана андан кийин ысытууга дуушар болот. Бул реакцияны жүргүзүүнүн башка жолдору бар: щелочтуу металлдар - Na, K менен айнек түтүктө ысытуу, жөнөкөй ысытуу же көмүрдө ысытуу жана башкалар.
Химиялык көрсөткүчтөрдү колдонуу
Кээде химиялык анализ ыкмалары ар кандай колдонулатзаттын чөйрөсүндөгү рН аныктоого жардам берүүчү көрсөткүчтөр. Эң көп колдонулгандары:
- Лакмус. Кислоттуу чөйрөдө индикатор лакмус кагазы кызыл, ал эми щелочтуу чөйрөдө көк түскө айланат.
- Метилоранж. Кислоталуу иондун таасири астында кызгылт түскө, щелочтук - сарыга айланат.
- Фенолфталеин. щелочтуу чөйрөдө ал кызыл түскө мүнөздүү, ал эми кислоталуу чөйрөдө түсү жок.
- Куркумин. Башка көрсөткүчтөргө караганда азыраак колдонулат. щелочтор менен күрөң түскө, кислоталар менен сарыга айланат.
Сапаттык анализдин физикалык ыкмалары
Учурда алар көбүнчө өнөр жайлык жана лабораториялык изилдөөдө колдонулат. Анализдин физикалык ыкмаларынын мисалдары:
- Spectral, буга чейин эле жогоруда талкууланган. Ал өз кезегинде эмиссия жана абсорбция ыкмаларына бөлүнөт. Бөлүкчөлөрдүн аналитикалык сигналына жараша атомдук жана молекулалык спектроскопия бөлүнөт. Эмиссия учурунда үлгү кванттарды чыгарат, ал эми абсорбция учурунда үлгү чыгарган фотондорду майда бөлүкчөлөр – атомдор жана молекулалар тандап сиңирип алышат. Бул химиялык ыкмада толкун узундугу 200-400 нм болгон ультрафиолет (УК), 400-800 нм толкун узундугу менен көрүнүүчү жана 800-40000 нм толкун узундугу менен инфракызыл (IR) сыяктуу нурлануунун түрлөрү колдонулат. Мындай нурлануу аймактары "оптикалык диапазон" деп аталат.
- Люминесценттик (флуоресценттик) метод изилденип жаткан заттын жарык чыгаруусуна байкоо жүргүзүүдөн туратультрафиолет нурларынын таасири. Сыноо үлгүсү органикалык же минералдык кошулма, ошондой эле кээ бир дарылар болушу мүмкүн. Ультрафиолет нурлануунун таасири астында бул заттын атомдору таасирдүү энергия запасы менен мүнөздөлгөн толкунданган абалга өтөт. Кадимки абалга өтүү учурунда зат энергиянын калдыгынан улам люминесценцияланат.
- Рентген нурларынын дифракциялык анализи, эреже катары, рентген нурларын колдонуу менен жүргүзүлөт. Алар атомдордун өлчөмүн жана башка үлгүдөгү молекулаларга салыштырмалуу кандай жайгашканын аныктоо үчүн колдонулат. Ошентип, кристаллдык тор, үлгүнүн курамы жана кээ бир учурларда кошулмалардын болушу табылат. Бул ыкма химиялык реакцияларды колдонбостон, аналитти аз өлчөмдө колдонот.
- Масса-спектрометрдик ыкма. Кээде электромагниттик талаа масса менен заряддын катышындагы өтө чоң айырмачылыктан улам кээ бир иондоштурулган бөлүкчөлөрдүн ал аркылуу өтүшүнө жол бербейт. Аларды аныктоо үчүн анализдин бул физикалык ыкмасы керек.
Ошентип, бул ыкмалар кадимки химиялык ыкмаларга салыштырмалуу көп суроо-талапка ээ, анткени алардын бир катар артыкчылыктары бар. Бирок аналитикалык химияда анализдин химиялык жана физикалык ыкмаларынын айкалышы изилдөөнүн бир топ жакшыраак жана так натыйжасын берет.
Сапаттык анализдин физикалык-химиялык (инструменталдык) ыкмалары
Бул категорияларга төмөнкүлөр кирет:
- Өлчөөдөн турган электрохимиялык ыкмаларгальваникалык элементтердин электр кыймылдаткыч күчтөрү (потенциометрия) жана эритмелердин электр өткөрүмдүүлүгү (кондуктометрия), ошондой эле химиялык процесстердин кыймылын жана эс алуусун изилдөөдө (полярография).
- Эмиссиялык спектрдик анализ, анын маңызы электромагниттик нурлануунун интенсивдүүлүгүн жыштык шкаласында аныктоо болуп саналат.
- Фотометрикалык ыкма.
- Үлгүдөн өткөн рентген нурларынын спектрлерин изилдеген рентген-спектралдык анализ.
- Радиоактивдүүлүктү өлчөө ыкмасы.
- Хроматографиялык ыкма зат кыймылсыз сорбент боюнча кыймылдаганда анын сорбция жана десорбциясынын кайталанма аракетине негизделген.
Химияда негизинен физикалык-химиялык жана физикалык анализдин ыкмалары бир топко бириктирилгенин, ошондуктан аларды өз-өзүнчө карап чыкканда алардын жалпылыгы көп экенин билишиңиз керек.
Заттарды бөлүүнүн физикалык-химиялык ыкмалары
Лабораторияларда керектүү затты башкасынан ажыратпай туруп алуу мүмкүн болбогон жагдайлар көп кездешет. Мындай учурларда заттарды бөлүү ыкмалары колдонулат, аларга төмөнкүлөр кирет:
- Экстракция - экстрагенттин (тиешелүү эриткичтин) жардамы менен эритмеден же аралашмадан керектүү затты бөлүп алуу ыкмасы.
- Хроматография. Бул ыкма талдоо үчүн гана эмес, кыймылдуу жана стационардык фазалардагы компоненттерди бөлүү үчүн да колдонулат.
- Ион алмашуу аркылуу бөлүү. Натыйжадакаалаган зат чөкпөсү мүмкүн, сууда эрибейт жана андан кийин центрифугалоо же фильтрлөө жолу менен ажыратылышы мүмкүн.
- Криогендик бөлүү абадан газ түрүндөгү заттарды алуу үчүн колдонулат.
- Электрофорез – электр талаасынын катышуусу менен заттардын бөлүнүшү, анын таасири астында бири-бирине аралашпаган бөлүкчөлөр суюк же газ абалында кыймылдашат.
Ошентип, лаборант ар дайым керектүү затты ала алат.
