Hozirda oʻzini fizika yoki kimyo fanlariga, baʼzan esa ikkalasiga ham bagʻishlagan mutaxassislar koʻp. Darhaqiqat, bunday tajribalar orqali ko'pchilik hodisalarni mantiqiy ravishda aniq tushuntirish mumkin. Biz fizik tadqiqot usullarini batafsil ko'rib chiqamiz.
Analitik kimyoda tahlil usullari
Analitik kimyo kimyoviy moddalarni aniqlash, ajratish va aniqlash haqidagi fandir. Aralashmalar bilan muayyan operatsiyalarni bajarish uchun kimyoviy, fizik va fizik-kimyoviy tahlil usullari qo'llaniladi. Oxirgi usul instrumental deb ham ataladi, chunki uni qo'llash zamonaviy laboratoriya jihozlarini talab qiladi. U spektroskopik, yadro fizikasi va radiokimyoviy guruhlarga boʻlinadi.
Bundan tashqari, kimyoda individual yechimlarni talab qiladigan har xil turdagi masalalar boʻlishi mumkin. Bunga qarab, sifat (moddaning nomi va shaklini aniqlash) va miqdoriy (alikvot yoki namunada berilgan moddaning qancha miqdori borligini aniqlash) tahlil usullari mavjud.
Miqdoriy tahlil usullari
Ular namunadagi asl moddaning tarkibini aniqlash imkonini beradi. Umuman olganda, miqdoriy tahlilning kimyoviy, fizik-kimyoviy va fizik usullari mavjud.
Miqdoriy tahlilning kimyoviy usullari
Ular quyidagilarga bo'lingan:
- Tahlil tarozida tortish va keyingi operatsiyalarni bajarish orqali moddaning tarkibini aniqlash imkonini beruvchi vazn tahlili.
- Hajm tahlili, bu turli agregat holatlardagi yoki eritmalardagi moddalar hajmini oʻlchashni oʻz ichiga oladi.
Oʻz navbatida u quyidagi kichik boʻlimlarga boʻlingan:
- hajmli titrimetrik tahlil reagentning ma'lum konsentratsiyasida, kerakli moddaning iste'mol qilinadigan reaktsiyasida qo'llaniladi va keyin iste'mol qilingan hajm o'lchanadi;
- hajmli gaz usuli gaz aralashmalarini tahlil qilishdir, bu erda asl modda boshqasi tomonidan so'riladi.
- hajmli sedimentatsiya (lotincha sedimentum – “choʻkma” soʻzidan) tortishish taʼsirida dispers sistema tomonidan tabaqalanishga asoslangan. Bu yog'ingarchilik bilan birga keladi, uning hajmi sentrifuga trubkasi yordamida o'lchanadi.
Kimyoviy usullardan foydalanish har doim ham qulay emas, chunki kerakli komponentni ajratib olish uchun ko'pincha aralashmani ajratish kerak bo'ladi. Bunday operatsiyani kimyoviy reaktsiyalardan foydalanmasdan bajarish uchun tahlilning fizik usullari qo'llaniladi. Va natijada birikmaning fizik xususiyatlarining o'zgarishini kuzatishreaktsiyalarni amalga oshirish - fizik va kimyoviy.
Miqdoriy tahlilning fizik usullari
Ular ko'plab laboratoriya tadqiqotlarida qo'llaniladi. Fizik tahlil usullariga quyidagilar kiradi:
- Spektroskopik - o'rganilayotgan birikma atomlari, molekulalari, ionlarining elektromagnit nurlanish bilan o'zaro ta'siriga asoslangan, buning natijasida fotonlar so'riladi yoki chiqariladi.
- Yadro-fizika usuli oʻrganilayotgan moddaning namunasini neytron oqimiga taʼsir qilishdan iborat boʻlib, uni oʻrganish orqali tajribadan soʻng oʻlchash yoʻli bilan namuna tarkibidagi elementlarning miqdoriy tarkibini aniqlash mumkin boʻladi. radioaktiv nurlanish. Bu ishlaydi, chunki zarracha faolligi miqdori o'rganilayotgan element kontsentratsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
- Radiokimyoviy usul - transformatsiyalar natijasida hosil bo'lgan radioaktiv izotoplar moddasi tarkibini aniqlash.
Miqdoriy tahlilning fizik-kimyoviy usullari
Bu usullar moddani tahlil qilishning fizik usullarining faqat bir qismi boʻlganligi uchun ular spektroskopik, yadro-fizik va radiokimyoviy tadqiqot usullariga ham boʻlinadi.
Sifatli tahlil usullari
Analitik kimyoda moddaning xossalarini oʻrganish, uning fizik holatini aniqlash, rangi, taʼmi, hidi, sifat tahlil usullari qoʻllaniladi, ular oʻz navbatida bir xil kimyoviy, fizikaviy moddalarga boʻlinadi. va fizik-kimyoviy (instrumental). Bundan tashqari, analitik kimyoda tahlilning fizik usullariga ustunlik beriladi.
Kimyoviy usullar ikki usulda amalga oshiriladi: eritmalardagi reaksiyalar va quruq usuldagi reaksiyalar.
Hoʻl yoʻl reaksiyalari
Eritmalardagi reaksiyalar muayyan shartlarga ega, ulardan biri yoki bir nechtasi bajarilishi kerak:
- Eritmaydigan choʻkma hosil boʻlishi.
- Eritma rangini oʻzgartirish.
- Gazsimon moddaning evolyutsiyasi.
Choʻkma hosil boʻlishi, masalan, bariy xlorid (BaCl2) va sulfat kislota (H2SO4)ning oʻzaro taʼsiri natijasida yuzaga kelishi mumkin. Reaksiya mahsulotlari xlorid kislotasi (HCl) va suvda erimaydigan oq cho'kma - bariy sulfat (BaSO4). Shunda kimyoviy reaksiya yuzaga kelishi uchun zarur shart bajariladi. Ba'zida reaktsiya mahsulotlari filtrlash orqali ajratilishi kerak bo'lgan bir nechta moddalar bo'lishi mumkin.
Kimyoviy ta'sir natijasida eritma rangini o'zgartirish tahlilning juda muhim xususiyati hisoblanadi. Bu ko'pincha oksidlanish-qaytarilish jarayonlari bilan ishlashda yoki kislota-asos titrlash jarayonida indikatorlardan foydalanganda kuzatiladi. Eritmani mos rang bilan ranglashi mumkin bo'lgan moddalarga quyidagilar kiradi: kaliy tiosiyanat KSCN (uning temir III tuzlari bilan o'zaro ta'siri eritmaning qon-qizil rangga bo'yalishi bilan birga keladi), temir xlorid (xlorli suv bilan o'zaro ta'sirlashganda, zaif yashil rang. eritma sarg'ayadi), kaliy dixromat (qaytarilganda va sulfat kislota ta'sirida u to'q sariq ranggacha o'zgaradi.quyuq yashil) va boshqalar.
Gazning chiqishi bilan kechadigan reaksiyalar asosiy emas va kamdan-kam hollarda qoʻllaniladi. Laboratoriyalarda eng koʻp ishlab chiqariladigan karbonat angidrid CO2 hisoblanadi.
Quruq reaktsiyalar
Bunday oʻzaro taʼsirlar tahlil qilinayotgan moddadagi aralashmalar miqdorini aniqlash uchun, minerallarni oʻrganishda amalga oshiriladi va u bir necha bosqichlardan iborat:
- Eruvchanlik testi.
- Olov rangi sinovi.
- Oʻzgaruvchanlik testi.
- Reaksiyalarni oksidlanish-qaytarilish qobiliyati.
Odatda mineral moddalarning erish qobiliyati tekshiriladi, ularning kichik namunasini gaz gorelkasida qizdirish va lupa ostida uning qirralarining yaxlitlanishini kuzatish orqali amalga oshiriladi.
Namunaning olovni qanday bo'yashga qodirligini tekshirish uchun u platina simda avval olov tagiga, so'ngra eng ko'p isitiladigan joyga surtiladi.
Namunaning uchuvchanligi sinov elementi kiritilgandan keyin isitiladigan tahlil tsilindrida tekshiriladi.
Qaydirilish-qaytarilish jarayonlarining reaktsiyalari ko'pincha eritilgan boraksning quruq sharlarida amalga oshiriladi, unda namuna joylashtiriladi va keyin isitiladi. Bu reaksiyani amalga oshirishning boshqa usullari ham mavjud: ishqoriy metallar - Na, K bilan shisha naychada isitish, oddiy isitish yoki ko'mirda isitish va hokazo.
Kimyoviy indikatorlardan foydalanish
Ba'zida kimyoviy tahlil usullari boshqacha qo'llaniladimoddaning muhitining pH qiymatini aniqlashga yordam beradigan ko'rsatkichlar. Eng ko'p ishlatiladiganlar:
- Laktmus. Kislotali muhitda indikator lakmus qog'ozi qizil rangga, ishqoriy muhitda esa ko'k rangga aylanadi.
- Metiloranj. Kislotali ion ta'sirida u pushti rangga, ishqoriy - sariq rangga aylanadi.
- Fenolftalein. Ishqoriy muhitda u qizil rangga xos, kislotali muhitda esa rang yo'q.
- Kurkumin. Boshqa ko'rsatkichlarga qaraganda kamroq qo'llaniladi. Ishqorlar bilan jigarrang va kislotalar bilan sariq rangga aylanadi.
Sifatli tahlilning fizik usullari
Hozirda ular sanoat va laboratoriya tadqiqotlarida tez-tez qo'llaniladi. Fizik tahlil usullariga misollar:
- Spektral, bu allaqachon yuqorida muhokama qilingan. U, o'z navbatida, emissiya va yutilish usullariga bo'linadi. Zarrachalarning analitik signaliga qarab atom va molekulyar spektroskopiya ajratiladi. Emissiya paytida namuna kvantlarni chiqaradi va yutilish vaqtida namuna tomonidan chiqarilgan fotonlar kichik zarralar - atomlar va molekulalar tomonidan tanlab yutiladi. Ushbu kimyoviy usulda to'lqin uzunligi 200-400 nm bo'lgan ultrabinafsha (UV), 400-800 nm to'lqin uzunligi bilan ko'rinadigan va to'lqin uzunligi 800-40000 nm bo'lgan infraqizil (IR) kabi nurlanish turlari qo'llaniladi. Bunday nurlanish sohalari aks holda "optik diapazon" deb ataladi.
- Luminesans (lyuminestsent) usul oʻrganilayotgan moddaning yorugʻlik chiqishini kuzatishdan iborat.ultrabinafsha nurlariga ta'sir qilish. Sinov namunasi organik yoki mineral birikma, shuningdek, ba'zi dorilar bo'lishi mumkin. UV nurlanishiga duchor bo'lganda, ushbu moddaning atomlari ta'sirchan energiya zaxirasi bilan tavsiflangan hayajonlangan holatga o'tadi. Oddiy holatga o'tish vaqtida modda energiyaning qoldiq miqdori tufayli lyuminestsentlanadi.
- X-nurlarining diffraktsiya tahlili, qoida tariqasida, rentgen nurlari yordamida amalga oshiriladi. Ular atomlarning o'lchamini va boshqa namuna molekulalariga nisbatan qanday joylashishini aniqlash uchun ishlatiladi. Shunday qilib, kristall panjara, namunaning tarkibi va ayrim hollarda aralashmalarning mavjudligi topiladi. Bu usul kimyoviy reaksiyalarsiz oz miqdorda analitdan foydalanadi.
- Mass-spektrometrik usul. Ba'zida shunday bo'ladiki, elektromagnit maydon massa va zaryad nisbatidagi juda katta farq tufayli ma'lum ionlashtirilgan zarrachalarning o'tishiga yo'l qo'ymaydi. Ularni aniqlash uchun ushbu fizik tahlil usuli kerak.
Shunday qilib, an'anaviy kimyoviy usullarga nisbatan bu usullarga talab yuqori, chunki ular bir qator afzalliklarga ega. Biroq, analitik kimyoda kimyoviy va fizik tahlil usullarining kombinatsiyasi tadqiqotning ancha yaxshi va aniq natijasini beradi.
Sifatli tahlilning fizik-kimyoviy (instrumental) usullari
Bu toifalarga quyidagilar kiradi:
- O'lchashdan iborat elektrokimyoviy usullargalvanik elementlarning elektromotor kuchlari (potentsiometriya) va eritmalarning elektr o'tkazuvchanligi (konduktometriya), shuningdek, kimyoviy jarayonlarning harakati va qolganligini o'rganishda (polyarografiya).
- Emissiya spektral tahlili, uning mohiyati elektromagnit nurlanish intensivligini chastota shkalasida aniqlashdan iborat.
- Fotometrik usul.
- Rentgen spektral tahlili, u namunadan oʻtgan rentgen nurlari spektrlarini tekshiradi.
- Radioaktivlikni oʻlchash usuli.
- Xromatografik usul moddaning harakatsiz sorbent boʻylab harakatlanishida uning sorbsiyasi va desorbsiyasining takroriy oʻzaro taʼsiriga asoslangan.
Bilish kerakki, kimyoda asosan fizik-kimyoviy va fizik tahlil usullari bir guruhga birlashtirilgan, shuning uchun ularni alohida koʻrib chiqilsa, ularda umumiy jihatlar koʻp.
Moddalarni ajratishning fizik-kimyoviy usullari
Ko'pincha laboratoriyalarda kerakli moddani boshqasidan ajratmasdan olishning iloji bo'lmagan holatlar mavjud. Bunday hollarda moddalarni ajratish usullari qo'llaniladi, ularga quyidagilar kiradi:
- Ekstraktsiya - zarur moddani ekstraktor (mos keladigan erituvchi) yordamida eritma yoki aralashmadan ajratib olish usuli.
- Xromatografiya. Bu usul nafaqat tahlil qilish, balki mobil va statsionar fazadagi komponentlarni ajratish uchun ham qo'llaniladi.
- Ion almashinuvi bilan ajratish. Natijadakerakli modda cho'kishi mumkin, suvda erimaydi va keyin santrifugalash yoki filtrlash orqali ajratilishi mumkin.
- Kriogen ajratish havodan gazsimon moddalarni olish uchun ishlatiladi.
- Elektroforez - moddalarni elektr maydon ishtirokida ajratish, uning ta'sirida suyuq yoki gazsimon muhitda bir-biriga aralashmaydigan zarrachalar harakatlanadi.
Shunday qilib, laborant har doim kerakli moddani olishi mumkin.
