Fizikaviy va kimyoviy tadqiqot usullari. Ma’ruza mavzusi: Analizning fizik-kimyoviy usullari Miqdoriy analizning fizik usullari

14-mavzu. Tahlilning fizik usullari

Bu usullar nurlanishning materiya bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadigan ta'sirni - kvantlar yoki zarrachalar oqimini o'lchashga asoslangan. Radiatsiya kimyoviy tahlil usullarida reagent qanday rol o'ynasa, xuddi shunday rol o'ynaydi. O'lchangan jismoniy ta'sir signaldir. Signalning kattaligini bir necha yoki bir nechta o'lchash va ularni statik qayta ishlash natijasida analitik signal olinadi. Bu aniqlanayotgan komponentlarning kontsentratsiyasi yoki massasi bilan bog'liq.

Fizik tahlil usullari bir qator afzalliklarga ega:

– namuna tayyorlashning qulayligi (ko'p hollarda) va namunalarni sifatli tahlil qilish;

– kimyoviy va fizik-kimyoviy usullarga nisbatan ko'proq universallik (shu jumladan ko'p komponentli aralashmalarni tahlil qilish imkoniyati);

– asosiy nopoklik va iz komponentlarini aniqlash imkoniyati;

– ko'pincha konsentratsiyada ham past aniqlash chegaralari (yuqoriga qadar). 10-8% konsentratsiyadan foydalanmasdan) va og'irligi bo'yicha (10-10 -10-20 g), bu juda oz miqdordagi namunani sarflashga imkon beradi va

ba'zan buzilmaydigan tahlillarni o'tkazish.

Bundan tashqari, tahlilning ko'plab fizik usullari yalpi va mahalliy va fazoviy o'lchamdagi monotomik darajaga qadar qatlamli tahlillarni amalga oshirishga imkon beradi. Ushbu usullar avtomatlashtirish uchun qulaydir.

Keling, tahlilning ba'zi fizik usullarini batafsil ko'rib chiqaylik.

14.1. Spektral tahlil

Spektral tahlil - bu moddaning kimyoviy tarkibi va tuzilishini uning spektridan aniqlashning fizik usuli. Spektr to'lqin uzunligi bo'yicha tartiblangan elektromagnit nurlanishdir. Moddani ma'lum energiya bilan qo'zg'atganda, unda o'zgarishlar sodir bo'ladi (valentlik yoki ichki elektronlarning qo'zg'alishi, molekulalarning aylanishi yoki tebranishi), bu uning spektrida chiziqlar yoki chiziqlar paydo bo'lishi bilan birga keladi. Qo'zg'alishning tabiatiga va moddadagi ichki o'zaro ta'sir jarayonlariga qarab, spektral tahlil usullari (tamoyillari) ham farqlanadi: atom emissiyasi, yutilish, lyuminestsentlik, Ramanning tarqalishi, radio va rentgen spektroskopiyasi va boshqalar.

Har bir spektral chiziq to'lqin uzunligi yoki chastotasi bilan tavsiflanadi. Spektral tahlilda chiziqning to'lqin uzunligi odatda nanometrlarda (1 nm = 10-9 m) yoki mikrometrlarda (1 mkm = 10-6 m) ifodalanadi. Shu bilan birga, tizimli bo'lmagan birlik ham ishlatiladi - angstrom (1 Å \u003d 0,1 nm \u003d 10-10 m). Misol uchun, natriyning sariq chiziqlaridan birining to'lqin uzunligi quyidagicha yozilishi mumkin: Na 5893 Å,

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

yoki Na 589,3 nm yoki Na 0,5893 mkm. Chiziqli spektrlar bir-biridan shunday masofada joylashgan atomlar yoki ionlarni chiqaradi, ularning emissiyasini mustaqil deb hisoblash mumkin. Metalllarning gazlari va bug'lari chiziqli spektrlarga ega. Chiziqli spektrlar ikki yoki undan ortiq atomlardan tashkil topgan ionlangan va ionlashtirilmagan molekulalarning nurlanishidan kelib chiqadi, agar bu molekulalar bir-biridan shunchalik uzoqda bo'lsa, ular qo'shni molekulalar bilan o'zaro ta'sir qilmasa. Uzluksiz yoki uzluksiz spektrlar issiq suyuqlik yoki qattiq jismlarni chiqaradi. Muayyan sharoitlarda ular alohida atomlar yoki molekulalar tomonidan ham chiqarilishi mumkin.

Chiziqli spektrlar bir-biriga yaqin joylashgan chiziqlardan iborat bo'lib, ular dispersiyasi katta bo'lgan asboblarda olingan spektrlarda yaxshi kuzatiladi. Analitik maqsadlarda spektrning ultrabinafsha, ko'rinadigan va yaqin infraqizil qismlari ko'proq qo'llaniladi. Spektrning ultrabinafsha mintaqasi shartli ravishda vakuum (10-185 nm), uzoq (185-230 nm) va yaqin (230-400 nm) ga bo'linadi. Spektrning ko'rinadigan qismi (400-750 nm), spektrning boshqa mintaqalaridan farqli o'laroq, inson ko'zi tomonidan ettita asosiy rang shaklida qabul qilinadi: binafsha (390-420 nm), ko'k (424-455 nm), zangori (455–494 nm), yashil (494–565 nm), sariq (565–595 nm), to‘q sariq (595–640 nm), qizil (640–723 nm) va ularning soyalari. Spektrning ko'rinadigan qizil qismi orqasida spektrning infraqizil mintaqasi joylashgan bo'lib, u yaqin (0,75-25 mkm) va uzoq (> 25 mkm) ga bo'linadi.

Spektral tahlil moddaning elementar, izotopik, molekulyar tarkibini va uning tuzilishini aniqlash imkonini beradi.

Atom emissiya spektral tahlili namuna bug'langanda va yoy, uchqun yoki olovda qo'zg'atilganda paydo bo'ladigan emissiya spektrlarini tahlil qilish usulidir. Qo'zg'algan atomlar va ionlar o'z-o'zidan, qo'zg'aluvchan E dan o'z-o'zidan o'tadi k energiya holatini kamaytirish uchun Ei . Bu jarayon chastotali yorug'lik chiqishiga olib keladi

v k i = (E k – E i )/h

va spektral chiziqning paydo bo'lishi.

Kvantometrlar kabi zamonaviy fotoelektrik spektral qurilmalar mini-kompyuter bilan jihozlangan bo'lib, bu ko'pincha kimyoviy usullarning aniqligidan kam bo'lmagan aniqlik bilan standart tarkibdagi materiallarning ommaviy ko'p elementli ekspress tahlilini amalga oshirishga imkon beradi.

Olovli fotometriya- atom emissiya spektral tahlil usullaridan biri. Bu usul shundan iboratki, tahlil qilingan namuna eritmaga o'tkaziladi, so'ngra purkagich yordamida aerozolga aylantiriladi va yondirgich oloviga beriladi. Erituvchi bug'lanadi va elementlar qo'zg'alib, spektrni chiqaradi. Tahlil qilinayotgan spektral chiziq moslama - monoxromator yoki yorug'lik filtri yordamida ajratiladi va uning porlash intensivligi fotoelement bilan o'lchanadi. Olov elektr yorug'lik manbalari bilan yaxshi taqqoslanadi, chunki silindrdan chiqadigan gaz yoqilg'isi va oksidlovchi gaz juda barqaror, bir tekis yonadigan alanga beradi. Olovda past harorat tufayli, past bo'lgan elementlar

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

qo'zg'alish potentsiallari: birinchi navbatda, aniq kimyoviy usullar deyarli mavjud bo'lmagan ishqoriy elementlar, shuningdek ishqoriy tuproq va boshqa elementlar. Bu usul bilan jami 70 dan ortiq elementlar aniqlanadi. Induksion yuqori chastotali razryad va plazma mash'alining yoy plazma mash'alasidan foydalanish yuqori ionlanish potentsialiga ega bo'lgan elementlarni, shuningdek, olov qo'zg'alishi uchun issiqlikka chidamli oksidlarni hosil qiluvchi elementlarni aniqlash imkonini beradi. kam foydalanish.

Atom yutilish tahlili (AAA) eng biri hisoblanadi

analitik kimyoning umumiy usullari. Tahlil qilinadigan namunani oldindan tayyorlash olov fotometriyasidagi ushbu operatsiyaga o'xshaydi: namunani eritmaga o'tkazish, püskürtme va aerozollarni olovga etkazib berish. Erituvchi bug'lanadi, tuzlar parchalanadi va metallar bug 'holatiga o'tadi, ular yuqori haroratlarda o'zlari chiqarishi mumkin bo'lgan to'lqin uzunligidagi nurlanishni o'zlashtira oladilar. Aniqlanishi kerak bo'lgan elementning yoy spektrini chiqaradigan ichi bo'sh katodli chiroqning yorug'lik nuri alanga orqali spektrometrning tirqishiga yo'naltiriladi, bu analitik spektral chiziqni ajratib ko'rsatish va uning intensivligini yutish darajasini o'lchash uchun ishlatiladi. aniqlanadigan elementning bug'lari bilan.

Zamonaviy atom yutilish spektrometrlari mini-kompyuterlar va raqamli bosib chiqarish moslamalari bilan jihozlangan. Kvantometrlar kabi ko'p kanalli asboblar soatiga 600 tagacha aniqlash imkonini beradi.

Kimyoviy kontsentratsiya usullari bilan birgalikda olov o'rniga elektrotermik atomizatorlardan foydalanish elementlarni aniqlash chegarasini bir necha darajaga kamaytirishga imkon beradi.

Atom floresan tahlil atom yutilish tahliliga yaqin. Ushbu usul yordamida nafaqat atomik yutilish tahlili bilan bajariladigan vazifalar hal qilinadi, balki gaz muhitidagi alohida atomlarni aniqlash imkonini beradi. Masalan, lazer nurlari bilan hayajonli atom floresansi orqali natriyni atmosferaning yuqori qismida masofadan aniqlash mumkin.

Yerdan 100 km.

14.2. Moddaning o'zaro ta'siriga asoslangan usullar

magnit maydon bilan

Magnitlanish haqida qisqacha ma'lumot. Magnit tizimda (makroskopik yoki mikroskopik) har doim har xil belgili, lekin mutlaq qiymatlari teng bo'lgan, ma'lum masofa bilan ajratilgan ikkita magnit zaryad mavjud. Bunday magnit tizim magnit dipol bo'lib, H kuchiga ega bo'lgan tashqi magnit maydonga joylashtirilganda, qo'llaniladigan maydonning kuch chiziqlariga parallel bo'ladi. Erkin dipolni magnit maydonda yo'naltiruvchi kuch, dipol momentini tavsiflovchi vektor yo'nalishlari va dN/dx maydon gradienti mos keladimi yoki yo'qligiga qarab, uni kuchliroq maydon hududiga tortib olishi yoki tashqariga chiqarishi mumkin. Elektrdan farqli o'laroq, individual magnit zaryadlar aniqlanmagan. Boshlang'ich

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

magnit xususiyatlarning tashuvchilari magnit dipollar bo'lib, ular oqim o'tkazuvchi halqa bilan modellashtirilishi mumkin. Bunday holda, hosil bo'lgan magnit moment m oqim kuchiga va pastadir maydoniga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Magnit momentlari mki bo'lgan atom va molekulalardan tashkil topgan jismni ko'rib chiqaylik. Agar tananing o'lchamlari etarlicha kichik bo'lsa va uning chegaralarida dH/dx maydon gradienti o'zgarmasligini taxmin qilishimiz mumkin bo'lsa, unda unga ta'sir qiluvchi umumiy kuch F ga teng bo'ladi.

F = ∑ i mki dH = M dH, 1 dx dx

ya'ni magnit momenti yoki butun jismning magnitlanishi bilan ifodalanishi mumkin M. Haqiqiy sharoitda molekulalarning issiqlik harakati va kristall strukturasining anizotropiyasi tufayli mk vektorlari maydon bo'ylab yo'naltirilishi shart emas. H. Shuning uchun M vektorning qiymati arifmetik yigʻindidan mk dan koʻp marta kichik boʻlishi va T temperaturaga bogʻliq boʻlishi va uning yoʻnalishi H ning yoʻnalishiga toʻgʻri kelmasligi mumkin.

Muayyan moddani tavsiflash uchun o'ziga xos magnitlanish tushunchasi s = M / m (m - tana massasi) kiritiladi, bu uning tashqi maydon bilan o'zaro ta'sirining o'ziga xos xususiyatlarini to'liq aks ettiradi. Biroq, ko'p hollarda, s = chN nisbatida proportsionallik omili bo'lgan, tananing o'lchamiga ham, maydon kuchiga ham bog'liq bo'lmagan, faqat aniqlanadigan o'ziga xos magnit sezuvchanlik ch tushunchasidan foydalanish qulay. moddaning asosiy xususiyatlari va ba'zi hollarda harorat bilan. Maxsus sezuvchanlik ba'zan ch g deb ataladi. Atom, mol va hajm birligi uchun magnit sezuvchanlik uchun chA, chM va chV belgilari qo'llaniladi. Agar jism magnit sezgirligi ch0 bo'lgan muhitga joylashtirilsa, unga kuch ta'sir qiladi.

F = (ch - ch 0 )mH dH dx.

Namunani tashkil etuvchi magnit dipollar o'zlarining magnit maydonlarini yaratadilar. Shuning uchun namuna ichidagi samarali maydon tashqi maydon H va dipollar maydonining yig'indisidir va vakuumga nisbatan maydonning bunday o'zgarishini tenglama bilan tasvirlash mumkin:

B = H + 4pI,

bu erda B - namuna ichidagi magnit maydon induksiya vektori; I - moddaning birlik hajmining magnitlanishi.

Izotrop muhitda uchta vektor ham kollinear bo'ladi, shuning uchun skalyar kiritish mumkin

m \u003d H B \u003d 1 + 4 p,

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

nisbiy magnit o'tkazuvchanlik deb ataladi. Ko'rinib turibdiki, m va ch o'lchamsizdir. Ko‘pchilik moddalar uchun m ≈ 1, |c|<< 1 и приближение В ≈ Н выполняется с высокой точностью.

Ma'lumki, har qanday tizim tashqi ta'sirga javob berishi bilan tavsiflanishi mumkin. Agar biz kondensatsiyalangan holatdagi moddani zaryadlar va oqimlar tizimi deb hisoblasak, u javob funktsiyasi bilan ham tavsiflanishi mumkin. Bunday holda, bizni asosan bunday tizimning magnit maydonga bo'lgan munosabati qiziqtiradi. Bu erda chiqish magnitlanishdir va javob funktsiyasi magnit sezgirlikdir. Odatda, magnit sezuvchanlikning o'zgarishi tizimda sodir bo'ladigan eng muhim jarayonlarni baholash uchun ishlatiladi va keyin tizim aniqlangan jarayonlarni hisobga olgan holda tahlil qilinadi. Bunday dasturni amalga oshirish uchun tizimda qanday jarayonlar mumkinligi, ular sezuvchanlikka qanday ta'sir qilishini va o'rganilayotgan tizimning muayyan holatining ehtimoli qanday ekanligini bilish kerak. Bunday ma'lumotlar umumiy energiya yoki Gamiltonian tomonidan belgilanadigan tizimning taqsimlash funktsiyasida mavjud bo'lib, u kvant tizimidagi o'zaro ta'sirlarning barcha turlarini hisobga oladi.

Avvalo, magnitlanishning namoyon bo'lishida muhim bo'lgan o'zaro ta'sirlarga e'tibor qaratish lozim. Bunga qo'shimcha ravishda, ko'rib chiqilayotgan tizimlarning magnit maydonlardagi xatti-harakatlarining xususiyatlarini hisobga olish kerak, ularning kuchi doimiy yoki vaqt o'tishi bilan o'zgaradi. Bunda moddalarning magnit sezuvchanligi ifoda bilan aniqlanadi

χ = χ" + χ"",

bu yerda ch" - sezuvchanlik - vaqt bo'yicha doimiy bo'lgan maydon ta'siriga javob; ch"" - dinamik magnit sezuvchanlik - o'zgaruvchan maydon ta'siriga javob.

Taxmin qilish mumkinki, doimiy maydonda tizim issiqlik muvozanatida bo'ladi va keyin taqsimot funktsiyasini topish Bloch tenglamalarini echish uchun qisqartiriladi. Maydon kuchining vaqtga bog'liqligida taqsimot funksiyasini hisoblash uchun tegishli Boltsman tenglamalarini kiritish kerak bo'ladi. Ko'rib chiqilayotgan jarayonlar kimyoda moddalarning tuzilishi va reaktivligi to'g'risida ma'lumot olish uchun ishlatiladigan usullarning asosi hisoblanadi: statik magnit sezgirlik usullari, elektron paramagnit rezonans, yadro magnit rezonansi va boshqalar.

Statik magnit sezuvchanlik usuli. Magnit maydon ishtirokida eksperimental tadqiqot usulidan foydalanishning maqsadga muvofiqligi sezilarli darajada magnit maydondagi moddaning harakati bilan bog'liq. Magnit xossalariga ko‘ra barcha jismlar diamagnit, paramagnit, ferromagnit, antiferromagnit va ferrimagnetlarga bo‘linadi. Atomning diamagnit sezgirligi Lenz qonuniga ko'ra, magnit oqimi o'zgarganda elektronlar soniga va qarama-qarshi belgi bilan olingan elektron orbitallar radiuslari kvadratlari yig'indisiga proportsionaldir.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

zaryadlar tizimi, oqimlar paydo bo'ladi, ularning yo'nalishi oqimning o'zgarishini qoplash zarurati bilan belgilanadi.

Kimyoviy birikmaning molekulyar sezuvchanligi quyidagicha ifodalanishi mumkin

chM = ∑ N i χi + l,

bu yerda N i - birikma molekulasidagi i - element atomlari soni; chi - berilgan elementning atom sezgirligi; l - atomlar orasidagi kimyoviy bog'lanish xususiyatiga qarab tuzatuvchi omil.

Tuzlar uchun oling

ch mol = ch mushuk + ch an.

Aralashmalar va eritmalar uchun o'ziga xos magnit sezuvchanlik namunadagi ularning nisbatini hisobga olgan holda barcha komponentlarning magnit sezuvchanliklarining yig'indisidir.

O'zaro ta'sir qilmaydigan magnit momentlar to'plami bilan tavsiflangan moddani ko'rib chiqing. Tashqi magnit maydon bo'lmaganda, termal harakat ta'sirida magnit momentlar butunlay tartibsiz bo'lib, magnitlanish nolga teng. Tashqi magnit maydonda magnit momentlari tartibga solinadi, bu esa maydon yo'nalishi bo'yicha magnitlanishga olib keladi va o'zaro ta'sir tufayli tana kuchli maydon hududiga tortiladi. Bu hodisa paramagnetizm deb ataladi. T ≠ 0 da issiqlik harakatining raqobatdosh ta'siri tufayli tartiblash hech qachon tugallanmaydi va tartiblash darajasi H ga proportsional bo'ladi. Odatda, paramagnetlar uchun magnit sezgirlik dia- va paramagnit hissalarining yig'indisidir:

ch = chjuft + chdia.

Sezuvchanlikning odatiy qiymatlarini baholash uchun biz quyidagi tarzda aniqlangan samarali magnit momentdan foydalanamiz.

m eff \u003d 8p M T , oddiy paramagnit uchun T ga bog'liq emas va 1÷6 ga teng

Bor magnitoni birliklari; demak, T ≈ 300 K da chm ≈ (0,2 ÷ 1,0) 10-2 sm3/mol. Olingan natijalarni talqin qilish bir qator ta’sirlarni (masalan, orbital impulsning hissasi va boshqalarni) hisobga olishni talab qiladi.

Har bir aniq holatda o'zaro ta'sirlarni to'liq tahlil qilishgina ularni ochib berishi mumkin. Elektron qobiqlardan tashqari, o'zlarining magnitlari

momentlarga, shuningdek, toq sonli protonlar (1 H, 15 N, 19 F, 3I P, 11 B, 79 Br) yoki neytronlar (13 C, 127 I) bo'lgan yadrolarning aksariyati egalik qiladi, ammo ta'sir

ularning tashqi maydon bilan o'zaro ta'siri juda kichik - yadrolarning magnit sezgirligi 10-10 sm3 / mol darajasidagi qiymatga ega.

Magnit sezuvchanlikni o'lchashning ko'plab usullari mavjud,

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

gradienti maydon yoʻnalishiga perpendikulyar yoʻnalishga ega boʻlgan (mos ravishda Z va X yoʻnalishlarini belgilaymiz) bir jinsli boʻlmagan maydonga joylashtirilgan, oʻziga xos sezuvchanligi chg boʻlgan massasi m boʻlgan namunaning taʼsirlanishiga asoslanadi. kuch bilan

Fz = Hx dH dZ x ch g m,

tarozi bilan o'lchash mumkin.

Eng ko'p qo'llaniladigan usul Faraday usuli bo'lib, uning qutblari doimiy H x (dHx / dZ) ning katta maydonini yaratish uchun ehtiyotkorlik bilan ishlov berilgan magnitdan foydalanadi. Ushbu maydon bilan solishtirganda kichik o'lchamdagi namunalar H x (dHx/dZ) ning ma'lum qiymatlari zonasiga joylashtiriladi (tizimni standart namunaga nisbatan kalibrlash orqali aniqlanadi, odatda Pt ) va unga ta'sir qiluvchi kuch o'lchanadi. Balansning ish sezgirligi 5 mkg.

Ta'riflangan usulning turli xil modifikatsiyalarini qo'llash sohalari juda keng: murakkab shakllanish, kinetik, kataliz, strukturaviy tadqiqotlar, ko'p komponentli tizimlar tarkibini tahlil qilish va boshqalar. Bu o'rnatish qulayligi, o'lchov aniqligi va tezkorligi bilan belgilanadi. natijalar beradi va jarayonni boshqarishni avtomatlashtirish tizimlarida osonlik bilan amalga oshiriladigan usul. Usulning tavsiflangan modifikatsiyalarining keng tarqalishi va soddaligiga qaramay, uning axborot imkoniyatlarining bir qator cheklovlarini ta'kidlash kerak. Avvalo, tahlil qiluvchi moddaning konsentratsiyasi ro'yxatga olish uchun etarlicha ishonchli bo'lishi kerak. Diamagnit moddalarning harakatlarini o'rganishda aniqlik bo'lishi kerak<< 1 % и может быть достигнута только путем их глубокой очистки от парамагнитных примесей (О2 и др.). Менее жесткие требования предъявляются к процессам с участием парамагнетиков, однако и в этом случае можно различить образование только >2% yangi komponent. Bundan tashqari, o'rganilayotgan o'zgarishlar tezligi past bo'lishi kerak, chunki o'lchash vaqti, hatto avtomatik yozib olishda ham, kamida bir necha soniya. Ko'pincha, individual reaktsiya mahsulotlarining magnit sezuvchanligidagi kichik farqlar tufayli, usul ularni aniqlash va aniqlashga imkon bermaydi.

Elektron paramagnit rezonans usuli (EPR). Kirayotganda

Paramagnit moddani chastotasi y bo'lgan o'zgaruvchan magnit maydonga qo'yganda, magnit o'tkazuvchanlikning dispersiyasi (ya'ni, magnit o'tkazuvchanlikning chastotaga bog'liqligi y) va tashqi maydon energiyasining yutilishi kuzatiladi. Bunday holda, yutilish rezonans xarakterga ega. Bunday tajriba uchun odatiy shartlar quyidagilardan iborat: paramagnit moddaning namunasi doimiy magnit maydoniga H, to'g'ri burchak ostida v chastotali o'zgaruvchan magnit maydon yoqilgan va murakkab magnit sezgirlik ch \ u003d ch "+ ich" o'lchanadi. Haqiqiy qism ch "yuqori chastotali yoki dinamik sezuvchanlik deb ataladi va xayoliy qismi ich"" xarakterlanadi.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

yutilish koeffitsienti.

Radiatsiya chastotasini yoki magnit maydon kuchini o'zgartirish orqali rezonans sharoitlarini topish va EPR spektrlarini olish mumkin. Aksariyat hollarda eksperimentchilar o'z ixtiyorida doimiy chastotali qurilmalarga ega bo'lib, ularda maydonni o'zgartirib, emitent chastotasiga moslashadi. Paramagnit rezonans - rezonans chastotasining o'zgaruvchan magnit maydoni ta'sirida makroskopik tizimlarning energiya darajalari o'rtasida sodir bo'ladigan kvant o'tishlari bilan bog'liq hodisalar to'plami.

EPR usuli - oksidlanish-qaytarilish va kompleks hosil bo'lish jarayonlari haqida ma'lumot olish, shuningdek, kuzatilgan paramagnit zarrachalar bevosita o'rganish ob'ekti bo'lganda birikmalarning elektron va geometrik tuzilishini aniqlash uchun ishlatiladi. Axborotni olish uchun kengligi, chiziq shakli, spektrdagi chiziqlar soni, g-omil qiymati, komponentlar soni va STS va DSTS konstantalari, signal intensivligi yoki maydonidan foydalanish mumkin.

EPR spektridagi signallarni aniqlaydigan zarrachalar turlari quyidagilardir: elektron (solvatlangan, tutilgan, metallarda); radikallar (noorganik, organik); ionlar; radikal ionlar; komplekslar.

Koordinatsion birikmalar kimyosining analitik jihatlari uchun EPRning quyidagi paramagnit ionlar komplekslarida namoyon bo'lishi muhim: 3d elementlar guruhida - TiIII, VII, CrIII, CrV, CuII, MnII, FeIII; bir guruhda

4d elementlar - ZrIII , PdI , PdIII , RhII , NbIV , MoV ; 5d elementlar guruhida - ReVI , WV , AuIII , RuIII ; REE va transuran guruhida - GdIII, CeIII, EuIII.

14.3. Vibratsiyali spektroskopiya

Molekulalardagi tebranish o'tishlarining energiyasi infraqizil mintaqadagi radiatsiya kvantlarining energiyasi bilan taqqoslanadi. Kimyoviy birikmalar molekulalarining infraqizil (IR) spektri va Raman spektri (RS) moddalarning muhim belgilaridandir. Biroq, spektrlar har xil tabiatga ega bo'lganligi sababli, ulardagi bir xil tebranishlarning namoyon bo'lish intensivligi har xil.

IQ spektroskopiyasi. N atomli molekulani ko'rib chiqing; har bir atomning oʻrnini uchta koordinatani (masalan, toʻgʻri burchakli koordinatalar sistemasida x, y va z) koʻrsatish orqali aniqlash mumkin. Bunday koordinata qiymatlarining umumiy soni 3N bo'ladi va har bir koordinata boshqalardan mustaqil ravishda o'rnatilishi mumkinligi sababli, molekula 3N erkinlik darajasiga ega deb taxmin qilishimiz mumkin. Barcha 3N koordinatalarini o'rnatganimizdan so'ng, biz molekulani to'liq tasvirlab beramiz - bog'lanishlarning uzunligi, ular orasidagi burchaklar, shuningdek, uning kosmosdagi joylashuvi va yo'nalishi.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

14.1-rasm. Simmetriya va suv molekulasi tebranishlarining uchta asosiy turi.

Kislorod atomining harakatini e'tiborsiz qoldirish mumkin, chunki u molekulaning og'irlik markaziga yaqin joylashgan:

a – cho‘zuvchi simmetrik tebranish y1 (parallel); b - deformatsiya simmetrik tebranish y2.(parallel); c – cho‘zuvchi antisimmetrik tebranish y3 (perpendikulyar)

Molekulaning konfiguratsiyasini o'zgartirmagan holda uch o'lchovli fazoda erkin harakatini tasvirlash uchun uning og'irlik markazi pozitsiyasining uchta koordinatasini bilish kerak. Chiziqli bo'lmagan molekulaning har qanday aylanishi uchta o'zaro perpendikulyar o'q atrofida aylanishlar yig'indisi sifatida ifodalanishi mumkin. Shuni hisobga olgan holda, molekula harakatining yagona mustaqil shakli uning ichki tebranishlaridir. Chiziqli molekulaning asosiy tebranishlari soni 3N–5 (bogʻlanish oʻqi atrofida aylanishni hisobga olgan holda), chiziqli boʻlmagan – 3N – 6 boʻladi. Ikkala holatda ham molekula (siklik boʻlmagan) N–1 bogʻlarga ega. atomlar orasidagi N– 1 tebranishlar bogʻlar boʻylab yoʻnalgan – ular valentlik, qolgan 2N–5 (yoki 2N–4) esa bogʻlanish orasidagi burchaklarni oʻzgartiradi – bular deformatsiya tebranishlaridir. Shaklda. 14.1 suv molekulasi tebranishlarining barcha mumkin bo'lgan turlarini ko'rsatadi.

Tebranish infraqizil mintaqada namoyon bo'lishi uchun simmetriya o'qi bo'ylab yoki unga perpendikulyar tebranish vaqtida dipol momentini o'zgartirish kerak, ya'ni dipolning qiymati yoki yo'nalishidagi har qanday o'zgarish dipolning paydo bo'lishiga olib keladi. tebranuvchi dipol, energiyani yuta oladi; infraqizil nurlanishning elektr komponenti bilan o'zaro ta'sir qilish. Xona haroratidagi molekulalarning ko'pchiligi y0 tebranish darajasida bo'lgani uchun (14.2-rasm), o'tishlarning ko'pchiligi y0 holatidan y1 ga sodir bo'lishi kerak. H2O molekulasining simmetrik tebranishlari eng yuqori chastota (3651,7 sm-1) uchun y1 va keyingi (1595,0 sm-1) uchun y2, chastotasi 3755,8 sm-1 bo'lgan antisimmetrik tebranishlar y3 bilan belgilanadi.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

Yadrolararo masofa

Guruch. 14.2. Garmonik osilatorning tebranish holatlari

Tebranishlarni simmetrik va antisimmetriklarga bo'lishda shuni ta'kidlash kerakki, simmetrik cho'zilgan tebranish dipol momentini o'zgartirmaydi va shuning uchun spektrning infraqizil hududida paydo bo'lmaydi. Shuning uchun bir gomonuklear molekulaning cho'zilishi IQ mintaqasida so'rilishiga olib kelmasligi kerak. Tebranishlarning tasvirlangan soddalashtirilgan rasmini faqat ikkita taxmin to'g'ri bo'lsagina amalga oshirish mumkin: 1) har bir tebranish sof garmonik; 2) barcha tebranishlar butunlay mustaqil va bir-biriga ta'sir qilmaydi.

Haqiqatan ham tebranuvchi molekulalar uchun harakatning rasmi juda murakkab, har bir atom 14.1-rasmda ko'rsatilgan yo'llardan biri bo'ylab aniq harakat qilmaydi, ularning harakati 14.2-rasmdagi barcha mumkin bo'lgan tebranishlarning superpozitsiyasidir. Biroq, bunday superpozitsiyani tarkibiy qismlarga ajratish mumkin, agar, masalan, molekula stroboskopik tarzda kuzatilsa, uni o'z navbatida har bir asosiy tebranish chastotasiga to'g'ri keladigan impuls chastotalari bilan yoritsa. Bu infraqizil spektroskopiyaning mohiyatidir, yorug'lik rolini faqat so'rilgan nurlanish chastotasi o'ynaydi va dipol momentidagi o'zgarishlar uchun kuzatish amalga oshiriladi.

Murakkab molekulada juda ko'p tebranishlar mavjud bo'lib, ularning ko'pchiligini IQ spektrida ko'rish mumkin. Har bir bunday tebranish molekula atomlarining ko'pchiligining harakatini o'z ichiga oladi, lekin ba'zi hollarda atomlar taxminan bir xil masofaga siljiydi, boshqalarida esa, ba'zi kichik atom guruhlari boshqalarga qaraganda ko'proq joy almashadi. Shu asosda tebranishlarni ikki sinfga bo'lish mumkin: skelet tebranishlari va xarakterli guruhlarning tebranishlari.

Organik molekulalarning skelet tebranishlarining chastotalari odatda 1400-700 sm-1 mintaqasiga to'g'ri keladi va ko'pincha alohida chastotalarni molekula uchun mumkin bo'lgan tebranishlarning har qandayiga bog'lash qiyin, garchi tasmalar yig'indisi tegishli ekanligini aniq ko'rsatsa ham. ma'lum bir molekulyar tuzilish. Bunday hollarda bantlar spektrdagi molekulaning barmoq izlari deb ataladi.

Xarakterli guruhlarning tebranish chastotalari umuman molekulaning tuzilishiga juda bog'liq emas, ular odatda bir-biriga to'g'ri kelmaydigan hududlarda joylashgan.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

skelet tebranishlari mintaqasi bilan va analitik maqsadlarda foydalanish mumkin.

IQ spektroskopiyasi quyidagi muammolarni hal qilish uchun ishlatilishi mumkin.

1. Turli faza holatlarida sintez mahsulotlarining moddiy tarkibini aniqlash.

2. Ma'lum texnologik ko'rsatkichlarni ma'lum diapazonda saqlagan holda mahsulotning fazaviy-strukturaviy o'zgarishlarini o'rganish.

3. Muvozanat holatini, jarayon tezligini baholash.

4. Turli xil jarayon sharoitlari bilan bir butun sifatida texnologik sxema ko'rsatkichlarini baholash.

5. Faol komponentlarning funktsional bog'liqligi va iste'molini o'rganish.

Miqdoriy o'lchovlar, yutilish spektroskopiyasining boshqa turlarida bo'lgani kabi, Buger qonuniga asoslanadi.

IQ spektroskopiyasining analitik imkoniyatlarini ko'rsatish mumkin

rovat, ba'zilariga ishora: amaliy natijalar.

Filtr moddasi va ko'mir changining shaffoflik mintaqasiga to'g'ri keladigan 780 va 800 sm-1 da xarakterli assimilyatsiya chiziqlari va mos keladigan kalibrlash egri chiziqlaridan foydalanib, ko'mir tarkibidagi kvarts (10 mkg dan kam) miqdorini aniqlash mumkin. ma'lum vaqt ichida nazorat filtrlarida to'plangan chang. Xuddi shunday natijalarni havodagi asbestni aniqlashda ham olish mumkin.

14.4. Tahlilning rentgen-fluoresans usuli

Rentgen spektral usuli rentgen nurlanishining tabiati va intensivligini tahlil qilishga asoslangan. Usulning ikki turi mavjud.

1. To'g'ri rentgen tekshiruvi. Bu usulda namuna katodga qarshi vosita sifatida rentgen trubkasiga joylashtiriladi. Isitilgan katod antikatodni bombardimon qiluvchi elektronlar oqimini chiqaradi. Ushbu elektronlarning energiyasi katodning haroratiga, elektrodlarga qo'llaniladigan kuchlanishga va boshqa omillarga bog'liq. Naychaning antikatodidagi elektronlar energiyasi ta'sirida rentgen nurlanishi qo'zg'aladi, uning to'lqin uzunligi antikatod materialiga, nurlanishning intensivligi esa namunadagi ushbu elementning miqdoriga bog'liq. .

Maxsus qurilmalar yordamida elektron nurni nishonning juda kichik yuzasiga - antikatodga qaratish mumkin. Bu o'rganilayotgan materialning mahalliy hududida sifat va miqdoriy tarkibini aniqlash imkonini beradi. Ushbu mikroprob usuli, masalan, agar kerak bo'lsa, minerallardagi eng kichik qo'shimchalarning tabiatini yoki metall donalari yuzasida va hokazolarni aniqlash uchun ishlatiladi.

Usulning yana bir turi, ya'ni rentgen-fluoresan tahlili kengroq qo'llanila boshlandi.

2. Rentgen nurlari floresan tahlili. Ushbu usulda namunaga naychaning birlamchi rentgen nurlanishi ta'sir qiladi. Natijada

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

namunaning ikkilamchi rentgen nurlanishini chiqaradi, uning tabiati namunaning sifat va miqdoriy tarkibiga bog'liq.

Yuqori sifatli rentgen-floresan tahlili uchun rentgen trubasining polixromatik nurlanishining (turli to'lqin uzunliklarining nurlanishi) energiyasi elementlarning K-elektronlarini urib yuborish uchun zarur bo'lgan energiyaga teng yoki undan ko'p bo'lishi muhimdir. tahlil qilingan namunani ko'taring. Bunday holda, ikkilamchi rentgen spektrida xarakterli rentgen chiziqlari mavjud. Naychaning birlamchi nurlanishining ortiqcha energiyasi (elektronlarni olib tashlash uchun zarur bo'lganidan ortiq) fotoelektronning kinetik energiyasi shaklida chiqariladi.

Miqdoriy rentgen floresan tahlili uchun xarakterli emissiya chiziqlarining intensivligini o'lchash muhimdir.

X-nurli floresans tahlili uchun o'rnatishning sxematik diagrammasi shaklda ko'rsatilgan. 14.3. Rentgen naychasining birlamchi nurlanishi 2-namunaga to'g'ri keladi, unda namunani tashkil etuvchi elementlar atomlarining xarakterli ikkilamchi rentgen nurlanishi qo'zg'aladi. Namuna yuzasidan aks ettirilgan turli to'lqin uzunlikdagi rentgen nurlari faqat bir yo'nalishda harakatlanadigan parallel nurlarni o'tkazish uchun mo'ljallangan parallel molibden plitalari tizimi bo'lgan kollimator 3 orqali o'tadi. Boshqa yo'nalishdagi divergent nurlar quvurlarning ichki yuzasi tomonidan so'riladi. Namunadan kelayotgan nurlar spektrga parchalanadi, ya'ni analizator kristalli yordamida to'lqin uzunliklari bo'yicha taqsimlanadi 4. Nurlarning kristaldan 0 aks etish burchagi tushish burchagiga teng; lekin

Guruch. 14.3. Rentgen floresan tahlili uchun o'rnatishning sxematik diagrammasi

1 - rentgen trubkasi; 2 - namuna; 3, 5 - kollimatorlar; 4 - kristall; 6 - qabul qiluvchi; 7 - magnitafon

bu burchakda faqat Bragg tenglamasi bo'yicha th ga bog'liq bo'lgan to'lqin uzunligi bo'lgan nurlar aks etadi:

bu yerda d - analizator kristall panjarasining atomlari tekisliklari orasidagi masofa.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

Ikkinchisini aylantirib, th burchagini va natijada aks ettirilgan nurlarning to'lqin uzunligini o'zgartirish mumkin.

Kristal sifatida turli moddalar ishlatiladi.

Bragg tenglamasiga ko'ra, masalan, litiy ftorid kristalidan (2d = 0,4026 nm) foydalansak va kristalni aylantirish orqali th burchagini 10 ° dan 80 ° gacha o'zgartirsak, u holda to'lqin uzunliklarini hisoblash oson. aks ettirilgan nurlar 0,068 -0,394 nm oralig'ida bo'ladi. Shunga ko'ra, chiziqlar atom raqamlari 19 dan 42 gacha, ya'ni kaliydan molibdengacha (Ka = 0,0709 nm) bo'lgan elementlarni aniqlashi va miqdorini aniqlashi mumkin. Etilendiamin ditarrat kristali bilan alyuminiy (13) kabi kichikroq atom raqamlariga ega elementlarni aniqlash mumkin, magniy, natriy va boshqalarni kaliy gidroftalat bilan ham aniqlash mumkin.Atom raqamlari 13 va undan yuqori bo'lgan elementlar eng ko'pdir. ishonchli tarzda aniqlanadi.

Analizator kristalidan aks ettirilgan monoxromatik nurlar kolimatordan o'tadi va qabul qiluvchi tomonidan o'rnatiladi, u analizator kristali bilan sinxron ravishda ikki barobar tezlikda aylanadi. Qabul qiluvchilar sifatida Geiger, proportsional yoki sintillyatsion hisoblagichlardan foydalaniladi. Ikkinchisi kristalli fosfordan iborat - talliy tomonidan faollashtirilgan kaliy yodid - rentgen nurlarini ko'rinadiganga aylantiradi. Yorug'lik, o'z navbatida, elektr impulslariga aylanadi, keyin esa kuchaytiriladi va yozib olish asbobi tomonidan qayd etiladi. Magistralning qog'oz lentasida egri chiziqlar chiziladi, ularning balandligi nurlanish intensivligini tavsiflaydi va abscissa o'qi - to'lqin uzunliklariga nisbatan joylashuvi namunaning sifat tarkibini aniqlash imkonini beradi.

Hozirgi vaqtda rentgen-fluoresan tahlil qilish uchun to'liq avtomatlashtirilgan qurilmalar mavjud bo'lib, ular statistik qayta ishlangan natijalarni ishlab chiqaruvchi kompyuter bilan birgalikda tahlilni tez va etarlicha aniq qiladi.

Rentgen floresan usuli individual elementlarni (atom massasi 13 bo'lgan elementdan boshlab) foizning o'ndan mingdan o'n foizgacha bo'lgan namunalarni tahlil qilish imkonini beradi. Boshqa fizik usullar singari, bu usul nisbiydir, ya'ni tahlil ma'lum kimyoviy tarkibning standartlari yordamida amalga oshiriladi. Turli agregat holatlardagi namunalarni tahlil qilish mumkin - qattiq, suyuq va gazsimon. Qattiq materiallarni tahlil qilishda ulardan planshetlar tayyorlanadi, keyinchalik ular rentgen trubkasidan nurlanish ta'siriga duchor bo'ladi.

Usulning ma'lum bir kamchiliklari ko'pincha katta qiyinchilik bilan erishiladigan mos yozuvlar va tahlil qilingan planshetlar sirtlarining to'liq bir xilligi talabidir.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

14.5. Radioaktivatsiyani tahlil qilish usuli

Radioaktivatsiya tahlili - atom energiyasi kashf etilgandan va atom reaktorlari yaratilgandan keyin paydo bo'lgan va rivojlangan fizik tahlil usuli. U elementlarning radioaktiv emissiyasini o'lchashga asoslangan. Radioaktivlik tahlili ilgari ma'lum bo'lgan. Shunday qilib, uran rudalarining tabiiy radioaktivligini o'lchash orqali ulardagi uran miqdori aniqlandi. Ushbu elementning radioaktiv izotopidan kaliyni aniqlash uchun shunga o'xshash usul ma'lum. Aktivatsiya tahlilining bu usullardan farqi shundaki, u tahlil qilinayotgan namunani elementar zarrachalar oqimi bilan bombardimon qilish natijasida hosil bo‘lgan elementlarning radioizotoplarining nurlanish intensivligini o‘lchaydi. Bunday bombardimon bilan yadro reaktsiyalari sodir bo'ladi va tahlil qilingan namunani tashkil etuvchi elementlarning radioaktiv izotoplari hosil bo'ladi.

14.1-jadval

Termal neytronlarni faollashtirish tahlili orqali elementlarni aniqlash chegaralari

Elementlar

Massa - lg g

Mn, Co, Rh, Ag, In, Sm, Xo, Lu, Re, Ir, Au,

Na, Se, V, Cu, Ga, As, Br, Kr, Pd, Sb, I, La

Pr, Tb, Tm, Yb, W, Hg, Th, Zn, Ge, Se, Rb,

Sr, Y, Nb, Cd, Cs, Gd, Er, Hf, Ta, Os, U

Al, Cl, Ar, K, Cr, P, Ni, Mo, Ru,

Sn, Fe, Xe, Ba, Ce, Nd, Pt, Te

Mg, Si, Ca, Ti, Bi

Tahlilning faollashtirish usuli past aniqlash chegarasi bilan tavsiflanadi, Jadval. 14.1 va bu uning boshqa tahlil usullaridan asosiy afzalligi.

Jadval 50 dan ortiq elementlar uchun aniqlash chegarasi 10-9 g dan past ekanligini ko'rsatadi.

Olingan radioaktiv izotoplarning yarim yemirilish davri va nurlanish energiyalari alohida elementlar uchun har xil, shuning uchun aniqlashda sezilarli o'ziga xoslikka erishish mumkin. Tahlil qilinadigan materialning bir namunasida ko'p miqdordagi nopoklik elementlarini aniqlash mumkin. Nihoyat, usulning afzalligi shundaki, elementlarning izlarini miqdoriy jihatdan ajratib olishning hojati yo'q - standartlardan foydalanish aniqlanayotgan elementning bir qismi yo'qolgan taqdirda ham to'g'ri natijani olish imkonini beradi.

Usulning kamchiliklari murakkab va qimmat uskunalardan foydalanish zarurligini o'z ichiga oladi; Bundan tashqari, tahlilchilarni radioaktiv nurlanishdan himoya qilish ta'minlanishi kerak.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

Aktivatsiya tahlilida namunani nurlantirish uchun turli xil elementar zarralar - neytronlar, protonlar, a-zarralar, shuningdek, g-nurlanishdan foydalanish mumkin. Eng ko'p ishlatiladigan neytron nurlanishi. Faollashtirish tahlilining ushbu bo'limi neytron tahlili deb ataladi. Odatda, sekin termal neytron oqimi ishlatiladi.

Yadro reaktorlari neytronlarning manbai bo'lib xizmat qilishi mumkin, ularda uran yadrolarining bo'linishining boshqariladigan zanjirli reaktsiyasi sodir bo'ladi. Ma'lum neytron generatorlari, ularda deyteriyning tritiy bilan o'zaro ta'siri reaktsiyasidan foydalangan holda neytronlar olinadi, shuningdek, boshqa qurilmalar.

Namunani neytron oqimi bilan nurlantirish natijasida hosil bo'lgan elementlarning radioaktiv izotoplari radioaktiv parchalanishga uchraydi. Bunday parchalanishning asosiy turlari quyidagilardir.

1. a-emirilish eng og'ir elementlarga xosdir. Bunday yemirilish natijasida yadro zaryadi ikki birlikka, massasi esa to'rt birlikka kamayadi.

2. b-emirilish, bunda elementning massa soni saqlanib qoladi, lekin yadro zaryadi bittaga o'zgaradi - yadro elektron chiqarganda yuqoriga, pozitronlar chiqarilganda esa pastga. Radiatsiya uzluksiz energiya spektriga ega.

a- yoki b-emirilishdan keyin parchalanish natijasida hosil bo'lgan yadro ko'pincha qo'zg'aluvchan holatda bo'ladi. Bunday yadrolarning qo'zg'aluvchan holatdan asosiy holatga o'tishi odatda g-nurlanish bilan kechadi. Yadrolarning emissiyasi diskret, chiziq kengligi juda tor. Bunday nurlanish, asosan, radioizotoplarni aniq aniqlash uchun xizmat qilishi mumkin.

14.6. Sxema va tahlil usulini tanlash

Tahlil sxemasi va usulini tanlash uchun tahlil qilinadigan moddaning miqdoriy va yarim miqdoriy tarkibini bilish kerak. Tahlilchi nima bilan shug'ullanayotganini bilishi kerak, chunki tahlil qilinadigan moddaning tarkibiga qarab, tahlil qilish usuli tanlanadi. Tahlilni o'tkazishdan oldin tahlil sxemasini tuzish kerak, undan tahlil qiluvchi moddani eritmaga o'tkazish uchun qanday usullardan foydalanish mumkinligi, aniqlanishi kerak bo'lgan komponentlarni ajratish uchun qaysi usullardan foydalanish kerakligi va qanday darajada aniqlanishi aniq bo'ladi. mavjud bo'lgan komponentlar, ba'zi tarkibiy qismlarni aniqlashda mavjud bo'lgan moddalarning aralashish ta'sirini oldini olish uchun imkon qadar ajratishga xalaqit beradi. Silikatlar, jinslar, minerallar va ko'pincha rudalarni tahlil qilishda odatda deyarli barcha komponentlarni aniqlash kerak, garchi ba'zi hollarda torroq vazifa belgilanishi mumkin. Masalan, har qanday ruda konini o'rganishda barcha namunalarni to'liq tahlil qilish shart emas. Buning uchun ma'lum miqdordagi namunalarni to'liq tahlil qilish kifoya, lekin asosiy ruda komponentini (masalan, tahlilda temir yoki marganets) aniqlash.

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

temir yoki marganets rudalari) ko'p miqdordagi namunalar uchun majburiydir. To'liq tahlil kursi odatda bir yoki bir nechta komponentlarni aniqlashda tahlil kursidan farq qiladi. Metalllarni tahlil qilishda tahlilchining asosiy komponent tarkibini aniqlashi juda kam uchraydi, odatda aralashmalarning tarkibini aniqlash kerak. Ikkinchisi metallning sifatiga katta ta'sir qiladi. Shunday qilib, po'latlarni tahlil qilishda temir tarkibi juda kamdan-kam hollarda aniqlanadi, lekin har doim po'latning sifatini aniqlaydigan uglerod, oltingugurt, fosfor, kremniy, marganets, qotishma va boshqa ba'zi tarkibiy qismlarning tarkibini aniqlash uchun. belgilangan. Bu ko'pincha yuqori toza moddalarni tahlil qilish uchun qo'llaniladi. Shu bilan birga, po'lat va yuqori toza metallarni tahlil qilishda aralashmalarni aniqlashga yondashuv boshqacha bo'lishi kerak.

Namunani eritmaga kiritish usullari yoki namunani hazm qilish usullari butunlay tahlil qiluvchi moddaning tarkibiga bog'liq. Umuman olganda, shuni ta'kidlash mumkinki, silikatlar, jinslar, minerallarni tahlil qilishda, qoida tariqasida, namunalarni parchalash uchun gidroksidi sintez amalga oshiriladi, kamroq tez-tez

– kaltsiy karbonat bilan sinterlash, kislotalar aralashmasida kislota parchalanishi. Metall va qotishmalarni tahlil qilishda, qoida tariqasida, kislotali parchalanish amalga oshiriladi, ba'zida namunani parchalashning boshqa usullari qo'llaniladi. Masalan, alyuminiyni tahlil qilishda namuna ishqor eritmasida eritiladi. Namunani eritmaga o'tkazishning boshqa usullari ham taklif qilinishi mumkin. Tahlil sxemasini tanlashga misol sifatida biz silikatni tahlil qilish sxemasini taqdim etamiz.

Silikatlarni tahlil qilish sxemasi

Silikat (tortilgan)

KNaCO3 bilan sintez

Suv bilan yuvish va HCl bilan bug'lantirish

SiO2

NH4OH ning cho'kishi

yog'ingarchilik

Ca2 C2 O4

(NH4) 2

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

Biroq, sxemadagi turli komponentlarning mazmuniga qarab, ushbu komponentlarning ta'siri va bunday sxema bo'yicha tahlil jarayonida ularning xatti-harakatlari ta'minlanishi kerak. Demak, agar silikat tarkibida bor, ftor va marganets bo'lsa, bu sxemani o'zgartirmasdan qabul qilib bo'lmaydi, chunki quyidagi og'ishlar bo'lishi mumkin: 1) xlorid kislota bilan bug'langanda kremniy va bor yo'qotishlari sezilarli bo'ladi; 2) bor kremniy kislotasi bilan birga qisman cho'kadi, so'ngra kremniy kislotasi cho'kmasi ftorik kislota bilan ishlov berilganda uchuvchan bo'ladi; 3) ftorning bir qismi eritmada qolishi mumkin va ammiakning suvli eritmasi ta'sirida alyuminiy va temirning cho'kishiga to'sqinlik qiladi; 4) borning bir qismi seskigidroksidlar bilan birga choʻkadi; 5) oksidlovchi moddani qo'shmasdan, ammiakning suvli eritmasi bilan cho'kish paytida barcha marganets sesquigidroksidlar bilan birga cho'kmaga tushmaydi, keyin u kaltsiy oksalat bilan birga oksalat shaklida qisman cho'kadi; 6) magniy fosfat bilan cho’ktirilsa, marganets fosfat ham cho’kadi.

Shunday qilib, taqdim etilgan tahlil sxemasini har doim ham qo'llash mumkin emas va faqat sifat va taxminiy miqdoriy tarkibni bilgan holda, tahlil qilingan namunada mavjud bo'lgan barcha komponentlarning ta'sirini hisobga olgan holda tahlil sxemasini tuzish mumkin.

Aniqlash usulini tanlash, shuningdek, tahlil qilinadigan moddaning tarkibiga va boshqa moddalar mavjudligiga bog'liq. Demak, oltingugurtning mingdan bir qismi va hatto bir necha yuzdan bir qismi ishtirokida metallardagi uglerodning o'ndan bir qismini aniqlashda oltingugurtni hisobga olmasdan ham aniqlash mumkin. Agar oltingugurt miqdori 0,04% dan oshsa, oltingugurtning ta'sirini hisobga olish va uni yo'q qilish kerak.

Viktorinalar va mashqlar

1. Tahlilning fizik usullari nimaga asoslanadi?

2. Fizik tahlil usullarining kimyoviy va fizik va kimyoviy usullar?

3. Spektral analizda analitik signal qanday xususiyatga ega?

4. Spektral tahlil usullari yordamida qanday analitik muammolarni hal qilish mumkin?

5. Jismlar magnit xususiyatlariga ko'ra qanday tasniflanadi?

6. Maxsus magnitlanish nima?

7. Statik magnit sezuvchanlik usulining asosi nima?

8. Paramagnit rezolaks nima?

9. EPR usuli qanday maqsadlarda ishlatilishi mumkin?

10. Usulning mohiyati nimada IQ spektroskopiyasi?

11. Qanday turdagi tebranishlar Murakkab molekulalarning IQ spektridan analitik maqsadlarda foydalanish mumkinmi?

12. Miqdoriy o'lchovlar nimaga asoslanadi? IQ spektroskopiyasi?

13. Rentgen spektral analizida mikroprob usuli qanday?

7-BO'lim. MADDALARNI TAHLILINING ZAMONAVIY USULLARINI KO'RISH

Mavzu 14. Tahlilning fizik usullari

14. Rentgen-fluoresans tahlilida analitik signal qanday xususiyatga ega?

15. X-nurli floresan tahlil usulida namunaning sifatli tahlili qanday amalga oshiriladi?

16. Aktivatsiya tahlilining boshqa radioaktivlik usullaridan farqi nimada?

17. Faollashtirish usulining asosiy afzalligi nimada?

18. Neytron tahlili nima?

19. Usul va tahlil sxemasini tanlashdan oldin namunaning tarkibi haqidagi dastlabki ma'lumotlardan qanday foydalaniladi?

20. Nega namunaviy tahlil sxemasini tuzish kerak?

Har qanday tahlil usulida ma'lum bir analitik signal qo'llaniladi, u berilgan sharoitda o'rganilayotgan moddalarni tashkil etuvchi aniq elementar ob'ektlar (atomlar, molekulalar, ionlar) tomonidan beriladi.

Analitik signal ham sifat, ham miqdoriy ma'lumot beradi. Misol uchun, agar tahlil qilish uchun cho'kma reaktsiyalaridan foydalanilsa, cho'kmaning ko'rinishi yoki yo'qligidan sifatli ma'lumot olinadi. Miqdoriy ma'lumotlar cho'kindining og'irligidan olinadi. Moddaning ma'lum sharoitlarda yorug'lik chiqarganda, xarakterli rangga mos keladigan to'lqin uzunligida signalning (yorug'lik emissiyasi) paydo bo'lishi bilan sifatli ma'lumot olinadi va yorug'lik nurlanishining intensivligidan miqdoriy ma'lumot olinadi.

Analitik signalning kelib chiqishiga ko'ra analitik kimyo usullarini kimyoviy, fizikaviy va fizik-kimyoviy usullarga bo'lish mumkin.

DA kimyoviy usullar kimyoviy reaksiya olib boring va olingan mahsulotning massasini - gravimetrik (vazn) usullari yoki modda bilan o'zaro ta'sir qilish uchun ishlatiladigan reagent hajmini - titrimetrik, gaz hajmli (hajm) usullarini o'lchaydi.

Gaz hajmiyometriyasi (gazning hajmiy tahlili) gaz aralashmasining tarkibiy qismlarini u yoki bu absorber bilan to'ldirilgan idishlarda tanlab singdirishga, so'ngra byuretka yordamida gaz hajmining pasayishini o'lchashga asoslangan. Shunday qilib, karbonat angidrid kaliy gidroksid eritmasi bilan, kislorod - pirogallol eritmasi bilan, uglerod oksidi - mis xloridning ammiak eritmasi bilan so'riladi. Gaz hajmiyometriyasi ekspress-tahlil usullarini anglatadi. U g.p. va minerallardagi karbonatlarni aniqlashda keng qoʻllaniladi.

Kimyoviy tahlil usullari rudalar, jinslar, minerallar va boshqa materiallarni tahlil qilishda ular tarkibidagi tarkibiy qismlarni o'ndan bir necha o'n foizgacha aniqlashda keng qo'llaniladi. Kimyoviy tahlil usullari yuqori aniqlik bilan tavsiflanadi (tahlil xatosi odatda foizning o'ndan bir qismini tashkil qiladi). Biroq, bu usullar asta-sekin tezroq fizik-kimyoviy va fizik tahlil usullari bilan almashtiriladi.

Jismoniy usullar tahlillar moddalarning ayrim fizik xossalarini o'lchashga asoslanadi, bu esa tarkibning funktsiyasidir. Masalan, refraktometriya yorug'likning nisbiy sindirish ko'rsatkichlarini o'lchashga asoslangan. Aktivizatsiya tahlilida izotoplarning faolligi va boshqalar o'lchanadi.Ko'pincha tahlil davomida kimyoviy reaktsiya oldindan amalga oshiriladi va hosil bo'lgan mahsulotning konsentratsiyasi fizik xususiyatlar bilan, masalan, yutilish intensivligi bilan aniqlanadi. rangli reaktsiya mahsuloti tomonidan yorug'lik nurlanishi. Bunday tahlil usullari fizik-kimyoviy deb ataladi.

Fizik tahlil usullari yuqori mahsuldorlik, elementlarni aniqlash chegaralarining pastligi, tahlil natijalarining ob'ektivligi va yuqori darajadagi avtomatlashtirish bilan tavsiflanadi. Tog' jinslari va minerallarni tahlil qilishda fizik tahlil usullari qo'llaniladi. Masalan, atom emissiya usuli granit va shiferlardagi volframni, tog' jinslari va fosfatlardagi surma, qalay va qo'rg'oshinni aniqlaydi; atomik yutilish usuli - silikatlarda magniy va kremniy; Rentgen floresan - ilmenit, magnezit, alumina tarkibidagi vanadiy; ommaviy spektrometrik - oy regolitidagi marganets; neytron faollashuvi - neftda temir, rux, surma, kumush, kobalt, selen va skandiy; izotopik suyultirish usuli - silikat jinslardagi kobalt.

Fizik va fizik-kimyoviy usullar ba'zan instrumental deb ataladi, chunki bu usullar tahlilning asosiy bosqichlarini o'tkazish va uning natijalarini qayd etish uchun maxsus moslashtirilgan asboblardan (uskunalar) foydalanishni talab qiladi.

Fizikaviy va kimyoviy usullar tahlil tahlil qilinadigan moddaning kimyoviy transformatsiyasi, namunaning erishi, tahlil qilinadigan komponentning konsentratsiyasi, aralashuvchi moddalarni niqoblash va boshqalarni o'z ichiga olishi mumkin. Moddaning massasi yoki uning hajmi analitik signal bo‘lib xizmat qiladigan “klassik” kimyoviy tahlil usullaridan farqli o‘laroq, fizik-kimyoviy tahlil usullarida analitik signal sifatida nurlanish intensivligi, tok kuchi, elektr o‘tkazuvchanligi va potensiallar farqi qo‘llaniladi.

Spektrning turli mintaqalarida elektromagnit nurlanishning emissiyasi va yutilishini o'rganishga asoslangan usullar katta amaliy ahamiyatga ega. Bularga spektroskopiya (masalan, lyuminestsent analiz, spektral analiz, nefelometriya va turbidimetriya va boshqalar) kiradi. Tahlilning muhim fizik-kimyoviy usullariga moddaning elektr xossalarini oʻlchashni qoʻllaydigan elektrokimyoviy usullar (kulometriya, potensiometriya va boshqalar), shuningdek xromatografiya (masalan, gaz xromatografiyasi, suyuqlik xromatografiyasi, ion almashinish xromatografiyasi, yupqa qatlamli xromatografiya) kiradi. ). Kimyoviy reaksiyalar tezligini (analizning kinetik usullari), reaksiyalarning issiqlik effektlarini (termometrik titrlash), shuningdek, magnit maydonda ionlarni ajratish (mass-spektrometriya) tezligini oʻlchashga asoslangan usullar muvaffaqiyatli ishlab chiqilgan.

Moddalarni o'rganish juda murakkab va qiziqarli masala. Darhaqiqat, ularning sof shaklida ular tabiatda deyarli topilmaydi. Ko'pincha, bu murakkab kompozitsiyaning aralashmalari bo'lib, unda tarkibiy qismlarni ajratish muayyan harakatlar, ko'nikmalar va jihozlarni talab qiladi.

Ajratilgandan so'ng, moddaning ma'lum bir sinfga tegishliligini to'g'ri aniqlash, ya'ni uni aniqlash bir xil darajada muhimdir. Qaynash va erish nuqtalarini aniqlang, molekulyar og'irlikni hisoblang, radioaktivlikni tekshiring va hokazo, umuman olganda, o'rganing. Buning uchun turli usullar, jumladan, fizik-kimyoviy tahlil usullari qo'llaniladi. Ular juda xilma-xildir va, qoida tariqasida, maxsus jihozlardan foydalanishni talab qiladi. Ular haqida va bundan keyin ham muhokama qilinadi.

Fizikaviy va kimyoviy tahlil usullari: umumiy tushuncha

Ushbu birikmalarni aniqlash usullari qanday? Bu moddaning barcha fizik xususiyatlarining uning strukturaviy kimyoviy tarkibiga bevosita bog'liqligiga asoslangan usullardir. Ushbu ko'rsatkichlar har bir birikma uchun qat'iy individual bo'lganligi sababli, fizik-kimyoviy tadqiqot usullari juda samarali bo'lib, tarkibi va boshqa ko'rsatkichlarni aniqlashda 100% natija beradi.

Shunday qilib, moddaning bunday xususiyatlarini asos sifatida olish mumkin, masalan:

  • yorug'likni yutish qobiliyati;
  • issiqlik o'tkazuvchanligi;
  • elektr o'tkazuvchanligi;
  • qaynash harorati;
  • erish va boshqa parametrlar.

Fizik-kimyoviy tadqiqot usullari moddalarni aniqlashning sof kimyoviy usullaridan sezilarli farq qiladi. Ularning ishi natijasida hech qanday reaksiya bo'lmaydi, ya'ni moddaning ham qaytar, ham qaytarilmas o'zgarishi. Qoidaga ko'ra, aralashmalar massasi va tarkibi bo'yicha buzilmasdan qoladi.

Ushbu tadqiqot usullarining xususiyatlari

Moddalarni aniqlashning bunday usullariga xos bo'lgan bir qancha asosiy xususiyatlar mavjud.

  1. Tadqiqot namunasini protseduradan oldin iflosliklardan tozalash kerak emas, chunki uskuna buni talab qilmaydi.
  2. Tahlilning fizik-kimyoviy usullari yuqori darajadagi sezgirlikka ega, shuningdek, selektivlikni oshiradi. Shuning uchun tahlil qilish uchun juda oz miqdordagi test namunasi kerak bo'ladi, bu esa ushbu usullarni juda qulay va samarali qiladi. Umumiy nam og'irlikda mavjud bo'lgan elementni ahamiyatsiz miqdorda aniqlash talab etilsa ham, bu ko'rsatilgan usullar uchun to'sqinlik qilmaydi.
  3. Tahlil faqat bir necha daqiqa davom etadi, shuning uchun yana bir xususiyat - qisqa muddat yoki tezlik.
  4. Ko'rib chiqilayotgan tadqiqot usullari qimmat ko'rsatkichlardan foydalanishni talab qilmaydi.

Ko'rinib turibdiki, fizik-kimyoviy tadqiqot usullarini faoliyat sohasidan qat'i nazar, deyarli barcha tadqiqotlarda universal va talabga ega bo'lishi uchun afzallik va xususiyatlar etarli.

Tasniflash

Ko'rib chiqilayotgan usullarni tasniflash asosida bir nechta xususiyatlar mavjud. Biroq, biz to'g'ridan-to'g'ri fizik va kimyoviy tadqiqot usullari bilan bog'liq bo'lgan barcha asosiy tadqiqot usullarini birlashtiradigan va o'z ichiga olgan eng umumiy tizimni beramiz.

1. Elektrokimyoviy tadqiqot usullari. O'lchangan parametr bo'yicha ular quyidagilarga bo'linadi:

  • potentsiometriya;
  • voltametriya;
  • polarografiya;
  • osilometriya;
  • konduktometriya;
  • elektrogravimetriya;
  • kulometriya;
  • amperometriya;
  • dielkometriya;
  • yuqori chastotali kondüktometriya.

2. Spektral. O'z ichiga oladi:

  • optik;
  • rentgen-fotoelektron spektroskopiyasi;
  • elektromagnit va yadro magnit rezonansi.

3. Termal. Quyidagilarga bo'linadi:

  • issiqlik;
  • termogravimetriya;
  • kalorimetriya;
  • entalpimetriya;
  • delatometriya.

4. Xromatografik usullar, ular:

  • gaz;
  • cho'kindi;
  • jelga o'tuvchi;
  • almashish;
  • suyuqlik.

Bundan tashqari, fizik-kimyoviy tahlil usullarini ikkita katta guruhga bo'lish mumkin. Birinchisi, halokatga olib keladigan, ya'ni modda yoki elementning to'liq yoki qisman yo'q qilinishi. Ikkinchisi buzilmaydi, sinov namunasining yaxlitligini saqlaydi.

Bunday usullarni amaliy qo'llash

Ko'rib chiqilayotgan ish usullaridan foydalanish sohalari juda xilma-xildir, ammo ularning barchasi, albatta, u yoki bu tarzda fan yoki texnologiya bilan bog'liq. Umuman olganda, bir nechta asosiy misollar keltirilishi mumkin, ulardan nima uchun bunday usullar kerakligi aniq bo'ladi.

  1. Ishlab chiqarishda murakkab texnologik jarayonlarning borishini nazorat qilish. Bunday hollarda uskunalar kontaktsiz nazorat qilish va ishchi zanjirning barcha tarkibiy bo'g'inlarini kuzatish uchun zarurdir. Xuddi shu qurilmalar nosozliklar va nosozliklarni tuzatadi va tuzatish va oldini olish choralari bo'yicha aniq miqdoriy va sifatli hisobot beradi.
  2. Reaksiya mahsulotining unumini sifat va miqdor jihatdan aniqlash maqsadida kimyoviy amaliy ishlarni bajarish.
  3. Moddaning aniq elementar tarkibini aniqlash uchun namunani o'rganish.
  4. Namuna umumiy massasida aralashmalarning miqdori va sifatini aniqlash.
  5. Reaksiyaning oraliq, asosiy va yon ishtirokchilarini aniq tahlil qilish.
  6. Moddaning tuzilishi va u ko'rsatadigan xususiyatlari haqida batafsil ma'lumot.
  7. Yangi elementlarni kashf qilish va ularning xususiyatlarini tavsiflovchi ma'lumotlarni olish.
  8. Empirik tarzda olingan nazariy ma'lumotlarni amaliy tasdiqlash.
  9. Texnologiyaning turli sohalarida qo'llaniladigan yuqori toza moddalar bilan analitik ish.
  10. Qurilmaning ishlashi tufayli aniqroq natija beradigan va butunlay oddiy boshqaruvga ega bo'lgan indikatorlardan foydalanmasdan eritmalarni titrlash. Ya'ni, inson omilining ta'siri nolga kamayadi.
  11. Asosiy fizik-kimyoviy tahlil usullari tarkibini o'rganishga imkon beradi:
  • minerallar;
  • mineral;
  • silikatlar;
  • meteoritlar va begona jismlar;
  • metallar va metall bo'lmaganlar;
  • qotishmalar;
  • organik va noorganik moddalar;
  • yagona kristallar;
  • noyob va iz elementlari.

Usullardan foydalanish sohalari

  • atom energiyasi;
  • fizika;
  • kimyo;
  • radioelektronika;
  • lazer texnologiyasi;
  • kosmik tadqiqotlar va boshqalar.

Tahlilning fizik-kimyoviy usullarini tasniflash ularning tadqiqotda foydalanish uchun qanchalik keng qamrovli, aniq va ko'p qirrali ekanligini tasdiqlaydi.

Elektrokimyoviy usullar

Bu usullarning asosini suvli eritmalarda va elektrodlarda elektr toki ta'sirida sodir bo'ladigan reaksiyalar, ya'ni boshqacha aytganda elektroliz tashkil etadi. Shunga ko'ra, ushbu tahlil usullarida ishlatiladigan energiya turi elektronlar oqimidir.

Bu usullar fizik-kimyoviy tahlil usullarining o'ziga xos tasnifiga ega. Bu guruhga quyidagi turlar kiradi.

  1. Elektr vaznini tahlil qilish. Elektroliz natijalariga ko'ra, elektrodlardan moddalar massasi chiqariladi, keyin ular tortiladi va tahlil qilinadi. Shunday qilib, birikmalarning massasi haqida ma'lumot oling. Bunday ishlarning navlaridan biri ichki elektroliz usuli hisoblanadi.
  2. Polarografiya. Asos - oqim kuchini o'lchash. Aynan shu ko'rsatkich eritmadagi kerakli ionlarning kontsentratsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional bo'ladi. Eritmalarni amperometrik titrlash ko'rib chiqilgan polarografik usulning o'zgarishidir.
  3. Kulometriya Faraday qonuniga asoslanadi. Jarayonga sarflangan elektr energiyasi miqdori o'lchanadi, shundan so'ng ular eritmadagi ionlarni hisoblashga o'tadilar.
  4. Potensiometriya - jarayon ishtirokchilarining elektrod potentsiallarini o'lchashga asoslangan.

Ko'rib chiqilgan barcha jarayonlar moddalarni miqdoriy tahlil qilish uchun fizik-kimyoviy usullardir. Elektrokimyoviy tadqiqot usullari yordamida aralashmalar tarkibiy qismlarga bo'linadi, mis, qo'rg'oshin, nikel va boshqa metallarning miqdori aniqlanadi.

Spektral

U elektromagnit nurlanish jarayonlariga asoslangan. Qo'llaniladigan usullarning tasnifi ham mavjud.

  1. Olovli fotometriya. Buning uchun sinov moddasi ochiq olovga püskürtülür. Ko'pgina metall kationlari ma'lum bir rangning rangini beradi, shuning uchun ularni identifikatsiyalash shu tarzda mumkin. Asosan, bu moddalar: gidroksidi va gidroksidi tuproq metallari, mis, galiy, talliy, indiy, marganets, qo'rg'oshin va hatto fosfor.
  2. Absorbsion spektroskopiya. Ikki turni o'z ichiga oladi: spektrofotometriya va kolorimetriya. Buning asosi modda tomonidan so'rilgan spektrni aniqlashdir. U nurlanishning ko'rinadigan qismida ham, issiq (infraqizil) qismida ham ishlaydi.
  3. Turbidimetriya.
  4. Nefelometriya.
  5. Luminescent tahlil.
  6. Refraktometriya va polarometriya.

Shubhasiz, ushbu guruhdagi barcha ko'rib chiqilgan usullar moddani sifatli tahlil qilish usullaridir.

Emissiya tahlili

Bu elektromagnit to'lqinlarning emissiyasi yoki yutilishiga olib keladi. Ushbu ko'rsatkichga ko'ra, moddaning sifat tarkibini, ya'ni tadqiqot namunasi tarkibiga qanday o'ziga xos elementlar kiritilganligini aniqlash mumkin.

Xromatografik

Fizik-kimyoviy tadqiqotlar ko'pincha turli muhitlarda amalga oshiriladi. Bunday holda, xromatografik usullar juda qulay va samarali bo'ladi. Ular quyidagi turlarga bo'linadi.

  1. Adsorbsion suyuqlik. Komponentlarning adsorbsiyaga bo'lgan turli qobiliyatlari asosida.
  2. Gaz xromatografiyasi. Bundan tashqari, adsorbsiya qobiliyatiga asoslangan, faqat bug 'holatidagi gazlar va moddalar uchun. Agregatsiyaning o'xshash holatlaridagi aralashmalarni ommaviy ishlab chiqarishda, mahsulot ajratilishi kerak bo'lgan aralashmada chiqqanda qo'llaniladi.
  3. Bo'linish xromatografiyasi.
  4. Redoks.
  5. Ion almashinuvi.
  6. Qog'oz.
  7. Yupqa qatlam.
  8. Cho'kindi.
  9. Adsorbsion-komplekslash.

Issiqlik

Fizikaviy va kimyoviy tadqiqotlar moddalarning hosil bo'lish yoki parchalanish issiqligiga asoslangan usullardan foydalanishni ham o'z ichiga oladi. Bunday usullar ham o'z tasnifiga ega.

  1. Termal tahlil.
  2. Termogravimetriya.
  3. Kalorimetriya.
  4. Entalpometriya.
  5. Dilatometriya.

Bu usullarning barchasi moddalarning issiqlik miqdori, mexanik xossalari, entalpiyalarini aniqlash imkonini beradi. Ushbu ko'rsatkichlar asosida birikmalarning tarkibi miqdoriy hisoblanadi.

Analitik kimyoning usullari

Kimyoning ushbu bo'limi o'ziga xos xususiyatlarga ega, chunki tahlilchilar oldida turgan asosiy vazifa - moddaning tarkibini sifat jihatidan aniqlash, ularni aniqlash va miqdoriy hisobga olish. Shu munosabat bilan tahlil qilishning analitik usullari quyidagilarga bo'linadi:

  • kimyoviy;
  • biologik;
  • fizik va kimyoviy.

Bizni ikkinchisi qiziqtirganligi sababli, ularning qaysi biri moddalarni aniqlash uchun ishlatilishini ko'rib chiqamiz.

Analitik kimyoda fizik-kimyoviy usullarning asosiy navlari

  1. Spektroskopik - barchasi yuqorida muhokama qilinganlar bilan bir xil.
  2. Mass spektri - elektr va magnit maydonning erkin radikallar, zarralar yoki ionlarga ta'siriga asoslangan. Fizik-kimyoviy tahlil laboratoriya yordamchisi ko'rsatilgan kuch maydonlarining kombinatsiyalangan ta'sirini ta'minlaydi va zarralar zaryad va massa nisbati bo'yicha alohida ion oqimlariga bo'linadi.
  3. radioaktiv usullar.
  4. Elektrokimyoviy.
  5. Biokimyoviy.
  6. Issiqlik.

Bunday qayta ishlash usullari bizga moddalar va molekulalar haqida nimani bilishga imkon beradi? Birinchidan, izotop tarkibi. Va shuningdek: reaktsiya mahsulotlari, ayniqsa sof moddalardagi ma'lum zarrachalarning tarkibi, kerakli birikmalarning massalari va olimlar uchun foydali bo'lgan boshqa narsalar.

Shunday qilib, analitik kimyo usullari ionlar, zarralar, birikmalar, moddalar va ularni tahlil qilish haqida ma'lumot olishning muhim usullari hisoblanadi.

TAHLILNING Jismoniy Usullari

o'zaro ta'sir natijasida yuzaga keladigan ta'sirni o'lchashga asoslangan. nurlanish in-tion bilan - kvantlar yoki zarralar oqimi. Radiatsiya reaktiv bilan taxminan bir xil rol o'ynaydi kimyoviy tahlil usullari. o'lchangan jismoniy. effekt signaldir. Natijada, bir nechta yoki ko'p signalning kattaligi o'lchovlari va ularning statistik-stichlari. qabul qiluvchi analitni qayta ishlash. signal. Bu aniqlanayotgan komponentlarning kontsentratsiyasi yoki massasi bilan bog'liq.

Amaldagi nurlanishning tabiatiga asoslanib, F. m. a. uch guruhga bo'lish mumkin: 1) namuna tomonidan so'rilgan birlamchi nurlanishdan foydalanadigan usullar; 2) namuna tomonidan tarqalgan birlamchi nurlanishdan foydalanish; 3) namuna tomonidan chiqariladigan ikkilamchi nurlanishdan foydalanish. Masalan, massa spektrometriyasi uchinchi guruhga mansub - bu erda birlamchi nurlanish elektronlar, yorug'lik kvantlari, birlamchi ionlar yoki boshqa zarrachalar oqimi, ikkilamchi nurlanish esa dek. massalar va zaryadlar.

Amaliy nuqtai nazardan ilovalarda ko'proq boshqa tasniflash F. m. a. qo'llaniladi: 1) spektroskopik. tahlil usullari - atom emissiyasi, atom yutilishi, atom floresan spektrometriyasi va boshqalar (qarang, masalan, Atom yutilish tahlili, Atom floresan tahlili, infraqizil, ultrabinafsha spektroskopiya), shu jumladan rentgen-fluoresans usuli va rentgen-spektral mikrotahlil, massa spektrometriyasi, elektron paramagnit rezonansi va yadro magnit rezonansi, elektron spektrometriya; 2) yadroviy-fizikasiz. va radiokimyo. usullari - (qarang faollashtirish tahlili), yadroviy gamma rezonansi yoki Mössbauer spektroskopiyasi, izotopni suyultirish usuli", 3) boshqa usullar, masalan. rentgen nurlari diffraktsiyasi (qarang diffraktsiya usullari), va boshq.

Jismoniy faoliyatning afzalliklari usullari: namunalarni tayyorlashning qulayligi (ko'p hollarda) va namunalarni sifatli tahlil qilish, kimyoviy bilan solishtirganda ko'p qirrali. va fiz.-kimyo. usullari (shu jumladan ko'p komponentli aralashmalarni tahlil qilish imkoniyati), keng dinamika. diapazon (ya'ni, asosiy, nopoklik va iz tarkibiy qismlarini aniqlash qobiliyati), ko'pincha konsentratsiyada (kontsentratsiyadan foydalanmasdan 10 -8% gacha) va massada (10 -10 -10 -20 g) past aniqlash chegaralari. , bu juda oz miqdordagi namunalarni sarflashga imkon beradi va ba'zan amalga oshiradi. Koʻpchilik F. m. va. bo'shliqlardan ham yalpi, ham mahalliy va qatlam-qatlam tahlilini amalga oshirish imkonini beradi. rezolyutsiyani monotomik darajaga tushiradi. F. m. a. avtomatlashtirish uchun qulay.

Analitikda fizika yutuqlaridan foydalanish. kimyo yangi tahlil usullarini yaratishga olib keladi. Ha, kon. 80-yillar induktiv bogʻlangan plazmali massa spektrometriyasi, yadro mikroprobi (oʻrganilayotgan namunani tezlashtirilgan ionlar, odatda protonlar nurlari bilan bombardimon qilish orqali qoʻzgʻatilgan rentgen nurlanishini aniqlashga asoslangan usul) paydo boʻldi. F. MA ning qoʻllanish sohalari kengaymoqda. tabiiy ob'ektlar va texnika. materiallar. Ularning rivojlanishiga yangi turtki nazariy taraqqiyotdan o'tishni beradi. F. MA ning umumiy nazariyasini yaratish uchun individual usullarning asoslari. Bunday tadqiqotlarning maqsadi fizikani aniqlashdir. tahlil jarayonida barcha aloqalarni ta'minlovchi omillar. Analizlanuvchining aniq munosabatini topish. aniqlangan komponent mazmuniga ega signal taqqoslash namunalarini talab qilmaydigan "mutlaq" tahlil usullarini yaratishga yo'l ochadi. Umumiy nazariyani yaratish F. m.ni solishtirishga yordam beradi. o'zaro, aniq analitni echish usulini to'g'ri tanlash. vazifalar, tahlil shartlarini optimallashtirish.

Lit.: Danzer K., Tan E., Molch D., Analitika. Tizimli ko'rib chiqish, trans. Germaniyadan, M., 1981; Yuing G., Kimyoviy tahlilning instrumental usullari, trans. ingliz tilidan, M., 1989; Ramendik G. I., Shishov V. V., "Analitik kimyo jurnali", 1990 yil, 45-v., № 2, bet. 237-48; Zolotev Yu.A., Analitik kimyo: muammolar va yutuqlar, M., 1992 yil. G. I. Ramendik.


Kimyoviy ensiklopediya. - M.: Sovet Entsiklopediyasi. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

Boshqa lug'atlarda "TAHLILNING Jismoniy Usullari" nima ekanligini ko'ring:

    - (a. fizik tahlil usullari; n. physikalische Analyseverfahren; f. fizikani tahlil qilish; va. metodos fisicos de tahlil qilish) sifatlar usullari majmui. va miqdorlar. jismoniy ... ... o'lchashga asoslangan moddalarni tahlil qilish. Geologik entsiklopediya

    fizik tahlil usullari- fizikiniai analizės metodai statusas T sritis chemija apibrėžtis Metodai, pagrįsti medžiagų fizikinių savybių matavimu. attikmenys: ingliz. fizik tahlil usullari; fizik tahlil usullari. fizik tahlil usullari ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

    - (RMA), sifatlar usullari. va miqdorlar. kimyo. radionuklidlar yordamida tahlil qilish. Ikkinchisi ve-da tahlil qilingan asl nusxada bo'lishi mumkin (masalan, K, Th, U va boshqalar kabi elementlarning tabiiy radionuklidlari), m. ma'lum bir bosqichda kiritilgan ... ... Kimyoviy entsiklopediya

    - (a. tahlilning kimyoviy usullari; n. chemische Analyseverfahren; f. procedes chimiques de l analyse; i. metodos quimicos de analisis) sifat usullari majmui. va miqdorlar. moddalarni tahlil qilish, osn. kimyodan foydalanish bo'yicha. reaktsiyalar. …… Geologik entsiklopediya

    Mundarija 1 Elektroanalitik kimyo usullari 2 Kirish 3 Nazariy qism ... Vikipediya

    I. Usul va dunyoqarash. II. Marksizmgacha bo‘lgan adabiyotshunoslik tarixshunosligi muammolari. III. Marksizmgacha bo‘lgan adabiy tanqidning asosiy oqimlariga qisqacha sharh. 1. So‘z yodgorliklarining filologik tadqiqi. 2. Estetik dogmatizm (Boileau, Gottshed ... Adabiy ensiklopediya

    Yig'ma beton texnologiyasida qo'llaniladigan matematik usullar- - shartli ravishda uch guruhga bo'linadi: A guruhi - ehtimollik statistik usullar, jumladan, umumiy ehtimollik nazariyasi, tavsiflovchi statistika, tanlab olish usuli va statistik gipotezalarni sinash, dispersiya va ... ... Qurilish materiallarining atamalari, ta'riflari va tushuntirishlari entsiklopediyasi

    - (analitik kimyoda) eng muhim analitik operatsiyalar, chunki ko'pchilik analitik usullar etarlicha tanlanmagan (selektiv), ya'ni ko'pchilik bir elementni (moddani) aniqlash va miqdorini aniqlashga xalaqit beradi ... ... Vikipediya

    TRIZ 1946 yilda Genrix Saulovich Altshuller va uning hamkasblari tomonidan asos solingan va birinchi marta 1956 yilda nashr etilgan ixtirochilik muammolarini hal qilish nazariyasi bo'lib, "ixtirochi ijodkorlik ... ... Vikipediya" g'oyasiga asoslangan ijodkorlik texnologiyasidir.

    Kimyoviy tahlil usullari jismoniy- kimyoviy birikmalar va elementlarni sifat va miqdoriy tahlil qilishning fizik usullari majmui. Ular oʻrganilayotgan moddalarning (atom, molekulyar, elektr, magnit, optik va boshqalar) fizik xossalarini oʻlchashga asoslangan. DA… … Tuproqshunoslikning izohli lug'ati

Kitoblar

  • Fizik tadqiqot usullari va ularning kimyoviy analizda amaliy qo'llanilishi. Darslik, Ya. N. G. Yaryshev, Yu. N. Medvedev, M. I. Tokarev, A. V. Burikhina, N. N. Kamkin. Darslik “Tadqiqotning fizik usullari”, “Oziq-ovqat mahsulotlarini standartlashtirish va sertifikatlash”, “Ekologik kimyo”, “Gigiena ...” kabi fanlarni o‘rganishda foydalanish uchun mo‘ljallangan.

TAHLILNING Jismoniy Usullari, o'zaro ta'sir natijasida yuzaga keladigan ta'sirni o'lchashga asoslangan. nurlanish in-tion bilan - kvantlar yoki zarralar oqimi. Radiatsiya kimyoviy tahlil usullarida reagent qanday rol o'ynasa, xuddi shunday rol o'ynaydi. o'lchangan jismoniy. effekt signaldir. Natijada, bir nechta yoki ko'p signalning kattaligi o'lchovlari va ularning statistik-stichlari. qabul qiluvchi analitni qayta ishlash. signal. Bu aniqlanayotgan komponentlarning kontsentratsiyasi yoki massasi bilan bog'liq.

Amaldagi nurlanish xarakteriga ko'ra tahlilning fizik usullarini uch guruhga bo'lish mumkin: 1) namuna tomonidan yutilgan birlamchi nurlanishdan foydalanadigan usullar; 2) namuna tomonidan tarqalgan birlamchi nurlanishdan foydalanish; 3) namuna tomonidan chiqariladigan ikkilamchi nurlanishdan foydalanish. Masalan, massa-spektrometriya uchinchi guruhga mansub - bu erda birlamchi nurlanish elektronlar, yorug'lik kvantlari, birlamchi ionlar yoki boshqa zarralar oqimi, ikkilamchi nurlanish esa parchalangan ionlardir. massalar va zaryadlar.

Amaliy nuqtai nazardan Ilovalarda tahlilning fizik usullarining boshqa tasnifi ko'proq qo'llaniladi: 1) spektroskopik. tahlil usullari - atom emissiyasi, atom yutilishi, atom floresans spektrometriyasi va boshqalar (qarang, masalan, Atom yutilish tahlili, Atom floresan tahlili, Infraqizil spektroskopiya, Ultrabinafsha spektroskopiya), rentgen spektroskopiyasi, shu jumladan rentgen-fluoresans usuli va X- nurli spektral mikroanaliz, mass-spektrometriya, elektron paramagnit rezonans va yadro magnit rezonansi, elektron spektrometriya; 2) yadroviy-fizikasiz. va radiokimyo. usullari - radioaktiv tahlil (qarang. Faollashtirish tahlil), yadroviy gamma-rezonans, yoki Mössbauer spektroskopiya, izotop suyultirish usuli ", 3) boshqa usullar, masalan.. X-ray difraktometriya (qarang. Diffraktsiya usullari) va boshqalar.

Jismoniy faoliyatning afzalliklari usullari: namunalarni tayyorlashning qulayligi (ko'p hollarda) va namunalarni sifatli tahlil qilish, kimyoviy bilan solishtirganda ko'p qirrali. va fiz.-kimyo. usullari (shu jumladan ko'p komponentli aralashmalarni tahlil qilish imkoniyati), keng dinamika. diapazon (ya'ni, asosiy, nopoklik va iz tarkibiy qismlarini aniqlash qobiliyati), ko'pincha konsentratsiyada (kontsentratsiyadan foydalanmasdan 10 -8% gacha) va massada (10 -10 -10 -20 g) past aniqlash chegaralari. , bu sizga juda oz miqdordagi namunalarni sarflashga imkon beradi va ba'zida buzilmaydigan tahlillarni amalga oshiradi. Tahlilning ko'pgina fizik usullari bo'shliqlardan ham yalpi, ham mahalliy va qatlam-qatlam tahlilini amalga oshirish imkonini beradi. rezolyutsiyani monotomik darajaga tushiradi. Tahlilning fizik usullari avtomatlashtirish uchun qulaydir.

Analitikda fizika yutuqlaridan foydalanish. kimyo yangi tahlil usullarini yaratishga olib keladi. Ha, kon. 80-yillar induktiv bog'langan plazma, yadro mikroprobi (o'rganilayotgan namunani tezlashtirilgan ionlar, odatda protonlar nurlari bilan bombardimon qilish orqali qo'zg'atilgan rentgen nurlarini aniqlashga asoslangan usul) bilan massa spektrometriyasi paydo bo'ldi. Tabiiy ob'ektlar va texnologiyalarni tahlil qilishda fizik usullarni qo'llash sohalari kengaymoqda. materiallar. Ularning rivojlanishiga yangi turtki nazariy taraqqiyotdan o'tishni beradi. tahlilning fizik usullarining umumiy nazariyasini yaratish uchun individual usullarning asoslari. Bunday tadqiqotlarning maqsadi fizikani aniqlashdir. tahlil jarayonida barcha aloqalarni ta'minlovchi omillar. Analizlanuvchining aniq munosabatini topish. aniqlangan komponent mazmuniga ega signal taqqoslash namunalarini talab qilmaydigan "mutlaq" tahlil usullarini yaratishga yo'l ochadi. Umumiy nazariyani yaratish tahlilning fizik usullarini bir-biri bilan solishtirishga, aniq analitlarni yechish usulini to'g'ri tanlashga yordam beradi. vazifalar, tahlil shartlarini optimallashtirish.

Lit .: Danzer K., Tan E., Molx D., Analitika. Tizimli ko'rib chiqish, trans. Germaniyadan, M., 1981; Ewing G., Kimyoviy tahlilning instrumental usullari, trans. ingliz tilidan, M., 1989; Ramendik G.I., Shishov V.V., «Analitik kimyo jurnali», 1990 y., 45-jild, №2, bet. 237-48; Zolotov Yu.A., Analitik kimyo: muammolar va yutuqlar, M., 1992. G.I. Ramendik.

O'qishni tavsiya qilamiz