Дәріс №1 Аналитикалық химия, аналитика

Дәріс №1

Аналитикалық химия, аналитика (грек. аnalysіsталдау, жіктеу) – заттардың химиялық құрамын анықтау әдістері туралы ғылым.

Ең алғаш «химиялық анализ» ұғымын 1654 ж. ағылшын химигі Роберт Бойль, ал «аналитикалық химия» ұғымын 1801 ж. В.А.Лампадиус енгізген. Аналитикалық химияның даму кезеңдері: алхимия(4–16 ғ-лар), ‘иатрохимия (16–17 ғ-лар), флогистондық (17–18 ғ-лар) және ғылыми (19–20 ғ-лар) болып бөлінеді. Бұл ғылымның негізгі міндеттері – талдау әдістерінің қолдану шегін анықтау, түрлі заттардың құрамын анықтау әдістемелерін жетілдіру, жаңа әдістемелер ұсыну. Осыған байланысты аналитикалық химия іргелі қолданбалы ғылым болып табылады. Онда сапалық және сандық талдау жүзеге асырылады.

Сапалық талдау зерттелетін заттың құрамын, ал сандық талдау сол құраушы заттардың массасын не массалық үлесін анықтайды. Зерттелетін бөлшектердің табиғатына байланысты элементтік (атом-ионды), заттық, молекулалық, фазалық және функционалдық талдау болып жіктеледі. Аналитикалық белгінің табиғатына және оны өлшеу тәсіліне байланысты талдаудың химиялық (классик.), аспаптық, биология әдістері бар. Химиялық әдістер (гравиметрлік, титриметрлік) химиялық реакциялар арқылы жүргізіледі. Аспаптық әдістер физикалық құбылыстар мен процестердегі және хим. реакциялардағы құбылыстарды физика әдістермен өлшеуге сүйенеді. Биологиялық әдістер тіршілік құбылыстарын саралауға негізделген.

Қазақстанда Аналитикалық химияның дамуы М.Т.Козловскийдің есімімен байланысты. Оның басқаруымен жүргізілген ғылым жұмыстардың нәтижесінде Қазақ мемлекеттік университетінің Аналитикалық химия кафедрасы ірі ғылым ортақа айналды. Аналитикалық химия салаларының ішінен Қазақстанда, әсіресе, электраналитикалық химия мен фазалық талдау жақсы дамыды.

Амперметрия, инверсиялық вольтамперметрия, т.б. әдістердің көмегімен түрлі құймалардың, өндірісте пайдаланатын судың құрамын (А.И.Зебрева), кентастардағы ренийдің (Е.Ф.Сперанская), т.б. металдардың (О.А.Сонгина, В.А.Захаров, З.Б.Рождественская) мөлшерін, құймалардан алынатын катализаторлардың фазалық құрамын (Р.Н.Матакова) анықтаудың әдістері жасалды.

Көптеген беттік активтігі жоғары заттардың электрхим. процестерге әсері (мыс., кадмий, мыс, таллий, мырыш сияқты металдардың электродтардағы бөліну процесі) зерттелді (М.К.Наурызбаев, Д.К.Меңдәлиева). Болаттың түрлі маркаларының қышқыл және сілтілі орталардағы коррозияға төзімділігі зерттеліп, олармен күресудің тиімді жолдары ұсынылды (Т.З.Ахметов). Термодинамик. зерттеулерге сүйене отырып, минералдардың селективті еруінің теория негіздері жасалды (Х.Қ.Оспанов). Комплексті қосылыстарды аналитикалық мақсаттарға пайдалану бағытындағы ғылым жұмыстар жүргізілді (Е.А.Мәмбетқазиев, А.М.Шалдыбаева).

Аналитикалық химия саласындағы мамандар Қазақ ұлттық және Қарағанды мемлекеттік университеттерінде даярланады, ал аналитикалық химия зерттеулерін Қазақстан ҒМ–ҒА-ның арнаулы ғылым кеңесі үйлестіріп отырады. Қазіргі кездегі аналитикалық химияның негізгі мәселелері: аспаптық және биол. әдістерді жетілдіру, автоматтандыру және математикаландыру, аралық химия әдістерді дамыту, әдістердің сезгіштігі мен дәлдігін жоғарылату, тест-әдістерді дамыту

Аналитикалық химия әдістері

  • Дәстүрлі
  • Инструментальды

Аналитикалық  химия — бұл  заттардың  химиялық,  кейде  фазалық  құрамын,  бізді  қоршаған  бұйымдар  және  материалдарды,  зерттелетін  үлгінің  құрамына  кіретін  молекулалардың  құрылымдық  және  кеңістіктің  құрылысын  анықтайтын  әдістер  туралы  ғылым.  Аналитикалық  химияның  мақсаты  жаңа  анықтау  әдістерін  зерттеу  немесе  белгілерін  жетілдіру,  сондай-ақ  анализдерді  тәжрибе  жүзінде  іске  асыру  болып  табылады.  Химиялық  реакциялардың  жылдамдығы  мен  стихиометриясын,  католизатордың  және  басқа  әр  түрлі  факторлардың  әсерін  зерттеу  маңызды  құрал  бөлігі  болып  табылады.  Аналитикалық  химияның  теориялық  негізін  жаратылыстанудың  іргелі  заңдары  құрайды,  олар:  заттың  массасы  және  энергиясының  сақталу  заңы,  зат  құрамының  тұрақтылығы,  әрекеттесуші  массалар  заңы  және  эквиваленттер  заңы,  Д. И. Менделеевтің  периодтық  заңы  және  Бутлеровтың  химиялық  құрылыс  теориясы  және  т.б.

  1. Аналитикалық химия заттардың  химиялық  құрамы  мен  химиялық  құрылысын  анықтау  әдістері  туралы  ғылым.

Зат  құрамы:  1.сапалық

2.сандық

Зат  құрамын  анықтау — бұл  зат  қандай  компоненттерден  және  қандай  қатынаста  түзілетіндігін  анықтау. Зат  құрылысы  атомдардың  орналасу  және  заттардың  молекулалары  немесе  иондар  арасындағы  химиялық  байланыстар  реті  құрылысын  анықтау  деп  осындай  реттің  мәнін  шешу және  заттар  компоненттері  арасындағы  химиялық  байланысты  көрсету.

Химиялық  анализ  шешетін  анықтамалық  есептеріне  тәуелді  3-ке  бөлінеді:

  1. сапалық
  2. сандық
  3. құрылымдық

 

  1. Сапалық анализ  міндеттері  заттар  компоненттерін  табу.
  2. Сандық анализдің  міндеті  компоненттердің  сандық  құрамын  және  олардың  бір-біріне  сандық  қатынасын  анықтау

 

 

 

 

 

 

Дәріс №4

Буферлі жүйелер

Қышқылдың немесе сілтінің аз мөлшерін қосқанда, сонымен қатар сұйылтқанда сутек иондарының концентрациясы өзгермейтін ерітінділерді буферлі ерітінділер   деп атайды. Буферлі ерітінділер әдетте  әлсіз қышқыл   мен   оның   күшті   негіз  тұзының  қоспасынан (СН3СООН + СН3СООNа —қышқылдық буферлі қоспа) немесе әлсіз негіз бен оның күшті қышқыл тұзының қоcпасынан (NН4ОН + NH4С1 —негізді  буферлі  қоспа) тұрады. Бұлармен  қатар  әлсіз  қышқылдардың қышқыл және  орта  тұздарының  қоспасы  (NаНСО3 + Ка2СО3 — карбонат буферлі қоспа), немесе екі қышкыл тұздардың қоспасы   да    (NаН2РO4 + Na2НРO4 —фосфат    буферлі қоспа) буферлі қасиет көрсетеді. Буферлі ерітінферлі ерітшың.здарының  қоспаСмен технологиясыділерге қышқыл немесе сілті қосқанда, иә болмаса оларды сұйылтқанда рН өзгермей тұрақты болуын   буферлік әсер  деп атайды.

Буферлік әсердің сақталу шегін буферлік сыйымдылық (В) деп атайды. Буферлік сыйымдылықтың сандық мәні рН-тің шамасы 1-ге өзгергенге дейін 1л буфер ерітіндіге қосатын күшті қышқылдың немесе күшті негіздің грамм-эквивалент санымен анықталады.

В=                                                        (5)

мұндағы В — буферлік сыйымдылық, n — қосқан қышқылдың немесе негіздің грамм-эквивалент саны; рН — қышқыл немесе негіз қосқанға дейінгі, рН2 қосқаннан кейінгі буферлі ерітіндінің рН-ы. Қышқыл қосқанда рН кемиді де, В теріс мәнді, ал негіз қосқанда рН артады да В — оң мәнді болады.

 

Буфер ерітінділері  әдетте құрамында әлсіз негіз және оның тұздары бар,  (мысалы,  CH COOH+CH COONa) немесе әлсіз негіз және оның тұздары бар  қоспа. Мысалы, NH OH+NH CI сутек иондарының белгілі концентрациясында. Буфер ерітінділерінің рН мәндері  аз мөлшерде күшті қышқыл немесе сілті қосқаннан және ерітіндіні сұйылтқаннан өзгермейді, ол орта шарттары өзгермейтін жағыдайда химиялық  процесстер жүргізуге мүмкіндік береді. Буфер ерітіндіге күшті қышқылдың аз мөлшерін қосқанда, күшті қышқылдың сутек иондары әлсіз қышқыл молекулаларымен байланысады, сондықтан бұл ерітіндінің қышқылдығы бірден жоғарыламайды. Егер буфер ерітіндіге аз мөлшерде сілті қосса, онда оның гидроксил иондары әлсіз қышқылдың сутек иондарымен су молекуласына байланысады. Тәжірибе буферлік ерітінділер сумен сұйылтса да  өз қышқылдығын өзгертпейді. Ол, былай түсіндіріледі: әлсіз қышқылдың  диссоция  дәрежесі сұйылтқанда  көбейеді  және сутек иондарының концентрациясы іс жүзінде тұрақты болып қалады.

Буфер ерітінділер химия тәжірибесінде кеңінен қолданылады, ол түрлі организмдердің өмір сүру процесінде маңызды рөл атқарады. Көптеген өмір сүру процестер тек рН тың белгілі мәнінде ғана жүреді. Тірі ағзада рН  тұрақтылығы табиғи буферлік қоспалармен ұсталады  (мысалы, адам ағзасында  фосфаттық буферлік қоспалар NaH РO  +Na  HРO  , карбонатты буферлік қоспa H CO  +NaHCO  бар). Буфер қоспалар аналитикалық химияда және өндірісте кеңінен қолданылады: сапалық таңдаудың  жүйелік әдістерінде аналитикалық топтарды бөлгенде, бөлек иондарды тапқанда және шығарғанда, сирек элементтерді бөлгенде, шикізатты флотациямен байытқанда және т.б.

Буферлік қоспадан түзілетін рН көлемін теориялық есептейді.

Егер буферлік қоспаның қышқылы әлсіз және (К       10) аз ғана диссоцияланса, онда есептеуді келесі жолмен жүргізеді:

AH   H+A

NaA      Na+A

 

Буферлік сыйымдылық

Кез келген қышқылды негізді буферлік ерітіндінің үш көрсеткіші бар:

1)қышқылдық деңгейі

2)қышқылдық интервалы

3)буферлік сыйымдылық

Мысалы, ацетаттық қоспада деңгей  қышқыл, қышқылдық  интервалы 3,7 -5,7.

4)рН 3,8 болғанда буферлік сиымдылық  0,10тең, рН 4,8 — 0,23 тең: қышқылдың және қосарласқан негіздің  қосынды концентрациясында 0,1моль/л.Күшті қышқыл немесе күшті негіз қосқанда орта қышқылдығына буферлік ерітіндінің қарсыласуы буферлік сиымдылықпен сандық  (П)  көрсетіледі. Буферлік  сыйымдылық  1 л буферлік ерітіндіге қосқанда ерітінді рН ын бірлікке өзгертетін күшті қышқыл ( негіз ) көлемімен анықталады.

Буферлік сыйымдылықты былай  қарастыруға болады:

А)буферлік ерітіндіге күшті қышқыл қосқанда:

П                                                (1)

Мұнда С   ерітіндіге енгізілген күшті қышқыл концентрациясы (минус таңбасы күшті қышқыл енгізгенде ерітінді рН азаюын көрсетеді) .

Б) буферлік ерітіндіге күшті негіз қосқанда:

П                                                (2)

Мұнда С  ерітіндіге енгізілген күшті негіз концентрациясы.

Күшті протолит  ( қышқыл немесе негіз ) енгізгеннен ерітінді рН ың  өзгерісі елеусіз болғандықтан, буферлік сиымдылықты шексіз өте аз шамалардың дифференциалы арқылы қатынасыменанықтайды. Буферлік сиымдылықты есептеу теңдеуін шығарамыз. Ол үшін HA+NaA қышқыл буфер ерітінді аламыз.

Материалдық  баланс шарттарын жазамыз:

[HA]+[A] = C                                   (3)

Электрбейтараптылық шарттарын жазамыз:

[H ]+[Na ] =  [OH]+[A]                    (4)

Қышқылдың диссоцияланбаған молекулаларының концентрациясын  қышқылдық константасынан табамыз:

К                                               [HA]                                   (5)

(5) теңдеуді (3) теңдеуге қоямыз:

 

 

 

 

 

 

Әлсіз қышқылды күшті негізбен титрлеу

 

Бастапқы ерітіндінің қышқылдығы әлсіз қышқылдың электролиттік  диссоциялану  константасымен анықталады:

1)10мл 0,1 н. HAc (H )                                                                             рН =  3

2)10мл 0,1 н. HAc+ 5 мл 0,1 н.  NaOH

 

Ерітіндінің қышқылдығы ерітіндідегі  буфер қоспасы HAc+NaAc болуымен анықталады. Осыдан:

[H]

Қышқыл мен оның тұзының концентрациясын  ерітіндінің  сұйылтуын ескере  отырып анықтаймыз:

 

[H ]                                                                                        рН =   5

3) 10мл 0,1 н. HAc+9мл 0,1 н. NaOH                                                           рН  =  6,0

4) 10мл 0,1 н. HAc+9,9мл 0,1 н. NaOH                                                        рН   = 7,0

5) 10мл 0,1 н. HAc+9,99мл 0,1 н. NaOH                                                      рН  =  8,0

6) 10мл 0,1 н. HAc+10мл 0,1 н. NaOH      р р:  NaAc, H O

Ерітіндінің қышқылдығы NaAc  тұзының гидролизімен анықталады:

NaAc    Na + Ac

Ac+ H O  HAc+ OH

 

(OH )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тақырыбы:  Комплексті  қосылыстар

  1. Координациялық теорияның негіздері
  2. Комплексті қосылыстардың  негізгі  түрлері
  3. Комплексті қосылыстардың  номенклатуралары
  4. Комплексті қосылыстардың құрамындағы  көбінесе  оң  зарядты  келетін  иондардың  бірі  комплекс  құрушы  немесе  орталық  ион  деп  аталады.  Осы  комплекс  құрушы  ионның   төңірегіне  зарядтары  қарама-қарсы  иондар  немесе  нейтрал  молекулалар  жиналады, яғни  координацияланады.  Осындай  иондар  мен  молекулалар  лигандтар  деп  аталады.  Комплекс  құрушы  ион  және  лигандтар  комплексті  қосылыстардың  ішкі  сферасын  құрады.  Ішкі  сфера  әрқашан  квадрат  жақшаға  алынып  жазылады.  Ішкі  сфераға  сыймай  қалған  иондар,  одан  біраз  қащық  жерде  орналасып,  комплексті  қосылыстың  сыртқы  сферасын  құрады.  Сыртқы  сфераны  құрайтын  иондар  квадрат  жақшаның  сыртына  жазылады.  Лигандтардың  жалпы  саны  комплекс  құрушы  ионның  координациялық  саны  деп  аталады.

Комплексті  қосылыстар  құрамында  лиганд  ретінде  т.б  теріс  зарядты  иондар  және    полюсті  нейтрон  молекулалар  болуы  мүмкін.  Осыған  байланысты  лигандтар  табиғатына  қарай  үш  түрлі  комплексті  қосылыстар  ретінде  болады:

  1. Лигандтары тек  иондар

 

ион

  1. Лигандтары   тек  полюсті  нейтрал  молекулалар

 

полюсті  нейтрал  молекула

  1. Лигандтары  әр  иондар,  әрі  полюсті,  нейтрал  молекулалар:

 

 

полюсті  нейтрал

Сыртқы  сфера  ретінде  оң  және  теріс  иондар  болса  алады.

Мысалы:

2) Комплектісі  қосудың  негізгі  түрлеріне  төмендегілер  жатады:

  1. Аммиактар.  Лигандтары  тек  аммиак  молекулаларынан  тұратын  комплексті  қосылыстар.  Мысалы:
  2. Аквакомплекстер.  Лигандтары  тек  су  молекулаларынан  тұратын  комплексті  қосылыстар.  Мысалы:
  3. Ацидокомплекстер.  Лигандтары  тек  қышқыл  қалдықтарынан  тұратын  комплексті  қосылыстар.  Мысалы:
  4. Гидроксокомплекстер.  Лигандтары  тек  гидроксид  топтарынан комплексті  қосылыстар  тұратын.  Мысалы:
  5. Аралас  комплекстер.  Лигандтары  әр  түрлі  болып  келетін  комплексті  қосылыстар.  Мысалы:

3)  Комплексті  қосылыстардың  номенклатурасын  дұрыс  беру  үшін  алдымен  лигандтардың  аттарын  тура  атау  керек.  Ион  түріндегі  лигандтарды  атау  үшін,  олардың   латынша  аттары  “о”  деген  жалғау  керек.  Мысалы, Cl-хлора,  CN-циано,   сульфито.  Нейтрал  лигандтарды  былай  атацды:   алюмин,  аква,  т.б.

Лиганд  сандарын  грек  сандарымен  атайды:  1- мано,  2- ди,  3- три,  4- тетра,  5- пента,  6- гекса.  Мано  санын  айтпауға  болады.

1) Комплексті  ион — анион.  Атау  сыртқы  сфераның  атынан  бпсталып,  содан   кейін  лигандтардың  аттары,  соңында  Рим  саны  арқылы  тотығу  дәрежесі  көрсетілген  комплекс  құрушы  ионның  латынша аты  “аты”  деген  жалғаумен  аяқталады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дәріс  № 5

Тақырыбы:  Тұздар  гидролизі.

Көптеген  заттар  белгілі  бір  еріткіште  еріген  кезде,  заттардың  құрамындағы  бөлшектердің   еріткіш  бөлшектерімен  өзара  әрекеттесуін  сольволиз  деп  атайды.  Ал  еріткіш  ретінде  су  алынса,   бұл  құбылыс  гидролиз  деп  аталады.  Тұздар суда  ерігенде,  олардан  бөлінген  тұз  ионының  су  құрамынан  пайда  болатын  сутек  және  гидроксид  иондарымен  өзара  әрекеттесуін  тұздардың  гидролизі  деп  атайды.

Тұздың  өзін  қышқыл  мен  негіздің  арасынан  түзілген  зат  деп  қарасақ,  онда  құрамы  жағынан  4  түрлі  тұз  кездеседі:

  1. Әлсіз қышқыл  мен  күшті  негізден  түзілген  тұз.
  2. Күшті қышқыл  және  әлсіз  негізден  түзілген  тұз.
  3. Әлсіз қышқыл  және  әлсіз  негізден  түзілген  тұз.
  4. Күшті қышқыл  және  күшті  негізден  түзілген  тұз.

Тұздар  гидролизге  түсу  үшін  3  түрлі  жағдай  керек.  Гидролиз  кезінде  әлсіз  қышқыл  мен  әлсіз  негіз  екеуі  бірдей  түзілуі  керек.

Тұздар  суда  ерігенде  тұздың  табиғатына  қарай  ерітінді  орталығының  реакциясы  әр  түрлі  болуы  мүмкін.  Ең  нейтрал  зат,  өте  әлсіз  электролит  деп  айтып  кеткенбіз,  бірақ  тұз  суда  еріген  кезде,  оның  әсерінен  су  молекулалары  иондар  түзе  бастайды.

 

Таза  суда  қанша  Н+   ионы  болса,  сонша  ОН  ионы  бар,  сондықтан  су  орталығының  реакциясы  нейтрал  келеді.

1)  Әлсіз  қышқыл  және  күшті  негізден  түзілген  тұздардың  гидролизі:

 

 

 

 

 

Жалпы  түрі

 

 

 

Судың   Н+  ионы  байланысады,  ОН  байланыспайды.  Гидролиз  кезінде  әлсіз  қышқыл  (Н2CO3)  түзіледі.  Ерітінді  орталығының  реакциясы  сілтілік  немесе  .

2) Күшті  қышқыл  және  әлсіз  негізден  түзілетін  тұздың  гидролизі

Сатылану   түрі

 

 

 

 

 

Жалпы  түрі:

 

 

 

Судың   ОН  ионы  байланысады,  Н+  ионы  байланыспайды.  Гидролиз  кезінде  әлсіз  негіз    түзіледі.  Ерітінді  орталығының  реакциясы  қышқылдық,  яғни  .

Әлсіз  қышқыл  және  әлсіз  негізден  түзілген  тұздың  гидролизі

 

 

Судың  Н+  және  ОН  ионының  екеуі  де  бірдей  байланысады.  Ерітінді  ортаның реакциясы  нейтрал  болып  қала  береді,  яғни

  1. Күшті қышқылдан  және  күшті  негізден  тұз  гидролизге  түспейді.  Енді

осының  себебіне   тоқталайық:

 

 

Күшті  қышқыл  да,  күшті  негіз  де  ерітіндісінде  иондар  күйінде  болады.  Судың  ОН+  және  ОН  иондарының  екеуі  де  байланыспайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тақырыбы:  Тотығу — тотықсыздану  реакциялары.

Сұрақтар:

  1. Тотығу — тотықсыздану  реакциялары.
  2. Электрондық  байланыс   әдісі.
  3. Иондық — электрондық  әдіс.
  4. Негізгі  тотықтырғыштар  және  тотықсыздандырғыштар.
  1. Реакциялардың 2  түрі  бар:

1)  Реакция  кезінде  элементтер  атомдарының  тотығу  дәрежелері

өзгермейтін  реакциялар.  Мысалы:

 

Бұл  реакциялар  алмасу  реакцияларына  жатады.

2)  Реакция  кезінде  кейбір  элементтер  атомдарының  тотығу  дәрежелері

өзгеретін  реакциялар.  Мысалы:

;

 

Мұндай  реакциялар  тотығу — тотықсыздану  реакцияларына  жатады.

Кейбір  элементтер  атомдарының  тотығу  дәрежелері  өзгеру  арқылы  жүретін  тотығу — тотықсыздану  реакциялары  деп  атайды.

Электрондар  беріп  жіберетін  атомдар , молекулалар, иондар тотықсыздандырғыш   деп  аталады,  ал  реакция  кезінде  өздері  тотығады.  Электрондарды  қосып  алатын  атомдар,  молекулалар,иондар  тотықтырғыш  деп  аталады,  ал  реакция  кезінде  өздері  тотықсызданады.

Әр  реакция  заттың  масса  сақтау  заңына  бағынады.  Сондықтан  тотығу — тотықсыздану  реакция  теңдеуін  жазғанда,  бір  элементтің  атомдар  саны  сол  жақта  қанша  болса,  оң  жақта  да  сонша  болу  принципі  орындалу  керек.  Осы  принципті  орындау  үшін,  төмендегі  жағдайларды  жақсы  білу  қажет:

  • Бос күйіндегі  элементтер  атомдарының  және  жай  заттар  құрамындағы  тотығу  дәрежелері  нольге  тең. Мысалы:

Na0,  S0,  P0,  H20,  O20,  Cl0,  I0

  • Қосылыстарда: О2-, F1-
  • Қосылыстардағы сутек  атомының  тотығу  дәрежесі  1+ ;   H1+
  • Менделеев жүйесінің  IA,  IIA,  IIIA  топтарындағы  элементтер  атомдары  өздерінің  қосылыстарында  топ  нөмеріне  сәйкес  оң  тотығу  дәрежелерін  көрсетеді.  Мысалы:

Na1+ ,  K1+ ,  Ca2+ ,  Al3+

Мұнымен  қатар  қосылыстарды  Al1+  және  Zn2+  тотығу  дәрежелерін  көрсетеді.

  • Молекула құрамына  кіретін  атомдардың  тотығу  дәрежелерінің  алгебралық  қосындысы  нольге  тең, сондықтан  молекуа — нейтрал  зат.
  1. Тотығу — тотықсыздану реакциялары теңдеулерін  құрудың  2  әдісі  бар:
  • Электрондық баланс  әдісі.
  • Иондық электрондық  әдіс  немесе  жартылай  реакциялар  әдісі.
  • Электрондық баланс  әдісі.
    1. Реакцияға кірген  және  одан  шыққан  заттардың  формулаларын  жазады:

 

б)  Реакция  кезінде  қандай  элементтер  атомы  өзінің  тотығу  дәрежесін  өзгертетінін  табады.

в)  Электрондық  теңдеулер  құрады.

  1. c) Келген электрондар  ионы  кеткен  электрондар  санына  тең  болу  керек,  ол  үшін  электрон  алдындағы  сандарды  коэффициент  ретінде  қолданып,  сызықша  сыртына  орындарын  ауыстырып  жазады.  Осы  екі  коэффициент  тақ  сандар  болса,  екіге көбейтеді,  жұп  сандар  болса,  қысқартады,  ал  біреуі  тақ,  екіншісі  жұп  сандар  болып  келсе,  сол  беттерімен  қалдырады.

5)  Осы  табылған  коэффициенттер  ең  негізгі  коэффииенттерге  жатады.  Оларды  құрамында  тотығу  дәрежелері  өзгерген  элементтер  атомдары  бар  заттардың  алдарына  қойып  шығады.  Осы  қойылған  коэффициенттерді  өзгертуге  болмайды.  Қалған  заттардың  алдарына  қоятын  коэффициенттерді  заттардың  құрамындағы  элементтердің  сан  мөлшерін  есептеу  арқылы  табады.

6)  Ең  соңында  тотығу — тотықсыздану  реакциясының  дұрыс  теңдеуін  жазады:

 

Осы  әдіс  арқылы  барлық  тотығу — тотықсыздану  реакцияларын  теңестіруге  болады,  бірақ  оның  бір  кемшілігі  —  реакция  механизмін  жақсы  түсіндіре  алмайды.

  1. Бұл әдіс  тек  су  ерітінділерінде ғана  жүретін  тотығу — тотықсыздану  реакцияларының  теңдеулерін  құруға  қолданылады,  бірақ  реакция  механизмін  жақсы  түсіндіреді.  Осы  әдіс  реакция  теңдеулерін  құру  үшін  ең  алдымен  қандай  атомдар,  молекулалар,  иондар  қандай  атомдарға,  молекулаларға,  иондарға  айналатынын  анықтайды.  Осы  процестердің  жекеленген  жартылай  реакция  теңдеулерін  жазады.  Бұл  сәтте  күшті  электролиттер  ион  түрінде,  ал  әлсіз  электролиттер  газдар,  тұнбалар,  молекула  түрінде  жазылады.

1)  қышқылдық  ортада  жүретін  реакцияны  теңдеу

а)  реакция  схема  жазылады:

 

2)  Жекеленген  жартылай  реакцияларды  жазып,  оларды  теңестіреді:

 

 

Жалпы,  осы  жартылай  реакциялардың  сол  және  оң  жақтарындағы  әрбір  элемент  атом  сандары  тең  болу  керек.

3)

4)

 

  1. Құрамында тотығу  дәрежесі  жоғары  болып  келетін  элемент  атомы  бар  қосылыстарды  дәрежесі  төмен  болып  келетін  элемент  атомы  бар  қосылыстарда  тотықсыздандырғыштарға  жатқызамыз.

Күшті  тотықтырғыштарға:

  • VIA және  VIIA  топтарының  ең  жоғарғы  жағында  орналасқан  металл  еместер  (O2, Fe, Cl2, Br2, I   т.б.)
  • Күшті қышқылдар  (H2SO4,  HNO3)
  • Құрамында өте  жоғарғы  тотығу  дәрежелерін  көрсететін  қышқыл  құрушы  элемент  атомы  бар  қышқылдардың  тұздары.  (KClO3,  KClO4,  KMnO4,  K2Cr2O7  т.б.)
  • Сутектің асқын  тотығы — сутек  тероксиді,  озон  т.б.  күшті  тотықсыздандырғыштарға:

1)  барлық  металдар

2)  тотығу  дәрежелері  төмен  болатын  металл  катиондары  бар  қосылыстар  (FeSO4,  SnCl2 т.б.)

3)  сутек,  көмір  (II)  оксиді,  кокс,  иодидтер,  сульфиттер,  сульфаттар  т.б.

 

 

 

 

 

 

Дәріс  №10

Тақырыбы:  Аналитикалық  таразы.

 

Қазіргі  уақытта  химиялық  анализде   қолданылатын  ең  қажетті  және  ең  дәл  өлшегіш  аспап — аналитикалық  таразы.  Химиялық  анализде  таразының  5  түрі  қолданылады.

  • Технолгиялық (техникалық)  таразыны   заттар  мен  нәрселерді  1кг-ға  дейін  0,01 г  дәлдікпен  жуықтап  өлшеуге  пайдаланады.
  • Аналитикалық таразыны  шекті  жүгі  200г  дейінгі,  0,0001г  дәлдікпен.
  • Жартылай микроаналитикалық  таразы  шекті  жүгі  100г  және  0,01мг  дәлдікпен.
  • Микроаналитикалық таразы  шекті  жүгі  20г  және  0,0001мг  дәлдікпен.
  • Ультромикро таразы  шекті  жүгі  1г  және  0,000001мг  дәлдікпен.

Аталған  аналитикалық  таразылардың  түрлерін  бір  табақты  және  екі  табақты  деп  бөледі.

Екі  табақты (рычаг) аналитикалық  таразының  технохимиялық  бірге,  жұмысшы  (негізгі)  бөлшектері  бірдей  болады,  олар  тек  қана  өлшемдерімен,  детальдарының  даярлану  дәлдігімен  және  кейбір  қосымша  тетіктермен,  демек  өлшеудің  дәлдігі  және  жылдамдығымен,  шекті  жүгімен  ерекшеленеді.

АВ-200  аналитикалық  таразысы.  Таразы  шыны  футляр  ішіне  жинақталған,  оның  екі  жағындағы  есіктері  ашылады  және  алдыңғы  қабырғасы  көтеріледі.  (9.1- сурет).

Олар  тең  иінді  рычаг  болып  келетін  (1)  күйентеден  тұрады,  күйентенің  ортасына  қырлары  төмен  қаратылған  металл  немесе   агат  призма  (2) орнатылған.  Ол  (3)  тірек  бағанасына  қатысты  күйентенің  тірек  нүктесі  болып  табылады.  Күйентенің  ұштары  дәл  осындай  призмалар  орнатылған,  олардың  бір  қыры  жоғары  қаратылған.  Осы  призмаларға  4 ілмешектер  арқылы  5  таразы  табақтары  ілінген.

Күйентенің  ортасына  ұзын  тігінен  вертикаль (6)  бағдарша  орнатылған,  оның  төменгі  ұшы  таразы  тербелгенде,  (7)  бөліктерге  бөлінген  шкала  бойлай  қозғалады.

Шкаланың  орталығында  нөлдік  бөлік,  ал  екі  жағында  он-оннан  бөлінген  бөліктері  бар.  Таразының  қажалатын  бөліктерін  қажалудан  сақтау  үшін,  таразыны  (8)  арретирмен  қамтамасыз  етеді,  яғни  таразының  күйентесін  көтеріп  және  оны  тыныштық  күйге  әкелетін  тетік.  Таразының  екі  табағының  астына  да  (9)  рычаг  көмегімен  табақ  тежегіштері  (10) қойылады.  Олар  табақтардың  тербелісін  тоқтатады.

Күйентенің  (2) орталық  призмасы  және  таразы  табақтары  көтеріліп  тұрғанда,  таразы  жұмыссыз  жағдайда,  яғни  арретирленген  болады.

Өлшенетін  нәрселерді  және  таразы  тастары  тек  қана  арретирленген  таразыға  алып,  салуға  болады.

Таразыны  жұмыс  жағдайына  клтіру  үшін  арретирді  сол  қолмен  жайлап  сағат  тіліне  қарсы  шегіне  дейін  төмен  түсіру  керек.  Арретирленбеген  және  жүктелмеген  таразы  дұрыс  жұмыс  істегенде  бағдарша  шкала  бойынша  орталықтан  (нөлдік)  орын  алу  қажет.

Өлшенетін  зат  пен  тастардың  теңестірілгенін  теңестіру  үшін  де  арретирдің  тұтқасын  жайлап  сағат  тіліне  қарсы  төмен  бұру  керек.

Аналитикалық  таразыда  өлшеу  үшін  таразы  тастар  (9.2-сурет)- дәл  гірлердің  қолданылады.  Гірлерді  тырнап  кетуден  сақтау  үшін  футлярдың  ішін  барқытпен  астарлаған.  Аналитикалық  грамдық  гірлер  оларды  тотығудан,  демек  массаның  өзгеруінен  сақтау  үшін  никелмен  немесе  хроммен  қапталған.  Әрбір  газ  үшін  футлярда  өзінің  ұяшығы  бар.

Миллиграмдық  гірлер  болатын  футлярдың  бір  бөлігі  шынымен  жабылға,  оны  тек  қана  тастарды  пайдаланғанда  ашады.

Әрбір  футлярда  тастармен  бірге  ұштығы  пластмасса  немесе  мүйізден  жасалған  пинцет  бар,  ол  таразы  тастарды  тырнап,  олардың  массасын  өзгертіп  жібермеу  үшін  қолданылады.  Тастарды  қолмен  алуға  болмайды,  себебі  оларды  ластап,  дәлдігін  жойып  аналитикалық  жұмысқа  жаратпай  тастауға  болады.

Аналитикалық  димпферлік  АДВ-200  таразысы.

Бұл  таразы  (9.3-сурет)  айтарлықтай  ерекшеліктері  сол,  таразы  табақтарының  тербелуін  тежейтін  арнайы  құрылғылар — демпферлер  мен  (1)  жабдықталған.

Демпфер  бір — біріне  кіретін  екі  алюминий  цилиндрден  тұрады.  Сыртқы  цилиндр  таразының  вертикаль  тірек  бағанасына  қозғалмайтын  етіп  орнатылған,  ішкі  цилиндр  таразы  сырғасына  ілмекпен  ілінген.

Массалары  10-нан  990мг-ға  дейінгі  таразы  тастарды  өлшегенде  кәдімгі  аналитикалық  таразыдағыдай  таразы  табақтарына  салмай  арнайы  тұтқа  (2)  көмегімен  күйентенің  оң  иініне  орнатылған  ойындылары  бар  горизонталь  планкаға  сақиналар  түрінде  іледі.  Әрбір  сақина  планканың  үстінде  тұратын  арнайы  ілгектерге  ілінген.  Дискілі  тұтқа  арқылы  қозғалысқа  келтірілген  рычагтар  жүйесі  көмегімен  сақинаның  кез-келгенін  планкаға  орнатып  немесе  одан  түсіруге  болады.  Миллиграмдық  таразы  тас  массалары  10, 10, 20, 50, 100, 200, 500 мг-дық  сегіз  сақинадан  тұрады. (2)  дискілі  тұтқа  екі  айналатын  3,4  лимбтен  тұрады.  (4)  сыртқы  лимб  “0”-ден  “9”-ға  бөлінген.  Әр  бөлігіне  100  мг  жүк  сәйкес  келеді. (3) ішкі  лимбте  (көмегімен  массасы)  шеңбер  бойлай  “00”-ден  “90”-ға  дейінгі  цифрлар  тұрады.  Дискілердің  қасында  (5)  көрсеткіші  орналасқан,  ол  планкаға  ілінген  таразы  тастардың  жалпы  массасын  көрсетеді.

АВД-200  димпферлік  таразысында  жарық  экранды  оптикалық  құрылғысы  бар  (6)  микрошкалалы  вейтограф,  ол  бойынша  грамның  мыңдық  және  он  мыңдық  үлесін  есептеп  шығарады.  Таразы  футлярының  артқы  қабырғасында  орналасқан  лампының  экран  жарықтанады  және  таразыны  арритирленгенде  трансформатор  арқылы  автоматты  түрде  қосылады.  Шкаланың  нөлі  (7)  винт  арқылы  орнатылады.  Таразыны  арретир  (8)  арқылы  жұмыс  жағдайына  келтіреді.

        Бір  табақты  аналитикалық  таразы  ВАО -200.

Таразы  (9.4-сурет)  бұл  түрін  рычагты  және  торзионды  етіп  шығарады,  ол  ең  үлкен  массасы  200г  болатын,  өлшенетін  дененің  ауырлық  күші  әсерінен  жіңішке  спиральды  серіппенің  деформациялануы  негізделген.  Торзионды  таразы  өлшеу  процесі  30 с  аспайды.  өлшенетін  нәрсе  таразының  табағына  немесе  ілгекке  орналастырылады  да,  арретирді  ашып,  жарық  шкала  бойынша  массаны  санайды.  Рычагты  бір  табақты  таразыда  өлшеу  де  толық  механикаландырылған  және  таразы  тасты  қолданбай  орындалады.  Өлшеу  операциясы  өте  жеңіл.

Аналитикалық таразыда жұмыс істеу принциптері.

АДВ — 200 демпферлі таразыда өлшеу техникасы. Аналитикалық таразы өте сезгіш және дәл өлшейтін аспап, сондықтан олардың жұмысына теріс әсер ететін сыртқы әсерлерден сақтау керек. Әсіресе, теріс әсер ететіндер: а) механикалық тербелістер; ә) температураның өзгеруі; б) ауаның ластануы. Сондықтан оларды жеке бөлмеге — өлшеу бқлмесіне — үстелдердің үстіне металл кронштейндермен және берік қабырғаға орнатады.

Аналитикалық таразыны пайдалануға келесі ережелерді сақтау керек.

  1. Өлшеу бөлмесіне ұшқыш заттарды кіргізбеу керек.
  2. Өлшенетін нәрселер құрғақ болуы қажет. Қатты заттарды сағат әйнегінде не стаканда, ұшқыш және гигроскоптық заттарды — бюксте өлшейді.
  3. Өлшегенде берілген таразының тастарын пайдаланыңдар, таразы мен тастардың нөмері бірдей болуы қажет.
  4. Шекті жүк көрсеткіштігінен 200 г-нан артық таразыға жүк салмаңдар.
  5. Өлшегенде таразыға дәл қарама — қарсы отырыңдар.
  6. Өлшенетін затқа қосып, алуды таразыдан тыс жасаңдар.
  7. Таразы тастарды жоғары соқпақтау бөлігінен ұштығы пластмасса немесе мүйіз болатын пинцетпен алыңдар, ол таразы тас футлярында сақталады. Пинцетті басқа мақсатқа қолдануға тиым салынады.
  8. Таразының табағына тастарды олар футляр ұяшығында қалай жатса, солай бірізділікпен салыңдар.
  9. Таразы тастарды таразының табағының ортасына тұратындай етіп орналастырыңдар, әйтпесе табақ қисайып, өлшеу нәтижесі қате болады.
  10. Өлшеп болғаннан кейін таразыдан жүкті алып,табақты жаққышпен (кисточкамен) немесе замшымен ластан тазартыңдар.
  11. Аптасына бір реттен кем емес таразының табақтарын және таразы тасты спиртпен сүртіп тұрыңдар.
  12. Жылына екі рет аналитикалық таразыны шебер қарап оның сезгіштігіне, иіндерінің теңдігіне, микрошкаланың жарықтығына және арретирдің жұмысына профилактикалық реттеулер жасауы қажет.

АДВ — 200 таразысында өлшеу техникасы. Демпферлік таразыда өлшегенде операциялардың келесі жүйелілігін сақтаңдар.

  1. Вейтограф жарықтандырғышын штепсельді айыры бар бау арқылы торапқа қосады.
  2. Орнықтыратын винттер көмегіме дәл деңгей бойынша таразыны орнықтырады.
  3. Күйентенің оң иінінен планкадан түсірілген сақиналардың салмағын немесе салмағының әр түрлілігін тексереді, ішкі лимптың “0” көрсеткіш бағдаршаға б қарсы орналасуы қажет.
  4. Таразының бағдаршасының орнын нөлдік бөлікке реттейді, ол үшін шкаф есіктерін ашпай, шкаф қарсысындағы арретир дискін сол қолмен сағат тіліне қарсы соңына дейін жайлап бұрайды. Вейтограф экранында жаңған шам микрошкаланың үлкейтілген көрінісін жарықтандырады. Егер таразы жүксіз болса, шкаланың жай микрошкала экранда вертикаль сызықпен дәл келмесе, онда 7 реттегіш винт арқылы осы немесе басқа жаққа бұрып жеткізеді,ол арретир 8 үстінде орналасқан.
  5. Таразының сол табағына өлшенетін нәрсені, ал оң табағына пинцеттің көмегімен массалар грамның бүтін санын құрайтын таразы тастардан гірлерді салады. Соңғы бір грамдық гір сақиналар арқылы өлшеуге кіріседі.
  6. Таразы футлярының есіктерін жауып, планкаға таразы тас — сақиналарды орналастырады, олардың массасы грамның ондық және жүздік үлесін құрайды. Грамның ондық үлесін анықтау үшін сыртқы лимптың көмегімен 500, 200, 100 мг таразы тастарды бір ізділікпен іледі, таразы бағдаршысының қай жаққа ауытқитынын тексереді ( егер бағдарша солға ауытқыса, таразының оң табағы ауырлау және керісінше ), осыған қарап қандай тасты алу не қосу керектігіне қорытынды жасайды. Сонан соң грамның жүздік үлестегі таразы тас — сақиналарын ішкі лимптың көмегімен кезектестіріп орналасады. Арретирді ашады; егер 6 микрошкала экранда санақ вертикаль сызықтан солға жылжыса, өлшенетін нәрсе гірден ауыр және керісінше. Арретирді жауып, лимппен жүйелі түоде басқа сақиналарды таңдайды.
  7. Жеткілікті дәрежеде грамның ондық және жүздік үлестері жүктелгеніне көз жеткізіп, микрошкала бойынша грамның мыңдық және он мыңдық үлестерін санайды. Ол үшін арретирдің дискісін бірқалыпты соңына дейін бұрады және бағдаршаның тербелісі тоқтағаннан соң экран шкаласындағы вертикаль сызықтың орнын санайды. Шкаланың ірі бөліктері грамдық, мыңдық, ал кішілері он мыңдық үлесіне сәйкес. Шкалада цифрлардың алдынды “ плюс” немесе “минус” белгілері тұрады. “Плюс” белгісі санау нәтижесін таразы тас массасына қосуды көрсетеді, “минус” белгісі шкала бойынша санау нәтижесін игеру керектігін көрсетеді. Мысалы, таразыдағы гірлер массасы 25,16 тең, ал экрандағы микрошкаланың көрсетуі г; егер санақ мәні оң болса, өлшенетін нәрсенің массасы 25,6+0,0084=25,1684 г;егер сандық мәні теріс болса, масса 25,1600-0,0084=25,1516 г. Өлшегенде микрошкаланың тек қана оң көрсеткіштерін пайдалану ұсынылады.
  8. Алынған нәтижелерді  лабороториялық  журналға  жазады.
  9. Таразы табағынан  өлшенетін  заттарды  және  таразы  тастарды  алады.  Қозғалмайтын  көрсеткіш  бағдаршаның  5  қайсысына  олардың  нөлдік  бөлігі  орныққанша  лимбтерді  айналдырып,  таразы  тас- сақиналарды  күйентені  босатады.
  10. Таразы  жарықтандырғышын  тораптан  ағытады.