Электрогравиметриялық талдау әдісі

Жоспар

1.Кіріспе.................................................................................................................4

2.Жалпы сипаттама...............................................................................................7

2.1 Аналитикалық химия……..............................................................................7

3.Негізгі бөлім......................................................................................................10

3.1 Электрогравиметриялық  талдау әдісі.........................................................10

4.Қорытынды........................................................................................................17

5.Қолданылған әдебиеттер..................................................................................17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Бұрынғы заманнан бастап адамдар заттардың түсіне,дәміне,түріне,қаттылығына қарай олардың қасиеттерін саралап, фильтрлік әдіспен оларға әртүрлі талдау жасай білген.9-10 ғасырларға қарай Орыс патшалығында кейбір металдардың, мысалы, күміс, тазарта білген. Ал 17-18 ғасырларда приборлық анализ кеңінен етек алды.Ол туралы тәжірибелер І Петрдің жазған деректерінен білуге болады.

Негізінен, Химиялық анализ терминін белгілі ағылшын ғалымы Бойль   17 ғасырдың І –жартысында енгізген.

Бойлдың тәжірибе жұмыстарынан сірке және тұз қышқылына әсер еткен кальций мен күмісті табиғи бояғыштарды индикатор ретінде қолданған.

Алайда, Анадитикалық Химияның дамуы ЛомоносовМ.В. ғылыми жұмыстарынан кейін дами бастады.Ломоносов заттардың массаларының сақталу заңын ашқан. ‘Первые основания металлургии или рудных дел’ атты кітабында анализдің көптеген әдістерін сипаттап жазып қалдырған.Академик Т.Е.Ловиц (1757-1804 жылдары өмір сүрген) Крисалдық және химиялық құрамды байланыстырып, Микрокристаллоскопиялық анализге жол бастады.Заттардың массаларының сақталу заңына сүйене отырып, францияның атақты химигі Лавуазье кейбір оксидтерді (Н2О,СО2 ,Р2О5) және басқа да қоспаларды химиялық анализ жүргізді.

Химиялық анализді дамыта отырып,оларға тәжірибелік іс жүргізу кейбір ғалымдардың жұмыстарын кейбір ғалымдардың жұмыстарын атап айтуға болады.Мысалы,академик Севергин В.М. ‘Руководство к испытанию минеральных вод’ атты ғылыми еңбегін 1796 жылы жарыққа шығарды. ‘Способы испытывать чистоту и неподложность химических произведений’ жұмысы 1800 жылы дүниеге келген. Ал бір жыл өткеннен кейін ‘Приборское искуство или руководство к химическому испытанию металлических руд и других ископаемых тел’ атты тағы да бір ғылыми жұмысын жазды.Севергиннің мұндай нәтижелері Аналитикалық Химияның дамуына үлкен үлес қосты.

Қазан Университетінің профессоры К.К.Клаус, шикі платинаны талдап,1844 жылы жаңа химиялық элемент ашып, Рутений деп атады[1].Химия ғылымының жаңа кезеңге өтуі Д.И. Менделеевтың периодтық заңының ашылуымен басталады.Осы заң негізінде элементтердің периодтық жүйесі жасалады.Периодтық заң-жаратылыстың негізгі заңдарының бірі.Периодтық заң химиялық элементтердің , олардың қосылыстарын зерттеуге, заттың құрылысының қалай екенін іздеуге бағытталған теориялық негіз болып табылады.Осымен бірге атоның құрылысының күрделілігін теория және тәжірибе арқылы зерттеу процесіндіге ашылған жаңалықтар периодтылықтың мазмұнын терең түсінуге мүмкіншілік туғызды.

                     

Д.И.Менделеев                                                      М.С.Цвет

1903 жылы Орыстың химигі  М.С. Цвет жаңа зерттеу әдістерін  ұсынған.Оның негізгі мақсаты:ерітінді  құрамындағы элементтерді табу  еді.Бұл әдіс Хромотографиялық  анализ деген атқа ие болды.

Кеңес Одағы кезіндегі әйгілі Қазан төңкерісінен кейін барлық жерлерде, елдімекендерде өндірістік және ауыл шаруашылығы алға басып,Аналитикалық химия ғылымының алдына жаңа мақсаттар мен міндеттер қойды.30-шы жылдары өндірістік шаруашылықта өте сирек кездесетін металдар,жаңа химиялық заттар, шикізат өнімдерінің қорын көбейту мақсатында Физика-химиялық талдау әдістері өз орнын тапты.40-60-шы жылдар арасында Атомдық энергетиканы дамытуға Кеңес Үкіметі барлық күшін салды.Өте сирек кездесетін сілтілік және жерсілтілік металдарды өндіру қажет болды.Табиғи таза өнімдерді алу жұмысын дамытты, себебі оларды Электрондық өндіріске және басқа да жаңа техникалық заттарға пайдаланды[3].

Аналитикалық Химия қара және түсті металлургия , геологобақылау жұмыстары, химиялық өндірістік , ал кейіннен атом және электрондық техникаға да тығыз байланыста болды.

               

Роберт Бойль                                               Вильгельм Август Лампадиус

Сонымен, ең алғаш рет «химиялық анализ» ұғымын 1954 жылы ағылшын химигі Роберт Бойль енгізген. Кейін В.А.Лампадиус ғылымға «аналитикалық химия» ұғымын кіргізді. Аналитикалық химияның даму кезеңдері  сонау 4 (IV) ғасырда басталып,  біздің күнімізге дейін жетіп отыр.  Ең алғашында, 4-16 ғасырларда «алхимия», ал 16 мен 17 ғасырларда «иатрохимия», 17-18 ғасырларда «флагметондық» және 19-20 ғасырларда «ғылыми» деп аталды.

 

 

 

 

 

Жалпы сипаттама

Аналитикалық химия

Аналитикалық химия (грек тілінен шыққан «analsys» - «талдау», «жіктеу» деген мағынаны береді) – заттардың химиялық құрамын анықтау туралы ғылым.

 Бұл ғылымның   негізгі  міндеттері:

1)Талдау әдістерінің қолдану  шегін анықтау;

2)Түрлі заттардың құрамын  анықтау әдістерін жетілдіру;

3)Жаңа әдістемелер ұсыну.

Осыған байланысты Аналитикалық химия іргелі қолданбалы ғылым болып табылады. Аналитикалық химияда сапалық және сандық талдау жүзеге асады.

Сапалық талдау зерттелетін заттың құрамын, ал сандық талдау сол құраушы заттардың массасын немесе массалық үлесін анықтайды[2].

Аналитикалық химияда Физикалық, Химиялық және Физика-Химиялық талдау әдістері бар.

Физикалық-Химиялық талдау әдістері белгілі бір химиялық реакция нәтижесінде талданатын жүйедегі өзгерістердің: жарық сіңіру, жарықтың сыңуы, электр өткізгіштік, жылу өткізгіштік сияқтылардың физикалық сипатын бақылауға негізделген. Бұл әдістің басты ерекшелігі, мұнда заттардың реагенттермен өзара әсерлесуі ғана емес, электр тогының немесе әр түрлі сәуле шығару мен бөлшектер шашырандыларының затпен әсерлесуі шегі қолданылады.

Физикалық-химиялық талдау әдістері тобынан физикалық әдістерді жеке-дара бөліп қарастырудың негізі жоқ. Өйткені затты талдау барысында оның физикалық және химиялық касиеттері бірдей қарастырылады. Бұл әдіс көбіне өлшегіш аспаптар мен жабдықтардың көмегіне сүйенетіндіктен, шетелдік ғылыми әдебиеттерде мұны аспаптық әдіс деп те атайды.

Физикалық-химиялық талдау әдістерінің артықшылықтары:

1.Сұрыптамалы — ондаған құрамдас бөліктері арасынан бір мезгілде тек керектісін сұрыптап, таңдап алу, қайсыбір спиральді, полярографиялық, масс-спектрометр сияқты әдістермен бірге бірнеше құрамдас бөліктерді сандық әрі сапалық тұрғыдан анықтау;

2.Талдауды жүргізудің тым шапшаңдығы (бірнеше минут қана кажет);

3.Химиялық әдіске қарағанда бақылау шеңберінің тарлығы; химиялық талдауда құрамдас бөліктің 10-1-10 -2 мөлшері алынса, ал аталмыш әдісте ол 10-4 -10-5  ғана.

 

4.Физикалық-химиялық әдістерді автоматтандыру оңай. Бұл өндіріс жағдайында технологиялық процестерді бақылауға, оны автоматты түрде реттеуге мүмкіндік береді.

Сонымен бірге физикалық-химиялық талдау әдістері көмегімен берілген қоспаны белгілі бір қашықтықтан талдауға болатынын да айта кеткен жөн. Бұған Айға ұшырылған қондырғыға орнатылған рентгенфлуоресцентті жабдықты аспаппен Ай қыртысын талдау, Шолпанды қоршаған атмосфера кұрамын анықтау айқын дәлел бола алады. Мұндай зерттеулер, әсіресе, мұхит түбіндегі тұзды суды және оған тасталған, өмірге кауіпті радиоактивті заттар мен улы қосылыстар мөлшерін анықтау үшін де маңызды.

Талдаудың физикалық-химиялық әдістерін жік-жікке бөлу негізінде зерттелетін заттың физикалық қасиеті алынады. Физикалық қасиеттерге байланысты әдістер: спектрлік, электр-химиялык, хромотографиялык,, ради- ометрлік, масс-спектрометрлік, термиялык, деп аталатын топтарға бөлінеді.

Спектрлік талдау әдістері талданатын жүйенің оптикалық қасиетін өлшеуге негізделген. Ол абсорбциялык, спектроскопия, спектрофотометрия, люменесценция, рефрактометрия, поляриметрия, нефелометрия, тур- бидиметрия, т. б. әдістерді қамтиды.

Электрохимиялық талдау әдістері

Электрохимиялық талдау әдістері зерттелетін жүйенің электрлік және химиялық қасиетін өлшеуге, дәлірек айтқанда, электродтарда немесе электродтар арасындағы кеңістікте өтетін процестерді анықтайды. Мұндай кезде жүйенің потенциал, ток, электр мелшері, кедергі, ток өткізгіштік сияқты параметрлері пайда болып, өзгеріске түседі. Мәндері талданатын заттың концентрациясына пропорционал, жүйенің тиісті әрі ерекше сипаттамалары мен электрохимиялық әдістің өзін жіктеу электродтарда жүретін процестерге негізделген.

1.Электродты электрохимиялық  реакцияның жүруімен орындалатын  әдістер: потенциометрия және потенциометрлік  титрлеу, полярографиялық, ампер- метрлік  титрлеу, электрогравиметрия, кулонометрия  және кулонометрлік титрлеу.

2.Электродта электрохимиялық  реакциялардың жүруіне байланыссыз  әдістерге кондуктометрия және  кондуктометрлік титрлеу жатады. Хромотог- рафиялық әдістер тобына: газды және газ-сұйықты хромотографиялық, жұқа қабатты, ион алмастыру  т. б.  енеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Негізгі бөлім 

Электрогравиметрия

Электрогравиметриялық әдіс жұмыс кезіндегі электродта электролит құрамынан металл күйінде, не оның тотығы мен тұзы түрінде электрохимиялық шөгінді бөлінуіне, электродты электролизге дейін және одан кейін өлшеуге, бөлінген шөгіндіні массасы бойынша зерттелетін үлгіде талдауға, қажетті құрамды есептеп, анықтауға негізделген. Аналитикалық мақсат үшін кейбір металдардың катодтық бөлінуі көне электр-аналитикалық әдіске жатады. Ол арқылы кендегі, балқымадағы, әр түрлі ерітінділердегі металдарды, тіпті радиоактивті заттарды анықтайды. Бұл әдістің басты артықшылығы - онда қолданылатын құрылғының карапайымдылығы, жоғарғы дәлдігі мен кайталанымпаздылығы. Негізгі тетік - электрод мына шарттарға сәйкес болуы керек: олар электролиз процесі кезінде қосылыстармен химиялық реакцияға түспеуі, ауадағы оттекпен тотықпауы керек; электролиз кезінде бөлінетін шөгінді электродқа тығыз жабыса орналасуы қажет. Бұл талапқа платина электроды сай келеді.

Теориялық негіздері

Теориялық негіздері Электролиз кезінде ерітінді немесе балқыма арқылы өткен тұрақты токтың әсерінен заттар ыдырайды. Мұндайда катиондар деп аталатын оң зарядталған бөлшектер теріс зарядталған катодқа қарай бағытталып, онда олар тотықсызданады, ал анион деп аталатын теріс зарядталған бөлшектер анодқа қарай жылжып, онда тотығады. Электролитте оның құрамдас бөліктерінің бөліну процесі жүруі мүмкін, сондай-ақ сутек пен оттектің де бөлінуі ықтимал. Су ерітінділерінде зарядталған бөлшек түріндегі иондармен қатар диссоциацияланған судың иондары да болады.

Сутек иондарының тотықсыздану потенциалы Нернст теңдеуіне бағынады:

Е 2Н+/Н2 = -0,059 -7 = -0.413B

Е 2Н+/Н2 =Е0 2Н-/Н2-0,059рН

Бейтарап ерітінді үшін 25° С мен рН-7 яғни катодта мына реакция жүруі мүмкін:

2Н2+ О + 2е- —> 2ОН-

Қышқылды ерітінділерде осы реакциядағы потенциал мәні кемиді, айталық. а+H = 1 болганда ол нөлге тең. Электролиз кезінде катодтағы металдың бөлінуі олардың стандартты потенциалдарының мәніне тәуелді яғни металдың кернеулік қатарына байланысты. Егер катионның стандартты потенциалы сутекке карағанда, үлкен (яғни белгілі бір рН болғанда), оң мәнді болса, онда ол катодта тотықсызданып, осы ерітіндіден шөгінді түрінде бөліне бастайды. Мұндай металдар кернеулік қатарындағы сутектің оң жағында болады. Егер металдың стандартты потенциалы сутек потенциалынан едәуір кіші болса ол катодта тотықсызданбайды. Бұл жағдайда катодта сутектің бөлінуі ғана байқалады.

Белгілі бір катионның тотықсыздану мүмкіншілігі ыдырау жоне аса кернеулік (перенапряжение) потенциалдарымен анықталады.

Берілген жағдайда үздіксіз электролиз басталагын сыртқы электр қозғаушы күштің (ЭҚК) ең аз шамасын ыдырау потенциалы дейді. Электролиз жүретін жүйедегі электродтардан құрылған қайтымды гальваникалық элементтің ЭҚК шамасынан ыдырау потенциалы артық.

Еж= Ен + П + TR.

Демек, мұндағы Ебер - берілген жүйеде электролиз жүруі үшін іс жүзінде берілген кернеудің шамасы. Ал, аса кернеулік электрод пен электрохимиялық реакцияға қатынастардың қасиетіне, электродтың беткі күйіне, процестің өту жағдайына (ток тығыздығы. рН, температура) тәуелді. Аса кернеудің туындауына басты себеп - электролиздің өтуі кезінде электродтардағы құбылыстардың қайтымсыздық процесі. Электродта газ бөлінген жағдайда оның жеке атомынан молекуланың түзіліп, бөлінуі қосымша зсер тудырады.

Сонымен. электролиз кезінде электродтарға берілетін кернеу анод пен катодтың потенциал айырымасына тең: