1-mavzu: газлар анализининг инструментал усуллари

 

---

3 
ГАЗЛАР ТАХЛИЛИНИНГ СПЕКТРОСКОПИК УСУЛЛАРИ 
Оптикавий тахлил усуллари моддаларнинг оптик диапазондаги электр магнит тўлқинлари 
билан ўзаро таъсир самарасини ўлчашга асосланади. Маълумки, оптик диапазонга 
электормагнит тўлкин узунлигининг 100 дан 100000 гача бўлган соҳалари киради. 
Оптик усуллар ўлчанадиган катталикнинг турига, хоссасига, ўлчаш усулига, ишлатиладиган 
асбобларнинг хусусиятига қараб бир неча турларга бўлинади. 
Қутбловчи ўзаро таъсир самарасини ўлчашга асосланган усулларга рефрактометрия, 
интерферометрия ва поляриметриялар киради. Моддага ёруғлик нурининг ютилишини ўлчашга 
асосланган усуллар ассорбцион усуллар дейилади ва бунда ёруғликни модда молекулалар ёки 
ионлари ютиши ҳисобга олиниб, молекуляр – абсорбцион – колориметрия, фотоколориметрия, 
спектрофотометрия ҳамда атом – абсорбцион усулларга бўлинади. 
Моддадан чиқадиган нурнинг равшанлик даражасини ўлчашга асосланган усуллар эмиссион 
усуллар дейилади ва молекуляр – эмиссион (эмиссион спектрал ва аланга фотометрияси), атом 
– эмиссион усулларга бўлинади. 
Эмиссион спектрал тахлил усуллари газ холидаги моддаларнинг атомлари ёки ионлари 
тарқатадиган нурнинг тўлқин узунлиги, интенсивлиги ва бошқа хоссаларни ўлчашга 
асосланган. Газларнинг нур тарқатиши текширилувчи модданинг, намунанинг таркибига 
боғлиқ бўлади. 
Оптик газ анализаторларида оптик зичлик, синдириш коэффиценти ва х.к.з. ларнинг 
текширилаётган модда концентрациясига боғлиқлигидан фойдаланилади. 
Абсорбцион – оптик усуллар газлар тахлилида камроқ тарқалган бўлиб, водород, амиак, метан 
каби газлар инфрақизил нурларни хлор, озон, симоб буғлари эса ултрабинафша нурларни 
ютади. 
Спектрнинг инфрақизил соҳасида ишлайдиган газ анализаторларида нурлатгичлар сифатида 
700 – 800
0
С гача қиздирилган сим спиралларидан фойдаланилади. Спектрнинг ултрабинафша 
соҳасида ишлайдиган газ анализаторларида эса газ – разряд лампаси нурланиш манбаи бўлиб 
хизмат қилади.
Инфрақизил нурланишли газ анализаторларида қолдиқ энергия текширилаётган компонент 
билан тўлдирилган нур кабул қилгичларида ютилади. Узлукли нурланишдан фойдаланилганда 
нур қабул килгичда энергиянинг ютилиши сабабли темпиратуранинг ўзгариши, шу билан бирга 
босимнинг ўзгариши вужудга келади. Бу тебранишларни тегишли ўлчаш асбоби билан олинган 
нур қабул килгич микрофоннинг мимбранаси қабул қилади.
Бундан нур қабул қилгичда газ босимининг пулсланиши аккустик самара деб номланиб, бундай 
газ анализаторлари оптик – аккустик анализаторлар дейилади ва асосий афзаллиги унинг 
универсаллиги бўлиб, кўпчилик моддаларнинг инфрақизил ютилиш спектри бир-биридан фарк 
килишидан фойдаланилади.
Оптик аккустик газ анализаторлари газ ва буғларнинг маълум тўлқин узунлигидаги инфрақизил 
нурларни (0,76-750 мкм) танлаб ютишга асосланган. Бу газ анализаторларида одатда фақат 
тўлқин узунлиги 2,5-25 мкм бўлган нурдагина фойдаланилади. Агар газ қатлами оркали 
инфрақизил нурлар ўтказилса, улардан фақат тебраниш частотаси газ молекулаларининг 
хусусий тебраниш частоталарига тенг бўлган нурларгина ютилади.
Бунда ютилган нурларнинг энергияси молекулаларнинг кинетик энергиясини кўпайтиришга 
сарфланади ва иссиқлик тарзида ажралади. Молекулаларнинг тебраниш частотасидан фарқ 
қиладиган частотадаги нурлар эса газдан ўзгармасдан ўтади. Хар кайси газ ўзига хос спектрлар 
соҳасидаги маълум хоссали радиацияни ютади, масалан: CO – 4,7 мкм, СО
2
– 2,7 ва 4,3 мкм, 
СН
4
– 3,3 ва 7,65 мкм соҳадаги радиацияларни ютади. Бу эса оптик – аккустик усуллар билан 
газларни тахлил килишни танлаб ўтказишга имкон беради.
Танлаб ютиш ходисаси Ламберт – Бер конуни билан ифодаланади 
бунда С – текшириладиган газ намунасида нур ютадиган модданинг концентрацияси; 
К
n
– тўлқин узунлиги  бўлганда модданинг ютиш коэффиценти; 
l – намуна қатламининг қалинлиги (кюветанинг узунлиги); 

---

4 
J
0
– ва J – намуна олингунча ва намуна олингандан кейин нурланишнинг равшанлик даражаси 
(интенсивлиги). 
Бевосита ўлчайдиган бир нурли газ анализаторларида нолнинг тургунлиги анча юкори бўлади. 
Бундай асбоблар дифференциал турдаги асбобларга қараганда юкори танловчанликка эга. 
Масалан: СН
4
ни аниқлашда СО
2
, СО ва намнинг таъсири бир нурли асбоб учун икки нурли 
асбобга қараганда 3-5 марта кам бўлади. 
Ултрабинафша нурлари ютиладиган газ анализаторларида ҳаводаги Нg – буғлари 
концентрациясининг Сl
2
, H
2
S, NO
2
ва х.к.з ларнинг микдорини ўлчашда кўлланилади.
Фотокалориметрик газ анализаторларида модданинг концентрацияси эритма ёки лентанинг 
интенсив бўлишига қараб аниқланади. Эритмали ва лентали фотокалориметрик газ 
анализаторлари ёрдамида H
2
S, SO
2
, NH
3
, Cl
2
, NO
2
, NO каби газлар аниқланади. Усул ва 
асбобларнинг физикавий асоси Буғер – Ламберт – Бер қонунидир:
С=D

/(E

l

)
Бунда D

- оптик зичлик; 
E

- ютилиш коэффиценти; 
l

- кюветанинг қалинлиги. 
Фотокалориметрик 
усул 
юқори 
сезгирликка 
селективликка 
(танловчанликка) 
эга. 
Сезгирликнинг юқорилиги тахлил қилинадиган модданинг эритмада ёки индикатор лентада 
йиғиш имконияти борлиги билан тушинтирилади. Усулнинг селективлигига аниқланаётган 
модда билан реагент – индикатор ўртасида бўладиган реакция сабаб бўлади. 
Саноат корхоналари ҳавосидаги Cl
2
микдорини 20% ҳатолик билан аниқлай оладиган ФКГ – 
ЗМ ёрликли фотокалориметрик газ анализаторлари ишлаб чикилган. 
Хозирги вактда яратилган ФСЛ типидаги фотокалориметрик газ анализаторлари кимёвий 
реакция натижасида хосил бўлган лентадаги доғдан қайта ёруғлик оқими эталон ёруғлик оқими 
билан таққослашга асосланиб ишлайди.
Улар кўпрок фосген, водород сульфид, HCN кабиларни аниқлаш учун мўлжалланган. Ишлаб 
чиқариш корхоналари ҳавосидаги NH
3
миқдорини 3х10
-3
– 3х10
-2
% гача аниқлай оладиган ФСЛ 
– I – 107 фотокалориметрик газ анализаторлари кенг қўлланилади. 
Масс – спектрометрлар газларни тахлил қилишда энг такомиллашган асбоблардандир. Улар 
газларнинг физикавий ва кимёвий хоссаларидан қатъий назар, моддаларнинг изотоп ва 
молекуляр таркибини аниқлашга мўлжалланган ва тахлилни ўтказишни таъминлайди.
Тахлилда модданинг молекулалари асбобда ионлаштирилади, электр линзалар тизими 
воситасида тоза даста тарзида фокусланади, тезлатувчи электроннинг электр майдонида 
тебратилади ва электронлар коллекторида тутиб қолинади. Ион дастанинг таркиби тахлил 
қилинаётган газ аралашмасининг молекуляр таркибига мос келади. Кўндаланг магнит майдони 
таъсирида оқим ионлар массасининг уларнинг зарядларига нисбати билан фарқ қилинадиган 
ион нурларига ажралади, булар кейин коллекторга келади.
Коллектор занжирида массалари турлича бўлган ионлар токи хосил қилади, бу токлар олдин 
кучайтирилганидан кейин ўлчанади электрон қайд қилувчи қурилма ёрдамида ёзиб олинади. 
Магнит майдонининг кучланганлиги аста-секин ўзгартириб борилганида текширилаётган 
газнинг молекуляр таркибини тавсифловчи ион токлари спектори ёки масс – спектрлари 
ёзилади. Микдорий тахлил ўтказиш учун масс – спектрометрни текширилаётган газда бор деб 
тахмин қилинган хар қайси модда бўйича даражаланади. 
Масс – спектрометрларнинг конструкцияси тахлилий ва ўлчаш симларидан иборат. Тахлилий 
қисмда ион дасталари массалари бўйича хосил қилинади, шакллантирилади ва ажратилади. 
Ўлчаш қисми ионлар манбасини ва ишга тушириш тизимини стабиллашган кучланиш билан 
таъминлаш, ион токларини ўлчаш ва қайд этиш вакуум тизимида босимни ўлчаш, масса 
сонларини индекслаш ва х.к.з. лар учун мўлжалланган. 
Хозирги даврда кимёвий таркибни тахлил қиладиган МХ – 7201, МХ – 7304, МХ – 1320 ва 
изотоп тахлил қилинадиган МИ 1201Б масс – спектрометрлари ишлаб чикилган. Улардан 
масалан МХ – 7201 масс – спектрометри металларда ва уларнинг қотишмаларида водород, 
кислород, азот, карбонат ангидрид газлари ва уларнинг газ хосил қилувчи қўшилмалари 
микдорини аниқлаш учун мўлжалланган. 

---

5 
Aнaлизнинг oптик усуллaри 
Oптик aнaлиз усуллaри гaзлaр тaркибини сифaтий вa миқдoрий тaдқиқ қилaдигaн aнчa 
кенг тaрқaлгaн усуллaрдaн ибoрaт. Oптик aнaлиз усуллaригa aбсoрбсиoн вa эмиссиoн усуллaр 
ҳaм кирaди. 
1. 
Aбсoрбсиoн oптик усуллaр. Aбсoрбсиoн aнaлиз усуллaр спектрaл диaпaзoннинг 
(oрaлиқнинг) тaвсифли қисмлaридaги нур энергиясини тaнлaб ютиш қoбилиятигa aсoслaнгaн вa 
ўз нaвбaтидa oптик aбсoрбсиoн усуллaр қуйидaгилaргa бўлинaди:
1.1. 
Тўғри чизиқли ютилиш усули. 
1.2. 
Ички резoнaтoрли лaзерли ютилиш усули
1.3. 
Oптик – aкустик (OA) усул. 
1.4. 
Термoлинзaли усул
1.5. 
Кoлoриметрик вa спектрoфoтoметрик усуллaр. 
2. 
Eмиссиoн oптик усуллaр . 
Eмиссиoн oптик усуллaр –гaз рaзряди энергияси, тaшқи электрoмaгнит нурлaниш oқими 
ёки кимёвий реaксия энергияси, ҳaмдa зaррaчaлaргa сoчилиш (aтoмлaр, мoлекулaлaр, 
aерoзoллaр) энергияси ҳисoбидa қўзғaлгaн aтoм ёки мoлекулaгa ютилгaн нурнинг 
интенсивлигини ўлчaшгa aсoслaнгaн. 
Aнaлиз 
учун 
иссиқлик 
нурлaниш 
спектри 
вa 
мoлекуляр 
люминессенсиядaн 
фoйдaлaнилaди. 
Усулнинг мoҳияти шундaн ибoрaтки, бундa тaдқиқ қилинaдигaн мoлекулa у ёки бу усул 
ёрдaмидa oптик қўғaлиш ҳoлaтигa келтирилaди вa кейин улaрнинг мувoзaнaт ҳoлaтигa 
қaйдишидa рўй берaдигaн флуoрессенсия вa люминессенсиянинг интенсивлиги қaйд қилинaди. 
Oптик эмиссиoн усуллaр қуйидaгилaргa бўлинaди. 
1. 
Кимёвий реaксиянинг иссиқлик сaмaрaсидaн фoйдaлaнишгa aсoслaнгaн усуллaр.
2. 
Хемилюминессент усул. 
3. 
Флуoрессент усул. 
4. 
Плaзмaли эмиссиoн спектрoскoпия
4.1. 
Гaз рaзрядли усул 
5. 
Реле сoчилиш усули
6. 
Кoмбинирлaнгaн ёйилиш усули.