Analitik kimyo
III Mavzu: OPTIK ANALIZ USULLARI
Download 1.59 Mb. Pdf ko'rish
|
instrumental analiz usulidan uslubiy korsatma (1)
- Bu sahifa navigatsiya:
- 3. Turbidimetrik
- 3.4. Optik analiz usullari bilan eritma konsentrasiyasini aniqlash yo’llari. 1. Darajalash grafik usuli
- Standart taққoslash usuli
- (2) 1 1 sin sin в акуум абс n (3)
- 3.6. Polyarimetrik analiz usuli
III Mavzu: OPTIK ANALIZ USULLARI . Tayanch iboralar: - Optik analiz usullari - Fotometriya usulining moҳiyati - Yutilish spektrlarining tabiati - Ёruғlik nuri yutilishining қonuni - Eritmaning optik zichligi - Buger-Lambert-Ber қonuni - Nur yutishining molyar sўndirish koefficienti - Nur yutilishining molyar sўndirish koefficientiga ta`sir қiluvchi omillar - Buger-Lambert-Ber қonunidan chetlanishlar - Ёruғlik yutilishining additivlik қonuni 48 - Fotometrik usulning afzalligi va kamchiligi - Fotometrik usulning ishlatish soҳalari - Refraktometrik usuli - Molyar refrakciya - Refraktometrik usulning ishlatilishi - Polyarimetrik usul - Optik aktiv moddalarning turlari - Polyarimetrik usulning ishlatilishi Analizning optik usullari moddalarning elektromagnit nurlanish (ёruғlik nuri) energiyasi bilan ta`sirlashishi natijasida ўzgaradigan parametrlarni ўlchashga asoslangan. Analizning optik usullari қuyidagilarga bўlinadi: 1. Refraktrometrik – moddaning ёruғlik nuri sindirish kўrsatgichini ўlchashga asoslangan. 2. Nefelometrik – eritmaga tўshaёtgan ёruғlik nurining eritmada ёyilish intensivligini ўlchashga asoslangan. 3. Turbidimetrik - eritmadan ўtgan ёruғlik nuri intensivligini ўlchashga asoslangan. 4. Polyarimetrik - қutblangan nur tekisligining burilish burchagini ўlchashga asoslangan. 5. Emission – atomning қўzgalgan ҳolatida, ya`ni elektronning bir energetik қavatdan boshқa energetik қavatga, ўtishida chiққan nur intensivligini ўlchashga asoslangan. 6. Absorbcion – moddalarning elektromagnit nurlarni tanlab yutishiga asoslangan, bўlib ёruғlik nuri yutilishining asosiy қonuniga bўysunadi. 3.1. Yoruqlik nuri yutilishining asosiy qonuni. (Buger-Lambert-Ber qonuni) Ma`lumki, modda atom ёki ionlar ёruғlikni yutganda ularning energetik ҳolati ўzgaradi, aniқrogi energiyasi kam E 1 ҳolatdan energiyasi yuқori E 2 ҳolatga ўtadi. Shu paytda modda tarkibida "elektron ўtish" rўy beradi, bu ўtish faқat aniқ 49 energiyali ёruғlik nuri (kvant) yutilganda rўy beradi. Bu yutilish faқatgina yutiladigan energiya kvantining miқdori shu elektron ўtishga tўғri keluvchi energiya farқi (∆E) ga teng bўlganda amalga oshadi, ya`ni E = E 2 - E 1 = h h - -34 joulь. Sek; v - yutilgan ёruғlikning tebranish chastotasi, Gc. Kўrinib turibdiki, tўshaёtgan ёruғlikning bir қismi moddaga yutilib қoladi. Natijada tўshaёtgan nurning bir қismi "қatlam" ga yutilib ўz intensivligini kamaytiradi. Moddadan ўtaёtgan nur intensivligi (J) ning kamayishi (J/J 0 ), yutuvchi modda miқdori (C) va қatlami қalinligi (l) orasidagi boғlanish ёruғlik yutilishining asosiy қonuni deyiladi. Ўtaёtgan nur intensivligi kamayishini ўlchash uchun, shu nurning toza erituvchidan ўtgandagi intensivligi J 0 -, aniқlanaёtgan moddaning shu erituvchidagi eritmasidan ўtgandagi intensivligi J- ni solishtirish bilan erigan modda miқdori aniқlanadi. Bir hil materialdan iborat teng қalinlikdagi қatlamda eritmadan ўtgan ёruғlikning tarқalishi va қaytishi teng bўlib, ular intensivligining kamayishi eritmaning koncentraciyasiga boғliқdir. Ҳar қanday eritmadan ўtgan nur intensivligining kamayishi ўtkazuvchanlik koefficienti bilan harakterlanadi: 0 J J Т bunda, T - ўtkazuvchanlik koefficienti J va J 0 - ўtgan va tushgan nurlar intensivligidir Ўtkazuvchanlikning manfiy ishorali ўnli logarifmi eritmaning optik zichligi deyiladi: J J A J J J J T A 0 0 0 lg : lg lg lg Eritmaning optik zichligi (A) bilan yutuvchi қatlam қalinligi orasidagi boғlanish Buger (1729 y) va Lambert (1760 y) tomonidan ўrganilgan bўlib, қuyidagicha ifodalanadi: A = R l 50 R - proporcionallik koefficienti; l - eritma қavatining қalinligi, ya`ni kyuvetaning ўlchami (sm). 1 - chizma. Buger - Lambert қonunining grafik kўrinishi Taьrif: Moddaning bir hil қalinlikka esa bўlgan bir jinsli қatlamlari unga tushaёtgan ёruғlik energiyasini teng ulushlarda yutadi. Bu boғlanish grafikda (1- chizma) қuyidagi kўrinishda bўladi. Yutuvchi қatlam teng қiymatlarga bўlingan ёruғlik intensivligi ҳar bir bўlakdan ўtganda (2- chizma) n martadan kamayib boradi, ya`ni. 2-chizma. Ёruғlik oқimi intensivligining yutuvchi қatlam қalinligiga boғliқ ҳolda ўzgarishi. 51 2 0 0 1 2 0 1 / ; n J n n J n J J n J J va ҳokazo. Umumiy ҳolda J = J 0 /n l modda koncentraciyasi doimiy bўlganda yuқoridagi formuladan foydalanib yutuvchi қatlam қalinligini, ёruғlik kuchi қanchaga kamayishini nur yutilishning molyar sўndirish koefficientini ҳam ҳisoblash mumkin. J J n l 0 logarifimlasak, n n l J J lg : lg lg 0 bilan belgilanib, nur yutilishining molyar sўndirish koefficienti deyiladi. Unda, E l J J 0 lg ifodaga ega bўlamiz. Eritma koncenraciyasi bilan eritma optik zichligi orasidagi boғlanish esa Ber қonuni (1852 y) bilan ta`riflanadi: "Yutuvchi қatlam қalinligi ўzgarmas bўlganda eritmaning optik zichligi erigan modda koncentraciyasiga tўғri proporcional bўladi. C R J J A 1 0 lg R l - proporcionallik koefficienti. Buger - Lambert va Ber қonunlarini umumlashtirib, ёruғlik yutilishining asosiy қonuni formulasiga ega bўlamiz: A = C l ёki T = 10 - Сl -lgT = C l ya`ni, eritmaning optik zichligi aniқlanuvchi moddaning molyar nur yutilishining molyar sўndirish koefficienti (ε) ga, koncentraciyasiga (C, mol/l) va yutuvchi қatlam қalinligi (l,sm) ga tўғri proporcional. l-const bўlganda eritmaga monohromatik nur tushganda, eritmaning optik zichligi bilan eritma koncentraciyasi orasidagi boғlanish grafigi қuyidagicha bўlib (3-chizma) darajalash grafigi ҳam deyiladi. 52 3 - chizma. Darajalash grafigi. 3.2. Nur yutilishining molyar so’ndirish koeffisienti. Nur yutilishining molyar sўndirish koefficientining fizik ma`nosi, l = 1 sm va C=1 mol/l bўlganda eritmaning optik zichligi A = ε C l : A = Ҳar bir modda ўzining nur yutilishining molyar sўndirish koefficienti bilan harakterlanadi. 4-chizma. Yutilish spektrining maksimumini aniқlash. ε - ning қiymati nurning tўlқin uzunligi (λ), eritmaning ҳaroratiga, erigan modda va erituvchining tabiati (hususiyati) ga boғliқ bўlib, eritma koncentraciya 53 va yutuvchi қatlam қalinligiga boғliқ emas. Analiz қilinadigan ҳar bir modda ma`lum bir tўlқin uzunlikdagi nurni kўproқ (4-chizma) yutadi va moddaning nur yutilish koefficienti shu tўlқin uzunligidagi nur bilan belgilanadi - ε λ . Analiz қilinishi mumkin bўlgan moddalar uchun ε ≥ 10 3 bўlishi kerak. Tarkibida bir nechta rangli moddalar saқlagan eritmaning optik zichligi additiv hususiyatga ega, ya`ni bir moddaning ёruғlik yutish hususiyati, shu eritmadagi boshқa moddalarning ishtirok etishiga boғliқ emas. Eritma ning optik zichligi eritmadagi ҳar bir rangli moddaning optik zichliklarini yiғindisiga teng. A = A 1 + A 2 +....+A n A 1 , A 2 ... A n moddani va ҳokazo n-chi moddaning (optik zichligi). A = ε C l ni ҳisobga olganda n n C C C l А . . . 2 2 1 1 3.3. Buger - Lambert - Ber qonunidan chetlanishlar. Buger-Lambert-Ber қonuni tajribalarda (a) bir necha marta tўғri tekshirilgan bўlsa, ҳam ayrim ҳollarda tajribada Ber қonuniga e`tibor berilmasa chetlanishlar (b) bўladi. (5- chizma) Buger-Lambert-Ber қonunini қўllash uchun қuyidagilarga e`tibor berish kerak. 5- chizma. Eritma optik zichligini eritma kocentraciyasiga boғliқligi. С, mol/l А а) А б ) А 54 1.Tўshadigan nur monohromatik (λ = const) bўlishi kerak, shunda bu cheklanishni kўrsatish uchun formula қuyidagicha ёziladi: A = l C sindirish kўrsatgichiga boғliқ. Shu sababli kichik koncentraciyadagi eritmalar ishlatiladi, chunki ularni nur sindirish kўrsatgichlari, erituvchini nur sindirish kўrsatgichi bilan bir hil bўladi. Agar koncentraciyasi katta bўlsa, nur sindirish kўrsatkichini ўzgarishi қonundan chetlanishga olib keladi. 3. Aniқlash doimiy ҳaroratda olib borilishi kerak (ya`ni termostatlarda bajariladi). 4. Tўshadigan nur bogi dastasi (pўchok) parallel bўlishi kerak. 5. Nur yutadigan zarrachaning tarkibi doimiy bўlishi kerak, agar koncentraciya ўzgarishi bilan dissociaciyalanish parchalanish polimerlanish va boshқa ўzgarishlar bўlsa, optik zichlikning koncentraciyaga boғliқligi tўғri Masalan: K 2 Cr 2 O 7 eritmasini suyultirilganda Cr 2 O 7 2- -ionlarining koncentraciyasini kamayishi bilan birgalikda, kimёviy ta`sir sodir bўladi: Cr 2 O 7 2- + H 2 O = 2HCrO 4 - = CrO 4 2- + 2H + Natijada eritmada Cr 2 O 7 2- ionlari ўrniga CrO 4 2- ionlari ҳosil bўladi. va - қiymatlari turlicha bўlib, optik zichlikning қiymati ҳam ўzgaradi. 3.4. Optik analiz usullari bilan eritma konsentrasiyasini aniqlash yo’llari. 1. Darajalash grafik usuli. Buger-Lambert-Ber қonuniga asoslanib eritmaning optik zichligi bilan eritma koncentraciyasi (standart eritma ishlatiladi) orasidagi boғlanish grafigi chiziladi, bu kўpincha darajalash grafigi deyiladi. Grafik kam deganda 3ta ёki 5ta nuқta asosida chiziladi. Noma`lum koncentraciyadagi eritmaning optik zichligi aniқlanib, darajalash grafigidan ekstrapolyaciya usulida eritma koncentraciyasi topiladi(3-chizma). 55 2. Nur yutilishining molyar sўndirish koefficienti usuli. Bu usulda bir nechta standart eritmalarning optik zichliklari aniқlanib, nur yutilishining molyar A st /lC st ҳisoblanadi. Ҳisoblangan nur yutilishining molyar sўndirish koefficientining ўrtacha қiymati olinadi. Noma`lum eritmaning optik zichligi ўlchanib, eritma koncentraciyasi C x = A n /εl formula bilan ҳisoblab topiladi. Modda miқdori пипетка K a A X V V V M C m * * * ) ( formuladan foydalanib ҳisoblanadi. M A - aniқlovchi moddaning molyar massasi (ionlar uchun elementning atom massasi) V a - (alikvot) rangli eritma tayёrlash uchun olingan eritma ҳajmi V pipetka - eritma tayёrlash uchun olingan ҳajm (ўlchov pipetkasining ҳajmi) V K - analiz қilinaёtgan eritmaning umumiy ҳajmi (ўlchov kolbasi ҳajmi) Usulning cheklanganligi shundaki, eritma koncentraciyasi Buger- Lambert-Ber қonuniga bўysunadigan chegarada tayёrlanadi. 3. Standart taққoslash usuli. Bu usulda ε -const va l-const bўlganda standart va noma`lum eritmalarning optik zichliklari ўlchanib, A ст = l C ст A х = l C х tenglama tenglashtirib ўzgarmas қiymatlar tashlab yuboriladi, Х СТ Х СТ С С А А bundan CT m Х Х C С А С Analiz қilinaёtgan eritma suyultirish usuli bilan tayёrlangan bўlsa, modda miқdorini gramm ёki mg. da ifodalanadi. g x = C x V 0 V K / V a g x - aniқlanuvchi modda miқdori, mg. V 0 - optik zichligi ўlchanaёtgan rangli eritma ҳajmi, ml. V K - analiz қilinaёtgan eritmaning umumiy ҳajmi (ўlchov kolbasi ҳajmi), ml. 56 V a (alikvot) - rangli eritma tayёrlash uchun olingan eritma ҳajmi, ml. 3.5. Refraktometrik analiz usuli . Refraktometrik analiz usuli analiz қilinadigan moddalarning nur sindirish kўrsatgichining ўlchanishiga asoslangan. Ҳar қanday toza modda ma`lum bir nur sindirish kўrsatgichiga ega. Nur sindirish kўrsatgichini қiymatiga қarab, moddalarning tozalik darajasi aniқlanadi. Ёruғlik yўnalishining bir muҳitdan ikkinchi muҳitga ўtishida ўzgarishi ёruғlikning sinishi ёki refrakciyasi deyiladi. Moddalarning sindirish kўrsatkichini ўlchaydigan asboblar refraktometrlar deb, analiz usuliga esa refraktometrik analiz usuli deyiladi. Ёruғlik nuri ikki shaffof muҳit sirt fazasida tўshaёtganda bir қismi қaytadi, bir қismi ikkinchi muҳitda tarқaladi (sinadi). Ёruғlikning ikkinchi muҳitda tarқalishi ёruғlikning sinish қonunlariga bўysunadi (fizika kursidan ma`lum). 1. Tushuvchi nur, singan nur va muҳitlar chegarasidagi nurning tushish nuқtasiga tushirilgan perpendikulyar bir tekislikda ёtadi. 2. Nurlarning tushish burchagi sinusi (sinα 1 ) ning nurni sinish burchagi sinusi (sinα 2 ) ga bўlgan nisbati berilgan muҳitlar uchun ўzgarmas miқdor bўlib, ikkinchi muҳitning birinchi muҳitga nisbatan sindirish kўrsatkichi (n) deyiladi. 2 1 2 sin sin n (1) 1 2 57 Standart sharoitda moddalarning vakuumga nisbatan olingan sindirish kўrsatkichi, absolyut sindirish kўrsatkich deyiladi. 2 2 sin sin в акуум абс n (2) 1 1 sin sin в акуум абс n (3) unda абс абс абс в акуум абс в акуум нис n n n n n 1 2 1 2 2 1 2 sin sin sin sin (4) nisbiy sindirish kўrsatkich absolyut sindirish kўrsatkichlarining nisbatiga teng. (4) tenglamadan n 1(abc) sin 1 = n 2(abc) sin 2 . Ҳavoga nisbatan olingan sindirish kўrsatkich tўғridan-tўғri sindirish kўrsatkich (n) deyiladi. N abc = n abc(abo) n Atmosfera bosimi va hona ҳaroratida n abc(іavo) = 1,00027 unda n abc = Moddaning sindirish kўrsatgichi uning tabiatini aniқlaydi. Uning қiymati tushaёtgan nurning tўlқin uzunligiga va ҳaroratga boғliқ. Tўshaёtgan ёruғlikning tўlқin uzunligini kattalashishi bilan sindirish kўrsatkichning қiymati kamayadi. Bir hil natijalarni olish uchun ёruғlik manbai sifatida ma`lum tўlқin uzunligiga ega bўlgan (natriyli, simobli, vodorodli) lampalar ishlatiladi. Ҳarorat kўtarilishi bilan suyuқliklarning sindirish kўrsatgichlarini қiymati kamayadi. Shuning uchun sindirish kўrsatkichining қiymati simvoli ёniga t 0 ni қiymati kўrsatiladi. Masalan: 25 589 n Lekin tўғridan - tўғri ҳavo va suyuқlik chegarasida tushish ёki sinish burchagini ўlchash noқulay. Refraktometrlarda suyuқlik va ichki chegarasida tushish va sinish burchagi - tўla kaytish usulidan foydalanib ўlchanadi. Sindirish kўrsatkichi bilan moddaning zichligi (d) orasida (simbat) boғlanish mavjud. Moddaning zichligi oshishi bilan sindirish kўrsatkichini қiymati ҳam oshadi. 58 f (n) = rd r-proporcionallik koefficienti solishtirma refrakciya deyiladi. r-ning moddaning molekulyar oғirligiga kўpaytmasi molekulyar (molyar) refrakciya deyiladi. R = r Refrakciyaning ҳisoblashda Lorenc - Lorentcning nazariy formulasi keltirilgan d n n R 2 1 2 2 n – sindirish kўrsatkich μ - molyar massa d – zichlik Molyar refrakciyani ҳisoblash uchun bir hil ҳaroratda moddaning zichligi va sindirgich kўrsatkichi ўlchanib yuқoridagi formulaga қuyib ҳisoblanadi. Molyar refrakciya additiv hossaga ega bўlib, molekuladagi atomlar refrakciyasining yiғindisiga teng. Masalan: R CCl = R C + 4R Cl = 2,42 + 4 5,97 = 26,36 Atom refrakciya ҳar bir element uchun aniқlangan (mahsus ma`lumotnomalarga keltirilgan). Tajriba yўli bilan ҳisoblangan molyar refrakciya қiymati bilan nazariy ҳisoblangan refrakciya қiymat solishtirilib, yangi aniқlangan modda formulasi tўғrisida hulosa қilinadi. Demak, molyar refrakciya moddalarning tarkibini indentifikaciyalashda, ayniқsa, aҳamiyatli. Refraktometrik analiz usuli oziқ-ovқat sanoatida (ёғ, asal, kofe) moddalarni tozaligini aniқlashda foydalaniladi. Bu usul eng oddiy instrumental analiz usuli bўlib, analiz uchun oz modda miқdori talab қilinib, tez va oson bajariladi. 3.6. Polyarimetrik analiz usuli Download 1.59 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling