Mavzu: Miqdoriy analiz va uning metodlari

Mavzu: Miqdoriy analiz va uning metodlari

Ahmadov to‘lqin

Reja:

1) Miqdoriy analiz predmeti. Kimyoviy muammolarni hal qilishda va amaliy masalalarni yechishda miqdoriy analiz roli va ahamiyati

2) Miqdoriy analizning asosiy mavzulari. Gravimetrik (tortma), titrimetrik (hajmiy) va gaz analizlari. Miqdoriy analizning fizik-kimyoviy metodlari, ularning tavsifi.

3) Analiz xatoliklari : absolyut, nisbiy, tasodifiy va sistematik xatolar

Tayanch tushuncha va iboralar: Miqdoriy analizning vazifasi, miqdoriy analizning metodlari, Gravimetrik (tortma), titrimetrik (hajmiy) va gaz analizlari miqdoriy analiz laboratoriyasida ishlashning umumiy qoidalari.
Miqdoriy analizning vazifalari birikmalardagi kimyoviy elementlar (yoki ularning guruhlari) tarkibini miqdoriy jihatdan aniqlashdir. Miqdoriy analiz yordamida har xil aniqlashlarni o’tkazish mumkin. Murakkab modda (kislotalar, tuzlar va boshqalar) tarkibiga kiruvchi elementlarning massalari orasidagi nisbatni, erit­madagi moddalar miqdorini, moddalar aralashmasi tar­kibiga kiruvchi elementlar (neftdagi uglerod va vodorod) miqdorini yoki rudalar, minerallar, o’g’itlardagi u yoki bu komponentlarning tarkibiy qismini aniqlash mumkin.
Miqdoriy analiz foydali qazilmalarni izlab topish, metallurgiya va kimyoviy texnologiya, biokimyo va agrokimyo, tuproqshunoslik, o’simliklar fiziologiyasi, dorishunos lik, tibbiyot va boshqa sohalar bilan uzviy bog’liqdir.
Rivojlanib borayotgan xalq xo’jaligining turli sohalari, chunonchi, sanoat va dehqonchilik kabi sohalar miqdo­riy analiz zimmasiga yangi muammolar qo’ymoqda, Masalan, kam uchrovchi va tarqoq, elementlar (uran, titan, sirkoniy, vanadiy, molibden, volfram kabilar) ni ajratishning yangi metodlarini va miqdoran aniqlashning tezkor metodlarini yaratish vazifalari; elektronika uchun qo’llaniladigan yuqori tozalikka ega bo’lgan metallar tarkibidagi juda ham oz miqdordagi qo’shimchalarni aniqldashning zamonaviy me­todlarini topish kabi vazifalarni qo’ymoqda. Miqdoriy analiz o’simliklar va hayvonlar a’zolarining tarkibi to’g’isidagi ma’lumotlarga ega bo’lishga, ay­rim elementlarni ularning o’sishiga, rivojlanishiga va mahsuldorligiga ta’sirini o’rganishga imkon beradi.
Respublikamiz hududida uchraydigan yer osti va yer usti mineral xom ashyolar tarkibidagi xalq xo’jaligini rivojlantirish uchun zarur bo’lgan metallar, metallmaslar miqdo­rini aniqlashlarda, paxtachilik va g’allachilik bo’yicha hosildorlikni oshirish uchun tuproqni oziq moddalar bilan ta’minlanish darajasini aniqlashda va boshqa shunga o’xshash sohalarda miqdoriy analiz metodlaridan foyda­lanish muhim ahamiyatga ega.
Miqdoriy analizning hozirgi zamon metodlari o’lchanadigan ko’rsatkichlar (xossalar): modda massasi, reagent eritmasi hajmi, elementlarning spektr chiziqlarining intensivligi, ko’rinadigan, infraqizil va ultrabinafsha nurlarining yutilishi, sorbentlarning adsorbatsion xossalari, eritmalarning elektr o’tkazuvchanligi, elekt­rod potensiali, diffuzion tok qiymati, radioaktiv impulslar soni va boshqalar asosida turlarga ajratiladi.
Miqdoriy analizning metodlarini 3 qismga bo’linadi: kimyoviy, fizikaviy va fizik-kimyoviy metodlar.
Kimyoviy metodlarga gravimetrik (tortma) analiz, titrimetrik (hajmiy) analiz va gazovolyumetrik analizlar kiradi.
Fizikaviy va fizik-kimyoviy metodlarni shartli ravishda instrumental metodlar nomi bilan yuritiladi.
Miqdoriy analizning vazifasi tekshirilayotgan modda yoki aralashmadagi ayrim tarkibiy qismlarning miqdorini aniqlashdan iboratdir. Miqdoriy aniqlash natijalari odatda foizlarda ifodalanadi. Miqdoriy analiz biologiya, fiziologiya, tibbiyot, biokimyo va boshqalarda qo’llaniladi.
Miqdoriy analizning hamma metodlarini uch guruhga bo’lish mumkin.
1. Gravimetrik (tarozida tortib bajariladigan) analiz. Gravimetrik analiz – deb komponent (element yoki ion) miqdorini analiz qilish natijasida olingan moddaning massasiga qarab aniqlashga aytiladi. Bu guruh metodlarida analiz qilinayotgan moddaning aniqlanayotgan qismi toza holda yoki ma’lum tarkibli birikma holida ajratilib, massasi o’lchanadi.
Masalan, bariyni uning birikmalaridagi miqdorini aniqlash uchun Ba2+ ioni suyultirilgan sulfat kislota yordamida cho’ktiriladi:
BaCI2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCI
BaSO4 cho’kmasi filtrlanadi, yuviladi, qizdiriladi va aniq tortiladi. BaSO4 cho’kmasining massasi va uning formulasini bilgan holda unda qancha bariy borligi bilan aniqlanadi. Gravimetrik analiz yuqori aniqlikdagi natijalar beradi, ammo u ko’p mehnat talab qiladi.
2. Titrimetrik (hajmiy) analiz. Titrimetrik analiz –aniqlanayotgan komponent bilan reaksiyaga sarf bo’lgan reaktiv miqdorini aniq o’lchashga asoslangan. Reaktiv aniq konsentratsiyali eritma shaklida olinadi- titrlangan eritma. Aniqlanayotgan komponent miqdoriga ekvivalent miqdordagi reaktiv qo’shilgan vaqt, ya’ni reaksiyaning tugash vaqti turli usullar bilan aniqlanadi. Titrlashda aniqlanayotgan modda miqdoriga ekvivalent miqdorda reaktiv qo’yiladi. Aniqlanayotgan modda bilan reaksiyaga sarf bo’lgan eritmaning hajmi va aniq konsentratsiyasini bilib aniqlanayotgan modda miqdori hisoblanadi.
Titrimetrik analiz gravimetrik analizga nisbatan kamroq aniqlikdagi natijalarni beradi, ammo uning muhim avzalligi shundaki, analiz juda tez bajariladi. Titrlash vaqtida boradigan reaksiyalarning turiga qarab titrimetrik analiz uch guruhga bo’linadi: titrlashning kislota- ishqorli metodlari, redoksimetrik metodlar, cho’ktirish va kompleks hosil qilish metodlari.
Gazovolyumetrik analiz aniqlanuvchi gazsimon moddalarning hajmini gazlar aralashmasini qattiq yoki suyuq holatdagi yutgichlar orqali o’tkazib, o’lchashga asoslangan. Masalan, gazlar aralashmasidagi uglerod (IV) - oksidi S02 miqdorini aniqlashda, uglerod dioksidni yutuvchi kaliy gidroksidning konsentrlangan eritmasi orqali gazlar aralashmasini o’tkazib, chayqatiladi. Gazlar hajmining kamayishi asosida S02 ning foiz miqdori hisoblanadi. Laboratoriyalarda tabiiy ohaktosh tarkibidagi kalsiy karbonat miqdorini, namunani xlorid kislota eritmasi bilan ta’siridan ajralib chikayotgan uglerod (GU) oksid S02 hajmini o’lchash yo’li bilan topiladi.
Miqdoriy analizning kimyoviy metodlari turli-tuman moddalarning tarkibini aniqlashga imkon beradi. Lekin kimyoviy metodlar ishlab chiqarishni nazorat qilishning talablarini ba’zi hollarda qanoatlantirolmaydi. Masa­lan, tekshirilayotgan moddalar tarkibidagi ba’zi bir qo’shimchalarni aniqlashda kimyoviy metodlarning sezgir­ligi yetarli darajada bo’lmaydi. Bundan tashqari gravi­metrik aniqlashlar ko’p vaqt talab qilsa, titrimetrik analizlarni qo’llanilishi ham chegarali hisoblanadi. Shu sababli, hozirgi davrda analizning yangi, sezgirligi yuqori bo’lgan va tez bajariladigan metodlarini yaratishga e’tibor berilmoqda. Bu jihatdan fizik-kimyoviy va fizi­kaviy metodlar istiqbolli hisoblanadi.
Tekshiriladigan komponent konsentratsiyasini oshirish
Nazariya va amaliyot tomonidan, kimyogar tomonidan olinadigan natijalarning sezgirligi, aniqligi va to’g’riligi doimo talab qilinadi. Amaliyotda ko’pincha shu kuzatiladi- ki, aniqlanuvchi komponentni miqdori shunchalik kam bo’ladiki, uni kimyoviy va hattoki fizik-kimyoviy metod­lar yordamida aniqlab bo’lmaydi. Masalan, tuproq so’rimida, tabiiy suvlarda va boshqalarda ba’zi ionlar juda kam konsentratsiyada bo’lishi sababli, ular miqdorini bevosita mavjud bo’lgan metodlar bilan aniqlash qiyin bo’la­di. Shuning uchun, bunday namunalarni analiz qilishga kirishishdan oldin aniqlanuvchi ionni ajratish va konsentratsiyasini oshirishga harakat qilinadi. Konsentratsiyasini oshirish zarurligini sababi, ko’pincha spektral va mass-spektral analizlarda juda oz massadagi - 5-50 mg massadagi namunalardan foydalaniladi.
Qilinadigan analizning sezgirligini, aniqligini va selektivligini oshirishni turli metodlari ma’lum: ki­myoviy metodlar - ekstraksiya, cho’ktirish, birgalikda cho’ktirish; fizik-kimyoviy metodlar — xromatografiya, elekt­rokimyoviy ajratish va hokazo; fizik metodlar - haydash, distillash sublimatsiya, bug’latish va boshqalar. Bu metod­lar ichida ekstraksiyalash va xromatografik metodlari ko’p ishlatiladi. Bu metodlarning qulayligi shundan iborat- ki, ular yordamida nafaqat tekshiriluvchi eritma hajmi­ni kamaytiribgina qolmay, shu bilan birga aniqlanuvchi moddani ko’pchilik qo’shimchalardan ajratib olish mumkin. Ekstraksiya metodi bir-biri bilan aralashmaydigan suyuq fazalar orasida erigan moddaning har xil taqsimlanishiga asoslangan. Ekstraksiyada suvli eritmadan moddani suv bilan aralashmaydigan organik erituvchilar (xloro­form, uglerod (IV) xlorid, benzol) yordamida ajratib olishdir. Ba’zi bir ajratib olinuvchi moddalar suvga nis­batan organik erituvchilarda yaxshi eriydi.
Ekstraksiyalash metodi bilan konsentrlash o’tkazilsa, bunda ekstraksion sistemada modda suvli eritmaning hajmi (V ml) dan juda kam hajmli (V1 ml) organik erituvchi yordamida ajratib olinadi. Moddaning konsentratsiyasi bu holatda (V/V1 marta) oshadi. Masalan, 5 ml ekst­ragent (organik erituvchi) yordamida 1-2 litr eritmadan 10'8 g moddani ajratish mumkin, ya’ni konsentratsiyani 200-400 marta oshirish mumkin.
Aniqlanuvchi komponentning konsentratsiyasini oshirishda xromatografiyadan foydalanish mumkin. Xromatografik metodlar: ion almashinish, taqsimlanish, adsorbsion, cho’ktirish xromatografiyalari kabi turlarga egadir. Shulardan, masalan, ion almashinish xromatografiyasida ionit orqali suyultirilgan eritmaning ko’p hajmdagisi o’tkazila­di, so’ngra, sorbilangan ionlar «elyuent» (organik erituvchilar, anorganik erituvchilar, kislota eritmalari va boshqalar)ning minimal hajmi yordamida ajratib olinadi.
Konsentrlash - bu analizning birinchi bosqichi hisoblanadi. Bundan keyingi va asosiy bosqich esa mos keladigan metod yordamida komponentning miqdoriy tar­kibini aniqlashdir
Miqdoriy analizda makro-, mikro-, va yarim mikrometodlar farq qilinadi. Makroaniqlashlar bajarilganda nisbatan ko’p (0,01 –0,1g) modda miqdori aniqlanadi.
Miqdoriy analiz laboratoriyasida ishlashda shuni esda tutish lozimki, ozgina betartibsizlik analiz natijasining buzilishiga olib keladi. Ko’pincha analiz natijalari asosida noto’g’ri bajarilgan aniqlash tufayli xato bo’lishi mumkin. Xromli aralashmadan foydalanganda juda ehtiyot bo’lish kerak, chunki u qattiq kuyishga sababchi bo’lishi mumkin. Agar xromli aralashma teriga tushsa shu zahotiyoq u joyni suv, keyin esa NaHCO3 eritmasi bilan yuviladi.
Miqdoriy analiz bajarilayotganda ish metodikasiga aniq rioya qilish kerak. Har qanday miqdoriy aniqlashda parallel aniqlashlar deb ataluvchi analiz o’tkaziladi, ya’ni bitta aniqlashning o’zi 2 yoki 3 marta takrorlanadi. Parallel aniqlashlar natijalarining qaytarilishi (mos tushishi) to’g’ri aniqlash natijasidir. Analizning hamma natijalarini laboratoriya jurnaliga yozib qo’yish kerak. Ayrim varaqlarga xomaki yozib qo’yish mumkin emas, chunki ular yo’qolishi mumkin.
Analitik kimyoda xatolar
Har qanday o'lchashda u yoki bu darajada xatolikka yo‘l qo'yiladi. Ko'pincha xatolar o 'zaro uyg'unlashib ketadi. Quyida xatolaming ko‘p tarqalgan ko‘rinishlarini qarab chiqamiz:
1. Ifodalash (hisoblash)usullari bo'yicha xatolar mutlaq va nisbiy xatolarga bo'linadi. Mutlaq xatolar standart chetlashish, nisbiy xatolar nisbiy standart chetlashish, foizlar bilan ifodalanadi.
2. Tarkibiy qismning haqiqiy qiymatidan yuqori yoki pastligini ko'rsatish bo’yicha xatolar musbat va manfiy xatolarga bo'linadi.
3. O'lchanadigan qiymat bilan xatoning bog‘liqligiga ko‘ra xatolar doimiy (o'lchanadigan qiymatga bog'liq bo'lmagan ) va mutanosib (o'lchanadigan qiymatga mos) xatolarga bo'linadi.
4. Yuzaga kelish sabablariga ko'ra sistematik, tasodifiy va qo'pol xatolar ham bo'ladi.
5. Yuzaga kelish manbalariga ko'ra: asbob, reaktiv, uslubiy, namuna olish xatolari bo'lishi mumkin.
Bulardan tashqari obyektiv va subyektiv, chegara, yo‘l qo‘yiladigan, kafolatli,har bir usulning o 'ziga xos va boshqa xatolar ham uchraydi.
Tasodifiy xatolar— kelib chiqishi ma’lum bir qonuniyatga asoslanmagan, kattaligi va ishorasi noma’lum. Bu analitikning o'ziga bog'liq bo'lmagan tashqi faktorlar, masalan, harorat, namlikning o'zgarishi, laboratoriya havosining ifloslanishi, binolarning tebranishi, to k manbaida kuchlanishning o'zgarishi va boshqalar bilan bog'liq. Ular statistik usullar yordamida hisobga olinishi va baholanishi mumkin. U yoki bu darajada tasodifiy xatolarning oldini olish mumkin, ayniqsa, qo'pol xatolaming oldini olish oson. Buning uchun analiz diqqat bilan o 'tkazilishi, eritma yoki moddalar to'kib yuborilmasligi, o'lchash natijalari to'g'ri yozib olinishi, hisoblashlar to'g'ri bajarilishi zarur. O 'lchash natijalarini baholashda ulaming yozilish tartibi juda muhim hisoblanadi.
Masalan, texnik tarozida tortish natijasi bilan analitik tarozida tortish natijalari har xil bo'lishi hisobga olinishi kerak. Masalan, natija 2,5 yoki 2,50 g deb yozib olingan bo'lsa, bu texnik tarozida tortilgani, 2,5000 g tarzida yozib olingan bo'lsa, analitik tarozida tortilganligini bildiradi. Sistematik xatolar — kattaligi doimiy bo'lib, ma’lum qonuniyat bo'yicha o'zgaradigan xatolar. Agar o'lchash bir tarozi (va toshlardan) yoki asbobdan foydalanib o'tkazilsa, sistematik xato yo'qoladi. Sistematik xatolarga quyidagilarni kiritish mumkin.
. Uslubiy (metodik) xatolar— qo'llanilayotgan analiz usuli va reaksiyaning xususiyatlari (masalan, aniqlash asoslangan reaksiyaning miqdoriy jihatdan to 'la bormasligi, cho‘kmaning qisman erishi, cho‘kma bilan begona jismlaming birgalashib cho'kishi), ayrim amallarni bajarish ketma-ketligiga qat’iy rioya qilinmasligi, amallaming aniq bajarilmasligi, cho‘kmaning qizdirilganda qisman parchalanishi, erib ketishi yoki uchib ketishi, moddaning gigroskopikligi kabi omillarga bog‘liq. Asboblarga bog‘liq xatolar— asbobning haqiqiy qiymatdan siljishi, masalan, tarozi nol nuqtasining noto‘g‘riligi, toshlar massalarining nominaldan farqi singarilar tufayli paydo bo‘ladi. Reaktivlarga bog'liq xatolar — tayyor yoki tayyorlangan reaktivlar konsentratsiyalarining haqiqiy qiymatdan farq qilishi natijasida yuzaga kelishi mumkin.
ETIBORINGIZ UCHUN RAXMAT