2 I. Негізгі бөлім

Loading...


бет4/4
Дата26.03.2020
өлшемі0.79 Mb.
1   2   3   4

Кондуктометрияны қолдану


Практикада көбіне су ерітінділерінің электр өткізгіштігін өлшеуге тура келеді. Кестеде кейбір заттардың меншікті электр өткізгіштігі мен меншікті кедергілерінің шамасы келтірілген. Су - өте нашар ток өткізгіш. Оның меншікті электр өткізгіштігі тәуелді, қалыпты жағдайдағы су молекуласының Н3О+ және ОН- иондарына диссоциациялануымен байланысты және ол шамамен 5 • 10−5 см/см-ге тең.

Кәдімгі дистилденген немесе деминералданған (қайнап буға, одан суға айналған) судікі одан біршама аз. Қазіргі кездегі суды тазартқыш және жұмсартқыш аппараттардың басым көпшілігі электр өткізгішті үздіксіз бақылайтын қондырғымен қамтамасыз етілген.

Күшті электролит ерітінділері үшін электр өткізгіштік шамамен ерітіндінің 10-20 процентіне дейінгі кондентрацияға түзу сызықты тәуелділікте болады. Едәуір жоғары концензрацияда ерітіндідегі иондар көбейіп, олардың аралық тартылысы артып, ион қозғалысы қиындайтындықтан, элекір өткізгіштік қайтадан төмендей бастайды. Электр өткізгіштікті өлшейтін аспаптар көп-ақ. олардын арасында кейбір қосылыстар мен белгілі концентрациялы ерітінділерге арнайы реттелген шкаласымен жабдықталған қондырғылар да жеткілікті.

Лабораторияларда, цехтарда, заводтарда, комбинаттарда, технологиялық процестерде, әр түрлі өндірістерде, су тазалайтын жүйелерде, дистилденген, диионизделген аса таза қайтымды, ағымды, техникалық сулдардың сапасын тікелей бақылауға, электр өткізгіштікті тікелей өлшеуге (тура кондуктометрия) арналған әдіс өте тиімді. Кондуктометрлік әдістің қарапайымдылығы, жоғарғы дәлдігі артықшылығын білдірсе, алынған мәліметті автоматты бакылау жүйесінде пайдалану сияқты қасиеттері тағы да бар. Кондуктомегрлік әдіс тамақ өнеркәсібінде де кең қолданылады. Сүттің, түрлі сусындардың, тағамдардың сапасын бақылау—осы әдістің үлесіне тиесілі.

















II. Кондуктометриялардың математикалық өрнектелуі


Кондуктометрия әдісі ерітіндінің электрөткізгіштігін өлшеуге негізделген. Электрөткізгіштік дегеніміз заттың бойынан электртоғын өткізу қабілеті. Ол электр кедергісіне (R) кері шама , өлшем бірлігі сыртқы Ом-1 немесе Сименс (Си).

Мұнда аналитикалық сигнал ретінде электрөткізгіштікті алады. Электроөткізгіштің екі түрі бар: меншікті және эквивалентті электр өткізгіштік. Бұлардың математикалық өрнектелуін былай жазуға болады:



мұнда

- меншікті электроөткізгіштік (1/Ом×см = Ом/см);

СЭ – молярлы концентрацияның эквиваленті (моль/л);

l = эквивалентті электрөткізгіштік (Ом/см×моль).

l - бұл иондардың қозғалғыштық жылдамдығына немесе шектелген меншікті электрөткізгіштікке байланысты. Сондықтан l=l0 + a ; l0=l(+) + l(-) ==U×V, мұндағы U=F×U0 – катион жылдамдығы, V=F×V0 – анион жылдамдығы.

Аналитикалық химияда кондуктометриялық титрлеу кеңінен қолданылады.

Бұл әдісте титрантты қосып отырып титрленетін ерітіндінің электрөткізгіштігін өлшейді. Титрлеген кезде эквиваленттік нүктеге жеткенде электрөткізгіштің мәні күрт өзгереді. Талдаудың нәтижесінде c=F(V) қисық тұрғызамыз. Титрлеу кезінде жүретін химиялық реакцияға байланысты титрлеу қисығы әртүрлі болады:

ае, см×см-1 ае, см×см-1 ae

э.н. V, мл V, мл э.н. V, мл

Электрөткізгіштің кемуі немесе азаюы иондардың қозғалғыштығымен (l) түсіндіріледі. Мысалы, NaOH – ты HCl ерітіндісімен титрлегенде сілтінің концентрациясы эквиваленттік нүктеге дейін кеміп электрөткізгіштік азаяды. Қозғалғыш ион ОН- (l= 200) аздиссоцияланатын Н2О қосылысымен байланысады.

Na+ + OH- + H+ + Cl-®Na+ + Cl- + Н2О

OH- + H+® Н2О

Ары қарай қышқылды қоса берсек электрөткізгіштік күрт өседі, себебі сутегі ионы көбейеді оның қозғалғыштығы жоғары (l= 350). Na+ мен Cl- иондарының қозғалғыштығы l= 50, l= 65 тең, сондықтан ол тез өседі.



2.1 Кондуктометриялық зерттеу әдісі


Кондуктометриялық әдістер  (КӘ) ерітінді электр өткізгіштігі (ЭӨ) мен сол  ерітіндідегі   иондар  концентрациясының  арасындағы  байланысқа  негізделген. Электр өрісінің әсерінен заттың тоқ өткізу қабілетін электр өткізгіштігі деп айтады.  Оның  өлшем  бірлігі сименс ( См).       

 Бірінші  текті өткізгіштер – металдарда  тоқтың  тасымалдануы  өткізгіш  бойынша  электрондардың  тоқ  көзінің  теріс  полюсінен оң  полюсіне  қарай бағытталуымен іске  асады.  Ал  екінші текті  өткізгіштерде – электролит  ерітінділерінде  тоқтың  тасымалдануы  иондардың  қозғалуына байланысты. Аниондар  анодқа  қарай ,  катиондар  катодқа  қарай  бағытталады.      

 Ерітіндідегі  иондардың  қозғалуын  еріткіш  молекулалары мен  теріс зарядталған  иондар тежейді. Бұл  релаксациялық  және  электрофоретикалық  әсерлер. Ерітінді электр өткізгіштері  иондардың  санына, жөнку  жылдамдығына, олардың  тасымалданатын зарядтар мөлшеріне,  температураға  және  еріткіш  құрамына тәуелді.

Меншікті  электр өткізгіштігі (См/ м) – ол  әрқайсысының ауданы  1м², ал  арақашықтығы  1м  тең  1м³ ерітіндінің  өткізгіштігі:                             

 η  = α С F( Z + U +    +    Z  U ) ,                                                       (11.1) 

 бұл  жерде  α -  электролиттік  диссоцияциялану  дәрежесі; 

С –электролит концентрациясы; F – Фарадей тұрақтысы ; U+,U- ,  Z+,Z -  электр  өрісінің  кернеуі 1 В / см  жағдайындағы  катиондар  мен  аниондардың қозғалу  жылдамдығы ( м/с)  және  зарядтары.

Молекулалық электр өткізгіштігі  ( См ∙м2 /моль) – бұл  арақашықтығы  1 м  электродтар  арасындағы  1 моль  электролиті  бар  ерітіндінің  электр өткізгіштігі

 λ =  η · С                                                                     (11.2)      

 Кондуктометриядағы  өлшенетін аналитикалық  белгі – ол ерітіндінің электр өткізгіштігі .  Еріген  электролиттің  концентрациясы  артқан сайын зарядтардың иондар – тасымалдаушылар  мөлшері  ұлғаяды,  яғни электр –өткізгіштігі  артады .      

 Бірақ   белгілі  бір  максимумге жеткеннен  кейін электр өткізгіштігінің  мәні  төмендей  бастайды, өйткені күшті  электролиттерде  релаксациялық  және электрофоретикалық  әсерлер  артады,  ал  әлсіз  электролиттерде  дисоцияциялану дәрежесі  кемиді. Шексіз сұйылтылған  ерітіндінің  электр өткізгіштігі    λ ∞    иондардың  жылжымалылығына  тәуелді:                       

                          λ =  λ∞ +   +   λ∞ –                                                   (11.3 )

Ерітінді  электр өткізгіштігі   концентрация  артқанда төмендейді,  күшті  бір валентті  электролит  үшін   оны  мына  өрнек  бойынша  есептейді:      (11.4) 
бұл жерде А мен В температураға, ерітінді тұтқырлығына, еріткіштің диэлектрлік өткізгіштігіне тәуелді шамалар. Әдіс тіке кондуктометрия да және кондуктометриялық титрлеуде қолданылады.

Ерітіндіні электролизге ұшыратып жібергендіктен, тұрақты тоқты пайдаланбауға  тырысады. Көпіршеде пайдаланылатын токтың жиілігі шамамен 1000 Гц. Эталондық кедергі (Rм) ретінде Р-517М, Р-58 және т.б. түрлі кедергі топтарын қосады. 1– ол нөл–аспап–гальванометр. Мұндай ұяшықтардың құрылымдары әртүрлі болады(11.2сур). Тікелей кондуктометрия әдісінде тұрақты орнатылған электродтарды пайдаланады, ал кондуктометриялық титрлеу әдісінде кез келген ыдыста титрлеуді жүргізу үшін алмалы – салмалы электродтарды пайдаланады.

Ерітіндінің шынайы электр өткізгіштігі тәжірибе жүргізгенде  өлшенген электр өткізгіштігінің шамасына пропорционал:

x=k*x ’                                                (11.5)

бұл жерде k-ыдыс константасы (смˉ1) : k = L / S , (11.6) 
L –дегеніміз электродтар арасындағы арақашықтық, S – электродтардың ауданы. 
Агрохимияда кондуктометриялық өлшемдері топырақ пен судың ылғалдылығын, ондағы тұздар мөлшерін анықтау үшін, егістіктерді суарғанда жерасты суларының денгейін бақылау үшін, өсімдіктердің тамырлық жүйесіне керекті заттардың жету динамикасын зерттегенде пайдаланылады. Ерітіндінің электр өткізгіштігі жоғары дәлдікпен тек сұйылтылған ерітіндіде өлшенеді. Сұйылтылған және мөлшерлі концентрациялы ерітінділер аумағында электролиттің концентрациясы артқанда электр өткізгіштігі ұлғаяды. Кондуктрометриялық өлшеулер ерітіндідегі иондардың тек жалпы концентрациясы туралы мағлұматтар береді.

3. Сондықтан  кондуктометриялық  титрлеу  (КТ) әдісінің  артықшылығы  басым. КТ әдісінде ерітіндінің электр өткізгіштігі титранттың белгілі бір азғантай көлемін ( V ) қосып алып , V координатасындағы қисықтың көмегімен графикалық әдіспен эквиваленттік нүктесін табады.

Кондуктометриялықтитрлеу  әдісіне белгілі бір қатаң  уақыт аралығында зерттеліп отырған  ерітіндіге титрант үздіксіз немесе бірдей мөлшермен беріліп отырады. Өздігінен жазатын аспаптық диограммалық таспасында сәйкесінше үздіксіз немесе нүктелік жазулар жазылып жатады. Аспаптың көрсетуі электр өткізгіштігіне пропоционал.  Заттың концентрациясы титрлеуге жұмсалған уақыт бойынша есептеледі. Жұмысшы ерітіндінің берілу жылдамдылығы тұрақты және дәлдікпен белгілі болғандықтан, титрлеу уақыты титрлеуге жұмсалған реактив көлеміне тура пропоционал болып келеді. 

4. Жоғары жиілікті титрлеу зерттелетін ерітінді бар ұяшықты не конденсатор табақтарының арасына, не индукциялық ораманың ішіне орналастырады. Жоғары жиілікті титрлеу ұяшығында электрод ерітіндімен жанаспайды, ол осы әдістің маңызды артықшылығы.  


Индукциялық ұяшық жағдайында ерітіндісі бар ұяшық тербелмелі контур тізбегіне қосылады. Мұндай ұяшықтар титрлеу жүргізгенде ерітінді құрамының өзгеруі индукция өзгеруіне әкеліп соғады, ал ол микроамперметрмен тіркеліп тұрады. 
Ерітіндіні конденсаторлық ұяшықта титрлегенде диэлектрлік өткізгіштігі өзгергендіктен генератордың жұмысшы жиілігі ығысады, оны өлшеуіш конденсатормен белгілейді. Титрлеу қисығын сызғанда аспаптың көрсетуін қосылған титрант көлемінің функциясы ретінде салады.

Қорытынды

Кондуктометриядағы детектор әр түрлі сұйык өнім сапасын автоматты жүйе бойынша бақылау үшін әр түрлі сұйық өнімдерде, химиялық, мұнай-химиялық. фармацевтикалық, гидрометаллургияда т.б. халық шаруашылығында қолданылады.

Кондуктометрлік титрлеудің тұтыну аясы кең. Күшті минералды қышқылдар мен негіздер аса жоғарғы (10 М дейін) және төменгі (10−4 М дейін) концентрация аралығында жеткілікті дэлдікпен титрленеді. Құмырсқа, сірке және басқа да орташа күштіліктегі қышқылдар оңай титрленеді. Әлсіз органикалық қышқылдарды (янтарь, адипин, т.б.) әлсіз негізбен титрлегендегі кондуктометрлік қисықтағы сыну, осы қышқылдарды күшті негізбен титрлегендегіден әлдеқайда айқындау.

Сусыз еріткіштерді пайдалану кондуктометрлік титрлеудің қолдану мүмкіндігін кеңейтеді. Ондай еріткіштер қатарына мұзды сірке қышкылы, аммиак, ж2не сулы-диоксанды, сулы-ацетонды, сулы-спиртті және басқа да аралас қоспалар жатады. Бұл еріткіштердегі 3-4 және 5 құрамдас бөлікті қоспалар талданылады. Кондуктометрлік титрлеу әдіс імен аниондарды, мысалы күміс нитратымен галогенидтер, цианидтер, тиоцианаттар, оксалат, ванадаг, тартрат, салицилат және басқа да иондарды титрлейді.

Табиғаттағы су құрамында 10 МГК шамасындағыдай мөлшердегі хлоридтер мен сульфаттарды спиртті ерітіндіде титрлеп анықтайды. Қоспа кұрамындағы галогенидтерді алдын ала жеке құрамға бөлмей-ақ титрлеуге болады. Айталық, хроматтарды, карбонаттарды,оксалаттарды да сулы-спиртті ерітіндіде анықтайды.

Кондуктометрлік титрлеуді ЭДТА ерітіндісінде де жүргізеді. Мұндай да ешбір алдын ала жеке бөліп алмастан-ақ және жеке не екі-үш, не одан да көгі кұрамдағы қоспаны титрлей береді. Бұл әдіспен Fe3+, Cu2+. Ni2+, Со2+, Zn2+, Pb2+, Cd2+, Са2+, Mg2+ т.б. катиондарды анықтайды. Судың жалпы кермектілігі кондуктометрия әдіс імен оңай анықталады.[1]



Қолдаланған әдебиеттер

1. Құлажанов Қ.С.Аналитикалық химия: II томдық оқулық . II - том. Оқулық. Алматы:«ЭВЕРО» баспаханасы, 2005. - 464 б.

2. Орысша-қазақша түсіндірме сөздік: Физика / Жалпы редакциясын басқарған э.ғ.д,, профессор Е. Арын – Павлодар: С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті, 2006. 

3. Тугамбаева Т.Б., Масакбаева С.Р. Талдаудың физика-химиялық әдістері. Оқу құралы. Кереку. 2011. – 75б.

4. Б.Өтелбаева- Химия, 2-том, 1999ж, Шымкент, 413 бет.

5. Өтелбаев.Б.Т. Химия - Шымкент.: ОҚМУ, 2000г. 3 том -

6. А.Б.Адиходжаева, Р.А.Рустамбекова. Лабораторный практикум по аналитической химии.- Шымкент, ЮКГУ, 2010.

7. А.П. Крешков. Основы аналитической химии. Кн. 1,2,3 -М., Химия, 1977

8. В.Р. Алексеев. Курс качественного химического полумикроанализа.- М., Химия,1973.

9. В.И. Посыпайко, Н.А.Козырева, Ю.П. Логачева. Химические методы анализа.- М., Высшая школа,1989



10. Ю.С. Ляликов, Ю.А. Клячко. Теоретические основы современного качественного анализа.- М., Химия, 1978



Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4
Loading...


©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін ызмет
Жалпы ережелер
ызмет стандарты
дістемелік кешені
бекіту туралы
туралы хабарландыру
біліктілік талаптары
кіміні аппараты
Конкурс туралы
жалпы біліктілік
ойылатын жалпы
мемлекеттік кімшілік
жалпы конкурс
Барлы конкурс
білім беретін
ызмет регламенті
ткізу туралы
республикасы білім
конкурс атысушыларына
біліктілік талаптар
атысушыларына арнал
Республикасы кіметіні
идаларын бекіту
облысы кімдігіні
рсетілетін ызметтер
мемлекеттік ызмет
Конкурс ткізу
стандарттарын бекіту
бойынша жиынты
дебиеті маманды
мемлекеттік мекемесі
дістемелік сыныстар
дістемелік материалдар
ауданы кіміні
конкурс туралы
рметті студент
Мектепке дейінгі
облысы бойынша
мыссыз азаматтар
жалпы білім
Мемлекеттік кірістер
мектепке дейінгі
Конкурс жариялайды
дарламасыны титулды
білім беруді
разрядты спортшы
дістемелік кешен
ызметтер стандарттарын
мелетке толма
аласы кіміні
директоры бдиев

Loading...