Талғатова Айсұлу Даулетқызы

І.Жансүгіров атындағы Жетісу Мемлекеттік Университеті

Тақырыбы: Тұндырғышты таңдау және есептеу.

1. Тұндырғыш шарттары тұнбаға толық түсіру, тұнбаның жетілуі, тұнбаның тазалығы.

2. Адсорбция және окклюзия, тұнбаның кірлеуіне әсері.

3. Гравиметриялық анализдің дәлдігі, есептеулері.

Негізгі ұғымдар: гравиметрия, адсорбция, тұндырғыш, тұнба, өлшеу, сүзу, жуу.

Мазмұны: Гравиметриялық анализ барысында барлык немесе кейбір операциялар тұнбаға түсіру әдісімен өткізіледі. Тұнбаға түсіру әдістері мына ретпен жасалады:

1. Орташа татпаны іріктеу;

2. Өлшендіні (татпаны) өлшеу;

3. Өлшендіні еріту;

4. Толық тұнуға сынама жасалған анықталатын құрамдас бөлікті түндыру;

5. Түнбаны сүзу немесе центрифугалау;

6. Толық жуылғандығы туралы татпасы бар тұнбаны жуу;

7. Тұнбаны кептіру және қатты қыздыру;

8. Гравиметриялық форманы өлшеу;

9. Анализдің нәтижелерін есептеп шығару.

1. Орташа татпаны таңдап алу.

Орташа татпаны таңдап алу әдістері анализ жасауға тиісті материалдар мен анықтау мақсатының ерекшеліктеріне тәуелді болады. Орташа татпа дегеніміз химиялық құрамы, физикалық және химиялық касиеттері барлык алынатын топтамаларға сай келетін салыстырмалы түрде алынған материалдың шағын мөлшері. Топтама айтарлықтай біртекті шикізат материалының белгілі мөлшері болып саналады. Топтама да, татпа да сәйкес келетін ГОСТ-пен, ОСТ-пен, техникалык жағдаймен (ТЖ), техникалык ережемен (ТЕ) анықталады.

Орташа татпаның үш түрі болады: алғашкы, лабораториялық (паспорттық) және анализдік татпа:

- алғашқы татпаны алғашқы кезеңде таңдап алады;

- лабораториялық немесе паспорттық татпаны барлық анализге қажетті сәйкес массаға дейін жеткізіп алғашқы татпаны кеміту арқылы алады (мүнда тертке бөлу немесе басқа әдістер қолданылады);

- анализдік татпаны белгілі химиялық анализ жасау үшін лабораториялықтан таңдап алады.

Кез келген орташа татпа бір принципті қанағаттандыруы тиіс: ол материалдың көп мөлшерінің химиялық орташа құрамына сәйкес болуы кажет.

2. Өлшеу.

Нақтылы анализ жасауға кажетті анализ жасалатын заттың анализдік орташа татпасының шағын массасы өлшенді деп аталады, ол аналитикалық таразыда өлшенеді. Өлшендінің шамасы гравиметриялық анализдің келесі әдісімен, тұндыру өдісімен, гравиметриялық формамен, анализ жасалатың заттағы анықталатын кұрамдас бөліктің болуымен анықталады. Өлшенді азайғанда өлшеуден қателік көп кетеді, алайда үлкен өлшенді алынса (бөлу және концентрациялау әдістері қолданылмаса), тұндырған кезде тұнбаның мөлшері көбейіп, оны сүзу және жуу қиындайды да, анализді орындау мерзімі ұзаққа созылып кетеді. Сондықтан нақтылы анықтау үшін көлемді эксперименттік гравиметриялық материал негізінде белгіленген нұсқауды пайдалана отырып, тиімді өлшенді таңдап алынады. Өлшендіні есептеу гравиметриялық форманың тиімді массасына негізделеді, ол аморфты тұнба тұнғанда шамамен 0,1 г болады; ұсақ және ірі кристалды тұнбаға түскенде ретіне қарай 0,3 және 0,5 г болады.

3. Еріту.

Еріту. Егер өлшенді үлгісі сағат шынысында өлшенсе, сол мөлшерде өлшендіні ерітетін стаканға немесе колбаға салады. Көбінесе еріткіш ретінде су алынады, өйткені су заттардың көпшілігін жақсы ерітеді. Әдетте суды 100-150 мл мөлшерінде алады. Қажет болғанда стакандағы ерітіндіні тиісті жағдайда қыздырады, колбаны немесе стаканды сағат шынысымен жабады, ерітіндіні өте қайнатып жіберуге болмайды, ондай жағдайда анализ жасайтын құрамдас бөліктің судағы аэрозольдармен қоса кейбір шығынға ұшырауы мүмкін.

4. Тұнбаға түсіру.

Түнбаға түсу формасы дегеніміз - ерітіндіден тұнбаға түсетін анықтауға тиісті кұрамдас бөлігі түріндегі қосылыс.

Гравиметриялық анализде түндыру формасы ретінде кез келген тұнба пайдаланыла бермейді. Түнбаға түсу формасына мынадай талаптар қойылады: толық тұну үшін тұнбаның ерігіштік көбейтіндісінің мәні төмен болуы керек; алынған тұнбада мүмкіндігінше қоспалар аз болып, оны сүзіп алу аса қиындық келтірмеуі кажет; түнбаға түсу формасынан тұнбаны кептіру немесе қатты қыздыру кезінде гравиметриялық форма оңай алынуы тиіс.

Гравиметриялық (өлшенетін) форма. Өлшену түріндегі қосылыс өлшенетін форма деп аталады.

Гравиметриялық (өлшенетін) формаға қойылатын талаптар:

-зерттелетін үлгідегі құрамдас бөліктерді есептеп шығаратын белгілі химиялық формулаға (кұрам) сәйкес болуы тиіс;

-қатты қыздырылған түнба химиялық тұрғыда тұракты болып, салқындатқанда және өлшенген кезде ауадан су буын, көмірқышқыл газды сіңірмейтін, тотықпайтын немесе тотықсызданбайтын болуы тиіс. Бүл үшін тұнбаны тиісті реактивтермен өңдей отырып тұрақтылау гравиметриялық формаға жиі ауыстырады. Мысалы, карбонатты материалдардағы массалық үлесін анықтаған кезде ауадан мен СО2-ні оңай сіңіріп, соның салдарынаң химиялық құрамы өзгеретін гравиметриялық форманы (СаО) кейде -ке айналдырады, бүл үшін күкірт қышқылының қатты қыздырылған тұнбасын өңдей отырып, 500°С-ге дейін қатты қыздырғанда гравиметриялық форма алынады.

Бұл талаптар тұнбаға түсу және гравиметриялык (өлшенетін) формалар алуға қажетті химиялық қосылыстарды таңдап алуды анықтайды. Тұнбаға түсетін формадан гравиметриялық форманы негізінде кептіру немесе қатты қыздыру арқылы алады.

Тұнбаға түсу жылдамдығы көптеген жағдайларға кең ауқымды тәуелді болғандықтан өзгереді, ондай жағдайлар: әрекеттесетін бөлшектердің табиғаты мен концентрациясы, температура, т.б. Тұнбалардың көпшілігі лезде тұнбаға түседі, енді біреуінің түзілуі өте баяу жүреді, үшіншілерінің тұнбаға түсуі үшін бірнеше күн қажет болады. Тұнбаның өте баяу түсуі реакцияда пайдалынылатын анализ әдістерінін елеулі кемшілігі болып табылады, мұндайда анализдің жалпы уақыты артып, өте тез жылдамдықта өтуі аморфты тұнбалар түзуіне әкеледі.

Қатты фазаның түзілу процесі бірнеше сатылардан тұратын күрделі болып табылады.

Бірінші сатыда тұнба алғашқы немесе бастапқы кристалдардан түзіледі. Алғашқы кезеңнен соң олар едәуір іріге қосылысады. Бұл әрекет агрегация деп аталады. Ірі бөлшектер тартылыс күшінің әсерінен тұнбаға түседі Бұдан соң бағдарлану әрекеті өтеді.

Бағдарлану процесі дегеніміз иондардың кристалл торына дұрыс орналасуына, кемістіктер санының және тұнбаның жалпы үстіңгі бетінін азаюына мүмкіндік жасайтын әрекет.

Сөйтіп, бағдарлану процесі жақсы қалыптасқан, біршама ірі кристалдардың түзілуіне жағдай жасайды.

Егер тұнбаның кристалы ұсак болса, олар сүзгі шұрықтары арқылы өтіп кетеді. Бұдан белгілі құрамдас бөліктер шығынға ұшырайды.

Ірі кристалды тұнбалар әлде қайда қолайлы болады. Олардың үстіңгі беті кіші (нашар дамиды) болғандықтан, қоспалармен онша ластанбайды, олардан тез жуылады, мұндай кристалдар жақсы сүзіледі және сүзгіден өте алмайды.

5. Тұнбаның ластануы.

Түзілетін тұнбалар физика-химиялық қасиеттерімен ерекшеленеді. Тұнбалардың аморфты және кристалды болып ерекше бөлінуі белгілі қасиеттерінің жиынтығы бойынша сипатталады.

Аморфты тұнбалардың жалпы үстіңгі беті үлкен болады, бүған бөгде заттар жиі адсорбцияланады. Өзара нашар байланысқан ұсак агрегаттар мөлшерінің көп болуынан жуған кезде коллоидты ерітінділер түзіледі. Аморфты тұнбалардың фазалары айқын білінбейді. Металдардың гидроксидтері мен сульфидтері нақтылы аморфты тұнбалар болып табылады. Оңай ерімейтін барий сульфаты, кальций оксалаты, магний фосфаты және т.б. сияқты косылыстар кристалл түрінде тұнбаға түседі. Кристалды тұнбалар оңай жуылып, қоспаларды едәуір аз дәрежеде адсорбциялайды, кайта кристалданады, кристалл торы болады.

Ерітіндідегі иондар мен бөгде заттардың ерітіндіден тұнбаға өтуі элементтерді гравиметриялық анықтау кезіндегі қателікке жол кояды. Бүл кұбылыс бірге тұнбаға түсу деп аталады.

Бірге тұнбаға түсу- ерігіштік көбейтіндісіне әлі жетпеген қосылыстардың тұнбаға түсуі, олар басқа тұнба болмаса, тұнбаға түспейді.

Тіпті анализді өте мұқият жасағанда да, өте дәл методикалар және химик-аналитик жоғары мамандық иесі болған кезінде де қоса тұну байқалады. Қоса тұну кезінде белгілі жағдайда жақсы еритін зат тұнбаға өтеді.

Тұнбаның түзіліп, қалыптасуы барысында қоса тұну өтеді. Қоса тұну қүбылысы қатты фазаның түзілу механизміне үлес болады.

Адсорбция - бүл полюсті молекулалар мен басқа қоспалардың тұнба бетінде иондарды тұтып қалуы. Жазық бетті темір және алюминийдің гидроксидтері: кремний қышкьшы, әр түрлі фосфаттар (аморфты заттарды тұндырған кезде адсорбция өте жиі кездеседі.

Қоса тұну адсорбциясының қағидасы бойынша беткі заряд адсорбцияланатын ионның заряд таңбасына қарама-қарсы болса, ион-микрокомпонент, тұнбамен адсорбцияланады. Адсорбция негізінен алғанда адсорбенттің жалпы немесе меншікті бетіне тәуелді болады. Адсорбцияның шамасына адсорбцияланатын иондардың концентрациясы, олардың табиғаты, температурасы, ерітіндінің құрамы әсер етеді. Температура артып, адсорбцияланатын иондардың концентрациясы және адсорбциялайтын бет кішірейгенде адсорбция төмендейді. Тұнбаның жалпы кристалл торын кұрайтын немесе сонымен аз еритін немесе нашар диссоциацияланатын қосылыстардың иондары ең алдымен адсорбцияланады.

Химиялық тұнбаға бірге түсетін зат пен тұнбаның қатысатын қоспалар арасындағы химиялық қосылыстардың түзілуіне байланысты болады. Мысалы, барий сульфатын тұндырған кезде онымен бірге комплексті сульфат Ва3[Ғе(SО4)з]2 түрінде темір (Ш) қоса тұнады.

Окклюзия— бүл ерітіндіден түзілетін тұнба ішіндегі коспаларды тұтып калу, мұның себебі кейін кристалл торының жаңа қабаттарын түзетін қоспаларды тұнбаның механикалық тұрғыда тұтып алуы, сондай-ақ негізгі тұнба мен қоса тұнатын қоспа арасындағы химиялық қосылыстар болуы да мүмкін.

Іс жүзінде қоса тұнудың барлық түрлері окклюзиямен үйлесіп, өзара, біртіндеп, екіншілей процестермен күрделеніп өтеді.

Қоса түну құбылысы аналитикалық тәжірибеде күшті сүйылтылған ерітіндіден элементтердің ізін жоюдың тиімді де қарапайым әдісі ретінде кеңінен қолданылады. Бұл әдіспен концентрлеу 3-5 қатар өтеді.

Микрокоспаларды коллекторларда сүзу арқылы бөліп, бөгде (қажетсіз) қоспалардан жуып тазартады, тұнбаны күлдеуге болады, сондай-ак оны күлдемей-ақ тікелей сүзгіде оптималь еріткіштің келемінен арттырмай ерітуге де болады. Микроқоспаның физика-химия қасиеттерін анализдік жолмен анықтауға болады және тікелей алынған ерітіндіде кәдімгі химиялык немесе физика-химиялық өткізуге немесе микро- және макрокомпоненттерді баскадай бөлу және концентрациялау әдісімен бөледі.

Түнбаға түсірудің тиімді жағдайлары. Тұнбаға түсу гравиметрияның маңызды операциясы болғандықтан, орындаған кезде таңдап алынған тұндырғышпен тұндырудың тиімді жағдайларын дұрыс бағалап, оның мөлшерін аныктау, ерітіндіден иондардың толық тұнуына көз жеткізу керек.

Тұнбаға түсіргішті таңдап алу тұнбаларға қойылатын талаптармен анықталады. Тек ізделіп отырған ионды ғана тұндыратын тұндырғышты таңдап алудың маңызы зор, яғни ол ізделіп отырған ионға арнаулы реактив болуы қажет. Алайда әрбір анықталатын ионға тән тұндырғыш таңдап алу мүмкін емес, сондықтан тұнуға бөгет жасайтын иондарды бүркемелеу немесе оларды тұнуға дейін ерітіндіден бөліп алу керек.

Алынатын тұнба (тұнатын форма) суда немесе басқа еріткіште онша ерімейтін, оңай сүзіліп, қоспалардан оңай жуылатын, қатты қыздырғанда толығымен гравиметриялық формаға ауысатын болуы кажет, ал оның құрамы белгілі химиялық формулаға дәлме-дәл болғаны жөн.

Тұнбаның бөгде қоспамен ластануын болдырмау үшін қатты қыздырған кезде ұшып кететін тұңдырғышты кебірек пайдалану қажет.
6. Сүзу

Сүзу үшін гравиметриялык анализде күлсіз сүзгі қолданылады. Ол жанғаннан соң күл мүлде қалмады десе де болады. Тұнбаның шамасына байланысты күлсіз сүзгінің үш түрі шығарылады: 1) тығыз (баритты деп те аталады) - үсақ түйіршікті тұнбаны сүзуге арналған; 2) орташа тығыздықты - кристалды тұнбаларды сүзуге пайдаланылады; 3) аморфты және ірі кристалды тұнбаларды сүзуге жарайтын тығыз атаулы күлсіз сүзгі. Сүзгілер 100 данадан қабатталып, оралады. Қаттамаға сүзгінің мөлшерін және күлдің массасын көрсететін дөнгелек этикетка желімденеді.

Әрбір қаттамаға түсті қағаз желімденеді, сол бойынша сүзгілердің тығыздығын анықтайды: ең тығыз сүзгі - "көк"; орташа тығыздықтағы сүзгі "ақ", тығыздығы шамалы сүзгі - "кызыл" түсті болады. Сүзгінің мөлшерін сүзілетін сұйықтықтың көлемі бойынша емес, түнбаның шамасына қарай таңдап алады.

Барлык ерітіндіні воронкаға құйғанда стаканның түбінде аздаған тұнбасы бар сұйықтық қалады, сол кезде стакандағы тұнбаны коспалардан (иондардан) және тұнбаның артық мелшерінен жууға кіріседі Тұнбаны сүзгіде емес стаканда алдын ала жуу процесті жеделдете түседі, өйткені сүзгінің шұрықтары тұнбаның бөлшектерімен бітелмейтін болады.

7. Тұнбаны жуу, кептіру және қақтау.

Тұнбаны дұрыс жуудың маңызы зор. Егер тұнбаның ерігіштігі едәуір төмен болса, онда дистилденген сумен жуу қажет. Пептидтеліп еритін (металдардын сульфиді, гидроксиді, бромиді мен иодиді, т.б.) коагуляцияланған коллоидтар мен аморфты тұнбалар бұған жатпайды. Мұндай жағдайда тұнбаны пептизацияны болдырмайтын электролит (аммоний тұзы) ерітіндісімен жуады, ал адсорбциялы қабатта электролит қабылдайтын кристалдар басқа ұшпайтын электролиттердің иондарының орнын басады. Аммоний тұзының өзі қатты қыздырғанда ұшып кетеді.

Ерігіштігі жоғары болса, тұнбаны аттас ионды электролиттің ерітіндісімен жуады. Кейде тұнбаны ерітсе де қоспаны жаксы жуатын тұнбаланатын форма ерітіндісімен жуған пайдалы болады.

ІПайынды сұйықтық үлесімен көп рет жуса, тұнба тез жуылып тазартылады.

Кептіру. Тұнбаны бөлме температурасында және жоғары (105-150°С) температурада кептіреді. Тұнба жоғары температурадан ыдырайтын жағдайда оны бөлме температурасында кептіреді.

Егер белгілі температурада (105 -ден жоғары) қыздырған кезде қосылыс тұрақты болса, одан да жоғарырақ, яғни судын қайнау температурасын жоғары температурада кептірген дүрыс, мүнда температураның артуына қарай кебу жылдамдығы арта түседі.

Құрам тұрақтылығын кептіру арқылы орындай алмағанда, тұнбаны қатты қыздыру қажет. Әдетте 500 + 1200°С температура кезінде, кейде одан да жоғары температурада қатты қыздырады.

Мысалы, барий сульфатының тұнбасынан суды толық жою аса құрғатқанда мүмкін емес, сондықтан оны айтарлықтай төмен температурада (400-500 С) қатты қыздырады. Көптеген жағдайларда қатты қыздырған кезде химиялық процесс жүреді, сондықтан оптимальды температура аралығы туралы мәселені шешкенде тұнбаны қатты қыздырып, алдын ала тұнбаны термогравиметриялық тұрғыда зерттейді.

Тұнбаны кептіріп, қатты қыздыруды оның массасы тұрақты болғанға дейін кажет, мұның өзі тұнба формасының гравиметриялық формаға толық айналуға жету критериі болып табылады және аммоний тұздары адсорбцияланған ұшқыш қоспа-еріткіштердің толық жойылуын және т.б. көрсетеді.

Тұнба массасының тұрақтылығы осы заттың химиялық формуласына сай келетін тұрақты құрамы бар зат түзілетініне куәгер болады.