Նյութերի ուսումնասիրությունը բավականին բարդ և հետաքրքիր գործ է։ Իրոք, իրենց մաքուր տեսքով նրանք գրեթե երբեք չեն հանդիպում բնության մեջ: Ամենից հաճախ դրանք բարդ կազմի խառնուրդներ են, որոնցում բաղադրիչների տարանջատումը պահանջում է որոշակի ջանքեր, հմտություններ և սարքավորումներ:

Բաժանումից հետո նույնքան կարևոր է ճիշտ որոշել նյութի պատկանելությունը որոշակի դասի, այսինքն՝ նույնականացնել այն։ Որոշեք եռման և հալման կետերը, հաշվարկեք մոլեկուլային քաշը, ստուգեք ռադիոակտիվությունը և այլն, ընդհանուր առմամբ, ուսումնասիրեք: Դրա համար դրանք օգտագործվում են տարբեր ճանապարհներ, այդ թվում ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներվերլուծություն. Դրանք բավականին բազմազան են և պահանջում են, որպես կանոն, հատուկ սարքավորումների օգտագործում։ Նրանց մասին և կքննարկվեն հետագա:

Անալիզի ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներ. ընդհանուր հասկացություն

Որո՞նք են միացությունների նույնականացման այս մեթոդները: Սրանք բոլորի անմիջական կախվածության վրա հիմնված մեթոդներ են ֆիզիկական հատկություններնյութեր նրա կառուցվածքային քիմիական կազմից. Քանի որ այս ցուցանիշները խիստ անհատական ​​են յուրաքանչյուր միացության համար, ֆիզիկաքիմիական հետազոտության մեթոդները չափազանց արդյունավետ են և 100% արդյունք են տալիս բաղադրության և այլ ցուցանիշների որոշման հարցում:

Այսպիսով, նյութի այնպիսի հատկությունները կարող են հիմք ընդունվել, ինչպիսիք են.

• լույսը կլանելու ունակություն;
• ջերմային ջերմահաղորդություն;
• էլեկտրական հաղորդունակություն;
• եռման ջերմաստիճանը;
• հալման և այլ պարամետրեր:

Ֆիզիկաքիմիական հետազոտության մեթոդները զգալի տարբերություն ունեն նյութերի նույնականացման զուտ քիմիական մեթոդներից: Նրանց աշխատանքի արդյունքում չկա ռեակցիա, այսինքն՝ նյութի փոխակերպում՝ թե՛ շրջելի, թե՛ անշրջելի։ Որպես կանոն, միացությունները մնում են անձեռնմխելի և զանգվածային, և բաղադրությամբ։

Հետազոտության այս մեթոդների առանձնահատկությունները

Կան նյութերի որոշման նման մեթոդներին բնորոշ մի քանի հիմնական առանձնահատկություններ.

1. Հետազոտության նմուշը ընթացակարգից առաջ մաքրման կարիք չունի կեղտից, քանի որ սարքավորումը դա չի պահանջում:
2. Անալիզի ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներն ունեն բարձր աստիճանզգայունություն և ընտրողականության բարձրացում: Հետևաբար, վերլուծության համար անհրաժեշտ է փորձանմուշի շատ փոքր քանակություն, ինչը այս մեթոդները դարձնում է շատ հարմար և արդյունավետ: Նույնիսկ եթե պահանջվում է որոշել մի տարր, որը պարունակվում է ընդհանուր թաց քաշի մեջ չնչին քանակությամբ, դա խոչընդոտ չէ նշված մեթոդների համար:
3. Վերլուծությունը տևում է ընդամենը մի քանի րոպե, ուստի մեկ այլ առանձնահատկություն կարճ տեւողությունն է կամ արագությունը:
4. Քննարկվող հետազոտության մեթոդները չեն պահանջում թանկարժեք ցուցանիշների օգտագործում։

Ակնհայտ է, որ առավելություններն ու առանձնահատկությունները բավարար են ֆիզիկաքիմիական հետազոտության մեթոդները համընդհանուր և պահանջված դարձնելու համար գրեթե բոլոր հետազոտություններում՝ անկախ գործունեության ոլորտից։

Դասակարգում

Կան մի քանի առանձնահատկություններ, որոնց հիման վրա դասակարգվում են դիտարկվող մեթոդները: Այնուամենայնիվ, մենք կտանք ամենաընդհանուր համակարգը, որը միավորում և ընդգրկում է հետազոտության բոլոր հիմնական մեթոդները, որոնք անմիջականորեն կապված են ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների հետ:

1. Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդներ. Չափված պարամետրի հիման վրա դրանք բաժանվում են.

• պոտենցիոմետրիա;
• վոլտամետրիա;
• բևեռագրություն;
• oscillometry;
• հաղորդունակություն;
• էլեկտրագրավիմետրիա;
• կուլոմետրիա;
• ամպերոմետրիա;
• դիելկոմետրիա;
• բարձր հաճախականության հաղորդունակություն.

2. Սպեկտրալ. Ներառում:

• օպտիկական;
• Ռենտգեն ֆոտոէլեկտրոնային սպեկտրոսկոպիա;
• էլեկտրամագնիսական և միջուկային մագնիսական ռեզոնանս:

3. Ջերմային. Բաժանվում է.

• ջերմային;
• ջերմաչափություն;
• կալորիմետրիա;
• էնթալպիմետրիա;
• դելատոմետրիա.

4. Քրոմատոգրաֆիկ մեթոդներ, որոնք են.

• գազ;
• նստվածքային;
• գել ներթափանցող;
• փոխանակում;
• հեղուկ.

Հնարավոր է նաև վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդները բաժանել երկու մեծ խմբերի. Առաջինը նրանք են, որոնք հանգեցնում են ոչնչացման, այսինքն՝ նյութի կամ տարրի ամբողջական կամ մասնակի ոչնչացման: Երկրորդը ոչ կործանարար է՝ պահպանելով փորձանմուշի ամբողջականությունը։

Նման մեթոդների գործնական կիրառում

Աշխատանքի դիտարկված մեթոդների կիրառման ոլորտները բավականին բազմազան են, բայց բոլորն էլ, իհարկե, այս կամ այն ​​կերպ առնչվում են գիտությանը կամ տեխնոլոգիային։ Ընդհանուր առմամբ, կարելի է բերել մի քանի հիմնական օրինակներ, որոնցից պարզ կդառնա, թե ինչու են անհրաժեշտ նման մեթոդները։

1. Արտադրության մեջ բարդ տեխնոլոգիական գործընթացների հոսքի վերահսկում: Այս դեպքերում սարքավորումն անհրաժեշտ է աշխատանքային շղթայի բոլոր կառուցվածքային օղակների անհպում հսկողության և հետևելու համար: Նույն սարքերը կշտկեն անսարքությունները և անսարքությունները և կտան ճշգրիտ քանակական և որակական հաշվետվություն ուղղիչ և կանխարգելիչ միջոցառումների վերաբերյալ։
2. Քիմիական իրականացում գործնական աշխատանքռեակցիայի արտադրանքի ելքի որակական և քանակական որոշման նպատակով.
3. Նյութի նմուշի ուսումնասիրություն՝ դրա ճշգրիտ տարրական բաղադրությունը հաստատելու համար:
4. Նմուշի ընդհանուր զանգվածում կեղտերի քանակի և որակի որոշում.
5. Ռեակցիայի միջանկյալ, հիմնական և կողմնակի մասնակիցների ճշգրիտ վերլուծություն:
6. Նյութի կառուցվածքի և դրա դրսևորած հատկությունների մանրամասն նկարագրություն:
7. Նոր տարրերի հայտնաբերում և դրանց հատկությունները բնութագրող տվյալների ստացում։
8. Էմպիրիկ կերպով ձեռք բերված տեսական տվյալների գործնական հաստատում:
9. Օգտագործված բարձր մաքրության նյութերով վերլուծական աշխատանք տարբեր արդյունաբերություններտեխնոլոգիա.
10. Լուծումների տիտրում առանց ցուցիչների օգտագործման, որն ավելի ճշգրիտ արդյունք է տալիս և ունի բոլորովին պարզ հսկողություն՝ շնորհիվ սարքի աշխատանքի։ Այսինքն՝ ազդեցությունը մարդկային գործոննվազեցնում է զրոյի:
11. Անալիզի հիմնական ֆիզիկաքիմիական մեթոդները հնարավորություն են տալիս ուսումնասիրել հետևյալի կազմը.

• հանքանյութեր;
• հանքային;
• սիլիկատներ;
• երկնաքարեր և օտար մարմիններ;
• մետաղներ և ոչ մետաղներ;
• համաձուլվածքներ;
• օրգանական և անօրգանական նյութեր;
• միայնակ բյուրեղներ;
• հազվագյուտ և հետքի տարրեր:

Մեթոդների կիրառման ոլորտները

• միջուկային էներգիա;
• ֆիզիկա;
• քիմիա;
• ռադիոէլեկտրոնիկա;
• լազերային տեխնոլոգիա;
• տիեզերական հետազոտություններ և այլն։

Անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդների դասակարգումը միայն հաստատում է, թե որքան համապարփակ, ճշգրիտ և բազմակողմանի են դրանք հետազոտության մեջ օգտագործելու համար:

Էլեկտրաքիմիական մեթոդներ

Այս մեթոդների հիմքը ռեակցիաներն են ջրային լուծույթներիսկ էլեկտրական հոսանքի ազդեցության տակ գտնվող էլեկտրոդների վրա, այսինքն՝ այլ կերպ ասած՝ էլեկտրոլիզ։ Համապատասխանաբար, էներգիայի տեսակը, որն օգտագործվում է վերլուծության այս մեթոդներում, էլեկտրոնների հոսքն է:

Այս մեթոդներն ունեն վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդների իրենց դասակարգումը։ Այս խումբը ներառում է հետևյալ տեսակները.

1. Էլեկտրական քաշի վերլուծություն. Էլեկտրոլիզի արդյունքների համաձայն՝ էլեկտրոդներից հանվում է նյութերի զանգված, որն այնուհետև կշռվում և վերլուծվում է։ Այսպիսով, ստացեք տվյալներ միացությունների զանգվածի վերաբերյալ: Նման աշխատանքների տարատեսակներից է ներքին էլեկտրոլիզի մեթոդը։
2. Բևեռագրություն. Հիմքը ընթացիկ ուժի չափումն է: Հենց այս ցուցանիշն ուղիղ համեմատական ​​կլինի լուծույթում ցանկալի իոնների կոնցենտրացիային։ Լուծումների ամպերաչափական տիտրումը դիտարկվող բևեռագրական մեթոդի տատանումն է:
3. Կուլոմետրիան հիմնված է Ֆարադայի օրենքի վրա։ Չափվում է պրոցեսի վրա ծախսված էլեկտրաէներգիայի քանակը, որից հետո անցնում են լուծույթում իոնների հաշվարկին։
4. Պոտենցիոմետրիա - հիմնված է գործընթացի մասնակիցների էլեկտրոդային պոտենցիալների չափման վրա:

Դիտարկված բոլոր գործընթացները նյութերի քանակական վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ են: Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդներով խառնուրդները բաժանվում են բաղկացուցիչ բաղադրիչների, որոշվում է պղնձի, կապարի, նիկելի և այլ մետաղների քանակը։

Սպեկտրալ

Այն հիմնված է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման գործընթացների վրա։ Կա նաև օգտագործվող մեթոդների դասակարգում.

1. Ֆլեյմի ֆոտոմետրիա. Դա անելու համար փորձարկման նյութը ցողվում է բաց կրակի մեջ: Շատ մետաղական կատիոններ գույն են տալիս որոշակի գույն, ուստի հնարավոր է նրանց նույնականացնել այս կերպ։ Դրանք հիմնականում այնպիսի նյութեր են, ինչպիսիք են՝ ալկալային և հողալկալային մետաղներ, պղինձ, գալիում, թալիում, ինդիում, մանգան, կապար և նույնիսկ ֆոսֆոր։
2. Կլանման սպեկտրոսկոպիա. Ներառում է երկու տեսակ՝ սպեկտրոֆոտոմետրիա և գունաչափություն։ Հիմքը նյութի կողմից կլանված սպեկտրի որոշումն է։ Այն գործում է ճառագայթման ինչպես տեսանելի, այնպես էլ տաք (ինֆրակարմիր) մասում։
3. Պղտորաչափություն.
4. Նեֆելոմետրիա.
5. Լյումինեսցենտային վերլուծություն.
6. Ռեֆրակտոմետրիա և բևեռաչափություն:

Ակնհայտ է, որ այս խմբի բոլոր դիտարկված մեթոդները նյութի որակական վերլուծության մեթոդներ են:

Արտանետումների վերլուծություն

Սա առաջացնում է էլեկտրամագնիսական ալիքների արտանետում կամ կլանում: Ըստ այդ ցուցանիշի՝ կարելի է դատել նյութի որակական բաղադրության մասին, այսինքն՝ կոնկրետ ինչ տարրեր են ներառված հետազոտական ​​նմուշի բաղադրության մեջ։

Քրոմատոգրաֆիկ

Հաճախ ֆիզիկաքիմիական ուսումնասիրություններ են իրականացվում տարբեր միջավայրերում։ Այս դեպքում շատ հարմար և արդյունավետ մեթոդներդառնալ քրոմատոգրաֆիկ: Դրանք բաժանվում են հետևյալ տեսակների.

1. Ադսորբցիոն հեղուկ. Բաղադրիչների կլանման տարբեր կարողությունների հիմքում ընկած է:
2. Գազային քրոմատագրություն. Նաև հիմնված է կլանման հզորության վրա, միայն գոլորշի վիճակում գտնվող գազերի և նյութերի համար: Օգտագործված է զանգվածային արտադրությունմիացություններ համանման ագրեգացման վիճակում, երբ արտադրանքը դուրս է գալիս խառնուրդի մեջ, որը պետք է առանձնացնել:
3. Բաժանման քրոմատոգրաֆիա.
4. Redox.
5. Ion փոխանակում.
6. Թուղթ.
7. Բարակ շերտ.
8. Նստվածքային.
9. Adsorption-complexing.

Ջերմային

Ֆիզիկական և քիմիական ուսումնասիրությունները ներառում են նաև նյութերի ձևավորման կամ քայքայման ջերմության վրա հիմնված մեթոդների կիրառում։ Նման մեթոդները նույնպես ունեն իրենց դասակարգումը:

1. Ջերմային վերլուծություն.
2. Ջերմագրավիմետրիա.
3. Կալորաչափություն.
4. Էնթալպոմետրիա.
5. Դիլատոմետրիա.

Այս բոլոր մեթոդները թույլ են տալիս որոշել ջերմության քանակը, մեխանիկական հատկությունները, նյութերի էնթալպիան: Այս ցուցանիշների հիման վրա որոշվում է միացությունների բաղադրությունը:

Անալիտիկ քիմիայի մեթոդներ

Քիմիայի այս բաժինն ունի իր առանձնահատկությունները, քանի որ վերլուծաբանների առաջ ծառացած հիմնական խնդիրն է նյութի բաղադրության որակական որոշումը, դրանց նույնականացումը և քանակական հաշվառումը: Այս առումով վերլուծության վերլուծական մեթոդները բաժանվում են.

• քիմիական;
• կենսաբանական;
• ֆիզիկական և քիմիական.

Քանի որ մեզ հետաքրքրում է վերջինս, մենք կքննարկենք, թե դրանցից որոնք են օգտագործվում նյութերը որոշելու համար:

Անալիտիկ քիմիայի ֆիզիկաքիմիական մեթոդների հիմնական տեսակները

1. Սպեկտրոսկոպիկ - նույնն է, ինչ վերը քննարկվածները:
2. Զանգվածային սպեկտրալ - հիմնված է էլեկտրական և մագնիսական դաշտի գործողության վրա ազատ ռադիկալների, մասնիկների կամ իոնների վրա: Ֆիզիկաքիմիական անալիզի լաբորանտը ապահովում է նշված ուժային դաշտերի համակցված ազդեցությունը, և մասնիկները բաժանվում են առանձին իոնային հոսքերի՝ ըստ լիցքի և զանգվածի հարաբերակցության:
3. ռադիոակտիվ մեթոդներ.
4. Էլեկտրաքիմիական.
5. Կենսաքիմիական.
6. Ջերմային.

Ի՞նչ են մեզ թույլ տալիս վերամշակման նման մեթոդները սովորել նյութերի և մոլեկուլների մասին: Նախ, իզոտոպային կազմը. Եվ նաև՝ ռեակցիայի արտադրանքները, որոշակի մասնիկների պարունակությունը հատկապես մաքուր նյութերում, ցանկալի միացությունների զանգվածները և գիտնականների համար օգտակար այլ բաներ։

Այսպիսով, անալիտիկ քիմիայի մեթոդները իոնների, մասնիկների, միացությունների, նյութերի և դրանց վերլուծության մասին տեղեկություններ ստանալու կարևոր ուղիներ են։

ՖԻԶԻԿԻՄԻԱԿԱՆ ԱՆԱԼԻԶ, ուսումնասիրում է բաղադրության եւ Սբ. մի քանի համակարգերից բաղկացած համակարգեր սկզբնական ներս(բաղադրիչներ): Ֆիզիկական և քիմիական վերլուծությունը բնութագրվում է այս կախվածությունների գրաֆիկական ներկայացմամբ՝ բաղադրություն-հատկություն դիագրամի տեսքով. կիրառել նաև թվային տվյալների և անալիտի աղյուսակներ: գրառումներ. Քանի որ համակարգի հատկությունները կախված են ոչ միայն դրա կազմից, այլև համակարգի վիճակը որոշող այլ գործոններից՝ ճնշում, t-ry, ցրվածության աստիճան, գրավիտացիոն ուժեր: և էլեկտրամագնիս: դաշտերը, ինչպես նաև դիտարկման ժամանակը, ապա ընդհանուր ձևով խոսում են հավասարակշռության գործոնի դիագրամների մասին՝ Սբ., կամ ֆիզիկաքիմիական. (քիմիական) դիագրամներ. Այս դիագրամներում բոլոր քիմ. գործընթացներ, որոնք տեղի են ունենում համակարգերում, երբ c.-l. հավասարակշռության գործոն, ինչպիսին է քիմիական նյութերի առաջացումը և քայքայումը: Ընկ., պինդ և (կամ) հեղուկ լուծույթների առաջացումը և անհետացումը և այլն, արտահայտվում են որպես գեոմ. փոփոխություններ գծերի, մակերեսների և կետերի համալիրում, որը կազմում է դիագրամ. Ուստի դիագրամների երկրաչափության վերլուծությունը թույլ է տալիս եզրակացություններ անել համակարգում տեղի ունեցող համապատասխան գործընթացների վերաբերյալ։

Երկու հիմնական ֆիզիկաքիմիական անալիզի սկզբունքները ձևակերպվել են Ն.Ս. Կուռնակովը։ Համապատասխանության սկզբունքի համաձայն, փուլերի յուրաքանչյուր խումբ, որը հավասարակշռության մեջ է տվյալ համակարգում փուլային կանոնին համապատասխան, համապատասխանում է դիագրամի որոշակի երկրաչափությանը: պատկեր. Այս սկզբունքի հիման վրա Ն.Ս. Կուրնակովը որոշել է ֆիզ. քիմիական վերլուծությունինչպես երկրաչափություն: քիմիական հետազոտության մեթոդ. փոխակերպումներ։

Երկրորդ հիմնական ֆիզիկաքիմիական անալիզի սկզբունքը, որը կոչվում է. շարունակականության սկզբունքը, ձևակերպված է հետևյալը. եղանակը. համակարգի վիճակը որոշող պարամետրերի շարունակական փոփոխությամբ, նրա առանձին փուլերի հատկությունները շարունակաբար փոխվում են: St.-va համակարգերը, որպես ամբողջություն, նույնպես անընդհատ փոխվում են, բայց պայմանով, որ նոր փուլեր չառաջանան և հինները չվերանան. եթե փուլերի թիվը փոխվում է, ապա համակարգի հատկությունները նույնպես փոխվում են, և, որպես կանոն, կտրուկ:

Ֆիզիկաքիմիական անալիզի երրորդ սկզբունքը առաջարկվել է Յա.Գ. Գորոշչենկո. Նա պնդում է, որ բաղադրիչների ցանկացած հավաքածու՝ անկախ դրանց քանակից և ֆիզիկական. sv-in, կարող է կազմել համակարգ (համատեղելիության սկզբունք): Դրանից բխում է, որ ցանկացած համակարգի դիագրամը պարունակում է որոշակի համակարգերի (ենթահամակարգերի) բոլոր տարրերը, որոնցից այն կազմված է: IN ընդհանուր համակարգմասնավոր համակարգերի թարգմանչական տարրերը համակցված են գեոմ. պատկերներ քիմ. դիագրամ, որը առաջանում է որպես գործընթացների ցուցադրում, որոնք տեղի են ունենում ընդհանուր համակարգի բոլոր բաղադրիչների մասնակցությամբ:

Հիմնականներից մեկը Ֆիզիկական-քիմիական անալիզի տեսության ուղղությունները քիմիական նյութի տոպոլոգիայի ուսումնասիրությունն է։ դիագրամներ. Ֆիզիկաքիմիական անալիզի որպես հետազոտական ​​մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն չի պահանջում քիմիական արտադրանքի մեկուսացում: ռեակցիայի խառնուրդից բաղադրիչների փոխազդեցությունը, որի արդյունքում մեթոդը թույլ է տալիս ուսումնասիրել քիմ. փոխակերպումներ լուծույթների, համաձուլվածքների (հատկապես մետաղական), ապակիների և այլն առարկաների մեջ, որոնք գործնականում անհնար է ուսումնասիրել դասականի կիրառմամբ։ նախապատրաստական-սինթետիկ. մեթոդները։ Ֆիզիկական և քիմիական անալիզը լայնորեն կիրառվում է լուծույթներում բարդ առաջացման ուսումնասիրության մեջ՝ բաղադրությունը որոշելու և քիմիական նյութի կայունությունը որոշելու համար։ կապեր. Ժամանակացույցի կազմը - sv-in-ը սովորաբար ունի մեկ ծայրահեղություն, որպես կանոն, առավելագույնը: Պարզ դեպքերում առավելագույնը համապատասխանում է համակարգի բաղադրիչների մոլային հարաբերակցությանը, որը ներկայացնում է բարդ միացության ստոյքիոմետրիան։ Ընդհանուր դեպքում St.-in-ի կորերի (կամ մակերեսների) ծայրամասային կետերը, ինչպես նաև թեքության կետերը չեն համապատասխանում համակարգում ձևավորված քիմիական միացությունների բաղադրությանը։ Ըմ., բայց սահմանի մեջ, երբ քիմ. միաբանություն հավասար է զրոյի, բաղադրությունից St-va-ի կախվածության շարունակական կորը բաժանվում է եզակի կետում հատվող երկու ճյուղերի, որոնց աբսցիսը համապատասխանում է քիմիական նյութի բաղադրությանը։ կապեր.

Դիագրամների կազմը - sv-in-ը անալիտի հիմքն է: մեթոդներ (գունաչափություն, պոտենցիոմետրիա և այլն): Օգտագործման համար - l. Սուրբ կղզին վերլուծականում. նպատակներով, ցանկալի է, որ այս գույքի արժեքների հավելյալ կախվածություն լինի կազմից: Հետևաբար, մեծ նշանակություն է տրվում հատկությունների ռացիոնալ ընտրությանը (մասնավորապես՝ ուղիղ կամ հակադարձ, օրինակ՝ էլեկտրական հաղորդունակություն կամ էլեկտրական դիմադրություն), ինչպես նաև համակարգի բաղադրիչների կոնցենտրացիան (զանգված) արտահայտելու մեթոդի ընտրությանը։մոլային, ծավալային, համարժեք կոտորակներ կամ տոկոսներ): Ժամանակակից Ֆիզիկաքիմիական անալիզի ժամանակ համակարգում օգտագործված Սբ. Սկզբունքորեն, դուք կարող եք օգտագործել ցանկացած sv-in, to-swarm m. b. չափված կամ հաշվարկված: Օրինակ՝ տեսականը լուծելիս հարցեր, մասնավորապես՝ decomp-ի ածանցում։ դիագրամների տեսակները, օգտագործել k.-l. թերմոդինամիկ պոտենցիալ, ոչ թե մ. բ. ուղղակիորեն չափված: Սուրբ կղզիներ ընտրելիս անհրաժեշտ է հաշվի առնել ինչպես դրանց արժեքների որոշման հնարավոր ճշգրտությունը, այնպես էլ քիմիական համակարգում տեղի ունեցողի նկատմամբ զգայունությունը։ փոխակերպումներ։ Օրինակ, v-va m-ի խտությունը b. որոշվում է մեծ ճշգրտությամբ, բայց անզգայուն է քիմ. Comm., մինչդեռ կարծրությունը զգայուն է քիմիական: փոխազդեցություն համակարգում, սակայն դրա որոշման ճշգրտությունը ցածր է։ Ֆիզիկական և քիմիական անալիզը բնութագրվում է մի քանիսի որոշման արդյունքների զուգահեռ ուսումնասիրությամբ և համեմատությամբ։ Սբ., օրինակ. էլեկտրական հաղորդունակություն, կարծրություն:

Քիմ. գծապատկերները, հատուկ տեղ են զբաղեցնում հալման (հալման) դիագրամները, p-դիագրամները, գոլորշիների ճնշման դիագրամները, to-rye-ը վիճակի գծապատկերի տարբերակներ են։ Նման դիագրամների վրա ցանկացած կետ, անկախ նրանից, թե այն գտնվում է c.-l. գծերը կամ գծերը դիագրամի, թե ոչ, նկարագրում է համակարգի վիճակը: Վիճակի դիագրամը ցանկացած հատկության դիագրամի հիմքն է, քանի որ համակարգի հատկություններից յուրաքանչյուրի արժեքը հիմնականում կախված է բաղադրությունից և t-ry-ից և ճնշումից, այսինքն. հավասարակշռության բոլոր գործոններից , որոնց հարաբերակցությունը տալիս է վիճակի դիագրամը . Ավելի ու ավելի են ուսումնասիրվում և գործնականում կիրառվում դիագրամները, որոնք ցույց են տալիս համակարգի վիճակի կախվածությունը միաժամանակ երկու կարևորագույն հավասարակշռության գործոններից՝ ճնշումից և t-ry-ից: Այս դիագրամները կոչվում են p-T-x դիագրամներ (x-ը բաղադրիչի մոլային մասն է): Նույնիսկ երկուական համակարգի համար p-T-x-դիագրամի կառուցումը պահանջում է բացատների օգտագործում, կոորդինատային համակարգ, ուստի կոմպոզիցիայի դիագրամը հատկություն է կրկնակի և ավելիի համար: բարդ համակարգերկառուցվել և հետազոտվել է, որպես կանոն, մշտական ​​ճնշման տակ, t-re և այլն արտ. գործոններ. Բարդությունը կառուցելու քիմ. դիագրամները պահանջում էին համապատասխան մեթոդների մշակում գրաֆիկական: Պատկերներ.

Ֆ ֆիզիկաքիմիական վերլուծությունը նպաստել է շատերի լուծմանը։ տեսական քիմիայի հիմնախնդիրները, մասնավորապես՝ քիմ. կառուցվածքի տեսության ստեղծումը։ միաբանություն փոփոխական կազմը (տես Նոնստոքիոմետրիա): Ֆիզիկաքիմիական վերլուծությունհիմք է հանդիսանում հայտնի նյութերի ստեղծման և ձևափոխման համար՝ համաձուլվածքներ, կիսահաղորդիչներ, ապակիներ, կերամիկա և այլն։ օրինակ դոպինգով։ ֆիզիկաքիմիական անալիզի և ֆիզ.-քիմ. շատ տեխնոլոգիաներ հիմնված են դիագրամների վրա: գործընթացներ, որոնք կապված են, մասնավորապես, բյուրեղացման, ուղղման, արդյունահանման և այլնի հետ, այսինքն՝ փուլային տարանջատման հետ: Նման դիագրամները, մասնավորապես, ցույց են տալիս միացությունների մեկուսացման, միայնակ բյուրեղների աճեցման պայմանները: զանգահարել է Տ մնացորդային կոնցենտրացիաների մեթոդը թույլ է տալիս ուսումնասիրել քիմիական նյութի նստեցման շրջանը: միաբանություն փոխազդեցության արդյունքում ր-րայում։ Այս մեթոդի համաձայն, պինդ փուլերի՝ շրջանի արտադրանքների բաղադրությունը որոշվում է մի շարք սկզբնական խառնուրդներում արձագանքող բաղադրիչների պարունակության տարբերությամբ և փոխազդեցության վերջում համապատասխան հավասարակշռության p-pas-ում։ Միևնույն ժամանակ, կառուցվում է լուծույթում արձագանքող բաղադրիչների հավասարակշռության կոնցենտրացիաների կախվածության գծապատկերը սկզբնական խառնուրդներում նրանց միջև եղած հարաբերակցությունից: Զուգահեռաբար նրանք սովորաբար փոխում են pH-ը, լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը, կախոցի միջոցով լույսի կլանումը և այլն Սբ.

Դասականում Համակարգի ֆիզիկաքիմիական անալիզն ուսումնասիրվել է միայն հավասարակշռված վիճակում։ Հավասարակշռությանը մոտենալը հաճախ երկար ժամանակ է պահանջում կամ ընդհանուր առմամբ դժվար է հասնել, հետևաբար՝ գործնական նպատակներով: մեթոդի կիրառմամբ անհրաժեշտ է ուսումնասիրել համակարգերը ոչ հավասարակշռված վիճակում, մասնավորապես, հավասարակշռության մոտենալու գործընթացում: Խիստ ասած համակարգերը համարվում են ոչ հավասարակշռված, որին մասնակցում են մետաստաոիդները։ փոփոխությունները ներսում, կարող է գոյություն ունենալ անորոշ ժամանակով երկար ժամանակ. տեխ. նյութերի օգտագործումը ոչ հավասարակշռված վիճակում, օրինակ. ապակեպատ մետաղ։ համաձուլվածքները, կոմպոզիտային նյութերը, ապակյա կիսահաղորդիչները հանգեցրել են ակնհայտորեն ոչ հավասարակշռված համակարգերի բաղադրություն-կազմային դիագրամների ուսումնասիրության անհրաժեշտությանը:

Ֆիզիկա-քիմիական անալիզը արդյունավետ է եղել նոր Comm. ոչ հավասարակշռված համակարգերում անշրջելի պ–ների արդյունքում։ Հավասարակշռության վիճակի անցման գործընթացում համակարգերի ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տալիս հաստատել ոչ միայն p-tion-ի վերջնական արտադրանքների, այլև միջանկյալների գոյությունը։ in-in, ինչպես նաև առաջացած անկայուն in-in: Կինետիկ գործոնը, այսինքն՝ փոխակերպման արագությունը (հավասարակշռությանը մոտենալու արագությունը), այժմ դիտարկվում է այլ չափանիշների և այլ սրբերի հետ հավասար հիմունքներով։ Սուրբ կղզիներում համակարգի վրա էապես ազդում է դրա ցրվածությունը՝ բաղադրիչների մոլ.-ցրված բաշխումը (ենթամանրադիտակային. վիճակ), կոլոիդային լուծարման վիճակը և այլն, մինչև միաբյուրեղ։ պետությունները։ Դիագրամների կազմը - կառուցվածքը - դիսպերսիայի աստիճանը - sv-in որոշում են ժամանակակիցի առանձնահատկությունները: ֆիզիկաքիմիական անալիզի ուսումնասիրություններ։

Համակարգիչների զարգացումը հանգեցրել է նրան, որ ֆիզիկաքիմիական անալիզի մեջ անալիտի դերը զգալիորեն աճել է։ Սբ–ի կախվածությունների արտահայտման ձևերը համակարգում նրա կազմից։ Սա հեշտացնում է տեղեկատվության պահպանումը (ժամանակակից համակարգչային համակարգերը թույլ են տալիս հավաքել և պահել տեղեկատու նյութը քիմիական դիագրամների վրա և գրաֆիկական ձևով) և, մասնավորապես, գորգ: արդյունքների մշակումը, որը նախկինում օգտագործվում էր հիմնական. միայն լուծույթներում բարդ առաջացման ուսումնասիրության մեջ։ Որոշակի չափով օգտագործումը ժամանակակից հաշվարկում է, տեխնիկան թույլ է տալիս հաղթահարել ֆիզիկաքիմիական անալիզի սահմանափակումները, որոնք կայանում են նրանում, որ այն սահմանում է, թե որ քիմ. փոխակերպումներ են տեղի ունենում համակարգում, սակայն չի պատասխանում այդ փոխակերպումների պատճառի և մեխանիզմի հետ կապված հարցերին: Հաշվարկման մեթոդները թույլ են տալիս լրացուցիչ հանել: տեղեկություններ քիմ. դիագրամներ, օրինակ. որոշել քիմիական նյութի տարանջատման աստիճանը. միաբանություն երկուական համակարգերի համար հեղուկի գծի կորության կամ աղերի փոխանակման ժամանակ համակարգի ազատ էներգիայի փոփոխության վերլուծության հիման վրա հալոցքում՝ հիմնված եռակի փոխադարձ համակարգերի համար հեղուկի իզոթերմների ձևի վրա։ Գրավիչ տարբերություն. պինդ մարմինների տեսություններ, հեղուկների և գազային խառնուրդների վիճակների մոդելներ՝ փորձերի ընդհանրացման հետ մեկտեղ։ տվյալներ, թույլ է տալիս ստանալ ֆիզիկական. դիագրամները (կամ դրանց տարրերը) հաշվարկով:

Պատմական շարադրանք.Հիմնական ֆիզիկաքիմիական վերլուծության գաղափարը առաջ է քաշել Մ.Վ. Լոմոնոսով (1752), քիմիական համակարգում կրթություն հաստատելու առաջին փորձերը։ սկզբին են պատկանում ընկ. 19 - րդ դար Բոլոր Ռ. 19 - րդ դար աշխատանքները՝ Պ.Պ. Անոսովը (1831), Գ.Կ. Սորբին (1864), Դ.Կ. Չեռնովը (1869) դրեց մետաղագործության հիմքերը. Դ.Ի. Մենդելեևն առաջինն է իրականացրել գեոմ. դիագրամների կազմի վերլուծություն - Ծծմբաթթվի հիդրատների ուսումնասիրության օրինակում Սբ. Աշխատանքները V.F. Ալեքսեևը հեղուկների փոխադարձ լուծելիության մասին, Դ.Պ. Կոնովալովա - զույգ լուծումների առաձգականության վրա (տես Կոնովալովի օրենքները), Ի.Ֆ. Շրյոդեր - լուծելիության ջերմաստիճանային կախվածությունից (տես Պասմիկություն): 19-20-րդ դդ. Տեխնոլոգիաների կարիքների հետ կապված՝ սկսվեց ֆիզիկաքիմիական անալիզի բուռն զարգացումը (Ա. Լե Շատելիե, Ջ. վանտ Հոֆ, Ֆ. Օսմոնդ, Վ. Ռոբերթս–Օսթեն, Ջ. Վան Լաար և ուրիշներ)։ Հիմնարար տեսական և փորձ: ժամանակակից ստեղծագործություններ ֆիզիկական և քիմիական անալիզները պատկանում են Ն.Ս. Կուռնակովը։ Նրանք միավորել են համաձուլվածքների և միատարր լուծույթների ուսումնասիրությունը մեկ ուղղությամբ և առաջարկել «ֆիզիկաքիմիական անալիզ» տերմինը (1913)։ Կոմպլեքսների առաջացման ուսումնասիրությունները լուծումներում Ի.Ի. Օստրոմիսլենսկին (1911), Պ. Ջոբը (1928) և քիմ. բաղադրության որոշման մեթոդների մշակումը։ միաբանություն և հաստատուններ rՇչենկո Յա.Գ.-ի մասին, Համասեռ և տարասեռ համակարգերի ֆիզիկաքիմիական վերլուծություն, Կ., 1978; Chernogorenko V.B., Pryadko L.F., "Journal of Inorg. chemistry", 1982, հատոր 27, թիվ 6, էջ 27: 1527-30 թթ. Glazov V.M., "Izv. AN SSSR. Ser. inorganic Materials", 1984, հ. 20, թիվ 6, էջ 12: 925-36 թթ. Fedorov P.I., Fedorov P.P., Dr about D.V., Անջուր աղային համակարգերի ֆիզիկական և քիմիական վերլուծություն, Մ., 1987. Պ.Ի. Ֆեդորովը։

Ավելին

Թեմա 14. Ֆիզիկական վերլուծության մեթոդներ

Այս մեթոդները հիմնված են նյութի հետ ճառագայթման փոխազդեցության հետևանքով առաջացած ազդեցության չափման վրա՝ քվանտների կամ մասնիկների հոսքի։ Ճառագայթումը մոտավորապես նույն դերն է խաղում, ինչ ռեագենտը վերլուծության քիմիական մեթոդներում: Չափված ֆիզիկական ազդեցությունը ազդանշան է: Ազդանշանի մեծության մի քանի կամ բազմակի չափումների և դրանց ստատիկ մշակման արդյունքում ստացվում է անալիտիկ ազդանշան։ Դա կապված է որոշվող բաղադրիչների կոնցենտրացիայի կամ զանգվածի հետ:

Ֆիզիկական մեթոդներվերլուծությունն ունի մի շարք առավելություններ.

– նմուշի պատրաստման հեշտությունը (շատ դեպքերում) և նմուշների որակական վերլուծությունը.

– ավելի մեծ բազմակողմանիություն՝ համեմատած քիմիական և ֆիզիկաքիմիական մեթոդների հետ (ներառյալ բազմաբաղադրիչ խառնուրդների վերլուծության հնարավորությունը);

– հիմնական անմաքրության և հետքի բաղադրիչների որոշման հնարավորությունը.

– հաճախ հայտնաբերման ցածր սահմաններ ինչպես համակենտրոնացման (մինչև 10-8% առանց կոնցենտրացիայի օգտագործման), և ըստ քաշի (10-10 -10-20 գ), ինչը թույլ է տալիս ծախսել նմուշի չափազանց փոքր քանակությամբ, և

երբեմն անցկացնում է ոչ կործանարար վերլուծություն:

Բացի այդ, վերլուծության բազմաթիվ ֆիզիկական մեթոդներ հնարավորություն են տալիս իրականացնել ինչպես համախառն, այնպես էլ տեղական և շերտ առ շերտ վերլուծություն՝ մինչև միատոմային մակարդակի տարածական լուծմամբ: Այս մեթոդները հարմար են ավտոմատացման համար:

Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք վերլուծության որոշ ֆիզիկական մեթոդներ:

14.1. Սպեկտրային վերլուծություն

Սպեկտրային անալիզը նյութի քիմիական բաղադրությունը և կառուցվածքը որոշելու ֆիզիկական մեթոդ է իր սպեկտրից: Սպեկտրը էլեկտրամագնիսական ճառագայթում է, որը դասավորված է ըստ ալիքի երկարության: Երբ նյութը գրգռվում է որոշակի էներգիայով, նրանում տեղի են ունենում փոփոխություններ (վալենտական ​​կամ ներքին էլեկտրոնների գրգռում, մոլեկուլների պտույտ կամ թրթռում), որոնք ուղեկցվում են նրա սպեկտրում գծերի կամ ժապավենների առաջացմամբ։ Կախված գրգռման բնույթից և նյութի մեջ ներքին փոխազդեցության գործընթացներից, առանձնանում են նաև սպեկտրային վերլուծության մեթոդները (սկզբունքները)՝ ատոմային արտանետում, կլանում, լուսարձակում, ռամանի ցրում, ռադիո և ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիա և այլն։

Յուրաքանչյուր սպեկտրային գիծ բնութագրվում է ալիքի երկարությամբ կամ հաճախականությամբ: Սպեկտրային վերլուծության ժամանակ գծի ալիքի երկարությունը սովորաբար արտահայտվում է նանոմետրերով (1 նմ = 10-9 մ) կամ միկրոմետրերով (1 մկմ = 10-6 մ): Այնուամենայնիվ, օգտագործվում է նաև ոչ համակարգային միավոր՝ անգստրոմը (1 Å \u003d 0,1 նմ \u003d 10-10 մ): Օրինակ՝ նատրիումի դեղին գծերից մեկի ալիքի երկարությունը կարելի է գրել այսպես՝ Na 5893 Å,

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

կամ Na 589,3 նմ, կամ Na 0,5893 մկմ: Գծային սպեկտրները արձակում են ատոմներ կամ իոններ, որոնք գտնվում են միմյանցից այնպիսի հեռավորության վրա, որ դրանց արտանետումը կարելի է համարել անկախ։ Մետաղների գազերն ու գոլորշիները ունեն գծային սպեկտրներ։ Գծավոր սպեկտրաառաջանում են երկու կամ ավելի ատոմներից բաղկացած իոնացված և ոչ իոնացված մոլեկուլների ճառագայթման ժամանակ, եթե այդ մոլեկուլներն այնքան հեռու են միմյանցից, որ չեն փոխազդում հարևան մոլեկուլների հետ։ Շարունակական կամ շարունակական սպեկտրները արձակում են շիկացած հեղուկ կամ պինդ մարմիններ. Որոշակի պայմաններում դրանք կարող են արտանետվել նաև առանձին ատոմների կամ մոլեկուլների կողմից։

Գծավոր սպեկտրները բաղկացած են միմյանցից սերտորեն բաժանված գծերից, որոնք լավ նկատվում են մեծ դիսպերսիա ունեցող գործիքների վրա ստացված սպեկտրներում։ Վերլուծական նպատակներով ավելի հաճախ օգտագործվում են սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի և մոտ ինֆրակարմիր հատվածները։ Սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն շրջանը պայմանականորեն բաժանվում է վակուումային (10–185 նմ), հեռու (185–230 նմ) ​​և մոտ (230–400 նմ)։ Տեսանելի մասսպեկտրը (400–750 նմ), ի տարբերություն սպեկտրի այլ շրջանների, մարդու աչքով ընկալվում է յոթ հիմնական գույների տեսքով՝ մանուշակագույն (390–420 նմ), կապույտ (424–455 նմ), ցիան (455–494)։ նմ), կանաչ (494–565 նմ), դեղին (565–595 նմ), նարնջագույն (595–640 նմ), կարմիր (640–723 նմ) և դրանց երանգները։ Սպեկտրի տեսանելի կարմիր մասի հետևում գտնվում է սպեկտրի ինֆրակարմիր շրջանը, որը բաժանված է մոտ (0,75–25 մկմ) և հեռու (> 25 մկմ):

Սպեկտրային վերլուծությունը հնարավորություն է տալիս պարզել նյութի տարերային, իզոտոպային, մոլեկուլային կազմը և դրա կառուցվածքը:

Ատոմային արտանետումների սպեկտրային վերլուծություն արտանետումների սպեկտրների վերլուծության մեթոդ է, որը տեղի է ունենում, երբ նմուշը գոլորշիացվում և գրգռվում է աղեղով, կայծով կամ բոցով: Գրգռված ատոմները և իոնները ինքնաբերաբար, ինքնաբերաբար փոխանցվում են գրգռված E-իցկ նվազեցնել էներգետիկ վիճակներըԷյ . Այս գործընթացը հանգեցնում է հաճախականությամբ լույսի արտանետմանը

v k i = (E k – E i )/h

և սպեկտրալ գծի տեսքը:

Ժամանակակից ֆոտոէլեկտրական սպեկտրային սարքերը, ինչպիսիք են քվանոմետրերը, հագեցված են մինիհամակարգիչով, ինչը հնարավորություն է տալիս ստանդարտ բաղադրության նյութերի զանգվածային բազմատարր էքսպրես վերլուծություն իրականացնել այնպիսի ճշգրտությամբ, որը հաճախ չի զիջում քիմիական մեթոդների մեծ մասի ճշգրտությանը:

Ֆլեյմի ֆոտոմետրիա- ատոմային արտանետումների սպեկտրային վերլուծության մեթոդներից մեկը. Այս մեթոդը բաղկացած է նրանից, որ վերլուծված նմուշը տեղափոխվում է լուծույթ, որն այնուհետև հեղուկացիրով վերածվում է աերոզոլի և սնվում այրիչի բոցի մեջ։ Լուծիչը գոլորշիանում է, իսկ տարրերը, գրգռված լինելով, արտանետում են սպեկտր։ Վերլուծված սպեկտրային գիծը մեկուսացված է սարքի միջոցով՝ մոնոխրոմատոր կամ լուսային զտիչ, և դրա փայլի ինտենսիվությունը չափվում է ֆոտոցելով: Բոցը բարենպաստ համեմատվում է էլեկտրական աղբյուրներլույսը նրանով, որ բալոնից եկող գազի վառելիքը և օքսիդացող գազը շատ կայուն, հավասարապես այրվող բոց են տալիս: Բոցի մեջ ցածր ջերմաստիճանի պատճառով տարրեր ցածր

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

գրգռման պոտենցիալներ՝ առաջին հերթին ալկալային տարրեր, որոնց որոշման համար գործնականում բացակայում են էքսպրես քիմիական մեթոդները, ինչպես նաև հողալկալային և այլ տարրեր։ Ընդհանուր առմամբ, այս մեթոդով որոշվում է ավելի քան 70 տարր: Պլազմային ջահի ինդուկցիոն բարձր հաճախականության արտանետման և աղեղային պլազմային ջահի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս որոշել իոնացման բարձր պոտենցիալ ունեցող տարրերը, ինչպես նաև ջերմակայուն օքսիդներ ձևավորող տարրերը, որոնց գրգռման համար բոցն է: քիչ օգտագործում.

Ատոմային կլանման վերլուծություն (AAA) ամենաշատերից մեկն է

անալիտիկ քիմիայի ընդհանուր մեթոդներ. Վերլուծված նմուշի նախնական պատրաստումը նման է բոցի ֆոտոմետրիայի այս գործողությանը. նմուշի տեղափոխում լուծույթի մեջ, ցողում և աերոզոլների մատակարարում կրակին: Լուծիչը գոլորշիանում է, աղերը քայքայվում են, և մետաղները անցնում են գոլորշիների վիճակի, որտեղ նրանք կարողանում են կլանել ալիքի երկարության ճառագայթումը, որը իրենք կարող են արձակել ավելի բարձր ջերմաստիճաններում։ Սնամեջ կաթոդ լամպից լույսի ճառագայթը, որն արձակում է որոշվող տարրի աղեղային սպեկտրը, բոցի միջով ուղղվում է դեպի սպեկտրոմետրի ճեղքը, որն օգտագործվում է վերլուծական սպեկտրային գիծը առանձնացնելու և դրա ինտենսիվության կլանման աստիճանը չափելու համար։ որոշվող տարրի գոլորշիներով:

Ժամանակակից ատոմային կլանման սպեկտրոմետրերը հագեցած են մինիհամակարգիչներով և թվային տպագրական սարքերով: Բազմալիքային գործիքները, ինչպիսիք են քվանոմետրերը, թույլ են տալիս ժամում մինչև 600 որոշում:

Բոցի փոխարեն էլեկտրաջերմային ատոմիզատորների օգտագործումը քիմիական կոնցենտրացիայի մեթոդների հետ համատեղ հնարավորություն է տալիս նվազեցնել տարրերի հայտնաբերման սահմանը մի քանի կարգով:

Ատոմային լյումինեսցենտանալիզը մոտ է ատոմային կլանման վերլուծությանը: Այս մեթոդի օգնությամբ ոչ միայն լուծվում են ատոմային կլանման անալիզով կատարվող առաջադրանքները, այն թույլ է տալիս որոշել առանձին ատոմներ գազային միջավայրում։ Օրինակ, լազերային ճառագայթով գրգռելով ատոմային ֆլուորեսցենտը, նատրիումը կարող է որոշվել մթնոլորտի վերին շերտում հեռավորության վրա:

Երկրից 100 կմ.

14.2. Նյութի փոխազդեցության վրա հիմնված մեթոդներ

մագնիսական դաշտով

Համառոտ տեղեկատվություն մագնիսականության մասին. Մագնիսական համակարգում (մակրոսկոպիկ կամ մանրադիտակային) միշտ կան երկու տարբեր նշանով, բայց բացարձակ արժեքով հավասար երկու մագնիսական լիցքեր, որոնք իրարից բաժանված են որոշակի հեռավորությամբ։ Նման մագնիսական համակարգը մագնիսական դիպոլ է և, երբ դրվում է արտաքին մագնիսական դաշտում H ուժգնությամբ, հակված է լինել զուգահեռ: ուժային գծերկիրառական դաշտ. Մագնիսական դաշտում ազատ դիպոլը կողմնորոշող ուժը կարող է կամ քաշել այն ավելի ուժեղ դաշտի շրջան կամ դուրս մղել՝ կախված նրանից, թե դիպոլային պահը բնութագրող վեկտորի ուղղությունները և dН/dx դաշտի գրադիենտը համընկնում են, թե ոչ։ Ի տարբերություն էլեկտրականության, առանձին մագնիսական լիցքեր չեն հայտնաբերվել։ Տարրական

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

Մագնիսական հատկությունների կրողներն են մագնիսական դիպոլները, որոնք կարելի է մոդելավորել հոսանք կրող օղակով։ Այս դեպքում ստացված մագնիսական մոմենտը μ ուղիղ համեմատական ​​է ընթացիկ ուժին և հանգույցի մակերեսին:

Դիտարկենք մի մարմին, որը բաղկացած է μi մագնիսական մոմենտներով ատոմներից և մոլեկուլներից: Եթե ​​մարմնի չափերը բավականաչափ փոքր են, և մենք կարող ենք ենթադրել, որ դրա սահմաններում դաշտի գրադիենտը dH/dx չի փոխվում, ապա դրա վրա գործող F ընդհանուր ուժը հավասար կլինի.

F = ∑ i μi dH = M dH, 1 dx dx

այսինքն, այն կարող է արտահայտվել մագնիսական մոմենտով կամ ամբողջ մարմնի մագնիսացմամբ M: Իրական պայմաններում, մոլեկուլների ջերմային շարժումների և բյուրեղային կառուցվածքի անիզոտրոպության պատճառով, μi վեկտորները պարտադիր չէ, որ կողմնորոշվեն դաշտի երկայնքով: H. Հետևաբար, M վեկտորի արժեքը կարող է շատ անգամ պակաս լինել թվաբանական գումարμi և կախված է T ջերմաստիճանից, և դրա ուղղությունը կարող է չհամընկնել H-ի ուղղության հետ։

Կոնկրետ նյութը բնութագրելու համար ներկայացվում է հատուկ մագնիսացման σ = M/m (m-ը մարմնի զանգվածն է) հասկացությունը, որն ամբողջությամբ արտացոլում է արտաքին դաշտի հետ նրա փոխազդեցության առանձնահատկությունները։ Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում հարմար է օգտագործել կոնկրետ մագնիսական զգայունության χ հայեցակարգը, որը համաչափության գործոն է σ = χН հարաբերակցության մեջ, որը կախված չէ ոչ մարմնի չափից, ոչ էլ դաշտի ուժից, այլ որոշվում է միայն։ ըստ նյութի հիմնարար հատկությունների և որոշ դեպքերում՝ ջերմաստիճանի։ Հատուկ զգայունությունը երբեմն կոչվում է χ g: Մեկ ատոմի, մոլի և միավորի ծավալի մագնիսական զգայունության համար օգտագործվում են χԱ, χՄ և χV նշումները։ Եթե ​​մարմինը տեղադրվում է χ0 մագնիսական ընկալունակությամբ միջավայրում, ապա նրա վրա ուժ է գործում

F = (χ − χ 0 )mH dH dx .

Նմուշը կազմող մագնիսական դիպոլները ստեղծում են իրենց մագնիսական դաշտերը։ Հետևաբար, նմուշի ներսում գործող արդյունավետ դաշտը արտաքին H դաշտի և դիպոլների դաշտի գումարն է, և վակուումի համեմատ դաշտի նման փոփոխությունը կարելի է նկարագրել հավասարմամբ.

B = H + 4 πI,

որտեղ B-ն նմուշի ներսում մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորն է. I-ը նյութի միավոր ծավալի մագնիսացումն է։

Իզոտրոպ միջավայրում բոլոր երեք վեկտորները համակողմանի են, ուստի կարելի է ներկայացնել սկալյար

μ \u003d H B \u003d 1 + 4 πχ,

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

կոչվում է հարաբերական մագնիսական թափանցելիություն: Ինչպես երևում է, μ-ն ու χ-ն անչափ են։ Նյութերի մեծ մասի համար μ ≈ 1, |χ|<< 1 и приближение В ≈ Н выполняется с высокой точностью.

Հայտնի է, որ ցանկացած համակարգ կարող է բնութագրվել արտաքին ազդեցության նկատմամբ իր արձագանքով։ Եթե ​​խտացված վիճակում գտնվող նյութը դիտարկենք որպես լիցքերի և հոսանքների համակարգ, ապա այն կարող է բնութագրվել նաև արձագանքման ֆունկցիայով։ Այս դեպքում մեզ հիմնականում հետաքրքրում է նման համակարգի արձագանքը մագնիսական դաշտին։ Այստեղ ելքը մագնիսացումն է, իսկ պատասխան ֆունկցիան՝ մագնիսական զգայունությունը։ Սովորաբար, մագնիսական զգայունության փոփոխությունն օգտագործվում է համակարգում տեղի ունեցող ամենակարևոր գործընթացները դատելու համար, այնուհետև համակարգը վերլուծվում է՝ հաշվի առնելով հայտնաբերված գործընթացները: Նման ծրագիր իրականացնելու համար անհրաժեշտ է իմանալ, թե ինչ գործընթացներ են հնարավոր համակարգում, ինչպես են դրանք ազդում զգայունության վրա, և որքան է հավանականությունը ուսումնասիրվող համակարգի որոշակի վիճակի: Նման տեղեկատվությունը պարունակում է համակարգի բաշխման ֆունկցիան, որը որոշվում է ընդհանուր էներգիայով կամ Համիլտոնյանով, որը հաշվի է առնում քվանտային համակարգի բոլոր տեսակի փոխազդեցությունները։

Առաջին հերթին պետք է ուշադրություն դարձնել այն փոխազդեցություններին, որոնք էական նշանակություն ունեն մագնիսականության դրսևորման մեջ։ Բացի այդ, անհրաժեշտ է հաշվի առնել մագնիսական դաշտերում դիտարկվող համակարգերի վարքագծի առանձնահատկությունները, որոնց ուժը հաստատուն է կամ տատանվում է ժամանակի հետ։ Այս դեպքում նյութերի մագնիսական զգայունությունը որոշվում է արտահայտությամբ

χ = χ" + χ"",

որտեղ χ" - զգայունություն - արձագանք դաշտի գործողությանը, որը ժամանակի մեջ հաստատուն է, χ"" - դինամիկ մագնիսական զգայունություն - արձագանք փոփոխվող դաշտի գործողությանը:

Կարելի է ենթադրել, որ հաստատուն դաշտում համակարգը գտնվում է ջերմային հավասարակշռության մեջ, և այնուհետև բաշխման ֆունկցիան գտնելը կրճատվում է մինչև Բլոխի հավասարումների լուծում։ Դաշտի ուժգնության ժամանակից կախվածության դեպքում բաշխման ֆունկցիան հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է ներմուծել համապատասխան Բոլցմանի հավասարումներ։ Դիտարկված գործընթացները հիմք են հանդիսանում քիմիական նյութերի կառուցվածքի և ռեակտիվության մասին տեղեկություններ ստանալու համար օգտագործվող մեթոդների.

Ստատիկ մագնիսական զգայունության մեթոդ. Մագնիսական դաշտի մասնակցությամբ հետազոտության փորձարարական մեթոդի կիրառման նպատակահարմարությունը էապես կախված է մագնիսական դաշտում նյութի պահվածքից։ Ըստ իրենց մագնիսական հատկությունների՝ բոլոր մարմինները բաժանվում են դիամագնիսների, պարամագնիսների, ֆերոմագնիսների, հակաֆերոմագնիսների և ֆերիմագնիսների։ Ատոմի դիամագնիսական զգայունությունը համամասնական է էլեկտրոնների թվին և էլեկտրոնային ուղեծրերի շառավիղների քառակուսիների գումարին, որոնք վերցված են հակառակ նշանով, համաձայն Լենցի օրենքի, ըստ որի, երբ մագնիսական հոսքը փոխվում է.

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

մեղադրանքների համակարգը, առաջանում են հոսանքներ, որոնց ուղղությունը որոշվում է հոսքի փոփոխությունը փոխհատուցելու անհրաժեշտությամբ:

Քիմիական միացության մոլեկուլային զգայունությունը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ

χM = ∑ N i χi + λ,

որտեղ N i-ը միացության մոլեկուլում i-րդ տարրի ատոմների թիվն է. χi-ն տվյալ տարրի ատոմային զգայունությունն է. λ-ն ուղղիչ գործոն է՝ կախված ատոմների միջև քիմիական կապի բնույթից։

Աղերի համար վերցրեք

χ mol = χ կատու + χ an.

Խառնուրդների և լուծույթների համար հատուկ մագնիսական զգայունությունը բոլոր բաղադրիչների մագնիսական զգայունության գումարն է՝ հաշվի առնելով դրանց հարաբերակցությունը նմուշում:

Դիտարկենք մի նյութ, որը բնութագրվում է չփոխազդող մագնիսական պահերի մի շարքով: Արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում ջերմային շարժման ազդեցությամբ մագնիսական մոմենտները լրիվ անկարգվում են, իսկ մագնիսացումը զրո է։ Արտաքին մագնիսական դաշտում մագնիսական մոմենտները դասավորված են, ինչը հանգեցնում է դաշտի ուղղությամբ մագնիսացման, և փոխազդեցության արդյունքում մարմինը քաշվում է ուժեղ դաշտի տարածք: Այս երեւույթը կոչվում է պարամագնիսականություն։ Ջերմային շարժման մրցակցային ազդեցության շնորհիվ T ≠ 0-ում դասավորությունը երբեք ամբողջական չէ, և դասավորության աստիճանը համաչափ է H-ին: Սովորաբար պարամագնիսների համար մագնիսական զգայունությունը դիա- և պարամագնիսական ներդրումների գումարն է.

χ = χզույգ + χdia .

Զգայունության բնորոշ արժեքները գնահատելու համար մենք օգտագործում ենք այն փաստը, որ արդյունավետ մագնիսական պահը, որը սահմանվում է որպես.

μ eff \u003d 8χ M T, քանի որ սովորական պարամագնիսը կախված չէ T-ից և հավասար է 1÷6-ի

Բորի մագնետոնի միավորներ; հետեւաբար χm ≈ (0,2 ÷ 1,0) 10-2 սմ3/մոլ T ≈ 300 K-ում: Ստացված արդյունքների մեկնաբանությունը պահանջում է հաշվի առնել մի շարք էֆեկտներ (օրինակ՝ ուղեծրի իմպուլսի ներդրումը և այլն):

Միայն յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքում փոխազդեցությունների ամբողջական վերլուծությունը կարող է բացահայտել դրանք: Ի լրումն էլեկտրոնային թաղանթների, իրենց սեփական մագնիսական

Պահեր ունեն նաև միջուկների մեծամասնությունը, որոնք իրենց կազմով ունեն կենտ թվով պրոտոններ (1 H, 15 N, 19 F, 3I P, 11 B, 79 Br) կամ նեյտրոններ (13 C, 127 I), բայց ազդեցություն

դրանց փոխազդեցությունը արտաքին դաշտի հետ չափազանց փոքր է. միջուկների մագնիսական զգայունությունն ունի 10-10 սմ3/մոլ կարգի արժեք:

Մագնիսական զգայունությունը չափելու բազմաթիվ եղանակներ կան,

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

հիմնվելով այն փաստի վրա, որ անհամասեռ դաշտում տեղադրված χg հատուկ ընկալունակությամբ m զանգվածով նմուշը, որի գրադիենտն ունի դաշտի ուղղությանը ուղղահայաց ուղղություն (նշանակում ենք համապատասխանաբար Z և X ուղղությունները), ազդում է. ուժով

Fz = Hx dH dZ x χ g m,

որը կարելի է չափել հաշվեկշռով։

Ամենատարածված կիրառվող մեթոդը Ֆարադեյի մեթոդն է, որն օգտագործում է մագնիս, որի բևեռները խնամքով մշակված են՝ ստեղծելու մշտական ​​H x-ի մեծ տարածք (dHx/dZ): Այս տարածքի համեմատ փոքր չափի նմուշները տեղադրվում են H x-ի (dHx/dZ) հայտնի արժեքների գոտում (որոշվում է համակարգը ստանդարտ նմուշի, սովորաբար Pt) չափորոշմամբ, և չափվում է դրա վրա ազդող ուժը: Հաշվեկշռի աշխատանքային զգայունությունը 5 մկգ է:

Նկարագրված մեթոդի տարբեր փոփոխությունների կիրառման ոլորտների շրջանակը շատ լայն է՝ բարդ ձևավորում, կինետիկա, կատալիզ, կառուցվածքային ուսումնասիրություններ, բազմաբաղադրիչ համակարգերի կազմի վերլուծություն և այլն: Սա որոշվում է տեղադրման հեշտությամբ, չափման ճշգրտությամբ և արագությամբ: արդյունքները, և մեթոդը հեշտությամբ կիրականացվի գործընթացների կառավարման ավտոմատացման համակարգերում: Չնայած մեթոդի նկարագրված փոփոխությունների լայն տարածմանը և պարզությանը, պետք է նշել դրա տեղեկատվական հնարավորությունների մի շարք սահմանափակումներ: Առաջին հերթին, անալիտի կոնցենտրացիան պետք է բավականաչափ հուսալի լինի գրանցման համար: Դիամագնիսական նյութերի վարքագծի ուսումնասիրության ճշգրտությունը պետք է լինի<< 1 % и может быть достигнута только путем их глубокой очистки от парамагнитных примесей (О2 и др.). Менее жесткие требования предъявляются к процессам с участием парамагнетиков, однако и в этом случае можно различить образование только >2% նոր բաղադրիչ. Բացի այդ, ուսումնասիրված փոխակերպումների արագությունը պետք է լինի ցածր, քանի որ չափման ժամանակը, նույնիսկ ավտոմատ ձայնագրման դեպքում, առնվազն մի քանի վայրկյան է: Հաճախ, անհատական ​​ռեակցիայի արտադրանքի մագնիսական զգայունության փոքր տարբերությունների պատճառով, մեթոդը թույլ չի տալիս դրանց նույնականացումը և որոշումը:

Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի մեթոդ (EPR): Մտնելիս

Երբ պարամագնիսական նյութը տեղադրվում է υ հաճախականությամբ փոփոխվող մագնիսական դաշտում, նկատվում է մագնիսական թափանցելիության դիսպերսիա (այսինքն՝ մագնիսական թափանցելիության կախվածությունը υ հաճախականությունից) և արտաքին դաշտի էներգիայի կլանումը։ Այս դեպքում կլանումը ռեզոնանսային բնույթ ունի։ Նման փորձի բնորոշ պայմանները հետևյալն են. պարամագնիսական նյութի նմուշը տեղադրվում է H հաստատուն մագնիսական դաշտում, ճիշտ անկյան տակ, որին միացված է v հաճախականությամբ փոփոխվող մագնիսական դաշտը, և բարդ մագնիսական զգայունությունը χ \ u003d χ «+ iχ» չափվում է. իրական մասը χ «կոչվում է բարձր հաճախականության կամ դինամիկ զգայունություն, իսկ երևակայական մասը iχ»» բնութագրում է.

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

կլանման գործակիցը.

Հնարավոր է գտնել ռեզոնանսային պայմաններ և ստանալ EPR սպեկտրներ՝ փոխելով ճառագայթման հաճախականությունը կամ մագնիսական դաշտի ուժգնությունը: Շատ դեպքերում փորձարարներն իրենց տրամադրության տակ ունեն հաստատուն հաճախականությամբ կայանքներ, որոնցում, փոխելով դաշտը, հարմարվում են էմիտերի հաճախականությանը։ Պարամագնիսական ռեզոնանսը երևույթների մի շարք է, որոնք կապված են մակրոսկոպիկ համակարգերի էներգիայի մակարդակների միջև տեղի ունեցող քվանտային անցումների հետ ռեզոնանսային հաճախականության փոփոխվող մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ:

EPR մեթոդը օգտագործվում է ռեդոքսի և բարդ առաջացման գործընթացների մասին տեղեկատվություն ստանալու, ինչպես նաև միացությունների էլեկտրոնային և երկրաչափական կառուցվածքը որոշելու համար, երբ դիտարկվող պարամագնիսական մասնիկները ուղղակի ուսումնասիրության օբյեկտներ են: Տեղեկատվություն ստանալու համար կարող են օգտագործվել լայնությունը, գծի ձևը, սպեկտրի գծերի քանակը, g գործոնի արժեքը, STS-ի և DSTS-ի բաղադրիչների և հաստատունների քանակը, ազդանշանի ինտենսիվությունը կամ տարածքը:

EPR սպեկտրում ազդանշանները որոշող մասնիկների տեսակները հետևյալն են. էլեկտրոն (լուծված, թակարդված, մետաղների մեջ); ռադիկալներ (անօրգանական, օրգանական); իոններ; արմատական ​​իոններ; համալիրներ.

Կոորդինացիոն միացությունների քիմիայի անալիտիկ ասպեկտների համար կարևոր է EPR-ի դրսևորումը հետևյալ պարամագնիսական իոնների համալիրներում՝ 3d տարրերի խմբում՝ TiIII, VII, CrIII, CrV, CuII, MnII, FeIII; Խմբում

4d տարրեր − ZrIII, PdI, PdIII, RhII, NbIV, MoV; 5d տարրերի խմբում - ReVI, WV, AuIII, RuIII; REE և տրանսուրան - GdIII, CeIII, EuIII խմբում:

14.3. Վիբրացիոն սպեկտրոսկոպիա

Մոլեկուլներում թրթռումային անցումների էներգիան համեմատելի է ինֆրակարմիր շրջանի ճառագայթային քվանտների էներգիայի հետ։ Քիմիական միացությունների մոլեկուլների ինֆրակարմիր (IR) սպեկտրը և Ռամանի սպեկտրը (RS) նյութերի կարևոր բնութագրիչներից են։ Սակայն քանի որ սպեկտրները տարբեր բնույթ են կրում, դրանցում նույն տատանումների դրսևորման ինտենսիվությունը տարբեր է։

IR սպեկտրոսկոպիա.Դիտարկենք N ատոմ պարունակող մոլեկուլ; Յուրաքանչյուր ատոմի դիրքը կարող է որոշվել՝ նշելով երեք կոորդինատներ (օրինակ՝ x, y և z ուղղանկյուն կոորդինատային համակարգում): Նման կոորդինատային արժեքների ընդհանուր թիվը կլինի 3N, և քանի որ յուրաքանչյուր կոորդինատ կարող է սահմանվել մյուսներից անկախ, մենք կարող ենք ենթադրել, որ մոլեկուլն ունի 3N ազատության աստիճան: Սահմանելով բոլոր 3N կոորդինատները՝ մենք ամբողջությամբ կնկարագրենք մոլեկուլը՝ կապերի երկարությունները, նրանց միջև եղած անկյունները, ինչպես նաև դրա գտնվելու վայրը և կողմնորոշումը տարածության մեջ:

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

Նկ.14.1. Ջրի մոլեկուլի սիմետրիա և երեք հիմնական տիպի թրթռումներ.

Թթվածնի ատոմի շարժումը կարելի է անտեսել, քանի որ այն գտնվում է մոլեկուլի ծանրության կենտրոնի մոտ.

ա – ձգվող սիմետրիկ թրթռում υ1 (զուգահեռ); բ - դեֆորմացիոն սիմետրիկ թրթռում υ2.(զուգահեռ); գ – ձգվող հակասիմետրիկ թրթռում υ3 (ուղղահայաց)

Մոլեկուլի ազատ շարժումը եռաչափ տարածության մեջ առանց դրա կոնֆիգուրացիան փոխելու նկարագրելու համար անհրաժեշտ է իմանալ նրա ծանրության կենտրոնի դիրքի երեք կոորդինատները։ Ոչ գծային մոլեկուլի ցանկացած պտույտ կարող է ներկայացվել որպես երեք փոխադարձ ուղղահայաց առանցքների շուրջ պտույտների գումար: Սա նկատի ունենալով, մոլեկուլի շարժման միակ անկախ ձևը նրա ներքին տատանումներն են։ Գծային մոլեկուլի հիմնական թրթռումների թիվը կլինի 3N–5 (հաշվի առնելով կապի առանցքի շուրջ պտույտը), ոչ գծային՝ 3N – 6։ Երկու դեպքում էլ մոլեկուլը (ոչ ցիկլային) ունի N–1 կապ։ ատոմների և N–1 թրթռումները ուղղվում են կապերի երկայնքով՝ դրանք վալենտ են, իսկ մնացած 2N–5 (կամ 2N–4) փոխում են կապերի միջև անկյունները՝ դրանք դեֆորմացիոն թրթռումներ են։ Նկ. 14.1-ում ներկայացված են ջրի մոլեկուլի թրթռումների բոլոր հնարավոր տեսակները:

Որպեսզի տատանումն իրեն դրսևորի ինֆրակարմիր հատվածում, անհրաժեշտ է փոխել դիպոլային մոմենտը համաչափության առանցքի կամ դրան ուղղահայաց տատանման ժամանակ, այսինքն՝ դիպոլի արժեքի կամ ուղղության ցանկացած փոփոխություն հանգեցնում է տեսքի. տատանվող դիպոլ, որը կարող է կլանել էներգիան. փոխազդում ինֆրակարմիր ճառագայթման էլեկտրական բաղադրիչի հետ: Քանի որ սենյակային ջերմաստիճանում մոլեկուլների մեծ մասը գտնվում է υ0 թրթռման մակարդակի վրա (նկ. 14.2), անցումների մեծ մասը պետք է տեղի ունենա υ0 վիճակից υ1: H2O մոլեկուլի սիմետրիկ թրթռումները նշանակվում են υ1 ամենաբարձր հաճախականության համար (3651,7 սմ-1), իսկ հաջորդի համար՝ υ2 (1595,0 սմ-1), 3755,8 սմ-1 հաճախականությամբ հակասիմետրիկ թրթռումը նշանակվում է υ3:

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

Միջմիջուկային հեռավորություն

Բրինձ. 14.2. Հարմոնիկ տատանվողի թրթռման վիճակներ

Թրթռումները սիմետրիկ և հակասիմետրիկ բաժանելիս պետք է ընդգծել, որ սիմետրիկ ձգվող թրթռումը չի փոխում դիպոլային պահը և, հետևաբար, չի հայտնվում սպեկտրի ինֆրակարմիր հատվածում։ Հետևաբար, համամիջուկային մոլեկուլի ձգումը չպետք է հանգեցնի ներծծման IR տարածքում: Տատանումների նկարագրված պարզեցված պատկերը կարող է իրականացվել միայն այն դեպքում, եթե ճշմարիտ են երկու ենթադրություններ. 1) յուրաքանչյուր տատանում զուտ ներդաշնակ է. 2) բոլոր թրթռումները լիովին անկախ են և չեն ազդում միմյանց վրա:

Իրոք տատանվող մոլեկուլների համար շարժման պատկերը շատ բարդ է, յուրաքանչյուր ատոմ չի շարժվում ճիշտ 14.1-ում ներկայացված ուղիներից մեկի երկայնքով, նրանց շարժումը նկ. 14.2-ում ներկայացված բոլոր հնարավոր թրթռումների սուպերպոզիցիան է: Այնուամենայնիվ, նման սուպերպոզիցիան կարող է տարրալուծվել բաղադրիչների, եթե, օրինակ, մոլեկուլը դիտարկվի ստրոբոսկոպիկ եղանակով, լուսավորելով այն իմպուլսային հաճախականություններով, որոնք հերթով համընկնում են յուրաքանչյուր հիմնարար թրթիռների հաճախականությունների հետ: Սա ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիայի էությունն է, միայն ներծծվող ճառագայթման հաճախականությունն է կատարում լուսավորության դերը, իսկ դիտարկումն իրականացվում է դիպոլային պահի փոփոխությունների համար։

Բարդ մոլեկուլն ունի մեծ թվով թրթռումներ, որոնցից շատերը կարելի է տեսնել IR սպեկտրում: Յուրաքանչյուր նման թրթռում ներառում է մոլեկուլի ատոմների մեծ մասի շարժումը, սակայն որոշ դեպքերում ատոմները տեղաշարժվում են մոտավորապես նույն հեռավորություններով, իսկ մյուսներում՝ ատոմների որոշ փոքր խմբեր ավելի շատ են տեղահանվում, քան մյուսները: Այս հիման վրա թրթռումները կարելի է բաժանել երկու դասի՝ կմախքային թրթռումներ և բնորոշ խմբերի թրթռումներ։

Օրգանական մոլեկուլների կմախքի թրթռումների հաճախականությունները սովորաբար ընկնում են 1400–700 սմ-1-ի սահմաններում, և հաճախ դժվար է առանձին հաճախականություններ վերագրել մոլեկուլի համար հնարավոր թրթռումներից որևէ մեկին, թեև գոտիների ամբողջությունը միանգամայն միանշանակ ցույց է տալիս պատկանելությունը: որոշակի մոլեկուլային կառուցվածք. Նման դեպքերում շերտերը կոչվում են սպեկտրի մոլեկուլի մատնահետքեր։

Հատկանշական խմբերի թրթռման հաճախականությունները քիչ են կախված մոլեկուլի կառուցվածքից, որպես ամբողջություն, դրանք գտնվում են շրջաններում, որոնք սովորաբար չեն համընկնում:

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

կմախքի թրթռումների շրջանի հետ և կարող է օգտագործվել վերլուծական նպատակներով։

IR սպեկտրոսկոպիան կարող է օգտագործվել հետևյալ խնդիրների լուծման համար.

1. Սինթեզի արտադրանքի նյութական բաղադրության որոշում տարբեր փուլային վիճակներում:

2. Արտադրանքի փուլային կառուցվածքային փոփոխությունների ուսումնասիրություն՝ տվյալ տիրույթում որոշակի տեխնոլոգիական ցուցանիշների պահպանման ժամանակ:

3. Հավասարակշռության վիճակի, գործընթացի արագության գնահատում.

4. Տեխնոլոգիական սխեմայի ցուցանիշների գնահատում, որպես ամբողջություն, գործընթացի տարբեր պայմաններով:

5. Ակտիվ բաղադրիչների ֆունկցիոնալ պատկանելության և սպառման ուսումնասիրություն:

Քանակական չափումները, ինչպես կլանման սպեկտրոսկոպիայի այլ տեսակներում, հիմնված են Բուգերի օրենքի վրա։

Կարելի է ցույց տալ IR սպեկտրոսկոպիայի վերլուծական հնարավորությունները

rovat, մատնանշելով որոշ. գործնական արդյունքներ:

Օգտագործելով բնորոշ կլանման գոտիները 780 և 800 սմ-1, որոնք ընկնում են ֆիլտրի նյութի և ածխի փոշու թափանցիկության գոտում, և համապատասխան չափաբերման կորերը, հնարավոր է որոշել ածուխում քվարցի (10 մկգ-ից պակաս) պարունակությունը: որոշակի ժամանակի ընթացքում հսկիչ ֆիլտրերի վրա կուտակված փոշին: Նմանատիպ արդյունքներ կարելի է ստանալ օդում ասբեստի որոշման հարցում:

14.4. Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծության մեթոդ

Ռենտգենյան սպեկտրային մեթոդը հիմնված է ռենտգենյան ճառագայթման բնույթի և ինտենսիվության վերլուծության վրա։ Կան երկու տեսակի մեթոդ.

1. Ճիշտ ռենտգեն վերլուծություն. Այս մեթոդով նմուշը տեղադրվում է ռենտգեն խողովակի մեջ՝ որպես հակակաթոդ: Տաքացվող կաթոդը արձակում է էլեկտրոնների հոսք, որը ռմբակոծում է հակակատոդը: Այս էլեկտրոնների էներգիան կախված է կաթոդի ջերմաստիճանից, էլեկտրոդների վրա կիրառվող լարումից և այլ գործոններից։ Խողովակի հակակաթոդում էլեկտրոնների էներգիայի ազդեցությամբ գրգռվում է ռենտգենյան ճառագայթում, որի ալիքի երկարությունը կախված է հակակատոդի նյութից, իսկ ճառագայթման ինտենսիվությունը՝ նմուշի այս տարրի քանակից։ .

Հատուկ սարքերի միջոցով հնարավոր է էլեկտրոնային ճառագայթը կենտրոնացնել թիրախի շատ փոքր մակերեսի՝ հակակատոդի վրա։ Սա հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրվող նյութի տեղական տարածքում որոշել որակական և քանակական կազմը: Այս միկրոզոնդի մեթոդը օգտագործվում է, օրինակ, անհրաժեշտության դեպքում, որոշելու հանքանյութերի ամենափոքր ընդգրկումների բնույթը կամ մետաղական հատիկների մակերեսին և այլն:

Մեթոդների մեկ այլ տեսակ, այն է՝ ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային անալիզը, ավելի լայն կիրառություն է ստացել:

2. Ռենտգեն ֆլուորեսցենտային վերլուծություն: Այս մեթոդով նմուշը ենթարկվում է խողովակի առաջնային ռենտգեն ճառագայթմանը: Որպես արդյունք

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

արձակում է նմուշի երկրորդային ռենտգեն ճառագայթում, որի բնույթը կախված է նմուշի որակական և քանակական բաղադրությունից։

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային բարձրորակ վերլուծության համար կարևոր է, որ ռենտգենյան խողովակի պոլիքրոմատիկ ճառագայթման (տարբեր ալիքների երկարությունների ճառագայթում) էներգիան հավասար լինի կամ գերազանցի այն էներգիան, որն անհրաժեշտ է այն տարրերի K-էլեկտրոնները տապալելու համար: բարձրացնել վերլուծված նմուշը: Այս դեպքում երկրորդական ռենտգենյան սպեկտրը պարունակում է բնորոշ ռենտգեն գծեր: Խողովակի առաջնային ճառագայթման ավելցուկային էներգիան (էլեկտրոնների հեռացման համար անհրաժեշտից ավելի) ազատվում է ֆոտոէլեկտրոնի կինետիկ էներգիայի տեսքով։

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային քանակական վերլուծության համար կարևոր է բնորոշ արտանետումների գծերի ինտենսիվության չափումը:

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծության համար տեղադրման սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է նկ. 14.3. Ռենտգենյան խողովակի առաջնային ճառագայթումը ընկնում է նմուշ 2-ի վրա, որտեղ գրգռված է նմուշը կազմող տարրերի ատոմների բնորոշ երկրորդական ռենտգեն ճառագայթումը: Տարբեր ալիքի երկարությունների ռենտգենյան ճառագայթները, որոնք արտացոլվում են նմուշի մակերեսից, անցնում են կոլիմատոր 3-ով, որը զուգահեռ մոլիբդենի թիթեղների համակարգ է, որը նախատեսված է զուգահեռ ճառագայթներ փոխանցելու համար, որոնք շարժվում են միայն մեկ ուղղությամբ: Այլ ուղղություններից տարբերվող ճառագայթները ներծծվում են խողովակների ներքին մակերեսով: Նմուշից եկող ճառագայթները քայքայվում են սպեկտրի մեջ, այսինքն՝ բաշխվում են ալիքի երկարությունների վրա անալիզատորի բյուրեղի 4-ի միջոցով: Բյուրեղից 0 ճառագայթների անդրադարձման անկյունը հավասար է անկման անկյան. սակայն

Բրինձ. 14.3. Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծության տեղադրման սխեմատիկ դիագրամ

1 - ռենտգենյան խողովակ; 2 - նմուշ; 3, 5 - կոլիմատորներ; 4 - բյուրեղյա; 6 - ստացող; 7 - ձայնագրիչ

Այս անկյան տակ արտացոլվում են միայն ալիքի երկարություն ունեցող ճառագայթները, որոնք կապված են θ-ի հետ Բրագգի հավասարման միջոցով.

որտեղ d-ն անալիզատորի բյուրեղային ցանցի ատոմների հարթությունների միջև հեռավորությունն է:

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

Վերջինիս պտտելով կարելի է փոխել θ անկյունը և հետևաբար անդրադարձած ճառագայթների ալիքի երկարությունը։

Որպես բյուրեղներ օգտագործվում են տարբեր նյութեր։

Բրագգի հավասարման համաձայն՝ հեշտ է հաշվարկել, որ եթե, օրինակ, օգտագործենք լիթիումի ֆտորիդի բյուրեղ (2d = 0,4026 նմ) և բյուրեղը պտտելով փոխենք θ անկյունը 10°-ից մինչև 80°, ապա ալիքի երկարությունները արտացոլված ճառագայթները կլինեն 0,068 –0,394 նմ միջակայքում: Համապատասխանաբար, գծերը կարող են նույնականացնել և քանակական տարրեր ունենալ 19-ից մինչև 42 ատոմային թվերով, այսինքն՝ կալիումից մինչև մոլիբդեն (Kα = 0,0709 նմ): Էթիլենդիամին դիտարտրատի բյուրեղով կարող են որոշվել ավելի ցածր ատոմային թվեր ունեցող տարրերը, ինչպիսիք են ալյումինը (13), իսկ մագնեզիումը, նատրիումը և այլն, կարող են որոշվել նաև կալիումի հիդրոֆտալատով: 13-ից և բարձր ատոմային թվերով տարրերը ամենաշատն են: հուսալիորեն որոշված:

Անալիզատորի բյուրեղից արտացոլված մոնոխրոմատիկ ճառագայթները անցնում են կոլիմատորով և ամրագրվում ստացողի կողմից, որը անալիզատորի բյուրեղի հետ համաժամանակյա պտտվում է կրկնակի արագությամբ: Որպես ընդունիչներ օգտագործվում են գեյգեր, համամասնական կամ ցինտիլացիոն հաշվիչներ։ Վերջինս բաղկացած է բյուրեղային ֆոսֆորից՝ կալիումի յոդիդից, ակտիվացված թալիումով, որը ռենտգենյան ճառագայթները վերածում է տեսանելիի: Լույսն իր հերթին վերածվում է էլեկտրական իմպուլսների, որոնք այնուհետ ուժեղանում և ձայնագրվում են ձայնագրող գործիքի միջոցով։ Ձայնագրիչի թղթային ժապավենի վրա գծված են կորեր, որոնց բարձրությունը բնութագրում է ճառագայթման ինտենսիվությունը, իսկ դիրքը աբսցիսայի առանցքի՝ ալիքի երկարությունների նկատմամբ, հնարավորություն է տալիս բացահայտել նմուշի որակական կազմը։

Ներկայումս կան լիովին ավտոմատացված սարքեր ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծության համար, որոնք վիճակագրորեն մշակված արդյունքներ ստացող համակարգչի հետ համատեղ վերլուծությունը դարձնում են արագ և բավականին ճշգրիտ:

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային մեթոդը հնարավորություն է տալիս վերլուծել առանձին տարրեր պարունակող նմուշները (սկսած 13 ատոմային զանգված ունեցող տարրից) տասը հազարերորդական տոկոսից մինչև տասնյակ տոկոս։ Ինչպես մյուս ֆիզիկական մեթոդները, այս մեթոդը հարաբերական է, այսինքն, վերլուծությունը կատարվում է հայտնի քիմիական կազմի ստանդարտների միջոցով: Հնարավոր է վերլուծել տարբեր ագրեգատային վիճակների նմուշներ՝ պինդ, հեղուկ և գազային: Պինդ նյութերի վերլուծության ժամանակ դրանցից պատրաստվում են հաբեր, որոնք այնուհետեւ ենթարկվում են ռենտգենյան խողովակի ճառագայթմանը։

Մեթոդի որոշակի թերությունը հղման և վերլուծված պլանշետների մակերևույթների ամբողջական միատարրության պահանջն է, որը հաճախ ձեռք է բերվում մեծ դժվարությամբ:

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

14.5. Ռադիոակտիվացման վերլուծության մեթոդ

Ռադիոակտիվացման վերլուծությունը վերլուծության ֆիզիկական մեթոդ է, որն առաջացել և զարգացել է ատոմային էներգիայի հայտնաբերումից և ատոմային ռեակտորների ստեղծումից հետո։ Այն հիմնված է տարրերի ռադիոակտիվ արտանետումների չափման վրա։ Ռադիոակտիվության վերլուծությունը հայտնի էր նախկինում։ Այսպիսով, ուրանի հանքաքարերի բնական ռադիոակտիվության չափման միջոցով որոշվել է դրանցում ուրանի պարունակությունը։ Նմանատիպ մեթոդ հայտնի է այս տարրի ռադիոակտիվ իզոտոպից կալիումի որոշման համար։ Ակտիվացման վերլուծությունը տարբերվում է այս մեթոդներից նրանով, որ չափում է տարրերի ռադիոիզոտոպների ճառագայթման ինտենսիվությունը, որոնք ձևավորվել են տարրական մասնիկների հոսքով վերլուծված նմուշի ռմբակոծման արդյունքում: Նման ռմբակոծմամբ տեղի են ունենում միջուկային ռեակցիաներ և ձևավորվում են վերլուծված նմուշը կազմող տարրերի ռադիոակտիվ իզոտոպներ։

Աղյուսակ 14.1

Ջերմային նեյտրոնային ակտիվացման վերլուծությամբ տարրերի հայտնաբերման սահմանները

Տարրեր	Զանգված - lg g
Mn, Co, Rh, Ag, In, Sm, Ho, Lu, Re, Ir, Au,
Na, Se, V, Cu, Ga, As, Br, Kr, Pd, Sb, I, La
Pr, Tb, Tm, Yb, W, Hg, Th, Zn, Ge, Se, Rb,
Sr, Y, Nb, Cd, Cs, Gd, Er, Hf, Ta, Os, U
Al, Cl, Ar, K, Cr, P, Ni, Mo, Ru,
Sn, Fe, Xe, Ba, Ce, Nd, Pt, Te
Mg, Si, Ca, Ti, Bi

Վերլուծության ակտիվացման մեթոդը բնութագրվում է հայտնաբերման ցածր սահմանով, Աղյուսակ. 14.1, և դա նրա հիմնական առավելությունն է վերլուծության այլ մեթոդների նկատմամբ:

Աղյուսակը ցույց է տալիս, որ ավելի քան 50 տարրերի համար հայտնաբերման սահմանը 10-9 գ-ից ցածր է:

Ստացված ռադիոակտիվ իզոտոպների կիսամյակը և ճառագայթման էներգիաները տարբեր են առանձին տարրերի համար, և, հետևաբար, հնարավոր է հասնել որոշման զգալի առանձնահատկությունների: Վերլուծված նյութի մեկ նմուշում կարող է որոշվել մեծ քանակությամբ կեղտոտ տարրեր: Ի վերջո, մեթոդի առավելությունն այն է, որ կարիք չկա քանակականորեն մեկուսացնել տարրերի հետքերը. ստանդարտների օգտագործումը թույլ է տալիս ստանալ ճիշտ արդյունք, նույնիսկ եթե որոշվող տարրի որոշ մասը կորչում է:

Մեթոդի թերությունները ներառում են բարդ և թանկարժեք սարքավորումների օգտագործման անհրաժեշտությունը. Բացի այդ, պետք է ապահովվի անալիզ կատարողների պաշտպանությունը ռադիոակտիվ ճառագայթումից:

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

Ակտիվացման վերլուծության ժամանակ նմուշի ճառագայթման համար կարող են օգտագործվել տարբեր տարրական մասնիկներ՝ նեյտրոններ, պրոտոններ, α-մասնիկներ, ինչպես նաև γ-ճառագայթում։ Ամենատարածված նեյտրոնային ճառագայթումը: Ակտիվացման վերլուծության այս բաժինը կոչվում է նեյտրոնային վերլուծություն: Սովորաբար, օգտագործվում է դանդաղ ջերմային նեյտրոնային հոսք:

Միջուկային ռեակտորները կարող են ծառայել որպես նեյտրոնների աղբյուրներ, որոնցում տեղի է ունենում ուրանի միջուկների տրոհման վերահսկվող շղթայական ռեակցիա։ Հայտնի նեյտրոնային գեներատորներ, որոնցում նեյտրոններ են ստացվում՝ օգտագործելով դեյտերիումի տրիտիումի, ինչպես նաև այլ սարքերի փոխազդեցության ռեակցիան։

Նեյտրոնային հոսքով նմուշի ճառագայթման արդյունքում առաջացած տարրերի ռադիոակտիվ իզոտոպները ենթարկվում են ռադիոակտիվ քայքայման։ Նման քայքայման հիմնական տեսակները հետևյալն են.

1. α-քայքայումը բնորոշ է ամենածանր տարրերին։ Նման քայքայման արդյունքում միջուկի լիցքը նվազում է երկու միավորով, իսկ զանգվածը՝ չորս միավորով։

2. β-քայքայումը, որի դեպքում տարրի զանգվածային թիվը պահպանվում է, սակայն միջուկի լիցքը փոխվում է մեկով` միջուկը էլեկտրոններ արձակելիս դեպի վեր և պոզիտրոններ արտանետվելիս` դեպի վար: Ճառագայթումն ունի շարունակական էներգիայի սպեկտր:

α- կամ β-քայքայվելուց հետո քայքայման արդյունքում առաջացած միջուկը հաճախ գրգռված վիճակում է։ Նման միջուկների անցումը գրգռված վիճակից հիմնական վիճակի սովորաբար ուղեկցվում է γ-ճառագայթմամբ։ Միջուկներից արտանետումները դիսկրետ են, շատ նեղ գծերի լայնություններով: Նման ճառագայթումը, սկզբունքորեն, կարող է ծառայել ռադիոիզոտոպների միանշանակ նույնականացման համար։

14.6. Վերլուծության սխեմայի և մեթոդի ընտրություն

Անալիզի սխեման և մեթոդի ընտրության համար անհրաժեշտ է իմանալ անալիտի քանակական և կիսաքանակական բաղադրությունը: Վերլուծաբանը պետք է իմանա, թե ինչի հետ գործ ունի, քանի որ կախված անալիտի կազմից՝ ընտրվում է անալիզի մեթոդը։ Վերլուծությունն իրականացնելուց առաջ անհրաժեշտ է կազմել վերլուծության սխեման, որից պարզ կլինի, թե որ մեթոդները կարող են օգտագործվել անալիտը լուծույթ տեղափոխելու համար, ինչ մեթոդներ պետք է օգտագործվեն որոշվող բաղադրիչները առանձնացնելու համար և ինչ չափով Ներկա բաղադրիչները կխանգարեն տարանջատմանը, որքան հնարավոր է կանխելու որոշ բաղադրիչների սահմանման ժամանակ առկա նյութերի խանգարող ազդեցությունը: Սիլիկատների, ապարների, միներալների և հաճախ հանքաքարերի վերլուծության ժամանակ սովորաբար անհրաժեշտ է որոշել գրեթե բոլոր բաղադրիչները, թեև որոշ դեպքերում կարող է ավելի նեղ խնդիր դրվել: Օրինակ, ցանկացած հանքաքարի հանքավայր ուսումնասիրելիս պարտադիր չէ բոլոր նմուշների ամբողջական անալիզ անցկացնել։ Դա անելու համար բավական է կատարել որոշակի քանակությամբ նմուշների ամբողջական վերլուծություն, սակայն հիմնական հանքաքարի բաղադրիչի որոշումը (օրինակ՝ անալիզում երկաթ կամ մանգան

ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ.

Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ

երկաթի կամ մանգանի հանքաքարեր) պարտադիր է մեծ քանակությամբ նմուշների համար: Ամբողջական վերլուծության ընթացքը սովորաբար տարբերվում է մեկ կամ մի քանի բաղադրիչների որոշման վերլուծության ընթացքից: Մետաղները վերլուծելիս շատ հազվադեպ է պատահում, որ վերլուծաբանը որոշի հիմնական բաղադրիչի պարունակությունը, սովորաբար անհրաժեշտ է որոշել կեղտերի պարունակությունը։ Վերջիններս մեծապես ազդում են մետաղի որակի վրա։ Այսպիսով, պողպատները վերլուծելիս երկաթի պարունակությունը շատ հազվադեպ է որոշվում, բայց միշտ որոշվում է պողպատի դասակարգը, ածխածնի, ծծմբի, ֆոսֆորի, սիլիցիումի, մանգանի, համաձուլվածքի և որոշ այլ բաղադրիչների պարունակությունը, որոնք որոշում են պողպատի որակը. որոշված. Սա հաճախ վերաբերում է բարձր մաքրության նյութերի վերլուծությանը: Այնուամենայնիվ, բարձր մաքրության պողպատների և մետաղների վերլուծության մեջ կեղտերի որոշման մոտեցումը պետք է տարբեր լինի:

Նմուշը լուծույթի մեջ բերելու մեթոդները կամ նմուշը մարսելու մեթոդներն ամբողջությամբ կախված են անալիտի բաղադրությունից: Ընդհանուր առմամբ, կարելի է նշել, որ սիլիկատների, ապարների, հանքանյութերի վերլուծության ժամանակ, որպես կանոն, կատարվում է ալկալային միաձուլում՝ նմուշները քայքայելու համար, ավելի քիչ հաճախ.

– կալցիումի կարբոնատով թրծում, թթուների տարրալուծում թթուների խառնուրդում։ Մետաղների և համաձուլվածքների անալիզի ժամանակ, որպես կանոն, կատարվում է թթվային տարրալուծում, երբեմն օգտագործվում են նմուշների տարրալուծման այլ մեթոդներ։ Օրինակ, ալյումինի վերլուծության ժամանակ նմուշը լուծվում է ալկալային լուծույթում։ Կարող են առաջարկվել նաև նմուշը լուծույթ տեղափոխելու այլ մեթոդներ: Որպես անալիզի սխեմայի ընտրության օրինակ՝ ներկայացնում ենք սիլիկատային անալիզի սխեմա։

	Սիլիկատային անալիզի սխեմա
Սիլիկատ (կշռված)
Միաձուլում KNaCO3-ի հետ
Լվացում ջրով և գոլորշիացում HCl-ով
SiO2	NH4OH-ի տեղումներ
		տեղումներ
	Ca2 C2 O4	(NH4) 2 ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ. Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ Այնուամենայնիվ, կախված սխեմայի տարբեր բաղադրիչների բովանդակությունից, պետք է տրամադրվի այդ բաղադրիչների ազդեցությունը և դրանց վարքագիծը վերլուծության գործընթացում, ըստ նման սխեմայի: Այսպիսով, եթե սիլիկատում առկա են բոր, ֆտոր և մանգան, ապա այս սխեման չի կարող ընդունվել առանց փոփոխության, քանի որ կարող են լինել հետևյալ շեղումները. 2) բորը մասամբ նստելու է սիլիցիումի թթվի հետ միասին, այնուհետև կցնդի, երբ սիլիցիումի նստվածքը մշակվում է ֆտորաթթվով. 3) ֆտորի մի մասը կարող է մնալ լուծույթում և կկանխի ալյումինի և երկաթի նստեցումը ամոնիակի ջրային լուծույթի ազդեցության տակ. 4) բորի մի մասը նստելու է սեսքիհիդրօքսիդների հետ միասին. 5) առանց օքսիդացնող նյութի ավելացման, ամոնիակի ջրային լուծույթով նստեցման ժամանակ ոչ բոլոր մանգաններն են նստեցնում սեսկիհիդրօքսիդների հետ, այնուհետև այն մասամբ նստում է օքսալատի տեսքով՝ կալցիումի օքսալատի հետ միասին. 6) երբ մագնեզիումը նստեցվում է ֆոսֆատով, կտեղավորվի նաև մանգանի ֆոսֆատը: Այսպիսով, ներկայացված վերլուծության սխեման չի կարող միշտ կիրառվել, և միայն իմանալով որակական և մոտավոր քանակական կազմը, հնարավոր է կազմել վերլուծության սխեման՝ հաշվի առնելով վերլուծված նմուշում առկա բոլոր բաղադրիչների ազդեցությունը: Որոշման մեթոդի ընտրությունը կախված է նաև անալիտի պարունակությունից և այլ նյութերի առկայությունից: Այսպիսով, մետաղներում ածխածնի տասներորդական մասը որոշելիս ծծմբի հազարերորդական և նույնիսկ մի քանի հարյուրերորդական տոկոսի առկայության դեպքում հնարավոր է որոշել առանց ծծումբը հաշվի առնելու։ Եթե ​​ծծմբի պարունակությունը գերազանցում է 0,04%-ը, ապա պետք է հաշվի առնել և վերացնել ծծմբի ազդեցությունը։ Վիկտորինաներ և վարժություններ 1. Ինչի՞ վրա են հիմնված վերլուծության ֆիզիկական մեթոդները: 2. Որո՞նք են անալիզի ֆիզիկական մեթոդների առավելությունները քիմիական ևֆիզիկական և քիմիական մեթոդներ. 3. Ո՞րն է անալիտիկ ազդանշանի բնույթը սպեկտրային վերլուծության ժամանակ: 4. Ի՞նչ անալիտիկ խնդիրներ կարելի է լուծել՝ օգտագործելով սպեկտրալ վերլուծության մեթոդները: 5. Ինչպե՞ս են մարմինները դասակարգվում ըստ մագնիսական հատկությունների: 6. Ի՞նչ է կոնկրետ մագնիսացումը: 7. Ո՞րն է ստատիկ մագնիսական զգայունության մեթոդի հիմքը: 8. Ի՞նչ է պարամագնիսական ռեզոլաքսը: 9. Ի՞նչ նպատակների համար կարող է օգտագործվել EPR մեթոդը: 10. Ո՞րն է մեթոդի էությունը IR սպեկտրոսկոպիա? 11. Ինչ տեսակի տատանումներԿարո՞ղ է բարդ մոլեկուլների IR սպեկտրը օգտագործվել վերլուծական նպատակներով: 12. Ինչի՞ վրա են հիմնված քանակական չափումները: IR սպեկտրոսկոպիա? 13. Ո՞րն է միկրոզոնդի մեթոդը ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծության մեջ: ԲԱԺԻՆ 7. ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ԺԱՄԱՆԱԿԱԿԻՑ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԱՆՎԱՆՈՒՄ. Թեմա 14. Անալիզի ֆիզիկական մեթոդներ 14. Ո՞րն է վերլուծական ազդանշանի բնույթը ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծության ժամանակ: 15. Ինչպե՞ս է կատարվում նմուշի որակական վերլուծությունը ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծության մեթոդով: 16. Ո՞րն է տարբերությունը ակտիվացման վերլուծության և ռադիոակտիվության այլ մեթոդների միջև: 17. Ո՞րն է ակտիվացման մեթոդի հիմնական առավելությունը: 18. Ի՞նչ է նեյտրոնային վերլուծությունը: 19. Ինչպե՞ս է օգտագործվում նմուշի բաղադրության վերաբերյալ նախնական տեղեկատվությունը մինչև մեթոդ և վերլուծության սխեմա ընտրելը: 20. Ինչու՞ է անհրաժեշտ կազմել նմուշի վերլուծության սխեմա:

Անալիտիկ քիմիայի բոլոր գոյություն ունեցող մեթոդները կարելի է բաժանել նմուշառման, նմուշների տարրալուծման, բաղադրիչների բաժանման, հայտնաբերման (նույնականացման) և որոշման մեթոդների:

Գրեթե բոլոր մեթոդները հիմնված են նյութի բաղադրության և նրա հատկությունների փոխհարաբերությունների վրա: Բաղադրիչի կամ դրա քանակի հայտնաբերման համար չափեք վերլուծական ազդանշան.

Վերլուծական ազդանշանվերլուծության վերջնական փուլում ֆիզիկական մեծության չափումների միջինն է: Վերլուծական ազդանշանը ֆունկցիոնալորեն կապված է որոշված ​​բաղադրիչի բովանդակության հետ: Սա կարող է լինել ընթացիկ ուժը, համակարգի EMF, օպտիկական խտությունը, ճառագայթման ինտենսիվությունը և այլն:

Եթե ​​անհրաժեշտ է հայտնաբերել որևէ բաղադրիչ, ապա սովորաբար գրանցվում է վերլուծական ազդանշանի տեսք՝ նստվածքի, գույնի, սպեկտրի գծի տեսք և այլն։ Անալիտիկ ազդանշանի տեսքը պետք է հուսալիորեն գրանցվի: Բաղադրիչի որոշակի քանակի դեպքում չափվում է վերլուծական ազդանշանի մեծությունը՝ նստվածքի զանգվածը, ընթացիկ ուժը, սպեկտրի գծերի ինտենսիվությունը և այլն։ Այնուհետև բաղադրիչի պարունակությունը հաշվարկվում է ֆունկցիոնալ կախվածության անալիտիկ ազդանշանի միջոցով՝ բովանդակություն՝ y=f(c), որը հաստատվում է հաշվարկով կամ փորձով և կարող է ներկայացվել բանաձևի, աղյուսակի կամ գրաֆիկի տեսքով։

Անալիտիկ քիմիայում կան անալիզի քիմիական, ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ։

Քիմիական վերլուծության մեթոդներում որոշվող տարրը կամ իոնը վերածվում է միացության, որն ունի այս կամ այն ​​բնորոշ հատկություն, որի հիման վրա կարելի է հաստատել, որ այս կոնկրետ միացությունն առաջացել է։

Քիմիական մեթոդներվերլուծությունն ունի որոշակի շրջանակ: Նաև քիմիական մեթոդներով վերլուծությունների կատարման արագությունը միշտ չէ, որ բավարարում է արտադրության կարիքները, որտեղ շատ կարևոր է ժամանակին անալիզներ ստանալը, մինչդեռ դեռ հնարավոր է կարգավորել տեխնոլոգիական գործընթացը: Ուստի քիմիական մեթոդների հետ մեկտեղ ավելի լայն տարածում են գտնում անալիզի ֆիզիկական և ֆիզիկա-քիմիական մեթոդները։

Ֆիզիկական մեթոդներվերլուծությունները հիմնված են որոշ չափումների վրա

համակարգի պարամետր, որը բաղադրության ֆունկցիա է, ինչպիսիք են արտանետումների կլանման սպեկտրները, էլեկտրական կամ ջերմային հաղորդունակությունը, լուծույթի մեջ ընկղմված էլեկտրոդի ներուժը, թույլատրելիությունը, բեկման ինդեքսը, միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը և այլն։

Ֆիզիկական վերլուծության մեթոդները հնարավորություն են տալիս լուծել այնպիսի խնդիրներ, որոնք հնարավոր չէ լուծել քիմիական անալիզի մեթոդներով:

Նյութերի վերլուծության համար լայնորեն կիրառվում են վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ՝ հիմնված քիմիական ռեակցիաների վրա, որոնց ընթացքը ուղեկցվում է վերլուծված համակարգի ֆիզիկական հատկությունների փոփոխությամբ, օրինակ՝ նրա գույնի, գույնի ինտենսիվության, թափանցիկության, ջերմային և էլեկտրական հաղորդունակություն և այլն:

Անալիզի ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներբնութագրվում են բարձր զգայունությամբ և արագ կատարմամբ, հնարավորություն են տալիս ավտոմատացնել քիմիական-վերլուծական որոշումները և անփոխարինելի են փոքր քանակությամբ նյութերի վերլուծության մեջ:

Հարկ է նշել, որ միշտ չէ, որ հնարավոր է խիստ սահման դնել վերլուծության ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական մեթոդների միջև: Երբեմն դրանք համակցվում են «գործիքային» մեթոդների ընդհանուր անվան տակ, քանի որ. Որոշ չափումներ կատարելու համար անհրաժեշտ են գործիքներ, որոնք թույլ են տալիս մեծ ճշգրտությամբ չափել որոշակի պարամետրերի արժեքները, որոնք բնութագրում են նյութի որոշակի հատկությունները:

ՎԵՐԼՈՒԾԱԿԱՆ ՔԻՄԻԱ ԵՎ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ՖԻԶԻՔԻՄԻԱԿԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ Հրատարակչություն ՏՍՏՈՒ Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարության Բարձրագույն մասնագիտական ​​կրթության պետական ​​ուսումնական հաստատություն «Տամբովի պետական ​​տեխնիկական համալսարան» Մ.Ի. ԼԵԲԵԴԵՎ. Կիլիմնիկ քիմիական գիտությունների թեկնածու, ԹՊՀ անօրգանական և ֆիզիկական քիմիայի ամբիոնի դոցենտ։ Գ.Ռ. Դերժավինա Ա.Ի. Ռյագուզով Լեբեդևա, Մ.Ի. Լ33 Անալիտիկ քիմիա և անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ. Դասագիրք. նպաստ / M.I. Լեբեդեւը։ Տամբով: Tamb հրատարակչություն. պետություն տեխ. un-ta, 2005. 216 p. Դիտարկված են «Անալիտիկ քիմիա և անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ» դասընթացի հիմնական հարցերը: Յուրաքանչյուր գլխում տեսական նյութի ներկայացումից հետո տրվում են բովանդակալից բլոկներ՝ թեստային առաջադրանքների միջոցով գիտելիքները ստուգելու համար և տրվում է գիտելիքների գնահատման վարկանիշ: Յուրաքանչյուր գլխի երրորդ բաժինը պարունակում է ամենադժվար խնդիրների լուծումները և դրանց գնահատումը միավորներով: Նախատեսված է ոչ քիմիական մասնագիտությունների ուսանողների համար (200401, 200402, 240202, 240802, 240902) և կազմված է չափորոշիչներին և ուսումնական ծրագրերին համապատասխան։ UDC 543(075) BBK G4ya73-4 ISBN 5-8265-0372-6 © Lebedeva M.I., 2005 © Tambov State Technical University (TSTU), 2005 Ուսումնական հրատարակություն Մարիա Իվանովնա ԼԵԲԵԴԵՎԱ ՎԵՐԼՈՒԾԱԿԱՆ ՔԻՄԻԱԿԱՆ-ՔԻՄԻԱԿԱՆ. դասընթացի խմբագիր Վ.Ն. Միտրոֆանովա Համակարգչային նախատիպեր Դ.Ա. Լոպուխովա Ստորագրվել է հրապարակման 2005 թվականի մայիսի 21-ին Ձևաչափ 60 × 84 / 16. Օֆսեթ թուղթ։ Օֆսեթ տպագրություն Typeface Times New Roman. Ծավալը՝ 12,55 արբ. վառարան լ.; 12.50 հրատ. լ. Տպաքանակը՝ 200 օրինակ։ P. 571M Publishing and Printing Center of the Tambov State Technical University, 392000, Tambov, Sovetskaya, 106, k. 14 ՆԱԽԱԲԱՌ Չկա սինթեզ առանց վերլուծության Ֆ. Էնգելսի դրանց կառուցվածքները։ Անալիտիկ քիմիան առանձնահատուկ արդիականություն է ձեռք բերել ներկայումս, քանի որ քիմիական աղտոտվածությունը բնության վրա անթրոպոգեն ազդեցության հիմնական գործոնն է: Բնական տարբեր օբյեկտներում դրանց կոնցենտրացիայի որոշումը դառնում է հիմնական խնդիր: Անալիտիկ քիմիայի հիմունքների իմացությունը հավասարապես անհրաժեշտ է ժամանակակից ուսանողի, ինժեների, ուսուցչի և ձեռնարկատիրոջ համար: «Անալիտիկ քիմիա և անալիզի ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ» դասընթացի սահմանափակ թվով դասագրքեր և ուսումնական նյութեր քիմիական պրոֆիլի ուսանողների համար և դրանց իսպառ բացակայությունը «Ստանդարտացում և սերտիֆիկացում», «Սննդի կենսատեխնոլոգիա», «Ինժեներական շրջակա միջավայրի պաշտպանություն» մասնագիտությունների համար։ «, ինչպես նաև ՀՊՏՀ-ում այս առարկան դասավանդելու իմ բազմամյա փորձը հանգեցրեց դասախոսությունների առաջարկվող դասընթացը կազմելու և հրատարակելու անհրաժեշտությանը: Առաջարկվող հրատարակությունը բաղկացած է տասնմեկ գլուխներից, որոնցից յուրաքանչյուրում ընդգծված են տեսական կարևորագույն խնդիրները՝ արտացոլելով դասախոսության դասընթացում նյութի ներկայացման հաջորդականությունը։ I–V գլուխները նվիրված են անալիզի քիմիական (դասական) մեթոդներին, VIII–X գլուխները՝ անալիզի հիմնական ֆիզիկաքիմիական մեթոդներին, իսկ XI գլուխները՝ օրգանական անալիտիկ ռեագենտներին։ Առաջարկվում է ավարտել յուրաքանչյուր բաժնի ուսումնասիրությունը՝ լուծելով գլխի վերջում գտնվող համապատասխան բովանդակային բլոկը: Առաջադրանքների բլոկները ձևակերպված են երեք հատուկ ձևերով. Տեսական առաջադրանքներ՝ պատասխանների ընտրությամբ (տեսակ Ա). Այս տեսակի յուրաքանչյուր տեսական հարցի համար առաջարկվում է չորս գրավիչ պատասխան, որոնցից միայն մեկն է ճիշտ։ A տիպի ցանկացած ճիշտ լուծված առաջադրանքի համար աշակերտը ստանում է մեկ միավոր։ Բազմակի ընտրությամբ առաջադրանքները (տեսակ B)1 արժե երկու միավոր: Դրանք պարզ են և գործնականում կարող են լուծվել մեկ կամ մի քանի գործողություններով: Ճիշտ պատասխանն ընտրվում է չորս տարբերակներից։ Մանրամասն պատասխանով առաջադրանքները (C)2-ն առաջարկում են աշակերտին գրել պատասխանը մանրամասն ձևով և, կախված լուծման ամբողջականությունից և դրա ճիշտությունից, դրանք կարող են գնահատվել մեկից հինգ միավոր: Ամբողջությամբ լուծված առաջադրանքի համար տրվում է առավելագույն միավորներ և նշվում է վարկանիշային աղյուսակի վերջին տողում։ Կոնկրետ թեմայի շուրջ հավաքած միավորների ընդհանուր թիվը աշակերտի գիտելիքների ցուցիչ է, որի մակարդակը կարելի է գնահատել առաջարկվող վարկանիշային համակարգով: Միավոր 32 - 40 Գերազանց 25 - 31 Լավ 16 - 24 Գոհացուցիչ 16-ից պակաս Անբավարար .PB-21), Պոպովա Ս. (գր. Զ-31), ով ակտիվորեն մասնակցել է աշխատանքի ձևավորմանը։ 1 Որոշ գլուխներ կարող են բացակայել 2 Որոշ գլուխներ կարող են բացակայել «Անալիտիկ քիմիան արձագանքում է արդյունաբերության պահանջներին և դրանից ուժ և խթան է ստանում հետագա աճի համար: » Ն.Ս. Կուրնակով 1 ԱՆԼԻՏԻԿ ՔԻՄԻԱՆ ՈՐՊԵՍ ԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆ. ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ Մարդկային հիմնախնդիրների (հումքի, սննդամթերքի, միջուկային էներգիայի, տիեզերագնացության, կիսահաղորդչային և լազերային տեխնոլոգիաների հիմնախնդիրները) լուծելիս առաջատար տեղը զբաղեցնում է անալիտիկ քիմիան։ Շրջակա միջավայրի մոնիտորինգի հիմքը տարբեր քիմիական գիտությունների համակցությունն է, որոնցից յուրաքանչյուրին անհրաժեշտ են քիմիական վերլուծության արդյունքներ, քանի որ քիմիական աղտոտվածությունը բնության վրա անթրոպոգեն ազդեցության հիմնական գործոնն է: Անալիտիկ քիմիայի նպատակն է որոշել տարբեր բնական օբյեկտներում աղտոտիչների կոնցենտրացիան: Դրանք տարբեր բաղադրության բնական և թափոնային ջրեր են, հատակային նստվածքներ, մթնոլորտային տեղումներ, օդ, հողեր, կենսաբանական օբյեկտներ և այլն։ Ախտորոշման համար շատ կարևոր է բարձր արդյունավետ միջոցների համատարած ներդրումը բնական միջավայրի վիճակը վերահսկելու համար՝ առանց հիվանդությունն ի սկզբանե վերացնելու։ Էֆեկտն այս դեպքում կարելի է ձեռք բերել շատ ավելի արագ և նվազագույն գնով։ Վերահսկիչ համակարգը հնարավորություն է տալիս ժամանակին հայտնաբերել վնասակար կեղտերը և տեղայնացնել աղտոտման աղբյուրը։ Այդ իսկ պատճառով անալիտիկ քիմիայի դերը շրջակա միջավայրի պահպանության գործում գնալով ավելի է կարևորվում: Անալիտիկ քիմիան քիմիական միացությունների նույնականացման մեթոդների, նյութերի քիմիական բաղադրության և դրանց կառուցվածքի որոշման սկզբունքների և մեթոդների գիտությունն է: Այն քիմիական անալիզի գիտական ​​հիմքն է։ Քիմիական վերլուծությունը օբյեկտների կազմի և հատկությունների վերաբերյալ տվյալների էմպիրիկ ձեռքբերումն է: Առաջին անգամ այս հայեցակարգը գիտականորեն հիմնավորել է Ռ.Բոյլը «Skeptic Chemist» (1661) գրքում և ներմուծել «վերլուծություն» տերմինը։ Անալիտիկ քիմիան հիմնված է անօրգանական, օրգանական, ֆիզիկական քիմիայի, ֆիզիկայի և մաթեմատիկայի դասընթացների ընթացքում ձեռք բերված գիտելիքների վրա։ Անալիտիկ քիմիայի ուսումնասիրության նպատակը նյութերի վերլուծության ժամանակակից մեթոդների մշակումն է և դրանց կիրառումը ազգային տնտեսական խնդիրների լուծման համար: Արտադրության և շրջակա միջավայրի օբյեկտների զգույշ և մշտական ​​հսկողությունը հիմնված է անալիտիկ քիմիայի նվաճումների վրա: Վ. Օստվալդը գրել է. «Անալիտիկ քիմիան կամ նյութերը կամ դրանց բաղկացուցիչները ճանաչելու արվեստը հատուկ տեղ է գրավում գիտական ​​քիմիայի կիրառությունների շարքում, քանի որ հարցերը, որոնց հնարավոր է տալիս պատասխանել, միշտ առաջանում են, երբ փորձում են վերարտադրել քիմիական գործընթացները գիտական ​​նպատակներով։ կամ տեխնիկական նպատակներ: Իր նշանակությամբ անալիտիկ քիմիան երկար ժամանակ մշտապես հոգ է տարվել...»: 1.1 Անալիտիկ քիմիայի զարգացման համառոտ պատմությունը Անալիտիկ քիմիայի զարգացման պատմությունն անբաժանելի է քիմիայի և քիմիական արդյունաբերության զարգացման պատմությունից։ Հին ժամանակներից հայտնի են եղել քիմիական անալիզի առանձին տեխնիկա և մեթոդներ (նյութերի ճանաչումը գույնով, հոտով, համով, կարծրությամբ)։ IX - X դդ. Ռուսաստանում օգտագործում էին այսպես կոչված «վերլուծական վերլուծություն» (ոսկու, արծաթի և հանքաքարի մաքրության որոշում): Այսպիսով, կան Պետրոս Առաջինի գրառումները հանքաքարերի իր «վերլուծության վերլուծության» մասին։ Միևնույն ժամանակ, որակական վերլուծությունը (որակական կազմի որոշումը) միշտ նախորդում էր քանակական վերլուծությանը (բաղադրիչների քանակական հարաբերակցության որոշումը): Որակական վերլուծության հիմնադիրը անգլիացի գիտնական Ռոբերտ Բոյլն է, ով առաջինը նկարագրեց SO 2 - - և Cl - - իոնների հայտնաբերման մեթոդները Ba 2 + - և Ag + - իոնների միջոցով, ինչպես նաև 4-ը որպես ցուցիչ օգտագործեց օրգանական ներկեր (լակմուս): Այնուամենայնիվ, անալիտիկ քիմիան սկսեց ձևավորվել գիտության մեջ Մ.Վ.-ի հայտնաբերումից հետո: Լոմոնոսովը քիմիական ռեակցիաներում նյութերի քաշի պահպանման և քիմիական պրակտիկայում մնացորդների օգտագործման օրենքի մասին: Այսպիսով, Մ.Վ. Լոմոնոսովը քանակական վերլուծության հիմնադիրն է։ Լոմոնոսովի ժամանակակից, ակադեմիկոս Թ.Ե. Լովիցը հաստատել է բյուրեղների ձևի և դրանց քիմիական կազմի միջև կապը՝ «միկրոկրիստալոսկոպիկ անալիզ»։ Քիմիական անալիզի վերաբերյալ առաջին դասական աշխատանքները պատկանում են ակադեմիկոս Վ.Մ. Սեվերգինը, որը հրապարակել է «Հանքային ջրերի փորձարկման ուղեցույցը»։ 1844 թվականին Կազանի համալսարանի պրոֆեսոր Կ. Կլաուսը, վերլուծելով «հում պլատինը», հայտնաբերել է նոր տարր՝ ռութենիում։ Անալիտիկ քիմիայի, որպես գիտության ձևավորման մեջ, շրջադարձային կետ դարձավ պարբերական օրենքի հայտնաբերումը Դ.Ի. Մենդելեևը (1869): Դ.Ի. Մենդելեևը ձևավորեց անալիտիկ քիմիայի մեթոդների տեսական հիմքը և որոշեց դրա զարգացման հիմնական ուղղությունը։ 1871 թվականին հրատարակվել է որակական և քանակական վերլուծության առաջին ձեռնարկը Ն.Ա. Մենշուտկին «Անալիտիկ քիմիա». Անալիտիկ քիմիան ստեղծվել է բազմաթիվ երկրների գիտնականների աշխատություններով։ Անալիտիկ քիմիայի զարգացման գործում անգնահատելի ներդրում են ունեցել ռուս գիտնականները՝ Ա.Պ. Վինոգրադովը, Ն.Ա. Տանանաև, Ի.Պ. Ալիմարին, Յու.Ա. Զոլոտով, Ա.Պ. Կրեշկով, Լ.Ա. Չուգաև, Մ.Ս. Գույնը, Է.Ա. Բոժևոլնովը, Վ.Ի. Կուզնեցով, Ս.Բ. Սավվին և ուրիշներ Անալիտիկ քիմիայի զարգացումը խորհրդային իշխանության առաջին տարիներին տեղի ունեցավ երեք հիմնական ուղղություններով. - բնական և արդյունաբերական օբյեկտների վերլուծության նոր մեթոդների մշակում. - քիմիական ռեակտիվների և պատրաստուկների ձեռքբերում. Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ անալիտիկ քիմիան կատարում էր պաշտպանական առաջադրանքներ։ Երկար ժամանակ անալիտիկ քիմիայում գերակշռում էին այսպես կոչված «դասական» անալիզի մեթոդները։ Վերլուծությունը համարվում էր «արվեստ» և կտրուկ կախված էր փորձարարի «ձեռքերից»: Տեխնոլոգիական առաջընթացը պահանջում էր վերլուծության ավելի արագ, պարզ մեթոդներ: Ներկայումս զանգվածային քիմիական անալիզների մեծ մասը կատարվում է կիսաավտոմատ և ավտոմատ գործիքների միջոցով: Միաժամանակ սարքավորումների գինը վճարում է իր բարձր արդյունավետությամբ։ Ներկայումս անհրաժեշտ է կիրառել վերլուծության հզոր, տեղեկատվական և զգայուն մեթոդներ՝ MPC-ից ցածր աղտոտիչների կոնցենտրացիաները վերահսկելու համար: Իսկապես, ի՞նչ է նշանակում նորմատիվ «բաղադրիչի բացակայություն»։ Թերևս դրա կոնցենտրացիան այնքան ցածր է, որ այն հնարավոր չէ որոշել ավանդական մեթոդով, բայց դա դեռ պետք է արվի: Իսկապես, շրջակա միջավայրի պաշտպանությունը մարտահրավեր է անալիտիկ քիմիայի համար: Հիմնարար նշանակություն ունի, որ վերլուծական մեթոդներով աղտոտիչների հայտնաբերման սահմանը 0,5 MPC-ից ցածր լինի: 1.2 ՏԵԽՆԻԿԱԿԱՆ ՎԵՐԼՈՒԾՈՒԹՅՈՒՆ Ցանկացած արտադրության բոլոր փուլերում իրականացվում է տեխնիկական հսկողություն, այսինքն. աշխատանքներ են տարվում տեխնոլոգիական գործընթացի ընթացքում արտադրանքի որակի վերահսկման ուղղությամբ՝ թերությունները կանխելու և տեխնիկական բնութագրերին և պետական ​​ստանդարտներին համապատասխանող ապրանքների թողարկումն ապահովելու նպատակով: Տեխնիկական վերլուծությունը բաժանվում է ընդհանուր՝ բոլոր ձեռնարկություններում հայտնաբերված նյութերի վերլուծության (H2O, վառելիք, քսանյութեր) և հատուկ՝ միայն այս ձեռնարկությունում հայտնաբերված նյութերի վերլուծության (հումք, կիսաարտադրանք, արտադրության թափոններ, վերջնական արտադրանք): Այդ նպատակով հազարավոր անալիտիկ քիմիկոսներ ամեն օր կատարում են միլիոնավոր անալիզներ՝ համապատասխան միջազգային պետական ​​ստանդարտներին համապատասխան: Վերլուծության մեթոդ - անալիտիկ ռեակցիաների կատարման մանրամասն նկարագրություն՝ նշելով դրանց իրականացման պայմանները։ Նրա խնդիրն է տիրապետել փորձի հմտություններին և վերլուծական ռեակցիաների էությանը: Անալիտիկ քիմիայի մեթոդները հիմնված են տարբեր սկզբունքների վրա։ 1.3 ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐԻ ԴԱՍԱԿԱՐԳՈՒՄ 1 Ըստ անալիզի օբյեկտների՝ անօրգանական և օրգանական։ 2 Ըստ նպատակի՝ որակական և քանակական: Քանակական վերլուծությունը թույլ է տալիս սահմանել տվյալ միացության կամ նյութերի խառնուրդի բաղկացուցիչ մասերի քանակական հարաբերակցությունը: Ի տարբերություն որակական վերլուծության, քանակական վերլուծությունը հնարավորություն է տալիս որոշել անալիտի առանձին բաղադրիչների պարունակությունը կամ հետազոտվող օբյեկտում անալիտի ընդհանուր պարունակությունը: Որակական և քանակական վերլուծության մեթոդները, որոնք հնարավորություն են տալիս որոշել վերլուծված նյութում առանձին տարրերի պարունակությունը, կոչվում են տարրական վերլուծություն. ֆունկցիոնալ խմբեր - ֆունկցիոնալ վերլուծություն; առանձին քիմիական միացություններ, որոնք բնութագրվում են որոշակի մոլեկուլային քաշով - մոլեկուլային վերլուծություն: Տարասեռ համակարգերի առանձին կառուցվածքային (փուլային) բաղադրիչների առանձնացման և որոշման տարբեր քիմիական, ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական մեթոդների մի շարք, որոնք տարբերվում են հատկություններով և ֆիզիկական կառուցվածքով և միմյանցից սահմանափակվում են միջերեսներով, կոչվում է փուլային վերլուծություն: 3 Ըստ կատարման եղանակի՝ քիմիական, ֆիզիկական և ֆիզիկաքիմիական (գործիքային) մեթոդներ։ 4 Ըստ նմուշի քաշի՝ մակրո– (>> 0,10 գ), կիսամիկրո– (0,10–0,01 գ), միկրո– (0,01–10–6 գ), ուլտրամիկրոանալիզ (< 10 −6 г). 1.4 АНАЛИТИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ 1.4.1 Способы выполнения аналитических реакций В основе аналитических методов – получение и измерение аналитического сигнала, т.е. любое проявление химических и физических свойств вещества в результате протекания химической реакции. Аналитические реакции можно проводить «сухим» и «мокрым» путем. Примеры реакций, проводимых «сухим» путем: реакции окрашивания пламени (Na + – желтый; Sr 2+ – красный; Ba 2+ – зеленый; K + – фиолетовый; Tl 3+ – зеленый, In + – синий и др.); при сплавлении Na 2 B 4 O 7 и Co 2+ , Na 2 B 4 O 7 и Ni 2+ , Na 2 B 4 O 7 и Cr 3+ образуются «перлы» буры различной окраски. Чаще всего аналитические реакции проводят в растворах. Анализируемый объект (индивидуальное вещество или смесь веществ) может находиться в любом ագրեգացման վիճակ(պինդ, հեղուկ, գազային): Վերլուծության առարկան կոչվում է նմուշ կամ նմուշ: Նմուշի նույն տարրը կարող է լինել տարբեր քիմիական ձևեր . Օրինակ՝ S 0 , S 2− , SO 2 − , SO 3 - և այլն։ Կախված անալիզի նպատակներից և խնդիրներից, նմուշը լուծույթ տեղափոխելուց հետո կատարվում է տարրական անալիզ (ընդհանուր ծծմբի պարունակության որոշում) կամ փուլային անալիզ (ծծմբի պարունակության որոշում յուրաքանչյուր փուլում կամ դրա առանձին քիմիական ձևերում): . Այս կամ այն ​​անալիտիկ ռեակցիան իրականացնելիս անհրաժեշտ է խստորեն պահպանել դրա ընթացքի որոշակի պայմաններ (ջերմաստիճան, լուծույթի pH, կոնցենտրացիան), որպեսզի այն արագ ընթանա և ունենա հայտնաբերման բավական ցածր սահման։ 1.4.2 Անալիտիկ ռեակցիաների դասակարգում 1 Խմբային ռեակցիաներ. նույն ռեագենտը փոխազդում է իոնների խմբի հետ՝ տալով նույն ազդանշանը: Այսպիսով, մի խումբ իոններ (Ag +, Pb 2+, Hg 2+) առանձնացնելու համար օգտագործվում է նրանց արձագանքը Cl - - իոնների հետ, մինչդեռ ձևավորվում է 2 սպիտակ նստվածք (AgCl, PbCl 2, Hg 2 Cl 2): 2 Ընտրովի (ընտրովի) ռեակցիաներ. Օրինակ՝ օսլայի յոդի ռեակցիա: Այն առաջին անգամ նկարագրվել է 1815 թվականին գերմանացի քիմիկոս Ֆ.Ստրոմեյերի կողմից։ Այդ նպատակների համար օգտագործվում են օրգանական ռեակտիվներ: Օրինակ՝ դիմեթիլգլյոքսիմ + Ni 2+ → նիկելի դիմեթիլգլյոքսիմատի ալո-կարմիր նստվածքի առաջացում: Անալիտիկ ռեակցիայի ընթացքի պայմանները փոխելով՝ հնարավոր է ոչ սելեկտիվ ռեակցիաները դարձնել ընտրովի։ Օրինակ. Եթե Ag +, Pb 2 +, Hg 2 + + Cl - ռեակցիաները կատարվում են տաքացնելիս, ապա PbCl 2-ը չի նստում, քանի որ այն 2-ը շատ լուծելի է տաք ջրում: 3 Կոմպլեքսավորման ռեակցիաները օգտագործվում են միջամտող իոնները քողարկելու նպատակով: Օրինակ՝ հայտնաբերելու համար Co 2+-ը Fe 3+-իոնների առկայության դեպքում KSCN-ի միջոցով, ռեակցիան իրականացվում է F-իոնների առկայությամբ: Այս դեպքում Fe 3+ + 4F − → − , K n = 10 −16, հետևաբար, Fe 3+ - իոնները կոմպլեքսավորված են և չեն խանգարում Co 2+ - իոնների որոշմանը։ 1.4.3 Անալիտիկ քիմիայում օգտագործվող ռեակցիաները 1 Հիդրոլիզ (կատիոն, անիոն, կատիոն և անիոն) Al 3+ + HOH ↔ Al(OH) 2+ + H +; CO 3 - + HOH ↔ HCO 3 + OH -; 2 − Fe 3+ + (NH 4) 2 S + HOH → Fe(OH) 3 + ... 4 + 2H 2 SO 4  3 Կոմպլեքս առաջացման ռեակցիաներ СuSO 4 + 4 NH 4 OH → SO 4 + 4H 2 O 4 Տեղումների ռեակցիաներ Ba 2+ + SO 2− →↓ BaSO 4 4 1.4.4 Որակական վերլուծության մեթոդների ազդանշաններ 1 Նստվածքի առաջացում կամ տարրալուծում Hg 2+ + 2I − →↓ HgI 2; կարմիր HgI 2 + 2KI - → K 2 անգույն 2 Լուծույթի գույնի տեսք, փոփոխություն, անհետացում (գունային ռեակցիաներ) Mn 2 + → - MnO 4 → MnO 2 - 4 անգույն մանուշակագույն կանաչ 3 Գազի էվոլյուցիա SO 3 - + 2H + → SO 2 + H 2 O. 2 4 Խիստ սահմանված ձևի բյուրեղների առաջացման ռեակցիաներ (միկրոկրիստալոսկոպիկ ռեակցիաներ). 5 Բոցի գույնի ռեակցիաներ: 1.5 Կատիոնների և անիոնների անալիտիկ դասակարգում Կատիոնների երկու դասակարգում կա՝ թթու-հիմնային և ջրածնի սուլֆիդ: Կատիոնների ջրածնի սուլֆիդային դասակարգումը ներկայացված է Աղյուսակում: 1.1. 1.1 Կատիոնների ջրածնի սուլֆիդային դասակարգում Անալիտիկ անալիտիկ կատիոններ Խմբային ռեագենտների խմբի ձև І K + , Na + , NH + , Mg 2 + 4   (NH 4) 2 CO 3 + NH 4 OH + NH 4 Cl II Ba 2 + , Sr 2 +, Ca 2 + MeCO3 ↓ pH ~ 9 Al3 +, Cr 3 + (NH 4) 2 S + NH 4 OH + NH 4 Cl Me(OH)m ↓ III Zn 2 +, Mn 2 +, Ni 2 +, Co 2 + , Fe 2 + , Fe3 + pH ~ 9 MeS ↓ Cu 2 + , Cd 2 + , Bi 3 + , Sn 2 + , Sn 4 + H 2S → HCl, IV MeS ↓ Hg 2 + , As3 + , As5 + , Sb 3 + , Sb 5 + pH ~ 0,5 V Ag + , Pb 2 + , 2 + HCl MeCl m ↓ Բոլոր անիոնները բաժանված են երկու խմբի՝ 1 խմբի ռեագենտ - BaCl 2 ; այս դեպքում առաջանում են բարիումի լուծվող աղեր՝ - - - Cl, Br, I, NO 3, CH 3 COO - , SCN - , - , 4- 3- 2 - ClO - , ClO - , ClO 3 , ClO - . − , BrO3 4 2 Անիոնները առաջացնում են վատ լուծվող բարիումի աղեր, որոնք լուծելի են քացախային, հիդրոքլորային և ազոտական ​​թթուներում (բացառությամբ BaSO 4-ի). − , SiO 3 − , CrO 2− , PO 3− . 2 4 2 2 2 4 4 1.5.1 Անհայտ նյութի նույնականացման անալիզի սխեման 1 Չոր նյութի գույնը՝ սև՝ FeS, PbS, Ag 2 S, HgS, NiS, CoS, CuO, MnO 2 և այլն; նարնջագույն՝ Cr2 O 7− և այլն; 2 դեղին. CrO 2−, HgO, CdS; 4 կարմիր՝ Fe(SCN) 3, Co 2+; կապույտ: Cu 2+: 2 Ֆլեյմի գունավորում: 3 Ստուգեք բյուրեղացման ջրի առկայությունը: 4 Թթուների ազդեցությունը չոր աղի (գազի) վրա. 5 Լուծիչների ընտրություն (սենյակային ջերմաստիճանում, ջեռուցմամբ). H 2 O, CH 3 COOH, HCl, H 2 SO 4, ջրային ռեգիա, միաձուլում Na 2CO3-ով և հետագա տարրալվացում: Պետք է հիշել, որ գործնականում բոլոր նիտրատները, կալիումի, նատրիումի և ամոնիումի բոլոր աղերը ջրի մեջ լուծելի են։ 6 Լուծույթի pH հսկողություն (միայն ջրում լուծվող առարկաների համար): 7 Նախնական թեստեր (Fe 2+, Fe 3+, NH +): 4 8 Կատիոնների խմբի, անիոնների հայտնաբերում. 9 Կատիոնի հայտնաբերում. 10 Անիոնի հայտնաբերում. 1.6 Տարանջատման և կոնցենտրացիայի մեթոդները Տարանջատումը գործողություն (գործընթաց) է, որի արդյունքում սկզբնական խառնուրդը կազմող բաղադրիչները բաժանվում են միմյանցից։ Համակենտրոնացումը գործողություն (գործընթաց) է, որի արդյունքում մեծանում է միկրոբաղադրիչների կոնցենտրացիայի կամ քանակի հարաբերակցությունը մակրոբաղադրիչների կոնցենտրացիայի կամ քանակի նկատմամբ։ Տարանջատման և կոնցենտրացիայի անհրաժեշտությունը կարող է պայմանավորված լինել հետևյալ գործոններով. - նմուշը պարունակում է բաղադրիչներ, որոնք խանգարում են որոշմանը. – անալիտի կոնցենտրացիան ցածր է մեթոդի հայտնաբերման սահմանից. - որոշված ​​բաղադրիչները անհավասարաչափ են բաշխված նմուշում. - չկան ստանդարտ նմուշներ չափաբերման գործիքների համար. – նմուշը շատ թունավոր է, ռադիոակտիվ կամ թանկարժեք: Տարանջատման մեթոդների մեծ մասը հիմնված է նյութի բաշխման վրա երկու փուլերի միջև՝ I - ջրային և II - օրգանական: Օրինակ՝ A նյութի համար տեղի է ունենում A I ↔ A II հավասարակշռությունը։ Այնուհետև օրգանական փուլում A նյութի կոնցենտրացիայի և ջրային փուլում նյութի կոնցենտրացիայի հարաբերությունը կոչվում է բաշխման հաստատուն K D KD = [A]II [A]I Եթե երկու փուլերն էլ պինդ նյութի նկատմամբ հագեցած լուծույթներ են։ փուլ, և արդյունահանվող նյութը գոյություն ունի մեկ ձևով, ապա հավասարակշռության դեպքում բաշխման հաստատունը հավասար է S II KD = , (1.1) SI, որտեղ S I, S II նյութի լուծելիությունն են ջրային և օրգանական փուլերում: Բացարձակապես ամբողջական արդյունահանումը, և, հետևաբար, տարանջատումը տեսականորեն անիրագործելի է։ A նյութի արդյունահանման արդյունավետությունը մի փուլից մյուսը կարելի է բնութագրել երկու գործոնով՝ Rn արդյունահանման ամբողջականությունը և կեղտերի անջատման աստիճանը Rc. x y Rn = ; Rc = , (1.2) x0 y0 որտեղ x և x0 արդյունահանվող նյութի պարունակությունն են և դրա պարունակությունը սկզբնական նմուշում. y-ը և y0-ը կեղտաջրերի վերջնական և սկզբնական պարունակությունն են: Որքան փոքր է Rc-ն և որքան մեծ է Rn-ը, այնքան ավելի կատարյալ է տարանջատումը: