Қазақстан республикасының білім жəне ғылым министрлігі



жүктеу 5.01 Kb.

бет5/9
Дата03.03.2017
өлшемі5.01 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Дəріс  тақырыбы  8.  Су  жəне  атмосфералық  жауын-шашын  талдау
объектісі ретінде.
Судың  талдау  объектісі  ретіндегі  ерекшелігі. Негізгі  ластаушылар  мен
олардың класификациясы. Сынақтарды алу жəне оларды сақтау. Судың негізгі
сипаттамасы. (ph, ірі  дисперсті  қоспалар-құрғақ, құрғақ  тұнба,
көпіріктегіштігі, сілтілік, қышқылдық). Су 
сапасының 
қосынды
көрсеткіштері (түс, иіс, ауыр металдар, органикалық көміртегі, жалпы азот
пен  күкірт, ОХҚ, ОБҚ, хлорұстағышы). Ақаба  суларды  талдауды
қолданылатын негізгі əдістер.
Судың  талдау  объектісісі  ретіндегі  ерекшеліктері.  Гидросфера  деп
жердің  су  қабатын  айтады. Бұл  мұхиттардың, теңіздердің, тоғандардың,
батпақтар мен жер асты суларының жиынтығы.
Гидросфера – планетамыздың  ең  жұқа  қабаты, ол  планета  массасының
тек 10
-30
% бөлігін ғана құрайды. Барлық өмір процесіндегі судың алатын орны
барлығымызға  белгілі. Сусыз  адам  бір  тəуліктен  астам  уақыт  өмір  сүре
алмайды, жылына адам 1 тонна суды пайдаланады. Өсімдік 90% судан тұрады.
Тұщы  суды  негізгі  қолданушы  ауыл  шаруашылығы. Су  барлық  өнеркəсіп
саласына керек. Өнеркəсіпте өнім шығару үшін мынадай су керек:
1т. шойын алу үшін – 50-150 т. су
1т. пластмасса – 500-1000 т.
1т. цемент – 4500т.
1т. қағаз – 100 000т.
Қуаты 300 мың  кВ  электроостанцияларында  су  шығыны 300 млн.т./жыл
құрайды. Аталған  өнеркəсіптер  тек  тұщы  суды  тұтынады. Есептеулер
көрсеткендей, планетамыздағы  барлық  судың 2,5%-ын  ғана  тұщы  су  құраса
85% -құрамында 35 г/л дейін тұзы бар теңіз сулары құрайды. Тұщы су қорлары
біркелкі орналаспаған: 72,2% - мұздықтарда; 2,4% - грунт суларында; 0,35% -
атмосферада; 5,05% - тұрақты  өзен  мен  көл  сулары  ағынында. Біздің  қолдана
алатын судың үлесіне жер бетіндегі тұщы судың тек 10
2
%-ы ғана келеді.
Негізгі  ластаушылар  мен  олардың  классификациясы. Судың  негізгі
сипаттамасы (рН, ірі  дисперстік  қоспалар – құрғақ, құрғақ  тұнба, көпіргіштік,
сілтілік, қышқылдық). Су сапасының қосынды көрсеткіштері.
  Ақаба  сулардың  ластануының  жалпы  көрсеткіштеріне  судың  жалпы
қасиетін (оргонолептикалық, физико-химиялық), ерімеген  қоспаларды
(жүзгіндердің болуы мен олардың күйелігі), еріген заттарды (органикалық жəне
бейорганикалық  заттардың, органикалық  көміртектің  ОБҚ, жəне  т.б.)
сипаттайтын көрсеткіштер түрін жатқызуға болады.
Бұл  көрсеткіштер  судың  жалпы  ластануы, оның  органикалық  жəне
бейорганикалық заттармен ластану деңгейі туралы айтуға мүмкіншілік береді.
Оргонолептикалық (түс, дəм, иіс, мөлдірлігі, майлылығы) оптикалық
тығыздық, түстілігі, рН, температурасы, электрөткізгіштігі, сілтілігі,
қышқылдығы, қаттылығы, тұз мөлшері, жалпы азот, мөлшері жүзгіндер, еріген
заттар сияқты жалпы көрсеткіштерді анықтау кезінде ешқандай қиыншылықтар
тумайды:

45
· Судың  майлылығы – мутномер  көмегімен  анықтайды; дистилденген
суда  коалиннен (немесе  инфузды  жерден) дайындалған  эталонды  ертіндіні
зерттелетін сумен салыстырады; мг/л түрінде көрсетеді;
· Судың  түсі  – зерттелетін  судың  түсін  стандартты  шкала  мен
салыстыру  арқылы  анықтайды. Түс  градусы  ретінде  көрсетіледі. Стандартты
ерітінді ретінде кобальт тұздарының ерітіндісі қолданылады.
· Құрғақ  тұнба  – Суды  буландырғаннан  кейін  қалатын  тұздар  мен
заттардың массасы (мг/л);
· Қышқылдық – рН  бірлігімен  өлшенеді. Табиғи  су  əдетте  сілтілік
реакцияны көрсетеді (рН>7).
  Қаттылығы  – Ca
+
  жəне Mg
+
  тұздарының  мөлшеріне  байланысты, су
қаттылығының үш түрі бар: жалпы, аниондардың болуына қарамайтын Ca жəне
Mg тұздарының болуымен түсіндіріледі; тұрақты бір сағат қайнатқаннан кейін
Cl
-
жəне SO
4
2-
 иондарының болуымен түсіндіріледі; уақытша – қайнату арқылы
жоюға болады: Ca
-
(HCO
3
)
2
                            Ca CO
3
+ CO
2
+H
2
O.
Қаттылық Mg мен Ca тұздарының мг-экв/л ретінде жəне градуспен (1
0
-1л
судағы 10 мг CaO сəйкес келетін Ca жəне Mg тұздарының мөлшері) өлшенеді.
1
0
 қаттылық=10мг- экв=2,8
0
қаттылыққа:
· еритін  оттегі- температура  мен  барометрлік  қысымға  тəуелді, мг/л
өлшенеді;
· оттегіге 
деген 
биологиялық 
қажеттілік-ақаба 
сулардағы
микроорганизмдер  жұтатын  оттегі  мөлшері, ОБҚ-ны  бағалау  критериі  ретінде
20
0
С  температура  кезінде 5 немесе 20 тəулік  ішінде  судағы  еріген  оттегінің
мөлшерінің азаю мəні алынады.
«Органикалық» азот  пен  жалпы  күкірттің  мөлшерін  анықтау  қиынырақ.
Ақаба  судағы  органикалық  заттардың  жалпы  мөлшерін  сипаттайтын
көрсеткіштердің маңызы зор.
Органикалық 
заттардың 
жалпы 
мөлшерін 
күйдіру 
кезіндегі
шығындардың, тотығуды (пермонганат  жəне  бихроматты), органикалық
заттардың  көміртегісі, органикалық  көміртегі  ОБҚ  анықтай  отырып  табуға
болады.
Күйдіру  кезіндегі  шығындар. Ақаба  су  фильтратының  белгілі  бір
мөлшерін  буландырып, сосын  қалғанын 600
0
С  температурада  күйдіру
анықтауға негізделген. Бастапқы құрғақ тұнба мен күйдіргеннен кейінгі қолдың
айырмашылықтары-күйдіру кезіндегі шығындар.
Бұл  əдіс  судағы  органикалық  заттардың  мөлшері  туралы, тек  жалпы
түсінік бере алады, себебі күйдіру кезінде кейбір бейорганикалық заттар немесе
компонеттер, кристалды  немесе  гигроскопиялық  су, СО
2
,  Са  мен  Мg
тұздарынан  МgCl
2
  гидролизі  кезінде  түзілетін  тұз  қышқылы, нитраттар
тотықсызғанда  түзілетін  азот  оксидтері  жəне  т.б. ұшып  кетуі  мүмкін.
Органикалық қышқылдың натрий тұздары Мg
2
СО
3
 айналады.
Суқоймалдарының  жағдайына  əсер  ететін  ақаба  сулардың  негізгі
сипаттамалары: температура, қоспалардың  минералогиялық  құрамы  оттегі

46
мөлшері, мл, рН (сутектік  көрсеткіш), зиянды  қоспалар  консепциясы. Су
қоймалары үшін əсіресе оттектік режимнің маңызы өте зор.
Су  қоймаларында  биохимиялық  үдістер  дұрыс  жүріп, су  өзін-өзі  тазарта
алу  мүмкіншілігін  қамтамасыз  ету  үшін  онда  үнемі  еріген  оттегі  болу  керек.
Егер  оттегі  жеткіліксіз  болса, онда  жоғары  организмдер  өліп  қалады.
Органикалық  қосылыстар  тотығудың  орнына  анаэробты  ыдырап, күкіртсутек,
көмірқышқыл  газын, су  қоймасының  екіншілік  ластануын  түзетін  метал  мен
сутегі бөледі.
Санитарлы  норма  бойынша  ОБҚ  мəні  табиғи  суқоймасының  түріне
байланысты 3-6мг  О
2
/л  Н
2
О-дан  аспау  керек. Ақаба  сулардағы  ОБҚ  мəні 200-
ден 3000 мг\л  дейін  жетеді, сондықтан  оларды  суқоймаларына  төгер  алдында
тазарту керек немесе сұйылту керек.
· Біздің  елімізде  атмосфера  мен  су  сапасының  негізгі  кретериі  ШРК
болып  саналады. Бірақ  олар  барлық  заттарға  тағайындалмаған. ШРК-сы
тағайындалмаған жаңа заттарды су қоймасына жіберуге біздің елімізде тыйым
салынады. Əрі  əдетте  ШРК-ны  ақаба  сулар  үшін  емес, суқоймалары  үшін
қолданады. Осылайша, ШРК-ға  жету  үшін  ақаба  суларды  сұйылта  қояды, əрі
бұл  кеңінен  қолданылады. Жер  бетіндегі  ақаба  сулардың  жартысын
суқоймаларына  төгу  алдында  арнайы  тазартудан  өтпейді. Олардың
залалсыздану  сұйылту  мен  суқоймаларының  өзін-өзі  тазарту  қабілеті  арқылы
ғана жүреді.
Ақаба  суларды  суқоймаларына  төгу «Жер  үсті  суларын  ақаба  сумен
ластанудан 
сақтау 
ережелерімен» қадағалынады. Ақаба 
сулардың
классификациясы: Түзілу  шарттарына  байланысты  ақаба  сулар 3-ке  бөлінеді:
тұрмыстық  ақаба  сулар-душ, кір  жуған  монша, асхана, дəретхана, еден  жууға
қолданған жəне  т.б. сулар. Қаланың 1га тұрғын үйіне келетін олардың орташа
мəні 0,5-2л  құрайды; олар  шамамен 58% органикалық  жəне 42% минералды
заттардан тұрады.
· Атмосфералық  ақаба  сулар, немесе  жауын-шашын  сулары, олардың
ағыны біркелкі емес: 1 рет жылына-1га 100-150м/е; 10 жылда 1-рет -1га-ға 200-
300 л/с. Өндірістік  кəсіпорындардағы  жауын-шашын  сулары  аса  қауіпті.
Біркелкісіздігінен, оларды жинау жəне бұл ағындарды тазалау қиындау.
· Өндірістік  ақаба  сулар –шикізатты  алу  жəне  өңдеу  кезінде  түзілетін
сұйық қалдықтар. Бұл кезде су шығының бір өнім шығаруға кеткен меншікті су
тұтыну бойынша есептейді.
Ақаба сулар фазалы-дисперісті жағдайы бойынша 4-топқа бөлінеді:
· І  топ-бөлшектерінің  өлшемі, 10
-5
см  жүзгіндер, судың  лайлылығын
туғызатын эмульциялар мен суспенциялар.
· ІІ  топ-бөлшектерінің  өлшемі 10
-5
-10
-6
см  коллоидты  ерітінділер, судың
тотықсыздануы мен түсін өзгертетін коллоидтар мен ВМС-тар.
· ІІІ  топ-молекулярлы  ерітінділер  өлшемі 10
-6
-10
-7
см, суда  еріп, иіс  пен
дəм беретін органикалық заттар, газдар;
· ІV топ-өлшемі 10
-7
ионды  ерітінділер, суға  минералдылық, қаттылық
немесе қышқылдық беретін тұздар, негіздер, қышқылдар.

47
Сынақтарды алу жəне сақтау
Ақаба судан дұрыс əрі нақты алынған сынақ тазартқыш қондырғылардың
жұмысы  мен  технологиялық  үрдістің  жүруін  бағалау  үшін маңызды. Сынақты
алу  орны  тапсырылған  тапсырмаға, жергілікті  шарттарға, өндіріс
технологиясына  цехтардың  орналасуына, канализация  мен  тазартқыш
қондырғылардың жүйесіне байланысты таңдап алынады.
Сынақтың дұрыс  алынбауы өте үлкен қателіктерге жол  береді. Сынақты
алу  жəне  тасмалдау  кезінде  бу  қысымдары, қоспаларының  биологиялық  жəне
химиялық  тотығу, бөлшектерінің  агрегациясы  жəне  т.б. жоғары  заттар  ұшып
кетуі  мүмкін. Сынақ  алу  үшін  аспаптар  мен  оны  сақтау  ыдыстарын  таңдаған
кезде  су  қоспалары  мен  ыдыс  материалының  əрекеттесу  мүмкіншілігін
(мысалы, кейбір  шыны  маркаларының  сілтілеуі), ыдыс  материалының  кейбір
қоспаларды адсорбциялауын (мысалы, шыны ыдыс қабырғаларында фосфаттың
Сd, Cu жəне т.б. қоспалардың сорбциялануы немесе синтетикалық материалдан
жасалған ыдыс қабырғасында көмірсутектермен пестициттердің сорбциялануы)
ескеру қажет. Ақаба суды толық талдау үшін көлемі 2 л сынақ жеткілікті. Егер
қоспалар  консетрациясы  аз  болып, оларды  концентрлеу  қажеттілігі  туса, онда
көп мөлшерде сынақ алу керек болады.
Судағы 
анықталатын 
компоненттерді 
немесе 
оның 
қасиетін
өзгермейтіндей  қалып  сақтау  үшін  сынақты  консервациялайды. Химия
өнеркəсібінің  ақаба  суларын  тек  мына  жағдайда  ғана  консервациялайды:
ауадағы  анықталатын  компонентьтердің  анықталуына  кедергі  жасамаса  ғана
ОБҚ анықтау үшін алынған сынамаларды конверциялауға болмайды.
Сынақтың  екі  түрі  бар: қарапайым (бір  реттік) жəне  аралас. Қарапайым
сынақты  ақаба  судың  керекті  мөлшерін  бір  рет  алу  арқылы  алынса, аралас
сынақ белгілі бір уақыт аралығында бір жерден немесе бірдей уақытта əртүрлі
жерден  алынған  қарапайым  қоспасы. Бұл  сынақ  объекттің  ақаба  суының
орташа  құрамын  немесе  белгілі  бір  уақыт  аралығындағы  судың  орташа
құрамын сипаттайды. Орташа пропорционалдық сынақ бір реттік сынақтардан
дайындалады, оның  көлемі  мен  мөлшері  ақаба  судың (пропорционалды)
шығынына  тең  болады. Егер  ақаба  судың  екінші  фазасы  болса, (май, смола
жəне  т.б.) орташа  пропорционалдық  сынақты  тұрғызу  қиын  бұл  жағдайда
бірінші  бір  реттік  сынақтарды  талдап, содан  кейін  орташа  пропорциналды
мөлшерін есептеген дұрыс.
Ақаба  судың  сынағын  алу  үшін  əртүрлі  аспаптар  қолданылады.
Ыдыстардан, тоғаннан  жəне  каналдардан  суды  бөтелкемен, батометрлермен
жəне т.б. аспаптармен алады.
Орташа  жəне  орташа  пропорционалды  сынақтарды  əр  конструкциясы
əртүрлі автоматты сынақ алғыштармен алған дұрыс.
Ақаба суларды талдаудың негізгі əдісі
Техникалық  процестер  мен  айналмалы  сумен  қамтамасыз  ету
жүйелерінде ақаба суды қайтадан қолдануды, олардың физика-химиялық, жəне
биологиялық  тазарту  қондырғыларына  беру  мүмкіншілігін  су  қоймаларына
төгілетін  тазартылған  ақаба  сулардың  сапасы  мен  тазарту  қондырғыларының
жұмысын  бақылауды  судағы  əрбір  бейорганикалық  жəне  органикалық

48
қоспаларды  біліп  алмай  жүргізуге  болмайды. Қазіргі  кездегі  ірі  химиялық
комбинаттарда  бастапқы, аралық  жəне  соңғы  өнім  ретінде 1000 түрлі  зат
қолданылып, алынады, əрі  оның  көп  бөлігі  ақаба  суға  түседі. Шаруашылық
ауызсу  жəне  мəдени – тұрмыстық  объектілеріне  арналған, судағы  ластаушы
заттардың  шекті  рауалы  концентрациясы (ШРК) шамамен 500 затқа
тағайындалған.
Осылайша, ақаба сулардан əртүрлі затты анықтау қажеттілігі туады.
Əдетте  суды  ластайтын  заттар  концентрациясы  кең  ауқымда  өзгеріп
отырады: 10 грамм литрден (өте ластанған ақаба суларда) жүздеген, тіпті кейде
мыңдаған миллиграмм литрге дейін (тазартылған ақаба суларда, су қоймаларда
жəне т.б.) жетеді. Мысалы, суқоймасының суындағы фенолдың  ШРК-сы 0,001
мг/л (10
-7
) құраса, калийдікі 0,01мг/л (10
-6
) құрайды. Аталғандар, ақаба судағы
химиялық  заттардың  концентрациясын  анықтау  өте  қиын  екенін  көрсетеді.
Ақаба суды талдаған кезде стандартты əдістемелерде қарастырылмаған судағы
кедергі  келтіретін  заттарды  ескеру  бұл  тапсырманы  одан  сайын  қиындата
түседі.
Қазіргі  кездегі  стандарттық  əдістемелер  ақаба  судағы  бейорганикалық
заттарды  талдаудың  талаптарын  қанағаттандырады. Оған  қарамастан,
дəлділікпен сенімділікті арттыру үшін, анықтауға кететін уақытты азайту үшін
ақаба  судағы  бейорганикалық  заттардың  концентрациясын  анықтаудың
инструментальды  əдістері  кеңінен  қолданылады: газдарды  анықтау  үшін (O
2
,
CO
2
  жəне  т.б) –газды  хромотография; ауыр  металдар  иондарын  анықтау  үшін
жұқа 
қабатты 
хромотография; поляриграфия, атомды–адсорбциялық
спектрофотометрия, алаулы  спектрофотометрия, нейрондық  активация;
аниондарды  анықтау  үшін – лазерлік  қоздырғышты  спектрофотометрия
флюресценттік спектрофотометрия жəне т.б. қолданылады.
Ақаба  судағы  органикалық  заттарды  анықтау  үшін  тиімді  əдісті  таңдап
алу органикалық заттардың əр алуандығы мен кедергі келтіретін заттардың көп
мөлшерде болуы қиындатады.
Күрделі  органикалық  қоспаларды  талдаған  кезде  ақаба  суларды
қоспалардан  алдын  ала  тазарту  нəтижелердің  сенімділігін  арттырып, əртүрлі
гомологиялық қатар заттарының иденсификациясын жеңілдетеді. Органикалық
қоспаларды 
көбіне 
концентрлейді, себебі 
қолданылатын 
əдістердің
сезімталдығы концентрлігі төмен ақаба суларды талдау үшін жеткіліксіз.
Ақаба  судан  белгілі  бір  органикалық  зат  тобын  бөліп  алу  үшін  жəне
оларды концентрлеу үшін келесі əдіс қолданылады:
· рН–торы əртүрлі болған кезде инертті газбен немесе су буымен ұшқыш
заттарды  айдау, оларды  артынша  қосылыстарды  қатырады  немесе  буды
конденсациялайды;
· суда  дұрыс  ерімейтін  органикалық  қосылыстарды  органикалық
еріткіштермен экстракциялау;
· артынан  ұшпайтын  тұздарды  бұзу  арқылы, əртүрлі  рН  кезінде  су
ерітінділерін буландыру;
· активті  көмірмен, ионалмасу  смолаларымен  жəне  т.б. сорбенттермен
органикалық  заттарды  адсорбциялау. Десорбция  кезінде  сулы  қышқылдармен

49
сілті ерітінділерімен қатар «органикалық еріткіштер қолданылады». Бұл əдістер
еріткіштегі  микрокомпоненттер  концентрациясын 10-100 есе (бір  реттік
концентрациялау) көбейтеді  жəне  заттардың  əрбір  тобын  таңдалмалы  шығару
мүмкіншілігін  береді. Бұл  əдістерді  біріктіріп  қолдануға  болады: су  буы
конденсатының  заттарын  экстракциялайды  немесе  буландырады; органикалық
экстраттар  заттарын  ұшқыш  ерітіндіні  айдау  арқылы  концентрлейді;
десорбциядан  кейін  заттарды  буландыру  немесе  экстракциялау  арқылы
концентрлейді.
Сынақты  дайындау  əдісін  таңдау  дұрыстығын  бағалаған  кезде
ұсынылатын  критерийлер: еріткіш  немесе  азеотропты  қоспалардың  қайнау
температурасы, бу қысымы мен бумен айдаған кезде сутектік байланыс түзуге
қабілеттілігі, экстракция  кезінде  суда  жəне  органикалық  еріткіштерде  еруі,
буландыру  кезінде  органикалық  қышқылдармен  негіздердің  ұшпайтын
қосылыстар  түзу  қабілеттілігі, сорбциялық сипаттамалары  рН  мəнінің  маңызы
зор. Органикалық заттарды бөлу мен концентрлеу тəсілін таңдаған кезде еңбек
сыйымдылығын, операция  ұзақтығын, кедергі  келтіретін  қоспалардың  болуы,
шығындардың талдау дəлдігіне кедергі келтіруін ескеру керек.
Ақаба  судағы  органикалық  заттарды  анықтаудың  стандартты  əдістері
талдаудың  килориметриялық  əдісін  қолдануға  негізделген. Колориметриялық
əдіс  ақаба  судағы  фенолдың, формальдегидтің, пиридинді  негіздерді,
ароматтық  көмірсутектерді, синтетикалық  жуғыш  заттарды, лигносульфатті
қышқылдармен  пестицидтерді  жəне  т.б. анықтау  үшін  қолданылады. Бұл
əдістер қарапайым, сондықтан күрделі қиын аппаратты қажет етпейді.
Бірақ  ақаба  суда  кедергі  келтіретін  заттардың  болуы, сезімталдық  пен
дəлдігіне  қойылатын  талаптардың  қаталдығы, талдаудың  созылуының  азаюы
органикалық  заттармен  ластанған  ақаба  суларды  талдауда  инструментальді
əдістердің қолданудың өрісін азайтты.
Негізгі əдебиет:7 [281- 288]
Қосымша əдебиет: 6 [91- 108], 7 [7- 31]
Бақылау сұрақтары:
1. Гидросфералық  қандай  өзгерістері  адамның  шаруашылық  іс-
əрекетімен байланысты?
2. Ақаба суды қалай классификациялауға болады?
3. Ақаба судан сынақ алу қалай жүреді?
4. Суды талдау ерекшеліктері қандай?
5. Су сапасының көрсеткіштері қандай?
Дəріс тақырыбы 9. Талдаудың фотометрлік əдісі.
Жарықжұтудың  негізгі  заңдылықтары. Оптикалық  тығыздық.
Талдаудың  фотометрлік  əдістерінің  классификациясы. Визуальді  салыстыру.
Инструментті əдіс.
Талдаудың фотометриялық əдісі
Анықталатын  компонентті  жарықты  жұтатын  қосылысқа  айналдырып,
сосын  осы  компоненттің  мөлшерін  алынған  қосылыс  ерітіндісінің  жарық

50
жұтқыштығын  өлшеу  арқылы  анықтауға  негізделген  талдау  əдісі  фотомерлік
əдіс деп аталады.
Боялған  заттардың  боялу  бойынша  сол  немесе  басқа  компоненттің
концентрациясын  көзбен  немесе  жарық  энергиясын  электр  энергиясына
айналдыратын  фотоэлемент  көмегі  арқылы  анықтауға  болады. Осыған
байланысты, фотоэлементтерді  қолданатын  фотометрлік  талдау  əдісі  деп
бөледі.
Фотометрлік  талдау  əдісі (ФТƏ) – ең  көне  жəне  физико – химиялық
талдауда  кеңінен  тараған  əдістердің  бірі. Оның  таралуына  қажетті
қондырғының  салыстырмалы  қарапайымдылығы, əсіресе  визуальды  əдістер
қондырғысы, жоғары  сезімталдығы  жəне  периодтық  жүйедегі  барлық
элементтерді  жəне  көптеген  органикалық  заттарды  анықтау  үшін  қолдану
мүмкіншілігі əсер етті.
Бейорганикалық  жəне  органикалық  заттармен  əрекеттесіп  боялған
қосылыстар  түзетін  жаңа  реагенттердің  табылуы  қазіргі  кезде  бұл  əдістің
қолдануын шексіз етіп отыр.
Фотометрлік 
əдісті 
анықталатын 
концентрациялаудың 
үлкен
диопозонында да қолдануға болады. Оны 20-30 анықталатын компоненттерден
тұратын  əртүрлі  күрделі  техникалық  объектілердегі  негізгі  компонентті
анықтау  үшін  қолданса, сондай– ақ  бұл  объектілердегі  мөлшері 10
-3
-10
-4
  %
болатын  микроқоспаларды  анықтау  үшін  де  қолданады. Фотометрлік  əдісті
бөлудің басқа да əдістерімен – хромотографиялық, экстракция – бірігіп қолдану
анықтаудың  сезімталдығын 10
-5
  дейін  жеткізіп, 1-2 қатарға  көтеруге
мүмкіншілік береді.
Жарық жұтудың негізгі заңдылықтары
Егер жарық ағынының интенсивтілігі I
0
 зерттелетін ерітінді бар кюветаға
түссе, онда бұл ағынның бір бөлігі I
k
 кюветта қабырғалары мен ерітінді бетінен
шағылып, бір  бөлігі I
а
ерітіндідегі  заттың  малекулаларымен  жұтылады, жəне
бұл  малекулалардың  электрондық, айналмалы  жəне  тербеліс  энергиясының
өзгеруіне  шығындалады, бұл  малекулалардың  энергиясының  бір  бөлігі I
a
еріткіштің  өзінің  малекулаларымен  жұтылады. Егер  ерітіндіде  лай  жəне
жүзгіндер  түрінде  қатты  бөлшектер  болса, онда  жарық  энергиясының I
r
  бір
бөлігі  бөлшектерден  шағылып, I
t
  энергиясының  бір  бөлігі  кюветта  арқылы
өтеді. Энергия сақталу заңының негізінде келесі теңдеуді жазуға болады:
                                     I
0
=I
k
+I
a
+I
a
+I
r
+I
t
                                              (1)
Түссіз  ерітінділерді  талдаған  кезде (1) теңдеуіндегі I
r
=0 болады. Бүкіл
зерттеу  уақытында  бір  ерітіндімен  жұмыс  жасау  кезінде I
a
-ны  тұрақты  деп
санауға  болады. Сондай – ақ  ерітінділерді  əрқашан  зерттелетін  спектр
облысында олар минимальды ескермеуге болатын жұту иетіп таңдап алады. Бір
кюветтаны қолданған кезде шағылған жарық ағынының мəні I
k
 өте төмен жəне
оны  ескермеуге  болады. Сондықтан (1) теңдеуді  былай  қысқартамыз: I
0
=I
a
+I
t
(1).
Тікелей  өлшеулер  арқылы  түсетін (I
0
) жəне  талданатын  ерітінді  арқылы
өткен (I
t
) жарық ағынын  анықтауға  болады. I
a
  мəнін  I
0
  жəне  I
t
айырмашылығы
бойынша  табамыз. Б.Бугер  жасаған, содан  кейін  И.Ломберт  жасаған  көптеген

51
тəжірибелер  негізінде  басқа  да  шарттары  тең  болған  кезде  бірдей  қалдықтағы
заттар қабаты түсетін жарық ағынның тек бірдей бөлігін сіңіретінін көрсететін
заңды ашты.
Түсетін  жарық  ағыны I
o
мен  боялған  заттың I
t
  қабаты  арқылы  өтетін
жарық  ағынының  арасындағы  интенсивтіліктердің  байланысы  Бугер–Ламберт
заңы бойынша көрсетіледі, осыған сəйкес қалыңдықтары бірдей, бірдей заттың
біркелкі  қабаттары  оларға  түсетін  жарық  энергиясының  бірдей  үлесін (еріген
заттың  тұрақты  концентрациясы  кезінде) жұтады. Математикалық  түрде  бұл
заң экспоненциалды тəуелділік теңдеуімен көрсетіледі:
                                             I
t
=I
0
е
-кв
                                                   (2)
Мұндағы I
t
 – қабаттан өткеннен кейінгі жарық ағынының интенсивтілігі;
I
0
-түсетін жарық ағынының интенсивтілігі,
К-денені  жарықты  жұтуымен  сипатталатын  жəне  осы  дененің
қасиеттеріне тəуелді жұту коэфициенті; b – қабат қалыңдығы:
Қарастырылған заңнан шығады: I
0
 I
t
· Ерітінді қабаты арқылы өткен жарық ағының интенсивтілігінің түсетін
жарық  ағыны  интенсивтілігіне  қатынасы  түсетін  жарық  ағынының  абсолютті
интенсивтілігіне тəуелді емес.
· Егер  ерітінді  қабатының  қалыңдығы  арифметикалық  прогрессия
бойынша артатын болса, онда ол арқылы өткен жарық ағынының интенсивтілігі
геометриялық прогрессия бойынша кемиді.
К-коэфицентінің  сандық  мəнін  табу  үшін  ерітінді  қабаты  арқылы
өткеннен  кейін  жарық  ағынының  интенсивтілігі 10 есе  азайды  деп
қарастырайық, яғни:
10
10
1
=
It
=
                                                            (3)
Себебі
10
1
= 10
-1  =
10
-кв
= 10
-1
кв = 1, осыдан К=
в
1
Сəйкесінше, жұту  коэфициентінің  мəні  өзі  арқылы  кететін  жарық
ағынының интенсивтілігін 10 есе азайтатын ерітінді қабатының қалыңдығының
кері мəніне (əдетте см – мен өлшенеді) тең.
Осылайша, кез  келген  ерітіндінің  жұту  қабілеті  К  коэфициенттінің
мəнімен  сипатталуы  мүмкін. К  жұту  коэфициенті  еріген  заттың  табиғаты  мен
түсетін  толқынның  ұзындығына  тəуелді. Осылайша, Бугер – Ламберттің
жарықты жұту заңы тек монохроматты жарықтар үшін яғни белгілі бір толқын
ұзындығындағы жарықтар үшін қолданылады.
Егер  ерітіндінің  жарықты  жұтуын  зерттей  келе, К – жұту  коэфиценті
жұтылатын заттың концентрациясына пропорционал екенін тапты, яғни:
                                      К = Е*С                                                            (4)
мұндағы  С – зат  концентрациясы; Е – концентрацияға  тəуелді  емес
коэфициент.
Бугер – Ламберт - Бер  заңына  ұқсас. Жұтатын  қабат  қалыңдығын
өзгерткен кезде тұрақты концентрациялы ерітіндінің жарық ағынын жұтуының
өзгерісін  қарстырса, Бер  заңы  концентрацияны  өзгерткен  кездегі  тұрақты
қалыңдықтағы қабаттың жарық ағынын жұтуының өзгерісін қарастырады.

52
(2) жəне (4) формулаларын  біріктіріп, фотометрияның  негізгі  заңының
теңдеуін – Бугер –Ламберт – Бер заңының теңдеуін аламыз:
                                    А
= lgI
0
/I                                                       (5)
Егер  С  концентрация  литрдегі  моль, b – қабат  қалыңдығы – см  түрінде
көрсетілсе, онда Е коэфициентін жұтудың молярлық еоэфициенті деп аталады;
ол – түсетін жарықтың толқын ұзындығына, еріген заттың табиғатына, ерітінді
температурасын  тəуелді  тқрақты  шама  жəне  талданатын  заттың  молярлық
ерітіндісінің жарық жұтуына сəйкес келеді.
Оптикалық тығыздық
Ерітінді  арқылы  өткен  жарық  ағымының  интенсивтілігінің I
t
  түсетін
жарық  ағынының  интенсивтілігіне I
0
  қатынасы  процентпен  өткізу  деп  айтады
жəне Т - əріпімен белгілейді:
                                         Т = I
t
= 100                                                       (6)
1 cм қабат қалыңдығына берілетін Т мəнін өткізу коэфиценті деп аталады.
I
0
I
t
 қатынасының логорифмі оптикалық тығыздық деп аталады:
                                        Lg = I
0
/I
t
 = D = Е*В*С                                     (7)
Бұдан  шығады, оптикалық  тығыздық D зат  концентрациясына  жəне
боялған қосылыс ерітіндісі қабатының қалыңдығына тура пропорционал.
Фотометрлік талдау əдістерін жіктеу
Фотометрлік  талдауда  əртүрлі  титптегі  реакциаларды  қолданады.
Беиорганикалық  компоненттерді  анықтау  үшін  əдетте  болған  комплексті
қосылыстар  түзілетін  реакциялар  қолданылады. Көптеген  металдар  мен
бейметалдар  əртүрлі  комплексті  қосылыстарды  түзуге  қабілетті, соның  ішінде
боялған  қосылыстар  немесе  боялған  қосылыстармен  əрекеттесуге  бейім.
Сандық  ФТƏ - қолдану  облысы  өте  кең: қазіргі  кезде  барлық  элементтерді
немесе  олардың  қосылыстарын  анықтайтын  қарапайым  фотометрлік  əдіс
белгілі.
Органикалық  компоненттерді  фотометрлік  анықтау  үшін  болған
қосылыстарды синтездеу реакциясын қолданылады. Синтез реакциясын кейбір
бейорганикалық  компоненттерді, мысалы, сульфидтер  мен  нитриттерді,
анықтау үшін өте ыңғайлы.
Фотометрлік  талдауда  тотығу – тотықсыздану  реакциясын  сирек
қолданады – бейорганикалық  компоненттеді  анықтау  кезінде  хромның
хроматқа  дейін  жəне  марганецтің  перманганатқа  дейін  тотығу  ғана  маңызды.
Көбіне  тотығу – тотықсыздану  реакциясын  қосымша  ретінде, мысалы,
гетерополикомплекс  түрінде  фосфор  немесе  кремнийді  анықтау  кезінде,
қолданылады. Тотығу – тотықсыздану  реакциясы  органикалық  заттарды
фотометрлік анықтаудың əртурлі сатыларында көп қолданылады.
Фотометрлік  əдіс  коталитикалық  эффектке  негізделген. Боялған
қосылыстардың  түзілуіқарапайым  реакцияларға  негізделген  фотометрлік
əдістің  сезімталдығының  табиғи  шегі  бар. Сондықтан  сезімталдықты  арттыру
үшін  келесі  əрекеттерді  орындайды. Анықталатын  компонетті  бір  жүйеге
котализатор  ретінде  енгізеді. Осының  нəтижесінде  анықталатын  компоненттің
əрбір  бөлігі  реакция  өнімі  бөлшектерінің  көп  түзілуіне  алып  келеді,
каталитикалық реакцияның өнім мөлшері фотометрлік əдіспен анықталады.

53
Осылайша, фотометрлік  талдауда  басты  орынды  химиялық  реакция
алады. Талдауға  кететін  уақыт, əдіс  сезімталдығы, оның  дəлдігі  мен
талдамалығы негізінен таңдап алынған реакцияға жəне боялған қосылыстардың
түзілуіне қажетті тиімді шарттарға байланысты.
Фотометрлік, əсіресе, спектрофотометрлік  талдау  үшін  маңызды  ғана
емес. Спектрофотометрия  ерітінділердегі  заттар  арасындағы  реакцияны,
қосылыстардың құрамы мен құрылымын, əрекеттесін заттар арасындағы тепе –
теңдікке  əртүрлі  факторлардың  əсерін  зерттеу  үшін  маңызды  əдістердің  бірі.
Спректрофотометрия  əдістің  көмегімен  компонентті  қосылыстар  химиясына
бағалы жаналықтар енгізді.
Көрсетілген  кейбір  əдістер  Бугер – Ломберт – Бер  заңын  ұстанбаса  да
қолданады, мысалы стандартты сериялар əдісі. Есептеу əдістерін қолдану үшін
көп жағдайда бұл заң сақталуы қажет, ал калибровтың график əдісін қолданған
кезде бұл заңнан кішкене ауытқуы мүмкін.
Аталған  əдістердің  барлығымен  белгісіз  концентрациясы  былай  табуға
болады:
1) колибровтың графиктер тұрғызу негізінде
2) стандартты ерітіндімен салыстыру арқылы,
3) стандартты ерітіндіні қосу арқылы
Бірінші  жағдайда  кейбір  концентрациясы  белгілі  ерітінділер  үшін
оптикалық  тығыздық  анықталады (диофрагмма  бойынша  есеп  беру  немесе
гальванометрлік  көрсеткіш) жəне  осы  мəліметтер  бойынша  колибровкалық
график тұрғызылады.
Зерттелетін  ерітіндіге  сай  көрсеткішті  алып, оның  концентрациясын
калибровтық  график  бойынша  табады  немесе  стандартты  ерітіндінің  екінші
жағдайда  зерттелетін  оптикалық  тығыздығын  немесе  басқа  көрсеткішін
салыстырады. Егер  осы  концентрациялар  интервалында  Бугер – Ламберт –
Бердің заңы сақталса, онда: Д
х
=Е* b*C
х
жəне Д
ст
=Е*b*С
ст
 жəне Д
ст
=Е*В*С
ст
Осыдан:                                                С
х
=
ст
ст
С
Д
Д
х
                                                     (8)
Үшінші  жағдайда, екінші  жағдайдағы  сияқты, оптикалық  тығыздық
өлшенеді, сосын  талданатын  ерітіндіге  стандартты  ерітіндінің  белгілі  бір
көлемін  қосамыз. Егер  осы  концентрациялар  интервалында  Бугер – Ламберд-
Бер заңы сақталынса, онда
                                            С
х
=
1
1
х
)

Д
Д
W
V
Д
С
х
ст
+
-
                                     (9)
Мұндағы С
х
- талданатын ерітінді концентрациясы;
Д
х
 – талданатын  ерітіндінің  оптикалық  тығыздығы; С
ст
 – стандартты
ерітінді концентрациясы;
Д – стандартты ерітінді қосқаннан кейінгі оптикалық тығыздық;
V – қолданатын ерітінді көлемі; W – қосылған стандартты ерітінді көлемі.
Негізгі əдебиет: 4 [34 -36 ]
Қосымша əдебиет: 7 [281 - 288], 8 [13 - 15]
Бақылау сұрақтары:

54
1. Қандай əдісті фотометрлік əдіс деп атаймыз?
2. Оптикалық тығыздық дегеніміз не?
3. Фотометрияның негізгі заңы нені білдіреді?
4. Жарық жұтылу заңының негізгі заңы.
5. Фотоколометрия əдістеріне сипаттама бер.

1   2   3   4   5   6   7   8   9


©emirsaba.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал