Қазақстан республикасының білім жəне ғылым министрлігі



жүктеу 5.01 Kb.

бет6/9
Дата03.03.2017
өлшемі5.01 Kb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

Дəріс тақырыбы 10. Фотометрлік өлшеу аппарты мен техникасы.
Фотоэлектрлік  концентрациялық  колориметр  ФЭК - 2. Аспап
құрылымы. Колибровтық қисық тұрғызу. Спектрофотометр СФ16. Сəулелену
көздері. Жұмыс тəртібі. Аспаптың жұмысын тексеру. Кюветалар.
Ерітіндідегі боялған заттың концентрациясын фотоколориметрлік əдіспен
ерітінді  арқылы  өткен  жарық  интенсивтілігін  фотоэлемент  көмегімен
гальванометр  бойынша  өлшеуге  негізделіп  анықталды. Ерітіндіден  өткен
жарық  ағының  бөлігі  жұтылады; ерітінді  арқылы  өткен  жарық  ағыны
фотоэлементке  түсіп, онда əлсіз электр тоғын (фото токты) түзеді. Бұл  токтың
күші  жарықтың  фотоэлементіне  түсетін  интенсивтілігіне  тура  пропорционал.
Алдын  ала  тұрғызылған  колибровтық  қисықты  қолдана  отырып, боялған
қосылыстың концентрациясын анықтайды.
Фотоколориметрия  анықтаудың  дəлдігін  арттырады. Ол  боялу
интенсивтілігін  визуальды  салыстырған  кезде  түзілетін (көздің  шаршауы,
түстің  болуын  ажырата  алмау, жрықтану  дəрежесінің  əсері) субъективтік
қателіктерді жояды.
Фотоколориметр қызметі бойынша 2 түрі болады: 1) тікелей қызметті- бір
фотоэлемент пен жəне 2) дифферециалды – екі фотоэлементпен.
Фотоколориметрлер 
ФКК – фотоэлектрлік 
концентрациялық
колориметрлер – фотометрлердің  қазіргі  кездегі  моделі  болып  табылады.
Мұндай  аспаптардың – ФКК- 2 мПа  жəне  ФКК- 3 соңғы  модельдерінің
ерекшелігі – колориметрден  келетін  ұқсас  ақпараттарды  өңдеу  үшін  арналған
микропроцессорлық жүйенің (МПЖ) болуы. МПЖ-ң артықшылығы - өлшеудің
нəтижесі тікелей заттың концентрациясын береді. Бұл кезде колориметр ФКК –
2 МП  əрбір 5 сек  сайын  өзгеретін  концентрация  мəнін  алуға  мумкіншілік
береді. Алты  зарядты  индикаторлы  қондырғыда  орындалатын  тапсырманың
түрін, оның  шешуінің  нəтижелері, градуировкалық  график  тұрақтыларының
мəні жəне уақыт интервалын индикациялайды.
ФКК – 3 колориметрі  қағаз  лентаға  өлшеу  нəтижелерін  көрсету  үшін
арналған  терможазғыш қондырғымен  жабдықталған. ФКК–2 жəне  ФКК–2 МП
колориметрлігінің  оптикалық  сұлбалары  бірдей. Екеуі  де 11 жарық
фильтрларының жиынтығынан тұрады.
Фотоэлектрлі концентрациялық колориметр ФКК–2
ФКК–2 бір  сəулелі  аспап  жəне  жарық  фильтрлері  шығаратын  толқын
ұзындығы 315 - 980 нм, диопазонының  белгілі  бір  участкелерінде  қатты
денелермен абсорбциялық ерітінділерді жəне өткізу коэфициентін, ерітіндідегі
зат  концентрациясын  өлшеу  үшін  арналған. Сондай  ақ, колориметр
жүзгіндердің, эмульсиялардың 
жəне 
өтетін 
жарықтағы 
коллоидты
ерітінділердің өткізі коэфицинтін өлшеуге мүмкіншілік береді.

55
ФКК–2–ні  сумен  қамтамасыз  ету, медицина, химия, тамақ, металлургия
өнеркəсіптерінде жəне ауыл – шаруашылықтарда қолданады.
1 - сурет. ФЭК-2 құралының сыртқы түрі:
1. микроамперметр;
2. кюветка бөлігінің қақпағы;
3. тұтқа қондырғы 100 өрескел;
4. құралдың сезімталдығын орнату тұтқасы;
5. кюветаларды ауыстырып қою тұтқасы;
6. жарық фильтрлік орнату тұтқасы;
7. жарық көзі;
Құралдың техникалық сипаттамасы
Жұмыстың  спектрлі  диапазоны (жарық  фильтрінің  көмегімен  белгілі
интервалдарға бөлінеді 315-980 нм сəулеленуді қабылдағыштар)
· фотоэлемент Ф-26-315. 59 нм диапозонында жұмыс істеу үшін
· фотодиод ФД-24К-590. 980 нм диапозонында жұмыс істеу үшін
· Абсорбциялықты  өлшеу  диапозоны 0-13 қоректендіру  кернеу 220В
жиілік 50Гц.
Құралдың құрылғысы
Колометр  қоректендіру  блогынан  жəне  оптикалық  блоктан  тұрады.
Оптикалық  блокқа  жарықтандырғыш; оптикасы  бар  оправа  жарықфильтрлі
кювета  ұстағышы  бар  кюветка  бөлімі, тұрақты  тоқ  күшейткіші  мен  реттеу
элементтері 
бар 
фотометриялық 
құрылғы, тіркеуші 
құрал 
кіреді.
Жарықтандырғыш  КГМ  типті  шам  түрінде  келтірілген. Жарықтандырғыштың
құрылысы  оның  дұрыс  орнатылуы  үшін  шамның  өзара  перпендикуляр  үшін
бағытта  ауысуын  қамтамасыз  етеді. Оларға  конденсатор, диаграмма  жəне
обьектив  енгізілген. Түрлі  түсті  жарық  фильтрлері  дискке  құрылған. Жарық
фильтрлік  жарық  тұтқасына  тұтқа  арқылы  енгізеді. Əр  жарық  фильтрінің
жұмыс жағдайы белгіленіді.
Кювета  ұстағыш  кювета  бөліміндегі  қақпақтың  астында  орналасқан.
Кювета  бөлімінде  жұмыс  жасау  үшін  бір  уақытта  екі  кювета  табылады –
еріткішпен (немесе  нөлдік  ерітіндімен  жəне  боялған  ерітіндімен  жарық
будасында кюветаларды ауыстырып қою тұтқаны тірегішке дейін бұру арқылы
жүзеге асады.)

56
Фотометриялық  құрылғыға  Ф-26 фотоэлементі, ФЮ-24К  фотодиоды,
жарық бөлгіш пластика жəне күшейткіш кіреді. Фотоқабылдағышты қосу тұтқа
көмегімен жүзеге асады.
Тіркеуіш  құрал  ретінде  абсорбциялы  жəне  өткізу  коэфициентін  анықтау
үшін 
нөмірленген 
шкаласы 
бар, М907-10 типті 
микроамперметр
пайдаланылады.
Жарық  фильтрді  қолданғанда  фотометриялиялық  анықтау  дəлдігі
айрықша жоғарлайды. Жарық фильтрлерін шамамен келесі кесте арқылы табуға
болады:
1 - кесте
Ерітіндінің түсі
Жарық фильтрінің түсі
сары
сары
Көк-жасыл
Қызғылт-сары
жасыл
Қызыл
Сарғыш-жасыл
Күлгін
сары
Көк
Қызғылт-сары
Көк-жасыл
қызыл
жасыл
күлгін
Сарғыш-жасыл
Спектрофотометр  СФ-16. Спектрофотометрдің  жұмыс  аумағы (17-
сурет) фотоколориметрге  қарағанда  кеңірек; спектрофотометр  ерітіндінің
оптикалық  тығыздығын  спектрдің  көрінетін  бөлігінде  ғана  емес (350-ден 760
км-ге  дейін), сонымен  қатар  көрінбейтін  ультракүлгін (185-350 нм) жəне
инфроқызыл (760-1100 нм) спектр бөлігінде өлшеуге болады.
Спектрофотометр 4 бөліктен  тұрады: негізгі  тұрақта  фотометриялық
бөлігі  бар  монохраматор  бекітілген, кюветкалы  бөлім, детекторлы  мен
күшейткіші бар камера жəне жарықтандыру көзі бар жарықтандырғыш.
Спектрофотометр 
жарықтандыру 
көзімен
қоректендіретін
тұрақтандырғыш пен 220В электр желісіндегі күшейткішпен жабдықталған.
Сəулелену  көздері. Құрал  үш  шамнан  тұрады: дейтерийлі (155-200 нм)
сутекті (200-350 нм), вольфрамды (320-1100 нм) жəне  толқын  ұзындығының
шкала  градуировкасын  тексеру  үшін  қолданылатын  сынапты  шамнан.
Шамдарды екі цокасі бар жарықтандырғышқа орналастырады. Бірінен соң бірін
сутекті, дейтерийлі  жəне  сынапты  шамды  орналастырады; екінші  қыздыру
шамы  екінші  цональда  орналасады. Толқын  ұзындығының  белгілі  интервалы
бар 
шамдардың 
сəулесі, шамдардың 
арасында 
орналасқын 
айна-
конденсатормен  кіру  саңылауына  қарай  бағытталады. Оның  бұрылууы  тұтқа
көмегімен  жүзеге  асады. Кез-келген  шамның  ұстағышының  өзінің  механизмі
болады. Ұстағыштар мен  конденсаторы бар  тіркеу құралдың негізімен тікелей
байланысты  бөлек  тіркеуішке  бекітілген. Шамдар  жоғарғы  жағынан
қаптамамен  жабылған, онда  кез-келген  шамдар  үшін  ауыстырып  қосу
конденсаторының  тұтқасына  кіру  үшін  қақпағы  бар  саңылау  орналасқан. Кең
спектрлі  интервалдарда  өлшеу  жүргізу  үшін  спектор  ретінде  екі  фотоэлемент

57
қолданылады: СУРЬМАЛЫ-ЦЕРИЙЛІ 186-650 км аумағында жəне 600-1100 км
аймақ үшін сутекті-цезийлі.
2 - сурет. Спектрофотометр СФ-16
Құралды  ауыспалы  ток  жүйесіне 220 В  қосады. Барлық  лампалар  мен
күшейткішті электрқоректендіру  бір  қоректендіру  блогынан  өндіріледі. Мұнда
токтың тұрақталуы болады.
185-200 км сəулелену аймағында ауаның бөлек компонентерінде өлшеуге
кері  əсерін  тигізетін  өздерінің  сипатты  тұтылу  сызықтары  бар, сондықтан
барлық  сəуленену  ауаны  азот  ығыстырып  шығарады. Құралды 10 л/мин
жылдамдығымен 10-15 минут  бойы  азотпен  газды  штуцер 21 арқылы  өткізе
отырып, монохроматордың  үрлену  жылдамдығын  өлшейтін  РС-3 ротометр
арқылы балоннан үрлейді. Оптикалық өлшеуді 5 л/мин жылдамдықпен үздіксіз
үрлеуде жүргізу ұсынылады.
Сезімталдық 15,16 жəне  токтың 17 потенциометрлеріне  төрт  жұмыс
жағдайына  ауыстырып  қысқыштары  бар. Өлшеудің  ең  жоғарғы  сезімталдығы
«1» тұтқа жағдайында болады, бұл кезде саңылау шекті шектеуіне дейін ашық
болады. Тұтқаның «4» жағдайында кері тəуелділігі болады.
 Жұмыс істеу кезінде ең алдымен қажетті сезімталдықты таңдайды, содан
соң  ток  потенциаметріндегі  кернеуді  келтіреді. Өлшеу  шегін  ауыстырып  қосу
тұтқа 18 арқылы  жасаланады. «1» жағдайы 0-ден 100% дейінгі  өлшеу  шегіне
сəйкес «2» жағдайы 0-ден 10% «3» жағдайы 90-нан 100%.
Тұрақтандырғышқа  күшейткішті сөндіргішті 1 «қосу» жағдайына орнату
арқылы қосады. Бұл кезде сөндіргіш 18 «сөндіру» жағдайында болуы қажет.
Шамды 
тұрақтандырғыш 
арқылы 
келесі 
реттен 
қосады;
тұрақтандырғыштағы ұядан қысқа тұйықты айырларды алып тастайды да, 2,0-
2,5 «қызу  тоғы» ұяшығына  қосады, ал  миллиамперметорды 500-700 мл
«бəсендеу тоғы» ұяшығына қосады.
 Қандай  шамды  қолданғанға  байланысты  келесідей  əрекеттер  жасайды.
Қызу  лампасы  үшін: а) сөндіргіш «сөну» жағдайында  екенін  тексеру; б)
тұтқаны 2 столға  қарай  шегіне  дейін  бұрады; в) Қажет  шамды  тумблермен 6
тізбекке  қосады; г) тұрақтандырғышты 220В  желіге сым  көмегімен  қосады; д)
тұтқаны 1 «қызу» жағдайына  қояды; е) батырманы 7 басалық; ж)
миллиамперметрдің 300 мА  көрсеткішіне  жетуін  күтеді; з) тұтқаны 1 «қызу»
жағдайына қояды. Бұдан кейін өлшеуге кіріседі.

58
Егер  қызу  шамынан  кейін  сутекті  шамды  қосу  қажет  болса,
тұрақтандырғышты  толық  ағыту  керек, содан  соң  қайта  қосу  керек. Қыздыру
шамынан  кейін сутекті  шамды қосу үшін тұтқаны 1 «қызу шамы» жағдайына,
ал тумблерді «қыздыру шамы» жағдайына қою керек.
Өлшеу  жүргізу  үшін  шамдарды  жəне  күшейткішті  электр  желісіне
қосады, содан  соң: 1) салыстыру  жəне  сынамалы  ерітінділері  бар  кювета
ұстағыштарымен  кювета  бөліміне  орнатады (2-сурет). Осылайша  сəулелену
ағының жолында салыстыру ерітіндісі болу үшін кюветаны қысқышпен бекітіп,
кювета  бөлімінің  қақпағын  жабады; 2) тұтқамен 10 сурьмалыцерийлері –ф
немесе сутекті церийлі К- фотоэлементті жұмыс жағдайына орнатады;
3) ауыстырып-қосқышты 18 «сөну» жағдайына  қойып, фотоэлементті
жабады; 4) тұтқамен 20 шкала 2 бойынша  кіші  мəндері  жағынан  жақындатып
қажет толқын ұзындығын анықтайды. Егер қажетті шкала мəні абайсыздан өтіп
кетсе, оны  қажет  мəнне 5-10 км-ға  қайтарып, қайтадан  қажет  мəнге  келтіру
керек; 5) Жарық  фиьтрін 5 ұстағыштың  тұтқасын  қажетті  жарық  фильтріне
немесе «ауа» көрсеткішіне  орнату керек; 6) тұтқаны 16 «4» жағдайына  қояды.
Егер  өлшеуді  жоғары  сезімталдықпен  жасау  керек  болса, жəне  осы  кезде
монохроматтықтың  төмендеуін  елемеуге  болады. Егерде  енсіз  саңылауда
жіңішке  сызықты  максимумдарды  өлшесе, тұтқаны 16 «4» жағдайында
қалдырады; 7) реттеу  тұтқаларымен 9 жəне 15 токтың  орнын  толтырады,
миллиампер 4 бағдаршасын нөлге келтіреді; 8) Фотоэлементі тұтқаны 8 «ашу»
жағдайына  орнату  арқылы  ашады; 9) саңылаудың  енің  өзгерте  отырып,
миллиамперметр  бағдаршасын  қайтадан  нөлге  теңестіру  керек. Сезімталдық
потенциампері 15 арқылы  мұны  одан  да, бірқалыпты  күйде  орнатуға  болады;
10) сəулену  жолында  талданатын  ерітіндіге  орнатады, кюветаұстағышы  бар
каретканы  тұтқамен 12 ауыстырады; 11) тұтқаны 18 «1» жағдайына  орнатады
да, есептеу  потенциаметрін  ауыстыру  арқылы  миллиампереметр  бағдаршасын
тұтқа 19 арқылы  нөлге  келтіреді. Шкала 3 бойынша  оптикалық  тығыздықты
(жоғарғы  шкала) немесе  өткізу  пайызын (төменгі  шкала) шығарады. Дəлдікті
өсіру  үшін  есептеу  орнын  толтырудың  барлық  ретін  қайталап 3-5 рет
орындайды, содан соң əр есептеудің орташасын анықтайды.
Лабораторияларда СФ- 16 спектрофотометрмен басқа СФ-4, СФ-4А, СФ-
5 және  СФ-26 спектрофотометрлері  қолданылады. СФ-10 және  СФ-14 тіркеу
спектрофотометрлері  қолданылады, сонымен  қатар “хитачи” фирмасының 124
модельдері жапон спектрофотометрі пайдаланады.
Негізгі әдебиет: 5[72-73]
Қосымша әдебиет: 8[207-213], 9[115-129]
Бақылау сұрақтары:
1. Ерітіндінің оптикалық тығыздығын қандай құралдармен өлшейді?
2. Колибровкалы қисықты не үшін қолданады?
3. Колибровкалы  қисық  арқылы  ерітінді  концентрациясын  қалай
анықтауға болады?
4. Спектрофотометриялық әдістер.
5. Фотоэлементтің жұмыс істеу принципі қандай?

59
Дәріс тақырыбы 11. Спектрлі талдау әдістері.
Жалпы  мағлұматтар. Атомдардың  қозу  немесе  иондалу  әдістері.
Оптикалық  спектерлер. Сапалық  және  сандық  талдаудың  негізі. Атомды
абсорбциялық талдау.
Спектрлі  талдауға, жұтылу  спектірін  зерттеуге  негізделген  атомды-
абсорбциялы әдіс жатады.
Атомды – абсорбциялық  спектрлі  талдау  әдісі  жоғарғы  абсалютті  және
салыстырмалы 
сезімталдығымен 
ерекшеленеді. Әдіс 
ерітіндідегі
концентрациясы  аз  сексен  элементті  жоғарғы  дәлдікпен  анықтауға  мүмкіндік
береді, сондықтан  ол  биологияда, медицинада (органикалық  сұйықтарды
талдау  үшін), геологияда, топырақтауда (топырақтағы  микроэлементтерді
анықтау  үшін) және  басқа  ғылымдарда, сонымен  қатар  технологиялық
үрдістерді бақылау және зерттеу үшін металлургияда кең қолданылады.
Дәлдігі  мен  сезімталдығы  жағынан  бұл  әдіс  көптеген  басқа  әдістерді
басып  озады, сондықтан  оны  эталонды  балқымалар  мен  геологиялық
жыныстарды (сұйық  күйіне  ауыстыру  арқылы) аттестациялау  кезінде
қолданылады.
Сулы  ерітінділердің  жалынды  атомизациясымен  көптеген  элементтердің
анықтау  сезімталдығы 0,005- тен 10 мкг/мл (яғни 5-10
-7
  ден 10
-3
- 10
-2
  %  )
интервалында  орналасады, бұл  кезде 0,1 –ден  бірнеше  миллиметрге  дейін
ерітінді шығындалады.
Жалпы мағлұматтар
Атомдардың  сыртқы  электронды  бұлттары, элементтердің  атомдық
оптикалық  спектрлерінің  құрылысын  анықтайды, осыдан  сыртқы  валентті
электондарды  оптикалық  электрондар  деп  те  атайды. Сыртқы  электрон
бұлттары  ұқсас  атомдардың  химиялық  қасиеттері  ғана  емес, сонымен  қатар
олардың  оптикалық  спекторы  құрылымы  жағынана  жақын. Элементтердің
оптикалық  сипат  спектрлерін  атомдар  изоляцияланғанда  ғана  бақылауға
болады. Яғни зерттелетін атомдалған және аз тығыздықта болған кезде.
Электрон  бұлттарының  ішкі  құрылысы  ретіндегі  атомды  сипат
спектрлерінің 
ерекшеліктерін 
анықтайды. Изоляцияланған 
атомда
электрондардың  энергетикалық  деңгейде  таралуы  оның  ішкі  энергиясының
минимумына сәйкес келеді және негізгі немесе қалыпты күйде болады. Белгілі
жағдайларда немесе йондалу күйіне ауысыу мүмкін. Қоздырылған күй иондалу
күйі  сияқты  белгілі  мәндерге  ғана  ие  бола  алатын  қосымша  энергиямен
сипаталады, сондықтан  атомның  ішкі энергиясы  қозғанда  немесе  йондалғанда
секіріп  өзгереді. Әр  элементте  атом  ядросының  заряды  мен  электрон
бұлттарының  құрылысына  тәуелді  қозу  мен  иондалудың  энергетикалық
жағдайларына тән.
Атомды  негізгі  күйден  қоздырылған  күйге  ауыстыру  үшін  қажетті
энергия, қоздыру  энергиясы  деп  аталады. Ол  иондалуға  қажетті  энергия
иондану энергиясы деп аталады.
Атомның  энергетикалық  күйі- энергия  деңгейі  параллель  қималармен
кескінделеді, олардың  арасындағы  қашықтық  энергиялардың  түрлеріне  тура
пропорционал. Рұқсат  энергетикалық  ауысуы  деп  аталатын  атомның (ион)

60
энергетикалық күйінің өзгеруі, диаграммада бастапқы және соңғы деңгейлерді
қосатын бағдаршамалармен  немесе түзудің қималарымен кескінделеді. Деңгей
сандары  көп  және  олар  негізгі  тұрақты  деңгейден  алып  тасталуына  иондалу
энергиясына сәйкес шекке жақындауына болады.
Ренген  спектрлері  ішкі R, L, M және  басқа  бұлттардың  аысуына
байланысты.
Шартты  түрде  иондалған  атомның  энергиясы  нөлге  тең  деп  алынады
(Е=0), ал  әр  тұрақты  бұлттың  энергиясын  минус  таңбасымен  белгілейді. Бұлт
ядроға  жақындаған  сайын, оның  энергиясының  абсалютті  мәні  өседі.
Иондалуға жұмсалған энергия АЕ:

1
 = Е
0
- (-Е
k
)= Е
0
+ Е
k
= Е
0
+ Е
k
=0+ Е
k
немесе

2
 = Е
0
- (-Е
1
)= Е
0
+ Е
1
мұнда  Е
k
>  Е
1
  >  Е
M
  және  т.б., яғни  әр  атомның  иондалу  энергиясы  бұлт
ядроға  жақындаған  сайын  өседі, шамамен  ядро  зарядының  квадратына
пропорционал
z
2
өседі. Мүмкін  жағдайлардың  саны  да,
z
өсуіне  байланысты
өседі.
Оптикалық  спектерлерді  сипаттау  үшін  Е
0
=0 энергия  мәні  қозбаған
атомға (ионға) жазылады, ол  әр  қозу  жағдайының  энергиясы  нөлден  жоғары.
Қозған  кезде  атомның (ионның) жұтатын  энергия  порциясы  АЕ- ге  тең- екі,
яғни аяқталу және бастапқы деңгейге сәйкес энергиялар айырымы.
Мысалы Е
0
- Е
1
, Е
2
- Е
1
... Е
m
- Е
i
; иондалу кезінде жұтылатын энергия
Е
k
= Е
0
 – ге тең.
Атомның  рұқсат  энергетикалық  жағдайларының  саны, элемент  нөмірі
өсуіне байланысты периодты түрде өзгеріп отырады. Алдындағы бұлттар толық
болып, бір  сыртқы  электроны  ғана  бар  бірінші  топ  элементтерінің
энергетикалық жағдайының сұлбасы өте қарапайым. Ауыспалы элементтердің,
лантаноидтар  мен d және f жарты  деңгейі  салынатын  және  соңғы  деңгейінде
бірнеше оптикалық электрондары бар элементтердің жүйесі күрделірек.
Осылайша  Менделеев  кестесінің  әр  периодының  шегінде  атомдардың
энергетикалық күйі, атом нөмірі өскен сайын күрделенеді.
Бұл  кезде  көршіліс  қозу  деңгейінің  энергиялар  айырымымен  қатар, ең
төменгі қозу деңгейінің энергиясы  өседі. Қабылданған ең төмен қозу деңгейін
резонансты деп атайды.
Атомдарында  толық  сыртқы  электрон  бұлттары  бар  элементтердің  және
Менделлев  кестесінің  периодын  аяқтайтын  элементтердің  үлкен  иондалу
энергиясы  мен  резонансты  деңгейдің  қозу  энегргиясы  жоғары  болады. Ол
периодты  бастайтын  элементтер, яғни  бір  ғана  сыртқы  оптикалық  электроны
бар  элементтердің  иондалу  энергиясы  және  резонансты  деңгейдің  қозу
энергиясы  төмен  болады. Көрсетілген  элементтердің  нөмірі  өскен  сайын,
иондалу энергиясы мен резонансты деңгей энергиясы өседі.
Оптикалық  спектральді  талдауда  қиын  және  оңай  қозатын, қиын  және
оңай  иондалатын  элементтерді  көрсету  керек. Қиын  иондалатын  және  қиын
қозатын элементтерге иондалу энергиясы Е
1 и
 > 9 эв және резонансты деңгейдің
қозу энергиясы Е
1 в
 > 7 эв, яғни сутек инертті газдар, галогендер жатады. Оңай
иондалатын және оңай қозатын элементтерге, сәйкес иондалу энергиясы Е
1 и
 >

61
5-7 эв  және  қозу  энергиясы  Е
1  в
 > 5 эв  элементтер жатады, олар бірінші  және
екінші топ элементтері, лактаноидтар.
Атомның қозған күйі тұрақсыз болады; біршама уақыттан кейін (спектрлі
анализ жағдайында 10
-6
- 10
-8
 с) атом бірден немесе аралық деңгейлерге ауысып
отыруы  арқылы  бастапқы  жағдайына  Е=0 қайтып  келеді. Сәйкесінше  ол
барлық  энергияны  бірден  немесе  басқа  элементтермен  сәулененудің  әсерімен
болуы мүмкін.
Ионнан  атомға  кері  ауысу – рекомбинация – бос  электронды  негізгі
деңгейге  немесе  аралық  қозу  деңгейінде  ұстап  қалу  арқылы  жүзеге  асады.
Кейін  атом  қалыпты  жағдайға  қайтадан  келеді. Артық  энергияны  жоғалтуға
байланысты  ауысулар, энергетикалық  жағдай  сұлбаларында  төменге
қаратылған  бағдаршаммен  кескінделеді. Қозған  атомның  қандай  да  бір
жағдайдан  Е
m
  төменірек  энергетикалық  жағдайға  Е
1
кездейсоқ  ауысқанда,
электромагнитті энергияның белгілі мөлшері – жарық квантты жұмсалады.
  Толқын  ұзындықтарын
l
m.l
  берілген  элементтің  оптикалық  сипат
спектірінің бөлек жолақтары анықтайды.
  Рекомбинация  кезінде  сәулененуге  алынған  электронның  иондалу
энергиясымен кинетикалық энергиясы ауысады.
Атомдардың қозу жəне иондалу əдістері
Спектральды талдауда қозу мен иондалу тез электрондармен зерттелетін
заттың  атомдарын  бомбалау  арқылы  алынады, сонымен  қатар  атомдарды
сәулелену әсері арқылы алынады.
  Электронның кинетикалық энергиясы  Е
к
 берілген элементтің  иондалу
энергиясына  Е
u
  немесе  одан  көп  болса, электронмен  соқтығысу  белгілі  бір
ықтималдықта  атомның  иондалуына  әкелуі  мүмкін. Электрон  энергиясының
өсуіне байланысты әр түрлі деңгейдегі ионизация болады.
  Электрондардың қозуы кинетикалық энергия Е
к
сәйкес деңгейдің қозу
энергиясынан  Е
в
  көп  болса  ғана  болады; қозу  ықтималдығы  Е
к
  өсуіне
байланысты лезде өсіп, содан соң төмендейді. Үлкен энергиялар электрондары
әр  түрлі  деңгейдегі  атомдарды  қоздыруы  мүмкін, бірақ  ықтималдылық
болмайды. Е
к
 өсуіне  байланысты үлкен  қозу энергиясы бар (А  элементі) үшін
үрдіс  тиімділігі  қозу  энергиясы  аз  элементпен (В  элементі) салыстырғанда
жоғарылайды.
  Көптеген  элементтердің  ішкі  электрон  деңгейін  қайта  құру  үшін
жүздеген электрон – вольттан ондаған жəне жүздеген электрон килоэлектрон –
вольт  қажет, яғни  жылдам  электрондар  оптикалық  электрондарды  қоздыра
алатын электрондардың жылдамдығынан көп есе үлкен. Сондықтан оптикалық
жəне  ренгенді  спектральді  талдауда  қоздырғыш  электрондар  алудың  көптеген
əдістері  қолданылады. Спектрлердің  қозуы  үшін  қолданылатын  жылдам
электрондар көзі ренгенді түтік болып табылады. Онда электрондар электр өрісі
арқылы  жылдамырақ  қозғалады; жылдамдадатын  кернеу  мəнін  анықталатын
элементтің иондалу энергиясына байланысты тағайындайды. Электрондар көзі
ретінде
b - ыдырау болатын, радиоактивті препараттар қолданылады.
  Оптикалық  спектрлерді  қоздыру  үшін  электрон  көздері  ретінде
(аналитикалық  практикада) жалындар  мен  электр  разрядтары, мысалы  доға,

62
ұшқын  және  электрон  температурасы  бірнеше  мыңнан  оңдаған  мың  градуса
жетіп, зерттелетін атомдалатын электрондарды қолданады.
  Спектральді  талдауда  оптикалық  спектрлерді  қоздыру  үшін
газразрядты  шамдар  және  анықталатын  элементке  байланысты  қажетті  жиілік
спектрін беретін арнайы қызу шамдарын қолданады.
Оптикалық спектрлер
Шығару  спектрлері. Әр  элементтің  атомдық энергетикалық  жағдайының
жүйесі сәулененумен әр түрлі ауысулардың біраз саның рұқсат етеді. Атомдық
оптикалық  спектрлер  толқын  ұзындығы  шамамен 100-ден 800 нм-ге  дейінгі
оптикалық  диапозонның  кең  аумағында  таралған  аса  көп  жолақ  санынан
тұрады.
Атомда  тек  қана  белгілі  энергетикалық  ауысулар  жіберіледі, себебі  әр
элементтің  спектрі  ортақ  төменгі  деңгейде  жолақтармен  қосылатын  сериялар
тізбегінен тұрады. Оптикалық спектрде сетиялар жабылады. Серия сызығының
атында  ионның  бос  электронды  тартып  алуымен  және  оның  төменгі
энергетикалық  деңгейге  өтуімен  байланысты  үздіксіз  спектр  рекомбинациясы
басталады. Тыныштық  күйдегі  электронды  тартып  алған  кезде  серия  шегіне
сәйкес  жиілік  пен  энергия  кванты  шығарылады. Бірақ  ион  кез  келген
рикетикалық  энергиясы  бар  электронды  тартып  алады. Бұл  кезде  ол  энергия
сәулененуге  айналады. Таралу  атомдары  бөлшектермен  соқтығысу  арқылы
негізгі  жағдайда  түзілсе  шығару  спектрін  эммиционды  деп  атайды, ал  олар
сәуленену әсерімен түзілсе, флуоресцентті деп атайды.
Жұтылу  спектрлері.  Берілген  элемент  атомының  жұтыла  алатын
энергиялардың әр түрлі үлестерінің жиынтығы атомның  төменгі деңгейдегі Е
1
жағары  деңгейге  Е
т
  ауысу  кезінде  толқын  ұзындығы
l
m.l
мен
n
е,т
  бар  үлкен
жолақ  сандарынан  тұратын  жұтылу  спектрін  түзеді. Атомдалған  зат  арқылы
бөгде  жарық  көзінен  сәуленену  өткізілсе  онда  зерттелетін  атомның  толқын
ұзындығының  сипаттамасы  бойынша  оның  қарқындылығы  азаяды. Жұтылу
спектрімен  шығару  спектрінің  сипаты  бірдей, өйткені  олар  бір  атомды
энергетикалық жағдайдың жүйесімен анықталады.
  Бірден  толық  спектрді  бақылау  үшін  үздіксіз  спектрі  бар  жарық  көзі
қажет. Егер  көрінетін  сәуленену  атомдарды  иондай  алатын  болса, сонымен
қатар  серия  шегінің  желігінен  үлкен  желіктерге  ие  болса, онда  осы  жиілікте
үзілетін  және  үлкен  жиіліктерге  қарай  шексіз  жақындайтын  үздіксіз  жұтылу
спектрі пайда болады. Серия шегі жұтылудың жиілігіне сәйкес келеді. Үздіксіз
жұтылу  спектрі  талдау  үшін  пайдаланылмайды. Жұтылу  жән  шығарудың
сызықты  спектрлерін  фото  суреттің  және  көзбен  шолыу  арқылы  тіркеумен
толқын ұзындығының өзгру тәртібіне орналасқан. Интенцивтілігі әр түрлі жұқа
түрінде бақылайды.
  Оптикалық  спектрлі  талдауда  сызықты  элемент  символымен, ион
индексімен  және  нанометр  немесе  анкстремді  алынған  толқын  ұзындығымен
белгілейді, мысалы:
 Na I 589.59  нм, Fe 11 2613, 82A, cd III 2618, 81A (мұндағы) I индексі
нейтрал атомға, II – бір зарядты ионға және т.б.)

63
  Сызықтар  саны, сонымен  қатар  спектрдің  күрделілігі  келесі  тәртіпте
өседі: Сутек пен басқа бір валентті элементтердің негізді металдардың спектрі
қарапайым; екінші топ элементтерінің спектрлері күрделірек.
Дифуздық  токқа, кедергі  заттарға; содан  кейін  потенциалды  орнату,
анықтауға  тиісті  шектік  токқа, толық  аяқталуға  дейінгі  электролиз.
Кулонометрия  тұрақты  потенциалда  жоғоры  улылықпен, таңдаушылықпен,
жоғары  сезімталдықпен  сипатталады  жəне  қате  заттарды  анықтауға
мүмкіншілік  береді 0,001%. Негізгі  компоненттерді  анықтау  үшін  бұл  əдіс
жоғары тазалық заттар анализінде қолданылуы мүмкін. Ол маталдарды анықтау
үшін, органикалық байланыс үшін, аниондар үшін қолданылады.
Негізгі əдебиет: 3 [172-181]
Қосымша əдебиет: 2 [125-163]
Бақылау сұрақтары:
1. Қандай əдістер кулонометриялық деп аталады?
2. Кулонометриялық сараптама негізінде қандай процестер жатыр?
3. Сараптаудың бұл əдісінде қандай электродтар қолданылады?
4. Қандай спектрлер бар?
5. Сандық жəне сапалық талдаулар қалай жүргізіледі?

1   2   3   4   5   6   7   8   9


©emirsaba.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

войти | регистрация
    Басты бет


загрузить материал