Тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері

276 
 
уничтожения  коммунальных  и  промышленных  отходов,  используя  экологически  безопасную 
технологию, с получением на выходе энергии и полезных продуктов, пригодных для дальнейшего 
использования в хозяйственном обороте.   
Проект  предлагает  высокоэффективный  и  экологически  безопасный  способ  переработки 
(уничтожения)  органических  веществ  путем  низкотемпературного  (t  =  600-700°C)  мгновенного 
пиролиза. Проект высокорентабелен и является эффективным и привлекательным с точки зрения 
своевременного возврата инвестиций.  
Настоящий проект разработан с целью внедрения в производство комплекса по переработке 
твердых  бытовых  отходов  для  получения  электрической,  тепловой  и  механической  энергии,  а 
также  горючего  газа,  углеподобного  остатка,  строительных  материалов  и  сырья  для 
гидрометаллургической промышленности. [3]. 
В  настоящее  время  существует  два  основных  метода  переработки  ТБО:  механико-
биологический и термический. 
К механико-биологическим методам относятся:  
-компостирование отходов после предварительной сортировки;  
-механизированная сортировка, сушка и уплотнение отходов для экологически безопасного 
их захоронения на специальных полигонах;  
-сортировка  отходов,  производимая  в  основном  населением,  и  распределение  их  (стекла, 
металла, полимеров, бумаги) по предприятиям переработки вторичных материалов.  
Термические методы включают: 
-  сжигание  отходов,  преимущественно  их  бумажно-полимерных  компонентов,  которое 
производится в установках с колосниковыми решѐтками или в топках с кипящим слоем;  
-  пиролиз,  представляющий  высокотемпературное  разложение  отходов  (выше  600°C)  без 
доступа кислорода во вращающихся трубчатых печах с получением полукокса и горючего газа; 
- газификацию отходов, позволяющую преобразовывать их органическую часть в синтез-газ, 
который применяют для химического синтеза; 
-  комбинированные  термические  методы,  сочетающие  полукоксование  с  последующим 
сжиганием. Анализ этих технологий не даѐт уверенности в том, что они могут быть эффективно 
реализованы в ближайшие годы в сложившихся в настоящее время условиях по многим причинам, 
среди которых можно выделить следующие основные моменты: 
-  относительно  малая  производительность  таких  отходоперерабатывающих  предприятий, 
несопоставимая с нарастающим объѐмом твѐрдых углеродистых промышленно-бытовых отходов 
и тем более с уже накопленными их залежами; 
-  необходимость  огромных  материальных  и  финансовых  ресурсов  на  сооружение  десятков 
таких предприятий, обеспечивающих необходимые масштабы переработки; 
-  отсутствие  подготовленных  кадров  для  освоения  и  эксплуатации  предприятий  с  новыми 
для многих стран технологиями; 
-  высокая  стоимость  и  сложность  систем  очистки  дымовых  газов  с  учѐтом  высоких 
современных требований техногенной безопасности; 
-  проблематичность  получения  экономической  прибыли  из-за  высокой  стоимости 
переработки. [4]. 
Принципиальный вывод в результате такого анализа заключается в том, что проверенные и 
эффективные  на  Западе  технологии  мусоропереработки  и  мусоросжигания  не  могут  в  наших 
условиях  быстро  и  эффективно  разрешить  столь  масштабную  и  запущенную  проблему.  Следует 
искать альтернативные и максимально эффективные возможности переработки отходов, которые 
наилучшим образом будут учитывать сложившуюся в реальных условиях ситуацию. 
 
Литература 
1.
 
Гарин  В.М.,  Клѐнова  И.А.,  Колесников  В.И.  Экология  для  технических  вузов.  –  Ростов-н/Д: 
Феникс,2001. -384с. 
2.
 
Миллер Т. Жизнь в окружающей среде. Ч. I: Пер. с англ. / Под ред. Ягодина Г.А. – М.: Издательская 
группа «Прогресс», «Пангея», 1993. – 256 с. 
3.
 
Систер В.Г., Мирный А.Н., Скворцов Л.С. Твердые бытовые отходы.  – М.: Акад. коммун. хоз-ва им. 
К.Д. Панфилова, 2001. 319 с. 
 
 

277 
 
ӘОЖ: 631.851. 
 
ҚАРАТАУ ФОФОРИТ КЕН ОРНЫНЫҢ КАЗІРГІ ЖАҒДАЙЫ 
                 
 
Шакиров Б.С., Исаева А.Ӛ., Курганбеков Ж.Н.    
М.Әуезов атындағы ОҚМУ, Шымкент, Қазақстан  
 
Резюме  
Каратауский фосфоритный регион один из самых богатых регионов в плане сырья и является очень  
удобым районом для сторительства инновационных технологий Казахстане. Если мы намерены в полную 
силу  использовать  возможности  этого  региона,  то  обязаны  в  совместно  с  отечественными  ученными 
создать  новые    инновационные  производства.  Экспортный  потенциал  этих  товаров  свегда  будет 
конкурентноспособен.  Из  высше  сказанного  можно  сделать  вывод,  Европейские  страны  использующие 
фосфорное сырье в товарном виде используют начальное сырье для импортирта. У нас сырье в достатке. 
Если мы сможем создать инноваций в этой отрасли, тогда доход  государства возрасло бы в 3-5 кратном 
размере. Это означает, изначальное инвестирование окупится уже в первые 5 лет. Во вторых, население 
этого региона будет обеспечено высоко оплачиваемой работой. 
 
Summary 
Karatau  phosphorite  region  is  one  of  the  richest  regions  in  terms  of  raw  materials  and  a  very  convenient 
area for building innovative technologies in Kazakhstan. If we intend to use the full power potential of this region, 
we are obliged to share with Russian scientists to create a new and innovative production. Export potential of these 
products always will be competitive. From the above mentioned it can be concluded that European countries using 
phosphate  raw  material  in  productive  form  use  initial  raw  materials  for  import.  We  have  raw  materials  in 
abundance. If we can create innovation in this industry, then government revenue would rise for 3-5 fold.This means 
the  initial  investment  will  pay  for  itself  within  the  first  5  years.  Secondly,  the  population  of  the  region  will  be 
provided with high-paying jobs. 
 
Қаратау фосфоритінің фосфатты қҧрамының минералогиялық табиғатты кейбір еңбектерде 
суреттелген. Кремнидің диоксиді 0,9-10% шамасында бар сирек, жоғары мӛлшерде, басым шамада 
кварц тҥрінде, біршама халцедон және сазды қҧрам тҥрінде кездеседі. Мӛлшері 41-53% аумағында 
ӛзгеретін кальций тотығы, барлығы фосфаты қҧрамымен байланысты. Mg >0,5% болғанда ҥнемі 
доламит  табылады.  Фтордың  мӛлшері  2,89-дан  3,88%  шамасында  вариациаланады.  F:Р
2
О
5
,  0,08-
0,1-ге  тең  болатын  қатынас  франколит  пен  фторапатитке  әдеттегідей  болады.  СО2-ның  болуы 
негізінен  фосфаттардың  минералогиялық  табиғатына  және  карбонаттар  қоспасына  тәуелді.  СО
2
-
ның  ең  тӛмен  мӛлшері  метаморфозданған  фосфоритте,  мҧнда  фосфатты  қҧрам  фторапатит 
қалпында. Органикалық кӛміртегінің шамасы 0,07%-тен аспайды[1]. 
П.Л.  Безруковтың  жҥргізген  рентгенографикалық  зерттеулерінің  кӛрсеткіштері  бойынша, 
Қаратаулық  фосфориттердің  фосфатты  қҧрамы  фторапатит  қалпына  ие.  Мынадай  тҧжырым  бар, 
барлық  фосфориттердің  фосфаттары  фторапатиттен  қҧралған.  Ал,  кӛмір  қышқыл  болса,  жҧқа 
дисперсті карбонаттардың қоспасы тҥрінде орын алған. 
Фосфат  қҧрамы  негізінен  курснит  және  франколит  тҥрінде  болады,  себебі  фторапатитке 
кҥшті  немесе  әлсіз  метаморфиздік  тҥрлер  тән.  Жоғарыда  келтірілген  мысалдардан  кӛрінетіні, 
апатит тобының карбонатты минералдарының қҧрылымдарын анықтау кӛптеген зерттеушілердің 
назарын аударады. Ван Везер кӛрсетуінше, алғашқы апатиттердің эмперикалық суреттемелерінде 
мынадай болжам айтылған болатын, карбонат гидроксил немесе фторид ионды ығыстырады, бҧл 
болжам  рентгеноқҧрылымдық  зерттеумен  анықталған  жоқ.  Шетелдік  ғалымдар  карбонаттық 
апатитке  қосылуының  екі  тҥрлі  сипаттама  тҥсініктеме  ҧсынылды.  Олардың  бірі  сҧйықтардағы 
неорганикалық  қҧрамдағы  кӛміртегінің  екі  тотығының  жағдайымен  аналогты,  ол  мынадай 
болжаммен негізделген, карбонат ол болмаса, мҥмкін, бикарбонат иондар беткі қабатта негізінен 
фосфатпен ауысу кезінде сорбцияланады. Тағы да басқаша тҥсініктеме алғашында доронкалиттің 
қҧрылымына  жатқызылған,  кристалдың  бҥкіл  торында  орын  ауыстыруды  шамалайды.  Долиттер 
және  сфералиттер  Қаратау  фосфориттерінде  кӛрсеткіштер  бойынша  СО
2
  шамамен  2,46-2,48% 
қҧрайтын  болған,  бірақта  микроскоп  астында  бҧл  фосфаттарда  карбонаттардың  кӛрінерлік 
қоспалары кездеспейді. Барынша таза тірліліктердің сыну кӛрсеткішінің орташа мәні 1,615-1,622-
ге тең, ал қҧрайтыны 9,34с-6,88 кХ. 
Апатитті  сілтіні  ерітінділермен  бӛліктеуді  зерттеу  сынақтарында  Кольский  апатитті 
концентратты  қолданған.  Кристалло-оптикалық  және  рентгенографиялық  анализдер  фосфатты 

278 
 
қҧрамының  негізгі  минералы  фторапатит  екендігін  кӛрсетті.  Микроскоп  астында  ол  дисперсті 
бӛлшектер  фонында  сынықты  контурлы,  ірі,  мӛлдір  пластикалық  кристалдар  тҥрінде  кӛрінеді. 
Фторапатиттің оптикалық қасиеттері: әлсіз екілік сыну (сҧр,қара-сҧр интерференция тҥстері), тура 
ӛту, қашар ҧзару. Жарық сыну коэффициенттері: Nm=1,633 ± 0,003 және Np=1630 ± 0,003. 
Қаратау  бассейнінің  фосфатты  серияларының  барлық  қораптары  минералогиялық 
кӛзқарасты  ҥш  негізгі  ингредиенттермен:  фосфатпен,  кремний  оксидімен  және  карбонатпен 
қосылған.  Әртҥрлі  кен  орындарының  фосфоритті  рудаларының  қҧрамы  мен  сапасы  жеке 
бӛлімшелерінде,  тіпті  бір  пласттың  ішінде,  әсіресе  минералдардың  сандық  айырымы  мен  негізгі 
минералдар фосфаттар, карбонаттар және кремний оксидінің ӛзара әсері бойынша тҧрақты емес. 
Фосфориттердегі фосфатты заттың минералогиялық табиғатын кӛптеген авторлар зерттеген. 
Фосфориттердің  фосфатты  минералдарының  кристалды  торына  кӛміртектің  изоморфты  кіруі 
туралы  ҧсыныстар  кең  тараған.  Фосфат  ионының  карбонат  ионға  Ňî
2
3
 
Đî
3
4
  және  оттегі  фтор 
мен  гидроксил  ионының  орнын  басуы  фтор  корбонатапатиттер  тобының  минералдарының 
тҥзілуіне әкеледі:Ca
10
P
2
CO
23
F
3
; Ca
10
P
2
CO
23
F
2
(OH); Ca1
0
P
5
CO
23
F(OH)
2
; Ca
9
H
2
P
5
CO
23
F(OH)
2
; 
Кӛрсетілген  минералдардың  изоморфизмімен  ауыспалы  қҧрамды  кҥрделі  қоспалар  тҥзілуі 
шартталған. Жалпы И.Д. Борнеман-Старынкович фосфатты минералдың формуласын мына тҥрде 
береді: А
10
В
6
О
24
Х
2
, мҧнда А – элементтер: Са, Mg, Sr, Ba, Mn, Na; B-P, Si, S, C; X-Cl, F, OH, O [2]. 
Қаратау фосфоритті рудалары қҧрамының кӛптҥрлілігімен кҥрделілігімен ӛзгешеленетіндігі 
белгілі, сондықтан оларды алты негізгі ӛнеркәсіптік типтерге бӛледі: 1) субмономинералды руда; 
2)  карбонатты  фосфоритті  руда;  3)  кремнийлі  –  карбонатты  фосфоритті;  4)  пелитоморфті  – 
кремнийлі  фосфоритті;  5)  кремнийлі  –  сланецті  фосфоритті  руда;  6)  метаморфизделген  руда. 
Фосфор пентоксиді бойынша біршама бай – бірінші 
рудалар типі (25-28%-тен артық Р
2
О
5
). Қалған рудалар типінде фосфор, біраз немесе едәуір 
карбонатты,  кремнийлі  –  фосфатты,  кремнийлі  –  карбонатты  –  фосфаты  қҧрастырушылармен 
араласқан.  Ӛнімдік  қораптардың  қҧрамына  кіретін  фосфоритті  рудалар  тҥрлері  ӛте  әртҥрлі 
болғандықтан,  фосфориттердің  химиялық  қҧрамы  ӛте  біртекті  емес(кесте-1).фосфориттердің 
химиялық  қҧрамын  фосфатты  заттардың  негізгі  компоненттері  кремний  оксиді  мен 
карбонаттардың қҧрамына кіретін оксидтермен және элементтермен анықтау қабылданған. Жалпы 
массаның  90%-тен  кӛбін  Р
2
О
5
,  СаО,  СО
2
,  MgO,  SiO
2 
қҧрайды.  Қалғандарын  FeO,  Fe
2
O
36
  MnO
6
 
Al
2
O
3
  қҧрайды.  Қаратау  фосфориттеріндегі  кҥкірт  сульфаттар  мен  пирит  (марказита)  тҥрінде 
болады. сульфатты кҥкірттің біршамабӛлігі фосфориттердің фосфатты зат қҧрамына кіреді.  
 
Кесте 1-Фосфориттердің химиялық қҧрамы, % 
Компоненттер  
 
Ақсай 
Жаңатас 
Кӛкжон 
Кӛксу 
 
SiO
2
 
18,24 
24,18 
15,04 
12,74 
P
2
O
5
 
23,90 
22,33 
25,81 
20,53 
CaO 
39,3 
35,46 
41,74 
41,04 
MgO 
2,4 
3,34 
2,97 
3,18 
Fe
2
O
3
 
1,18 
1,19 
0,81 
0,36 
Al
2
O
3
 
1,28 
1,29 
0,83 
0,33 
MnO 
0,20 
0,22 
0,10 
0,22 
F 
2,37 
2,18 
2,66 
1,55 
S 
0,23 
0,21 
0,38 
0,16 
Na
2
O 
0,47 
0,47 
0,65 
- 
K
2
O 
0,73 
0,78 
0,56 
- 
CO
2
 
7,03 
7,03 
6,87 
15,30 
Органикалық  текті  кӛміртегі  фосфатты  зат  қҧрамына  кіріп,  азғантай  мӛлшерде  болады. 
Қаратау фосфориттерінде ылғи азғантай мӛлшерде сирек жер элементтер мен стронций (0,1-0,3%), 
қоғасын (проценттің мыңдық ҥлесінде) болады. 
Бастапқы  рудалық  масса  тҥйіршік  және  химиялық  қҧрамы  бойынша  ӛте  бір  текті  емес. 
Әртҥрлі  сипатты,  тҧрақты  емес  фосфатты  шикізаттың  жарамдылығын  бағалау  ҥшін  шихта 
жасалғанда шикізат қҧрамын бағалауға мҥмкіндік беретін кӛрсеткіштер жҥйесі жете зерттелген.  

279 
 
1989 жылға қарай кен ӛндіру мен кен әзірлеу (ҧсақтау, сҧрыптау, тарту және әредік байыту) 
бойынша 15 млн. тоннадан асты, ал іс жҥзінде ӛндіру кӛлемі жылына 13 млн. тоннаға жетті. 
Кәсіпорын  қарамағына  фосфорит кенін  ашық  және  жерасты  ӛндіру  қуаттары,бастапқы  кен 
әзірлеу бойынша экстракцияға арналған «Қаратау фосфатты ҧсақ тарту шикізатын» (минералдық 
тыңайтқыш)  және  электротермиялық  «Қаратау  фосфаты  ҧсақтау  шикізаты»  (сары  фосфор  және 
одан  алынатын  ӛнімдер),  эмульсиялық  жарылғыш  заттар  шығаруға  арналған  «Порэмит»  ОПП 
сондай –ақ қосалқы цехтар – автокӛлік, жӛндеу т.б. кіреді.  
Қаратау  фосфорит  кені  алабындағы  қоймаларға  орналасқан  кәсіпорындар  Қазақстан  мен 
Орта  Азияда,  сондай-ақ  Республика  фосфор  ӛнеркәсібінде  минералдық  тыңайтқыштар  ӛндіруге 
арналған  жылдық  шикізат  қоймасы  болып  табылады;  ол  фосфат  шикізатын  сатуға  шығаратын 
биржа мен оның тҧрақты тҧтынушыларының пайда болуына жол ашты: минералдық тыңайтқыш 
ӛндіретін зауыттар Қазақстанның (Тараз қ., Ақтау қ., Степногорск қ.), Ӛзбекстанның (Алмалық қ., 
Самарқанд  қ.),  Туркменияның  (Чарджоу  қ.)  қалаларында  алынады;  Қазақстандағы  фосфор 
зауыттар (Тараз қ., Шымкент қ.), Ресейде (Тольятти қ.) орналасқан. 
Қоршаған ортаның бҧзылуы әсіресе ӛнеркәсіп орындары шоғырланған жерлерде байқалады, 
ал ӛнеркәсіп аймақтары литосфера мен биосфераның елеулі ӛзгеру аймақтарына айналады. Белгілі 
болғанындай,  фосфор  мен  фосфор  тыңайтқыштарын  шығаратын  кәсіпорындардың  бес 
шақырымдық аумағында фтордың қоспалары кейде 100-120 мг/м3–ге дейін жетеді. Мҧндай кҥл-
тозаңның  салдарынан  фотосинтез  азайып,  ӛсімдіктердің  сылбыр  ӛсуі  және  т.б.  байқалады. 
Сапалық  қҧрамы  мен  кҥл-тозаң  зияндылығы  бойынша  фосфор  ӛндірісі  кәсіпорындары 
атмосфераға  газдар  мен  ластанған  ауасы,  канцерогенді  және  улы  заттары  бар  ӛнеркәсіп  ӛндірісі 
қатарына жатады. 
Элементті  фосфорды  электротермиялық  жолмен  ӛндіру  атмосфераға  газ  тәрізді  елеулі 
зиянды  заттардың  пайда  болуымен  және  жалпы  кӛлемі  бойынша  20-25%  бейорганикалық 
газдардың  бӛлінуімен  сипатталады.  Ҧтымдаспаған  кҥл-тозаңның  кӛздері  әртҥрлі:  фосфорды 
сақтау  орындары,  ашық  шикізат  қоймалары,  шламдар  толтырғыштар,  кені  алынатын  қҧламалар 
және  т.б.  Олардың  ластау  бӛлшектері  технологияда  қарастырылған  кҥл-тозаңдардағы  секілді. 
Ӛнеркәсіп  орындарын  және  т.б.  алып  жатқан  зиянды  қатты  және  сҧйық  қалдықтар  мен  аралық 
ӛнімдер де едәуір. Термиялық фосфор қышқылдарын алудың технологиялық жолдары да зиянды 
булардың,  қалдық  сулардың,  қоймалжың  және  қатты  қалдықтардың  бӛлінуімен  сипатталады. 
Мҧның бәрі қоршаған ортаны техногендік ластаудың кӛзі болып қалады. 
Зиянды қалдықтардың пайда болуының басты себептерінің бірі бастапқы шикізат –Қаратау 
алабы  фосфориттерінің  сапасының  тӛмендігі.  Бәрімізге  мәлім,  химиялық  және  минералдық 
қҧрамы  жағынан  тҧрақсыз,  фосфоры  тҧрғысынан  кедей,  ішінде  тҥрлі  балласты  жыныстары  бар 
фосфориттер  қиын  байытылатын  шикізатқа  жатады.  Қазіргі  кезде  ӛндірісте  фосфориттерді 
байытудың  жҥзеге  асырылып  жатқан  әдістері  жоқ.  Бҧл  оның  генезисінің  табиғатымен:  алаптың 
кӛптеген кен орындарының фосфориті бар. 
Қабаттарының  қҧрлымымен,  фосфорымен  байытылған  тау  жыныстарымен  және  цементтік 
жыныстарымен,  кварцпен,  фосфатты  кендерде  минералды  жыныстардың  тығыз  болуымен 
байланысты.  Мҧның  бәрі  кеннің  пайдалы  жағын  балластан  толық  айырып  алуды  қиындатады. 
Мҧндай шикізат алдын-ала толық термоӛңдеуінен ӛткізілуін талап етеді.Слюдалы минералдардың, 
тӛменгі  температурадағы  кварцтың  болуы  кесектелген  фосфориттердің  термиялық  және 
динамикалық мықтылығын кҥрт тӛмендетеді. Мҧның бәрі кенді ӛндіру және тасымалдау кезінде 
қалдықтардың  елеулі фосфаттық  ҧсақ-тҥйек  (-48%)  тҥрінде қалдықтардың  пайда  болуына  әкеліп 
соғады,  ол  толық  пайдаға  аспай  зауыт  аумағына  тасталып,  шаң-тозаң,  ӛнеркәсіп  алаңдары  мен 
табиғи су кӛздерінің ластану кӛзіне айналады[3]. 
 
Әдебиеттер 
1
 
Позин, М.Е. Технология минеральных солей.-Л.: Химия. 1974.-375 с. 
2
 
Ершов, В.А. Исследование процесса электротермической переработки фосфоритов Каратау. Автореф. 
дис. докт.техн.наук.-Л. 1993,-45 с. 
3
 
Джусипбеков,  У.Ж.,  Ошакбаев,  М.О.,  Чернякова,  Р.М.  Комплексная  переработка  фосфоритов  на 
удобрения. Алматы. Ғылым. 2003.-423 с. 
 
 
 

280 
 
ӘОЖ
 
37:001.12/.18  
 
СПЕКТРОСКОПИЯЛЫҚ  ӘДІСТЕР  ТУРАЛЫ  ЖАЛПЫ МӘЛІМЕТТЕР 
 
Шыналиев А.А., Ауешов А.П. 
М.Әуезов атындағы ОҚМУ, Шымкент, Қазақстан 
 
Резюме 
Рассмотрены основные понятия и сведения, получаемые методами оптической спектроскопии 
                                                         
 Summary 
The  article  deals  with  the  basic  concepts  and  data  obtained  by  the  methods  of  optical  spectroscopy 
 
Заттардың физикалық және химиялық қасиеттерін, олардың әртҥрлі химиялық реакцияларға 
қабілеттілігін анықтауда зерттеудің жаңа физикалық әдістерін қолданбай, жоғары нәтижелерге қол 
жеткізу мҥмкін емес.  
Химияның  қәзіргі  кезеңдегі  дамуы,  химиялық  зерттеулерге  физикалық  әдістердің  барлық 
мҥмкіншіліктерін қолданумен тікелей байланысты. 
Заттардың  және  молекулалардың  физикалық  және  химиялық  қасиеттерін    оқып  ҥйрену,  
зерттелетін заттар мен оның қҧрамындағы молекулалардың ӛріспен, сәулеленумен немесе бӛлшек 
ағынымен ӛзара әрекеттесу заңдылықтарын тағайындауды қажет етеді. 
Келесі  кестеде  спектроскопиялық  әдістердің  тҥрлері  және  оларда  қолданылатын  жиіліктер 
мен толқын ҧзындықтарының аралықтары келтірілген. Біз бҧл жҧмысымызда негізінен оптикалық 
спектроскопия әдісін қарастыратын боламыз. 
 
Спектроскопиялық әдістер,  жиіліктер  мен  толқын  ҧзындықтар  ауқымы. 
спектрлер тҥрлері 
жиілік, Гц 
толқын ҧзындығы 
бірліктер 
ЯГР 
10
18 
-10
21 
~ 3 пм 
м/с 
Рентген 
10
17
 – 10
18
 
3 нм – 3 пм 
эВ 
Фотоэлектрлiк 
10
14
 – 10
16 
3 – 700 нм 
эВ 
Электрондық 
10
14
 – 10
16 
3 – 700 нм 
нм 
Тербеліс 
10
12
 – 10
14 
3 мкм – 3 мм 
см
-1 
Айналыс 
10
10
 – 10
12
 
3 см – 0.03 мм 
МГц 
ЭПР 
10
9
 – 10
11
 
~3  см 
МГц 
ЯМР 
10
7
 – 10
8 
~5 м 
МГц 
ЯКР 
10
6
 – 10
9
 
30 – 300 м 
МГц 
 
Заттардың атомдық және молекулалық кҧрамын анықтауда зерттеудің физикалық әдістеріне 
жататын спектроскопиялық әдістер кеңінен қолданылады.  
Спектроскопиялық  әдістер  қҧрамы  зерттелетін  заттардың  спектрлерін  алуға  және  алынған 
спектрлерді талдауға негізделген. 
Атомдық  спектрлік  талдау  әдістерінде  сынаманың  шығару  немесе    жҧтылу  (сіңіру) 
спектрлері бойынша, оның элементтік қҧрамы анықталады. 
Молекулалық  спектрлік  талдау  әдістері  заттардың  жҧтылу  спектрлерін  зерттеп,    олардың 
молекулалық қҧрамын анықтауды мақсат етіп қояды. 
Эмиссиялық  спектрлік  талдау  әдістері    атомдардың,  иондардың  және  молекулалардың 
шығару  спектрлерін  зерттеуге  негізделген.  Ол  ҥшін  сынаманы  қҧрайтын  атомдарды,  иондарды 
немесе  молекулаларды  алдын  ала  әр  тҥрлі  жолдармен  қозған  кҥйлерге  келтіріп  алады.  Қозған 
кҥйлерден  тӛменгі  кҥйлерге  ӛткен  атомдар,  иондар,  молекулалар  ӛздерінің  қасиеттеріне  сай 
сәулелер  шығарады.  Заттар  қҧрамындағы  бӛлшектердің  шығару  спектрлерін  эмиссиялық 
спектрлер деп атайды. 
Атомдық  немесе  молекулалық  жҥйелер  сыртқы  электрлік,  магниттік  сәуле  кӛздерінен 
сәулелер сіңіріп, тӛменгі немесе негізгі кҥйлерден жоғарғы қозған кҥйлерге ӛтуі мҥмкін.  Осындай 
жолдармен алынған спектрлерді жҧтылу спектрлері немесе абсорбциялық спектрлер деп атайды. 

281 
 
Абсорбциялық  спектрлік  талдау  әдістері  зерттелетін  жҥйелердің  атомдарының,  иондарының, 
молекулаларының жҧтылу спектрлерін  талдауға негізделген. 
Тҥріне, пішініне қарай спектрлер сызықты, жолақ және ҥзіксіз болып ҥшке бӛлінеді. Ӛзара 
әрекеттеспейтін  атомдардың,  атомдық  иондардың  спектрлері  жекелеген  сызықтардан  тҧрады. 
Атомдық  кҥйдегі  сутегінің  спектрі  ең  қарапайым,  сызықты  спектрлердің  мысалы  бола  алады. 
Атомдық  кҥйдегі  сутегінің  спектрлері  ультракҥлгін  (Лайман  сериясы),  кӛзге  кӛрінетін  (Бальмер 
сериясы)  және  инфрақызыл  аймақтарда  (Пашен,  Брэкет,  Пфунд  сериялары)  таралады.  Сутегі 
атомының спектрлерін теориялық тҧрғыдан алғаш рет Бор қарастырып, тәжрибеге сай толығымен 
тҥсіндірді.  Кӛпэлектронды  атомдардың  спектрлері  де  жекелеген  сызықтардан  тҧрғанымен  ӛте 
тығыз орналасады және кҥрделене тҥседі. 
Атомдық спектрлер ультракҥлгін, кӛзге кӛрінетін және инфрақызыл аймақтарда жатады. 
Әрбір атомдық жҥйе ӛзінің энергетикалық кҥйлерімен сыйпатталады. Әрбір энергетикалық 
кҥйге  энергияның  белгілі  мәні  және  кҥйді  сыйпаттайтын  толқындық  функциясы  сәйкес  келеді. 
Толқындық функциялар жиыны мен энергетикалық кҥйлердің мәндері зерттелетін атомдық жҥйе 
ҥшін  Шредингер  теңдеуін  шешу  арқылы  алынады.  Атомның  (молекуланың)  ең  тӛменгі  кҥйін 
негізгі кҥй деп атайды, ал басқа кҥйлерді қозған кҥйлер деп атайды. 
Атомның  (молекуланың)  эмиссиялық  спектрлерін  алу  ҥшін,  оны  алдын-ала  әр  тҥрлі 
жолдармен  қозған  кҥйлерге  келтіріп  алады.  Қозған  кҥйлерден  тӛменгі  немесе  негізгі  кҥйлерге 
ӛткен  атомдар  спектрлер  шығарады.  Спектрлер  сынамадағы  атомдарға  сай,  белгілі  бір  толқын 
ҧзындығымен   ( жиілігімен  v ) және интенсивтілігімен сыйпатталады. 
Атомдық  спектрлік  талдау  әдістерінде  шығару  немесе  сіңіру  спектрлері  бойынша 
сынаманың  элементтік  қҧрамын  анықтайды.  Атомдық  спектрлік  талдау  әдістерінде  шығару 
спектрлерін алу ҥшін сынаманы сәулелену кӛзіне енгізеді. Қатты немесе сҧйық кҥйдегі сынамалар 
сәулелену кӛздерінде бу кҥйге айналып, оның қҧрамындағы қосылыстар диссоциацияланады, бос 
атомдарға ыдырайды. Жоғары температурадағы сәулелендіру кӛзіндегі атомдар қозған кҥйлерден 
тӛменгі кҥйлерге ӛткенде спктрлер шығарады. Сынамалардың эмиссиялық спектрлерін спектрлік 
қҧралдар арқылы тіркейді немесе кӛзбен де (кӛзге кӛрінетін аймақта) байқап талдаулар жҥргізуге 
болады.  Алынған  спектрлерді  арнайы  кестелердегі,  атластардағы  элементтердің    спектрлерімен 
салыстырып атомдық  сапалық спектрлік талдаулар жҥргізеді.   
Сынамадағы  шығару  спектрлерінің  интенсивтіліктерін,  салыстыру  элементі  спектрі 
интенсивтіліктерімен  ӛзара  салыстырып,  спектр  интенсивтілігі  мен  сынамадағы  элемент 
концентрациясы  арасындағы  ӛзара  байланысын  пайдаланып,  мӛлшерлік  атомдық  спектрлік 
талдаулар жҥргізіп, сынамадағы элемент концентрациясын анықтауға болады. 
Атомдық  абсорбциялық  талдау  әдістері  атомдық  жҥйенің  сіңірілу  спектрлерін  талдауға 
негізделген.  Атомдық  абсорбциялық  спектрлерді  алу  ҥшін  зерттелетін  заттың  қабаты  арқылы 
ҥзіксіз  спектр  шығаратын  сәулелену  кӛзінен  спектрлерді  ӛткізеді.  Сонда  ортаның  атомдары 
(молекулалары)  ӛздерінің  қасиеттеріне  сай  толқын  ҧзындықтардағы  (жиіліктердегі) 
сәулеленулерді сіңіреді (жҧтады). Сіңіру спектрлерін спектрлік қҧралдың қабылдағышы тіркейді. 
Зерттелетін  заттың  жҧтылу  спектрлерінің  интенсивтілігінің  толқын  ҧзындықтарына  (жиілікке) 
байланысты ӛзгерісі заттың абсорбциялық спектрлерін береді. 
Атомдық  спектроскопиялық  талдау  әдістерінің  жетістіктері  атомдық  физиканың  дамуына 
зор  ҥлес  қосты.  Атомдық  спектрлерді  зерттеулер  атомдар  қҧрылысын  анықтауда  және  олардың 
қасиеттерін  оқып  ҥйренуде  маңызды  роль  атқарады.  Спектроскпиялық  талдау  әдістері 
геологиялық  барлау  жҧмыстарында,  рудалар  мен  минералдар  қҧрамын  сапалы  әрі  жылдам 
анықтауда, табиғи газдар мен минералды сулар қҧрамын анықтауда  кеңінен қолданылады. 
Молекулалық  спектрлер  жекелеген  жолақтардан  тҧрады,  дегенмен  спектрлерді  талдауда 
ажыратқыш кҥші жоғары қҧралдарды қолданғанда жолақтардың ӛте тығыз орналасқан жекелеген 
сызықтардан  тҧратындығын  байқауға  болады.  Молекулалық  спектрлер  ультракҥлгін,  кӛзге 
кӛрінетін  және  инфрақызыл  аймақтарда  жатады.  Молекулалық  спектрлердің  қҧрылымы 
молекуладағы атомдар санының артуымен кҥрделене тҥседі. 
 Конденсирленген (сҧйық және қатты кҥйлер) кҥйдегі заттардың спектрлері ҥзіксіз болады. 
 Молекуладағы 
әрбір  электрон  молекуланы  қҧрайтын  ядролардың  және  басқа 
электрондардың  электростатикалық  ӛрісінде  қозғалады,  нәтижесінде  әрбір  электронның 
кинетикалық  энергиясы  болады,  әрбір  электрон  ядролармен,  электрондармен  ӛзара  әрекеттеседі, 
сонымен  бірге  ядролар  ӛзара  әрекеттеседі.  Айтылған  энергиялардың  бәрінің  қосындысы 

282 
 
молекуланың  электрондық  энергиясын  E
эл
    қҧрайды.  Молекуланы  қҧрайтын  ядролар  тепе-теңдік 
арақашықтықта  тербелмелі  қозғалысының  нәтижесінде,  молекуланың  тербеліс    E
тер
  энергиясы 
болады.  Сонымен  бірге,  молекула  толықтай  алғанда  айналмалы  қозғалыста  болып,  E
айн 
айналыс 
энергияға ие болады 
Молекулалық  спектрлерді  талдап  зерттегенде  молекула  қҧрылысы  және  оның  реакцияға 
қабілеттілігі  туралы  кӛптеген  мәліметтер  алуға  болады.  Атом  және  молекула  қҧрылысы  мен 
спектрлер арасындағы байланыстарды квантты механика курсы толық қарастырады.
 
Молекула атомдардағыдай мҥмкін болатын ҥзікті (дискретті) энергия мәндерімен  (Е
1
, Е
2
  ... 
Е
п
) сипатталады. 
Жҥйе бір стационар кҥйден екінші кҥйге кӛшкен кезде спектр пайда болады. Шығарылған 
не жҧтылған энергия кванты екі кҥйдің энергияларының айырымына тең: 
                                                 hv
mn
= E
m
 – E
n
                                                 
мҧндағы:  h=6,62·10
-34
Дж·с,  Планк  тҧрақтысы;    v
mn
-жарық  квантының  жиілігі,  спектрлік 
жиілік  орнына  (v),  толқындық  сан  (ω)  деген  ҧғым  қалыптасқан  және  ол  келесі  теңдеу  арқылы 
анықталады: 
 
                                                   
1
c
v
                                                      
Жҧтылған кванттың шамасына қарай молекуланың айналмалы қозғалысы (квант энгергиясы 
0,125    1,25  кДж/моль
-1
),  не    ядролардың  тербелмелі  қозғалысы  (квант  энергиясы  1,25    50 
кДж/моль
-1 
),  не  электрондық  қозғалысы  (квант  энергиясы  шамамен  жҥздеген    кДж/моль
-1 
)  
ӛзгерістері орын алады. Кӛрсетілген қозғалыстың ҥш тҥрі ӛзара байланысты. Мәселені жеңілдетіп 
бҧл қозғалыстарды бӛліп қарастырады. 
Айналмалы  қозғалыстың  спектрлері  жекелеген  сызықтардан  тҧрады.  Тербелмелі 
қозғалыстың  спектрлері,  айналмалы  қозғалыс  спектрлеріне  тербелмелі  қозғалыстың  спектрлері 
астасатындықтан жекелеген жолақтардан тҧрады. 
Жарық  квантын  инфрақызыл  аймақта  тек  дипольдік  моменті  бар  молекулалар  ғана 
жҧтатыны  электромагниттік  теориядан  белгілі.  Сондықтан  О
2
,    N
2
    сияқты  молекулалардың 
дипольдік моменті нольге тең болғандықтан, олардың инфрақызыл спектрлері байқалмайды. Бҧл 
молекулалардың  ультракҥлгін  аймақта  спектрлері  бір  электрондық  кҥйден  екінші  кҥйге  ӛткен 
кезде байқалады. Электрондық спектрлер жолақтар жҥйесінен тҧрады. 
 Молекулалық  спектрлерді  зерттеуге  негізделген  молекулалық  спектроскопия  әдістерімен 
химияның маңызды әр тҥрлі мәселелерін шешеуге болады. 
 Электрондық  молекулалық  спектрлерді  зерттеп,  молекулалардың  электрондық  қабаттары 
туралы  мәліметтерді,  молекуланың  қозған  кҥйлерінің  энергияларын  және  олардың 
сыйпаттамаларын, диссоциациялану энергиясын т.б. алуға болады. 
 Молекулалық  тербеліс  спектрлері  молекуладағы  химиялық  байланыстардың  тҥрлеріне 
сәйкес  келетін  (N-Н,  С-Н,  С-С,  С-О,  т.б.)  сыйпаттамалы  тербеліс  жиіліктерін,  молекуланың  
кеңістіктік  қҧрылымдарын  анықтауға  мҥмкіншілік  береді.  Осы  мақсатта  инфрақызыл 
спектроскопия әдісі кеңінен қолданылады. 
 Молекулалық айналыс спектрлері мен тербеліс спектрлері молекуланың инерция моментін, 
молекуладағы  байланыс  ҧзындықтарын,  валентті  бҧрыштар  шамаларын  анықтауға  мҥмкіншілік 
береді. 
 Молекулалық  спектрлер  зат  қҧрамын  сапалы  және  мӛлшерлі  тҥрде  анықтауда,  спектрлік 
талдау әдістерінде кеңінен қолданылады. 
  Қәзіргі  кезеңде  зерттелетін  жҥйені  спектрлерін  талдаулармен  қатар,  жҥйені  қҧрайтын 
молекулалардың  электрондық  қҧрылысын  анықтауға  квантты  химияның  әдістерін  кеңінен 
қолданады.  Спектрлік  талдаулардың  нәтижелері,  есептелген  квантты  химиялық    шамалардың 
мәндерімен  салыстырылады.  Теориялық  тҧрғыдан  қарастырылған  квантты  химиялық  шамалар 
спектрлік  талдаулардың  мәліметтерін  толықтыра  тҥседі  және  спектрлік  талдаулардың    одан  ары 
дамуына бағыт-бағдар береді.  
Квантты  химияның  негізгі  мақсаты  –  ол  әр  тҥрлі  жҥйелерге  Шредингердің  стационар  кҥй 
теңдеуін шешіп, жҥйенің кҥйін сипаттайтын толқындық функциялар жиынын және энергетикалық 

283 
 
кҥйлердің  энергия  мәндерін  алу.  Немесе  бҧл  мәселені  квантты  химия  тілінде  Гамильтон 
операторының меншікті мәндері және меншікті функцияларын табу деп те атайды. 
Квантты  химиялық  әдістерді  қолданып,  қарастырылатын  молекулалардың  электрондық 
қҧрылыстары  есептеледі.  Нәтижелерді  талдап  квантты  химиялық  есептеу  нәтижелерін 
эксперименттік мәліметтермен салыстырады. Молекулалық орбитальдарға талдаулар жҥргізеді.  
Есептеулерден  молекуланың  геометриясы  (байланыс  ҧзындықтары,  байланыс  аралық 
бҧрыштар,  кеңістіктік  бҧрыштар)  молекулалық  орбитальдардың  энергиялары  және  молекулалық 
орбитальдардың  атомдық  қҧрамы,  молекуланың  толық  энергиясы,  тҥзілу  жылуы,  электрлік 
дипольдық моментінің шамасы, атомдардағы зарядтардың таралу мәндері т.б. алынады. 
Молекулалық  орбитальдардың  энергиялары  заттардың  молекулалық  спектрлерін  зерттеуде 
қолданылады. 
Химиялық  мәселелерді  шешуде  шегаралық  молекулалық  орбитальдардың  маңызы  ӛте  зор. 
Қарама - қарсы таңбамен алынған ең жоғарғы молекулалық орбитальдың энергиясы молекуланың 
иондау энергиясын береді, ал ең тӛменгі бос молекулалық орбитальдың энергиясы молекуланың 
электрон тартқыштығымен (сродство к электрону) салыстырылады. 
Педагогикалық мамандарды дайындайтын жоғарғы оқу орындарында, әсіресе физик, химик, 
биолог,  химик-технолог  т.б.  мамандарды  дайындауда  физикалық  зерттеу  әдістерінің  негізгі 
бӛлімдерінің бірі спектроскопиялық әдістерді кеңінен қарастырып оқыту ӛте маңызды.  
 

жүктеу/скачать 9,36 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: