1-босқич магистратура талабалари учун аналитик кимёнинг танланган боблари фанидан маьруза конспекти. Мавзу: Спектрофотометрик ва фотометрик анализ методлари

1-босқич магистратура талабалари учун аналитик кимёнинг танланган боблари фанидан маьруза конспекти. Мавзу: Спектрофотометрик ва фотометрик анализ методлари
Режа:

1. 
   Фотометрик ва спектрофотометрик методлар ҳақида умумий тушунчалар
   
2. 
   Фотометрик реакциялар орқали моддани аниқлашнинг бевосита ва билвосита усуллари.
   
3. 
   Нур ютилишининг асосий қонунлари
   
4. 
   Бугер-Ламберт-Бер қонунидан четланиш ҳоллари
   
5. 
   Моляр сўндириш коэффициенти
   
6. 
   Фотометрик анализда оптимал шароитни танлаш.
   
7. 
   Спектрофотометрик усулнинг метрологик характеристикалари
   
8. 
   Фотометрия ва спектрофотометрияда ишлатиладиган асбоблар.
   

Ҳозирги вақтда кимёнинг турли соҳаларида сифат ва миқдорий анализларни ўтказишда оптик анализ усулларининг аҳамияти ортиб бормоқда. Чунки бу усуллар ўзининг умумийлиги, сезгирлиги, айрим моддаларнинг тўғридан-тўғри аниқлаш имконияти, экспреслиги (таҳлил ўтказиш вақтининг қисқалиги), автоматлаштирилганлиги билан ажралиб туради.

Оптик анализ методлари физик–кимёвий усулларнинг бир қисми бўлиб, нур энергиясининг анализ қилинадиган модда билан ўзаро таъсирини ўрганишга асосланган.
Оптик анализ усуллари қуйидаги қисмларга бўлинади:

1. 
   Нурни ютилишига асосланган усуллар.
   
2. 
   Нурнинг чиқарилишига асосланган усуллар.
   

Биринчи қисмга кирадиган методлар бу:
1). Фотометрик
2). Кинетик
3). Эмиссион спектрал анализ
4). Атом- абсорбцион
5). Активацион
6). Масс-спектрал анализ усуллари.
Иккинчи қисмга кирадиган методлар бу:
1). Флуориметрик
2). Рентгено–флуоресцент
3). Эмиссион-спектрал анализ методлари.
Оптик анализ усуллари кимёвий тадқиқотларда кенг тарқалган ва амалий жиҳатдан катта аҳамиятга эга .
Ҳозирги замон оптик анализ усулларида аниқланаётган моддани физик ёки физик–кимёвий хоссалари (математик ёки график боғлиқлиги) ўрганилади.
Энг асосийси кимёвий анализда бу тўғри усулни танлаш, аналитикнинг малакасига боғлиқ.
Ҳар бир усулни ишлатиш учун усулнинг афзаллигини, камчилигини ва метрологик хусусиятларини билиш керак (Жадвал 1).
Электромагнит нурларнинг ютилиши молекулаларнинг умумий хоссаси ҳисобланади, аммо ютилиш ҳодисаси танлаш хусусиятига эгадир, яъни маълум тўлқин узунлигидаги нурлар молекула томонидан кучли ютилиши мумкин, бошқа тўлқин узунлигидаги нурлар эса кучсиз ёки бутунлай ютилмаслиги мумкин. Ютилиш доираси спектр чизиғи дейилади. Спектр чизиқларининг умумий йиғиндиси ютилиш спектри дейилади .
1-жадвал
Оптик анализ методларининг сезгирлиги

№	Методлар	Сезгирлиги
1 2 3 4 5 6 7 8	Фотометрия Флуориметрия Кинетик Эмиссион-спектрал Атом –абсорбцион Рентгено-флуоресцент Активацион Масс-спектрал	10^-4-10^-6 10^-5-10^-8 10^-6-10^-8 10^-7 10^-5 10^-5-10^-6 10^-13гача 10^-14 гача

Электромагнит нурларнинг асосий тавсифи бу тўлқин узунлиги λ ёки тебранмаси ν (кўпинча тебранмани ўрнига тўлқин сони ν ишлатилади).

Электромагнит спектр бу – электромагнит нурланишнинг ҳар хил тўлқин узунлигидир.
Спектрофотометрияда ультрабинафша (УБ), кўринадиган ва инфрақизил (ИҚ) электромагнит спектрларнинг сохалари ишлатилади.
2-жадвал
Электромагнит нурларининг спектрал соҳалари .

	УБ	Кўринадиган нур	ИҚ
Ν,см^-1	50000-25000	25000-15000	<15000
λ, нм(10^-9м)	200-400	400-700	>700

Атом ёки молекулаларнинг ички энергияси асосан уларнинг яхлит бутун ҳолдаги айланма энергияси, ядроларнинг тебранма энергияси ва электронларнинг атом ядролари ва бошқа электронлар таъсирида яратилган электростатик майдондаги ҳаракат энергияси йиғиндисидан иборат . Шунинг учун маълум бир энергетик сатхда молекуланинг умумий энергияси:

Е=Е _эл + Е _тебр + Е_айл дан иборат бўлади
Молекуланинг энергетик сатҳларини 1-расмдагидек ифодалаш мумкин.
Молекуланинг энг пастки Е₀ электрон ҳолати –асосий ҳолат, Е-эса қўзғалган ҳолат дейилади.

Е

hν₁ hν₂

Е₀

Расм 1. Молекуланинг энергетик сатҳлари

Битта электрон энергетик сатҳга асосий ва бир неча қўзғалган тебранма энергетик сатҳлар тўғри келади. Битта тебранма энергетик сатҳга битта асосий ва бир неча қўзғалган айланма энергетик сатҳлар тўғри келади. Атом ёки молекулага ташқаридан бирор энергетик таъсир бўлмаса ,улар энг пастки асосий энергетик ҳолатга жойлашади

ИҚ нурни ютилиши молекулани тебранма ва айланма энергиясини ўзгаришига олиб келади.
УБ ва кўринадиган спектрларнинг ютилиши электронлар энергиясининг ўзгаришига ҳам олиб келади, натижада валент электронлари асосий ҳолатдан қўзғалган ҳолатга, яъни юқори энергетик поғонага ўтади.
Молекулалар маълум бир нурларни ютгандан кейин уларнинг энергияси ортади ва пастки энергетик поғонадан ( Е₀) юқори энергетик поғонага (Е) ўтади .
Ҳосил қилиш усулларига қараб спектрлар уч хилга бўлинади: ютилиш, тарқатиш, сочилиш. Уларнинг спектр чизиқларининг жадаллиги молекулалар сонига ва квант механикаси қоидалари асосида бўладиган ўтишлар эҳтимоллигига боғлиқ бўлади. Спектр чизиқларининг кенглиги ва шакли молекула кўрсаткичларининг йиғиндисига ва модда хусусиятларига боғлиқ бўлади .
Кўпинча спектрофотометрик анализлар ўтказиш учун моддага ранг берувчи ёки аксинча, уни рангсизлантирувчи (онда-сонда) кимёвий реакциялар ўтказишга тўғри келади. Бундай реакциялар фотометрик (рангли) реакциялар дейилади.
Қуйидаги ҳолларда фотометрик реакциялар ўтказилади:

• 
  Аниқланувчи компонент рангсиз ёки ёруғликни кам ютганда;
  
• 
  Аниқланувчи ва бегона компонентларга тегишли полосалар бир-бирини қоплаганда (бир-бирини устига тушганда);
  
• 
  Аниқланувчи компонент турли хил кимёвий шаклларда қатнашганда;
  

Элементларни, биринчи навбатда металларни спектрофотометрик аниқлашларда деярли ҳамма вақт фотометрик реакциялар ўтказилади.
Бундай реакциялар натижасида аниқланувчи компонент, кўпчилик ҳолларда органик бирикмалар ёки баъзи ҳолларда ноорганик лигандлар билан комплекс бирикмалар ҳосил қилади.
Аналитик кимёда ишлатиладиган фотометрик реакциялар ҳам, уларнинг химизмидаги фарқларга қарамасдан маълум нисбатда ва ажратиш (танлаш) қобилиятига эга бўлиши ва тез содир бўлиши керак. Бундан ташқари фотометрик реакция махсулотлари томонидан ёруғликнинг ютилиши, яхши такрорланувчи ва вақт бўйича доимий бўлиши керак.
Аниқланаётган модда учун концентрациянинг кенг оралиғида Бугер-Бер-Ламберт қонунининг бажарилиши жуда муҳим.
Агар реагент рангли бўлса, яна битта шарт қўшилади: фотометрик реакция юқори кескинликка (контрастликка) эга бўлиши керак, яъни эритмани рангга бўёвчи реагент ва реакция махсулотининг ютилиш полосалари бир бирини қопламаслиги керак.
Фотометрик реакциялар аниқланувчи моддани рангли бирикмага тўлиқ ўтказишни таъминлайдиган шароитларда ўтказилиши керак. Эритманинг рН и, реагентларнинг концентрацияси, реакция вақти ва температура муҳим шарт шароитларга киради.
Фотометрик реакциялар орқали моддани аниқлаш бевосита ва билвосита усулларга бўлинади.