Analitik kimyo- mustaqil kimyoviy fan sifatida. Analitik kimyoning qishlok xo’jaligidagi ahamiyati. Analitik kimyoning rivojlanish davrlari

5. Analitik reaktsiyalarni o’tkazish usullari.
Anorganik kimyo kursida o’tkazilgan reaktsiyalarning ba‘zilarini analitik reaktsiyalar qatoriga kiritish mumkin. Kuzatish mumkin bo’lgan effekt sodir bo’ladigan kimyoviy reaktsiya analitik reaktsiya deb ataladi. Effekt deyilganda cho’kmaning hosil bo’lishi yoki uning erishi, eritma rangining o’zgarishi, ayrim gazsimon moddalarning hosil bo’lishi tushiniladi. Har bir kimyoviy reaktsiya «ho’l» va «quruq» usulda o’tkazilishi mumkin.

1. Agar reaktsiya eritmada bajarilsa, u «ho’l» usulda bajarilgan bo’ladi. Modda suvda, qislota yoki ishqorda eritiladi, hosil bo’lgan eritmadan esa izlanayotgan ionlar tegishli reaktivlar yordamida topiladi. Masalan, Fe²⁺ ionining eritmada mavjudligini aniqlash uchun Fe²⁺ tuzi eritmasidan probirkaga 1-2 tomchi solib uning ustiga K₃[Fe(CN)₆] tuzi eritmasidan 1-2 tomchi qo’shiladi. Ko’k rangli cho’kma Fe₃[Fe(CN)₆] hosil bo’lishi ko’zatiladi.

2. Erituvchilardan foydalanmagan holda fakat quruq moddalarning o’zi bilan bajariladigan analiz usullari «quruq» usullar deb ataladi.

Ba‘zan moddalarni eritma holatiga o’tkazmasdan turib, quruqligicha analiz qilish mumkin. Bu yerda moddalarni ezib ishqalash va pirokimyoviy yo’llar qo’llaniladi.

Moddaning tarkibini aniqlash uchun gorelkaning rangsiz alangasiga ayni elementning biron birikmasi kiritiladi. Bunda alanga ayni elementga xos rangga bo’yaladi yoki bura qo’shib suyultirilganda rangli «munchoqlar» hosil bo’ladi.

Ba‘zi bir moddalar sifat jihatdan analiz qilinayotganda ularning uchuvchanligidan sublimatlanishidan foydalaniladi. Masalan, simob tuzi bilan Na₂CO₃ aralashmasi probirkada qizdirilsa, simob tuzi parchalanib probirkaning sovuq devorlarida kul rang tusdagi yaltirash ko’zatiladi, chunki simob metalining mayda tomchilaridan iborat cho’kma hosil bo’ladi. Bunda quyidagicha reaktsiya boradi:

t^o

HgCI₂ + Na₂CO₃ →HgCO₃+2NaCI

t⁰

HgCO₃ →HgO +CO₂

t^o

2HgO→2Hg + O₂

Quruq usulda bajariladigan reaktsiyalar, asosan taqribiy tekshirishda qo’llaniladi.

3. Alanganing bo’yalishiga asoslangan usul. Ko’pgina elementlarning birikmalari rangsiz alangani bo’yaydi. Masalan: natriy-sariq, kaliy binafsha, kaltsiy-qizil-g’isht, bariy sarg’ish-yashil, mis yashil rang beradi. Bunday analiz o’tkazish uchun modda kukun holiga kelguncha maydalanadi.

SHisha tayoqchaga kovsharlangan platina sim chuglangunicha qizdiriladi va darhol kukunga (modda eritmaga o’tkazilgan bo’lsa eritmaga) botiriladi. Modda yopishgan platina simni alangaga tutib, alanga rangining bo’yalishi ko’zatiladi va tegishli xulosa chiqariladi.

1. Mikrokristalloskopik analiz usuli.

Kimyoviy reaktsiyalar yordamida elementlarning shunday birikmalari hosil qilinadiki, ularning kristallari aniq geometrik shaklga ega bo’ladi. Hosil qilingan kristallarning shaklini aniqroq kuzatish uchun mikroskoplardan foydalaniladi.

1. N.A.Tananaevning tomchilar usuli.

Sezgirlik darajasi yuqori bo’lgan ayrim analitik raktsiyalar reagentlarning bir necha tomchisi bilan soat oynasi yoki filtr qog’ozi ustida o’tkazilishi mumkin. Analiz qilinadigan modda va reaktiv eritmalaridan bir tomchidan olib soat oynasi yoki filtr qog’oziga tomiziladi. Reaktsiyaning harakterli, tashqi effektidan foydalanib, eritma tarkibi to’g’risida biror xulosaga kelinadi.

Bu usul geologik, texnik va biokimyoviy analizlarda keng qo’llaniladi.

1. N.A.Tananaevning kukunsiz analiz usuli.

Ko’pgina metallarning qotishmalarini analiz qilish uchun ularni avval kukun holiga keltirish yoki eritmaga o’tkazish kerak. Ammo ba‘zi bir zargarlik buyumlaridan, mashina va apparatlarning detallaridan namuna olib bo’lmaydi. Agar ana shu maqsadda N.A.Tananaev usulidan foydalanilsa, sifat analizini tez va oson o’tkazish mumkin.

Buning uchun metall sirtiga uni erita oladigan biror erituvchi tomiziladi. Bunda hosil bo’lgan eritmani kapillyar yordamida metall sirtidan olib, u bilan sifat analizi o’tkaziladi.

1. Kukunlar aralashmasini ezib ishqalash usuli.

F.A.Flavitskiy tomonidan taklif etilgan.

Analiz qilinayotgan moddadan tahminan 0,01 g va shuncha miqdor reaktiv kukuni chinni xovonchaga solinib, aralashtiriladi va eziladi. Aralashma rangining o’zgarishidan yoki o’ziga hos hid paydo bo’lishidan aniqlanayotgan elementning birikma tarkibida borligi haqida tegishli xulosa chiqariladi.

Masalan temirning kukun holidagi biror tuziga rodanid tuzi kukuni qo’shib ezilsa, qizil rang hosil bo’ladi. (chunki Fe(SCN)₃ qizil rangli modda) yoki ammoniyli biror to’zga ishqor qo’shib ishqalansa ammiak hidi keladi.

Analitik kimyo fani nihoyatda katta ahamiyatga ega bo’lgan fandir. Amalda sanoatdagi eng muhim jarayonlardan hisoblangan ishlab chiqarish jarayonini boshqarib borish, shuningdek tuproq, o’g’itlar, qishloq xo’jalik mahsulotlari, qazilma boyliklar va boshqalarning tarkibini tekshirishni kimyoviy analizsiz tasavvur etib bo’lmaydi. Amaliy maqsadlar uchun har doim ham kimyoviy analizni to’liq, bajarish talab qilinmaydi. Ko’pincha modda tarkibidagi ikki, uch yoki to’rt-besh komponent aniqlanib, so’ngra ularning miqdoriy analiziga o’tiladi. Tekshirilayotgan modda tarkibiga kiruvchi elementlar yoki ionlarni xossasiga qarab aniqlash masalasini har xil usullar: fizikaviy, kimyoviy va fizik-kimyoviy usullar bilan hal qilish mumkin, demak bu usullar sifat analizining usullari hisoblanadi. Endi shu usullar bilan qisqacha tanishib chiqamiz.

I. Fizikaviy analiz usullari moddaning kimyoviy tarkibi bilan uning ayrim fizik xossalari o’rtasidagi bog’lig’likdan foydalanishga asoslangan. Fizik analiz usullariga quyidagilar kiradi.

1. Spektral analiz - aniqlanayotgan modda o’ziga tushayotgan nur spektrlarini tarqatishi va yutishiga va o’zidan nur chiqarishiga asoslangan. Har qanday modda ma'lum to’lqin uzunligiga ega bo’lgan nurlarni tarqatadi va bu nurning zichligiga qarab tekshirilayotgan namuna tarkibidagi modda miqdorini aniqlash mumkin. Masalan, biror moddani alangada qizdirsak, modda nur spektrlarini tarqatadi. Spektr ma'lum to’lqin uzunlikka ega bo’lib, izlanayotgan element uchun xos chiziq bo’lishiga qarab berilgan moddada o’sha element borligi haqida, chiziqning ravshanlik darajasiga qarab esa uning miqdori to’g’risida fikr yuritiladi. Bu usul juda sezgir va 10^-6-10^-8 g miqdordagi elementlarni aniqlashga imkon beradi, oz vaqt oladi va ko’p miqdor modda talab qilmaydi.

2.Lyuminessent (flyuoressent) analiz- tekshirilayotgan modda ultrabinafsha nurlar ta'sirida lyuminessent nurlanishini kuzatishga asoslangan.

3.Rentgenstruktura analizi- modda tuzilishini tekshirish uchun rentgen nurlaridan foydalanishga asoslangan.

4.Mass-spektrometrik analiz - elektr va magnit maydonining qo’shma ta'sirida ionlashgan atomlar, molekulalar va radikallarni aniqlashga asoslangan.

Fizikaviy usul bilan analiz qilinayotganda kimyoviy reaksiyalar ishlatilmaydi, faqat moddalarning biror ta'sir tufayli namoyon bo’ladigan fizikaviy xossalari o’rganiladi va shular asosida tarkibida qanday birikma yoki elementlar borligi haqida xulosa chiqariladi. Bu usullarning hammasida murakkab fizik asboblar ishlatiladi.

II. Kimyoviy analiz usullari bilan ish ko’rilganda topilishi lozim bo’lgan element yoki ion o’ziga xos xususiyatli biror birikmaga aylantiriladi va ayni birikma hosil bo’lganligi ana shu xossalari asosida bilib olinadi. Bunda sodir bo’ladigan kimyoviy o’zgarish analitik reaksiya, bu reaksiyaga sabab bo’lgan modda esa reagent deyiladi. Kimyoviy usullar kimyoviy reaksiyalarga asoslanadi. Modda kimyoviy usullar bilan analiz qilinganda tashqi effekt hosil bo’ladi, ya'ni eritmaning rangi o’zgaradi, cho’kmaga tushish hodisasi ro’y beradi yoki gaz holidagi mahsulot ajralib chiqadi.

Kimyoviy analiz yordamida quyidagi vazifalarni hal qilish mumkin:

1.Moddaning kelib chiqishi (organik va anorganik) hamda tabiatini tekshirish.

2.Tarkibi va undagi asosiy komponentlar miqdorini (qotishmadagi oltin) va begona aralashmalarni (mis yoki kumush) aniqlash.

3.Noma'lum birikmaning (mineral, reaktiv va b.) kimyoviy formulasini topish.

4.Moddaning strukturasini aniqlash.

Kimyoviy analiz usullari xalq xo’jaligining turli sohalarida: medisina, qishloq xo’jaligida (tuproqni tekshirish va b.), atrofni muhofaza qilish, oziq-ovqat sanoatida, metallurgiyada, neft kimyosida, plastmassa, keramika, shisha, qurilish materiallari ishlab chiqarishda muhim rol o’ynamoqda. Juda toza moddalarni ishlab chiqarish, atom va yadro energetikasi, kosmik parvozlarni uyushtirish, yarim o’tkazgichlar va lazer texnikasini yaratish kabilarni kimyoviy analizsiz tasavvur etib bo’lmas edi. Doimiy kimyoviy tekshiruvsiz normal texnologik jarayonni saqlash va yuqori sifatli mahsulot ishlab chiqarish mumkin emas.

Ishlab chiqarishda kimyoviy analiz yordamida quyidagi vazifalar bajariladi: xom ashyoning sifati va uning mahsulot ishlab chiqarishga yaroqliligini, optimal xom ashyo resepturasini aniqlash, chala mahsulot tarkibini tekshirish, tayyor mahsulotning sifatini aniqlash. Bundan tashqari, chiqindilardan ishlab chiqarishda yana foydalanish maqsadida ular kimyoviy analiz qilinadi. Atrof muhitni muhofaza (havo, suv, tuproq,) qilishda ham kimyoviy analizning ahamiyati beqiyosdir. Kimyoviy analiz kriminalistikada ham keng qo’llaniladi. U arxeologiyada, dunyo okeani va atmosferasini o’rganishda, yangi kosmik apparatlar yaratishda, quyosh sistemasidagi planetalarning atmosferasini va tuprog’ining tarkibini o’rganishda muhim ahamiyat kasb etadi. Qurilish materiallarining asosi hisoblangan silikatlar va qovushtiruvchi moddalar murakkab kimyoviy tuzilishga ega va tarkibida SiO₂, Fe₂O₃, FeO, A1₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O va b. bo’ladi. Shuning uchun ularni analiz qilishda analitik kimyoviy kompleks usullardan foydalaniladi. Ulardan qanday mahsulot ishlab chiqarish mo’ljallanganiga qarab xom ashyo tarkibi o’zgartiriladi. Mineral xom ashyo tekshirilganda uning asosiy komponentlar miqdori aniqlanadi. Masalan, deraza oynalari ishlab chiqarishda xom ashyo tarkibida FeO va Fe₂0₃ ning miqdori 0,1% dan oshmasligi kerak, aks holda shisha sariq, yoki yashil rangli bo’lib qoladi. Kimyoviy analiz qo’lda, avtomatlashtirilgan (yarim avtomat) va avtomatik usullarda bajariladi. Hozirgi vaqtda ishlab chiqarishda asosan kompleks avtomatlashtirilgan texnologiyalarda avtomatik analiz usulidan foydalanilmoqda.

Atrof muhitni muhofaza qilishda kimyoviy analizning ekspress usullaridan foydalaniladi. Masalan, suvda va havoda zaharli aralashmalar paydo bo’lganda darhol uni yo’qotish va oldini olish talab qilinadi. Yadro reaksiyalari, oziq-ovqatlar va boshqalar o’rganilayotganda tezlik bilan analiz o’tkazish kerak bo’ladi. Kimyoviy nazoratni avtomatik usulda bajarish inson mehnatini yengillashtiradi, mahsulot tannarxini arzonlashtiradi, mahsulot ishlab chiqarilishini uzluksiz nazorat qilib turilishini va ishlab chiqarishning texnologik parametrlari bir xil me'yorda saqlanishini ta'minlaydi yoki kerakli yo’nalishda o’zgartiradi.

Sifat analizi kimyoviy usulda olib borilganda tekshirilayotgan moddada borligi taxmin qilingan komponent (atom, ion, molekula) dastlab har xil kimyoviy usullar bilan boshqa birikmaga o’tkazilib, cho’kmaga tushiriladi, rangli eritma hosil qilinadi, gaz ajratib chiqaradi va b. So’ngra shular tarkibidan tekshirilayotgan komponent aniqlanadi. Masalan: tekshirilayotgan eritmadan SO₄^2- ionini topish uchun uni dastlab BaS0₄ ko’rinishda cho’kmaga o’tkaziladi, hosil bo’lgan cho’kma BaS0₄ HN0₃ da ham erimaydi, shuning uchun tekshirilayotgan eritmaga HN0₃ va BaC1₂ qo’shiladi. Bunda S0₄^2- ioni bilan quyidagi reaksiya boradi:

Ba²⁺ + SO₄^2- = BaS0₄↓

Agar Cu²⁺ borligi taxmin qilingan eritmaga NH₄OH eritmasidan ortiqcha miqdorda qo’shsak, eritma ko’k rangga kiradi, kompleks tuz hosil bo’ladi:

Cu²⁺ +4NH₄OH = [Cu(NH₃)₄]²⁺+4H₂O

Demak, Cu²⁺ kationini NH₄OH eritmasi yordamida aniqlash mumkin.

III. Fizik-kimyoviy analiz usullari kimyoviy reaksiyalar vaqtida sodir bo’ladigan fizikaviy o’zgarishlarni aniqlashga asoslangan. Masalan, kolorimetrik analizda tekshirilayotgan modda tarkibidagi ion va molekulalar rangli eritmadan o’tganda qaysi nurning yutilishiga qarab modda tarkibi haqida fikr yuritiladi. Xromatografik analizda modda tarkibidagi ionlar kolonkadagi adsorbentga turlicha yutilishi va rangi bir biridan ajralishiga qarab, tekshirilayotgan moddada qanday ionlar borligi aniqlanadi. Analizning fizikaviy va fizik-kimyoviy usullari aniqlik darajasidan tashqari turli xil asboblar yordamida bajarilishi bilan ham kimyoviy analizdan farq qiladi.