Fotometrik usulda zaharli metallarni aniqlash

I.Asosiy qism

I.1. Fotometrik analiz

Fotometrik analizda eritmadagi moddalarning rangiga qarab u yoki bu elementning miqdorini kuzatish yoki fotoelementlar yordamida, ya`ni yorug`lik energiyasini elektr energiyasiga aylantirish hisobiga aniqlanadi. Fotometrik analiz usullariga spektrofotometrik va kolorimetrik usullar kiradi.Spektrofotometrik usulda moddalarning miqdorini tahlil qilish imkoniyatlari juda katta. Bu usulda elementlar va moddalarni 20-50% konsentratsiyali miqdordan tortib 10³-10⁵% konsentratsiyali miqdorgacha aniqlash mumkin. Kolorimetrik usulda fotoelementlar yordamida moddalarni va eritmalarni rangiga nisbatan konsentratsiyasi aniqlanadi. Fotometrik analiz yordamida aniqlashni amalga oshirish uchun modda elektromagnit nurlarni yutadigan biror birikmaga aylantiriladi. So`ngra shu modda eritmasidan o`tgan nurning intensivligi o`lchanadi. Fotometrik usullar nurning ultrabinafsha, ko`rinadigan va yaqin infraqizil spektr sohalariga to`g`ri keladi.

Spektrning ultrabinafsha, ko`rinadigan va yaqin infraqizil sohalarida nurni yutadigan birikmalar hosil qilish reaksiyalari fotometrik reaksiyalar deyiladi. Fotometrik usullar bilan analiz qilinayotgan rangli birikmalar juda ko`pchilik hollarda keng yutilish polosalari bilan xarakterlanadi.

Fotometrik analizda yutilish polosasining kengligi katta ahamiyatga ega. Polosaning kengligi qancha katta bo`lsa, bir nechta birikma aralashmasini analiz qilish shuncha qiyin bo`ladi. Rang hosil qiluvchi reaktivning va kompleksning yutilish polosalari keng bo`lsaularni bir-birini qoplash (bir qismini ustma-ust tushish) ehtimolligi ortadi bu esa o`z navbatida analizni murakkablashtiradi. Polosaning kengligi, uning yarim kengligi deb ataladigan kattalik bilan xarakterlanadi.

Ko`pchilik hollarda oddiy molekulalar uchun yutilish polosasining yarim kengligi 80-100 nm gat eng. Bu kattalik qancha kichik bo`lsa shuncha yaxshi.

Moddani fotometrik usul bilan aniqlash ikki qismdan 1) aniqlanadigan moddani elektromagnit nurlarni yutuvchi birikmaga o`tkazish (aylantirish) va 2) olingan birikma eritmasi tomonidan yutilgan elektromagnit nurlar intensivligini o`lchashdan iborat bo`ladi. Amalda hamma elementlarni aniqlash uchun fotometrik usullar ishlab chiqilgan. Eritmalari spektrning ultrabinafsha, ko`rinuvchiva yaqin infraqizil qismlarini yutishi mumkin bo`lgan birikmalar olish uchun zarur bo`lgan kimyoviy reaksiyalar ba`zi ionlar uchun ishlab chiqilmagan. Shuning uchun ham fotometrik usullar moddani bevosita (to`g`ridan-to`g`ri) va bilvosita aniqlashga bo`linadi yoki boshqacha qilib aytganda fotometrik aniqlash usullari uch xil reaksiyaga asoslangan:

1.Aniqlanadigan modda X eritmasiga biror reagent R (birikmani elektromagnit nur yutilishini ta`minlaydigan kimyoviy modda) qo`shilganda elektromagnit nurlarni yutadigan XR modda hosil bo`lishi mumkin. Bu usul bevosita usul bo`1ib, X + R ↔ XR reaksiyaga asoslangan.

2.Aniqlanadigan modda X eritmasiga biror MR elektromagnit nurni yutadigan modda qo`shilganda elektromagnit nurni yutmaydigan yangi MX modda hosil bo`ladi, bu usul bilvosita usul bo`lib MR + X ↔ MX + R reaksiyaga asoslangan.

3. Aniqlanadigan modda X eritmasiga biror R reagentni qo`shganda u cho`kmaga tushishiga asoslangan usul ham bilvosita usul hisoblanadi: X + R ↔ ↓XR

Oxirgi reaksiyada hosil qilingan cho`kma ajratilib eritmaga o`tkaziladi va cho`kmani tashkil etuvchilardan biri fotometrik usul orqali aniqlanadi. Shunday qilib, bilvosita usullar elektromagnit nurlarni yutuvchi birikmani buzishga hamda cho`kma hosil bo`lish reaksiyalariga va keyin cho`kmani eritib uni bir komponentini topishga asoslangandir. Bevosita usullar eng yaxshi natija beradi. Uchinchi tipdagi reaksiyaga asoslangan usullar esa yomon natijalar beradi. Shuning uchun uni 1 va 2 xil usullar bo`lmagan holdagina ishlatish kerak. Elektromagnit nurlarning yutilish qonunlari qatoriga Buger-Lambert Ber qonuni, ortiqcha zichliklarning additivlik qonunlari kiradi. Buger-Lambert-Ber qonuni moddaning konsentratsiyasi va yutilgan nur intensivligi orasidagi miqdoriy bog’lanishni ifodalaydi. 1729-yilda Buger modda eritmasi qatlamidan o’tgan nurning yutilishi bilan qatlamning qalinligi orasidagi bog’liqlikni o’rgandi, 1760-yilda Lambert uni matematik ko’rinishda ifodaladi. Ber esa qonunni aniq eritmalarda sinab ko’rib uning to’g’riligini tekshirgan. Intensivligi I0 bo’lgan monoxromatik nur qalinligi dl bo’lgan qatlam orqali o’tganda uning intensivligi dl qiymatga kamayadi. Buni dl=αIdl tarzda ifodalash mumkin.Fotometrik o`lchashlar bo`yicha miqdoriy analiz, shuningdek fotometrik titrlash asosida ham amalga oshiriladi. Fotometrik titrlashda ham yuqorida qarab chiqilgan reaksiyaga o`xshash reaksiyalar ishlatiladi. Bu uchun nur yutadigan moddalarni aniqlash davomida titrlashning oxirgi nuqtasini topishga asoslangan.

Fotometrik titrlashda boshqa fotometrik aniqlashlarda qo`llaniladigan barcha reaksiyalarni ham ishlatib bo`lmaydi. Bu eng avvalo nur yutadigan moddaning barqarorligiga bog`liq. Fotometrik titrlash: 1. Tekshiriladigan birikma rangli bo`lganda 2. Reaksiya davomida rangli birikma hosil bo`lganda 3. Indikatorning rangi sekin o`zgarganda amalga oshirilishi mumkin. Fotometrik titrlash indikator ishtirokida yoki indikatorsiz amalga oshirilishi mumkin. Rangsiz eritmalarni aniqlashda rangli yoki rang hosil qiluvchi indikatordan foydalaniladi. Bunda ekvivalentlik nuqtasigacha optik zichlik o`zgarmaydi, undan keyin esa ortadi yoki kamayadi. Indikatorsiz titrlashni amalga oshirish uchun tekshiriladigan modda yoki reaksiya mahsuloti o`z xarakteristik yo`lagiga ega bo`lishi kerak. Spektrofotometrik miqdoriy analiz. Etalon va tekshiriladigan moddalar optik zichlarini solishtirish asosida aniqlanadigan moddaning konsentratsiyasi topilishi mumkin. Buning uchun etalon va tekshiriladigan eritmalarning optik zichliklari optimal sharoitda, bir xil to`lqin uzunligida o`lchanadi. Aniqroq natijalar olish tayyorlash tavsiya qilinadi.

Fotometrik tahlildagi xatoliklar-modda va eritmalarning murakkab ranglari bir-biriga qo`shilib ketishidan hisob-kitoblar noto`g`ri chiqishi mumkin. Bu esa o`z navbatida ko`p hollarda fotometriyaning asosiy qonunidan chetga chiqishga olib keladi. Eritmalar konsentratsiyasini fotometrik aniqlash usullari standart va tekshirilayotgan eritmalarning yorug`likniyutishi yoki o`tkazib yuborishini taqqoslashga asoslangan. Tekshirilayotgan eritma yorug`likning yutilish darajasi fotokolorometrlar va spektrofotometrlar yordamida aniqlanadi. Standart va tekshirilayotgan rangli eritmalarning optic zichligini o`lchash doimo taqqoslash eritmasiga nisbatan olib boriladi. Taqqoslash eritma sifatida tarkibida aniqlanuvchi ion bilan rangli birikma hosil qiluvchi reagentdan tashqari barcha komponentlar bo`ladigan tekshiriluvchi eritmaning bir qismidan foydalanish mumkin. Agar qo`shiluvchi reagent va taqqoslash eritmasining barcha boshqa komponentlari ham ransiz bo`lsa va spektrning ko`rinuvchi qismidagi nurlari yutmasa, taqqoslash eritmasi sifatida distillangan suvdan foydalanish mumkin.