Основные понятия об измерениях и измерительных приборах

Вакуумли автоматик хроматограф ХВА-2
Ушбу усул бўйича газ юритувчи СО₂, ўлчаш идишида КОН эритмасида ютилади, газ аралашмаси компонентлар эса, кетма-кет ишқор тепасида йиғилади. Компонентларнинг миқдори уларнинг хажми бўйича аниқланади.
Газ намунасини киритишдан аввал тизимга СО₂ гази берилиб, хаводан тозаланади (расм 121). Шундан сўнг, вентиль 9 очилади ва вакуумметр 10 ёрдамида назорат қилиб белгиланган вакуум ўрнатилади. Сўнгра, дифманометр (11) нинг мусбат ва манфий камераларини ажратувчи вентиль 7 беркитилади. Вентиль 9 беркитилади. Дозатор 3 ёрдамида, ажратувчи колонкага газ юритувчи ёрдамида маълум бир миқдорда анализ қилинувчи газ берилади.

Расм 121.
1-қуритгич; 2- дозатор крани; 3-дозатор; 4- ажратувчи колонка; 5 ва 7 вентиллар; 6 –ишқорли идиш; 8-форвакуум баллони; 9- вакуумга улаш вентили; 10-вакуумметр; 11- дифманометр; 12- иккиламчи асбоб.
Газ ажратиш колонкаси (4) дан ўтганда алохида компонентларга ажралади ва ишқорли (КОН) идиш (6) га компонент ёки ишқорда ютилувчи газ юритувчи СО₂ берилади. Ишқорли идишдан ютилмай чиққан газ компонентлари идиш (6) тепасида йиғилади. Ажралиб чиққан компонентлар ҳосил қилган босим дифманометр 11 билан ўлчаниб, пропорционал сигналга айлантирилади ва иккиламчи асбоб 12 ёрдамида ёзиб борилади. Олдиндан газ аралашмасининг алохида компонентларининг сорбцияланиш хусусиятларини билган холда, интеграл хроматограмма зиналари бўйича аниқланаётган компонент миқдорларини билиш мумкин.
Анализларни вакуумда ўтказилиши детектор сезгирлигини оширади, колонка ва детекторнинг термостатланиши эса, ўлчаш натижаларини яхшиланишига олиб келади.


ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ

Потенциометрияга эритмалар концентрацияларини электродлар потенциалларини ўлчашга асосланган усуллар киради. Потенциометрик концентратомер ўлчаш ячейкаси гальваник элемент ҳисобланиб, унинг электр юритувчи кучи (ЭЮК) анализ қилинаётган эритмадаги ўлчанаётган модда концентрациясига боғлиқ бўлади. Потенциометрия усули электролит эритмаларидаги хар хил ионларнинг актив концентрацияларини ўлчашда қўлланилиши мумкин. Бунда хар гал, аниқланаётган ион учун потенциал-аниқловчи бўлган, индикатор электродини танлаш керак бўлади.

Электрод эритмага чўкканда, катионлар эритмага ўтиши натижасида, металл ва эритма орасида иккиланган (двойной) электр қатлами ҳосил бўлади. Манфий зарядланган металл электроди юзаси мусбат зарядланган эритма қатламига тегиб туради. Иккиланган (двойной) электр қатлами ичида (орасида) потенциаллар фарқи ҳосил бўлади.
Металл электродни эритмага чўктирилганда, электрод ва эритма чегарасида қандайдир потенциаллар фарқи (сакраши) ҳосил бўлади ва унинг қиймати ва ишораси металл ва эритма табиатига, катионларнинг эритмадаги концентрациясига боғлиқ бўлиб, Нернст қонуни бўйича аниқланади.
=
Бу ерда, R- универсал газ доимийси;
T – эритманинг абсолют температураси;
n – металл валентлиги;
F – Фарадей сони;
P – электрод металлининг элетролитик эриш упругости;
p – металл катионларининг эритмадаги осматик босими.
Агар, Р ва р катталикларни электроддаги металл атомлари концентрацияси С ва металл катионларининг эритмадаги концентрацияси с га пропорционал деб қараш мумкинлигини ҳисобга олсак, унда,
E = = -
Электроддаги металл атомлари концентрацияси ўзгармаслигини ҳисобга олсак,
E= E₀ -
Шундай қилиб, электрод ва эритма чегарасида ҳосил бўлаётган потенциал сакраши металл катионларининг эритмадаги концентрацияси (с) га пропорционал бўлади.
Электрод потенциалини гальваник занжир тузиб ўлчаш мумкин. Бунинг учун иккинчи, потенциали, концентрация ўзгарганда, ўзгармай қоладиган солиштириш электродидан фойдаланиш керак. Ўлчаш ячейкаси ЭЮК қуйидаги алгебраик йиғиндига тенг:
E_яч= E_изм+ Е_ср ёки
Е_яч = Е_ср + Е₀ + lnc яъни, Е_яч= f(с)
Солиштириш электродлари сифатида коломель ва хлор кумушли электродлар ишлатилади.
Потенциометрик ўлчашларда стандарт солиштириш электроди бўлиб коломель электроди ҳисобланади (расм 122).
Бу электродни кам эрувчи тоза коломель солинган идиш кўринишида тасаввур қилиш мумкин. Идишнинг қолган қисми хлорли калий билан тўлдирилган.
Симоб билан контакт учун идиш тубига платина сими ковшарланган. Бу электродда потенциал сакраши симоб ва коломель чегарасида пайдо бўлади ва у коломель эритмасидаги симоб ионлари концентрациясига боғлиқ.

Расм 122.
1- яримўтказувчи пробка; 2- корпус; 3- KCl эритмаси; 4- каломель қатлами (Hg₂Cl₂); 5- ртуть қатлами; 6 – чиқиш контакти; 7 – пробка;
Коломель учун диссоциацияланиш константаси қуйидаги тенглама бўйича аниқланади:
=
Каломель кам эрийди ва диссоциацияланади, шунинг учун унинг диссоциацияланмаган молекулалари концентрациясини ўзгармас деб қараш мумкин. Шунинг учун коломельнинг ион кўпайтмаси ҳам ўзгармас катталик бўлади ва ртут потенциалини хлор иони концентрацияси орқали ифодалаш мумкин
Е = Е₀ + ln a_Hg+ = E₀ + ln
концентрацияси яхши эрийдиган KCl тузи концентрациясига боғлиқ. Одатда, ни ўзгармас ушлаб туриш учун, KCl нинг тўйинган эритмасидан фойдаланилади.
Хлоркумушли солиштириш электродлари нисбатан кам ишлатилади. Асосан, коломель электродларини қўллаш тавсия этилмаган холатларда қўлланилади.
Потенциометрик усул водород ионларининг актив концентрациясини ўлчашда кенг қўлланилади. Водород ҳамма металларга ўхшаб, фақат мусбат ионлар ҳосил қилади. Шунинг учун унга Нернст қонунининг ҳамма ҳулосаларини қўллаш мумкин. Водород ва металларнинг бундай ўхшашлиги, водород ионларининг актив концентрациясини, яъни, эритмаларнинг ишқорий ва кислота хусусиятларини ифодаловчи, рH катталикни ўлчашда Нернст қонунидан фойдаланиш имконини беради. Амалда, эритмаларнинг ишқорий ва кислота хусусиятларини водород ионларининг актив сони (концентрациялари) орқали эмас, балки, бу соннинг манфий ишорали логарифми орқали ифодаланади. Бунда, 1 дан 14 гача бўлган сонлар қатори ҳосил бўлади.
pH = - lg[H⁺] = lg
Водород ионларининг актив концентрациясини ҳисобга олганда,

p H = - lg f _H+ H⁺

Эритмаларда pH икки усул бўйича аниқланади: калориметрик ва потенциометрик. Калориметрик усулда баъзи моддаларнинг водород ионлари концентрацияси ўзгариши билан ранги ўзгариши хусусиятидан фойдаланилади. Бу усулда рН қиймати тахминан аниқланади (сифат анализи).
Потенциометрик усул текширилаётган эритмага туширилган икки махсус электродларда ҳосил бўлаётган электр потенциаллари фарқини ўлчашга асосланган. Бу электродларнинг бири солиштириш электроди бўлиб, у ўлчаш жараёнида ўзгармас потенциалга эга бўлади. Ўлчаш ва солиштириш электродларини улаганда гальваник элемент ҳосил бўлади ва ундаги ЭЮК қийматига қараб эритманинг рН қиймати аниқланади.
E = ln H⁺ f_H+
20^о С даги R, T, F сон қийматларини қўйиб, топамиз:
E = - 0.058 pH
Ушбу тенгламадан кўриниб турибдики, электрод занжиридаги кучланиш чизиқли равишда рН қийматига боғлиқ ва 20^о С температурада, рН нинг хар бир бирлигига кучланишнинг 58 мв ўзгариши тўғри келади.

Расм 123.

рН ни ўлчашда, газ кўринишидаги водород узлуксизравишда бериб туриладиган, платина қуруми билан қопланган платина пластинаси кўринишидаги водород электродидан фойдаланилади (расм 123). Бундай электрон ёрдамида рН ни 1дан 14 гача чегарада ўлчаш мумкин. Лекин бу электроддан ишлаб чиқариш шароитларида фойдаланиш ноқулай, чунки платина пластинкасини мунтазам газ кўринишидаги водород билан тўйинтириб туриш керак бўлади ва яна электродни платина кукуни эритма таркибидаги баъзи компонентларни абсорбциялаб олиши натижасида ишдан чиқиши мумкин. Шунинг учун бу электродлар лаьоратория ўлчашлари учун қўлланилиши мумкин.

Ишлаб чиқаришдаги ўлчашларда хусусиятлари водород электродларига яқин бўлган шиша ва сурма электродлари ишлатилади.