O'zbekiston respublikasi oliy va o'rta maxsus ta'lim vazirligi farg‘ona Davlat Universiteti Magistratura bo’limi

O'ZBEKISTON RESPUBLIKASI

OLIY VA O'RTA MAXSUS TA'LIM VAZIRLIGI

Farg‘ona Davlat Universiteti

Magistratura bo’limi

Kimyo yo’nalishi 2-bosqich magistranti
KURBANOVA MAFTUNANING

TADQIQOTNING ZAMONAVIY FIZIK-KIMYOVIY USULLARI FANIDAN
MUSTAQIL ISHI


Topshirdi: KURBANOVA M.
Qabul qildi: k.f.n. JALOLOV I.J.

FARG’ONA 2021

1 - mavzu: Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xuxusiyatlari va klassifikatsiyasi

REJA:

1. 
   Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xuxusiyatlari
   
2. 
   Fizik – kimyoviy tahlil bo’yicha olib borilgan ishlar izohi
   
3. 
   Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining klassifikatsiyasi
   

Moddalarning tuzilishi va ularning reaksiyaga kirishish qobiliyatini o’rganish bilan bog’liq muhim masalalar kimyo fanining rivojlanishidagi asosiy omillardan hisoblanadi. Ma’lumki, moddalarning tuzilishi va ularning fazoviy holatlari bir qancha klassik usullar: oksidlanish-qaytarilish, degidrogenlash reaksiyalari va turli xil hosilalarini olish orqali o’rganilib kelingan va shuning bilan bir qatorda ularning fizikaviy doimiyliklari ham aniqlanib, ma’lum kerakli ma’lumotlar olinishiga erishilgan, ammo bu usullar yordamida masalani hal etish uzoq vaqtni va moddani yetarli miqdorda bo’lishligini talab etadi. Adabiyotlardan olingan ma’lumotlarga binoan, sinxona daraxti po’stlog’idan ajratib olingan biologik faol modda-xinin alkaloidining tuzilishini aniqlashga 100 yildan ortiq vaqt sarf bo’lgan, aynan shunday misollarni kimyo fanidan bir qanchasini keltirish mumkin. Kimyo fanining juda ko’p nazariy masalalarini aniq, tezkorlik bilan hal etishda fizikaviy usullar o’zining o’rni bilan ajralib turadi.

Fizik-kimyoviy usullarni quyidagi masalalarni hal etishda ishlatish mumkin:

• 
  Reaksiya mahsulotlari va reaksion aralshmaning tarkibini sifat va miqdoriy tahlil qilish;
  
• 
  Tajribada olingan moddalarning molekulyar tuzilishining to’g’riligi haqida xulosa qilish;
  
• 
  Molekulalarning geometrik parametrlarini miqdoriy baholash va molekulada atomlarning fazoviy joylanishini aniqlash;
  
• 
  Molekulaning dinamik xossalarini tekshirish, atomlarning harakatchanligini o’rganish va bunga to’siq bo’ladigan holatlarni bilish;
  
• 
  Molekuladagi atomlarning va atom guruhlarining o’zaro ta’sirlanishlarini baholash;
  
• 
  Reaksiyalar kinetikasi va mexanizmini, hamda oraliq moddalarning tuzilishini o’rganish.
  

Fizik-kimyoviy usullarning rivojlanishi va ular yordamida moddalarning tuzilishi bilan bog’liq bo’lgan masalalarni hal etishdagi muammolar asosan XX asrga to’g’ri kelib, keng miqyosda amaliyotga ishlatilishi esa 1950 yillardan boshlanadi.

Fizik-kimyoviy usullarning rivojlanishida rus olimlaridan akademiklar: V.I.Goldanskiy, Yu.N.Molin, E.T.Lipmaa, akademiya muxbir a’zosi V.L.Tolpozeva professorlar T. Aleksanyan, Yu.D. Buchachenko, Yu.Ustinyuk va boshqa yirik olimlar o’z hissalarini qo’shganlar. Respublikamizda fizik-kimyoviy usullar yordamida moddalarning tuzilishini o’rganish bilan bo’g’liq bo’lgan muhim masalalarni o’rganishda akademiklar: O.S.Sodiqov, T.F.Oripov, professorlar: X.A.Aslonov, V.B.Leontyev, Yu.T.Toshpo’lativ, M.R.Yagudayev va bir qancha olimlar hissa qo’shganlar hamda ilmiy maqolalar chop etganlar.

Hozirgi vaqtda kimyoning turli sohalarida sifat va miqdoriy tahlillarni otkazishda optic tahlil usullarining ahamiyati ortib bormoqda. Chunki bu usullar o'zining umumiyligi, sezgirligi, ayrim moddalarning to'g'ridan-to'g'ri aniqlash imkoniyatiga egaligi ekspresligi (tahlil o'tkazish vaqtining qisqaligi), avtomatlashtirilganligi bilan ajralib turadi.

Optik tahlil usullari fizik-kimyoviy usullarning bir qismi bo’lib, nur energiyasining tahlil qilinadigan modda bilan o'zaro ta'sirini o'rganishga asoslangan. Optik tahlil usullari quyidagi qismlarga bolinadi:

• 
  Nurni yutilishiga asoslangan usullar.
  
• 
  Nurning chiqarilishiga asoslangan usullar.
  

Birinchi qismga kiradigan usullar bu:

• 
  Fotometrik
  
• 
  Kinetik
  
• 
  Emission spektral tahlil
  
• 
  Atom- absorbsion
  
• 
  Aktivatsion
  
• 
  Mass-spektral tahlil usullari.
  

Ikkinchi qismga kiradigan usullar bu:

• 
  Fluorimetrik
  
• 
  Rentgeno-fluorestsent
  
• 
  Emission-spektral tahlil usullari.
  

Nurning yutilishi yoki chiqarilishiga asoslangan tahlil usullari optic tahlil usullari deyiladi. Tahlilning optik usullari, fizik-kimyoviy usullarning bir qismi bo'lib, nur energiyasining tahlil qilinadigan modda bilan o'zaro ta'sirini o'rganishga asoslangan.

Ma'lumki mikrozarrachalarning ichki energiyasi asosan ularning (atom, molekula) yaxlit butun holdagi aylanma energiyasi, yadrolarning tebranma energiyasi va elektronlarning atom yadrolari va boshqa elektronlar ta'sirida yaratilgan elektrostatik maydondagi harakat energiyasi yig'indisidan iborat. Shuning uchun ma'lum bir energetic sathda molekulaning umumiy energiyasi, E_el>>E_tebr>E_ayl dan iborat bo'ladi. Miqdor jihatdan bu energetic sathlar quyidagicha joylashgan bo'ladi:

Molekulaning energetik sathlari.

E_el>>E_tebr>E_ayl Molekulaning energetic sathlarining rasmdagidek ifodalash mumkin. Molekulaning eng pastki E₀ elektron holati-asosiy holat deyiladi. Е₁, Е₂, holatlar esa I, II, III qo'zg'algan holatlar deyiladi. Bitta mikrozarrachaga 1-asosiy va bir necha qo'zg'algan elektron –energetik sathlar to'g'ri keladi.

Bitta elektron energetik sathga bir asosiy va bir necha qo'zg'algan tebranma energetic sathlar to'g'ri keladi. Bitta tebranma energetik sathga bitta asosiy va bir necha qo'zg'algan aylanma energetic sathlar to'g'ri keladi. Mikrozarrachalar (atom, molekula) tashqaridan biror energetik ta'sir bo'lmasa, ular eng pastki asosiy energetic holatga joylashadi. Molekulalar ma'lum bir nurlarni yutadigan bo'lsa ularning energiyasi ortadi va pastki energetic sath [E₀] dan yuqori energetic sathlar (Е₁) ga o'tadi. Mikrozarrachalarning ichki energiyasining qiymati uzluksiz o'zgarmasdan, ular ma'lum bir diskret kvantlangan energetic holatlarnigina qabul qila oladi. Nur energiyasining yutilishi uchun shu nur kvantining energiyasi kvantlangan holatlar energiyasining farqiga teng bo'lishi kerak:

АЕ=Е1-Е0

Elektronning energetik o'tishi yuz berganda (10^-8-10^-13sek) energetik jihatdan bu holat eng katta bo'lgani uchun ,birgalikda tebranma va aylanma o'tishlar ham sodir bo'ladi. Asosan shu sababdan, molekulalar yutilish spektirida chiziqlar emas yo'laklarni (polasa) kuzatish mumkin. Nurning yutilish intensivligi, pastki energetik holatda joylashgan molekulalar soniga, o'tish ehtimolligiga va molekulaning o'lchamiga (katta-kichikligi)ga bog'liq. Har qanday elektromagnit nur quyidagi qiymatlar bilan xarakterlanadi.

E=hv – foton energiyasi, e.v X - to' lqin uzunligi, nm, A₀

v=c/X-chastota, bir sekundda sodir bo'ladigan tebranishlar soni sek^-1 v=1/X-to'lqin soni, 1sm masofaga to'g'ri keladigan tebranishlar soni sm-¹.

To'lqin uzunligi qarab, elektromagnit nurlar spectral sohalarga bo'linadi. Mikrozarrachalar (atom, molekula) tashqaridan biror energetik ta'sir bo'lmasa, ular eng pastki asosiy energetic holatga joylashadi. Molekulalar ma'lum bir nurlarni yutadigan bo'lsa ularning energiyasi ortadi va pastki energetic sath (E₀) dan yuqori energetic sathlar (Е₁) ga o'tadi.

Optik spektroskopiya asoslari: Optik tahlil usullari kimyoviy tadqiqotlarda keng tarqalgan va amaliy jihatdan katta ahamiyatga ega. Hozirgi zamon optik tahlil usullarida aniqlanayotgan moddani fizik yoki fizik-kimyoviy xossalari (matematik

Yoki grafik bog'liqligi) o'rganiladi. Eng asosiysi kimyoviy tahlilda bu to'g'ri usulni tanlash, analitikning malakasiga bog'liq. Har bir usulni ishlatish uchun usulning afzalligini, kamchiligini va metrologik xususiyatlarini bilish kerak (bu 1- jadvalda keltirilgan).

Elektromagnit nurlarning yutilishi molekulalarning umumiy xossasi hisoblanadi, ammo yutilish hodisasi tanlash xususiyatiga egadir, ya'ni ma'lum to'lqin uzunligidagi nurlar molekula tomonidan kuchli yutilishi mumkin, boshqa to'lqin uzunligidagi nurlar esa kuchsiz yoki butunlay yutilmasligi mumkin. Yutilish doirasi spektr chizigi deyiladi. Spektr chiziqlarining umumiy yigindisi yutilish spektri deyiladi .

1-jadval

Optik tahlil metodlarining sezgirligi

№	Usullar	Sezgirligi
1	Fotometriya	40 - -0 - - -0
2	Fluorimetriya	10-5-10-8
3	Kinetik	8 - -0 - 40 - -0
4	Emission-spektral	10^-7
5	Atom -absorbtsion	10^-5
6	Rentgeno-fluorestsent	10^-5-10^-6
7	Aktivatsion	10^-13gacha
8	Mass-spektral	10^-14gacha

Elektromagnit nurlarning asosiy tavsifi bu tolqin uzunligi yoki tebranmasi (ko'pincha tebranmani o'rniga to'lqin soni ishlatiladi). Elektromagnit spektr bu – elektromagnit nurlanishning har xil to'lqin uzunligidir. Spektrofotometriyada ultrabinafsha (UB), ko'rinadigan va infraqizil (IQ) elektromagnit spektrlarning soxalari ishlatiladi.

2-jadval Elektromagnit nurlarining spektral sohalari

	UB	Ko'rinadigan nur	И+
N,cm-1	50000-25000	25000-15000	<15000
X, нм(10-9м)	200-400	400-700	>700

Atom yoki molekulalarning ichki energiyasi asosan ularning yaxlit butun holdagi aylanma energiyasi, yadrolarning tebranma energiyasi va elektronlarning atom yadrolari va boshqa elektronlar ta'sirida yaratilgan elektrostatik maydondagi harakat energiyasi yig'indisidan iborat .Shuning uchun ma'lum bir energetic satxda molekulaning umumiy energiyasi:

Е=Е_el + Е_tebr + E_ayl dan iborat bo'ladi. Molekulaning energetic sathlarini 1-rasmdagidek ifodalash mumkin. Molekulaning eng pastki Eo electron holati –asosiy holat, E esa qo'zg'algan holat deyiladi.

Bitta elektron energetik sathga asosiy va bir necha qo'zg'algan tebranma energetic sathlar to'g'ri keladi. Bitta tebranma energetik sathga bitta asosiy va bir necha qo'zg'algan aylanma energetic sathlar to'g'ri keladi. Atom yoki molekulaga tashqaridan biror energetic ta'sir bo'lmasa , ular eng pastki asosiy energetic holatga joylashadi.

3-jadval: To'lqin uzunligi va chastotani o'lchashda ishlatiladigan birliklar

.Tavsif	O'lcham birligi	Qisqartirilgan belgisi	Ta'rifi
To'lqin uzunligi X	Mikron Millimikron Angstrem	Мк Ммк А0	1мк= 10-4см= 10-6м 1ммк= 1нм=10-7см =10-9м 1А0=10-8см=10-10м
Chastota,v	_	CeK-1	1sekunddagi tebranishlar soni
To'lqin soni ,	_	См-1	1smdagi tolqinlar soni

Hosil qilish usullariga qarab spektrlar uch xilga bo'linadi: yutilish, tarqatish, sochilish. Ularning spektr chiziqlarining jadalligi molekulalar soniga va kvant mexanikasi qoidalari asosida bo'ladigan o'tishlar ehtimolligiga bog'liq bo'ladi. Spektr chiziqlarining kengligi va shakli molekula ko'rsatkichlarining yig'indisiga va modda xususiyatlariga bog'liq bo'ladi.

Fizik – kimyoviy tahlil bo’yicha olib borilgan ishlar izohi

Amaliyotda keng miqyosda ishlatiladigan fizik-kimyoviy usullarning nazariy asoslari va ishlatilish imkoniyatlarini e’tiborga olib, quyidagi turkumlarga bo’lish mumkin: optic spektroskopiya, radiospektroskopiya, difraksiyali usullar va ionizatsiyali usullar. Optik spektroskopiyaning bir qancha turlari mavjud bo’lib, ularga IQ, UB spektroskopiyalari, atom-adsorbsiyali (yutilish) spektroskopiya, optic burilish dispersiyasi va aylanma dixrozmlarni misol qilib ko’rsatish mumkin.

Radiospektroskopiya turlariga- yadroviy magnit rezonans va electron paramagnet rezonanslarni ko’rsatish mumkin.

Ionizatsiyali usullarga - mass-spektroskopiya turini ko’satish mumkin va ushbu uslubda asosan organic moddalar, tabiiy birikmalar va ularning hosilalarining tuzilishini

Aniqlashda samarali natijalarni olish mumkin. Anorganik moddalarning tuzilishini aniqlashda esa yuqori haroartli mass-spektrometriya turidan foydalaniladi.

Yuqorida bayon etilgan fizik-kimyoviy usullar moddalarning tuzilishi va hosilalari bo’yicha bergan ma’lumotlari bilan bir-biridan farq qiladilar va bu usullardan birgalikda foydalanilgandagina modda tuzilishi haqida to’liq ma’lumot olish mumkin.

Fizik-kimyoviy tahlil usullari yordamida faqat organic moddalarning kimyoviy tarkibi, fazoviy holati va electron tuzilishini o’rganibgina qolmasdan, balki ularning kristallik tuzilishi va molekulaning geometriyasini (rentgen-tuzilish tahlili, neytronografiya va elektronografiya) ham aniqlash mumkin. Suyuq kristallar molekulasining fazoviy holatini o’rganishda gaz elektronografiyasi bilan YaMR spektrlarini birgalikda ishlatish maqsadga muvofiq hisoblanadi.

Fizik-kimyoviy usullar nazariy masalalarni hal etish bilan bir qatorda amaliyotda xalq xo’jaligining ko’pgina sohalarida ham o’z o’rnini topgan. Jumladan, tibbiyotda hamda qishloq xo’jaligida ishlatiladigan dorivor moddalarni ishlab chiqarishda ularni standartlashtirish ishlarida va tashqi muhitdagi zaharli moddalar miqdorini aniqlashda yetarli ma’lumot beradi.

Kimyo sohasi bo’yicha yetishib chiqqan yosh mutaxassislar zamonaviy fizik- kimyoviy tahlil usullari haqida yetarli ma’lumotga, bilimga ega bo’lishlari kerak. Tahlilning fizik-kimyoviy usullarini kimyoviy reaktsiyalar vaqtida sodir bo’ladigan fizikaviy o’zgarishlarni tekshirishga asoslangan. Fizik-kimyoviy usullardan biri – kolorimetrik tahlil. Kolorimetrik tahlil moddaning kontsentratsiyasi o’zgarishi bilan eritma rangining intensivligi o’zgarishini aniqlashga asoslangan. Tahlilning konduktometrik usulida esa eritma kontsentratsiyasi o’zgarganida elektr o’tkazuvchanlikning o’zgarishi aniqlanadi.

Turli moddalar o’ztabiatiga bog’liq ravishda bir xil adsorbentga turlicha yutilishi mumkin. Adsorbent sifatida alyuminiy oksididan foydalanib moddalar aralashmasi tarkibiy qismlarga ajratiladi. Bu usul xromatografiya usuli bilan mashg’ul. Shuni eslatib o’tish lozimki, fizikaviy va fizik-kimyoviy usullar xilma-xil murakkab tuzilishdagi asboblar qo’llashni talab qiladi. Ana shu sababli kimyoviy tahlil usullari qulay va ulaming qishloq xo’jaligida qo’llanilish sohasi ham keng. Bo’lajak mutaxasislar kimyoviy tahlil usullari bo’yicha mukammal bilimga ega bo’lishlari kerak. Fizik-kimyoviy tahlil usullari alohida fan sifatida anorganik va organic moddalarning tarkibini aniqlash masalalari bilan shug’ullanadi. Shuning uchun bu fan kimyoviy ishlab chiqarishga bevosita bog’lanadi. Har qanday ishlab chiqarish korxonalarida ishlab chiqariladigan mahsulotning davlat standartiga mos keladigan tarkibini aniqlash laboratoriyalari mavjuddir. Shuning uchun bu fanda kimyoviy ishlab chiqarishdagi moddalarning tahlil masalalari ham qarab chiqiladi. Fizik- kimyoviy tahlil usullari fanini o’rganish jarayonida ta’lim berishning yangi zamonaviy o’qitish vositalaridan foydalangan holda olib boorish yaxshi samara beradi. O’qishda yangi pedagogic texnologiyaning turli usullaridan, chunonchi, muammoli o’qitish texnologiyasi, interfaol usullaridan foydalanish, komp’yuterlashtirish, electron versiyalarni qo’llash, internetdan olingan ma’lumotlardan foydalanish Fizik va fizik-kimyoviy tahlil usullarni nazariy va amaliy jihatdan o’zlashtirishda yaxshi samara beradi.

Asosiy fizik-kimyoviy tahlil usullari

Tahlil usullari	Usul qanday hodisaga asoslangan	O’lchaniladigan qiymat