Elеktrolit eritmalari nazariyasi va massalar ta'siriy

1.4. Fizik-kimyoviy analiz usullarining ahamiyati

Texnikaning jadal rivojlanishi moddani tekshirish usullariga tobora yangi talablar qo‘ymoqda. Keyingi vaqtlarda atom materi­allari sanoatining paydo bo‘lishi va jadal rivojlanishi, shuningdek, qattiq, olovbardoshli va boshqa maxsus po‘lat hamda qotishmalar ishlab chiqarishning o‘sishi analitik usullar sezgirligini 10–5–10–8% gacha oshirishni taqozo etmoqda.

Nihoyatda toza moddalar ishlab chiqarish va ishlatishda mod­daning asosiy massasini tashkil qiluvchi katta miqdordagi ele­mentlar ishtirokida ayrim elementlarning ultramikromiqdorlarini aniqlashga to‘g‘ri keladi. Masalan, yarimo‘tkazgichli elektron as­boblar tayyorlash uchun ishlatiladigan germaniy tarkibida qo‘shimchalar miqdori 10–7% dan oshmasligi kerak.

Fizik-kimyoviy analiz usullarida aniqlanuvchi komponentlarni moddaning boshqa tarkibiy qismlaridan ajratishga ko‘pincha ehti­yoj bo‘lmaydi, shuningdek, indikatorlar ham ishlatilmaydi. Bu usullarning yana bir afzalligi – ularning tezkorligi, nihoyatda se­zuvchanligi va tanlovchanligidir. Bularning hammasi ishlab chiqarishni jadallashtirish, ish unumdorligini oshirish, mahsulot sifatini yaxshilash, texnologik jarayonlarni to‘g‘ri boshqarishda katta ahamiyatga ega.

Keyingi vaqtlarda yarimo‘tkazgichlar sanoatining rivojlanishi munosabati bilan moddalarning tozalik darajasiga va analiz usul­larining sezgirligiga tobora katta talablar qo‘yilmoqda.

Ma’lumki, kimyoviy jarayonlarni boshqarish, avvalo, qayta ish­lanuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlarining konsentratsiyalarini o‘lchash hamda rostlash orqali amalga oshiriladi. Neftni qay­ta ishlash zavodlarida, polietilen, sintetik spirt ishlab chiqaruvchi zavodlarda, boshqa kimyoviy korxonalarda analizatorlarning sig­nallari elektron hisoblash mashinalariga yo‘naltiriladi, ular beril­gan dastur bo‘yicha barcha ishlab chiqarish jarayonlarini boshqara­di. Kimyoviy analiz amaliyotida avtomatlashtirilgan xromatograflar, spektrometrlar va boshqa analizatorlar mustahkam o‘rin olgan. Chet ellarda avtomatik ravishda ishlaydigan yangi atom-adsorb­sion va rentgen spektrometrlari, shuningdek, robot-laborantlar yaratilgan. Keyingi vaqtlarda namuna va reagentni suyuqlashuvchi oqimga kiritib, ingichka naylar orqali detektorga uzatadigan asboblar yaratildi. Bular oqim-injeksion analizatorlar (ONA) deb ataladi. Yaqin vaqtlarga qadar texnik mahsulotlar tarkibida 10–4–10–5% miqdorida bo‘ladigan qo‘shimchalar e’tiborga olmasa ham bo‘ladigan «asari» sifatida qaralar va begona moddalarning bunday miqdorlari sanoatda hamda ko‘pchilik ilmiy-tadqiqot ishlarida asosiy moddani ishlatishga xalaqit bermas edi. Hozirgi texnika uchun esa anchagina toza moddalarni ishlatish talab etiladi. Masa­lan, polietilen olish uchun foydalanuvchi etilenda qo‘shimchalar (suv, kislorod) miqdori 10–4% dan oshmasligi zarur, aks holda polietilenning unumi keskin pasayib ketadi.

Neft va gazni geokimyoviy qidirishlarda havodagi uglevodorodlarning 10–5% gacha miqdorlari aniqlanadi. Polimetall kon­larini gidrokimyoviy izlash tabiiy suvning 1 litrida bor-yo‘g‘i bir necha mikrogramm, ya’ni 10–7% konsentratsiyada mis, qo‘rg‘oshinlar borligini aniqlashga asoslangan.

Ba’zi fizik-kimyoviy usullarda tekshiriluvchi namunani par­chalamay turib analiz qilinadi (parchalamay tekshirish), bu esa sanoatning ayrim tarmoqlarida, tibbiyot, kriminalistikada va b. katta ahamiyatga ega. Parchalamay tekshirishni analizning rent­genoflyuoressent, radioaktivatsion va boshqa usullari yordamida bajarish mumkin.

Ko‘pincha aniqlanuvchi modda tekshiriladigan namunaning hajmida emas, balki uning yuzasida qanday joylashganligini aniqlash katta amaliy ahamiyatga ega bo‘ladi. Namunaning biror nuqtasidagi element aniqlanadigan bo‘lsa, bunday usul element analiz yoki lokal analiz deb ataladi. Lokal analiz metallshunoslik, mineralogiya, kriminalistika, arxeologiya va boshqa sohalarda ahamiyatga ega. Lokal analiz rentgenspektral, shuningdek, lazer mikrospektroskopiya usullari yordamida amalga oshiriladi.

Fizik-kimyoviy analiz usullarining xatoligi klassik usullarnikiga nisbatan kattaroq bo‘lib, 2–5% ni tashkil qiladi. Ammo shuni e’tiborga olish kerakki, klassik usullarda fizik-kimyoviy usullarda­giga nisbatan modda katta konsentratsiyalarda bo‘lishi talab etiladi. Aniqlanuvchi komponentning miqdori kam bo‘lganida (10–3% va kamroq) analizning klassik usullaridan umuman foydalanib bo‘lmaydi. Shunga qaramay analizning kimyoviy usullari o‘z ahamiyatini yo‘qotmagan. Xususan, modda miqdori ko‘p bo‘lganida, tekshirish yuqori aniqlikni talab etganda hamda vaqt bemalol bo‘lganda (masalan, tayyor mahsulotlar analizida, etalon­lar tayyorlashda) kimyoviy analiz usullari beqiyosdir.

Fizik-kimyoviy analiz usullarining muhim kamchiligi ularda etalonlar va standart eritmalarning (namunalarning) zarurligidir. Analizlarning to‘g‘ri chiqishi ularning sifatiga, tarkibi qay daraja­da ma’lumligiga va ular tarkibi jihatidan tekshiriluvchi namunaga naqadar yaqinligiga to‘la bog‘liq bo‘ladi.

Sanoat, fan va xalq xo‘jalik tarmoqlarining rivojlanishi kimyoviy analizning takomillashgan analiz usullarini topishni talab qiladi. Modda tarkibidagi 10–6–10–7% va undan ham oz bo‘lgan qoldiqlarning miqdorini aniqlab berish ba’zan muhim ahamiyat kasb eta­di. Masalan, raketa texnikasida materiallar tarkibidagi taqiqlangan deb ataluvchi qo‘shilmalar (Cd, Pb va boshqalar) 10–5% dan ko‘p bo‘lmasligi, atom texnikasida qurilma material sifatida ishlatiladigan sirkoniy tarkibida gafniy miqdori 0,01% dan kam bo‘lishi, yarim o‘tkazgich materiallari esa 10–11% ortiq bo‘lishi kerak.

Sirkoniy sanoatda foydali material sifatida yaroqsiz deb hisoblangan, chunki uning o‘zi tezgina radioaktivlanib qoladi; keyin­chalik nurlangan sirkoniy emas, balki oddiy sirkoniyning yo‘ldoshi gafniy ekanligi aniqlandi. Hozirgi vaqtda gafniy qo‘shilmagan sirkoniy ajratib olish usullari topildi va atom sanoatida samarali qo‘llanilmoqda.

Ko‘pgina sanoat tarmoqlarida qo‘shilmalarning 10–6% va undan oz miqdorini aniqlash oddiy ish bo‘lib qoldi. Chunki shu miqdordagi qo‘shilmalarning bo‘lishi ham mahsulotning sifat darajasini ko‘rsatadi. Keyingi vaqtlarda bunday vazifalar atom-ab­sorbsion spektroskopiya va rezonans, kinetik analiz va bir qator boshqa usullar bilan hal qilinmoqda. Hozir kimyoviy analiz ancha tezkor, aniq, avtomatlashgan, moddani parchalamay va ajratmay analiz qila oladigan fan tarmog‘iga aylanib qoldi.

Fizik-kimyoviy analiz usullarining yana bir muhim afzalligi analizni masofadan o‘tkazish imkoni borligida. Misol tarzida Oy tuprog‘ini lunoxod ichiga o‘rnatilgan rentgenoflyuoressent mosla­ma vositasida bevosita tekshirishni, Venera (Zuhra) atmosferasini tekshirishni keltirish mumkin. Yer sharoitida yuqori radioaktivlik­ka ega bo‘lgan zaharli moddalarni, shuningdek, katta chuqurlikdagi suvlarni tekshirishda hamda shunga o‘xshash masalalarni yechishda masofadan analiz o‘tkazish amaliy ahamiyatga ega.

Fizik-kimyoviy analiz usullaridan ishlab chiqarishni nazorat qilishda, ishlab chiqarish jarayonlarini boshqarishda va ilmiy-tad­qiqot ishlarini bajarishda keng foydalaniladi. Fizik-kimyoviy analiz usullarida ishlatiluvchi ko‘pchilik asboblar analiz jarayonini yoki uning bosqichlarini avtomatlashtirish imkonini beradi. Bu usullar­da tekshiriluvchi obyektlarning tarkibi haqidagi ma’lumotlarni EHM tomonidan qabul qilinuvchi elektr yoki optik signallar tarzi­da olish mumkin. Avtomatik gaz analizatorlari shaxtalardagi havo tarkibini nazorat qilib turadi. Metallurgiya sanoatida yuqori daraja­da avtomatlashtirilgan optik va rentgen kvantomerlari keng qo‘llaniladi.

Hozirgi kimyoviy analizni koordinatsiyalangan birikmalarni o‘rganish, kvant kimyosi usullari va modda tuzilishi nazariyalari, kinetik reaksiyalarsiz tasavvur etish mumkin emas.

Bu fanlarning yutuqlaridan foydalanish kimyoviy analizni boyitdi, uning imkoniyatlarini kengaytirdi. Shu bilan birga kimyo­viy analiz bu fanlarning rivojlanishiga, xalq xo‘jaligining butun sohalarini kengaytirishga o‘zining yangidan yangi yutuqlari bilan ulkan hissa qo‘shdi. Kimyoviy analiz usullaridan foylalanib fizika va qattiq jismlar kimyosi, metallurgiya katalizatorlarini o‘rganish sohalarida katta yutuqlarga erishildi. Shuni ham aytib o‘tish kerakki, analitik sintez va analiz bir-biri bilan mustahkam bog‘langan. Kimyoviy analizda, ko‘pincha, sintez qilingan mod­daning rangiga, eruvchanligiga, kristallarning o‘ziga xos shakliga qarab ham xulosa chiqariladi.

Sintez natijalari har doim analiz bilan tekshirib borilishida ham analiz va sintez birligi ko‘rinadi.