Ծավալային վերլուծություն

Ծավալային վերլուծություն, ծավալային անալիզ, քիմիական քանակական վերլուծության եղանակների ամբողջություն, երբ որոշվելիք նյութի քանակության (պարունակության) հաստատումը կատարում են ծավալները չափելու միջոցով։

Ընդհանուր բնութագիր[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծավալային անալիզի մեջ են մտնում տիտրաչափական վերլուծության շատ եղանակներ, որոնք հիմնված են հայտնի կոնցենտրացիայով նյութի լուծույթի ծախսված ծավալը չափելու վրա, որն անհրաժեշտ է համարժեքության կետը հաստատելու համար։ Տիտրաչափական եղանակները ոչ բոլոր դեպքերում են նույնանում ծավալային եղանակների հետ։ Եթե հայտնի է ծախսված նյութի լուծույթի ծավալը, բաղադրությունը և կոնցենտրացիան, ապա հեշտությամբ կարելի է հաշվել որոշվելիք նյութի քանակությունը։

Ռեակցիայի վերջը (համարժեքության կետը) հաստատելու համար օգտագործում են հատուկ սարքեր կամ ինդիկատորներ։ Ծավալային անալիզի մեջ են նաև գազային վերլուծության շատ եղանակներ, որոնց դեպքում չափում են անջատված կամ կլանված գազի ծավալը։

Ծավալային անալիզի որոշ եղանակներ հիմնված են նստվածքների ծավալը չափելու վրա, օրինակ, թուջի մեջ ծծմբի պարունակությունը կարելի է որոշել բարիումի սուլֆատի նստվածքի ծավալը աստիճանավորված փորձանոթով չափելով։

Ծավալային անալիզին հատուկ է կատարման արագությունը, բարձր զգայունությունը, ճշտությունը, քիմիական զանազան ռեակցիաների լայն օգտագործումը։

Ծավալային անալիզի տեսական հիմունքները[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծավալային անալիզը, կշռային անալիզի համեմատ, ունի մի շարք առավելություններ՝

որոշումը կատարվում է շատ արագ,
անալիզի կատարման գործողությունները պարզ են և բարդ սարքավորումներ չեն պահանջվում։

Այդ պատճառով էլ տիտրաչափական անալիզն առաջնային նշանակություն ունի լաբորատոր՝ գործնականում քիմիական, սննդի, մետալուրգիական և այլ անալիզներ կատարելիս։

Ծավալային անալիզի կատարման մեթոդիկայի մասին ավելի պարզ պատկերացում կազմելու համար քննարկենք հետևյալ օրինակը։ ՈՒնենք անհայտ քանակությամբ $NaOH$ պարունակող լուծույթ, որը տեղափոխում են կոնահատակ (տիտրման) կոլբա։ $NaOH$ -ի քանակությունը որոշելու համար այն պետք է չեզոքացնել հայտնի խտություն ունեցող որևէ թթվով։ Օրինակ՝ $H_{2}SO_{4}$ լուծույթը, որը մեկ լիտրում պարունակում է 9,8 գ $H_{2}SO_{4}$ (կամ $T_{H_{2}SO_{4}}$ =0,0098 գ/մլ)։ Այն լուծույթը, որի խտությունը հայտնի է, կոչվում է աշխատանքային կամ ստանդարտ լուծույթ։ $NaOH$ -ը չեզոքացնելու համար $H_{2}SO_{4}$ -ն ավելացնում են կաթիլ-կաթիլ՝ խառնելով (թափահարելով), մինչև ինղիկատորի գույնի փոխվելը (կարմիր գույնի)։ Աշխատանքային լուծույթը անալիզվող լուծույթին մինչև համարժեք կետը կաթիլ-կաթիլ ավելացնելու ընթանցքը կոչվում է տիտրում. Այդ նպատակով աշխատանքային $H_{2}SO_{4}$ -ի լուծույթը լցնում են բյուրետի մեջ, որը բաժանված գծիկներով մի ապակյա խողովակ է՝ ծավալը որոշելու համար։

$2NaOH+H_{2}SO_{4}=Na_{2}SO_{4}+2H_{2}O$

Տիտրումն ավարտելուց հետո բյուրետի օգնությամբ որոշում են չեզոքացման վրա ծախսված $H_{2}SO_{4}$ -ի ճիշտ ծավալը (21.05 մլ)։ Հետևաբար, չեզոքացման վրա ծախսվել է $0,0098\cdot 21.05=0.2065$ գ քիմիական մաքուր $H_{2}SO_{4}$ ։ Ըստ ռեակցիայի՝ 1 մոլ (98 գ) $H_{2}SO_{4}$ -ը չեզոքացնում է 2 մոլ (80 գ) $NaOH$ ։

Ծավալային (տիտրաչափական) որոշումների դեպքում պետք է պահպանել հետևյալ պահանջները՝

ռեակցիայի վերջնակետը (ավարտը) պետք է որոշել շատ ճիշտ և որոշակի, լուծույթի գույնի փոփոխությամբ (ինդիկատորի օգնությամբ) կամ օգտագործում են լուծույթի ֆիզիկաքիմիական ցուցանիշների (էլեկտրահաղորդականությունը, օքսիդավերականգնման պոտենցիալը և այլն) փոփոխությունները.
տիտրաչափական ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը պետք է լինի շատ մեծ, իսկ հակառակ ռեակցիայի հաստատունը՝ փոքր։ Այս պայմանը տվյալ որոշման համար ամենակարևորն Է, որովհետև այս դեպքում հավասարակշռությունը խախտելու (թեքելու) համար ռեագենտի ավելցուկ չենք կարոդ ավելացնել.
անալիտիկ ռեակցիայի արագությունը նույնպես պետք է լինի շատ մեծ, որպեսզի հնարավոր լինի ճիշտ ֆիքսել (որոշել) համարժեք կետը։
տիտրման ժամանակ կողմնակի ռեակցիաներ չպետք է տեղի ունենան։
տիտրման ընթացքում համարժեք կետը որոշելու և հիմնական ռեակցիան ընթանալու համար խանգարող նյութեր առկա չպետք է լինեն։

Ծավալային (տիտրաչափական) անալիզի դեպքում որոշումը կարելի է կատարել հետևյալ եղանակներով՝

Ուղղակի տիտրման եղանակ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ուղղակի տիտրման եղանակ, որի լավագույն օրինակը կարոդ է հանդիսանալ $NaOH$ -ի քանակության որոշման վերը բերված օրինակը։

Հետադարձ տիտրման եղանակ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Հետադարձ տիտրման եղանակ, որի էությունն այն է. որ անալիզվող (անհայտ կոնցենտրացիա, խտություն ունեցող) լուծույթին ավելցուկով ավելացնում են հայտնի խտություն (կոնցենտրացիա) ունեցող լուծույթ, լավ խառնում, որից հետո ստանդարտ լուծույթի ավելցուկը հետ են տիտրում մեկ այլ ստանդարտ (աշխատանքային) լուծույթով՝ որևէ ինդիկատորի օգնությամբ։

Ծախսված ծավալների օգնությամբ հաշվում են առաջին աշխատանքային լուծույթի ճիշտ ծավալը և որոշում անալիգի համար պահանջվող նյութի կամ տարրի քանակությունը։

Անուղղակի տիտրման եղանակ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Անուղղակի տիտրման եղանակ, որը բաժանվում է մի քանի եղանակների.

Տիտրման տեղակալման եղանակ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Տիտրման տեղակալման եղանակի դեպքում որոշվող իոնը ստեխիամետրական ռեակցիայով չի ոեակցվում աշխատանքային լուծույթի հետ։ Այդ պատճառով Էլ որոշվող իոնը փոխազդում են մեկ այլ քիմիական ռեագենտի հետ և դուրս են մղում նոր տարր, որն արդեն փոխազդում է աշխատանքային լուծույթի հետ մեկ ստեխիամետրական ռեակցիայով և համապատասխան հաշվարկներով՝ որոշելով ծախսված ծավալը, որոշում պահանջվող տարրի կամ նյութի տոկոսային պարունակությունը։ Օրինակ՝ ուղղակի տիտրման եղանակով $Na_{2}S_{2}O_{3}$ -ը լի կարելի որոշել $KMnO_{4}$ -ի օգնությամբ, որովհետև չկա մեկ ստեխիամետրական ռեակցիա։ Այդ դեպքում կարող են ընթանալ մի քանի ռեակցիաներ, ծծումբը $S_{2}^{-}$ -ից կարող է օքսիդանալ մինչև $S^{0}$ , $SO_{2}^{-}$ , $SO_{4}^{2-}$ և այլն։ Այդ պատճառով էլ որոշումը կատարում են անուղղակի եղանակով։ Սկղբում $KMnO_{4}$ -ը փոխազդում են $KI$ -ի հետ. դուրս է մղվում տարրական յոդ՝ ըստ հետևյալ ռեակցիայի հավասարման.

$2KMnO_{4}+10KI+8H_{2}SO_{4}=6K_{2}SO_{4}+2MnSO_{4}+5I_{2}+8H_{2}O$

Այնուհետև անջատված $I_{2}$ -ը տիտրում են $Na_{2}S_{2}O_{3}$ լուծույթով՝ օսլայի առկայությամբ (յոդաչափության հայտնի ռեակցիան).

$Na_{2}S_{2}O_{3}+I_{2}=Na_{2}S_{4}O_{6}+2NaJ$

Որոշում տարբերությամբ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Այս դեպքում որոշումը կատարվում է երկու նմուշներով։ Օրինակ՝ տրված է $HCl+NaCl$ խառնուրդ և պահանջվում է այդ խառնուրդում առանձին-առանձին որոշել $HCl$ -ի և $NaCl$ -ի տոկոսային պարունակություններն այդ խառնուրդում.

Նմուշում որոշում են ամբողջ քլորի ( $Cl^{-}$ ) քանակությունը, $HCl+NaCl$ խառնուրդից նստեցնելով $Cl^{-}$ -ը, $AgNO_{3}$ -ի օգնությամբ.

$HCl+NaCl+2AgNO_{3}=2AgCl+NaNO_{3}+HNO_{3}$

Նմուշից չեզոքացման եղանակով որոշում են միայն $HCl$ -ի քանակությունը։ Խառնուրդը տիտրում են $NaOH$ -ի աշխատանքային լուծույթով՝ որևէ ինդիկատորի առկայությամբ.

$HCl+NaOH=NaCl+H_{2}O$

Ստացված արդյունքներից կատարում են համապատասխան հաշվարկներ և որոշում $HCl$ -ի և $NaCl$ ^[1]-ի տոկոսային բաղադրությունը։

Ծավալային անալիզի եղանակաները[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Տիտրաչափական (ծավալային) անալիզը բաժանվում է երկու մեծ խմբերի։ Առաջին խմբի մեջ մտնում են այն եղանակները, որոնց հիմքում ընկած են իոնական ռեակցիաները՝ չեզոքացման, նստեցման և կոմպլեքսագոյացման։ Երկրորդ խմբում են օքսիդավերականգնման եղանակները, որոնք հիմնված են օքսիդավերականգնման ռեակցիաների վրա։

Եղանակները	Եղանակների ստորաբաժանում	Աշխատանքային լուծույթը
Չեզոքացման(թթվահիմնային տիտրում)	Ալկալիաչափություն՝ թթվի քանակական որոշումը Ացիդաչափություն՝ հիմքի (ալկալու) քանակական որոշումը Աղաչափություն՝ աղերի քանակական որոշումը	MeOH HA NA կամ MeOH
Օքսիդավերականգնման եղանակ	Պերմանգանատաչափություն Յոդաչափություն Բրոմատաչափություն Ցերիաչափություն Վանադաչափություն Տիտանաչափություն Նիտրիտաչափաթյան Ասկարբինաչափություն	KMnO₄ I₂ KBrO₃ Ce(SO₄)₂ NH₄VO₃ Ti₂(SO₄)₃ կամ TICl₃ NaNO₃ C₆H₈O₆
Նստվածքագոյացման եղանակ	Արծաթաչափություն Ռոդանաչափություն Սնդիկաչափություն	AgNO₃ NH₄CNS կամ KCNS Hg₂(NO₃)₂
Կոմպլեքսաչափության(կոմպլեքսագոյացման) եղանակ	Սնդիկաչափություն Ֆտորաչափություն Կոմպլեքսոնաչափություն(խելատաչափություն)	Hg(NO₃)₂ NaF Կոմպլեքսոն կամ ուրիշ կոմպլեքսոններ

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

В. Б. Алесковский, В. В. Бардин и другие. Физико-химические методы анализа. Им. «Химия» М., 1964.
Ю. С. Ляликов. Физико-химические методы анализа. Госхимиздат. 1960.
Ю. Ю. Луреье. Справочник по аналитической химии. Им. «Химия», М., 1971.

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Տես նաև[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

↑ NaCl

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 5, էջ 118)։

[1] NaCl

[1]