Kimyoviy analiz metodlari ma’ruza matni

Nefelometriya va turbidimetriya

Nefelometrik va turbidimetrik analiz usullari suspenziyalar, emulsiyalar, turli muallaq zarrachali suyuqliklar (osmalar) va boshqa loyqa muhitlarni analiz qilishda ishlatiladi. Bunday mu- hitdan o‘tgan yorug‘lik dastasining intensivligi nurning muallaq holdagi zarrachalar bilan to‘qnashuvi natijasida sochilishi va boshqa jarayonlar tufayli kamayadi.
Analizning nefelometrik usuli suspenziyalarning eritmadagi zarrachalari tarqatgan yorug‘lik intensivligini o‘lchashga asoslan- gan. Turbidimetrik analiz usuli esa shu muhitdan o‘tgan yorug‘lik intensivligini o‘lchashga asoslangan.

4

4
Turbidimetrik va nefelometrik analiz usullarini amalga oshirish uchun aniqlanuvchi element yoki aniqlanuvchi modda ionlari kam eriydigan birikma holiga o‘tkaziladi. Bu birikma cho‘kma hosil bo‘lishining boshlang‘ich davrida nisbiy barqaror dispers sis- tema hosil qilishi kerak. Bu shartlarga SO^2– bilan Ba²⁺, Cl^– bilan Ag⁺, Ca₂O^2– bilan Ca²⁺ orasidagi va boshqa reaksiyalar javob be- radi. Boshlang‘ich eritma yangi qattiq fazaga nisbatan o‘ta
to‘yingan bo‘lib qolganida, ya’ni quyidagi tenglamadagi shart ba- jarilganda cho‘kma hosil bo‘ladi:
[M⁺]·[A^–] > EK_MA
Bu yerda [M⁺] va [A^–] – eritmadagi ionlar konsentratsiyalari, EK_MA – birikmaning eruvchanlik ko‘paytmasi.
Analitik maqsadlar uchun suvda eng kam eruvchi cho‘kmalar qulay. Miqdoriy aniqlash uchun qulay bo‘lgan cho‘kmaning hosil bo‘lishi ko‘p jihatdan uni cho‘ktirish sharoitiga – haroratga, reak- siyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyalariga, pH ga, reaktivni qo‘shish tezligiga va boshqalarga bog‘liq bo‘ladi.
Kristallanish jarayonlarida induksion davr bo‘ladi – bu rea- gentlar aralashtirilishidan to ko‘zga ko‘rinuvchi kristall cho‘kma hosil bo‘lishigacha o‘tgan vaqtdir. Induksion davrni reagentlar- ning boshlang‘ich konsentratsiyalari bilan bog‘lovchi empirik (taj- riba yo‘li bilan topilgan) tenglama bor:
tCⁿ = K
i 0
Bu yerda t_i – induksion davr;

0
C ⁿ – aralashtirib bo‘lingan paytdagi boshlang‘ich konsentra- tsiya;
n va K – empirik konstantalar.
Ma’lumki, kristallanishda sistemada avval yangi qattiq faza ju- da mayda zarrachalarining kurtaklari paydo bo‘ladi, so‘ngra kristal- lar o‘sa boradi. Kristall kurtaklari hosil bo‘lishining hozirgi termo- dinamika nazariyasiga binoan atrofdan ajratilgan sistema holatining har qanday pirovard o‘zgarishi (energiyasi o‘zgarmaganida) uning entropiyasini o‘zgartirmasa, bunday sistema mutlaq barqaror bo‘la- di. Agar holatning ba’zi pirovard o‘zgarishlari natijasida entropiya ortsa, sistema nisbiy barqaror (metastabil) bo‘ladi. Metastabil siste- maga o‘ta to‘yingan eritma misol bo‘la oladi, chunki kristallanish- da uning entropiyasi pirovard qiymatga oshadi.
Turbidimetriyada dispers sistema agregativ barqaror bo‘lishi zarur. Dispers sistemaning barqarorligi deyilganda uning xossala- rining vaqt o‘tishi bilan o‘zgarmasligi tushuniladi. Bunga birinchi navbatda dispersligi va zarrachalarning hajmda taqsimlanishi o‘zgarmasligi, eritma cho‘kmadan ajralmasligi, zarrachalararo ta’sirlanishga barqarorligi kiradi.
Real (amaliy) sharoitlarda sistemaning agregativ barqarorligi termodinamik omillargagina emas, shuningdek, kinetik sabablar- ga ham bog‘liq bo‘ladi. Bularga zarrachalarning to‘qnashishi, dif- fuziya, elektrostatik o‘zaro ta’sir, fazalar chegarasida qo‘sh elektr qavati hosil bo‘lishi va boshqalar kiradi. Amaliyotda fazalararo ta’sir boshlang‘ich eritmaga kuchli elektrolitlar qo‘shish orqali bartaraf etiladi, koagulyatsiya tezligi esa muhit qovushqoqligini oshirish evaziga pasaytiriladi.
Kam eruvchan moddaning hosil bo‘lish paytidagi muallaq zarra- chali eritmasidan iborat bo‘lgan geterogen dispers sistemadan yorug‘lik o‘tganida uning dispers faza zarrachalari tomonidan yoyi- lishi va yutilishi natijasida yorug‘lik oqimining intensivligi pasayadi:
I_o=I_yut+I_yoy+I
Bu yerda I_o, I_yut, I_yoy, I – tegishlicha tushuvchi, yutiluvchi, yoyiluvchi va o‘tuvchi yorug‘lik oqimlarining intensivligi. Yoyil- gan nur intensivligi I_yoy zarrachalarning o‘lchamlariga va soniga yoki modda miqdoriga mutanosib bo‘ladi:
I_yoy=R · C
Bunda C – konsentratsiya; R – empirik konstanta. Nefelomet- riya yordamida suvda erimaydigan, lekin barqaror suspenziyalar hosil qiluvchi moddalarning konsentratsiyalari o‘lchanadi. Nefe- lometrik o‘lchashlar uchun nefelometrlardan foydalaniladi. Ular- dan eng ko‘p ishlatiladigani НФМ va ЛМФ–69 (32-rasm). Erit- malarning loyqaligini o‘lchash, suspenziya va aerozollarni analiz qilish uchun ishlatiladigan maxsus ФЭН–90, LM–110, AS–103 rusumli nefelometrlar ham ishlab chiqilgan.
Suspenziya zarrachalari tomonidan yoyilgan yorug‘lik intensiv- ligi Reley tenglamasiga bo‘ysunadi:
^ n² − n² N υ^{2 }
I = I _ ^{1 2} ⋅ (1 + cos² β)_

n


^{Q O} 2
2
^{λ4 ⋅r 2} 

Bunda n₁ va n₂ – tegishlicha zarrachalar va muhitning nurni sindirish ko‘rsatkichi, N – nurni yoyuvchi zarrachalarning umumiy soni,  – ayni zarrachaning hajmi, λ – tushuvchi yorug‘likning to‘lqin uzunligi, r – manbadan yoyilgan nurni qabul

qiluvchi moslamagacha bo‘lgan masofa, β – tushuvchi va tarqaluv- chi nurlar orasidagi burchak.

31. 
    rasm. Nefelometrik va turbidimetrik analiz asboblari sxemasi:
    

a – nefelometrik o‘lchashlar; b – turbidimetrik o‘lchashlar; 1, 2 – fotoelementlar; 3 – kyuveta; 4 – ЛMФ–69 asbobning umumiy ko‘rinishi.
Diametri o‘nlab nanometrlarda o‘lchanuvchi yirik zarrachalar ishtirokida Reley qonuniga bo‘ysunish buziladi. Ammo bu zarra- chalar ishlashda qiyinchilik tug‘dirmaydi, chunki intensivlikning konsentratsiyaga bog‘liqligi darajalash grafigi yordamida aniqlana- di. Berilgan sistemani tekshirishda sindirish ko‘rsatkichlari n₁ va n₂ o‘zgarmas kattalik bo‘lib qolaveradi, r va β qiymatlari esa as- bobning tuzilishiga bog‘liq bo‘ladi va ular ham o‘zgarmaydi. Bu holda Reley tenglamasi quyidagicha o‘zgaradi:
N υ²
I_Q = KI_{O λ4}
Bunda K – mutanosiblik koeffitsienti.
Ushbu tenglamadan yoyilgan nur oqimining intensivligi dispers zarrachalar miqdoriga, ya’ni aniqlanuvchi modda konsentratsiyasiga mutanosib, degan xulosa kelib chiqadi. Yoyilgan nur oqimining in- tensivligiga zarrachalarning miqdoridan tashqari ularning o‘lcham- lari ham ta’sir ko‘rsatadi. I/λ⁴ yoyilgan yorug‘lik intensivligi to‘lqin uzunligining qisqarishi natijasida tez ortib borishini ko‘rsatadi. Agar tekshirilayotgan suspenziyaga oq nur tushirilsa, qisqa to‘lqinlar an- cha ko‘proq tarqalishi natijasida tarqalgan yorug‘lik zangori bo‘lib ko‘rinadi, o‘tuvchi yorug‘lik esa qizg‘ish tusga ega bo‘ladi.