Одоогоор физик, химийн шинжлэх ухаанд, заримдаа хоёуланд нь өөрийгөө зориулсан олон мэргэжилтнүүд байдаг. Үнэн хэрэгтээ ихэнх үзэгдлүүдийг ийм туршилтаар тодорхой логикоор тайлбарлаж болно. Бид физик судалгааны аргуудыг илүү нарийвчлан авч үзэх болно.
Аналитик химийн шинжилгээний аргууд
Аналитик хими нь химийн бодисыг илрүүлэх, ялгах, тодорхойлох шинжлэх ухаан юм. Нэгдлүүдтэй тодорхой үйл ажиллагаа явуулахын тулд химийн, физик, физик-химийн шинжилгээний аргыг ашигладаг. Сүүлчийн аргыг мөн багаж гэж нэрлэдэг, учир нь түүний хэрэглээ нь орчин үеийн лабораторийн тоног төхөөрөмж шаарддаг. Энэ нь спектроскоп, цөмийн физик, радиохимийн бүлэгт хуваагдана.
Түүгээр ч зогсохгүй химийн хичээлд бие даасан шийдлийг шаарддаг янз бүрийн төрлийн асуудлууд байж болно. Үүнээс хамааран чанарын (бодисын нэр, хэлбэрийг тодорхойлох) болон тоон (аликвот буюу дээжинд өгөгдсөн бодис хэр хэмжээгээр агуулагдаж байгааг тодорхойлох) шинжилгээний аргууд байдаг.
Тоон шинжилгээний аргууд
Эдгээр нь дээж дэх анхны бодисын агуулгыг тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Нийтдээ тоон шинжилгээний хими, физик-хими, физикийн аргууд байдаг.
Тоон шинжилгээний химийн аргууд
Тэдгээр нь:
хуваагдана.
- Бодисын агуулгыг аналитик тарааж, цаашдын үйл ажиллагаа явуулах замаар тодорхойлох боломжийг олгодог жингийн шинжилгээ.
- Эзэлхүүний шинжилгээ нь өөр өөр агрегат төлөв эсвэл уусмал дахь бодисын эзэлхүүнийг хэмжих явдал юм.
Харин энэ нь дараах дэд хэсгүүдэд хуваагдана:
- эзэлхүүний титриметрийн шинжилгээг урвалжийн мэдэгдэж буй концентрацид хэрэглэж, шаардлагатай бодисыг хэрэглэж буй урвал, дараа нь зарцуулсан эзэлхүүнийг хэмждэг;
- эзэлхүүний хийн арга нь анхны бодис өөр бодис шингээж байгаа хийн хольцыг шинжлэх явдал юм.
- эзэлхүүний тунадас (Латин sedimentum - "суурин" гэсэн үг) нь таталцлын үр дүнд тархсан системээр давхаргажилт дээр суурилдаг. Энэ нь хур тунадас дагалддаг бөгөөд түүний эзэлхүүнийг центрифугийн хоолой ашиглан хэмждэг.
Хүссэн бүрэлдэхүүн хэсгийг тусгаарлахын тулд хольцыг салгах шаардлагатай байдаг тул химийн аргыг хэрэглэхэд үргэлж тохиромжтой байдаггүй. Химийн урвалыг ашиглахгүйгээр ийм ажиллагааг гүйцэтгэхийн тулд шинжилгээний физик аргыг ашигладаг. Үүний үр дүнд нэгдлийн физик шинж чанарын өөрчлөлтийг ажиглахурвал явуулах - физик болон химийн.
Тоон шинжилгээний физик аргууд
Тэдгээрийг олон лабораторийн судалгааны явцад ашигладаг. Шинжилгээний физик аргууд нь:
- Спектроскоп - судлагдсан нэгдлүүдийн атом, молекул, ионуудын цахилгаан соронзон цацрагтай харилцан үйлчлэлд суурилж, үүний үр дүнд фотонууд шингэж, ялгардаг.
- Цөмийн физикийн арга нь судлаж буй бодисын дээжийг нейтроны урсгалд оруулах, судалснаар туршилтын дараа дээжинд агуулагдах элементүүдийн тоон агуулгыг хэмжих замаар тодорхойлох боломжтой болно. цацраг идэвхт цацраг. Бөөмийн үйл ажиллагааны хэмжээ нь судалж буй элементийн концентрацтай шууд пропорциональ байдаг тул энэ нь ажилладаг.
- Радиохимийн арга нь хувирлын үр дүнд үүссэн цацраг идэвхт изотопын бодис дахь агуулгыг тодорхойлох явдал юм.
Тоон шинжилгээний физик-химийн аргууд
Эдгээр аргууд нь бодисыг шинжлэх физик аргуудын нэг хэсэг учраас мөн спектроскопийн, цөмийн физикийн болон радиохимийн судалгааны аргуудад хуваагддаг.
Чанарын шинжилгээний аргууд
Аналитик химийн хувьд бодисын шинж чанарыг судлахын тулд түүний физик төлөв байдал, өнгө, амт, үнэрийг тодорхойлохын тулд чанарын шинжилгээний аргуудыг ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь эргээд ижил химийн, физикт хуваагддаг. ба физик-химийн (багажийн). Түүнчлэн аналитик химийн шинжлэх ухаанд физикийн шинжилгээний аргыг илүүд үздэг.
Химийн аргыг уусмал дахь урвал, хуурай аргаар явуулах гэсэн хоёр аргаар явуулдаг.
Нойтон урвал
Уусмал дахь хариу үйлдэл нь тодорхой нөхцөлтэй бөгөөд тэдгээрийн нэг буюу хэд хэдэн нөхцөл хангагдсан байх ёстой:
- Уусдаггүй тунадас үүсэх.
- Уусмалын өнгийг өөрчилж байна.
- Хийн бодисын хувьсал.
Тунадас үүсэх нь жишээлбэл, барийн хлорид (BaCl2) ба хүхрийн хүчил (H2SO4) харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсч болно. Урвалын бүтээгдэхүүн нь давсны хүчил (HCl) ба усанд уусдаггүй цагаан тунадас - барийн сульфат (BaSO4) юм. Дараа нь химийн урвал үүсэхэд шаардлагатай нөхцөл биелнэ. Заримдаа урвалын бүтээгдэхүүн нь хэд хэдэн бодис байж болох бөгөөд тэдгээрийг шүүж салгах шаардлагатай.
Химийн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд уусмалын өнгийг өөрчлөх нь шинжилгээний маш чухал шинж чанар юм. Энэ нь исэлдэлтийн процессуудтай ажиллах эсвэл хүчил-суурь титрлэх процесст индикаторуудыг ашиглах үед ихэвчлэн ажиглагддаг. Уусмалыг тохирох өнгөөр будаж чадах бодисууд нь: калийн тиоцианат KSCN (төмрийн III давстай харилцан үйлчлэлцэх нь уусмалыг цусан улаан өнгөтэй болгодог), төмрийн хлорид (хлортой устай харьцах үед сул ногоон өнгөтэй байдаг. уусмал шар өнгөтэй болсон), калийн бихромат (багасгаж, хүхрийн хүчлийн нөлөөгөөр улбар шар өнгөтэй болж өөрчлөгддөг.хар ногоон) болон бусад.
Хий ялгарах урвал нь үндсэн шинж чанартай биш бөгөөд ховор тохиолдолд ашиглагддаг. Лабораторид хамгийн их үйлдвэрлэгддэг нүүрстөрөгчийн давхар исэл бол CO2 юм.
Хуурай урвал
Ийм харилцан үйлчлэлийг шинжилж буй бодис дахь хольцын агуулгыг тодорхойлох, ашигт малтмалыг судлахад гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь хэд хэдэн үе шатаас бүрдэнэ:
- Уусах чадварын туршилт.
- Дөлний өнгөний туршилт.
- Тогтворгүй байдлын тест.
- Учир нь исэлдэх урвалыг хийх чадвар.
Ихэвчлэн эрдэс бодисыг хайлах чадварыг шалгадаг бөгөөд тэдгээрийн жижиг дээжийг хийн шатаагч дээр халааж, томруулдаг шилний доор ирмэгийн бөөрөнхийлөлтийг ажигладаг.
Дээж нь дөлийг хэрхэн өнгөөр будаж байгааг шалгахын тулд цагаан алтны утсан дээр эхлээд галын сууринд, дараа нь хамгийн их халдаг газар түрхэнэ.
Дээжийн дэгдэмхий чанарыг туршилтын элементийг оруулсны дараа халаадаг шинжилгээний цилиндрт шалгадаг.
Усан исэлдэх процессын урвалыг ихэвчлэн ууссан борын хуурай бөмбөлөгт хийж, дээжийг байрлуулж, дараа нь халаана. Энэ урвалыг хийх өөр аргууд байдаг: шүлтлэг металлаар шилэн хоолойд халаах - Na, K, энгийн халаах эсвэл нүүрсээр халаах гэх мэт.
Химийн үзүүлэлтийн хэрэглээ
Заримдаа химийн шинжилгээний аргууд өөр өөр байдагбодисын орчны рН-ийг тодорхойлоход тусалдаг үзүүлэлтүүд. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нь:
- Литмус. Хүчиллэг орчинд индикатор лакмус цаас улаан болж, шүлтлэг орчинд цэнхэр өнгөтэй болдог.
- Метилоранж. Хүчиллэг ионтой харьцвал ягаан, шүлтлэг - шар өнгөтэй болно.
- Фенолфталеин. Шүлтлэг орчинд энэ нь улаан өнгөтэй, хүчиллэг орчинд өнгөгүй байдаг.
- Куркумин. Энэ нь бусад үзүүлэлтүүдээс бага ашиглагддаг. Шүлтээр бор, хүчилд шар өнгөтэй болдог.
Чанарын шинжилгээний физик аргууд
Одоогоор тэдгээрийг үйлдвэрлэлийн болон лабораторийн судалгаанд ихэвчлэн ашигладаг. Шинжилгээний физик аргуудын жишээ нь:
- Дээр аль хэдийн хэлэлцсэн Spectral. Энэ нь эргээд ялгаралтын болон шингээлтийн аргад хуваагддаг. Бөөмийн аналитик дохионоос хамааран атомын болон молекулын спектроскопийг ялгадаг. Ялгарах үед дээж нь квант ялгаруулдаг бөгөөд шингээлтийн үед дээжээс ялгарах фотоныг жижиг хэсгүүд - атом ба молекулууд сонгон шингээдэг. Энэхүү химийн арга нь 200-400 нм долгионы урттай хэт ягаан туяа (хэт ягаан туяа), 400-800 нм долгионы урттай харагдахуйц, 800-40000 нм долгионы урттай хэт улаан туяа (IR) гэх мэт төрлийн цацрагийг ашигладаг. Цацрагийн ийм хэсгүүдийг өөрөөр "оптик хүрээ" гэж нэрлэдэг.
- Люминесцент (флюресцент) арга нь судалж буй бодисоос үүсэх гэрлийн ялгаралтыг ажиглахаас бүрдэнэ.хэт ягаан туяанд өртөх. Туршилтын дээж нь органик болон эрдэс бодис, түүнчлэн зарим эм байж болно. Хэт ягаан туяаны цацрагт өртөх үед энэ бодисын атомууд нь эрчим хүчний гайхалтай нөөцөөр тодорхойлогддог өдөөгдсөн төлөвт шилждэг. Хэвийн төлөвт шилжих үед үлдэгдэл энергийн улмаас бодис гэрэлтдэг.
- Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээг дүрмээр бол рентген туяа ашиглан хийдэг. Тэдгээрийг атомын хэмжээ болон бусад дээжийн молекулуудтай харьцуулахад хэрхэн байрлаж байгааг тодорхойлоход ашигладаг. Тиймээс болор тор, дээжийн найрлага, зарим тохиолдолд хольц байгаа эсэх нь олддог. Энэ арга нь химийн урвал ашиглахгүйгээр бага хэмжээний аналитыг ашигладаг.
- Масс-спектрометрийн арга. Заримдаа цахилгаан соронзон орон нь масс ба цэнэгийн харьцааны хэт их зөрүүгээс болж тодорхой ионжуулсан хэсгүүдийг дамжин өнгөрөхийг зөвшөөрдөггүй тохиолдол гардаг. Тэдгээрийг тодорхойлохын тулд энэхүү физик шинжилгээний арга шаардлагатай.
Тиймээс эдгээр аргууд нь хэд хэдэн давуу талтай тул ердийн химийн аргуудтай харьцуулахад эрэлт ихтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч аналитик химийн шинжлэх ухаанд химийн болон физикийн шинжилгээний аргуудыг хослуулсан нь судалгааны үр дүнг илүү сайн, үнэн зөв өгдөг.
Чанарын шинжилгээний физик-химийн (багажийн) аргууд
Эдгээр ангилалд:
- Хэмжихээс бүрдэх цахилгаан химийн аргуудгальваник элементийн цахилгаан хөдөлгөгч хүч (потенциометр) ба уусмалын цахилгаан дамжуулах чанар (кондуктометр), түүнчлэн химийн процессын хөдөлгөөн ба үлдэгдлийг судлахад (полярографи).
- Цахилгаан соронзон цацрагийн эрчмийг давтамжийн хуваарь дээр тодорхойлох мөн чанар нь ялгарах спектрийн шинжилгээ.
- Фотометрийн арга.
- Дээжээр дамжсан рентген туяаны спектрийг судалдаг рентген спектрийн шинжилгээ.
- Цацраг идэвхтийг хэмжих арга.
- Хроматографийн арга нь хөдөлгөөнгүй сорбентийн дагуу хөдөлж байх үед бодисыг сорбци ба десорбцийн давтан харилцан үйлчлэлд суурилдаг.
Хими дэх физик-химийн болон физикийн шинжилгээний үндсэн аргуудыг нэг бүлэгт нэгтгэдэг тул тусад нь авч үзэхэд нийтлэг зүйл их байдаг гэдгийг та мэдэх ёстой.
Бодисыг ялгах физик-химийн аргууд
Лабораторид шаардлагатай бодисыг нөгөөгөөсөө салгахгүйгээр гаргаж авах боломжгүй нөхцөл байдал ихэвчлэн тохиолддог. Ийм тохиолдолд бодисыг ялгах аргыг ашигладаг бөгөөд үүнд:
- Эксстракци - уусмал эсвэл хольцоос шаардлагатай бодисыг хандлагчаар (харгалзах уусгагч) гаргаж авах арга.
- Хроматографи. Энэ аргыг зөвхөн дүн шинжилгээ хийхээс гадна хөдөлгөөнт болон суурин үе шатанд байгаа бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салгахад ашигладаг.
- Ион солилцоогоор ялгах. Үр дүнд ньХүссэн бодис нь тунадасжиж, усанд уусдаггүй бөгөөд дараа нь центрифуг эсвэл шүүж салгаж болно.
- Криоген ялгах аргыг агаараас хийн бодис гаргаж авахад ашигладаг.
- Электрофорез гэдэг нь цахилгаан талбайн оролцоотойгоор бодисыг салгах ба түүний нөлөөн дор бие биетэйгээ холилдохгүй хэсгүүд шингэн болон хийн орчинд хөдөлдөг.
Тиймээс лаборант шаардлагатай бодисыг үргэлж авах боломжтой.
