S. Gaziyeva ta’limda innavatsion texnologiyalar

IV.NAZARIY MATERIALLAR

1. Fanga kirish

2. Analitik reaksiya va reagent xaqida tushuncha

3. Tahlil turlarining tasnifi

4. Analitik reaksiyaning sezgirlig

5. Analitik reaksiyaning samarasiga ta’sir etuvchi omillar

1. 
   Kirish
   

Analitik kimyo – kimyo va fizika qonunlari asosida moddalarni atom, molekulyar, fazoviy tuzilishini o‘rganuvchi, sifat va miqdoriy tahlil usul va uslublarini ishlab chiquvchi, kimyo fanining alohida bo‘limidir.

Analitik kimyoni fan sifatida shakllanishi uzoq tarixga ega bo‘lib, unga qadimda Lomonosov M.V., Mendeleev D.I., O‘rta Osiyo omillaridan Ar.Roziy, Xaziniy kabi olimlar bilan bir qatorda Alekseev V.I., Alimarin A.P., Zolotov YU.A., Xaritonov YU.YA. kabi rus olimlari bilan bir qatorda Tolipov SH.T., Azizov M.A., Parpiev N.A. va boshqa qator o‘zbek olimlari xam o‘z xissalarini qo‘shganlar. Sifat tahlilga ingliz olimi Boyl, miqdoriy tahlilga M.V. Lomonosov asos olgan.

Tahlil asosini tashkil etuvchi tamoillar: bayoni tahlil usulini tashkil etadi.

Tahlilning bajarilish tartibi – reaksiya sharoiti, harorati kabi omillar bayoni, tahlil uslubi deyiladi.

Analitik kimyo farmatsevtik, toksikologik farmakognoziya va dori vositalari texnologiyasi kabi mutaxassislik fanlarga zamin tayyorlaydi.

Analitik kimyo 3 tarkibiy qismi:

Sifat, miqdoriy va uskunaviy tahlil usullaridan iborat bo‘lib, uskunaviy usul dastlabki ikkala usulda xam qo‘llanadi.

1. 
   Kimyoviy sifat tahlilning maqsadi – modda tarkibidagi element, ion, atomlar guruxi, molekulalarni ochish – ya’ni mavjudligini isbotlash.
   
2. 
   Kimyoviy miqdoriy tahlilning maqsadi – moddaning miqdoriy tarkibi, ya’ni undagi element (ashyodagi moddalar) miqdoriy nisbatlarini aniqlashdan iborat.
   
3. 
   Uskunaviy usullarda moddaning sifat va miqdoriy tarkibi fizik asboblar vositasida modda (ashyo) fizik-kimyoviy xossalarini o‘rganish asosida bajariladi.
   

Biror tashqi belgi – cho‘kma yoki gaz ajralishi, cho‘kmani erishi, rang o‘zgarishi kabi tashqi samara bilan boradigan reaksiyalar analitik reaksiya deyiladi.

Eritmadan izlanuvchi ionni ochish uchun ishlatiladigan reaktiv – reagent deb ataladi. Reagentlar (reaksiyalar) uch turga bo‘linadi:

a) Spetsifik (maxsus) reagent murakkab aralashmadagi faqat bitta iongagina xos tashqi samara beradi – NH₄⁺ + OH^- → H₂O + NH₃↑

b) Selektiv reagent (yoki reaksiya) tashqi belgisi, xalaqit beruvchi ionlar bo‘lmaganda, ayrim ionlargagina xos bo‘ladi

2Ag⁺+ CrO₄^3- → 2Ag₂CrO₄↓ to‘qsariq (Ba²⁺, Pb²⁺, Sr⁺² lar) uchun sariq cho‘kma

1. 
   Analitik kimyoda maqsadga ko‘ra moddalarni element, funksional, molekulyar va fazoviy xolatlari tahlil etiladi:
   

a) Alangani bo‘yalish reaksiyasi: Na⁺ – cariq, Sr²⁺ – qizil, K⁺ – binafsha ranglarga alangani bo‘yaydi.

b) Quruq tuzlarni tuyish (ezish)

FeCl₃ + 3NH₄NCS → 3NH₄Cl + Fe(NCS)₃ qizil

v) Tuzlarni cho‘g‘latib dur xosil qilish

3NaNH₄HPO₄ + 2Cr(OH)₃ t˚ → Na₃PO₄ · CrPO₄ yashil yoqut

BaCl₂ + Na₂CO₃ → 2NaCl + BaCO₃ ↓ oq

↓BaCO₃ + 2CH₃COOH → Ba(CH₃COO)₂ + H₂CO₃

NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂↑

och xavorang CuSO₄ + 4NH₄ON → 4H₂O + [Cu(NH₃)₄] SO₄ yorqin ko‘k

Tahlilni tomchi, mikrokristalloskopik va boshqa usullari ham mavjud.

1) Tizimli tahlilda – guruh reagenti ta’sirida murakkab aralashma ionlarning ayrim guruhlariga ajratib, so‘ngra ma’lum izchillik, tartibda ochiladi.

2) Karsli tahlilda – izlanayotgan ion eritmaning ayrim bir ulushi (qismidan) maxsus yoki selektiv reagent vositasida istalgan tartibda ochiladi.

4. Analitik reaksiyaning sezgirligi

Reagent analitik samara berishi uchun kifoya etadigan ochiluvchi ionning minimal (eng kichik) konsentratsiyasi analitik reaksiyaning sezgirligi deyiladi.

2K⁺ + Na⁺ + [Co(NO₂)₆]³⁺ → K₂Na[Co(NO₂)₆]↓ sariq

bundanda suyultirilgan eritmada analitik samara kuzatilmaydi.

K⁺ ionini uzum kislotasining nordan tuzi eritmasi bilan ochish K⁺ ionini konsentratsiyasi 13 barovar ko‘p ya’ni 1000ml suvda 1g K⁺ mavjud bulganda ham, analitik samara, oq cho‘kma xosil bo‘ladi, undan kichak konsentratsiyada analitik samara kuzatilmaydi

K⁺ + HC₄H₄O₆^- → KHC₄H₄O₆^- ↓ 1 : 1000

Binobarin birinchi reaksiya ikkinchisiga nisbatan 13 marta sezgir.

Analitik reaksiyaning sezgirligi uzviy bog‘langan to‘rt o‘lchamlarda ifodalanadi.

1. 
   Ochish minimum – m (mkg) chegaraviy suyultirilgan eritmaning minimal hajmida ochilishi mumkin bo‘lgan modda (ion)ning mikrogrammlarda ifodalangan minimal massasi (1mkg = 10^-6 g).
   
2. 
   Minimal xajm V_min – chegaraviy suyultirilgan eritmaning analitik samara kuzatilishiga kifoya etadigan eng kichik hajmi.
   
3. 
   Chegaraviy konsentratsiya, C_lim – ayni reaksiya bilan ochilishi mumkin bo‘lgan ionning g/sm³ birlikda ifodalangan eng kichik konsentratsiyasi.
   
4. 
   Suyultirish chegarasi, W - tarkibida bir gramm ochiluvchi ion tutgan, chegaraviy suyultirilgan, eritmaning maksimal hajmi, sm³/g birlikda ifodalanadi C_lim = 1/W.
   

YOki W = 1g (NH₄⁺) : 2000 litrda

Analitik reaksiya samarasiga xarorat, muhit, halaqit beruvchi ionni niqoblovchi moddalar ta’sir etadi.

Misol: 1) K⁺ + HC₄H₄O₆^- → KHC₄H₄O₆ ↓ reaksiyasida, neytral muxitda, probirka devorlarini ichki tomonidan shisha tayoqcha bilan ishqalab, sovutilgandagina tegishli samara, oq kristall cho‘kma, hosil bo‘ladi.

2) K⁺ kationini natriy kobaltinitrit bilan ochishda, o‘xshash samara bergani sababli, xalaqit beruvchi NH₄⁺ kationini niqoblash formalin ta’sirida xosil bo‘lgan kislotani soda bilan neytrallab bajariladi

Kation va anionlarning tahlili ularning tasnifiga ko‘ra bajariladi. Analitik kimyodan dastlabki darslikni yozgan prof. Menshutkin taklif etgan, mumtoz – sulfidli, klassifikatsiya kationlarni sulfid ioni bilan hosil qilgan sulfidlari hossalarini farqiga asoslangan. Bu tasnifda gurux reagenti sifatida zaharli N₂S eritmasi qo‘llanishi sababli hozirgi vaqtda sifat tahlil, kationlarni kislota-asos xossalariga ko‘ra tuzilgan tasnif asosida bajariladi.

1. 
   Tahlil usuli – tahlil asosini tashkil etuvchi tamoil.
   
2. 
   Tahlil uslubi – tahlilni bajarilish tartibi.
   
3. 
   Spetsifik reagent – murakkab aralashmadagi faqat bitta iongagina xos reagent (reaksiya).
   
4. 
   Selektiv reagent – xalaqit beruvchi ionlar bo‘lmaganda ayrim ionlarga tanlab ta’sir etuvchi reagent.
   
5. 
   Gurux reagenti – ionlar guruxi bilan bir xil analitik samara beruvchi reagent.
   
6. 
   Tahlil turlari: element, funksional, molekulyar, fazoviy va farmatsevtik tahlil.
   
7. 
   Namuna massasiga ko‘ra – makro, yarim-mikro, mikro, ultramikro usullar.
   
8. 
   Bajarilish uslubiga ko‘ra – quruq va xo‘l usullar.
   
9. 
   Bajarilish tartibiga ko‘ra – tizimli (sistematik) va karsli usul.
   
10. 
    Analitik reaksiya sezirligi – ochilishi mumkin bo‘lgan ionning minimal konsentratsiyasi.
    

1. Analitik kimyo fani, uning maqsadi, vazifalari

2. Analitik reaksiya, kasrli, tizimli, makro va mikro taxlil tushunchalarini izoxlang

3. Ionlarning analitik tasnifining asosi

4. Sifat taxlililning kislota-asos usulida guruh reagentlari sifatida qanday moddalar qo‘llaniladi, I guruh kationlarini ayting.

5. Maxsus, selektiv va guruh reagenti, reaksiyalarini ta’riflang.

6. Analitik reaksiya sezgirligi nima bilan tavsiflanadi. Aniqlanish chegarasi, chegaraviy suyultirish, chegaraviy konsentratsiya nima?

7. Ammoniy nitrat va ammoniy xlorid tuzlarining termik parchalanishi reaksiya tenglamalarini yozing.

8. Dorivor modda sifatida I guruh kationlarining qaysi tuzlari

9. “Nazorat tajriba”si nima va u qanday bajariladi?

1. 
   Natriy kationini suvdagi eritmadan ruxuranil atsetat bilan mikrokristalloskopik reaksiya:
   

vositasida V_min = 0,05 ml hajm eritmadan ochish minimumi m = 0,125 mkg = 0,125 γ. Suyultirish chegarasini hisoblang. (Javobi: 4∙10⁵ ml/g).

2. Kaliy K⁺ kationini geksaxlorplatinat – ioni bilan sariq rangli kaliy geksaxlorplatinat cho‘kmasini xosil qilish

2K⁺ +[PtCl₆]^2-→ K₂[PtCl₆]↓

reaksiyasining suyultirish chegarasi 1·10⁴ ml/g.Agar chegaraviy suyultirilgan eritmaning minimal hajmi Vmin = 0,05 ml bo‘lsa shunday eritmadan kaliy kationini ochish chegarasi m ni hisoblang. (Javobi: 5 mkg =5 γ).

Foydalanilgan adabiyotlar

1. Analiticheskaya ximiya. problemы i podxodы. tom 1. R. Kelnera, J.-M. Merme, M. Otto, G.M. Vidmer. - M. Mir, Izdatelstvo AST, 2004

2. Analiticheskaya ximiya. problemы i podxodы. tom 2. R. Kelnera, J.-M. Merme, M. Otto, G.M. Vidmer. - M. Mir, Izdatelstvo AST, 2004

3. Xaritonov Yu.Ya., Yunusxodjaev A.N., Shabilalov A.A., Nasirdinov S.D. «Analitik kimyo. Analitika». Fan. T. 2008. 1 - jild (lotinda)

4. Xaritonov Yu.Ya., Yunusxodjaev A.N., Shabilalov A.A., Nasirdinov S.D. «Analitik kimyo. Analitika». Fan. T. 2013. 2 - jild (lotinda)

5. Fayzullaev O. «Analitik kimyo asoslari» Yangi asr avlodi, 2006.

6. Mirkomilova M. «Analitik kimyo». O‘zbekiston, Toshkent. 2001.
2-mavzu: Analitik kimyoda elektrolit eritmalariga eritmalar nazariyasi va massalar ta`siri qonunining tadbig`i. Eritmadagi ionlar holati. Ion kuchi, faollik koeffitsienti. Erituvchilar tasnifi.

Reja:

1. Eritma-analitik reaksiya o‘tkaziladigan muhit. Erituvchilarning tasnifi.

2. Massalar ta’siri qonuni va uni analitik kimyoda qo‘llanishi

3. Kuchli elektrolitlar nazariyasining asosiy tushunchalari. Umumiy va faol konsentratsiya. Eritmaning ion kuchi, ionlarning fa’ollik koeffitsienti.

Eritma – murakkab tizimli aralashma bo‘lib, uning tarkibiy qismlari, erituvchi va erigan modda molekulalari, orasida turli ta’sirlar vujudga keladi. Bu ta’sirotlar erituvchining tabiatiga ko‘ra ertilgan moddaning analitik xossasiga turlicha ta’sir etadi.

Erish jarayoni eritilayotgan moddaning kimyoviy bog‘ini kovalentlik darajasiga bog‘liq. Eritilayotgan modda-molekulasining kimyoviy bog‘i qutbli bo‘lsa erish jarayonida u ion bog‘lanishgacha yanada qutblanadi.

Bunday birikmalar suvda eritilganda elektrolitga aylanadi va elektr tokini o‘tkazadi.

Eritilayotgan modda molekulasidagi kimyoviy bog‘ kovalent tabiatli bo‘lsa u suvda eritilganda molekulalarga ajraladi ammo elektr tokini o‘tkazmaydi (masalan shakarning eritmasi).

Erish natijasida xosil bo‘lgan ionlar, erituvchi molekulalari bilan qurshalgan solvat qobig‘ bilan qoplanadi va bu jarayon solvatlanish deb ataladi. Erituvchi sifatida suv ishlatilganda bu jarayon – gidratlanish deb ataladi. Bunday assotsirlanish, (yiriqlanishda) – kompleks birikmalardagi kabi donor – akseptor bog‘lanish xosil bo‘lgani sababli ularni solvatokomplekslar deb atash mumkin

[Co(H₂O)₆]Cl₂ t˚ → [Co(H₂O)₄]Cl₂

pushti ko‘k

Erituvchilar uchta belgisiga ko‘ra tasniflanadi:

1. 
   Molekulasining qutbligi
   
2. 
   Ionlashtiruvchi xususiyati
   
3. 
   Kislota-asos xossalari
   

a) ε > 30 – kutbli erituvchilar: formamid (100), metilformamid – 78

b) ε = 10 – 30, kamkutbli: – etanol (24) va boshqa spirtlar (20)

v) ε <10, kutbsiz: – xloroform (4) sirka k-ta (0,2), benzol (2,3)

2). Ionlashtiruvchi xususiyatiga ko‘ra. a) molekulasida donor atom bo‘lgan ioni ajtiruvchi elektrodonor erituvchilar

H₂O; dimetilsulfoksid – (SH₃)₂SO,

O

//

dimetilformamid (CH₃)₂N – C

H

Bunday erituvchida eritilgan modda molekulasi ionlarga ajraladi.

Bunday erituvchlarda eritilgan modda ionlarga ajralmaydi.

3). Kislota-asosli xossalariga qo‘ra:

a) Protogen erituvchi – o‘zidan proton ajratuvchi kislotali xossaga ega bo‘lgan proton–donor erituvchilar ya’ni barcha kislotalar.

b) Protofil erituvchi – o‘ziga proton biriktiruvchi, proton akseptor, erituvchilar ya’ni asoslar.

v) Amfiprot erituvchi – proton olish va beraolish xususiyatiga ega bo‘lgan amfolit erituvchilar

H₂O = H⁺ + OH^– H₂O + H⁺ = H₃O⁺

Donor Akseptor

g) Aproton erituvchi proton bermaydi va olmaydigan (protonga befarq CCl₄, C₆H₆.

2. Massalar ta’siriy qonuni (MTQ) va uning

analitik kimyoda qo‘llanishi

Qarama–qarshiliklar birligi va kurashi dialektika qonunini tasdiqlovchi, kimyo fanining asosiy qonunlaridan biri, MTQ reaksiya muvozanat xolatini moddalar konsentratsiyalariga bog‘likgini ifodalaydi

V₁ [C]^x[D]^y

_mA + _nB _xC + _yD K_m =

V₂ [A]^m[B]ⁿ (1)

Reaksiyani to‘g‘ri va teskari yo‘nalish tezliklari tenglashganda dinamik (xarakatchan) muvozanat qaror topadi. Le SHatele qoidasiga muofiq bu muvozanatni chap yoki o‘ngga siljitish mumkin K>1 bo‘lishi, reaksiya maxsuloti ko‘pligi, binobarin muvozanat o‘ngga siljiganligini anglatadi.

K<1 bo‘lsa reaksiya teskari tomon ya’ni chapga siljigan bo‘ladi. K-qiymatlari analitik ma’lumotnomalarda keltiriladi. K=1 bo‘lgan kimyoviy reaksiyalar oxirigacha bormaydi.

Analitik reaksiyalar oxirigacha, to‘liq, borishi zarur, buning uchun tengishli analitik reaksiyaning muvozanat doimiysi 10⁸ va undan katta bo‘lishi lozim. Ayrim xollarda reaksiya oxirigacha borishi uchun, Le SHatele qoydasiga muvofiq, tegishli ta’sir vositalari qo‘llanadi.

MTQ, analitik kimyoda, turli analitik reaksiyalarda keng qo‘llanadi:

1. 
   CHo‘ktirish reaksiyalarida – cho‘qma xosil bo‘lishini oldindan aytib berish uchun.
   
2. 
   Kislota-asos muvozanatida eritmalar rN qiymatini va tuzlarni gidroliz darajasini xisoblash uchun.
   
3. 
   Oksidlanish qaytarilish reaksiyalarida muvozanat doimiysi, va reaksiya unumini xisoblash uchun.
   
4. 
   Kompleks xosil bo‘lish reaksiyalarida kompleks ion barqarorlik doimiysini xisoblash va boshqa ko‘p maqsadlarda ishlatiladi.
   

K_{M =} ²S/1 – 

Kuchli elektrolit eritmalari bu qonunga, quyidagi sabobga ko‘ra, itoat etmaydi.

3. Kuchli elektrolitlar nazariyasining asosiy tushunchilari.

Umumiy va faol konsentratsiya
Kuchli elektrolitlarni konsentrik eritmalarida ionlar, ko‘pligi sababli, bir birini xarakatchanligini kamaytiradi. SHuning uchun eritmadagi xarakatchan (fa’ol) ionlar konsentratsiyasi kuchli elektrolitning umumiy konsentratsiyasidan doimo kam bo‘ladi.

Kuchli elektrolit eritmasidagi ionlarni, fa’ol ya’ni, samarali konsentratsiyasi FA’OLLIK deb ataladi va (a) harfi bilan belgilanadi

Demak a < c

Fa’ollikni (a) umumiy konsentratsiya (s)ga nisbati – fa’ollik koeffitsienti deb ataladi f = a/c < 1.

Ion fa’olligini, o‘z elektrolitidan tashqari, begona kuchli elektrolit ionlari xam pasaytiradi. Eritmadagi barcha ionlarni fa’ollikga ta’sirini xisobga olish uchun ion kuchi tushunchasi kiritilgan. Eritmaning ion kuchi qancha yuqori bo‘lsa undagi ionlar fa’olligi shunchali past bo‘ladi.

J_k = 1/2  Ci Zi²

Ta’rif: Ionlar konsentratsiyalarini (Ci) ular zaryadining kvadratiga (Zi²) ko‘paytmalari yig‘indisining () yarmi (1/2) eritmaning ion kuchi deb ataladi

Misol: (S) konsentratsiyalik AlCl₃ eritmasini J_k ?



1-Masala: Aralashmadagi konsentratsiyalari 0,02 va 0,04m bo‘lgan SaCl₂ va KCl eritmaning ion kuchi xisoblansin

CaCl₂ = Ca²⁺ + 2Cl KCl = K⁺ + Cl^– [Ca⁺²] = 0,02 [K⁺] = 0,04

0,02 0,02 0,02·2 0,04 0,04 0,04 [Cl^–] = 0,04+0,04=0,08

J_k =

Eritmani ion kuchiga unda erigan elektrolitning dissotsiatsiya darajasi, konsentratsiyasi, ionlar zaryadi ta’sir etadi.

1. 
   J_k = 0,005 – 0,01m/l bo‘lgan suyultirilgan eritmalarda uchun
   

2. 
   J_k = 0,01 – 0,2 bo‘lgan konsentrlangan eritmalar uchun
   

a = f * c = 0,33 * 0,02 = 0,0066

Demak samarali konsentratsiya (a) umumiy konsentratsiya (c)ga nisbatan

C_Ca+ * /a_Ca+ = 0,02/0,0066 = 3marta kamaygan.

Kuchli elektrolitlarni juda suyultirilgan eritmalari yoki kuchsiz elektrolit eritmalarida < 3% a → c yaqinlashadi va a/c = f → 1. Barcha qolgan xolatlarda f<1, a – aniqroq bo‘lib, termodinamik muvozanat doimiysi deyiladi.

4. Suvning ion ko‘paytmasi, suvli eritmalarning pH qiymati

Suv o‘ta kuchsiz elektrolit H₂O = H⁺ + OH^–

MTQ ni qo‘llassak:

(I)

(I) tenglama suvning dissotsiatsiyalanish darajasi. [H₂O] - suv molekulasining dissotsiatsiyalanmagan molyar konsentratsiyasi bo‘lib, 1 litr suvdagi mollar sonidir.

Distilangan suvdagi [H⁺] va [OH^–] ionlari konsentratsiyalarini ko‘paytmasi IK_H2O = [H⁺] * [OH^–] suvning ion ko‘paytmasi deb ataladi, uning qiytmati K_dis (H₂O)dan albatta farq etadi

[H⁺] * [OH^–] = K_H2O * [H₂O] =1,810^-16 * 55,56 = 1*10^-14

Demak suvning ion ko‘paytmasi doimiy son bo‘lib 1*10^-14 ga teng. Bu tenglikdan analitik reaksiyalar uchun o‘ta muxim bo‘lgan eritmaning rN qiymatini xisoblashda foydalaniladi.

Distillangan suvda [H⁺] = [OH^–] bo‘lgani uchun [H⁺]² = 1*10^-14

[H⁺] = √1*10^-14 = 1*10^-7 muxit neytral

Suvning ion ko‘paytmasini logariflab, barcha xadlarni (–1)ga ko‘paytirib:

(–1) · lg[H⁺] + lg[OH^–] = –14 · (–1); –lg[H⁺] + (–lg[OH^–]) = 14

Vodorod ioni konsentratsiyasini manfiy logarifmi rN deb ataladi


–lg[Н⁺] = рН

Demak suvning ion ko‘paytmasining logarifmik ko‘rinishi

pOH + pOH = 14

Suvli eritmalar pH qiymatlari quyidagi shkalada tavsiflanadi

[H⁺]= 10^-1 10^-3 10^-5 10^-7 10^-8 10^-10 10^-12 10^-14

| | | | | | | | | | | | | | |

pH= | 3 | | 5 | 7 | 8 10 | 12 14

‌kuchli kislotali ‌ kuchsiz ‌‌ kuchsiz ishqor

kislotali | |

‌kuchli ishqor