Талдаудың термиялық әдістері

Дәрістің жоспары:

1.Талдаудың термиялық әдістерінің жіктелуі.

2.Термометрия.

3.Термогравиметрия және талдаудың дифференциалдық термиялық әдістері.

Талдаудың термиялық әдістерінің жіктелуі. Талдаудың термиялық әдістерінің негізі – 1) фазалық өзгерістер кезіндегі температураны өлшеу және 2) химиялық реакциялардың жылуын анықтау. Осы уақытта кең қолданыс тапқан келесі әдістер бар: 1) термометрия (термоанализ); 2) термогравиметрия; 3) калориметрия (немесе энтальпиметрия); 4) термометриялық титрлеу.

Термометрия – фазалық өзгерістер барысындағы температураны өлшейді. Мысалы, мұздың балқуы, судың қайнауы, қорғасынның қатуы.

Термогравиметрия – қыздыру барысында заттың массасының өзгеруі (әдетте азаюы байқалады).

Калориметрия – химиялық реакцияның барысында жылуды өлшеу.

Термометриялық титрлеу. Эквиаленттік нүктені титрлеуге алынған қоспаның титрантты қосу барысында температураның өзгеруі бойынша анықтау.

Есептеулерді жүргізу бойынша термометриялық талдаудың келесі түрлері белгілі: 1) тура – бұл әдісте температураны немесе жылудың мөлшерін анықтайды. 2) Дифференциалдық - температуралардың айырмашылығын (DТ) өлшеуге негізделген. Термометриялық әдістер термодинамиканың шарттарына және заңдарына негізделген (сүйенеді).

Термометриялық әдістерде арнайы аспаптарды қолданады. Олардың ең басты бөлігі – температураны көрсетуші құрылғы. Мысалы, химиялық термометр, термопара, термоэлемент. Температураның көрсеткішін әдетте автоматтық түрде тіркейтін потенциометрдің тіркеуші құрылғысымен жалғастырады. Өлшеуді қыздырулы тұрған ыдыстарда (термостат, титрлеу ұяшығы, калориметрлік құрылғы) орындайды. Бірқатар термометриялық әдістерде заттың (талдауға алынған үлгінің) массасының өзгеруін арнайы қолданылатын термотаразыларда өлшейді. Мұндай таразылар заттың салмағын қыздыру барысында тіркеп отыруға мүмкін береді. Бұл өзгерістер өздігінен жазатын құралмен тіркеліп отырады.

Термометриялық әдістердің артықшылықтары: а) көптеген жүйелерді зерттеуге мүмкіндік береді; ә) қоспалардың мөлшерін анықтауға мүмкіндігі бар; б) заттың тазалығын бағалай алады; в) заттың температуралық константасы бойынша оны анықтай алады; г) сонымен қатар қыздыру, кептіру, балқу, кристалдау үрдістерін зерттеуге мүмкіндік береді.

Термометрия. Термометрия – заттардың маңызды аналитикалық сипаттамаларын белгілеу үшін кең қолданылатын және қарапайым әдіс. Термометрияда заттардың фазалық өзгеруін өлшейді. Мысалы, балқу температурасы, кристалдану температурасы, қайнау температурасы. Затты қыздырып немесе суытып жатқанда оның температурасы бір қалыпты өзгеріп отырады. Ал фазалық өзгеріс кезінде бұл температура бірдн өзгеріп белгілі нүктеде тұрақталып қалады. Мысалы, суды қайнату барысында оның қайнау температурасы ақырындап 70 °С-ге дейін көтеріледі де, бірден артып 99-100 °С-ге барып, су қайнап біткенше тұрақталып қалады. Себебі су буға айналу барысында жылуды сіңіреді, қажет етеді (плакатта, немесе сурет 12.1). Фазалық өзгерістер кезіндегі константалар маңызды идентификациялық сипаттамалар болып табылады. Өлшеу барысында Цельсия шкаласын пайдаланады. Нольдік нүкте ретінде таза мұздың балқу температурасы қабылданған, ал 100 С нүкте ретінде судық 1 атмсофсерада қайнау температурасы қабылданаған. Температураны өлшеу үшін әдетте сынаппен толтырылған дилатометриялық термометрлер қолданылады.

Балқу температурасын анықтаудың капиллярлық әдісі. Затың балқу температурасын анықтау үшін затты жұқа капиллярға орналастырып қыздырады. Егер заттың балқу температурасы 80 °С-ден аспаса, онда ыдысқа құйылатын сұйықтық ретінде суды қолданады. Ал 80-260 °С аралығындағы сұйықтықтар үшін концентрленген күкірт қышқылын, силикон немесе вазелин майларын қолданады.

Заттың балқу температурасын анықтау.

Заттың қайнау температурасын анықтау.

Термогравиметрия және талдаудың дифференциалдық термиялық әдістері. Затты қыздыру кезінде оның массасы құрамындағы судың булануы, ыдырап газдың бөлінуі есесінен төмендейді. Осы өзгерістерді анықтау термогравиметриялық әдістің негізі болып табылады. Бұл үрдістер бірнеше сатыда жүре алады. Мысалы, кептіру барысында алдымен бос ылғал жоғалады. Соңынан – оған қарағанда анағұрлым берік байцланысқан крсталдық су бөлінеді. Ары қарай заттың пиролизіне қатысты үрдістер жүреді. Бұл үрдістердің өзі бірнеше сатыдан тұруы мүмкін. Осы көрсетілген үрдістерді ңәр қайсысы белгілі бір температураға жеткенде заттың массасы бірден төмендейді. Сондықтан да заттың массасының қыздыру температурасын тәуелділігі графигінде массаның өзгерістері байқалады.

Бақылау сұрақтары:

1.Талдаудың термиялық әдістерінің жіктелуі.

2.Термометрия барысында қандай көрсеткіштер анықталады ?

3.Капиллярлық әдіс бойынша заттың балқу температурасын анықтау қалай жүргізіледі ?

4.Заттың балқу температурасын қалай анықтауға болады ?

5.Термогравиметрияның дифференциалдық әдістерінің артықшылықтары.

20-21-ші дәріс