Анализ дісін тадау

Анлиз дісін тадай отырып, е алдымен анализді масатын, сонымен бірге андай мселелерді шешу керектігін жете білу керек, олдануа болатын дістерді арты­шылытары мен кемшіліктерін баалау ажет. Химиялы ана­лиз­де шешілетін мселелер крделі жне алуан трлі.

андай да бір дісті тадау кезінде назар аударуа тиісті факторларды арастырудан брын, діс пен дістеме тсінік­терін талылап алан дрыс. діс – бл наты нысан (объекті) мен аныталатын зата атыссыз анализді негізін райтын принциптер жиынтыы; дістеме – белгілі бір нысанды (объектіні) анализдеуге ажетті барлы шарттар мен операцияларды толы жазбасы. Мысалы, гравиметриялы анализ дісіні негізін рамында аныталатын компонент болатын осылыс­ты массасын анытау райды. Компонентті гравиметриялы діспен анытауды дістемесіне мыналар кіреді: аз еритін осылысты тнбаа тсіру жадайларын, тнбаны ерітіндіден бліп алу жолын, тндырылан заттарды лшеуге олайлы, яни тнбаны лшенетін тріне ауыстыруды сипаттап жазу. Наты нысандаы компонентті анытауды дістемесіне сынаманы тадап алу мен оны анализге дайындау операциялары да кіреді (мысалы, лгіні олайлы ерітіндіде еріту жне анытауа кедергі келтіретін заттарды серін жою). діс пен дістемені тадау кезінде назар аударатын негізгі факторларды арастырса.

Компонентті рамы.Анализ дісін тадау кезінде аны­талатын немесе ашылатын компонентті ммкін болатын млшерін ескеру ажет. сіресе лгідегі компонентті пайыз­ды рамын, анализденетін ерітіндідегі концентрациясын ана емес, анализге алуа болатын затты млшерін де баалаан маызды.

Аныталатын компонентті концентрациясы мен анализге берілетін лгіні млшері ке аралыта згеруі ммкін. Мысты, никельді, хромны з ймаларындаы рамы ондаан пайызды, ал кендер мен баса металдарды ймаларындаы рамы оннан бір жне жзден бір пайызды рауы ммкін. Сонымен бірге осы металдарды сімдіктер мен тірі организм­дердегі, тама німдеріндегі рамын – бен, ал те таза заттарда – аралытарында анытау ажет. Анализге алынатын лгіні млшері бір жадайларда шектелмеуі ммкін, ал баса жадайларда (анны, биомассаларды, космосты нысандарды анализінде) те аз млшерде (миллиграмм немесе тіпті миллиграмны лестері) болады.

дісті немесе дістемені сезімталдыы осы діс пен осы дістеме арылы анытауа немесе ашуа болатын минимальды зат млшерімен аныталады. 2.1 – суретте кейбір анализ діс­тері­ні сезімталдытарыны салыстырмалы сипаттамасы беріл­ген. Аныталатын млшерді тменгі шегі дісті ммкіндік­терін жне біратар заттарды анытаан кезде ол жететін е жасы нтижені крсетеді.

2.1 – сурет. Кейбір анализ дістері шін компоненттерді аныталатын млшерлеріні тменгі шегі (-lgQ,z)

дісті тадамалылыы.Анализ жргізген кезде ртрлі нысандармен – нерксіп жне ауылшаруашылыы німдерімен, оршаан орта нысандарымен, космосты нысандармен, ол­нер німдерімен жне т.б. жмыс істейді. Осы кезде анализ дісі мен дістемесін тадау анализді масатымен ана емес, сонымен бірге лгіні асиеттері жне ерекшеліктерімен де аныталады. Анализденетін нысанны физикалы асиеттерін: агрегатты кйін, шыштыын, гигроскопиялыын, механика­лы тзімділігін жне т.б. ескеру ажет. Анализ дісін тадаан кезде лгіні химиялы асиеттерін білу жне оларды ескеру те маызды. Кп жадайда анализденетін нысанны матрицасы деп аталатын лгіні тпкі негізіні химиялы асиеттерін; лгіні сапалы химиялы рамын; аныталатын компонентті жне онымен бірге жретін оспаларды химиялы асиеттерін білу жне ескеру ажет.

Анализденетін нысанны тпкі негізіні жне болжанан компоненттеріні химиялы асиеттерін біле отырып, ммкін болатын кедергілерді баалай отырып, ммкіндігінше е тада­малы дісті, яни берілген жадайларда бірге жретін баса компоненттерді келтіретін кедергі серінсіз ажетті компонетті анытауа немесе ашуа болатын дісті тадап алады. Химиялы дебиетте «тадамалылы» терминімен бірге «селек­тивтік» термині олданылады. Егер дістемелер немесе олданылатын реакциялар тек ана бір компонентті табуа немесе анытауа ммкіндік беретін болса, оларды спецификалы деп атайды.

Компонентті анытау немесе ашуды негізін райтын дісті, дістемені жне жеке реакцияны тадамалылыы туралы айтуа болады. Ионометрия, атомды – абсорбциялы жне ферментативті дістер жоары тадамалылыымен сипатталады. дістемелерді негізін райтын кптеген реакцияларды да тадамалылыы те жоары. Мысалы, кейбір органикалы реагенттермен комплексті осылыстарды тзілуі, ферментативті жне электрохимиялы реакциялар. Йодты крахмалмен немесе аммоний ионын ашуда олданылатын рамында аммоний бар заттарды сілтілермен амииак газын бле жретін реакциясы да спецификалы реакциялар.

Химиялы анализді дістемесін анализ жргізу шарттарын (ортаны рН, реагенттерді концентрациясы, еріткіш жне т.б.) згерте отырып; кедергі жасаушы компоненттерді серін оларды реакцияа абілетсіз трге ауыстыра отырып бркемелеу немесе оларды негізгі компоненттен бле отырып (тндыру, экстракция, хромотография) оны тадамалылыын арттыруа болады. Жоары тадамалы дістемені мысалы ретінде рыш­таы никельді оны диметилглиоксиммен тзетін аз еритін комплексті осылысы трінде тндырып гравиметриялы діс­пен анытауды келтіруге болады. Тндыруды лсіз аммиакты ортада жргізеді, темірді шарап немесе лимон ышылымен бркемелейді.

дістер мен дістемелерді арастыра отырып,оларды мбебаптыы – кптеген компоненттерді анытау жне ашу ммкіндігі туралы айту керек. сіресе бір сынамадан бірден кптеген компонентті анытау немесе ашу ммкіндігі болуы­ны, яни кпкомпонентті жйелерді анализін жргізуді мні те зор. дісті жоары тадамалылыы жне оны мбебаптыы бір- біріне айшы келмейді: кптеген мбебап анализ дістері жеке компоненттерді анытауды жоары тадамалылыымен ерекшеленеді, мысалы, хромотография, вольтамперометрияны кейбір трлері, атомды-эмиссионды спектроскопия сияты дістер. Атомды-эмиссионды спектро­скопия дістерімен индуктивті байланысан плазма мен квантометрлерді олдана отырып бір сынамадан (блусіз) ртрлі 25-30 элементтерді анытауа болады.

Анализ длдігі – бл дісті немесе дістемені дрыстыы мен айталанымдылыын біріктіретін жиынты сипаттама. Жоары длдік туралы айтанда нтижелерді дрыс жне анализ мліметтеріні шашырауы аз екендігі туралы сз болады. Длдікті жиі анытауды пайызбен крсетілген салыстырмалы ателігімен сипаттайды.

Анализді длдігіне ойылатын талаптар детте анализді міндеті жне масаттарымен, нысанны табиатымен аны­талады. немі жоары длдікке мтылу міндетті емес. Мысалы, кптеген металлургиялы жне химиялы ндірістерді аымды баылауы кезінде компоненттерді анытауды 10-15% ателік­пен жргізуге болады. Негізгі компонентті де жне зиянды оспаларды да рамын наты білу маызды болан жадайда (мысалы, фармацевтикалы жне тама нерксібінде), ателік 0,1-1% – дан жоары болмау керек. Жартылай ткізгіштер шін анытауды ателігі 0,1% – дан, ммкін болса 0,01% – дан тмен болу керек, йткені бл осылыстарды физикалы асиеттері оларды стехиометриялы рамына туелді.

Гравиметриялы жне титриметриялы дістерді айтарлы­тай дл деуге болады, детте оларды длдігі сйкесінше 0,05-0,2 жне 0,1-0,5% болады. Заманауи дістерді ішінде кулоно­метриялы діс лдеайда длірек. Бл діс компоненттерді 0,001-0,01% ателікпен анытауа ммкіндік береді.

детте химиялы анализді длдігіне талаптарды технолог­тар, геологтар, медиктер, физиктер жне т.б. ояды. Ал химик-аналитиктерді анализ жргізген кезде андай да бір длдікке жету ажеттілігі туралы зіндік тсініктері болуы керек. Аны­тау­ды жоары длдігін жнсіз талап ету химиялы анализді зартады жне ымбата тсіреді. Компоненттер атарын аны­тау длдігін 2 ден 0,2 %-а жеткізгенде анализ уаыты 20 ретке артады. Длдікке деген талапты арттыру кбінесе крделі жне ымбат ралдарды олдануды ажет етеді. Сонымен, длдігі жоарыра дісті немесе длдігі тменірек дісті тадау зерттеушіден (сіресе массалы химиялы анализ жргізген кезде) жан-жатылыты талап етеді.

Аналитикалы ызмет амтамасыз ететін длдік мынадай болуы ммкін: 1) болжамдалатын; 2) ажетті; 3) стандартталан; 4) іске асырылатын.

1. Болжамдалатын немесе ылыми-негізделген длдік – бл егер компоненттер млшеріні шектері, мысалы, ндірісте, зерттеу сатысында алынан деректерге сай крсетілсе, аналитик длдігі де осындай шама болуын амтамасыз етуі керек. Мысалы, белгілі бір элементті німдегі млшерін 0,015%-н аспайтын шекте стану дрыс екендігі аныталан десек. Аналитикалы ызмет анализ нтижелеріні длдігін компонент млшеріні шектерін, зерттеу сатысында крсетілген шекара­ларыны длдігін ескере отырып амтамасыз ету керек.

2. ажетті немесе талап етілетін длдік. Жоарыдаы мысала айта оралса; технологтар белгілі бір элементті шекті млшеріні 0,015%-н аспайтын німді шыара алмай тек, шегі 0,025%-н аспайтын нім шыаруы ммкін. Дл осы соы мнді стандарт енгізу ажет болуы ммкін. німні осы немесе баса партиясыны стандарт (немесе жеткізуші мен ттынушыны арасындаы келісім) бойынша сараптауына ммкіндік беретін длдік.

3. лшеулерді стандартталан (нормативтік) длдігі дегеніміз, нормативті жаттарда бекітілген длдік. Бларды рамында анализ нтижелеріні длдігін реттейтін, толы­тылыы ртрлі, нормативтер бар.

4. Анализді белгілі бір жадайында іске асырыла алатын длдігі.

Егер бкіл циклды басынан аяына дейін, затты зерттеуден бастап оны ндірілуі мен олданылуына дейін арастырса, онда олайлы кйі ретінде, длдіктерді барлы трлері жаын болатын шамасы алынады: болжамдалатыны (затты зерттеу сатысында), ажеттісі (заттара ойылатын талаптарды талылауды мліметтері бойынша), стандартталаны (норма­тив­тік-техникалы жаттарда бекітілген) жне іске асыры­латыны. Укілетті жатарды здеріне, мысалы, ндіруші мен ттынушыны арасындаы келісімі бойынша, іс жзінде, сапалы химиялы анализ дістемелеріні практикалы олданылуын ескеріп, ол жеткізуге болатын длдікті дегейі негізінде, ателерді нормаларын орнатуа рсат етіледі.

дісті экспресстігі (тез орындалуы). Анализ дісін немесе дістеме тадаан кезде ойылатын талаптарды бірі ретінде экспресстікті, яни анализді тез орындалуын айтуа болады. Кейде анализ масаты бойынша эксперсс дісті тадау ажет болады. Мысалы, рышты 15-30 минута созылатын конвертерлі балуы кезінде элементтерді млшерін бірнеше рет анытайды, яни анализ бірнеше минута ана созылуы керек. Хирургиялы операциялар жасаан кезде, бірнеше минут ішінде ауруды анындаы немесе тканьдаы биологиялы активті осылысты (мочевина, глюкоза, дрілік препарат жне т.б.) концентрациясын анытау ажеттігі туындайды.

Анализді те тез орындауа ммкіндік беретін дістер бар. Мысалы, атомды-эмиссионды спектроскопия дістері кванто­метрлерді олдана отырып, бірнеше секунд ішінде 15-20 элементті анытауа ммкіндік береді; ионометрия дісінде ион-селективті,оны ішінде ферментті электродтарды олданады, мндай электродтар компонентті рамын 0,5-1 минут ішінде анытайды.

Анализді ны.дісті тадау кезінде, сіресе сериялы жне массалы анализдер жргізген кезде химиялы анализді ны лкен роль атарады. Химиялы анализ нына олда­нылатын ралды, реактивтерді, аналитикті жмыс уаыты­ны ны жне кейде анализденетін сынаманы ны кіреді.

дістерді ны ралмен жабдыталулары бойынша ртрлі болады. Титриметриялы, гравиметриялы, потенцио­метриялы дістер нерлым арзаныра. ны жоары рал­дар, мысалы, вольтамперометрияда, спектрофотометрияда, люминесценцияда, атомды абсорбцияда олданылады. Анализ­ді нейтронды-активациялы дісінде, масс-спектрометрияда, ЯМР- мен ЭПР-спектроскопияда, индуктивті байланысан плазма­лы атомды- эмиссионды спектроскопияда олданылатын ралдарды ны лдеайда жоары.

Анализді нын баалай отырып реактивтерді баасы мен ол жетімділігін; химик-аналитикті ажетті біліктілігі мен оны бір компонентті анытауа немесе ашуа жмсайтын уаытын; сіресе анализденетін нысан материалыны зі ымбат болан жадайда (платиналы металдарды, алтынны ймалары мен кесектері) анализденетін сынаманы массасын да ескеру ажет.

Анализді автоматтандыру. Біртекті массалы анализдерді жргізген кезде анализді автоматтандыруа ммкіндік беретін дісті тадау керек. Анализді автоматтандыру кптеген олмен жасалатын, иын операцияларды авоматтандырып, аналитикті жмысын жеілдетеді, сонымен бірге жекелеген операция­ларды атесін тмендетуге, анализ жргізу жылдамдыын жоарылатуа, анализ нын тмендетуге, анализді ашыты­тан жргізуге ммкіндік береді.

Анализді заманауи дістерінде автоматтандыруа мтылу тенденциясы артып келеді. Анализді автоматтандыру лкен шыын шыаранымен, оны олдану ндірісті автоматтандыру дерісімен жне нім сапасын баылауа деген талаптарды суімен негізделген.

Анализ дістеріне ойылатын баса талаптар. Анализ масаттары діс пен дістемені тадаан кезде ескерілетін жоарыда келтірілген факторлардан баса, діске баса да спецификалы талаптар оюы ммкін. Мысалы, анализді лгіні бзбай жргізу (деструктивті емес анализ) олнер німдеріне, археологиялы нысандара, сот экспертизасыны нысандарына зерттеген кезде олданылады. Мндай жадайларда, жиі анализді рентгенфлуоресцентті жне ядролы-физикалы дістерді олдана отырып жргізеді.

Металл кесектеріні микрофазаларын, датарды, геология­лы жне археологиялы лгілерді химиялы анализі кезінде; пленкаларды абатты анализі кезінде; олжазбалардаы, сот экспертизасыны нысандарындаы датар мен штрихтарды рамын анытаан кезде локальды анализ ажет болады. Мндай анализ кезінде дісті жаа сипаттамасын – кеістіктік таралу ммкіндігін енгізеді, яни лгіні жаын орналасан блшектерін ажырату абілеті. Кеістіктік таралу ммкіндігі анализ кезінде бзылатын ауданны диаметрі жне тередігімен аныталады. Локальды анализді заманауи дістері ол жеткізе­тін е жоары кеістіктік тарлу ммкіндігі беттік абат бойынша 1мкм, ал тередік бойынша 1нм-ге дейін болады. Локальды анализде рентгенспектралды дістерді (электронды-зондты микроанализатор), лазерлі оздырылан атомды-эмиссионды спектралды дістерді, масс-спектрометрияны олданады.

Заманауи аналитикалы химияны маызды масаттарыны бірі – химиялы анализді ашытытан жргізу (дистанционды анализ). Мндай мселе космос нысандарын анализ­деген кезде, лемдік мхитты тбін зерттегенде, радиоактивті немес адам денсаулыына зиянды баса да заттарды зерттеген кезде туындайды. ашытытан анализ жргізу мселесін жиі ядролы-физикалы, массспектрометриялы жне баса дістерді олдану арылы шешеді.