If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Հետազոտության գրավիմետրիկ (կշռային) եղանակ: Շոգիացման գրավիմետրիա

Ներածություն դեպի շոգիացման գրավիմետրիա և նստվածքագոյացման գրավիմետրիա։ Շոգիացման գրավիմետրիայի եղանակը կարող է օգտագործվել մետաղի բյուրեղահիդրատի մաքրության աստիճանը որոշելու համար։

Ինչ է կշռային վերլուծությունը

Կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծությունը լաբորատոր հետազոտման մեթոդների դաս է, որն օգտագործվում է նյութի զանգվածը կամ կոնցենտրացիան որոշելու նպատակով՝ չափելով զանգվածի փոփոխությունը: Քիմիական նյութը, որի քանակը անհրաժեշտ է քանակականացնել, երբեմն կոչվում է հետազոտվող նյութ (անալիտ): Կշռային վերլուծության միջոցով կարող ենք պատասխանել հետևյալ հարցերին.
  • Որքա՞ն է հետազոտվող նյութի կոնցենտրացիան լուծույթում:
  • Որքա՞ն մաքուր է մեր նմուշը: Ընդ որում՝ նմուշը կարող է լինել ինչպես պինդ վիճակում, այնպես էլ լուծույթի տեսքով:
Հայտնի է կշռային վերլուծության 2 հիմնական տեսակ: Երկուսի հիմքում էլ ընկած է հետազոտվող նյութի ագրեգատային վիճակի փոփոխությունը՝ այն խառնուրդից անջատելու նպատակով, ինչն էլ բերում է զանգվածի փոփոխության: Տարբեր աղբյուրներում կարող ես տեսնել, որ երկու մեթոդներն էլ անվանում են կամ կշռային վերլուծություն, կամ էլ ստորև նշված ավելի բնութագրական անուններով:
Նկարում Լուիս Քերոլի «Ալիսան հրաշքների աշխարհում» գրքի Ալիսան է, որի ձեռքին շագանակագույն շիշ է՝ «Խմիր ինձ» պիտակով:
Սովորաբար խորհուրդ չի տրվում խմել խորհրդավոր հեղուկ: Գուցե Ալիսան կարող էր կիրառել կշռային վերլուծությունը, որպեսզի բացահայտեր, թե ինչ կա շշի մեջ: Ինչպե՞ս կարող էր նա պարզել արծաթի լուծվող աղերի առկայությունը լուծույթում: Ալիսայի նկարը՝ Wikimedia Commons-ից՝ հանրային տիրույթ
Շոգիացման կշռաչափությունը (գրավիմետրիան) ներառում է խառնուրդի բաղադրիչների անջատումը տաքացման կամ քիմիական եղանակով այն քայքայելու միջոցով: Տաքացումը կամ քիմիապես քայքայումն անջատում է խառնուրդում առկա ցնդող կամ անկայուն նյութերը, ինչը բերում է զանգվածի փոփոխության, որը կարող ենք չափել: Շոգիացման եղանակով իրականացվող կշռային վերլուծության օրինակները մանրամասն կուսումնասիրենք այս հոդվածի հաջորդ բաժնում:
Նստվածքային կշռաչափությունը (գրավիմետրիա) օգտագործում է նստվածքագոյացման ռեակցիան, որպեսզի անջատի լուծույթի մեկ կամ ավել մասերը՝ դրանք վերածելով պինդ նյութի: Նյութի ագրեգատային վիճակի փոփոխությունը տեղի է ունենում, երբ հետազոտվող նյութը ռեակցիան սկսում է լուծված վիճակում, ապա փոխազդում է և առաջացնում պինդ նստվածք: Նստվածքը կարող է առանձնացվել լուծույթից ֆիլտրման միջոցով: Ստացված նստվածքի զանգվածի օգնությամբ կարող ենք հաշվել իոնական միացությունների քանակը կամ կոնցենտրացիան լուծույթում:
Այս հոդվածում կուսումնասիրենք քիմիական լաբորատորիայում շոգիացման կշռաչափության կիրառման օրինակ: Կքննարկենք նաև որոշ սխալներ, որոնք կարող ենք թույլ տալ կշռային վերլուծության ընթացքում, և ինչպես դա կարող է ազդել մեր արդյունքների վրա:

Օրինակ: Մետաղի բյուրեղահիդրատի խառնուրդի մաքրության որոշումը շոգիացման կշռաչափության մեթոդով

Վատ նորություն: Հենց նոր մեր լաբորատորիայի օգնականից՝ Իգորից տեղեկացանք, որ նա պատահաբար աղտոտել է շշում եղած BaCl22H2O-ն անհայտ քանակի KCl-ով: Որպեսզի որոշենք մեր BaCl22H2O-ի մաքրությունը, կեռացնենք 9,51գ մետաղի բյուրեղահիդրատի խառնուրդը, մինչև ջուրը հեռանա նմուշից: Եռացնելուց հետո նմուշի զանգվածը նվազեց և դարձավ 9,14գ:
Որքա՞ն է BaCl22H2O-ի զանգվածային բաժինը սկզբնական խառնուրդում:
Կշռային վերլուծության խնդիրները պարզ ստեխիոմետրիայի խնդիրներ են՝ մի քանի ավել քայլով: Հուսանք՝ հիշում ես, որ ցանկացած ստեխիոմետրիկ հաշվարկ կատարելու համար պետք են հավասարեցված քիմիական ռեակցիայի գործակիցները:
Առաջին հերթին արի վերլուծենք, թե ինչ է կատարվում, երբ եռացնում ենք նմուշը: Մենք հեռացնում ենք ջուրը BaCl22H2O-ից, որպեսզի առաջանա անջուր BaCl2(պ) և ջրի գոլորշի՝ H2O(գ): Եռացման գործընթացի վերջում մեզ մոտ մնալու է անջուր BaCl2(պ)-ի և KCl(պ)-ի խառնուրդ: Հետագա հաշվարկներում կանենք հետևյալ ենթադրությունները․
  • Նմուշից պակասած ամբողջ զանգվածը գոլորշիացած H2O-ն է, քայքայման ընթացքում այլ գործընթացներ տեղի չեն ունեցել:
  • Ամբողջ ջուրը ստացվել է BaCl22H2O-ի դեհիդրատացումից:
Ուշադրություն։ Մենք չգիտենք, թե ինչքան KCl կա խառնուրդում: Այն կարող է լինել 0100%KCl՝ ըստ զանգվածային բաժնի, սակայն դժվար թե դա լինի 100%KCl, քանի որ եռացնելուց ջուր ենք կորցրել:
Կարող ենք դեհիդրատացման ռեակցիան արտահայտել հավասարեցված քիմիական ռեակցիայի հավասարման միջոցով՝
BaCl22H2O(պ)BaCl2(պ)+2H2O(գ)
Հիմնվելով վերևի հավասարման վրա՝ ամեն 1մոլ BaCl22H2O-ից ակնկալում ենք ստանալ 2մոլ H2O(գ): Մենք այս ստեխիոմետրիկ հարաբերությունը կօգտագործենք հաշվարկներում, որպեսզի կորցրած ջրի մոլերը վերածենք սկզբնական նմուշում առկա BaCl22H2O-ի մոլերի:
Այժմ արի քայլ առ քայլ կատարենք հաշվարկները:

Քայլ 1. Հաշվենք նմուշի զանգվածի փոփոխությունը

Տաքացման ընթացքում կորցրած ջրի քանակը կարող ենք գտնել՝ հաշվելով նմուշի զանգվածի փոփոխությունը:
Զանգված H2O=Նմուշի սկզբնական զանգվածՆմուշի վերջնական զանգված=9,51գ9,14գ=0,37գ H2O

Քայլ 2. Գոլորշացած ջրի զանգվածը վերածենք մոլերի

Կորցրած ջրի քանակը պետք է վերածենք BaCl22H2O-ի քանակի՝ մոլային հարաբերության միջոցով: Դրա համար անհրաժեշտ է գոլորշիացած ջրի զանգվածը վերածել մոլերի: Դա կարող ենք անել՝ օգտագործելով ջրի մոլեկուլային զանգվածը՝ 18,02գ/մոլ:
Ջրի զանգված=0,37գ H2O1մոլ H2O18,02գ H2O=2,05102մոլ H2O

Քայլ 3. Ջրի մոլերը վերածենք BaCl22H2O-ի մոլերի

Ջրի մոլերը կարող ենք վերածել BaCl22H2O-ի մոլերի՝ օգտագործելով հավասարեցված ռեակցիայի մոլային հարաբերությունը:
մոլ BaCl22H2O=2,05102մոլ H2O1մոլ BaCl22H2O2մոլ H2O=1,03102մոլ BaCl22H2O

Քայլ 4. BaCl22H2O-ի մոլերը վերածենք գրամների

Քանի որ մենք ցանկանում ենք գտնել BaCl22H2Oզանգվածային բաժինը, ապա պետք է իմանանք BaCl22H2Oզանգվածը սկզբնական նմուշում: BaCl22H2O-ի մոլերը կարող ենք վերածել զանգվածի՝ օգտագործելով BaCl22H2O-ի մոլեկուլային զանգվածը:
Զանգված BaCl22H2O=1,03102մոլ BaCl22H2O244,47գ BaCl22H2O1մոլ BaCl22H2O=2,51գ BaCl22H2O

Քայլ 5. Հաշվենք BaCl22H2O-ի զանգվածային բաժինը սկզբնական նմուշում

Զանգվածային բաժինը կարելի է հաշվել՝ օգտագործելով քայլ 4-ում ստացված զանգվածի և սկզբնական նմուշի զանգվածի հարաբերությունը:
Զանգվածային բաժին % BaCl22H2O=2,51գBaCl22H2O9,51գխառնուրդ100%=26,4%BaCl22H2O       (Վա՛յ, Իգոր, վա՛յ:)
Կարճ ուղի: Մենք կարող էինք նաև 2-ից 4 քայլերը միացնել մեկ հաշվարկի մեջ (այն պայմանով, որ պետք է առանձնակի ուշադրություն դարձնեինք չափման միավորներին): H2O-ի զանգվածը BaCl22H2O-ի (որին հաշվարկներում ավելի կարճ կանվանենք «հիդրատ») զանգվածի վերածելու համար կարող ենք լուծել հետևյալ արտահայտությունը․
Հիդրատի զանգված = 0,37գ H2O  1մոլ H2O18,02գ H2O  1մոլ հիդրատ2մոլ H2O  244,47գ հիդրատ1մոլ հիդրատ = 2,51գ հիդրատ                                                     Քայլ 2                                  Քայլ 3                     Քայլ 4
                                       Գտիր H2O-ի մոլերը        Կիրառիր մոլային հարաբերություն  Գտիր գ BaCl22H2O

Սխալների հնարավոր աղբյուրներ

Մենք նոր բարեհաջող կիրառեցինք կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծությունը, խառնուրդի մաքրությունը որոշելու համար, ուռա՜: Այնուամենայնիվ, երբ դու լաբորատորիայում ես, ամեն ինչ չէ, որ այդպես սահուն կընթանա: Կարող են կատարվել հետևյալ սխալները.
  • Ստեխիոմետրիայի սխալներ։ Ինչպիսի՞ն է BaCl22H2O-ի դեհիդրատացման ռեակցիան չհավասարեցնելը:
  • Լաբորատոր սխալներ։ Օրինակ՝ բավական ժամանակ չտրամադրել ջրի գոլորշիացմանը կամ մոռանալ կշեռքի վրա զրոյացնել ապակյա տարաների զանգվածը:
Ինչպե՞ս կփոխվեր պատասխանը նշված իրավիճակներում:
Իրավիճակ 1. Մոռացել ենք հավասարեցնել ռեակցիան:
Այս իրավիճակում Քայլ 3-ի հաշվարկում կօգտագործեինք սխալ մոլային հարաբերությունը։ Ճիշտ հարաբերություն կիրառելու փոխարեն՝ 1մոլ BaCl22H2O2մոլ H2O, կօգտագործեինք հետևյալ հարաբերությունը․ 1մոլ BaCl22H2O1մոլ H2O։ Արդյունքում կկրկնապատկվեր մետաղի բյուրեղահիդրատի մոլերի թիվը, որը հաշվել էինք Քայլ 3-ում, ինչը նաև կկրկնապատկեր BaCl22H2O-ի ընդհանուր զանգվածային տոկոսը։ Այսպիսով՝ կգայինք այն եզրակացության, որ մեր նմուշը շատ ավելի բարձր մաքրություն ունի, քան կա իրականում։
Յուրացված գիտելիքի ստուգում։ Որքա՞ն մետաղի բյուրեղահիդրատ (զանգված) կստանայինք իրավիճակ 1-ում:
Առակս ի՞նչ կցուցանե: Մի քանի անգամ ստուգիր և համոզվիր, որ բոլոր ռեակցիաները ճիշտ են հավասարեցված:
Իրավիճակ 2. Ժամանակն ավարտվեց, բայց ամբողջ ջուրը չհասցրեց գոլորշիանալ։
Ձեռքում Պետրիի թասիկ է սպիտակ անջուր պղնձի(II) սուլֆատով և պղնձի(II) հիդրատացված սուլֆատով, որն առաջանում է սպիտակ փոշու վրա ջուր ավելացնելիս՝ կապույտ բծի տեսքով:
Որոշ դեպքերում մետաղի բյուրեղահիդրատի և անջուր միացության գույները տարբերվում են: Օրինակ՝ անջուր պղնձի (II) սուլֆատը սպիտակ պինդ նյութ է, որը հիդրատացվելիս դառնում է երկնագույն: Այսպիսի դեպքերում կարող ես գույնի փոփոխությունն օգտագործել զանգվածի փոփոխության հետ միասին՝ դեհիդրատացման գործընթացը վերահսկելու համար։ Նկարը՝ Benjah-bmm27-ի կողմից Վիքիմեդիայում, Հանրային տիրույթ
Երկրորդ իրավիճակում մենք ամբողջովին չենք դեհիդրատացրել մեր նմուշը: Ցավոք, սա կարող է պատահել բազմաթիվ պատճառներով: Օրինակ՝ մեր ժամանակը կարող է վերջանալ, ջերմությունը կարող է շատ ցածր լինել կամ գուցե սխալմամբ նմուշը տաքացուցիչից վերցնում ենք ավելի շուտ, քան պետք էր: Ինչպե՞ս է դա ազդում մեր հաշվարկների վրա:
Այս իրավիճակում զանգվածի տարբերությունը, որը հաշվեցինք Քայլ 1-ում, կլինի ավելի փոքր, քան պետք է լինի, հետևաբար Քայլ 2-ում ավելի քիչ ջրի մոլեր կունենանք: Դրա արդյունքում մեր ստացած BaCl22H2O-ի զանգվածային բաժինը ավելի ցածր կլինի՝ համեմատած ամբողջովին դեհիդրատացված նմուշի հետ: Ի վերջո, կթերագնահատենք մետաղի բյուրեղահիդրատի մաքրությունը:
Քիմիկոսները սովորաբար փորձում են խուսափել իրավիճակ 2-ից՝ չորացնելով մինչև հաստատուն զանգված: Սա նշանակում է վերահսկել զանգվածի փոփոխությունը չորացման ընթացքում, մինչև այլևս չնկատես զանգվածի հետագա որևէ փոփոխություն (ինչը կախված է նաև լաբորատոր սարքերի ճշտությունից): Երբ սկսում ես տաքացնել նմուշը, կարող ես սպասել զանգվածի զգալի կորուստի, քանի որ առկա է ջրի կորուստ: Շարունակելով տաքացնել նմուշը՝ զանգվածի փոփոխությունը փոքրանում է, քանի որ նմուշում քիչ ջուր է մնում գոլորշիանալու համար: Ինչ-որ պահի նմուշում այլևս չի լինի բավարար քանակով ջուր՝ զանգվածի զգալի փոփոխություն առաջացնելու համար, այդ իսկ պատճառով չափվող զանգվածը կմնա հաստատուն մի քանի չափումների ընթացքում: Այս ժամանակ կարող ես ենթադրել, որ նմուշդ չոր է:
Լաբորատոր խորհուրդ։ Մակերևույթի մակերեսը կարևոր գործոն է՝ գոլորշիները նմուշից անջատելիս: Ինչքան մեծ լինի մակերևույթի մակերեսը, այնքան գոլորշիացումն ավելի արագ կընթանա: Դու կարող ես մեծացնել նմուշի մակերևույթի մակերեսը՝ հնարավորինս բարակ շերտով տարածելով նմուշդ տաքացվող մակերեսի վրա, կամ պինդ նյութի մեծ կտորները բաժանելով փոքր կտորների, քանի որ խոնավությունը կարող է թակարդվել մեծ կտորների մեջ:

Ամփոփում

Կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծությունը լաբորատոր հետազոտման մեթոդների դաս է, որն օգտագործում է զանգվածի փոփոխությունը հետազոտվող նյութի կոնցենտրացիան հաշվելու նպատակով: Կշռային վերլուծության տեսակներից մեկը շոգիացման կշռաչափությունն է, որը չափում է զանգվածի փոփոխությունը գոլորշիացումից հետո: Դրա օրինակն է խառնուրդի եռացումից հետո զանգվածի փոփոխությունն օգտագործելը՝ մետաղի բյուրեղահիդրատի խառնուրդի քանակը կամ մաքրությունը որոշելու համար: Ահա որոշ օգտակար խորհուրդներ կշռային վերլուծության փորձերի և հաշվարկների համար՝
  • Կրկնակի ստուգիր ստեխիոմետրիկ հաշվարկները և համոզվիր, որ ռեակցիան հավասարեցված է:
  • Երբ գոլորշիներն անջատում ես նմուշից, համոզվիր, որ այն չորացրել ես մինչև հաստատուն զանգված:
  • Միշտ հաշվի առ տարաների զանգվածները:
Կշռային (գրավիմետրիկ) վերլուծության մյուս տեսակի վերաբերյալ ավելին սովորելու համար տե՛ս նստվածքային կշռաչափության մասին այս հոդվածը։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: