Ծավալային վերլուծություն

Ծավալային վերլուծություն, ծավալային անալիզ, քիմիական քանակական վերլուծության եղանակների ամբողջություն, երբ որոշվելիք նյութի քանակության (պարունակության) հաստատումը կատարում են ծավալները չափելու միջոցով։


== Ընդհանուր բնութագիր ==
Ծավալային անալիզի մեջ են մտնում տիտրաչափական վերլուծության շատ եղանակներ, որոնք հիմնված են հայտնի կոնցենտրացիայով նյութի լուծույթի ծախսված ծավալը չափելու վրա, որն անհրաժեշտ է համարժեքության կետը հաստատելու համար։ Տիտրաչափական եղանակները ոչ բոլոր դեպքերում են նույնանում ծավալային եղանակների հետ։ Եթե հայտնի է ծախսված նյութի լուծույթի ծավալը, բաղադրությունը և կոնցենտրացիան, ապա հեշտությամբ կարելի է հաշվել որոշվելիք նյութի քանակությունը։
Ռեակցիայի վերջը (համարժեքության կետը) հաստատելու համար օգտագործում են հատուկ սարքեր կամ ինդիկատորներ։ Ծավալային անալիզի մեջ են նաև գազային վերլուծության շատ եղանակներ, որոնց դեպքում չափում են անջատված կամ կլանված գազի ծավալը։
Ծավալային անալիզի որոշ եղանակներ հիմնված են նստվածքների ծավալը չափելու վրա, օրինակ, թուջի մեջ ծծմբի պարունակությունը կարելի է որոշել բարիումի սուլֆատի նստվածքի ծավալը աստիճանավորված փորձանոթով չափելով։
Ծավալային անալիզին հատուկ է կատարման արագությունը, բարձր զգայունությունը, ճշտությունը, քիմիական զանազան ռեակցիաների լայն օգտագործումը։


== Ծավալային անալիզի տեսական հիմունքները ==
Ծավալային անալիզը, կշռային անալիզի համեմատ, ունի մի շարք առավելություններ՝

որոշումը կատարվում է շատ արագ,
անալիզի կատարման գործողությունները պարզ են և բարդ սարքավորումներ չեն պահանջվում։Այդ պատճառով էլ տիտրաչափական անալիզն առաջնային նշանակություն ունի լաբորատոր՝ գործնականում քիմիական, սննդի, մետալուրգիական և այլ անալիզներ կատարելիս։
Ծավալային անալիզի կատարման մեթոդիկայի մասին ավելի պարզ պատկերացում կազմելու համար քննարկենք հետևյալ օրինակը։ ՈՒնենք անհայտ քանակությամբ 
  
    
      
        N
        a
        O
        H
      
    
    {\displaystyle NaOH}
   պարունակող լուծույթ, որը տեղափոխում են կոնահատակ (տիտրման) կոլբա։ 
  
    
      
        N
        a
        O
        H
      
    
    {\displaystyle NaOH}
  -ի քանակությունը որոշելու համար այն պետք է չեզոքացնել հայտնի խտություն ունեցող որևէ թթվով։ Օրինակ՝ 
  
    
      
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle H_{2}SO_{4}}
   լուծույթը, որը մեկ լիտրում պարունակում է 9,8 գ 
  
    
      
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle H_{2}SO_{4}}
   (կամ 
  
    
      
        
          T
          
            
              H
              
                2
              
            
            S
            
              O
              
                4
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle T_{H_{2}SO_{4}}}
  =0,0098 գ/մլ)։ Այն լուծույթը, որի խտությունը հայտնի է, կոչվում է աշխատանքային կամ ստանդարտ լուծույթ։ 
  
    
      
        N
        a
        O
        H
      
    
    {\displaystyle NaOH}
  -ը չեզոքացնելու համար 
  
    
      
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle H_{2}SO_{4}}
  -ն ավելացնում են կաթիլ-կաթիլ՝ խառնելով (թափահարելով), մինչև ինղիկատորի գույնի փոխվելը (կարմիր գույնի)։ Աշխատանքային լուծույթը անալիզվող լուծույթին մինչև համարժեք կետը կաթիլ-կաթիլ ավելացնելու ընթանցքը կոչվում է տիտրում. Այդ նպատակով աշխատանքային 
  
    
      
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle H_{2}SO_{4}}
  -ի լուծույթը լցնում են բյուրետի մեջ, որը բաժանված գծիկներով մի ապակյա խողովակ է՝ ծավալը որոշելու համար։

  
    
      
        2
        N
        a
        O
        H
        +
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
        =
        N
        
          a
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
        +
        2
        
          H
          
            2
          
        
        O
      
    
    {\displaystyle 2NaOH+H_{2}SO_{4}=Na_{2}SO_{4}+2H_{2}O}
  
Տիտրումն ավարտելուց հետո բյուրետի օգնությամբ որոշում են չեզոքացման վրա ծախսված 
  
    
      
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle H_{2}SO_{4}}
  -ի ճիշտ ծավալը (21.05 մլ)։ Հետևաբար, չեզոքացման վրա ծախսվել է 
  
    
      
        0
        ,
        0098
        ⋅
        21.05
        =
        0.2065
      
    
    {\displaystyle 0,0098\cdot 21.05=0.2065}
   գ քիմիական մաքուր 
  
    
      
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle H_{2}SO_{4}}
  ։ Ըստ ռեակցիայի՝ 1 մոլ (98 գ) 
  
    
      
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle H_{2}SO_{4}}
  -ը չեզոքացնում է 2 մոլ (80 գ) 
  
    
      
        N
        a
        O
        H
      
    
    {\displaystyle NaOH}
  ։
Ծավալային (տիտրաչափական) որոշումների դեպքում պետք է պահպանել հետևյալ պահանջները՝

ռեակցիայի վերջնակետը (ավարտը) պետք է որոշել շատ ճիշտ և որոշակի, լուծույթի գույնի փոփոխությամբ (ինդիկատորի օգնությամբ) կամ օգտագործում են լուծույթի ֆիզիկաքիմիական ցուցանիշների (էլեկտրահաղորդականությունը, օքսիդավերականգնման պոտենցիալը և այլն) փոփոխությունները.
տիտրաչափական ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը պետք է լինի շատ մեծ, իսկ հակառակ ռեակցիայի հաստատունը՝ փոքր։ Այս պայմանը տվյալ որոշման համար ամենակարևորն Է, որովհետև այս դեպքում հավասարակշռությունը խախտելու (թեքելու) համար ռեագենտի ավելցուկ չենք կարոդ ավելացնել.
անալիտիկ ռեակցիայի արագությունը նույնպես պետք է լինի շատ մեծ, որպեսզի հնարավոր լինի ճիշտ ֆիքսել (որոշել) համարժեք կետը։
տիտրման ժամանակ կողմնակի ռեակցիաներ չպետք է տեղի ունենան։
տիտրման ընթացքում համարժեք կետը որոշելու և հիմնական ռեակցիան ընթանալու համար խանգարող նյութեր առկա չպետք է լինեն։Ծավալային (տիտրաչափական) անալիզի դեպքում որոշումը կարելի է կատարել հետևյալ եղանակներով՝


=== Ուղղակի տիտրման եղանակ ===
Ուղղակի տիտրման եղանակ, որի լավագույն օրինակը կարոդ է հանդիսանալ 
  
    
      
        N
        a
        O
        H
      
    
    {\displaystyle NaOH}
  -ի քանակության որոշման վերը բերված օրինակը։


=== Հետադարձ տիտրման եղանակ ===
Հետադարձ տիտրման եղանակ, որի էությունն այն է. որ անալիզվող (անհայտ կոնցենտրացիա, խտություն ունեցող) լուծույթին ավելցուկով ավելացնում են հայտնի խտություն (կոնցենտրացիա) ունեցող լուծույթ, լավ խառնում, որից հետո ստանդարտ լուծույթի ավելցուկը հետ են տիտրում մեկ այլ ստանդարտ (աշխատանքային) լուծույթով՝ որևէ ինդիկատորի օգնությամբ։
Ծախսված ծավալների օգնությամբ հաշվում են առաջին աշխատանքային լուծույթի ճիշտ ծավալը և որոշում անալիգի համար պահանջվող նյութի կամ տարրի քանակությունը։


=== Անուղղակի տիտրման եղանակ ===
Անուղղակի տիտրման եղանակ, որը բաժանվում է մի քանի եղանակների.


==== Տիտրման տեղակալման եղանակ ====
Տիտրման տեղակալման եղանակի դեպքում որոշվող իոնը ստեխիամետրական ռեակցիայով չի ոեակցվում աշխատանքային լուծույթի հետ։ Այդ պատճառով Էլ որոշվող իոնը փոխազդում են մեկ այլ քիմիական ռեագենտի հետ և դուրս են մղում նոր տարր, որն արդեն փոխազդում է աշխատանքային լուծույթի հետ մեկ ստեխիամետրական ռեակցիայով և համապատասխան հաշվարկներով՝ որոշելով ծախսված ծավալը, որոշում պահանջվող տարրի կամ նյութի տոկոսային պարունակությունը։ Օրինակ՝ ուղղակի տիտրման եղանակով 
  
    
      
        N
        
          a
          
            2
          
        
        
          S
          
            2
          
        
        
          O
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle Na_{2}S_{2}O_{3}}
  -ը լի կարելի որոշել 
  
    
      
        K
        M
        n
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle KMnO_{4}}
  -ի օգնությամբ, որովհետև չկա մեկ ստեխիամետրական ռեակցիա։ Այդ դեպքում կարող են ընթանալ մի քանի ռեակցիաներ, ծծումբը 
  
    
      
        
          S
          
            2
          
          
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle S_{2}^{-}}
  -ից կարող է օքսիդանալ մինչև 
  
    
      
        
          S
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle S^{0}}
  ,
  
    
      
        S
        
          O
          
            2
          
          
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle SO_{2}^{-}}
  ,
  
    
      
        S
        
          O
          
            4
          
          
            2
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle SO_{4}^{2-}}
   և այլն։ Այդ պատճառով էլ որոշումը կատարում են անուղղակի եղանակով։ Սկղբում 
  
    
      
        K
        M
        n
        
          O
          
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle KMnO_{4}}
  -ը փոխազդում են 
  
    
      
        K
        I
      
    
    {\displaystyle KI}
  -ի հետ. դուրս է մղվում տարրական յոդ՝ ըստ հետևյալ ռեակցիայի հավասարման.

  
    
      
        2
        K
        M
        n
        
          O
          
            4
          
        
        +
        10
        K
        I
        +
        8
        
          H
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
        =
        6
        
          K
          
            2
          
        
        S
        
          O
          
            4
          
        
        +
        2
        M
        n
        S
        
          O
          
            4
          
        
        +
        5
        
          I
          
            2
          
        
        +
        8
        
          H
          
            2
          
        
        O
      
    
    {\displaystyle 2KMnO_{4}+10KI+8H_{2}SO_{4}=6K_{2}SO_{4}+2MnSO_{4}+5I_{2}+8H_{2}O}
  
Այնուհետև անջատված 
  
    
      
        
          I
          
            2
          
        
      
    
    {\displaystyle I_{2}}
  -ը տիտրում են 
  
    
      
        N
        
          a
          
            2
          
        
        
          S
          
            2
          
        
        
          O
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle Na_{2}S_{2}O_{3}}
   լուծույթով՝ օսլայի առկայությամբ (յոդաչափության հայտնի ռեակցիան).

  
    
      
        N
        
          a
          
            2
          
        
        
          S
          
            2
          
        
        
          O
          
            3
          
        
        +
        
          I
          
            2
          
        
        =
        N
        
          a
          
            2
          
        
        
          S
          
            4
          
        
        
          O
          
            6
          
        
        +
        2
        N
        a
        J
      
    
    {\displaystyle Na_{2}S_{2}O_{3}+I_{2}=Na_{2}S_{4}O_{6}+2NaJ}
  


==== Որոշում տարբերությամբ ====
Այս դեպքում որոշումը կատարվում է երկու նմուշներով։ Օրինակ՝ տրված է 
  
    
      
        H
        C
        l
        +
        N
        a
        C
        l
      
    
    {\displaystyle HCl+NaCl}
   խառնուրդ և պահանջվում է այդ խառնուրդում առանձին-առանձին որոշել 
  
    
      
        H
        C
        l
      
    
    {\displaystyle HCl}
  -ի և 
  
    
      
        N
        a
        C
        l
      
    
    {\displaystyle NaCl}
  -ի տոկոսային պարունակություններն այդ խառնուրդում.

Նմուշում որոշում են ամբողջ քլորի (
  
    
      
        C
        
          l
          
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle Cl^{-}}
  ) քանակությունը, 
  
    
      
        H
        C
        l
        +
        N
        a
        C
        l
      
    
    {\displaystyle HCl+NaCl}
   խառնուրդից նստեցնելով 
  
    
      
        C
        
          l
          
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle Cl^{-}}
  -ը, 
  
    
      
        A
        g
        N
        
          O
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle AgNO_{3}}
  -ի օգնությամբ.
  
    
      
        H
        C
        l
        +
        N
        a
        C
        l
        +
        2
        A
        g
        N
        
          O
          
            3
          
        
        =
        2
        A
        g
        C
        l
        +
        N
        a
        N
        
          O
          
            3
          
        
        +
        H
        N
        
          O
          
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle HCl+NaCl+2AgNO_{3}=2AgCl+NaNO_{3}+HNO_{3}}
  

Նմուշից չեզոքացման եղանակով որոշում են միայն 
  
    
      
        H
        C
        l
      
    
    {\displaystyle HCl}
  -ի քանակությունը։ Խառնուրդը տիտրում են 
  
    
      
        N
        a
        O
        H
      
    
    {\displaystyle NaOH}
  -ի աշխատանքային լուծույթով՝ որևէ ինդիկատորի առկայությամբ.
  
    
      
        H
        C
        l
        +
        N
        a
        O
        H
        =
        N
        a
        C
        l
        +
        
          H
          
            2
          
        
        O
      
    
    {\displaystyle HCl+NaOH=NaCl+H_{2}O}
  
Ստացված արդյունքներից կատարում են համապատասխան հաշվարկներ և որոշում 
  
    
      
        H
        C
        l
      
    
    {\displaystyle HCl}
  -ի և 
  
    
      
        N
        a
        C
        l
      
    
    {\displaystyle NaCl}
  -ի տոկոսային բաղադրությունը։


== Ծավալային անալիզի եղանակաները ==
Տիտրաչափական (ծավալային) անալիզը բաժանվում է երկու մեծ խմբերի։ Առաջին խմբի մեջ մտնում են այն եղանակները, որոնց հիմքում ընկած են իոնական ռեակցիաները՝ չեզոքացման, նստեցման և կոմպլեքսագոյացման։ Երկրորդ խմբում են օքսիդավերականգնման եղանակները, որոնք հիմնված են օքսիդավերականգնման ռեակցիաների վրա։


== Գրականություն ==
В. Б. Алесковский, В. В. Бардин и другие. Физико-химические методы анализа. Им. «Химия» М., 1964.
Ю. С. Ляликов. Физико-химические методы анализа. Госхимиздат. 1960.
Ю. Ю. Луреье. Справочник по аналитической химии. Им. «Химия», М., 1971.


== Արտաքին հղումներ ==
Ծավալային անալիզ xumuk.ru կայքում
Ծավալային անալիզ chemport.ru կայքում


== Տես նաև ==
Անալիտիկ քիմիա
Որակական անալիզ
Քանակական անալիզ
Ֆիզիկական քիմիա
Քվանտային քիմիա
Կենսաքիմիա
Օրգանական քիմիա
Դեղագործություն
Միջուկային քիմիա


== Ծանոթագրություններ ==