1.2 Тамақ өнеркәсібіндегі аналитикалық химияның маңызы

Бұл өндірісте аналитикалық химияның әдістері арқылы мына мәселелер шешіледі:1) шикі заттың (сырье) сапасын анықтау; 2) өндіріс процесін қадағалау; 3) шыққан өнімнің сапасын қадағалау; 4) қоршаған ортаны қорғау; 5) шикі зат пен алынған өнімнің құрамындағы адам организіміне улы заттарды (ауыр металдарды –қорғасын, сынап, кадмий т.б. канцерогенді қосылыстарды) анықтау. Улы заттар мөлшері белгіленген концентрациядан (ПДК) аспауы керек.

Сандық анализ макро-, микро- және ультрамикроанализ болып бөлінеді. Макроанализ 0,5-1 г затты анализдейді. Микроанализ заттың миллиграмм мөлшерін анықтайды.

Затқа анализ жасау үшін мынадай операциялар жүргізеді: 1)өндіріске түскен шикізаттың барлық құрамына сәйкес болатындай анализге қажет масса алу (средняя проба-орташа сынама); 2) алынған массаны өлшеу; 3) анализ жасау үшін ерітінді дайындау; 4) анализге кедергі келтіретін қоспаларды бөліп алу; 5) анализге керек әдісті тандап алу.

Өндірісте шикізаттың, дайын өнімнің көп мөлшері, яғни тоннамен өлшенетін (ұн, дән, ет, сүт т.б. ) мөлшері болады. Мұндай мөлшердегі затты анализдеуге мүмкіндік жоқ, сондықтан тек анализ жасауға қажетті ғана мөлшерді ала білу керек. Ол үшін ГОСТ (МЕСТ-тер), инструкциялар болады.

Анализ әдісіне қойылатын талаптар: 1) анализ тез жасалуы керек; 2) тек көрсетілген затты ғана анықтай алатын болуы керек; 3) көрсетілген заттың өте аз мөлшерін анықтай алатын болуы керек; 4) анализдің нәтижесі бір-біріне жақын болуы керек.

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды білу керек:

1. Химияның негізгі стехиометриялық заңдарын қолдана білу;

2. Сонымен бірге заттың мөлшері «моль» деген ұғымды түсініп,

3. Газдардың заңдарын қолданып, олардың молярлық массаларын анықтауды білу қажет.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:

1. Аналитикалық химияда қолданылатын әдістер, қысқаша сипаттамалары.

2. Анализ жазау үшін жүргізілетін операциялар.

3. Анализ әдістеріне қойылатын талаптар.

4. Орташа сынаманы қалай алады?

5. МЕСТ деген қандай құжат?

Дәріс №2. Гомогенді жүйедегі тепе-теңдік

2.1 Диссоцициялану реакциялары , рН, рОН

2.2. Әлсіз электролиттердің диссоциациясына біртектес иондардың әсері

2.1. Гомогенді жүйедегі тепе-теңдік. Диссоцициялану реакциялары

Сапалық және сандық анализде кең мөлшерде қайтымды реакциялар қолданылады:

аА +вВ  сС+ d D

Реакция кезінде А және В заттары әрекеттесіп, олардың концентрациялары азайып, С және D заттарының концентрациясы көбейеді. Соның нәтижесінде тура реакция жылдамдығы азаяды, кері реакция жылдамдығы артады. Тура және кері реакциялар жылдамдығы теңескен кезде, жүйеде тепе-теңдік орнайды. Тура реакция жылдамдығы:

V₁=K₁[A]^a[B]^в , кері реакция жылдамдығы V₂=K₂[С]^с[D]^d Химиялық тепе-теңдік кезінде V₁= V₂ , яғни K₁[A]^a[B]^в =K₂[С]^с[D]^d

K₁ және K₂ - реакция жылдамдығының константасы.

(1)K₁ / K₂ =[С]^с[D]^d /[A]^a[B]^в = K; К – тепе-теңдік константасы.

(1) теңдеу - әрекеттесуші массалар заңының теңдеуі, математикалық өрнегі. Оны былай оқуға болады: тепе-теңдік орнаған кезде реакция нәтижесінде алынған өнімдердің концентрацияларының көбейтіндісінің алынған заттар концентрацияларының көбейтіндісіне қатынасы белгілі бір температурада тұрақты сан, оны тепе-теңдік константасы деп атайды. Тепе-теңдік константасының мәні арқылы тура реакция мен кері реакциялар жылдамдықтары туралы қорытынды жасауға болады. Егер К өте үлкен шама болса, онда тура реакция аяғына дейін жүреді, егер К1, онда кері реакция үлкен жылдамдықпен жүреді, К=1, жүйеде тепе-теңдік орнаған.

Аналитикалық реакциялардың көпшілігі төмендегідей реакциялар типінің біреуіне жатады:

1. АВА+В – диссоциациалану реакциясы HCNH⁺+CN^- және тұнба еру процесі AgClAg⁺+Cl^- .

2. А+ВС – комплекстік ион түзілу реакциясы: NH₃+H⁺ [ NH₄]⁺

3. А+ВС+D – гидролиздену және тотығу-тотықсыздану реакциялары:

Na₂CO₃ + H₂O  NaHCO₃ + NaOH; FeCl₂+SnCl₄ SnCl₂ + FeCl₃

Ерітіндіде электролиттер әр түрлі мөлшерде ионданады. Ерітіндіде еріген электролиттің жалпы санының қанша мөлшері ыдырағанын көрсететін сан диссоциациялану дәрежесі деген ұғым (): =N_g/N_E немесе = N_g/N_E *100% N_g – иондарға ыдыраған молекулалар саны; N_E – жалпы еріген молекулалар саны.

Мысалы, 0,01М ерітіндіде сірке қышқылының диссоциациалану дәрежесі  = 0,0419 болса, ол 100 молекуланың тек 4,19 % ыдырағаны, 95,81% молекула күйінде жүр .

Диссоциация дәрежесіне байланысты электролиттерді күшті және әлсіз электролиттерге бөледі.

Сірке қышқылының диссоциациалану теңдігін былай жазуға болады: CH₃COOHH⁺ + CH₃COO^-

Әлсіз электролиттердің диссоциациясы қайтымды процесс болғандықтан әрекеттесуші массалар заңына бағынады: (2) К=[H⁺][CH₃COO^-]/ [CH₃COOH]; К-диссоциациялану константасы

Электролиттік диссоциация константасының мәні неғұрлым көп болса, электролит молекулалары соғұрлым иондарға көбірек ыдырайды. К-нің мәні тұрақты температурада тұрақты болады, оған концентрацияның өзгеруі әсер етпейді. К=[H⁺][CH₃COO^-]/ [CH₃COOH]= 1,810^-5

К=[H⁺][CN^-]/ [HCN]= 7,2 10^-10 , бұл мәндерге қарап, циан қышқылы сірке қышқылымен салыстырғанда әлде қайда әлсіз екені көрінеді.

Көп қышқылды негіздер мен көп негізді қышқылдар біртіндеп (сатылап) иондарға ыдырайды және сатының әрқайсысына тиісті мәні бар диссоциациялану константасы сәйкес келеді.

H₂CO₃  H⁺ + HCO^-₃ К₁ =4,510^-7

HCO^-₃  H⁺ + CO₃^2- К₂=4,710^-11

Электролиттің диссоциациялану константасы мен дәрежесінің арасында тығыз байланыс бар. Екі ионға ыдырайтын электролиттер үшін әрекеттесуші массалар заңын қолданып:

КА К⁺ + А^- К=[К⁺][А^-]/[КА], КА электролит бір катионға, бір анионға ыдырайтындықтан, бұл иондардың концентрациясы өзара тең болады:

[К⁺]= [А^-]. С_м-ерітіндінің жалпы концентрациясы; С_К = С_А

К = С_А С_к/ С_м; [К⁺] = [А^-] = С_м  : иондарға ыдырамаған молекулалардың концентрациясын КА былай көрсетеді:

[КА] = С_м - С_м  = С_м (1-); К= С_м  С_м /С_м(1-) = С_м ² /1-, әлсіз электролиттердің диссоциациалану дәрежесі өте аз болатындықтан 1-=1, сондықтан К= С_м ² немесе =К/ С_м (1)

Бұл теңдеу(1) электролит ерітіндісінің концентрациясының азаюына, яғни сұйылуына байланысты оның диссоциациялану дәрежесінің артатынын көрсетеді. (Освальдтың сұйылту заңы).

1. теңдеудегі тепе-теңдік константасы концентрация арқылы көрсетілген, ол ерітіндінің шындық жағдайын толық көрсетпейді, ол үшін активті концентрация деген ұғым керек. Бірақ практикада концентрацияларды қолданып, константаны табуға болады.