HPLC

HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY - HPLC

High performance liquid chromatography is a powerful tool in analysis. This page looks at how it is carried out and shows how it uses the same principles as in thin layer chromatography and column chromatography.





Carrying out HPLC

Introduction

High performance liquid chromatography is basically a highly improved form of column chromatography. Instead of a solvent being allowed to drip through a column under gravity, it is forced through under high pressures of up to 400 atmospheres. That makes it much faster.

It also allows you to use a very much smaller particle size for the column packing material which gives a much greater surface area for interactions between the stationary phase and the molecules flowing past it. This allows a much better separation of the components of the mixture.

The other major improvement over column chromatography concerns the detection methods which can be used. These methods are highly automated and extremely sensitive.

The column and the solvent

Confusingly, there are two variants in use in HPLC depending on the relative polarity of the solvent and the stationary phase.

Normal phase HPLC

This is essentially just the same as you will already have read about in thin layer chromatography or column chromatography. Although it is described as "normal", it isn't the most commonly used form of HPLC.

The column is filled with tiny silica particles, and the solvent is non-polar - hexane, for example. A typical column has an internal diameter of 4.6 mm (and may be less than that), and a length of 150 to 250 mm.

Polar compounds in the mixture being passed through the column will stick longer to the polar silica than non-polar compounds will. The non-polar ones will therefore pass more quickly through the column.

Reversed phase HPLC

In this case, the column size is the same, but the silica is modified to make it non-polar by attaching long hydrocarbon chains to its surface - typically with either 8 or 18 carbon atoms in them. A polar solvent is used - for example, a mixture of water and an alcohol such as methanol.

In this case, there will be a strong attraction between the polar solvent and polar molecules in the mixture being passed through the column. There won't be as much attraction between the hydrocarbon chains attached to the silica (the stationary phase) and the polar molecules in the solution. Polar molecules in the mixture will therefore spend most of their time moving with the solvent.

Non-polar compounds in the mixture will tend to form attractions with the hydrocarbon groups because of van der Waals dispersion forces. They will also be less soluble in the solvent because of the need to break hydrogen bonds as they squeeze in between the water or methanol molecules, for example. They therefore spend less time in solution in the solvent and this will slow them down on their way through the column.

That means that now it is the polar molecules that will travel through the column more quickly.

Reversed phase HPLC is the most commonly used form of HPLC.





Looking at the whole process

A flow scheme for HPLC

Injection of the sample

Injection of the sample is entirely automated, and you wouldn't be expected to know how this is done at this introductory level. Because of the pressures involved, it is not the same as in gas chromatography (if you have already studied that).

Retention time

The time taken for a particular compound to travel through the column to the detector is known as its retention time. This time is measured from the time at which the sample is injected to the point at which the display shows a maximum peak height for that compound.

Different compounds have different retention times. For a particular compound, the retention time will vary depending on:

  • the pressure used (because that affects the flow rate of the solvent)

  • the nature of the stationary phase (not only what material it is made of, but also particle size)

  • the exact composition of the solvent

  • the temperature of the column

That means that conditions have to be carefully controlled if you are using retention times as a way of identifying compounds.

The detector

There are several ways of detecting when a substance has passed through the column. A common method which is easy to explain uses ultra-violet absorption.

Many organic compounds absorb UV light of various wavelengths. If you have a beam of UV light shining through the stream of liquid coming out of the column, and a UV detector on the opposite side of the stream, you can get a direct reading of how much of the light is absorbed.

The amount of light absorbed will depend on the amount of a particular compound that is passing through the beam at the time.

You might wonder why the solvents used don't absorb UV light. They do! But different compounds absorb most strongly in different parts of the UV spectrum.

Methanol, for example, absorbs at wavelengths below 205 nm, and water below 190 nm. If you were using a methanol-water mixture as the solvent, you would therefore have to use a wavelength greater than 205 nm to avoid false readings from the solvent.





Interpreting the output from the detector

The output will be recorded as a series of peaks - each one representing a compound in the mixture passing through the detector and absorbing UV light. As long as you were careful to control the conditions on the column, you could use the retention times to help to identify the compounds present - provided, of course, that you (or somebody else) had already measured them for pure samples of the various compounds under those identical conditions.

But you can also use the peaks as a way of measuring the quantities of the compounds present. Let's suppose that you are interested in a particular compound, X.

If you injected a solution containing a known amount of pure X into the machine, not only could you record its retention time, but you could also relate the amount of X to the peak that was formed.

The area under the peak is proportional to the amount of X which has passed the detector, and this area can be calculated automatically by the computer linked to the display. The area it would measure is shown in green in the (very simplified) diagram.

If the solution of X was less concentrated, the area under the peak would be less - although the retention time will still be the same. For example:

This means that it is possible to calibrate the machine so that it can be used to find how much of a substance is present - even in very small quantities.

Be careful, though! If you had two different substances in the mixture (X and Y) could you say anything about their relative amounts? Not if you were using UV absorption as your detection method.

In the diagram, the area under the peak for Y is less than that for X. That may be because there is less Y than X, but it could equally well be because Y absorbs UV light at the wavelength you are using less than X does. There might be large quantities of Y present, but if it only absorbed weakly, it would only give a small peak.





Coupling HPLC to a mass spectrometer

This is where it gets really clever! When the detector is showing a peak, some of what is passing through the detector at that time can be diverted to a mass spectrometer. There it will give a fragmentation pattern which can be compared against a computer database of known patterns. That means that the identity of a huge range of compounds can be found without having to know their retention times.


HPLC

v\ کرواتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) از جمله تکنیک های جداسازی (Separation) مرسوم در بسیاری از علوم است. در این مقاله ابتدا به تاریخچه ای از کروماتوگرافی، اصطلاحات و روابط آن اشاره می شود و در ادامه به نحوه انتخاب دقیق پارامترهای دستگاهی وآزمایشگاهی به منظور انجام یک جداسازی کارآمد اشاره می شود. پارامترهایی از قبیل انتخاب نوع ستون و انتخاب فاز متحرک که به قطبیت آنالیت بستگی دارد و یا انتخاب آشکارساز مناسب که به ساختار و ویژگی های شیمیایی نمونه بستگی دارد. و در نهایت به نحوه آنالیز کمی و کیفی کروماتوگرام اشاره می شود. 1 مقدمه - تاریخچه کروماتوگرافی: بدون شک مهمترین و پرکاربردترین روش جداسازی، روش "کروماتوگرافی" است. کروماتوگرافی (Chromatography)، بوسیله یک گیاه شناس روسی به نام تسوت، در اوایل قرن بیستم (1903) کشف شد. او از این تکنیک برای جداسازی رنگدانه های مختلف گیاهی مانند کلروفیل‌ها و گزانتوفیل‌ها استفاده کرد. روشهای کروماتوگرافی بر پایه دو مفهوم کلی دسته بندی می شوند: در روش اول، جداسازی بر اساس مفاهیم فیزیکی صورت گرفته و شامل دو گروه کروماتوگرافی ستونی (Column) و کروماتوگرافی سطحی است. اساس نام گذاری در دسته بندی دوم که مرسوم‌ تر است، نوع فاز متحرک، فاز ساکن و همچنین نوع تعادل ایجاد شده بین دو فاز است. این دسته شامل دو گروه کلی کروماتوگرافی مایع (فاز متحرک مایع می باشد) و کروماتوگرافی گازی (فاز متحرک گاز) است. 2 مفاهیم کلیدی در کروماتوگرافی درتمامی روشهای کروماتوگرافی، جداسازی بر پایه تفاوت مقداری آنالیت (ماده مورد جداسازی) در دو فاز ساکن (Stationary Phase) و متحرک (Mobile Phase) انجام می شود . این تفاوت مقدار، در نهایت منجر به تشکیل تعادلی می گردد که آن را با پارامتری به نام ثابت توزیع (K) بیان می کنند. در این رابطه Cm و Cs به ترتیب نشان دهنده غلظت مولی آنالیت در فازمتحرک و فاز ساکن است.   نتایج تحقیقات نشان می دهند که پدیده های فیزیکی و شیمیایی متفاوتی بر روی سرعت جداسازی و همچنین پهنای باند دیده شده برای هر آنالیت تاثیر دارند. از بین تئوری های موجود که به توجیه و محاسبه این عوامل می پردازند، تئوری بشقابک های فرضی (Plates) کاربرد بیشتری دارد. در این تئوری فرض می شود که هرستون از یک سری لایه های باریک، افقی وکاملا مجزا از هم، که به طور متوالی قرار گرفته اند، تشکیل شده است. به هر یک از این لایه ها، بشقابک گفته می شود. در هرکدام از این بشقابکها آنالیت در تعادلی بین فاز متحرک و ساکن قرار دارد و در نهایت با انتقال بین بشقابک‌ها عمل جداسازی صورت می پذیرد. کارایی هر ستون به تعداد بشقابک‌های موجود درستون و یا به عبارت دیگر به تعداد تعادل های ایجاد شده در ستون بستگی دارد. بنابراین برای بررسی کارایی ستون تعداد بشقابک های فرض (N)را از رابطه زیرمحاسبه می کنند. در این رابطه H نشان دهنده ی ارتفاع هر بشقابک و L طول ستون را به نمایش می گذارد.     در این مباحث پارامترها و تعاریف مختلف دیگری به منظور محاسبه کارایی ، شرایط آزمایشگاهی و در نهایت اندازه گیری کمی آنالیت وجود دارند. برای اطلاعات بیشتر به منبع شماره 1 مراجعه شود.] [ 3 کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا از میان تکنیک های جداسازی، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (High Performance Liquid Chromatography -HPLC)، بیشترین رشد و کارایی را داشته است و سالیانه میلیونها دلار صرف خرید و فروش دستگاههای HPLC در دنیا می شود. علت این رشد را می توان به حساسیت بالا، تعیین مقدار کمی با صحت بالا، قابلیت آنالیز نمونه های غیرفرار و حساس به دما که با تکنیکGC (کروماتوگرافی گازی) امکانپذیر نیستند، نسبت داد. 3-1 فاز ساکن و فاز متحرک در مورد قطبیت فاز‌های ساکن و متحرک یک قاعده کلی وجود دارد. طبق این قاعده، قطبیت حل‌ شونده و فاز متحرک باید نزدیک به هم باشد، ولی با فاز ساکن اختلاف داشته باشد. ترتیب قطبیت گروه‌های عاملی در ترکیبات به صورت زیر است: هیدروکربن < اترها < استرها < کتون‌ها < آلدئیدها < آمیدها < آمین‌ها < الکل‌ها خصوصیات فاز متحرک در HPLC در زیر آمده است: • درصد خلوص بالا ( حلالهایی با درصد خلوص بسیار بالا ، HPLC Grade، در بازار موجود است که قیمت بالایی نیز دارد.) • نقطه جوش بالاتر از دمای ستون ( به خصوص در مواردی که با گرمکن (Oven) کار می شود) • واکنش پذیری کم (Inertness) • قابلیت تطابق با آشکارساز 3-2 اجزاء و قسمتهای مختلف دستگاه HPLC دستگاه و تجهیزات HPLC شامل قسمت های مختلفی است که در ادامه به آنها اشاره می شود: 1- مخازن حلال: که در آنها فاز متحرک و یا حلالهای شستشو دهنده ستون ریخته شده است. 2- موتور یا پمپ: به منظور انتقال حلال و همچنین نمونه در فضای نسبتا طویل ستون نیاز به ایجاد فشاری در سیستم است که برای ایجاد آن حداقل از یک پمپ یا موتور استفاده می شود. حلال (فاز متحرک) توسط پمپ با سرعت و جریان ثابتی بر روی فاز ساکن حرکت داده می شود. فشار سیستم به اندازه (سایز) ذرات موجود در ستون، گرانروی (Viscosity) و سرعت جریان فاز متحرک بستگی دارد. بسته به نوع جداسازی، میزان سرعت جریان فاز متحرک تعیین می گردد. در مواردی که با تعددی از آنالیت‌ها مواجه هستیم، هر گونه جدا شده خود را به صورت یک پیک در کروماتوگرام نهایی نشان می‌دهد. در سرعت جریان کمتر فاز متحرک ، فاصله بین پیک ها افزایش یافته و جداسازی بهتری خواهیم داشت. معمولا گفته می شود که در ستون هایی با قطر مرسوم (کمتر از 5mm) سرعت جریان نباید بالاتر از 2/5 ml/min باشد چرا که باعث صدمه زدن به ستون و کاهش عمر مفید آن می شود. به عنوان فاز متحرک، مخلوطی از حلال‌ها در ازای یک حلال خالص می‌تواند به‌کار گرفته شود. نسبت اجزاء فاز متحرک در طی یک تزریق ممکن است ثابت باشد که در این صورت به آن روش ایزوکراتیک (Isocratic) گفته می شود. در حالتی دیگر که به آن روش گرادیانت ) ( Gradient گفته می شود، طی یک تزریق و با پیشرفت زمان، طبق برنامه ای که از قبل برای سیستم تعریف شده است، درصد متفاوتی از دو یا چند حلال مخلوط شده و در سیستم توسط پمپ جریان می یابد. 3- تزریق کننده(Injector): تزریق نمونه، بسته به نوع دستگاه، به دو شکل دستی و یا خودکار انجام می گیرد. در روش خودکار، نمونه در ظروف مخصوصی ریخته شده و در محل تعبیه شده در دستگاه قرار می گیرد. پس از اینکه اپراتور دستور تزریق را (از طریق نرم افزار ) می دهد، نمونه توسط یک سرنگ به سیستم منتقل می شود. در روش دستی، از سرنگ هایی با ظرفیت های مختلف برای تزریق نمونه استفاده می شود. حجم نمونه تزریق شده (در هر دو روش)، به حجم حلقه نمونه بردار ( Loop )بستگی دارد و مقدار آن معمولا در حد 5 تا 500 میکرولیتر است. نمونه ابتدا وارد این حلقه شده و پس ازآماده شدن سیستم به همراه فاز متحرک وارد ستون می شود. 4- ستون: پس از تزریق، نمونه ابتدا وارد قسمتی به نام پیش ستون (pre-column) یا ستون محافظ (Guard column ) می شود. نقش این ستون محافظت از ستون اصلی است. طول این ستون معمولا در حد سانتی متر است و جنس آن از فولاد ضد زنگ است. ماده پرکننده (Packing) ستون محافظ از جنسی مشابه ماده پرکننده ستون اصلی است. هم جنس بودن نوع پرکننده این مزیت را دارد که اگر ماده ای که با ذرات ستون وارد واکنش شود در نمونه موجود باشد، در ابتدا در ستون محافظ به دام افتاده وستون اصلی را دچار آسیب نمی کند. طول ستونهای اصلی دستگاه معمولا حدود 30-10 سانتی متر بوده و درون ستون را با موادی که به یکی از دو فرم پوسته دار و یا متخلخل است، پر کرده اند. سایز این مواد پرکننده که بر کیفیت جداسازی تاثیر فراوانی دارد متفاوت بوده و معمولا در حد 3 تا 5 میکرومتر است. ستون می تواند قطبی و یا غیرقطبی باشد. از مرسوم ترین ستون های غیرقطبی میتوان به C18، اکتادسیل سیلان ODS)) اشاره کرد. جنس ستونها از فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) است. پس از ورود نمونه به ستون، بر اساس تفاوت قطبیت، اجزاء مختلف نمونه در زمان های متفاوتی با نام زمان بازداری (Retention Time) از یکدیگر جدا شده و برای تشخیص نوع ماده به سمت آشکار ساز(Detector) هدایت می شوند. در نهایت پس از اتمام کار باید ستون را شستشو دهیم. برای شستشو، بسته به نوع ستون، حلال متفاوتی را با ترتیب خاص انتخاب می کنیم. برای مثال در ستون های غیرقطبی پس از اتمام کار، ابتدا ستون را با یک حلال قطبی (معمولا آب ) و سپس با یک حلال غیرقطبی (معمولا متانول) شستشو می دهند. 5- آشکارساز (Detector): آشکارساز بر اساس نوع آنالیت انتخاب می شود. به طور کل یک آشکارساز خوب باید دارای ویژگی های زیر باشد: > حساسیت بالا > غیرتخریبی بودن (Nondestructive): در طول روند شناسایی نمونه را تخریب نکند. > پاسخ خطی به غلظت در دامنه وسیع (برای سهولت در محاسبات) درادامه به تعدادی ازآشکارسازهای مرسوم اشاره می شود : الف- از پر کاربردترین انواع آشکارساز،طیف‌سنج UV-Vis است که برای اجسامی که در این ناحیه جذب داشته باشند مورد استفاده قرار می گیرد. در این آشکارساز با استفاده از تفاوت میزان جذب نمونه با منبع نوری اولیه و در نهایت با استفاده از قانون بیر لامبرت غلظت نمونه اندازه گیری می شود. در مواردی که از این آشکارساز استفاده می شود انتخاب طول موج مناسب یکی از مواردی است که می بایست مد نظر قرار بگیرد، در طول موج انتخابی، نباید مزاحم های موجود در نمونه و همچنین حلال جذب داشته باشند. ب- آشکارساز ضریب شکست، اساس کار این آشکارساز بر مبنای تغییراتی است که در ضریب شکست سیستم حلال به تنهایی و سیستم حلال همراه با نمونه، ایجاد می شود.پاسخ این آشکارساز به حرارت وابسته بوده و به همین دلیل معمولا به ندرت ازآن استفاده می-شود. ج- آشکارساز فلورسانس، حساس تر از آشکارساز UV/Vis است ولی ترکیبات کمی موجودند که خاصیت فلورسانس داشته باشند درنتیجه کاربرد این آشکارساز نیز محدود است. د- آشکارساز الکتروشیمیایی، که عملکرد آن بر پایه واکنش های اکسید و احیا می باشد و شامل روشهای آمپرومتری (Amperometry)، پلاروگرافی(Polarography)، کلون سنجی (Coulometry) و هدایت‌سنجی (Conductometry) است. ه- آشکارساز طیف سنج جرمی (MS): این مورد امروزه به دلیل مزایای زیادی که دارد به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد.از این جمله می‌توان به حد تشخیص (LOD) بسیار پایین، حساسیت و انتخابگری (Selectivity) بالاو امکان بررسی نمونه در حضور مزاحم‌های شیمیایی اشاره کرد. در صورتیکه از هیچ کدام از این موارد نتوان استفاده کرد، از مشتق سازی (ایجاد تغییرات شیمیایی روی نمونه) جهت ایجاد نمونه فعال در هر یک از این آشکارسازهای ذکر شده استفاده می شود.  اطلاعات کمی، نیمه کمی و کیفی از ولتاموگرام قابل استخراج است.   شکل 2- نمونه‌ای از یک کروماتوگرام   4-1 کاربردهای کیفی: آنالیز کیفی، برای تشخیص و شناسایی نوع ترکیبات انجام می شود. از آنجایی که زمان بازداری (Retention Time) برای هر ماده در یک سیستم و شرایط خاص آزمایشگاهی ثابت و مشخص می باشد، می توان از آن جهت تعیین نوع آنالیت استفاده کرد. به این منظور کروماتوگرام آنالیت را با کروماتوگرام به دست آمده از استاندارد آن آنالیت مقایسه می کنند. در صورت یکسان بودن زمان بازداری می توان با قطعیت نوع ماده را تعیین کرد. ذکر این نکته لازم است که این مقایسه این دو کروماتوگرام تنها در شرایط آزمایشگاهی و دستگاهی کاملاً یکسان معتبر است. 4-2 آنالیز کمی: به منظور تعیین کمی مقدار آنالیت، سطح زیر پیک و یا ارتفاع پیک ترکیب مجهول را با نمونه استاندارد مقایسه می¬کنند. در مواردی که پیک ها باریک و متقارن باشند، اندازه گیری ارتفاع پیک از صحت و سرعت بیشتری برخوردار است. هر چند که امروزه به راحتی می توان ارتفاع و سطح زیر پیک را به کمک دستگاه های الکترونیک با دقت و صحت بالایی محاسبه کرد. روشهای مختلفی جهت محاسبه مقدار مجهول وجود دارد که در ادامه به برخی از این روشها اشاره می شود: 4-2-1 روش استاندارد خارجی (External Standard): در این روش، محلول‌هایی با غلظت های مختلف از استاندارد (استاندارد آنالیت مورد نظر) ساخته شده و سپس بر اساس ارتفاع یا سطح زیر پیک بدست آمده از کروماتوگرام این استانداردها، منحنی کالیبراسیون ( منحنی ارتفاع و یا سطح زیر پیک، بر حسب غلظت) رسم می شود. با استفاده از معادله خط بدست آمده، مقدار ارتفاع و یا سطح زیر پیک نمونه مجهول، مقدار دقیق آنالیت محاسبه می شود. 4-2-2 روش افزایش استاندارد (Standard Addition): در این روش ابتدا ماده مجهول، آنالیز می شود، سپس به چند ظرف که حاوی مقدار یکسانی از نمونه است، حجم های مشخصی از استاندارد اضافه می شود و کروماتوگرام مربوط به هر مرحله را آنالیز و در نهایت ارتفاع یا سطح زیر پیک نمونه ها را بر اساس حجم استاندارد اضافه شده رسم می کنند. در نهایت با استفاده از روابط موجود می توان غلظت نمونه را محاسبه کرد. استفاده از این روش سبب حفظ بافت و ماتریس نمونه ها می شود در نتیجه با این روش احتمال مزاحمت بافت (Matrix Interference) نمونه از بین برده می شود.] [ 4-2-3 استاندارد داخلی (Internal Standard): دو نوع خطا (سیستماتیک و تصادفی) در سیستم موجود است. برخی از این منابع ثابت را می توان با اضافه کردن یک استاندارد داخلی به نمونه ها و تقسیم ارتفاع پیک یا سطح زیر پیک مربوط به هر آنالیت بر همین مقادیر مربوط به استاندارد داخلی، حذف کرد. در انتخاب استاندارد داخلی باید به شباهت های ساختاری آنالیت با جزء انتخابی، نزدیک بودن زمان بازداری پیک آن به پیک نمونه و ..، توجه کرد. با انتخاب یک استاندارد داخلی مناسب می توان خطا را از 1 تا 2 درصد به 5.0 تا 1 درصد کاهش داد. 5- نتیجه گیری: کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا، روشی مناسب جهت جداسازی، اندازه گیری، و تعیین نوع مواد است. این تکنیک با تلفیق با روشهای دیگر و آشکارسازهای پیشرفته ای مانند طیف سنج جرمی کاربرد های زیادی در علوم مختلف دارد. انتخاب فاز متحرک و ثابت، انتخاب آشکارساز و تعیین سرعت جریان فاز متحرک از جمله موارد اساسی در تنظیمات یک روش مناسب HPLC است. 

بررسی خواص اسیدها

بشر از دیر باز با مفهوم ساده اسید آشنایی داشته است. در حقیقت این مواد، حتی قبل از آنکه شیمی به صورت یک علم در آید، شناخته شده بودند. اسیدهای آلی همچون سرکه و آبلیمو و آب غوره از قدیم معروف بودند. اسیدهای معمولی مانند اسید سولفوریک ، اسید کلریدریک و اسید نیتریک بوسیله کیمیاگران قدیم ساخته شدند و بصورت محلول در آب بکار رفتند. برای مثال اسید سولفوریک را جابربن حیان برای نخستین بار از تقطیر بلورهای زاج سبز (FeSO4.7H2O) و حل کردن بخارات حاصل در آب ، بدست آورد.

در طی سالیان متمادی بر اساس تجربیات عملی لاووازیه (A.L.Lavoisier) چنین تلقی می‌گردید که اجزاء ساختمان عمومی کلیه اسیدها از عنصر اکسیژن تشکیل گردیده است. اما بتدریج این موضوع از نظر علمی روشن و اعلام گردید که چنانچه این موضوع صحت داشته باشد، بر خلاف عقیده اعلام شده در مورد اکسیژن ، این عنصر هیدروژن است. در حقیقت ، تعریف یک اسید بنا به فرمول اعلام شده از سوی لیبیگ (J. Von Liebig) در سال 1840 عبارت است از:


موادی حاوی هیدروژن که می‌توانند با فلزات واکنش نموده و گاز هیدروژن تولید نمایند.




نظریه فوق مدت پنجاه سال مورد استناد بوده است. بعدها با پیشرفت علم شیمی ، مفاهیم جدیدی درباره اسیدها اعلام شده که در زیر به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

خواص عمومی اسیدها

  • محلول آبی آنها یونهای پروتون آزاد می‌کند.
  • موادی هستند که از نظر مزه ترشند.
  • کاغذ تورنسل را سرخ رنگ می‌کنند.
  • با برخی فلزات مانند آهن و روی ترکیب شده گاز هیدروژن می‌دهند.
  • با قلیاها (بازها) واکنش نموده و املاح را تشکیل می‌دهند.
  • با کربنات کلسیم (مثلا به صورت سنگ مرمر) بشدت واکنش دارند، بطوریکه کف می‌کنند و گاز کربنیک آزاد می‌نمایند.

نظریه آرنیوس درباره اسیدها

زمانیکه مفاهیم یونیزاسیون ترکیبات شیمیایی در محلولهای آبی روشن گردید، مفهوم اسید بطور قابل ملاحظه‌ای تغییر پیدا کرد. مطابق تعریف آرنیوس ، اسید ماده ایست که در آب یونیزه می‌شود و یون +H3O که گاهی بصورت +H نیز نشان داده می‌شود، تولید می‌کند.


(HCl -----> H+ + Cl-(aq



آرنیوس قدرت اسیدی را نیز بر همین اساس تفسیر کرد و گفت که اسید قوی ، در محلولهای آبی تقریبا، بطور کامل یونیزه می‌شود. در صورتیکه که میزان تفکیک اسید ضعیف کمتر است. توجه کنید که مفهوم آرنیوس بر یون‌های آب استوار است. بر اساس تعریف آرنیوس می‌توان نقش اکسیدهای اسیدی را نیز تفسیر کرد.

اکسیدهای اسیدی

اکسیدهای بسیاری از غیرفلزات با آب واکنش داده و اسید تولید می‌کنند، در نتیجه این مواد را اکسیدهای اسیدی یا ایندرید اسید می‌نامند.


N2O5(s) + H2O → H+ + NO3-aq

مفهوم آرنیوس ، به علت تاکید آن بر آب و واکنشهای محلول‌های آبی ، با محدودیت رو‌به‌روست.

نظریه برونشتد- لوری درباره اسیدها

در سال 1923، یوهان برونشتد و تامس لوری ، مستقل از یکدیگر مفهومی گسترده‌تر برای اسیدها و بازها بیان کردند. بر اساس تعریف ، برونشتد - لوری ، اسید ماده ای است که یک پروتون به باز می‌دهد. اسیدها ممکن است مولکول یا یون باشند. با حذف پروتون ، اسید به باز (باز مزودج اسید 1) تبدیل می‌شود و با گرفتن پروتون ، باز اولیه ، یعنی باز 2 به اسید2 (اسید مزدوج باز 2) تبدیل می‌شود.


اسید 2 + باز 1 <----- اسید 1 + باز 2



قدرت اسیدها ، بر میل آنها برای از دست دادن یا گرفتن پروتون استوار است. هر چه اسید قویتر باشد، باز مزدوج آن ضعیفتر است. در یک واکنش ، تعادل در جهت تشکیل اسید ضعیفتر است. اسید پرکلریک ، HClO4 ، قویترین اسید است، و باز مزدوج آن ، یعنی یون پرکلرات ، -ClO4 ، ضعیفترین باز می‌باشد و H2 ، ضعیفترین اسید و باز مزدوج آن یعنی یون هیدرید ، +H قویترین باز می‌باشد.

نظریه لوییس درباره اسیدها

گیلبرت لوییس مفهوم گسترده‌تری برای اسیدها در سال 1938 پیشنهاد داد که پدیده اسید - باز را از پروتون رها ساخت. طبق تعریف لوییس ، اسید ماده‌ای است که بتواند با پذیرش یک زوج الکترون از باز ، یک پیوند کوولانسی تشکیل دهد. در نظریه لوییس به مفهوم زوج الکترون و تشکیل پیوند کووالانسی تاکید می‌شود. تعریف لوییس در مورد اسیدها بسیار گسترده‌تر از آن است که برونشتد عنوان نموده است. ترکیبات شیمیایی که می‌توانند نقش اسید لوییس داشته باشند، عبارتند از:


  • مولکولها یا اتمهایی که هشت‌تایی ناقص داشته باشند.

(BH3 + F- → BH4-(aq



  • بسیاری از کاتیونهای ساده می‌توانند نقش اسید لوییس داشته باشند.

Cu+2 + 4NH3 → Cu(NH3)4+2

  • برخی از اتم‌های فلزی در تشکیل ترکیباتی مانند کربونیل‌ها که از واکنش فلز با مونوکسید کربن تولید می‌شود، نقش اسید دارند:

Ni + 4CO → Ni(CO)4

  • ترکیباتی که اتم مرکزی آنها تونایی گسترش لایه ظرفیتی خود را داشته باشند ، در واکنشهایی که این گسترش عملی شود، نقش اسید دارند، مثلا در واکنش مقابل ، لایه ظرفیتی اتم مرکزی (Sn) از 8 به 2 الکترون گسترش یافته‌است.

SnCl4 + 2Cl- → SnCl6-2aq

  • برخی ترکیبات به علت داشتن یک یا چند پیوند دو گانه در مولکول ، خاصیت اسیدی دارند. مثلا CO2

قدرت اسیدی و ساختار مولکولی

به منظور بررسی رابطه بین ساختار مولکولی و قدرت اسیدی ، اسیدها را به دو نوع تقسیم می‌کنیم: هیدریدهای کووالانسی و اکسی ‌اسیدها.

هیدریدها

برخی از ترکیبات کووالانسی دوتایی هیدروژن‌دار (مانند HCl , H2) اسیدی هستند. دو عامل بر قدرت اسیدی هیدریدیک عنصر موثر است: الکترونگاتیوی عنصر و اندازه اتمی عنصر. قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک تناوب ، از چپ به راست و همسو با الکترونگاتیوی عناصر ، افزایش می‌یابد. یک عنصر الکترونگاتیو ، الکترونهای بیشتری از هیدروژن می‌گیرد و خروج آن به صورت یک پروتون را سرعت می‌بخشد.

قدرت اسیدی هیدریدهای عناصر یک گروه، با افزایش اندازه اتم مرکزی افزایش می‌یابد. در تناوب دوم: NH3>H2O>HF در گروه VI به اینصورت است:


H2Te > H2Se > H2S > H2O

اکسی ‌اسیدها

در این ترکیبات ، هیدروژن اسیدی به یک اتم O متصل است و تغییر در اندازه این اتم بسیار ناچیز است. بنابراین عامل کلیدی در قدرت اسیدی این اکسی‌اسیدها، به الکترونگاتیوی اتم Z مربوط می‌شود: H-O-Z .

اگر Z یک اتم
غیرفلز با الکترونگاتیوی بالا باشد، سهمی در کاهش چگالی الکترونی پیرامون اتم O (علی رغم الکترونگاتیوی شدید اکسیژن) را دارد. این پدیده باعث می‌شود که اتم اکسیژن، با کشیدن چگالی الکترونی پیوند H-O از اتم H ، تفکیک آن را سرعت ببخشد و ترکیب را اسیدی بکند. هیپوکلرواسید ، HOCl ، اسیدی از این نوع است.

هرچه الکترونگاتیوی Z بیشتر باشد، الکترونهای پیوند H-O به میزان بیشتری از اتم H دور می‌شوند و حذف پروتون آسان‌تر است: HOCl > HOBr > HOI . در اکسی ‌اسیدهایی که اتمهای اکسیژن بیشتری به Z متصل باشند، قدرت اسیدی با افزایش n ، زیاد می‌شود.

مهمترین اسیدهای قوی

مولکولهای این اسیدها و در محلولهای آبی رقیق کاملا یونیزه است. اسیدهای قوی متعارف عبارتند از: اسید کلریدریک ، یدیدریک ، نیتریک ، سولفوریک ، پرکلریک است.

مهمترین اسیدهای ضعیف

یونیزاسیون این اسیدها در آب کامل نمی‌باشد و هرگز به 100% نمی‌رسد. مثال متعارف آنها ، اسید استیک ، اسید کربنیک ، اسیدفلوریدریک ، اسید نیترو و تا حدودی اسید فسفریک است.

برخی از کاربردهای اسیدها

اسید سولفوریک

یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول H2SO4 ، مایعی روغنی‌شکل و بی‌رنگ است. یک متاع سودمند صنعتی است که از آن در حد وسیعی در پالایش نفت و در کارخانجات تولید کننده کودها ، رنگها ، رنگدانه‌ها ، رنگینه‌ها و مواد منفجره استفاده می‌شود.

اسید استیک

یک اسید آلی بصورت مایعی تند و بی رنگ با فرمول CH3COOH ، که اساس ترشی سرکه نیز می‌باشد. قسمت اعظم اسیداستیک تولیدی دنیا ، مصرف واکنش با الکلها به منظور تولید استرهایی می‌گردد که از آنها بعنوان بهترین حلال‌ها در رنگ و جلا استفاده می‌شود. همچنین در کارخانجات داروسازی، عمل آوردن لاستیک طبیعی و تهیه چرم مصنوعی و به عنوان حلال برای بسیاری از ترکیبات آلی از اسید استیک استفاده می‌شود.

اسید نیتریک

یک اسید قوی معدنی با فرمول HNO3 می‌باشد که این اسید در کارخانجات تولید کودهای نیترات و فسفات آمونیوم ، مواد منفجره نیترو ، پلاستیکها ، رنگینه‌ها و لاکها کاربر دارد.

اسید سولفونیک

این اسیدها با فرمول عمومی HSO3R که R می‌تواند متان یا بنزن و ... باشد، محلول در آب ، غیر فرار و جاذب الرطوبه‌اند و به عنوان عوامل امولسیون کننده ، مواد افزودنی و روغنهای روان ‌کننده و به عنوان جلوگیری از خوردگی و زنگ زدگی استفاده می‌گردد.

اسید کلریدریک

یکی از اسیدهای معدنی قوی با فرمول HCl ، که مایعی بی‌رنگ یا اندکی زردرنگ ، بسیار خورنده و غیر آتشگیر است. این اسید در آب ، الکل ، بنزن حل می‌شود و در اسیدی کردن (فعال کردن) چاههای نفت ، پاک کردن رسوبات دیگهای بخار ، صنایع غذایی ، تمیز کردن فلزات و ... استفاده می‌شود.

طرز استاندارد کردن 0.1N محلول سدیم هیدروکسید

طرز استاندارد کردن 0.1N محلول کلریدریک اسید

طرز استاندارد کردن 0.1M محلول نقره نیترات ( روش مور )

طرز استاندارد کردن 0.1N محلول پتاسیم پرمنگنات

طرز استاندارد کردن 0.1M محلول سدیم - EDTA 

 

منبع :

ازمایشگاه شیمی تجزیه(II)

تالیف : طوبی تقویان

 

ادامه نوشته

طرز استاندارد کردن 0.1N محلول سدیم هیدروکسید

طرز استاندارد کردن 0.1N محلول کلریدریک اسید

طرز استاندارد کردن 0.1M محلول نقره نیترات ( روش مور )

طرز استاندارد کردن 0.1N محلول پتاسیم پرمنگنات

طرز استاندارد کردن 0.1M محلول سدیم - EDTA 

 

منبع :

ازمایشگاه شیمی تجزیه(II)

تالیف : طوبی تقویان

 

ادامه نوشته

EDTA

EDTA is a widely-used abbreviation for the chemical compound ethylene diamine tetraacetic acid (and many other names, see table). EDTA refers to the chelating agent with the formula (HO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2H)2. This amino acid is widely used to sequester di- and trivalent metal ions. EDTA binds to metals via four carboxylate and two amine groups. EDTA forms especially strong complexes with Mn(II), Cu(II), Fe(III), and Co(III).[1]

Synthesis

EDTA is mostly synthesised from 1,2-diaminoethane (ethylenediamine), formaldehyde (methanal), water and sodium cyanide.[2] This yields the tetra sodium salt, which can be converted into the acidic forms by acidification. Pioneering work on the development of EDTA was undertaken by Gerold Schwarzenbach in the 1940's.[3]

Isomer

EDTA exists in different standard form under different conditions. At very low pH or very acidic condition (fully protonated) H6Y+2 forms exist while at very high pH or very basic condition (fully deprotonated) Y-4 forms are prevalent .

Nomenclature

Popular vs. chemical nomenclature

To describe EDTA and its various protonated forms, chemists use a more cumbersome but more precise acronym that distinguishes between EDTA4−, the conjugate base that is the ligand, and H4EDTA, the precursor to that ligand.

Synonyms

EDTA is also known as H4EDTA, diaminoethanetetraacetic acid, edetic acid, edetate, ethylenedinitrilotetraacetic acid, celon A, gluma cleanser, versene acid, nervanaid B acid, nullapon B acid, ethylene diamine tetracetic acid, tetrine acid, trilon BS, vinkeil 100, warkeelate acid, N,N'-1,2-ethanediylbis(N-(carboxymethyl)glycine)edetic acid, YD-30.

Coordination chemistry principles

In coordination chemistry, H4EDTA is a member of the aminocarboxylate family of ligands that includes imidodiacetic acid ("H2IDA") and nitrilotriacetic acid ("H3NTA"). More specialized relatives include N,N'-ethylenediaminediacetic acid ("H2EDDA") and 1,2-diaminocyclohexane-N,N,N',N'-tetraacetic acid ("H4CyDTA"). These ligands are all formally derived from the amino acid glycine.

H4EDTA forms highly stable coordination compounds that are soluble in water. In these complexes, the ligand is usually either hexa- or pentadentate, EDTA4− or HEDTA3−, respectively. Such complexes are chiral, and [Co(EDTA)] has been resolved into enantiomers.[4]

Uses

In 1999, the annual consumption of EDTA was equivalent to about 35,000 tons in Europe and 50,000 tons in the US.[citation needed] The most important uses are:

  • Industrial cleaning: complexation of Ca2+ and Mg2+ ions, binding of heavy metals.
  • Detergents: complexation of Ca2+ and Mg2+ (reduction of water hardness).
  • Photography: use of Fe(III)EDTA as oxidizing agent.
  • Pulp and paper industry: complexation of heavy metals during chlorine-free bleaching, stabilization of hydrogen peroxide.
  • Textile industry: complexation of heavy metals, bleach stabilizer.
  • Agrochemicals: Fe, Zn and Cu fertilizer, especially in calcareous soils.
  • Hydroponics: iron-EDTA is used to solubilize iron in nutrient solutions.

More specialised uses of EDTA are:

  • Food: added as preservative to prevent catalytic oxidation by metal ions or stabilizer and for iron fortification.[5]
  • Approved by the FDA as a preservative in packaged foods, vitamins, and baby food.
  • Personal care: added to cosmetics to improve product stability.[6]
  • Oil production: added into the borehole to inhibit mineral precipitation.[citation needed]
  • Dairy and beverage industry: cleaning milk stains from bottles.[citation needed]
  • Flue gas cleaning: removal of NOx.
  • Soft drinks containing ascorbic acid and sodium benzoate, to mitigate formation of benzene (a carcinogen).[citation needed]
  • Recycling: recovery of lead from used lead acid batteries.

Medicine:

  • EDTA is used in chelation therapy for acute hypercalcemia, mercury poisoning and lead poisoning[7].
  • Combined with chromium, EDTA is used to evaluate kidney function. It is administered intravenously and its filtration into the urine is monitored. This method is considered the gold standard for evaluating glomerular filtration rate, Cr-EDTA's sole way out of the body is via glomerular filtration as it is not secreted or metabolised in any other way.
  • Used as anticoagulant for blood samples
  • In veterinary ophthalmology EDTA may be used as an anticollagenase to prevent the worsening of corneal ulcers in animals.
  • Some laboratory studies also suggest that EDTA chelation may prevent collection of platelets ([or plaque] which can otherwise lead to formation of blood clots and prevent blood flow) on the walls of blood vessels [such as arteries]. These ideas are theoretical, however a major clinical study of the effects of EDTA on coronary arteries is currently (2008) proceeding [8] [3]
  • Dentistry as a root canal irrigant to remove inorganic debris (smear layer) and prepare root canals for obturation.

In laboratory science, EDTA is also used for:

  • Scavenging metal ions: in biochemistry and molecular biology, ion depletion is commonly used to inactivate metal-dependent enzymes which could damage DNA or proteins
  • Complexometric titrations.
  • Buffer solutions.
  • Determination of water hardness.
  • EDTA may be used as a masking agent to remove a metal ion which would interfere with the analysis of a second metal ion present
  • An anticoagulant in medical and laboratory equipment.
  • A preservative (usually to enhance the action of another preservative such as benzalkonium chloride or thiomersal) in ocular preparations and eyedrops. See "les conservateurs en opthalmologie" Doctors Patrice Vo Tan & Yves lachkar, Librarie Médicale Théa.
  • A titrant used to determine nickel concentration in an electroless nickel plating bath.
  • In metallography to remove staining due to etchants. Metal oxides are removed by gently swabbing with EDTA and rinsing in water.
  • In cell cultures EDTA is used as a chelating agent which binds to calcium and prevents joining of cadherins between cells, preventing cell clumping. (often used in cell culture control).

Toxicity

EDTA has been found to be both cytotoxic and weakly genotoxic in laboratory animals. Oral exposures have been noted to cause reproductive and developmental effects.[6] The same study by Lanigan[6] also found that both dermal exposure to EDTA in most cosmetic formulations and inhalation exposure to EDTA in aerosolized cosmetic formulations would produce systemic effects below those seen to be toxic in oral dosing studies.

Environmental behavior

Widespread use of EDTA and its slow removal under many environmental conditions has led to its status as the most abundant anthropogenic compound in many European surface waters. River concentrations in Europe are reported as 10-100 μg/L, and lake concentrations are in the 1-10 μg/L range. EDTA concentrations in U.S. groundwater receiving wastewater effluent discharge have been reported at 1-72 μg/L, and EDTA was found to be an effective tracer for effluent, with higher concentrations of EDTA corresponding to a greater percentage of reclaimed water in drinking water production wells.

EDTA is not degraded or removed during conventional wastewater treatment. However, an adjustment of pH and sludge residence time can result in almost complete mineralization of EDTA. A variety of microorganisms have been isolated from water, soils, sediments and sludges that are able to completely mineralize EDTA as a sole source of carbon, nitrogen and energy.

Recalcitrant chelating agents such as EDTA are an environmental concern predominantly because of their persistence and strong metal chelating properties. The presence of chelating agents in high concentrations in wastewaters and surface waters has the potential to remobilize heavy metals from river sediments and treated sludges, although low and environmentally relevant concentrations seem to have only a very minor influence on metal solubility. Low concentrations of chelating agents may either stimulate or decrease plankton or algae growth, while high concentrations always inhibit activity. Chelating agents are nontoxic to many forms of life on acute exposure; the effects of longer-term low-level exposure are unknown. EDTA at elevated concentrations is toxic to bacteria due to chelation of metals in the outer membrane. EDTA ingestion at high concentrations by mammals changes excretion of metals and can affect cell membrane permeability.

Methods of detection and analysis

The most sensitive method of detecting and measuring EDTA in biological samples is selected-reaction-monitoring capillary-electrophoresis mass-spectrometry (abbreviation SRM-CE/MS) which has a detection limit of 7.3 ng/mL in human plasma and a quantitation limit of 15 ng/mL.[9] This method works with sample volumes as small as ~7-8 nL.[9]

EDTA has also been measured in non-alcoholic beverages using high performance liquid chromatography (HPLC) which has a detection limit of 0.6 μg/mL and a quantitation limit of 2.0 μg/mL.[10][11]

Forensics

  • EDTA played a role in the O.J. Simpson trial when one of the blood samples collected from Simpson's estate was found to contain traces of the compound. This was used by the defense to indicate that the sample had been planted from one of the vials collected during the investigation. Prosecution claimed EDTA might have appeared in the sample as a result of eating McDonald's foods (either through bloodstream or, more likely, via contamination of blood flowing over the hand used in grabbing the food)[citation needed].

 

تئوری آزمایش:

تمام فرآیندهای برگشت پذیر ، تمایل رسیدن به یک حالت تعادلی را دارند. برای یک واکنش برگشت پذیر ، حالت تعادل وقتی برقرار می‌شود که سرعت واکنش رفت برابر با سرعت برگشت باشد. در یک واکنش تعادلی ، از تقسیم ثابت سرعت واکنش رفت Kf بر ثابت واکنش برگشت ، Kr ، ثابت دیگری بدست می‌آید که ثابت تعادل شیمیایی  K ، نامیده می‌شود

 

 

مقدار عددی ثابت تعادل

مقدار عددی K با دما تغییر می‌کند. تعداد مجموعه غلظتها برای سیستمهای تعادلی این واکنش ، بی نهایت زیاد است. ولی در هر صورت برای کلیه سیستمهای تعادلی در دمای معین وقتی که غلظتهای A2 ، B2 ، AB در رابطه بالا قرار گیرند، همواره به یک مقدار K منجر می‌شوند. بطور کلی ، برای هر واکنش برگشت پذیر:

wW + xX ↔ yY + zZ




عبارت ثابت تعادل به صورت زیر است:

K = {Y}y{Z}z/{W}w{X}x


بطور قرار دادی ، جملات غلظت مواد طرف راست معادله شیمیایی در صورت کسر عبارت ثابت تعادل نوشته می‌شود.

ثابت تعادل Kc

ثابت تعادلی که در آن غلظتهای مواد بر حسب مول بر لیتر بیان می‌شوند، گاهی به صورت Kc نشان داده می‌شود.
مقدار Kc برای سیستمهای تعادلی در 425 درجه سانتیگراد عبارت است از:


مقدار عددی ثابت تعادل از طریق آزمایش تعیین می‌شود. اگر غلظتهای مواد (برحسب mol/lit) موجود در هر مخلوط تعادلی در 425 درجه سانتیگراد در عبارت Kc منظور شوند، نتیجه برابر با 54/5 خواهد شد. مخلوط تعادلی را می‌توان هم از موادی که در سمت راست معادله شیمیایی قرار دارند و هم از مواد سمت چپ این معادله و هم از مخلوط آنها تهیه کرد.

وضع تعادل و Kc

مقدار ثابت تعادل معیاری برای تشخیص وضع تعادل است. توجه داشته باشید که جملات مربوط به غلظت مواد طرف راست معادله شیمیایی در صورت کسر عبارت ثابت تعادل نوشته می‌شود.

نکات اساسی مربوط به عبارت ثابت تعادل

  1. جملات غلظت مواد سمت راست معادله شیمیایی در صورت عبارت Kc و جملات غلظت مواد سمت چپ معادله در مخرج عبارت Kc نوشته می‌شود.
  2. جملات غلظت مواد مایع و جامد خالص در عبارت ثابت تعادل نوشته نمی‌شود. ولی مقدار Kc این جملات را در بردارد.
  3. اگر در یک تعادل معین دما تغییر نکند، Kc ثابت می‌ماند ولی در دماهای مختلف، مقدار c تغییر می‌کند.
  4. مقدار Kc برای هر تعادل معینی، وضع آن تعادل را نشان می‌دهد. اگر مقدار Kc بزرگ باشد، واکنش از چپ به راست تقریبا کامل است و اگر مقدار Kc کوچک باشد، واکنش از راست به چپ کامل است. چنانچه مقدار Kc بسیار بزرگ و نه بسیار کوچک باشد، وضع تعادل بینابینی است.

ثابت تعادل Kp

فشار جزئی یک گاز ، اندازه‌ای از غلظت آن است. از اینرو ، ثابتهای تعادل واکنشهایی را که دارای مواد گازی هستند، می‌توان بر حسب فشارهای جزئی گازهای واکنش دهنده نوشت. اینگونه ثابت تعادلی را با Kp نشان می‌دهیم.

 

رابطه بین Kpو Kc

Kp = Kc (RT)∆n

وسایل لازم:

 

1-بشر

2- دستگاه اسپکتروفتومتر

3-پیپت

 

 

 

مواد لازم:

 

KSCN-1

HClO4-2

Fe(NO3).9H2O-3

 

 

تئوری آزمایش:

 

میزان انحلال پذیری یک ماده حل شونده در یک حلال به طور قابل توجهی به ماهیت و قدرت نیروهای جاذبه بین ذرات حل شونده - حل شونده ، حلال - حلال و حل شده - حلال بستگی دارد. بیشترین انحلال وقتی مشاهده می‌شود که این نیروها همانند باشند، یعنی نخستین قاعده انحلال پذیری این است که "نظیر در نظیر حل می شود." بطور کلی ، مواد قطبی فقط در حلالهای قطبی و مواد ناقطبی فقط در حلالهای ناقطبی حل می‌شوند. یعنی مواد ناقطبی و مواد قطبی معمولا امتزاج ناپذیرند.

مثلا تتراکلریدکربن یک ماده ناقطبی در آب نامحلول است. زیرا نیروی جاذبه به یک مولکول آب نسبت به یک مولکول دیگر قویتیر از نیروی جاذبه بین یک مولکول تتراکلریدکربن و یک مولکول آب است از این رو، مولکولهای تتراکلریدکربن رانده می‌شوند و این دو ماده ، یک سیستم مایع دو لایه‌ای تشکیل می‌دهد.

بلورهای مشبک (مثلا الماس) که در آنها اتمهای تشکیل دهنده بلور با پیوند کووالانسی به یکدیگر پیوسته‌اند، در تمام مایعات نامحلول‌اند. این ساختار بلورین بسیار پایدارتر از آن است که با فرآیند انحلال از هم بگسلد یعنی هیچ جاذبه بالقوه بین حلال - حل شونده نمی‌تواند به قدرت پیوند کووالانسی موجود در این نوع بلور برسد.

فرایند انحلال

میان مولکولهای کووالانسی ناقطبی ، تنها نیروهای بین مولکولی موجود ، نیروی لاندن است. ولی نیروهای جاذبه بین مولکولهای کووالانسی قطبی علاوه بر نیروهای لاندن ، نیروهای دو قطبی - دو قطبی را نیز شامل می‌شود. در مواردی که پیوند هیدروژنی وجود دارد، نیروهای بین مولکولی بطور غیر عادی قوی است. از آنجایی که مواد ناقطبی فقط در حلالهای ناقطبی حل می‌شوند، ید که یک ماده ناقطبی است، در تتراکلریدکربن حل می‌شود.

نیروی جاذبه بین مولکولهای I2 در ید جامد ، تقریبا از همان نوع و اندازه‌ای است که بین مولکولهای CCl4 در تتراکلریدکربن خالص وجود دارد و از این رو، جاذبه ای قابل توجه بین ید و تتراکلرید کربن ممکن می‌گردد و مولکولهای ید می‌توانند با مولکولهای تتراکلریدکربن ممزوج شوند و محلول حاصل یک مخلوط مولکولی بی نظم است. متیل الکل (CH3OH) و آب هر دو ماده قطبی به هر نسبت در یکدیگر حل می‌شوند. در محلول متیل الکل و آب ، مولکولهای CH3OH و H2O با پیوند هیدروژنی به هم پیوسته‌اند که در حالت مایع خالص نیز مولکولهای هر دو مایع بوسیله پیوند هیدروژنی به یکدیگر جذب می‌شوند.

مایعات قطبی (بویژه آب) می‌توانند حلال بسیاری از ترکیبات یونی باشند. یونهای مواد حل شده توسط مولکولهای قطبی با نیروی الکتروستاتیکی جذب می‌شوند، یعنی یونهای منفی توسط قطبهای مثبت مولکولهای حلال و یونهای مثبت توسط قطبهای منفی این مولکولها جذب می‌شوند. این جاذبه یون - دو قطبی ممکن است نیروهای نسبتا قوی باشند و موجب می‌شود که یونها از بلور جدا شده و در فاز مایع شناور شوند. یونهای حل شده آبپوشیده‌اند و در حالی که با غلافی از مولکولهای آب احاطه شده‌اند در محلول حرکت می‌کند.

 

اثر دما بر انحلال پذیری

اثر تغییر دما بر انحلال پذیری یک ماده به جذب شدن یا آزاد شدن گرما به هنگام تهیه محلول سیر شده آن ماده بستگی دارد. با استفاده از اصل لوشاتلیه می توان اثر تغییر دما بر روی انحلال پذیری یک ماده را پیش بینی کرد. اگر فرآیند انحلال ماده حل شونده ، فرآیندی گرماگیر باشد، انحلال پذیری آن ماده با افزایش دما افزایش می‌یابد.

حل شده موجود در محلول سیر شده <----> حل شونده جامد + انرژی




اگر انحلال ماده حل شونده فرآیندی گرماده باشد، با افزایش دما ، انحلال پذیری ماده حل شونده کاهش می‌یابد. معدودی از ترکیبات یونی  مثل Na2CO3 , Li2CO3 بدین گونه عمل می‌کنند. علاوه بر این ، انحلال پذیری تمام گازها با افزایش دما ، کاهش پیدا می‌کند. مثلا با گرم کردن نوشابه‌های گازدار ، گاز دی‌اکسید کربن موجود در آنها از محلول خارج می‌شود. تغییر انحلال پذیری با تغییر دما به مقدار آنتالپی انحلال بستگی دارد. انحلال پذیری موادی که آنتالپی انحلال آنها کم است، با تغییر دما تغییر چندانی نمی‌کند.

 

اثر فشار بر انحلال پذیری

اثر تغییر فشار بر انحلال پذیری مواد جامد و مایع معمولا کم است ولی انحلال پذیری گازها در یک محلول با افزایش یا کاهش فشاری که به محلول وارد می‌شود، به میزان قابل توجهی تغییر می‌کند. "ویلیام هنری" در سال 1803 میلادی کشف کرد که مقدار گازی که در یک دمای ثابت در مقدار معینی از یک مایع حل می‌شود با فشار جزئی آن گاز در بالای محلول نسبت مستقیم دارد. فقط محلولهای رقیق در فشارهای نسبتا پایین از قانون هنری به خوبی پیروی می‌کنند. گازهایی که انحلال پذیری آنها بسیار زیاد است، عموما با حلال خود ترکیب می‌شود (مثلا گاز هیدروژن کلرید وقتی که حل می‌شود، با آن ترکیب شده و هیدروکلریک اسید تولید می‌کند). این محلولها از قانون هنری پیروی نمی‌کنند.

خون غواصها در عمق دریا تحت فشار نسبتا زیاد ویژه عمقی که در آن کار می‌کنند با هوا سیر می‌شود. اگر این فشار ، در اثر بالا آمدن سریع سطح آب به سرعت برداشته شود، هوا به سرعت از محلول خارج شده و حبابهایی را در سیستم جریان خون غواص ایجاد می‌کند. این حالت که "آمبولی هوایی" نام دارد، بر تحریکات عصبی و سیستم جریان خون اثر گذاشته و ممکن است مرگ آور باشد. برای پیشگیری از این حادثه از جو هلیوم و اکسیژن به جای هوا که بخش عمده آن اکسیژن و نیتروژن است استفاده می‌شود، زیرا انحلال پذیری هلیوم در خون و مایعات بدن بسیار کمتر از نیتروژن است.

 

تعادلهای انحلال

تعادل مایع - مایع (حل شدن برم در آب)

هر گاه 50 گرم برم را که مایعی است قرمز رنگ ، فرار و سمی در ظرف محتوی یک لیتر آب بریزیم، دو لایه قرمز و بی رنگ پدید می‌آید. با گذشت زمان برم در آب حل می‌شود و محلول کم کم پر رنگ می‌شود و بالاخره تغییر متوقف می‌شود. گر چه مایع برم هنوز در ته ظرف وجود دارد (در حدود 14 گرم). در این شرایط که محلول برم در مجاورت برم خالص قرار دارد و هیچگونه تغییری مشهود نیست، می‌گوییم سیستم در حال تعادل است. ویژگی مهم تعادل ، تغییر ناپذیری خواص ماکروسکوپی آن است. خواص ماکروسکوپی ، خواصی است که به مقدار زیادی از ماده وابسته است به اندازه‌ای که قابل مشاهده و اندازه گیری باشد و تغییرات آنها آشکار شود.

 

تعادل جامد - مایع (حل شدن نمک طعام در آب)

هر گاه مقداری زیادی بلورهای نمک طعام (در حدود 500 گرم) را به یک لیتر آب بیفزاییم و مخلوط را بهم بزنیم چون هم زدن را تا 10 دقیقه ادامه دهیم، خواهیم دید که مقدار زیاد نمک حل می‌شود و فقط 140 گرم آن باقی می‌ماند که با بهم زدن زیاد هم از وزن نمک موجود در ته ظرف کاسته نمی‌شود. بنابراین می‌گوییم که به حالت ثابتی رسیده و سیستم در حال تعادل است، زیرا خواص ماکروسکوپی آن تغییر نمی کند. در حقیقت پدیده تعادل در سیستم جامد - مایع آب نمک شامل دو فرآیند است که در حال رقابت با یکدیگرند.

در ابتدا که نمک را در آب ریختیم، فرآیند حل شدن که شامل یونیزه شدن NaCl به کاتیونهای سدیم و آنیونهای کلر است، اغلب در یک جهت معینی از بلور به سوی محلول انجام می‌گیرد. با پیشرفت فرآیند حل شدن و افزایش غلظت یونها در محلول ، واکنش معکوس نیز امکان پذیر می‌شود. یعنی افزوده شدن یونهای محلول به بلور تبلور یا رسوب کردن انجام می‌شود. مادام که موازنه این دو فرایند برقرار است، مقدار نمک حل شده در واحد حجم محلول ثابت خواهد بود و سیستم در تعادل انحلال پذیری باقی خواهد ماند.

تعادل گاز- مایع (حل شدن گاز CO2 در آب)

انحلال گازها در مایعات با دما نسبت عکس و با فشار نسبت مستقیم دارد. مکانیسم حل شدن گاز در مایع ، کم و بیش مشابه حل شدن جامد در مایع و مایع در مایع است. هر گاه بوسیله یک لوله گاز دی‌اکسید کربن را در آب موجود در یک ظرف بدمیم، حبابهای درشت گاز که وارد آب می‌شوند، بتدریج کوچک شده و حتی ممکن است ناپدید شوند و این نشانه حل شدن جزئی آنهاست. با ادامه دمیدن ، به مرحله‌ای می‌رسیم که آب بوسیله گاز سیر می‌شود و دیگر حبابهای گاز بدون کاهش حجم خارج می‌شوند. در این شرایط در دما و فشار هوای اطاق ، غلظت گاز در آب ثابت می‌ماند و به عبارتی تعادل زیر برقرار می‌شود:

(محلول) <----> CO2 (گاز) CO2

 

تشکیل رسوب و حاصلضرب انحلال پذیری

مقدار عددی ksp یک نمک بیانی کمی از حد انحلال پذیری آن نمک است. وقتی مقادیر غلظت یونهای محلول نمک در عبارتی مشابه عبارت ksp نمک جایگزین شود، نتیجه حاصضرب یونی محلول نامیده می‌شود. ksp حاصضرب یونی محلول سیر شده است. حاصلضرب یونی را می‌توان برای محلول مورد آزمایش محاسبه کرد و نتیجه را با ksp نمک مورد نظر مقایسه نمود. سه نوع مقایسه زیر امکان پذیر است :

  • حاصلضرب یونی کمتر از ksp :
    چنین محلولی سیر ناشده است. جامد اضافی می‌تواند تا حدی که ksp تعیین می‌کند در آن محلول حل شود.
  • حاصلضرب یونی بیشتر از ksp :
  • محلول موقتا ابر سیر شده است. تشکیل رسوب تا زمانی که حاصلضرب یونی برابر ksp شود، صورت می‌گیرد.
  • حاصلضرب یونی برابر ksp :
  • این محلول سیر شده است.

 

  

مواد و وسایل لازم آزمایشگاهی:

 

1-بورت

2-ارلن

3-پیپت

4-دماسنج

5-بشر

6-اسید بنزوییک

7-آب مقطر

NaOH-8

9-سرپیپت

 

این تیتراسیون براساس تشکیل سریع رسوب می‌باشد و بیشتر برای تعیین غلظت هالوژنها به کار می‌رود. در این صورت اغلب از نیترات نقره به عنوان عامل رسوب دهنده استفاده می‌شود. این نوع تیتراسیون‌ها را آرژانتومتری نیز می‌نامند. معروفترین روشهای تیتراسیون رسوبی عبارتند از: 1- روش موهر 2- روش فاجان 3- روش ولهارد روش موهر: شامل تیتراسیون یون کلر یا برم با نیترات نقره استاندارد در pH حدود خنثی و مجاورت یون کرومات به عنوان معرف است. در پایان رسوب قرمز آجری کرومات نقره ظاهر می‌گردد. روش فاجان: یون کلر به وسیله‌ی یون نقره در مجاورت یک معرف که دارای خاصیت فلوئورسانس است (مانند فلوروشین) تیتر می‌شود. در پایان تیتراسیون معرف جذب سطح رسوب شده و رنگ قرمز حاصل می‌شود. معرف به‌کار رفته چند قطره از محلول الکلی فلورسئین یا محلول آبکی نمک سدیم آن می‌باشد. روش ولهارد: برای تیتراسیون یون نقره، محلول استاندارد تیوسیانات در مجاورت یون فریک به عنوان معرف به کار می‌رود. برای جلوگیری از هیدرولیز یون آهن تیتراسیون بایستی در محیط اسیدی نسبتا قوی صورت گیرد. محصول نهایی تیوسیانات فرو است که رنگ قرمز دارد. امروزه در اغلب تیتراسیونهای رسوبی، برای تعیین نقطه پایانی از یک دستگاه همانند پتانسیومتری، هدایت سنجی و یا اسپکتروفتومتری استفاده می‌شود. محلولهای نیترات نقره، عمومیترین معرفها برای استفاده در تیتراسیونهای رسوبی می‌باشند

 

کولون سنجی

الکتروگراویمتری از یک طرف ، یکی از روشهای شیمی فیزیکی تجزیه و از طرف دیگر یک روش وزن سنجی می‌باشد. الکتروگراویمتری را منحصرا برای تعیین مقدار فلزات بکار می‌برند.

مفاهیم پایه

فلز مورد سنجش در الکتروگراویمتری به روش الکترولیتیکی بر روی الکترودی که وزنش مشخص است، رسوب داده می‌شود. فلزات معمولا در محلول به صورت کاتیون هستند و در عمل الکترولیز به طرف کاتد رفته ، در آنجا بار خود را از دست داده و تبدیل به فلز آزاد می‌شوند. از روی اختلاف وزن کاتد مقدار فلز تعیین می‌شود. بطور استثنا منگنز و سرب در جریان عمل ، اکسیده شده و به صورت و بر روی آند می‌نشیند.

ویژگی الکترودهای مورد استفاده در الکتروگراویمتری

  1. الکترود‌ها نباید در اثر جریان و یا مواد تشکیل دهنده محلول ، حل شود.
  2. رسوب آزاد شده باید به خوبی بر سطح الکترود بچسبد.
  3. در مجاورت هوا نباید ترکیب آن عوض شود، تا تعیین وزن رسوب ممکن گردد.

بهترین الکترود با این خصوصیات الکترود پلاتین است ولی به دلیل قیمت بالا سعی شده است از الکترودهای دیگر بجای آن استفاده شود. برای الکترود کاتد گاهی از مس هم استفاده می‌کنند. اما به دلیل اکسیده شدن مس در مجاورت هوا ، دقت آزمایش پایین می‌آید. اما آند حتما باید پلاتین باشد زیرا آندهای فلزی دیگر در جریان الکترولیز حل می‌شوند. الکترودی که برای آند استفاده می‌شود، باید دارای وزن کم و سطح زیاد باشد و از اختلاط الکترولیت جلوگیری نکند. الکترودهای پلاتینی توری برای این کار مناسبتر هستند.

جداسازی الکترولیتی فلزات

وقتی محلول بیش از یک کاتیون دارد امکان تداخل دو کاتیون در جداسازی وجود دارد. در اینصورت رسوب همگن نبوده و تعیین مقدار با خطا همراه خواهد بود. برای رفع این مشکل لازم است، شرایط طوری تنظیم شود که هر فلز جدا از دیگری بر کاتد بنشیند. اگر پتانسیل تجزیه فلزات با یکدیگر تفاوت زیادی داشته باشد (0.2 تا 0.4 یا بیشتر). در اینصورت امکان رسوبگذاری با فاصله معین در کاتد وجود دارد. برای جداسازی کاملتر می‌توان یونهای فلزی را به صورت کمپلکس در آورد.

اثر PH بر جداسازی الکتروگراویمتری

محلولهای آبی مورد الکترولیز دارای یون هستند و این یون در جریان عمل می‌تواند یونهای خود را از دست بدهد و در نتیجه بر روی رسوب تاثیر کرده و باعث کاهش راندمان الکترولیز شود. بنابراین باید بدانیم که هیدروژن در چه مرحله‌ای از رسوب کردن فلز آزاد می‌شود. برای این منظور دانستن پتانسیل تجزیه رسوب لازم است. با توجه به منحنیهای پلاریزاسیون رسوب دادن فلز در محیط می‌توان محیط مناسب را برای رسوب دادن فلز انتخاب کرد. مثلا روی را در محیط اسیدی ضعیف یا در محیط استات بافر رسوب می‌دهند.

استفاده از کاتد جیوه‌ای

جیوه با تشکیل ملغمه با فلزات دیگر ، پتانسیل احیا آنها را پایین می‌آورد. به همین دلیل کاربرد کاتد جیوه‌ای در جداسازی‌های عملی اهمیت زیادی یافته است. به عنوان مثال برای تعیین مقدار تیتان در فولاد از این روش استفاده می‌شود. بعد از حل کردن نمونه در اسید ، محلول را با کاتد جیوه‌ای در محیطی با اسیدیته کم الکترولیز می‌کنند. در این عمل بر روی کاتد آزاد شده و تولید ملغمه می‌کنند، در صورتیکه در محلول می‌مانند، که با استفاده از معرف آلی کاپفرون تیتان را رسوب می‌دهند.

فلزاتی که می‌توان با الکتروگراویمتری مقدار آن را تعیین کرد.

این فلزات به پنج دسته تقسیم می‌شوند. فلزات یک دسته را با توجه به اختلاف پتانسیل تجزیه می‌توان بسادگی جدا کرد اما برای جدا کردن فلزات یک دسته از دسته دیگر باید آنها را به صورت کمپلکس در آورد.


مزایا و معایب روش الکتروگراویمتری

استفاده از دستگاههای خاص و روش‌های ویژه باعث سرعت بالای این روش شده است، به همین سبب کاربرد عملی بالایی پیدا کرده است. مخصوصا در جستجوی فلزات غیر آهن و همچنین یافتن مقدار فلزات موجود در یک آلیاژ بطور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اشکال عمده این روش قیمت زیاد الکترودهای پلاتین می‌باشد. همچنین توزین ، شستشو و تعیین مقدار فلزاتی که نمی‌توانند رسوب متراکمی روی الکترودها تشکیل دهند، با اشکال مواجه می‌شود. ممکن است کاتیونها باهم بار خود را از دست بدهند، یا به عوض
یون مورد سنجش ، یون دیگری بار خود را تخلیه کند.

 

پتانسیو متری

 

تيتراسيون‌ پتانسيومتري‌ اسيد ـ باز، دقيق‌ترين‌ و سريعترين‌ روش‌ براي‌ اندازه‌گيري‌ محلولهاي‌ اسيدي‌ و بازي‌ به‌شمار مي‌رود. ليكن‌ در روشهاي‌ معمولي‌ تيتراسيون‌ پتانسيومتري‌، امكان‌ اندازه‌گيري‌ مخلوط‌ اسيدها و بازهاي‌ضعيف‌ با ثابت‌ تفكيك‌ نزديك‌ به‌ هم‌ وجود ندارد. با اين‌ وجود مي‌توان‌ با استفاده‌ از روشهاي‌ رياضي‌ و آماري‌چنين‌ مخلوط‌هائي‌ را تعيين‌ مقدار نمود

در تيتراسيون پتانسيومتري همان عمل تيتر كردن انجام مي‌گيرد ولي به‌جاي شناساگر شيميايي از الكترود شناساگر استفاده مي‌شود.

       اين سيستم شامل دو الكترود است: 1- مرجع 2- شناساگر.

الكترود شناساگر به مادهِ‌ي مورد نظر حساس بوده و غلظت آن‌را در محلول مورد نظر نشان مي‌دهد. براي هركدام از الكترودهاي آندي و كاتدي رابطه‌ي نرنست را مي‌توان نوشت:

كه صورت در لگاريتم غلظت گونه‌ي اكسيد شونده و مخرج غلظت گونه‌ي كاهش يافته است. در اين رابطه زماني


خواهد شد که:


يعني در نيمه راه نقطه‌ي هم‌ارزي.

الكترود شيشه‌اي 

سلول متشكل از الكترودهاي كالومل و شيشه‌ تجارتي است كه در محلول باpH مورد اندازه‌گيري وارد شده‌اند. الكترود شيشه‌اي از اتصال يك شيشه‌ نازك و حساس بهpH به نوك انتهايي يك لوله شيشه‌اي با ديواره‌ كلفت ساخته شده است حباب‌ حاصل با محلولي ازHCl (غالباً 0.1 M) اشباع شده با نقره كلريد پر شده و يك سيم الكترود كالومل به انتهاي ديگر وسيله‌ اندازه‌گيري وصل شده است

 

 

 

تئوری آزمایش:

 

UV-VIS_NIR اسپکتروفتومتر

جذب طول موج تابش در ناحیه uv – vis توسط ترکیبات اصولا از انتقالات الکترونی حاصل می شود که در آنها الکترونهای لایه بیرونی و یا الکترونهای پیوندی به ترازهای با انرژی بالاتر ارتقاء می یابند . گونه های آلی و معدنی بسیاری این طرز رفتار را از خود بروز می دهند .

از دستگاه اسپکتروفتومتر uv – vis برای انجام تجزیه های کیفی و کمی یک یا چند گونه خاص  در  یک مخلوط و همچنین برای تعیین نقطه هم ارزی تیتراسیونها و اندازه گیری ثابت های تعادل واکنش ها بکار می رود .

 

اسپكتروفتومترها، تجهيزاتي است كه جذب يا عبور طول موج‌هاي مشخصي از انرژي تابشي (نور) از يك آناليت را در يك محلول تعيين مي‌كنند. به دليل تفاوت در تعداد و آرايش گروه‌ها، پيوندهاي دوگانه اتم‌هاي كربن در هر مولكول نور را در طول موج‌هاي خاص با الگوي طيف مشخص، جذب مي‌كند. بر اساس قانون بير - لامبرت ‏‎(Beer - Lambert)‎‏ ، مقدار نوري كه در اين طول موج مشخص جذب مي‌شود مستقيماً با غلظت آن نمونه شيميايي متناسب است. اسپكتروفتومترهاي مرئي و فرابنفش، رايج‌ترين دستگاه‌هاي جذب سنجي در مراكز تشخيصي و آزمايشگاهي است.‏


اسپكتروفتومتر نور مرئي
در آزمايشگاه‌ها، بخش گسترده اي از اندازه گيري‌ها بر اساس واكنش‌هاي جذب سنجي صورت مي‌پذيرد. فعاليت اكثر آنزيم‌ها، تري گليسيريد، كلسترول، ليپو پروتئين‌ها، قند، كراتينين، اوره و . . . طيف وسيعي از آناليت‌ها با كاربردهاي باليني و تحقيقاتي، طيف وسيعي از داروها و بخش گسترده‌اي از متابوليت‌ها با اسپكتروفتومتري قابل سنجش است. بررسي ساختمان مولكولي، شناسائي تركيبات، مقايسه ساختمان‌ها، يافتن طول موج ماكزيمم جذب و . . . از ديگر كاربردهاي اسپكتروفتومتري در مسائل تحقيقاتي است.‏



اجزاء دستگاه ‏
‏6 قسمت اصلي در ساختمان اسپكتروفتومترها وجود دارد كه عبارت است از:
منبع نور ‏‎(Light Source)‎
تكفام ساز ‏‎(Monochromator)
‎متمركز كننده پرتو ‏‎(Focusing Device)
‎محل نمونه ‏‎(Cuvet)
‎آشكارساز ‏‎(Detector)
‎دستگاه نمايش خروجي ‏‎(Display Device)

 

منبع نور ‏(Light Source)


‎منبع نور در اثر افزايش حرارت به كمك الكتريسيته در يك لامپ تأمين مي‌شود. شرايط اصلي اين منبع، شدت كافي، پايداري و پيوستگي اجزاي آن است. براي تامين نور مرئي به منظور اندازه‌گيري، محلول‌هاي نسبتا رقيقي كه تغيير در شدت رنگشان متناسب با تغيير در غلظتشان است، معمولا از لامپ‌هاي تنگستن (با طول موج توليدي بين ‏nm‏ 900-330) استفاده مي‌شود.


تكفام ساز ‏(Monochromator)
‎اين قسمت از دستگاه پرتو چند فام را به پرتو تكفام تبديل مي‌كند. اين عمل ممكن است توسط منشور يا سيستم گريتينگ انجام شود. فيلترها شيشه‌هاي رنگي است كه بخش وسيعي از پرتوها را جذب كرده و فقط طول موج‌هاي محدودي را عبور مي‌دهد.


متمركز كننده پرتو ‏(Focusing Device)‎
با تركيبي از عدسي‌ها، شكاف بين دو تيغه باريك فلزي و آئينه‌ها در مسير پرتو تابش، پرتوها موازي مي‌شود و با تنظيم عرض شكاف مي‌توان عرض پرتو را تنظيم كرد. هر چقدر عرض شكاف نور به كار رفته كمتر باشد، كيفيت پرتوها بهتر خواهد بود.


محل نمونه ‏(Cuvet)
‎كووت‌ها قسمتي از دستگاه است كه نمونه مورد نظر يا بلانك در آن قرار مي‌گيرد. اين بخش معمولا به صورت استوانه يا مستطيل بوده و از شيشه، كوارتز يا پلاستيك ساخته مي‌شود. كووت‌هاي پلاستيكي و شيشه‌اي براي محدوده مرئي به كار مي‌رون.



آشكارسازها ‏(Detectors)
‎دستگاه‌هايي است كه يك نوع از انرژي را به نوع ديگري تبديل مي‌كند و معمولا به سه گروه اصلي تقسيم مي‌شود : 1- فتوالكتريك، 2 - فتوشيميايي و 3 - حرارتي. در دستگاه‌هاي اسپكتروفتومتر از آشكارسازهاي فتوالكتريك استفاده مي‌شود. فتوسل و فتو تيوب از ساده‌ترين آشكارسازها است. فتو ترانزيستورها و فتوديودها نيز براي اين منظور استفاده مي‌شود.
دستگاه نمايش خروجي ‏‎(Display Device)
‎اين قسمت، مي‌تواند يك گالوانومتر، صفحه ثبات، اسيلسكوپ يا صفحه نمايشگركامپيوتر با نرم افزارهاي متنوع باشد.‏
‏- اسپكتروفتومتر فرابنفش ‏‎(Ultraviolet)
‎ساختماني همانند اسپكتروفتومتر نور مرئي داشته و به طول موج‌هاي نور فرابنفش حساس است.‏


اسپكتروفتومتر نشر شعله(Flame)
‎ساختمان اين دستگاه شبيه اسپكتروفتومتر يا فتومتر ساده است با اين تفاوت كه در فتومتر، لامپ الكتريكي و در اين دستگاه نور حاصل از سوختن ماده مورد آزمايش در درون شعله به عنوان منبع نوري در نظر گرفته مي‌شود. در طيف سنجي نشر شعله، نور حاصل مستقيما اندازه‌گيري مي‌شود.


اسپكتروفتومتر جذب اتمي ‏‎(Atomic Absorption)
‎اسپكتروفتومترهاي جذب اتمي ‏‎(AAS)‎‏ غلظت عناصر فلزي كه از نظر پزشكي براي حفظ سلامتي مهم است را اندازه گيري مي‌كند. در خصوص اين عناصر مي‌توان به كلسيم، منيزيم، مس، روي و آهن اشاره نمود. اسپكتروفتومترهاي جذب اتمي همچنين براي تعيين اينكه آيا سطح درماني داروهايي نظير ليتيم در خون، تامين شده است يا خير و همچنين براي آشكارسازي و تعيين كميت سموم فلزي مورد استفاده قرار مي‌گيرد.‏

 

 

مواد و وسایل مورد نیاز آزمایش:

 

1-ارلن

 

2-پیپت

 

PH meter3-

 

4-سرخ متیل

 

5-محلول های اسید استیک

 

6-سدیم استات

 

6-اسید کلریدریک

 

7-اسپکتروفتومتر