Қорадағы көмірқышқыл газын анықтау

2.6 Қорадағы көмірқышқыл газын анықтау

Қора ауасындағы көмірқышқыл газын анықтауға арналған қондырғылармен немесе құралдармен, қолда бар әдістермен танысу.

Қора ауасындағы көмірқышқыл газының мөлшері – ауа тазалығы көрсеткіштерінің бірі. Көмірқышқыл газы (СО₂) – иісі мен түсі жоқ улылығы аздаған газ. Бір литр газ 0^оС температура мен 760 мм сынап бағанасы қысымда 1,9769 мг салмақта болады, ал 1 мг газ 0,509 мл көлемді алып жатады. Оның ауадағы рұқсат етілетін концентрациясы 0,25% көп емес.

Ауадағы көмірқышқыл газын анықтау үшін бірнеше әдістерді қолданады. Газоанализаторлар көмегімен жүргізілетін көлемдік әдістер (Холден, Кудрявцев, Калмыков және басқалары) арқылы зерттелетін ауа сынамасын сілті ертінділерінен өткізгенде көмірқышқыл газын сіңіріп, көлемінің азаюы бойынша ауадағы көмірқышқыл газы мөлшерін анықтайды. Д.В. Прохоров әдісі ауадағы көмірқышқыл газын бағдарлап анықтау үшін қолданылуы мүмкін. Бұл әдістің принципі – қора ауасы мен сыртқы атмосфера ауасының құрамын салыстырмалы тексеру, мұнда СО₂ мөлшері қала ауасында 0,04% деңгейінде, ауылды жерде 0,03% шамасында сақталады.

Қора ауасындағы көмірқышқыл газын анықтау үшін көлемдік әдістермен қатар, жеткілікті дәл нәтижелер беретін Субботин-Нагорскийдің титрометрлік әдісін қолданады.

Әдіс принципі күйдіргіш барийдің (Ва(ОН)₂) титрленген ертіндісінің белгілі бір ауа көлемінен көмірқышқыл газын сіңіруіне негізделген. Барий ертінділерінің көмірқышқыл газын сіңіргенге дейінгі және одан кейінгі титрлерінің айырмасы бойынша оның зерттеуге алынған ауа көлеміндегі мөлшерін анықтайды.

Ыдыс, құралдар мен реактивтер: 1. Дәл калибрленген, сыйымдылығы 2 л болатын шыны құмыра. Тығында шағын флакон өлшемі бойынша саңылау жасалған; 2. Сыйымдылығы 120 мл дейінгі калибрленген, тегіс (бұрандасыз) мойынды және тығынды шағын флакон; 3. Біреуіне бюретканы Ва(ОН)₂ ертіндісімен толтыруға арналған резина грушаны жалғауға болатын, натронды әк салынған түтік кигізілген, сыйымдылығы 50 мл екі бюретка; 4.Термометр; 5.Барометр; 6. 1 мл ертінді 1 мг көмірқышқыл газын байланыстыратындай етіп дайындалған Ва(ОН)₂ ертіндісі; 7. 1 мл ертіндісі 1 мг СО₂ тура сәйкес келетін қымыздық қышқылының (С₂Н₂О₄·2Н₂О) ертіндісі; 8. Индикатор –сілтілі ортада қызыл түске боялатын, ал қышқыл ортада түссіз күйде қалатын фенолфталеиннің 1% спирттік ертіндісі.

Сурет 10 – Бюреткалар

а – күйдіргіш барийге арналған; б – қымыздық қышқылына арналған; в – натронды әкті түтік; г – каучукты баллон; д – қымыздық қышқылына арналған стакан.

Анықтау барысы

1) барит ертіндісінің алғашқы титрін анықтау. Бұл үшін резина грушаның көмегімен бюретканы жұмысқа даярланған түссіз Ва(ОН)₂ ертіндісімен толтырады, колбаға 20 мл қымыздық қышқылы ертіндісін өлшеп алады, оған 2 тамшы фенолфталеин индикаторын қосып, әлсіз қызғылт түс пайда болғанша Ва(ОН)₂ ертіндісімен титрлейді.

2) ауа сынамасын алып, одан көмірқышқыл газын баритті ертіндімен сіңіру. Зерттелетін ауаны құмыра арқылы насос және аспиратордың көмегімен үрлейді де, құмыраға (тығын саңылауына) шағын флаконды кигізе отырып, ішіндегі 120 мл күйдіргіш барийдің әкті титрлі ертіндісін құяды. Құмыраны 20 мин шайқайды, ертінді СО₂ сіңіріп, күңгірт–ақшыл түске боялады. Күйдіргіш барий ертіндісін құмырадан шағын флаконға қайта құяды да, ажыратып, тығынмен жауып, ертінді түссізденуі үшін 1-2 сағат тыныштықта қалдырады.

3) термометр мен барометр көрсеткішін жазу. Құмырадағы зерттелетін ауа көлемін Бойль-Мариотт және Гей-Люссак формуласын қолдана отырып, қалыпты шарттарға (0^оС пен 760 мм сын. бағ.) келтіреді:
V^o₇₆₀ = Vt·B / (1+αt)·760
мұнда: V^o₇₆₀ –0^о пен 760 мм сын.бағ. келтірілген ауа көлемі; Vt – құмыра көлемі; В – зерттеу кезіндегі барометр көрсеткіші; α – 0,003667 тең болатын температура 1^оС жоғарылағандағы ауаның кеңею коэффициенті; t – зерттеу кезіндегі ауа температурасы.

4) барит ертіндісінің екінші титрін анықтау үшін (ауадан СО₂ құмыраға сіңірілгеннен кейін). Резина грушаның көмегімен бюретканы шағын флакондағы тұнған күйдіргіш барийдің түссіз ертіндісімен толтырады. Колбаға 20 мл қымыздық қышқылы ертіндісін құйып, оған 2 тамшы фенолфталеин қосады да әлсіз қызғылт түс пайда болғанша күйдіргіш барий ертіндісімен титрлейді.

5) зерттелетін қалыпты көлемге келтірілген ауадағы көмірқышқыл газының мөлшерін есептеу:

а) күйдіргіш барийдің алғашқы және екінші титрі арасындағы айырманы табады;

б) алынған ауа көлеміндегі көмірқышқыл газының мөлшерін (мг) 1 мг СО₂ 0^о температура мен 760 мм сын. бағ. қысымда 0,509 мл көлемге ие болатынын ескере отырып, анықтайды;

в) қалыпты шарттарға келтірілген ауа көлеміндегі көмірқышқыл газының мөлшерін (%) анықтайды:

СО₂ - алынған ауа көлеміндегі көмірқышқыл газының көлемі, мл.

Екінші титрлегенде 20 мл қымыздық қышқылына шағын флакондағы 25,5 мл күйдіргіш барий ертіндісі шығындалды. Сәйкесінше – 100 мл күйдіргіш барий ертіндісі 100х20 / 25,5 = 78,4 мл қымыздық қышқылын сіңірді, яғни ол 78,4 мг СО₂ тең болады.

Бірінші және екінші титрлер арасындағы айырмашылық (95,7 – 78,4) 17,3 құрайды, бұл құмыра ауасындағы көмірқышқыл газының мөлшеріне (мг) сәйкес. Егер 1 мг СО₂ 0^оС пен 760 мм сын. бағ. қысымда 0,509 мл көлемде болады десек, онда құмыра ауасындағы көмірқышқыл газының табылған салмақ мөлшері бұл шарттарда 17,3 · 0,509 = 8,8057 мг көлемді алады.

0^оС пен 760 мм сын. бағ. қысымда құмыра көлемі 2123 мл және онда 8,8057 мл көмірқышқыл газы бар делік, осыдан 2123 : 8,8057 = 100 : Х , мұнда Х = 8,8057 · 100 / 2123 = 0,41 %. Сәйкесінше, зерттелетін ауадағы көмірқышқыл газының көлемдік мөлшері 0,41 % тең.