«Жоңғар Алатауы» табиғат саяжайының табиғи ортасы компоненттерінің ауыр металдармен ластануын зерттеу

Суда жүріп жататын химиялык, биологиялық процестер мэ-тижесіиде  СО₂ концеіпрациясы артып, рН мөлшері өзгереді, сондыктан бұл көрсеткішті үлгіні алысымен тез арада анықтау керск.

Судың реакция ортасын анықтау  ушін арнаулы реактивгер-индикаторлар, сол сиякты шыны электродты рН-мстрлер  қол-данылады. Уииверсал индикатор  қагазы арқылы рН мөлшерін 0,2-0,4 бірлікке дсйін анықтауға болады.

Судың рН корсеткішін потенциомстрлік  эдіспен 0,02 дәл-дікке дейін анықтауға  болады.

Бүл әдіс бойынша зерттелеіін су мен шыны электродтың мембранасының  сыртқьт беті мен стандарт ерітінді мен элек-трод мсмбранасының ішік беті аралыгындагы потенциалдар айі,ірмасы арқылы сүйықтың рН мөлшері табылады.

ІІІыны электродтың ішкі стандартты ерітіндісінде суіек иондарыпыц кониентрациясы тұракты болады, сондыкган  мем-брананыи ішкі бетінің потенциалы өзгсрмейді. Потенциалдар айырмасы электродтың  сыртқы беті мен зертелстін ерітінді (су) арасында пайда болган потенциалдар аркылы табылады.

Реактивтер мен құрал-жабдықтар:

1.  рН-метр;

2.   эталон-ерітінділер;

3.  дистильденген су;

4.  200 мл-лік стакандар;

5.   фильтр қағазы;

6.   материалдар: грунт сулары, әчен суы, агызынды сулар,

Жұмыстың барысы:

РН-метрдін инструкциясына сайкес грунт сулары, өзен суы меп агызынды сулардың рН ортасын анықтауға болады.

 

Судағы еріген оттегі мөлшерін анықтау

Судағы еріген оттсгі мөлшері ондағы тіршілік ететін гидробионттар үшін өте маңызды көрсеткіш. Еріген  оттегі концентрациясының томендеуі  суда журстін биологиялық процестердін өзі еруіне, сол сиякты биохимиялык  тотығу реакцияларынын каркынды жүруіне  эсер етеді.

Судағы еріген оттегі мөлшері табиғи факторлары — атмосфералық кысым  мен судың температурасына, ондағы еріген түздардың концентрациясына байланысты. Ауыз судағы жэне тұрмыста пайдаланатын сулардағы отгегінің  концентрациясы жылдың кез келген мезгілінде де 4 мг/л — ден төмен болмауы  керек.

Судағы еріген оттегінің концентрациясын  аиықтау әдісі ондағы Мn (II) гидроксидін Мn (111) гидроксидінс тотықтыруға кетеіін оттегінің мөлшерінс байлапысты табылады:

МnSО₄ + NаОН = Nа2SО₄ + Мn(ОН)₂;

4Mn (OH)₂ +O₂+₂H₂O= 4Мn (ОН)₃

Мn (ОН)з қышқылдык ортада калий йодидін тотықтырып,йодты бос күйінде боліп шығарады:

2Мn (ОН)₃ + ЗН2SО₄ + 2КІ = 2МnSО₄ + К₂SO₄ + I₂ + Н₂О

I2 + 2Na₂SO₄ = 2NaI +N ₂S ₄O₆

Реактивтер мен материаддар:

1.   120 мл-лік тығымды шыны  ыдыс;

2.   I мл, 2 мл —лік пипеткалар;

3.   250-300 мл — лік конустык колбалар;

4.   Титрлеуге арналған бюреткалар;

5.   50 мл, 500 мл-лік өлшеуіш колбалар;

6.   Марганец (II) сульфаты  не  хлориді ерітіндісі:  200  г марганец сульфаты кристаллогидратын не 212,5 г марганец хлориді кристаллогидратын дистильденген суда ерітіп, 0,5 л- ге дейін жеткізеді. Фильтрден откізіп сүзеді;

7.   Калий  йодидінің сілтілік ерітіндісі: а) 75  г   КІ  50 мл дистильденгсн суда ерітеді; б) 250 г натрий гидроксидін не 350 г  калий гидроксидін 250  мл дистильденген суда срітіп, екі срітіндіні араластырып, 0,5 л-ге дейін жеткізсді;

8.   Күкірт  қышқылы (гығыздығы   1,84  г/мл),   1:1   қагына-сынла  сүйыты.и ан;

9.   Натрий тиосульфаты N ₂S ₄O₆* 5Н₂О. 0,01 н;

10.   Крахмал. 1%-тік ерітіндісі. Матсриал: су.

Жұмыстың барысы:Су үлгілерін 120 мл-лік тығынды капибтленген шыны ыдыстарға алады. Шыны ыдыстарды 0,5 м терендікке дейін батырып үлгі алып, тез тығынмен жабады. Одан соң 1 мл-лік пипеткамен суда тұрғанда 1 мл марганец сульфатын не хлориді ерітіндісін кұяды, үстіне 1 мл калий йодидінің сілтілік ерітіндісін кұяды. Шыны ыдысты тығынмен жауып, 2 мл суды бөліп кұйып алады.

Титрлеу алдында пробиркадагы сұйықтың астыңгы бөлгіне 2 мл күкірт кышқылын қүяды. Тығынды жақсылап жауып, түзілген марганец (III) гидроксиді түнбасы ерігенше аралас-тырады. Одан сон барлық үлгіні 250-300 мл-лік конустык колбаға күйып 0,01н натрий тиосульфаты ерітіндісімен сары түс пайда болганша титрлейді. Бұдан кейін 1 мл крахмал ерітіндісін қүйып, көк түс жойылғанша титрлейді.

Судағы еріген оттегі мөлшерін (X) төмендегі формула бойынша есептейді:

       X=AxHx8x1000\ V₁+ V₂

 

Бұндағы:

А — титрлеуге кеткен иатрий тиосульфатынын, мөлшері, мл;

Н — натрий тиосульфаты ерітінідісінің нормальдыгы;

V₁— шыны ыдыстагы үлгінің молшері,мл;

V₂ — марганец (11) гидроксиді түзілгенге дейінгі кеткен реактив мөлшері, (2мл);

1000-1 л-іе есептелгеи коэффициент;

8 -1 н натрий тиосульфаты ерітіндісіндеі  оттектің эквиваленті.

 X =А x 0,08 xKx 1000\120-2          

Бұндағы: К — коэффициент  [60].

 

 

         3.2 Тәжірибе барысында алынған өлшеу нәтижелерін статистикалық өңдеу әдістемесі

 

Кез – келген анықтаудағы негізгі  талап сынамадағы элементтердің  ақиқат мөлшерін бейнелейтіндей тәжірбиелік  нәтижелер алудан, яғни осы нәтижелердің үлгі құрамына мүмкіндігінше дәлірек  сәйкес келуінен тұрады. Күрделі үлгінің  құрамын 100% - тік ықтималдықпен анықтау  мүмкін емес. Алайда, үлгіні талдауды көп  рет қайталай отырып, жуықтаудың жақсы  дәрежесіне жетуге болады, сонда талдаудың  барлық операциялары әдістеме талаптарының бәріне сәйкес мұқият және дұрыс орындалуы  тиіс. Талдауды сәйкес стандарт үлгілерді  пайдаланып әр түрлі әдістермен жүргізу  жасалған әдістеменің дұрыстығын бағалауға  мүмкіндік береді.

Әрбір өлшеу барысында кездейсоқ  және жүйелі түрде ауытқулар орын алатыны мәлім. Кездейсоқ орын алған  ауытқуларды өлшеу нәтижелерінің  қайталануын көрсетітін «қайталанғыштық» арқылы бағалауға болады. Қайталанушылықты сандық тұрғыда стандартты ауытқу –S (стандартное отклонение) шамасымен  сипаттайды.

Жоспар:

1. Өлшеу барысындағы ауытқулар мен қателіктер.
2. Ауытқуларды метрологиялық тұрғыда сипаттау.
3. Өлшеу нәтижелерін статистикалық шамалармен сипаттау.
4. Өлшеу дәлдігін қажеттілікке сай етіп алу.

Өлшеу барысындағы ауытқулар  мен қателіктер. Кез – келген зерттеу, бақылау және т.б. жұмыстар барысында белгілі бір нәрсе  өлшеніледі. Аталған іс – әректті  жүзеге асыру түріне қарай өлшеулер тікелей және жанамалай болып  екіге бөлінеді.

Тікелей өлшеу түріне – зат массасын таразыда тарту, нақты зат ұзындығын  өлшеу, температураны термометрмен анықтау сияқты іс – қимылдар жатады.

Жанамалы өлшеу түріне –тікелей өлшеу нәтижелерін пайдалана отырып, формула арқылы жүргізілген есептеулер жатады. Мысалы, ток көзінің электр қозғаушы күші – кедергі шамасын және кернеуді анықтағанан соң барып есептеледі.

Жылдамдылық – уақыт бірлігіндегі жүрілген жол немесе өзге бір орын алған құбылыс. Жүрілген жол қашықтығын өлшеу уақыт бірлігіне бөлу арқылы анықталады. Өлшеу нәтижесінде алынған  мәлімет – «α» және оның нақты  шын мәні – «μ» арасындағы айырым ауытқу деп аталады да математикалық тілде төмендегіше өрнектеледі:

 

                                                     

 

Мұндағы ∆х – шамасы оң да, теріс те мәнге  ие бола беруі мүмкін, сондықтан  оны абсолютты ауытқу шамасы деп  атайды.

Өлшенілетін шаманың шын мәні «  μ» -ді анықтау барысында бірнеше  рет өлшеулер жүргізеді де соның  орташа мәнін шын мәні ретінде  қабылдайды.

Орташа және әрбір өлшеу нәтижесінде  алынған мәндер арасындағы айырым абсолютты  ауытқуды көрсетеді.

 

                                           

 

Мұндағы

μ –бірнеше рет өлшеулер нәтижесінде  анықталған орташа мән;

α –бір рет өлшеу нәтижесінде алынған  мән.

Абсолютты ауытқудың орташа мәнге қатынасы салыстырмалы ауытқу (относительная  погрешность) шамасын білдіреді

 

                                  

 

Салыстырмалы ауытқу шамасы өлшеуде  жіберілетін ауытқуды өрнекті сипаттайды.

1 – мысал. Әртүрлі техникалық  таразыда тартылған зат массасының  орташа мәні 11,4 г болды. Әлгі  затты, дәлдігі дәл осындай  таразыда өлшенген кезде 11,5 г  теңеледі. Таразының абсолютті, салыстырмалы  ауытқу шамаларын есепте.

Шешімі. 1. Абсолютті ауытқу шамасын анықтайды

 

                                  = 11,4 – 11,5 = -0,1=0,1

 

Абсолютті ауытқу шамасында таңбасына назар  аудармайды.

1.Салыстырмалы  ауытқу шамасын есептейді

 

                                    

 

Салыстырмалы  ауытқу шамасы орташа мәннің 0,8% құрайды. Ауытқулар орын алу сипатына қарай  –кездейсоқ, жүйелі, айқын деп үшке бөлінеді. Айқын ауытқуларды оөрескел қателіктер деп те атайды.

Кездейсоқ ауытқулар –өлшеу барысында  құрал –сайманға сыртқы ауа –райының өзгерісі немесе кездейсоқ өзге бір  құбылыстың орын алуынан туындайды.

Жүйелі түрде орын алатын ауытқулар  –өлшеу құралының дәлдігі жетіспеушілігінен  және бақылаушының өзіндік ерекшелігінен  жүйелі түрде қайталанып отыратын қателіктер.

Мысалы, бақылаушы шәкілді (шкаланы) көру барысында оның ұқсас бөліктерін есептеуде ылғи бір шамаға қателесіп  отыруы мүмкін.

Стандартты ерітінді концентрациясын  дәл анықтамауда жіберілген қателік, осы ерітіндіні пайдаланып анықталған есептеулердің бәрінде жүйелі түрде  ауытқулардың орын алуына себепші болады.

Өлшеу құралының бұзылуы, мәліметті  дұрыс енгізбеу және де өзге күрт өзгерістер нәтижесінде өлшеу барысында  өрескел қателіктерге жол беріледі.

Ауытқуларды метрологиялық тұрғыда  сипаттау. Сәйкестік – бірдей жағдайда жүргізілген бірнеше өлшеулердің  нәтижелерінің бір – біріне жуық немесе бірдей екендігін көрсетеді.

Қайталанғыштық – әртүрлі әдістер  арқылы түрлі мезгілде және әр жерде  алынған өлшеу нәтижелерінің  бір – біріне жуық немесе бірдей екендігін білдіреді.

Жүйелі түрде орын алатын ауытқуларды  метрологиялық тұрғыда сипаттау үшін « дұрыстық» ұғымы пайдаланылады.

Дұрыстық – бірнеше өлшеулер нәтижесінде анықталған орташа мәннің сол алынған әрбір мәнге өте  жуық немесе бірдей болып келуі.

Сәйкестік, нәтижесінде орын алған  айқын қателіктерді, мәліметтерді талдау барсыснда ескермеу үшін статистикалық  тәсілдерді пайдаланып, оны шығарып  тастайды. Ал өлшеу барысында жіберілген абсолютті ауытқу шамасы жүйелі түрдегі  және кездейсоқ жіберілген ауытқулар  қосындысынан тұрады:

 

                                     

 

Өлшеулер нәтижелерін статистикалық  шамалармен сипаттау. Белгілі бір  нәрсені өлшеу арқылы алынған  мәлімет дұрыс болып, қателікті  аз жіберу үшін, оны бірнеше рет  өлшейді. Аталған іс-қимылды бірнеше  жүз не мың рет қайталау арқылы алынған мәліметтер статистика тілінде  яғни бас жиынтық деп аталады  да  « σ» таңбасымен белгіленеді. Іс жүзінде өлшеулер бірнеше рет  қана жүргізіледі де « σ» енді іріктелген немесе санаулы жиынтық деп аталады.

Әрбір өлшеу барысында кездейсоқ  және жүйелі түрде ауытқулар орын алатыны мәлім. Кездейсоқ орын алған  ауытқуларды өлшеу нәтижелерінің  қайталануын көрсететін « қайталанушылық»  арқылы бағалауға болады. Қайталанушылықты сандық тұрғыда стандартты ауытқу –S шамасымен есептеу формуласы  мына түрде болып келеді:

 

                                        

 

Мұндағы: S_n ­ n рет жүргізілген өлшеуге сәйкес келетін стандартты ауытқу орташасы;

х ­ өлшеу мәліметтерінің орташа мәні;

х₁­ і өлшеуге сәйкес келетін мән.

Өлшеу мәліметтерінің орташасының  стандартты ауытқу орташасына қатынасы қайталанушылықты сипаттайды.

х/S_{n100 болса ауытқу шамасы 1% және онан төмен, яғни қайталанушылық жоғары. х/Sn} артқан сайын қайталану көрсеткіші жоғары, өлшеу сапалы дәл жүргізілгені. Стандартты ауытқу орташасының квадраты S_n² – дисперсия деп аталады. Айтқандарымыз түсінікті болу үшін мысал қарастыралық.

1 – мысал. Шикізат құрамындағы  алюминий оксидінің мөлшері бір  –біріне тәуелсіз екі түрлі  зертханада анықталады. Нәтижесінде  төмендегідей мәліметтер алынды.

І –зертхана, % Al₂O_3:   5,24; 5,37; 5,33; 5,38; 5,28

ІІ  –зертхана, % Al₂O₃: 5,26; 5,41; 5,41; 5,43; 5,72; 5,48

Бірінші зертханада анықталған орташа мән: