|
Mavzu: Eritmalar xossalarini nazariy asoslari Reja
|
| Sana | 08.12.2023 | | Hajmi | 101,23 Kb. | | #113994 |
Bog'liq 9. Eritmalar xossalarini nazariy asoslari
Mavzu: Eritmalar xossalarini nazariy asoslari
Reja
1. Eritmаlаr vа ulаrni kоnsеntrаsiyalаrini ifоdаlаsh usullаri.
2. Eritmаlаr хоsil bo’lishigа tа’sir etuvchi оmillаr.
Ikki yoki bir necha komponentdan iborat qattiq yoki suyuq gomogen sistema eritma deb ataladi. Umuman eritmalarni 3 turga b‘lish mumkin:
1) Dispers sistema;
2) Kolloid eritma;
3) haqiqiy (chin) eritma.
Dispers sistemalarni va kolloid eritmalarni maxsus kolloid fani kursida batafsil tiladi. Shuning uchun biz haqiqiy (chin) eritmalar haqida tushunchalar beramiz.
O‘z agregat holatini eritmaga o‘tkazadigan modda erituvchi hisoblanadi. Eritma bir jinsli sistema bo‘lgani uchun mikroskop va ko‘z bilan eritma ichidagi erituvchi va erigan modda zarrachalarini ko‘rib bo‘ lmaydi.
Ba’zi moddalar erituvchida chegarasiz erishi mumkin: sulfat kislota va spirt suvda chegarasiz erishi mumkin. Lekin juda ko‘pchilik moddalar ayni temperaturada ma’lum bir miqdorda eriydi. Masalan, uy temperaturasida osh tuzining suvdagi eritmasida NaCl ning miqdori hech qachon 26,48% dan ortmaydi.
Eritmalar tarkibining o‘zgarruvchanligi ularni mexanik aralashmalarga yaqin deb qarash mumkin. Lekin ularning bir jinsliligi va ko‘p holatlarda eruvchanlikning ma’lum chegaradan oshmasligi eritmalarni kimyoviy birikmalarga yaqinlashtiradi. Shunday qilib, eritma mexanik aralashma bilan kimyoviy birikma orasidagi oraliq holatni egalaydi. Moddalar eritilganda erigan modda erituvchi orasida tarqaladi. Agar biror erituvchiga qattiq modda solinsa, qattiq moddaning sirtqi qavatidagi zarrachalari sekin- asta sirtdan uziladi va erituvchining butun hajmi bo‘ylab tarqaladi. Eritmada: cho‘kma- erigan modda muvozanat hosil bo‘lgan eritmaning ayni tempearturadagi kontsentratsiyasi o‘zgarmay qoladi. Bunday eritma to‘yingan eritma deyiladi, chunki ayni temperaturada shu moddadan yana boshqa erimaydi. To‘yingan eritmaning kontsentratsiyasi moddaning ayni sharoitda eruvchanligining o‘lchovi hisoblanadi. Agar muayyan temperaturada eritma tarkibidagi erigan modda miqdori eritmaning to‘yinish uchun kerakli miqdordan kam bo‘lsa, bunday eritma to‘yinmagan eritma deyiladi.
Kupchilik moddalar bir-birida (gaz - suyuqlik, suyuklik-suyuqlik, qattiq modda - gaz, kattik modda - suyuqlik) tarqaladi. Tarqalish natijasida geterogen yoki gomogen sistemalar hosil bo‘ladi.
Bir modda ichida (muhitida) ikkinchi moddaning juda kichik zarrachalar holida tarqalishi (disperslanishi) dan xosil bulgan mikrogeterogen sistemalar dispers sistemalar deyiladi. Har qanday dispers sistema dispers muhitdan va unda tarqalgan modda zarrachalari - dispers fazadan iborat bo‘ladi. Dispers sistemalar bir-biridan dispers muhit va dispers fazaning agregat holati, zarrachalarning o‘lchami (katta-kichikligi), ya’ni disperslik darajasi bilan farq qiladi1.
Disperslik darajasiga ko‘ra: dagal dispers sistemalar ( r = 100 - 10000 nm = 10 mkm) mavjud. Bunday sistemalar suspenziyalar (dispers muhit - suyuqlik, dispers faza - kattik modda zarrachalari) - loyqa suv; unning suvdagi aralashmasi, emultsiyalar (dispers faza va dispers muhit - suyuqlik) – bo‘yoqlar, sut kabi aralashmalar kiradi. Bu dispers sistemalar noturgun sistemalar bo‘lib vaqt o‘tishi bilan buziladi. Masalan, loyqa suv ma’lum vaqt tinch tursa tiniydi, ya’ni tuproq zarrachalari cho‘kadi. Bu sistemalarga chang (qattiq modda - dispers faza, havo - dispers muhit); tutun - dispers faza va dispers muhit gazsimon moddalar; ko‘piklar - (dispers muhit - suyuqlik, dispers faza - gaz); tuman (dispers faza - suyuqlik -(suv), dispers muxit - havo) ham kiradi.
Nozik dispers sistemalar yoki kolloid eritmalar. (r = 1-100 nm, yoki 0,1 - 10,0 mkm) kolloid eritmalarni boshkacha "Zollar" ham deyiladi. Kolloid eritmalar dag‘al dispers sistemalarga nisbatan barkarordir. Ularga qog‘oz kleyi (K2SiO3 yoki Na2SiO3 ning suvli aralashmasi - "suyuq shisha"), AgI, Fe(OH)3 , As2S3 - zollari misol bo‘ladi. Kolloid eritmadagi zarrachalar murakkab tarkibli bulib bu zarrachalar "MITSELLA" deyiladi.
KI va AgNO3 tuzlari eritmalari aralashuvidan hosil bo‘lgan AgI - zolini quyidagicha tasavvur etish mumkin.
Mitsellaning zaryadiga ko‘ra zollarni "gidrofil zol" (musbat kolloid) ga va "gidrofob zol" (manfiy kolloid) ga bulinadi. Bularga misollar sifatida Fe2O3 ning gidrofil zoli - {[xFe2O3]*yH2O zFe3+ * Cl-} va As2S3 ning gidrofob zoli {[xAs2S3]*zHS-*zH+} ni ko‘rsatish mumkin.
Ko‘pchilik yuqori molekulyar birikmalarning eritmalarida ular zarrachalarining ulchamlari katta bulganligi uchun bu moddalarning eritmalarini ham kolloid eritmalarga kiritiladi.
Umuman, kolloid eritmalarni olinishi, xossalari, ishlatilishi o‘rganuvchi kimyo fanining bulimi mavjud bulib uni "kolloid ximiya" deyiladi va maxsus urganiladi2.
O‘ta nozik dispers sistemalar. Bu sistemalarda r zarracha < 10-8 sm bo‘lib, modda ion yoki molekulalar holida dispers muhitda tarqalgan bo‘ladi. Bu sistemalardagi zarrachalarni oddiy ko‘z bilan ko‘rib bo‘lmaydi. O‘ta nozik dispers sistemalarni chin (haqiqiy) eritmalar ham deb aytiladi. Chin eritmalarni alohida urganib chiqamiz3.
Chin eritmalar. Ko‘pchilik kimyoviy uzgarishlar, shu jumladan texnologik jarayonlar eritmalarda kechadi. Xomasho va mahsulotlar sifatini nazorat qilish, kimyoviy jarayonlar mexanizmini to‘liq o‘rganish, moddalarni sintez qilish, ularning xossa va tuzilishlarini aniqlash uchun eng ko‘p qo‘llaniladigan sistemalar - eritmalardir.
Eritma - ikki yoki undan ortiq komponent (tarkibiy qism) dan iborat bo‘lgan gomogen sistemadir.
Eritmalar moddalarning agregat holatiga ko‘ra qattiq, suyuq, gazsimon holatlarda bo‘ladi. Kattik eritmalar - bular turli tarkibga ega bo‘lgan metallarning qotishmalari (pulat, chuyan, dyuralyuminiy, bronza, latun) va shishalardir.
Gazsimon eritmalarga havo (azot, kislorod va boshka gazlardan iborat) va boshqa gazlarning aralashmalari kiradi.
Qattiq va gazsimon eritmalarda qaysi komponentning miqdori ko‘p bo‘lsa, shu komponent erituvchi hisoblanadi. Masalan: Cho‘yan - uglerod ( 4%) ning temir (96%) dagi eritmasi bo‘lsa, havo - azotdagi ( 78%) kislorod (21%) ning eritmasi buladi. Eng ko‘p o‘rganiladigan va ko‘p uchraydigan eritmalar suyuq eritmalardir. Suyuq eritmalar - asoslar, kislotalar, tuzlarning va organik moddalarning suv yoki boshqa suyuq moddalarda erishidan hosil bo‘lgan sistemalardir. Shu sababli eritmalar qatoriga ko‘pchilik suyuqliklar (suv-spirt, spirt-efir, benzol-efir, atseton-suv, atseton-spirt, benzol-benzin va hokazo) ning o‘zaro aralashmalarini kiritish mumkin. Suyuq eritmalarda eritma hosil bo‘lish jarayonida agregat holatini o‘zgartirmaydigan komponent erituvchi deyiladi. Masalan: suvda osh tuzi eriganda (miqdoridan kat’iy nazar) osh tuzi kristallari suv ta’sirida kristall holatini yo‘qotadi, suv esa suyuq holicha qolaveradi. Shuning uchun bunday eritmalarning barchasida suv erituvchi bo‘uladi.
Agar suyuqliklarning o‘zaro aralashuvidan hosil bo‘lgan eritmalar bo‘lsa, miqdori ko‘p bulgan suyuqlik erituvchi hisoblanadi.
Eritmalarning hosil bo‘lishi. Eritmalarning hosil bo‘lishini fizikaviy va kimyoviy (gidratlar) nazariyalari quyidagicha tushuntiradi.
Eritma erituvchilarda turli modda molekulalarini tarkalib ketishi, ya’ni erishi natijasida xosil buladi. Qattiq moddalar erishida uning sirtidagi molekulalar erituvchi molekulalari ta’sirida sirtdan "uzilib" eritmaga o‘tadi. Diffuziya hodisasi va molekulalalaro ta’sir tufayli molekulalar eritma "ichiga" singib ketadi. Shu tariqa kristall panjarani tashkil etgan barcha molekulalar (eritma erigan moddaga tuyinmaguncha) eritmaga o‘tadi va eritma hosil bo‘ladi. Bu jarayon natijasida bir jinsli sistema hosil bo‘ladi va bunda erituvchining tabiati va qattiq moddaning tuzilishi, kimyoviy xossasi asosiy rolni o‘ynaydi.
Suyuq moddalarning eritmalari hosil bulishida erituvchi va eriydigan moddalarning molekulalari uzaro aralashib (diffuziya hodisasi tufayli) ketadi. Bu jarayonda moddalarning dipol momenti, qutblanuvchanligi kabi xususiyatlari asosiy o‘rinni egallaydi. Shu sababli qutbli moddalar qutbli eruvchida, qutbsiz moddalar qutbsiz erituvchilarda yaxshi eriydi.
Eritmalarning bir jinsli bo‘lishi, erish jarayonida issiqlikning yutilishi yoki ajralib chiqishi eritmalarni kimyoviy moddalar deb aytishga asos bo‘ladi.
Lekin, eritmalar tarkibining har xilligi va o‘zgaruvchanligi ularni mexanik aralashmalarga taalluqli degan xulosaga olib keladi. Shu sababli eritmalarni kimyoviy moddalar bilan mexanik aralashmalar o‘rtasidagi "oraliq sistema" deb qarash kerak.
Yuqoridagi hollarda va har qanday eritmalarning hosil bo‘lishida erituvchi molekulalari bilan eriydigan modda molekulalari o‘rtasida o‘zaro kimyoviy reaktsiya boradi. Bu reaktsiyaning mahsuloti sifatida erigan modda molekulalarining solvatlari hosil bo‘ladi. Agar A-moddasi biror eruvchi (lotincha "solven") da erisa, eritmada hosil bo‘lgan yangi modda - solvat [A*nsolv] ko‘rinishida yoziladi. Erituvchi suv bo‘lsa hosil bo‘lgan moddalar (A*nH2O) gidratlar deyiladi. Eritmalar hosil bo‘lishining solvatlar (gidratlar) nazariyasini D.I.Mendeleyev yaratgan.
Demak, gidratlar (solvatlar) ning tarkibi erigan modda tarkibiga, tabiatiga, erituvchining miqdoriga va tabiatiga bog‘liq bo‘ladi.
Barcha kimyoviy jarayonlar singari moddalarning erishi ham sistemaning entalpiyasi ( H), entropiyasi ( S) va izobor-izotermik potentsiali G o‘zgarishi bilan xarakterlanadi. Termodinamika nuqtai nazaridan biror modda boshqa ikkinchi moddada eriganda G= H-T SBundan ko‘rinib turibdiki, doimiy temperaturada G ning qiymati erish jarayonida zarrachalarning tartibsizligi ( S) - entropiya va entalpiya ( H) o‘zgarishidan iborat.
Bu ikkala kattalikning erish jarayoniga ta’siri quyidagicha tushuntiriladi.
Suyuqlik yoki qattiq modda eriganda "tartibli" holatdan tartibsiz holatga o‘tadi, ya’ni eruvchida tarkalib ketadi. Buning natijasida sistemaning entropiyasi ortadi ( S>O), bu erish jarayonini o‘z-o‘zidan borishiga va G>O bo‘lishida entropiya faktori hissasini ortishiga sabab buladi. Shuning uchun ham aksariyat hollarda qattiq va suyuq moddalarning erishi temperatura ortishi bilan ortadi.
Gazsimon moddalarning suyuqliklarda erishida zarrachalar (gaz holatdagi) tartibsiz holatdan tartibi yuqori bo‘lgan (suyuqlik) holatga o‘tadi va SEritma hosil bo‘lish jarayonida sistemaning entalpiyasi yoki ortishi H>O, yoki kamayishi HGazsimon moddalar uchun H=O bulgani, uchun Herish =- Hsolьv. Bo‘ladi, ya’ni gazlarning suyukliklarda erishida gaz molekulalari bilan erituvchi molekulalari urtasidagi uzaro ta’sir energiyasi asosiy faktor hisoblanadi va shu sababli doimo gazlarning erishi ( Herish 4.
Shuningdek shakar, glitserin, spirt, NaOH, KOH, Na2SO4, sulfat, xlorid, nitrat kislotalarning erishi xam ekzotermik jarayondir. Chunki, molekulyar kristallarning tuzilish energiyasi va suyuq moddalardagi molekulalararo Vander-vaals kuchlarining energiyasi bu moddalarning solvatlanish (gidratlanish) energiyasidan kichik, ya’ni Htuzilish < Hgidratlanish.
Ionli kristallardan iborat moddalar (NaNO3, NH4Cl, KCNS, NaCl, KNO3, KCl, NH4NO3, CiSO4 va boshkalar) da molekulalar orasidagi bog‘lanish energiyasi juda katta qiymatga ega. Shuning uchun bu moddalar eriganda Htuzilish > Hsolьv. Bo‘lgani tufayli entalpiya o‘zgarishi H > O buladi. Bu moddalarning erishi endotermik reaktsiyalardir, boshqacha aytganda bu moddalarning erishi temperatura ortishi bilan ortib boradi. Moddalar eriganda issiqlikning yutilishidan foydalanib ba’zi bir sovutgich aralashmalar xosil kilinadi. Agar 60 g. NH4NO3 ni 100 gr. H2O da eritilsa, sistemaning xarorati 300C ga pasayadi, agar 88 g. NH4NO3 ni 100 g. suvda eritilsa 360C ga temperaturani pasaytirish mumkin.
Ba’zi moddalarda Htuzilish = Nsolv. buladi. Bular molekulyar tuzilishli qutblanmagan moddalar bo‘lib, ularning erishi entalьpiya uzgarishisiz ( Nerish = O) ruy beradi. Bu erish jarayonida G < O bulishi uchun asosan, entropiyaning o‘zgarishi ( S > O) hal qiluvchi rol uynaydi. Bunga misol sifatida I2 kristallarning CCl4 da erishini keltirish mumkin. Bu eritma hosil bo‘lishida erituvchi va erigan modda molekulalari urtasida yangi modda (solvat) hosil bo‘lmaydi va bunday eritmalar ko‘pincha oddiy ikkita moddaning aralashmasiga, ya’ni ideal eritmalarga yaqin bo‘ladi.
Moddalarning eruvchanligi. Har qanday kimyoviy toza modda boshqa moddada eriydi. Moddalarning eruvchanligi shu moddaning va erituvchining tabiatiga, temperaturaga bogliq.
Moddalarning eruvchanligi deb, ayni temperaturada 100 g erituvchida erigan moddaning gramm mikdoriga aytiladi. Odatda buni moddalarning "eruvchanlik koeffitsienti" deyiladi.
Kengroq ma’noda moddalarning eruvchanligi sifatida ayni sharoitda to‘yingan eritmaning kontsentratsiyasini kabul kilsa xam buladi. SHunga muvofik, eruvchanlik miqdoran erigan modda massasining tuyingan eritma massasiga nisbatini ifodalovchi foiz kiymatga tengdir. Ba’zan 1 litr tuyingan eritmadagi erigan moddaning "mol" lar soni xam moddaning eruvchanligi deyiladi.
Ko‘pchilik hollarda erituvchi sifatida suv ishlatilgani uchun moddalarning suvda eruvchanligi qkuyidagicha xarakterlanadi: agar 100 g suvda 10 g. va undan kup mikdordagi modda erisa - yaxshi eruvchan; agar 10 g. dan 0,01 gacha erisa - kam (yomon) eriydigan; agar 0,01 g. dan kam erisa - amalda erimaydigan modda deyiladi.
Moddalarning eruvchanligi ularning tabiatiga bog‘liq. Qutbli moddalar qutbli erituvchida (spirt - suvda, ammiak - suvda, vodorod xlorid - suvda) yaxshi eriydi: qutbsiz moddalar kutbsiz erituvchilarda (iod - xloroformda, yog‘ - benzolda, naftalin - benzolda) yaxshi eriydi.
Temperaturaning ortishi bilan moddalarning eruvchanligi ham ortib boradi. Buning sababi moddalarning erish issikligi mavzusida batafsil baen etildi. Moddalar eruvchanligini temperaturaga boglikligi eruvchanlik grafigida ko‘rsatiladi. Ushbu grafikdan foydalanib xohlagan temperaturada (1000C gacha) turli moddalarning 100 g. erituvchida necha gramm erishini bilib olish mumkin.
Qattiq moddalarning eruvchanligi bosimga bog‘liq bo‘lmaydi.
Suyuq moddalar suyuqliklarda eriganda turlicha (cheksiz yoki cheklanmagan miqdorda) eriydi yoki aralashadi. Masalan, spirt suvda cheklanmagan miqdorda eriydi, boshkacha aytganda spirt va suv xohlagan miqdoriy nisbatlarda aralashadi.
Dietil efiri (C2H5 – O – C2H5) xona temperaturasida suvda cheklanmagan miqdorda eriydi, ya’ni suv va efir aralashmasi ikki qavatdan iborat bo‘ladi. Yuqori qatlam – suvning efirdagi tuyingan eritmasi bo‘lsa, pastki qatlam efirning suvdagi to‘yingan eritmasidir. Temperaturaning ortishi bu moddalarni bir-biridan eruvchanligini oshiradi va ma’lum temperaturada ikkala modda o‘zaro xohlagan nisbatda aralashadi.
O‘zaro cheklangan miqdorda eruvchi suyuqliklarning cheksiz eruvchanlik holatiga utadigan emperature suyuqliklarning kritik erish temperaturasi deyiladi. Bunga misol: fenol (C6H5OH ) 66,40C da suvda cheklangan miqdorda eriydi, 66,40C dan boshlab esa, fenol cheklanmagan miqdorda suvda, suv esa fenolda eriydi (aralashadi). Shuning uchun “fenol-suv” sistemasi uchun 66,40C kritik erish temperaturasi deyiladi.
Ma’lumki ikkita o‘zaro aralashmaydigan suyu`lik aralashmasiga uchinchi – bu ikkala moddada uz eruvchanlik koeffitsientiga proportsional holda eriydigan modda qo‘shilsa, bu modda ikkala suyuqlikda turlicha eriydi.
O‘zaro aralashmaydigan moddalar aralashmasida erigan (tarkalgan) moddaning kontsentratsiyalari nisbati ayni temperaturada doimiy son bo‘lib, erigan moddaning umumiy miqdoriga bog‘liq emas. Buni “tarqalish qonuni” deyiladi. Agar C – erigan moddaning birinchi erituvchidagi kontsentratsiyasi, C- erigan moddaning ikkinchi erituvchidagi kontsentratsiyasi bulsa, uning tarkalish koeffitsienti K quyidagicha ifodalanadi:
Yodning suvga nisbatan xloroformda tarqalish koeffitsienti K=130 ga teng, ya’ni xloroformda erigan yod miqdori suvdagiga nisbatan 130 marta ko‘p.
«Tarqalish qonuni»ga asoslanib moddalarni bir-biridan ajratish, miqdorini oshirish – kontsentrlash va ajratib olish (ekstraktsiyalash) mumkin. Gazlar ham suyuqliklarda eriydi. Bu jarayon ekzotermik jarayon. Gazlarning suyuqliklarda erishi Genri konuniga buysunadi.
Doimiy temperaturada o‘zgarmas hajmdagi suyuqlikda erigan gaz miqdori shu gazning partsial bosimiga to‘gri proportsional.
C = K * P
bunda C – gazning tuyingan eritmadagi miqdori, P-gazning partsial bosimi va K – proportsionallik koeffitsienti yoki Genri doimiysi.
Agar suyuqlikda bir necha gazlar aralashmasi erisa, har bir gazning eruvchanligi gazlarning umumiy bosimiga emas, balki shu gazning partsial bosimigagina bog‘liq bo‘ladi.
Gazlarning eruvchanligi “ml/100 ml” birlikda ifodalanadi.
Ba’zi gazlarning suvda eruvchanligi "ml/100 ml H2O"
GAZ
|
Eruvchanligi
|
Gaz
|
Eruvchanligi
|
00
|
200C
|
200C
|
00
|
Vodorod
|
2,15
|
1,8
|
SO2
|
171
|
87.8
|
Kislorod
|
4,9
|
3,1
|
Cl2
|
461
|
236
|
Azot
|
2,35
|
1,5
|
N2
|
5,5
|
3,3
|
Ammiak
|
--
|
700
|
NH3
|
--
|
--
|
Eruvchanlik koeffitsienti. Eruvchanlik egri chiziqlari.
Moddalarning eruvchanlik koeffitsientiga ko‘ra tuyinmagan, to‘yingan va o‘ta tuyingan eritmalarga ajratiladi.
To‘yinmagan eritma. Ayni temperaturada ma’lum miqdor erituvchida erish koeffitsientidan kam miqdordagi modda erishidan hosil bo‘lgan eritma – to‘yinmagan eritma deyiladi. Agar eruvchanlik grafigiga e’tibor berilsa, 200C da 100 ga suvda 36 g NaCl eriydi. Agar shu sharoitda 15 g NaCl erisa, to‘yinmagan eritma hosil bo‘ladi. Bu eritmada yana qo‘shimcha 21 g modda eritib to‘yingan eritma hosil qilinadi.
To‘yingan eritma - ayni temperaturada ma’lum miqdordagi erituvchida erish koeffitsientiga teng yoki undan ko‘proq mikdordagi modda erishidan hosil bo‘lgan eritmadir. To‘yingan eritmada doimo erigan modda miqdori kristall (erimay qolgan) modda miqdori bilan muvozanatda buladi, ya’ni eritmaga o‘tayotgan zarrachalar soni eritmadan kristalga o‘tayotgan molekulalar soniga teng bo‘ladi.
O‘ta to‘yingan eritma. Agar tuyingan eritmada erigan modda ustiga yana shu moddadan qo‘shib temperatura oshirilib boraverilsa ortiqcha qo‘shilgan modda erib ketadi. Yana modda qo‘shilib temperatura oshirilsa modda yana erib ketadi va natijada uta tuyingan eritma hosil bo‘ladi. O‘ta tuyingan eritmalar azaldan (T.E.Lovits, 1794 y) ma’lum bo‘lib, ular oddiy sharoitda noturg‘un sistemadir.
Ko‘pchilik kristаll mоddаlаrning suyuqliklаrdа erishi issiqlik yutilishi bilаn bоrаdi. Bа’zi mоddаlаr, mаsаlаn, nаtriy gidrоksid, kаliy kаrbоnаt, suvsiz mis (II) - sulfаt suvdа erigаndа sеzilаrli dаrаjаdа harorat ko‘tаrilаdi. Bа’zi bir suyuqliklаr vа hammа gаzlаrning erishidа ham issiqlik аjrаlib chiqadi. 1 mоl mоddаning erishi nаtijаsidа yutilаdigаn yoki аjrаlib chiqadigаn issiqlik miqdori shu mоddаning erish issiqligi dеb аtаlаdi. Erish jаrаyonidа sistеmа entrоpiyasi sеzilаrli оrtаdi, chunki bir mоddа zаrrаchаlаrining ikkinchi mоddаdа bir tеkisdа taqsimlanishi nаtijаsidа sistеmаning mikrо holаtlаri sоni оshаdi. Ko‘pchilik kristаllаrning erishi endоtеrmik jаrаyon bo‘lishigа qaramasdаn, Gibbs enеrgiyasining erishdаgi o‘zgarishi mаnfiy qiymatgа egа vа jаrаyon o‘z-o‘zichа bоrаdi.
Kristаllаrning erishidа ulаrning buzilishi yuz bеrаdi, ya’ni bungа ham enеrgiya sаrf bo‘ladi. Erish jаrаyoni issiqlik yutilishi bilаn bоrishi kеrаk. Аgаr tеskаri effеkt kuzаtilsа, bundа erish jаrаyoni bilаn bir vaqtdа erituvchi bilаn eruvchi mоddа o‘rtasidа qandaydir o‘zaro tа’sirlаshuv bo‘ladi, nаtijаdа kristаll pаnjаrаning buzilishigа sаrf bo‘ladigаn enеrgiyagа nisbаtаn ko‘prоq enеrgiya issiqlik sifаtidа аjrаlib chiqadi.
Ko‘pchilik mоddаlаrning suvli eiritmаlаridаn o‘z tаrkibidа kristаllizаtsiоn suv saqlagan holdа kristаllаr holidа аjrаlib chiqishi erish jаrаyonining хimizmini tаsdiqlаydi. Gidrаtlаr оdаtdа bеqаrоr birikmаlаr bo‘lib, ko‘pgina hollаrdа eritmаlаr bug‘lаtilgаndа pаrchаlаnib kеtаdi. Lеkin bа’zаn gidrаtlаr аnchа barqaror bo‘lib, eritmаdаn аjrаtib оlingаn kristаllаr tаrkibidа suv bo‘ladi. Kristаllаri tаrkibigа suv kiruvchi mоddаlаr kristаllоgidrаtlаr, ulаr tаrkibidаgi suv esа kristаllizаtsiоn suv dеb аtаlаdi.
Kristаllоgidrаtlаrning tаrkibi kristаllоgidrаtdа qancha miqdordаgi suv bоrligini ko‘rsatаdigаn fоrmulаlаr bilаn ifоdаlаnаdi. Mаsаlаn, mis sulfаt kristаllоgidrаti (mis kupоrоsi) bir mоl CuSO4 hisobigа 5 mоl suv saqlаydi vа uning fоrmulаsi CuSO4∙5H2O holidа yozilаdi. Nаtriy sulfаt kristаllоgidrаti (glаubеr tuzi) fоrmulаsi Na2SO4∙10H2О holidа ifоdаlаnаdi.
Gidrаtlаrning hosil bo‘lishi issiqlik аjrаlishi bilаn bоrаdi. Gidrаtlаr hosil qiluvchi mоddаlаr eritilgаndа umumiy issiqlik effеkti ulаrning erish issiqligi effеkti bilаn gidrаtlаnish issiqligi effеkti yig‘indisidаn ibоrаt bo‘ladi. Bu jаrаyonlаrdаn birinchisi endоtеrmik, ikkinchisi ekzоtеrmik jаrаyon bo‘lganligi uchun umumiy issiqlik effеkti аyrim jаrаyonlаrning issiqlik effеktlаrining аlgеbrik yig‘indisigа tеng bo‘lib, uning qiymati musbаt bo‘lishi ham, mаnfiy bo‘lishi ham mumkin.
Kristаllаnish vaqtidа ko‘p issiqlik аjrаlib chiqadi vа eritmа sаqlаngаn idish sеzilаrli dаrаjаdа qiziydi. Na2SO4∙10H2O, Na2B4O7∙10H2O (burаdа) Na2S2O3∙5H2O, (nаtriy tiоsulfаt), CH3COONa∙2H2O (nаtriy аtsеtаt) CuSO4*5H2O (mis kuporosi). tuzlаrning o‘tа to‘yingаn eritmаlаri оsоn hosil bo‘ladi.
Eruvchanlik. Qattiq modda erituvchi tushirilganda uning ionlar yoki molekulalari qutbli erituvchi molekulalari bilan ta‘sirlashishi natijasida erish jarayoni boshlanadi. Erish vaqtida erish jarayoniga teskari bo‘lgan kristallanish jarayoni ham namoyon bo‘la boshlaydi. Eritmaga o‘tgan zarrachalar qattiq jism sirti bilan uchrashganda o‘nga tortilib, qaytadan kristallanadi. Demak, bu yerda ikki qarama qarshi jarayon sodir bo‘ladi. Dastlab erish jarayoni tez boradi, lekin eritmada zarrachalarning soni ko‘paygani sari, kristallanish jarayoni tezlashadi. Ma‘lum vaqt o‘tgandan keyin ikkala jarayon tezligi tenglashadi, ya‘ni bir sekundda necha molekula eritmaga o‘tsa, shuncha molekula qaytadan kristallanadi. U vaqtda erigan modda bilan erimay qolgan modda orasida dinamik muvozanat qaror topadi, eritma tuyinadi. Shunday qilib, erimay qolgan modda bilan cheksiz uzoq vaqt birga mavjud bo‘la oladigan, ya‘ni muvozanatda turadigan eritma to‘yingan eritma deb ataladi.
Moddaning biror erituvchida eriy olish hususiyati shu moddaning eruvchanligi deb ataladi. Moddalarning eruvchanligi (ya‘ni to‘yingan eritmasining kontsentratsiyasi) erigan moddaning va erituvchining tabiatiga, shuningdek, temperatura bilan bosimga bog‘liq.
Ayni moddaning ma‘lum temperaturada 100g erituvchida erib to‘yingan eritma hosil qiladigan massasi uning eruvchanlik koeffitsienti (yoki eruvchanligi) deb ataladi.
Eruvchanlik – bu moddaning suvda yoki boshqa erituvchida erish xossasidir. Suvda qattiq, suyuq va gazsimon moddalar erishi mumkin.
Suvda eruvchanligiga ko‘ra barcha moddalar uchta guruhga bo‘linadi: 1) yaxshi eriydigan, 2) kam eriydigan va 3) amalda erimaydigan moddalar. Amalda erimaydigan moddalar to‘g‘ridan –to‘g‘ri erimaydigan moddalar ham deyiladi. Nazariy jihatdan olganda mutlaqo erimaydigan modda bo‘lmaydi. Xatto oltin va kumush ham juda oz darajada bo‘lsa ham suvd eriydi.
Qattiq jismning suyuqlikda eruvchanligi. Bunday eruvchanlik o‘zgarmas bosimda temperatura ortishi bilan ortadi. Lekin qattiq modda eriganida issiqlik ajralsa, bu moddaning eruvchanligi temperatura ortishi bilan kamayadi.
Eritma sovitilganda undan qancha tuz (qattiq modda) cho‘kmaga tushishini eruvchanlik egri chiziqlari yordamida oson hisoblab topish mumkin. Masalan, agar 100 g suv olib, kaliy nitratning 45 0С da tuyingan eritmasi tayyorlansa, so‘ngra u 0 0С ga qadar sovitilsa, eruvchanlik egri chizig‘iga (10.1 - rasm) ko‘ra bunda 60 g tuz kristallari cho‘kmaga tushishi kerak. Eruvchanlik egri chiziqlari yordamida moddalarning turli temperaturadagi eruvchanlik koeffitsienti oson aniqlanadi.
Temperatura pasayganda eritmadan moddaning ajralib chiqishi kristallanish deyiladi. Agar eritmada aralashmalar bor bo‘lsa, kristallanishda doimo toza modda olinadi, chunki eritma hatto temperatura pasayganida ham aralashmalarga nisbatan to‘yinmagan bo‘ladi va ular cho‘kmaga tushmaydi. Moddalarni tozalashning qayta kristallga tushirish deyiladigan usuli ana shunga asoslangan.
Qattiq moddalarning eriuvchanlik egri chiziqlari.
Eritmаlаrning kоnsеntrаtsiyasi. Eritmaning biror hajmi yoki massasi birligida erigan modda miqdorini ko‘rsatuvchi kattalik eritmaning kontsentratsiyasi deyiladi va C - harfi bilan belgilanadi.
Eritma kontsetratsiyasini ifodalashning quyidagi turlari mavjud:
a) erigan moddaning massa ulushi ( ) yoki foiz kontsentratsiya (C %)
b) molyar kontsentratsiya (CM, mol/l)
v) normal yoki ekvivalent kontsentratsiyasi (Sn; N, g-ekv/l)
g) Titr (T, g/ml)
d) molyal kontsentratsiyasi (m, mol/1000 g)
e) molyar qism (N, mol)
Har bir kontsentratsiyasi turini aloxida qarab chiqamiz.
To‘yingan eritmalar kam ishlatiladi. Ko‘pgina hollarda to‘yinmagan eritmalardan foydalaniladi. Kam modda erigan eritmalar suyultirilgan, ko‘p miqdor modda erigan eritmalar konsentrlangan eritmalar deb yuritiladi.
Eritmaning yoki erituvchining ma’lum massa miqdorida yoki ma’lum hajmida erigan modda miqdori eritmaning konsentratsiyasi deb ataladi. Eritma konsentratsiyasini ifodalash usullari:
Erigan moddaning foizlarda ifodalangan massa qismi. Erigan modda miqdori eritmaning umumiy miqdoriga nisbatan foiz hisobida ifodalanadi. Masalan, 15% li osh tuzi eritmasi deyilganda 100 gramm eritmada 15 g NaCl bor, 85 grami suvdir.
Eritmaning yoki erituvchining ma‘lum massa miqdorida yoki ma‘lum hajmida erigan modda miqdori eritma kontsentratsiyasi deb ataladi.
Eritmalar kontsentratsiyasini ifodalashning har xil usullari bor:
Erigan moddaning massa ulushi. Erigan modda massasini eritmaning umumiy massasiga nisbati, erigan moddaning massa ulushini tashkil etadi:
Bunda, (x) – erigan moddaning massa ulushi;
m (x) – erigan moddaning massasi;
m – eritmaning umumiy massasi.
Bu qiymat nisbiy kattalik o‘lchamsiz bo‘ladi. Bu qiymatni 100 ga ko‘paytirilsa, massa ulushining foizlarda hisoblangan qiymati olinadi. Shu bilan birga erigan modda miqdori eritmaning umumiy miqdoriga nisbatan foiz hisobida ham ifodalanadi. Buning uchun 100 g eritma tarkibidagi erigan modda miqdori hisoblanadi:
C% =
bu yerda C% - eritmaning massa foizi,
a - erigan modda massasi,
v – erituvchi massasi (kontsentratsiyaning dan C% ifodalarga o‘tish uchun ni 100% ga ko‘paytirilishi yetarlidir).
Erigan moddaning massa ulushi (x) odatda birning ulushlarida yoki foizlarda quyidagicha ifodalanadi. Masalan, erigan moddaning – suvdagi sulfat kislotaning massa ulushi 0,05 ga yoki 5% ga teng. Bu degan suz, sulfat kislotaning 100 g massali eritmasida massasi 5g sulfat kislota va massasi 95 g suv bor, demakdir.
Erigan moddaning 1 litr eritmadagi mollar soni eritmaning molyar konsentratsiyasi deyiladi. Buday eritmalar molyar eritmalar deyiladi.
Odatda molyar konsentratsiya CM yoki M bilan ifodalanadi.
Masalan, 2 M H2SO4 eritmasi deganda har bir litr H2SO4 eritmasida 2 mol sulfat kislota erigan deb bilish kerak. Demak CM = 2 mol/l.
Molyar kontsentratsiya yoki molyarlik. Bunda eritma kontsentratsiyasi erigan moddaning 1 litr eritmadagi mollar soni bilan ifodalanadi.
Agar 1 l eritmada 1 mol erigan modda bo‘lsa, bunday eritma kontsentratsiyasi 1 molyar bo‘ladi va M bilan belgilanadi. Agar 1l eritmada 0,1 mol eruvchi modda bo‘lsa, uning kontsentratsiyasi detsimolyar eritma deyiladi. (0,1 M ). Yuqoridagi ta‘rifga binoan
CM = ;
3. Normal eritma deb 1 litr eritmada erigan moddaning ekvivalentlar soniga aytiladi. Bunday eritmalar normal eritmalar deb ataladi. Ular CN yoki n harfi bilan ifodalanadi. Chunonchi, 2 n H2SO4 eritmasi deganda bir litr eritmada 2 ekvivalent sulfat kislota erigan deb tushunish kerak.
O‘zaro reaksiyaga kirishayotgan eritmalarning normal konsentratsiyalari o‘zaro teng bo‘lsa, bu eritmalar qoldiqsiz reaksiyaga kirishadi. Bunday eritma-larning qoldiqsiz reaksiyaga kirishadigan hajmlari ularning normalliklariga teskari proporsionaldir:
V1 : V2 = N2 : N1
Bu nisbatdagi V1 – birinchi eritmaning hajmi, V2 – ikkinchi eritmaning xajmi, N1 – birinchi eritmaning normalligi, N2 – ikkinchi eritmaning normalligi.
Bu tenglama asosida reaksiya uchun kerak bo‘ladigan eritmalarning hajmigina emas, balki reaksiya uchun sarf bo‘lgan eritmalarning konsentratsiyasini ham hisoblab topish mumkin.
1 - m i s o l. 20 ml 0,15 n li sulfat kislota eritmasini neytrallash uchun 0,1 n li litiy gidroksid eritmasidan necha ml kerak?
Yechish. 0,1 n li NaOH eritmasidan necha ml kerak bo‘lishini quyidagi tenglama bilan topamiz:
Bundan
2– m i s o l. 25 ml xlorid kislota eritmasini neyirallash uchun 0,1 n li KOH eritmasidan 40 ml sarf bo‘ldi. Kislotaning normal konsentratsiyasini toping?
E ch i sh. Xlorid kislotaning normal konsentratsiyasini quyidagicha topamiz:
Normal kontsentratsiya yoki normallik. Bunda eritma kontsentratsiyasi erigan moddaning 1l eritmadagi ekvivalentlari soin bilan ham ifodalanadi.
Normal kontsentratsiyani hisoblash uchun quyidagi formuladan foydalaniladi.
CN . =
bu yerda: CN . – eritmaning normal kontsentratsiyasi,
a - erigan modda massasi,
E – erigan moddaning ekvivalent massasi (g . mol–1 ),
V – eritmaning umumiy hajmi (ml hisobida)
Ko‘pincha CN . o‘rinda n · (yoki N) harflari ham ishlatiladi. Eritma normal kontsentratsiyasi mol . l –1 ifodalanadi:
CN . =
Mol qism erigan modda miqdorining eritmada erigan modda va erituvchining mollari yig‘indisi nisbatiga tengdir. Mol qism N2 harfi bilan belgilanadi:
n1 – va n2 – erituvchi va erigan moddaning mollari soni
4. Molyal kontsentratsiya yoki molyallik. 1000 g erituvchida erigan moddaning mollar soni bilan ifodalangan konsentratsiya molyal konsentratsiya deyiladi. Odatda molyal konsentratsiya m harfi bilan ifodalanadi. Masalan, sulfat kislota eritmasi uchun m = 2 mol/kg bo‘lsa, suvning bir kilogrammiga 2 mol sulfat kislota to‘g‘ri keladi.
Molyar qism. Molyal kontsentratsiyadan ko‘pincha eritmalarning fizikaviy xossalarini tavsiflashda foydalaniladi. Erituvchining 1 kg massasida 1 mol biror modda eritib hosil qilingan eritma kontsentratsiyasi 1 molyal eritma deb ataladi.
C molyal =
bu yerda: a – erigan modda massasi (grammlar hisobida);
v – erituvchi massasi (grammlar isobida);
M – eruvchi moddaning molekulyar massasi;
Ko‘pchilik hollarda eritmalar kontsentratsiyasi molyar kism orqali ifodalandi. Umuman, eritmadagi erigan modda va erituvchining mikdori 1 molь deb olinsa, shu 1 molning qanday hissasi erigan moddaga va qanday kismi erituvchiga to‘g‘ri kelishini ko‘rsatuvchi mikdorga molyar qism deyiladi. Shunga ko‘ra, erituvchining molyar qismi:
; erigan moddaning molyar kismi esa,
; holida ifodalanadi.
Bunda n1- erituvchining " mol" lar soni, n2- erigan moddaning "molь" lar soni va ular kuyidagicha ifodalanadi:
;
Har kanday eritma uchun N1 + N2 = 1 ga teng. Bu formulalardan tegishli xisoblashlarda foydalaniladi.
5. Eritmaning titri. Eritmaning 1 millilitr (sm3) da erigan moddaning gramm mikdorini kursatuvchi kiymatga eritmaning titri deyiladi.
Yukoridagi koidaga ko‘ra, xlorid kislota (HCl) eritmasining titri 0,00365 g/ml teng deylik. Bu eritmaning 1 ml da 0,00365 g. HCl erigan degan ma’noni anglatadi.
Umuman, eritmaning titri bilan molyar va normalь kontsentratsiyalari urtasida kuyidagicha boglanish bor:
Bu tenglamadan analitik kimyoda eritmalarni titrlash uchun foydalaniladi. Eritmaning 1 millilitrida erigan moddaning massa miqdori titr deb ataladi.
1. Eritmaning titri quyidagicha aniqlanadi:
T – eritmaning titri, m – erigan modda massasi, V – eritmaning hajmi.
2. Eritmaning titri bilan normalligi orasidagi bog‘lanish quyidagicha:
E – erigan moddaning ekvivalent massasi, N – eritmaning normal kontsentratsiyasi.
M i s o l. Normalligi 0,1020 ga teng bo‘lgan AgNO3 eritmaning titrini toping?
Molyar va normal kontsenratsiyalarning formulalaridan kurinib turibdiki, eritmaning kontsentratsiyalari eritma hajmiga teskari proportsionaldir, ya’ni aniq kontsentratsiyali eritmaning hajmi avvalgisiga nisbatan necha marta ortsa, eritma kontsentratsiyasi shuncha kamayadi.
Aksariyat hollarda molyar va normal kontsentratsiyalar foiz kontsentratsiya bilan almashtirilishi yoki aksincha masalalarni hal etishga to‘g‘ri keladi. Shunday hollarda quyidagi formulalardan foydalanish mumkin:
;
;
Qаytаrish uchun sаvоllаr
1. Eritmаlаr kоnsеntrаsiyasi qаndаy ifоdаlаnаdi?
2. Eritmаlаr qаndаy хоssаlаrgа egа?
3. Mоddаlаrning mоl mаssаsini qаndаy usullаr bilаn аniqlаsh mumkin?
|
| |
