Анорганик моддаларнинг асосий синфлари
Металл эквиваленти моляр массасини ҳажмий усулда аниқлаш
Download 0.62 Mb.
|
Амалий машғулот d8fff7df74febf2f0fbbf6da84c3fd7f
|
Металл эквиваленти моляр массасини ҳажмий усулда аниқлаш
Ишнинг мақсади: химиявий эквивалент, ҳажмий эквивалент тушунчалари, эквивалент қонуни билан боғлиқ бўлган ҳисобларни ўзлаштириш ва амалий иш бажариш. Элементнинг (бирикманинг) эквиваленти – ўлчамсиз катталик бўлиб, кислота – асос реакцияларида бир водород иони ёки оксидланиш–қайтарилиш реакцияларида бир электронга эквивалент бўлган модданинг мавжуд ёки шартли миқдоридир. Элемент ёки модда эквивалентининг моляр массаси модданинг бир моль массасига тенг бўлади. Агар элемент эквиваленти Э, нисбий атом массаси А, валентлиги В билан белгиланса, унда Масалан: Кўриниб турибдики, эквивалентлар элемент валентлигига боғлиқликдир. Ўзгарувчи валентликка эга бўлган элементларнинг эквивалентлари ҳам турлича бўлади. Масалан: Эквивалентлар қонуни Моддалар бир-бири билан ўз эквивалентларига пропорционал оғирлик миқдорларида реакцияга киришади ёки ўрин алмашади. Эквивалентлар қонунининг математик ифодаси қуйидагича: ёки Бу ерда: m1, Э1 – биринчи модданинг массаси ва эквиваленти. m2, Э2 – иккинчи модданинг массаси ва эквиваленти. – реакцияга киришувчи моддалар эквивалентлар сонини кўрсатади ва реакцияга киришувчи моддалар учун доим бир хил бўлади. Агар реакцияга киришаётган моддалардан бири газ, иккинчиси эса қаттиқ модда ҳолатида бўлса, эквивалент ҳажми (бир эквивалент газнинг н.ш. эгаллаган ҳажми) миқдоридан фойдаланиш мумкин. У ҳолда эквивалентлар қонунини қуйидагича ёзиш мумкин: Бу ерда: : m1, Э1– қаттиқ модданинг массаси ва эквиваленти. V0 – газнинг нормал шароитдаги ҳажми, л. Vх – экв. – газнинг ҳажмий эквиваленти, л/моль. Оддий газларнинг эквивалент ҳажмини ҳисоблаш. Бир эквивалент газнинг нормал шароитда эгаллаган ҳажми унинг эквивалент ҳажми дейилади. Газларнинг эквивалент ҳажмини аниқлашда газларнинг моляр ҳажмини эквивалентига кўпайтириб, нисбий моляр массасига бўлинади. Масалан: Мураккаб моддаларнинг эквивалентини топиш ҳам жуда кераклидир. Мураккаб модда эквивалентини ҳисоблашда шу модда иштирок этадиган реакцияда аниқланади. Демак, бу катталик ўзгариб туради ва турли қийматга эга бўлади. Кислотанинг эквивалентини (Эк) топиш учун шу кислотанинг моляр массасини айни реакцияда металл атомига ўрин алмашган водород атомларининг сонига бўлинади: H2SO4+KOH=KHSO4+H2O 2) Асоснинг эквивалентини (Эа) топиш учун унинг нисбий моляр массасини айни реакцияда кислота қолдиғи билан ўрин алмашиб, туз ҳосил қиладиган гидроксил группасининг сонига бўлинганига тенг. 1) Mg(OH)+HCl=Mg(OH)Cl+H2O 2) Тузнинг эквивалентини топиш учун шу тузнинг моляр массасини туз таркибидаги металл валентлиги билан металл атомлари сонининг кўпайтмасига бўлинганига тенг. Лекин шу типдаги ўрта (нормал), нордон ва асосли тузлар турли моддалар билан турлича бирикади. Ҳар қандай ҳолатда ҳам, тузнинг эквиваленти реакцияга киришаётган модданинг эквивалент сони билан топилади, чунки ҳар бир эквивалент битта валентликка тўғри келади. Масалан: Амалий қисм. Бу тажрибада металлнинг эквиваленти маълум миқдорда олинган металл суюлтирилган хлорид кислотадан ажралиб чиқаётган водород асосида аниқланади. Тажриба 1-расмда кўрсатилган асбобда олиб берилади. Асбоб герметиклиги текширилган бюретка – 1, Оствальд пробиркаси -2, тенглаштирувчи шиша най -3 дан иборат. Тажриба олиб бориш учун Оствальд пробиркасининг бир томонига суюлтирилган HCl (1:3) дан 10 мл қуйилади, иккинчи томонига эса тарозида тортилган ва фильтр қоғозига ўралган 0,05г металл, кислотага теккизилмасдан, эҳтиёткорлик билан солинади. 1-расм.Водородни сиқиб чиқариш усули билан металл эквивалентини аниқлаш асбоби. Ундан сўнг тенглаштирувчи шиша най ўрни ўзгартирилиб бюреткадаги сув сатҳи нолга келтирилади. Оствальд пробиркаси тиқин билан маҳкам беркитилади (бюреткадаги сув сатҳи бир оз пасаяди) ва асбобни герметиклиги текширилади. Бунинг учун тенглаштирувчи шиша найдаги сувнинг сатҳи бюреткадаги сув сатҳидан паст бўлган холга келтирилади ва шу холда штативга махкамланади. Тенглаштирувчи шиша най пастроқ туширилганда сув сатҳи бирмунча камаяди. 1 – 2 минут ўтгандан сўнг пасайиш давом этмаса, асбоб герметик ҳисобланади. Бюреткадаги ва тенглаштирувчи шиша найдаги сувнинг пастки менискини бир тўғри чизиққа келтириш керак ва буни Vбош билан белгилаб, сон қиймати ёзилади. Бунда прибор ичидаги босим атмосфера босимига тенг. Атмосфера босимини барометр билан аниқлаш лозим. Бюреткадаги сув сатҳини тўғри ўлчаш учун, кузатувчини кўзи сувнинг пастки мениски билан бир тўғри чизиқда бўлиши керак. Сатхлари тўғри жойлашиши ва Vбош ни ҳисоблаш, Vбош=2мл. Сўнгра Оствальд пробиркасини қиялатиб, кислотани металл турган томонга ва пробиркани реакция тамом бўлгунча охиста силкитиб, реакцион аралашма чайқатиб турилади. Бу реакция натижасида ажралиб чиққан водород бюреткадан сувни тенглаштирувчи шиша найга сиқиб чиқаради. Реакция давомида асбоб ичидаги босим ўзгариб кетмаслиги учун, тенглаштирувчи найни пастроқ тушириб, унинг ичидаги сув сатҳини тенглаштириб бориш керак. Реакция тугагач (ўлчов бюреткасидаги сув сатҳи ўзгармай қолади) пробиркани уй температурасигача совитиш учун, стакандаги сувга солиш лозим. Бюреткадаги ва тенглаштирувчи шиша найдаги сув сатҳини бир чизиққа келтирилади ва сўнгра сўнги сув сатҳи аниқланади. Бюреткадаги сув сатҳи (Vохир) ни аниқлаб уни қиймати ёзиб олинади. Тажриба шароитида ажралиб чиққан водород ҳажми (VH2) сатхлар айирмаси (Vохир - Vбош) га тенг. Эксперимент тугагач термометр, барометр кўрсатган маълумотлар ва шу температурадаги тўйинган сув буғ босимини (жадвалга қаранг) ҳисобот варақасига ёзилади. Натижаларни ҳисоблаш. Топилган водород ҳажмини нормал шароитга келтириш: дан топилади Бунда: Р0, Т0 – нормал шароитдаги босим ва температура; V0 – водороднинг нормал шароитдаги ҳажми; - водороднинг айни температурадаги ҳажми; - абсолют температура - водороднинг парциал босими қуйидаги айирмалардан топилади. Бу ерда: Ратм. – атмосфера босими - тажрибада ўтказилаётган температурада тўйинган сув буғи босими. 2-жадвал. 2. Нормал шароитда 1 моль водород 22,4 л ҳажмни эгаллашини хисобга олиб, ажралиб чиққан водород массаси ( )ни ҳисоблаш. Металл эквивалентини а) ва б) усуллар ҳисоблаш. а) б) Тажриба вақтида қилинган % хатони аниқлаш % хато= Дарс охирида иш бўйича ҳисобот формасини тўлдириб ўқитувчига топширинг. Зарур асбоб ва реактивлар Кукун холатидаги металл, хлорид кислотасининг 10% эритмаси, аптека тарозиси, тарози тошлар, пинцет, шиша воронка, фильтр қоғози, 100 мл ҳажмли бюретка, тенглаштирувчи шиша най, 14-16 номерли резина пробкалар, айри шаклдаги пробирка (Оствальд пробиркаси), қисқичли штатив, 25 мл ҳажмли ўлчов цилиндри, термометр ва барометр. Назорат саволллари ва масалалар Қуйидаги бирикмаларда хром эквивалентини топинг. СrO, Cr2O3, CrO3 Эквиваленти 12га тенг бўлган 2,4г. металл тўла ёниши учун нормал шароитда ўлчанган, неча литр кислород сарф бўлади? (Жавоби 1,12л) 2,155г. металл оксиди ҳосил қилиш учун 270ºС температурада ва 600мм. сим. уст. тенг босимда ўлчанган 300мл кислород сарф бўлади. Металлнинг эквивалентини аниқланг. (Жавоб 48). 0,958г. металл сув билан реакцияга киришганда 170 С температурада ва 580мм. сим. уст. босимда ўлчанган 880 мл водород ажралиб чиқади. Металлнинг эквивалентини аниқланг. (жавоб 39,1) 29,2г. рух ва рух оксиди аралашмаси ортиқча миқдорда олинган хлорид кислотасида эритилганда, нормал шароитда ўлчанган 4,48л водород ажралиб чиқди. Аралашмадаги рух ва рух оксидининг эквивалент сонини топинг. (Жавоб 0,4г – экв. Zn ва 0,4г – экв. ZnO) Қуйидаги газларнинг эквивалент ҳажмини ҳисобланг (н.ш.): а) N2, б)CO, в) СО2, г) СН4, д) С2Н2, е) С2Н4 Қуйидаги реакциялардан Al (OH)3 нинг эквивалентини ҳисобланг: а) Al (OH)3+H2SO4= AlOHSO4+2H2O б) 2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O в) Al(OH)3+HCl=Al(OH)2Cl+H2O 25 г металлни оксидлаш учун н.ш. да ўлчанган 70 мл кислород сарфланади. Металл ва металл оксидининг эквивалентини ҳисобланг. 20 г 7,3 фоизли хлорид кислотада 20 г кальций карбонат эрийди. CaCO3 нинг эквивалентини топинг Кимёвий жараёнларнинг иссиқлик эффекти Ишнинг мақсади: термохимиянинг асосий қонунларини ўрганиш ва иссиқлик эффектларини ҳисоблаш усулларини ўзлаштириш. Тузларнинг эриш иссиқликларини тажриба йўли билан аниқлаш. Химиявий жараёнларда кўпинча иссиқлик тарзида энергия чиқади ёки ютилади. Исииқлик ютилиши ёки ажралиб чиқиши билан боғлиқ бўлган жараёнларни ўрганадиган химиянинг бўлимига термохимия дейилади. Агар реакция вақтида иссиқлик чиқса, бу реакция экзотермик, иссиқлик ютилса, эндотермик реакция дейилади. Химиявий реакциялар вақтида реакцияга киришувчи моддаларнинг энергияси ўзгаради. Экзотермик реакцияларда ҳосил бўладиган модданинг энергияси бошланғич моддаларникидан кам, эндотермик реакцияларда эса кўп бўлади. Реакциянинг иссиқлик эффекти деб, ўзгармас температура ва босимда химиявий реакция вақтида ажралиб чиққан ёки ютилган энергия миқдорига айтилади. Одатда у стандарт шароитда аниқланади ва температура, моддаларнинг агрегат холатига, босимга боғлиқ бўлади. Химиявий бирикма ҳосил бўлишида қанча кўп энергия ажралиб чиқса, бу бирикма шунча барқарор бўлади. Аксинча, эндотермик реакция натижасида ҳосил бўлган модда ўзининг беқарорлиги билан ажралиб туради. Экзотермик реакциялар вақтида иссиқликнинг чиқиши натижасида системанинг ички энергияси ёки энтальпиясининг қийматлари ∆Н ва ∆И камаяди. Эндотермик процессларда эса системада иссиқлик ютилиши натижасида ∆Н ва ∆И ошади. Системанинг ички энергияси ҳар хил энергиянинг ҳолат функцияси бўлиб, у фақат бошланғич ва охирги ҳолатига боғлиқ бўлиб, оралиқ маҳсулотларига боғлиқ эмас. ∆И= И2-И1 бу ерда: ∆И – системани ички энергияси; И2 – системани охирги ҳолати; И1 – системани бошланғич ҳолати; Агар И2 > И1 бўлса, у ҳолда ∆И > 0. Агар И2 < И1 бўлса, у ҳолда ∆И < 0. Шундан кўриниб турибдики изохоризотермик процесслар учун реакциянинг иссиқлиги (V=Const, T=Const) ∆V=0 да системанинг ички энергиясини ўзгаришига тенгдир: Qv=∆U, Qp=∆U + p∆U, Qp=(U2-U1) + p(V2-V1), Qp= (U2+pV2) – (U1+pV2). И + рVйиғиндини Н орқали белгиласак, у ҳолда Qp= Н2-Н1=∆Н.
∆Qт = ∆H*T∆S бу ерда: ∆Qт – реакциянинг температураси Т бўлгундаги изобар-изотермик потенциалининг ўзгариши: Агар ∆Qт>0 бўлса, процесс ўз-ўзича боради, ∆Qт<0 бўлганда процесс бора олмайди ва ∆Qт=0 бўлса, система мувозанат холатига келади. Термохимиянинг асосий қонунлари Барча термохимиявий ҳисоблар термохимия қонунларига асосланган. Оддий моддалардан бир моль мураккаб модда ҳосил бўлишида чиққан ёки ютиладиган иссиқлик миқдори шу модданинг ҳосил бўлиш иссиқлиги дейилади. Бу катталик тегишли жадвалларда берилган бўлади (жадвалга қаранг). Лавуазье – Лаплас қонуни: Модданинг ҳосил бўлиш иссиқлиги унинг ажралиш иссиқлигига тенг бўлиб қарама қарши ишора билан олинади. Масалан, 1 моль CH4 углерод ва водородга парчаланишида 90,9 кЖ иссиқлик ютилади. Оддий моддалардан 1 моль метан ҳосил бўлишида ҳам шунча иссиқлик чиқади: CH4=C+2H2-90,9 кЖ C+2H2=CH4+90,9 кЖ Гесс қонуни: Реакциянинг иссиқлик эффекти реакция натижасида ҳосил бўлган моддаларнинг бошланғич ва охирги ҳолатларига боғлиқ бўлиб, оралиқ маҳсулотларига боғлиқ эмас. Гесс қонунининг термохимиявий ҳисобларга татбиқини қуйидаги мисолда кўриб чиқамиз: Углерод (II) – оксид углерод ва кислороддан тўғридан-тўғри ҳосил бўлмайди, шунинг учун бу реакциянинг иссиқлик эффектини тажриба йўли билан аниқлаш мумкин эмас. Лекин CO2нинг углерод ва кислороддан ҳосил бўлиш иссиқлигини ҳам CO ёниб CO2 га айланиш иссиқлигини билган ҳолда мақсадга эришиш мумкин. 1-мисол. C+O2=CO2+94 ккал (+393,9 кЖ) Карбонат ангидрид ҳосил бўлиши икки босқичда ўтади: 2C+O2=2CO кейин СО кислород билан бирикиб, карбонат ангидрид ҳосил қилади: С+1/2 O2=CO+qCO CO+1/2 O2+CO2+67,6ккал (+283,2 кЖ) Бунда qCO – CO ҳосил бўлиш иссиқлиги Гесс қонунига баноан CO2 углерод ва кислороддан тўғридан-тўғри ҳамда CO олинадиган оралиқ босқичлари орқали ҳосил бўлиш иссиқлик эффектлари ўзаро тенг бўлиши керак: 94 ккал=qCO+67,6 ккал бу ердан qCO=94-67,6=26,4 ккал (110,7 кЖ) Гесс қонунидан келиб чиқадиган хулоса: реакциянинг иссиқлик эффекти ҳосил бўлган моддаларнинг ҳосил бўлиш иссиқликлари йиғиндисидан реакция учун олинган моддаларнинг ҳосил бўлиш иссиқликлари йиғиндисининг айирмасига тенг. Масалан: аА + bB +… =dD + eE + ∆H бу ерда a,b,d,e – лар тегишли моддаларнинг олдига қўйиладиган стехиометрик коэффициентлар. У ҳолда
Термохимиянинг асосий қонунларига асосланиб, турли ҳисоблашларни бажариш мумкин. 2-мисол. Этил спиртининг ёниши қуйидаги термохимиявий реакция орқали белгиланади. С2Н5ОН(суюқ)+3О2(г)= СО2(г)+3Н2О(суюқ) ∆H=? Жадвалдан фойдаланиб, шу реакцияга қатнашган моддаларни ҳосил бўлиш иссиқликларини оламиз. Ечиш: СО2(г)=-393,51 кДж. Н2О(суюқ)=-285,84 кДж. ∆H=+42,36 кДж Гесс қонунидан фойдаланиб, реакциянинг иссиқлик эффектини ҳисоблаймиз: ∆Hҳ.т.=2(-395,51)+3(-285,84)+277,67=-1366,87кДж 3-мисол. Этиленнинг ёниш реакциясининг тенгламаси қуйидагича ифодаланади: C2H4(г)+302(г)=2СО2(г)+2Н2О(буғ)-1412,45 кДж. Этилен ҳосил бўлиш иссиқлигини аниқланг. Ечиш: Иссиқлик эффекти фақат химиявий реакциялардагина вужудга келиб қолмасдан, эриш вақтида ҳам содир бўлади. Бир моль моддани эритиш учун сарф бўлган энергия эриш иссиқлиги дейилади. Модданинг эриш жараёнида, одатда, иссиқлик ютилади ёки чиқади ва бу химиявий реакциялар учун хос бўлган ҳолатдир. Сульфат кислота, ўювчи натрийлар сувда эриганда эса эритма қаттиқ қизиб кетади. Аммоний нитрат эриганда эса эритма совийди. Биринчи ҳолда эриш жараёни экзотермик (ΔΗ Қаттиқ моддалар сувда эриганда кристаллар сиртқи қаватларидан бошлаб аста секин емирилади. Молекула ва ионлар эритувчи ичига тарқалади. Бу жараён маълум миқдордаги энергияни талаб этади. Бир моль модда кристаллининг емирилиши учун сарфланадиган энергия кристалл панжара энергияси дейилади. Қаттиқ моддаларнинг эришида бу энергия эритманинг ўзидан чиқади ва эритма совийди. Агар эриш жараёнида иссиқлик чиқса, бу химиявий жараён борлигидан, яъни гидрат ҳосил қилинишидан далолат беради. Гидратланиш одатда экзотермик жараён ҳисобланади. Гидратланиш иссиқлигининг бир қисми модда кристалининг емирилишига сарф бўлади бошқа бир қисми эса ажралиб чиқади. Демак, модда эригандаги иссиқлик эффекти кристаллнинг емирилиши ва гидратланиши жараёнлари иссиқлик эффектлари йиғиндисига тенг бўлади. Гидратланиш иссиқлиги кристалларнинг емирилиши иссиқлигидан кўп бўлса жараён экзотермик бўлади. Бунда эриш иссиқлиги мусбат бўлади. Гидратланиш иссиқлиги кристалларнинг емирилиш иссиқлигидан оз бўлса эритма совийди, жараён эндотермик ва эриш иссиқлиги манфий бўлади. Амалий қисм Тузларнинг эриш иссиқлигини аниқлаш 1-тажриба. Иш 2-нчи расмда тасвирланганидек соддалаштирилган калориметрда бажарилади. У тахминан ҳажми 250 мл бўлган ташқи стакандан ва ҳажми 100 мл бўлган ички стакандан иборат бўлиб, иссиқлик ўтказувчанликни камайтириш учун пўкак пробка устига ўрнатилган. Тозалаб ювилган калориметрнинг ички стаканига 50 мл сув қуйиб термометр билан унинг температурасини (t°1) ўлчаймиз. Ўқитувчининг кўрсатмаси билан қуйидаги тузлардан бирини тарозида тортиб солинг. 2-расм.
Тезлик билан тузни стаканга солинг ва уни тўлиқ эриб кетгунча аралаштиргич билан аралаштиринг, сўнгра эритмани охирги температурасини ўлчанг (t°2). Ушбу тажрибани ёзиш ва ҳисоблаш. Эритилган тузнинг оғирлиги, .................mтуз =
Натижани жадвалдаги маълумотларга солиштириб, ўлчашдаги олинган қийматга солиштириб, процент хатосини ҳисобланг. Назорат саволллари ва масалалар Химиявий реакциялар вақтида қандай иссиқлик эффектлари кузатилади? Буни ҳосил бўлган моддаларнинг барқарорлиги билан қандай боғлаш мумкин? Реакциянинг иссиқлик эффекти деб нимага айтилади ва қандай бирликда ўлчанади? Энтальпия ва энтропиялар нима? Модданинг эриш иссиқлиги деб нимага айтилади? Нима учун у манфий ёки мусбат бўлиши мумкин? Термохимияда қандай қонунлар маълум ва улардан қандай хулосалар келтириш мумкин? Гесс қонуни қандай ифодаланади? Водород сульфиднинг ёниш реакциясининг иссиқлик эффектини ҳисобланг? Н2S + 3/2 O2 = H2O(буғ)+SO2(г) Реакциянинг иссиқлик эффекти берилган ҳолда СаСО3 нинг ҳосил бўлиш иссиқлигини топинг? СаСО3 = СаО + СО2 – 1206,9 кДж. 8 г мис (II) – оксиднинг водород ёрдамида қайтарилганда, суюқ ҳолатдаги сув ҳосил бўлса, қанча иссиқлик ажралиб чиқади? Масалалар ечишда 2-жадвалдан фойдаланинг. 20°C да тузларнинг эриш иссиқликлиги қийматлари. 1-жадал
Химиявий бирикмаларнинг ҳосил бўлиш иссиқликлари кДж/мольда 2-жадвал
Download 0.62 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|