Kurs ishi mavzu: Kimyoviy muvozanat termodinamikasi. Kimyoviy reaksiyaning izotermik, izobarik va izoxor tenglamalari. Muvozanat konstantalari. Kurs ishi rahbari: Turaxonov Sh. O. Andijon -2023 Mundarija Kirish I bob Kimyoviy muvozanat

III bob. Kimyoviy muvozat konstantasi
Kimyoda katta ishora qilingan kimyoviy muvozanat. Kimyoviy reaksiyalar teskari yo'nalishda erishishi mumkin bo'lgan holat va unda reaksiyaga kirishuvchi moddalar ham, reaktsiyaning o'zida ishtirok etadigan mahsulotlar konsentratsiyasida ham farq bo'lmaydi. Kimyoviy muvozanat harakatchan va harakatsiz bo'lish bilan tavsiflanadi. Bu shuni anglatadiki, barcha molekulalar va atomlar doimiy reaksiyaga kirishishda davom etadilar, lekin bir xil konsentratsiyalarda saqlaydilar. Kimyoviy muvozanat haqida gapirganda, o'tish o'zgarishi sodir bo'ladigan narsaga o'xshash narsa haqida gapiramiz. Seta o'zgarishi havolani uzib qo'ymasligi mumkin. Bir misol keltiramiz: xuddi qattiq moddalar singari o'z bug'lari bilan muvozanatda bo'lishi mumkin bo'lgan suyuqlikni ishlatamiz. Muvozanatni muvozanat o'rnatamiz, agar qattiq narsa cho'kganda yoki kristallanganda atrofdagi suv bilan ham muvozanatda bo'lishi mumkin. Kimyoviy muvozanat kimyo sanoatida juda muhimdir. Shu tarzda, sintez va rentabellikni yaxshilash mumkin. Kimyoviy muvozanat o'rnatilgandan so'ng, bu muvozanat buzilmasa, boshqa o'zgarishlar yoki javoblarni olish mumkin emas. Odatda, u tashqi harakatlar tomonidan to'xtatiladi. Mahsulotning sintezi bosim, hajm yoki harorat kabi bir nechta parametrlar bilan o'zgartiriladi. Agar oxirida biz ushbu parametrlarning qiymatlari bilan doimiy ravishda o'ynasak, balans maksimal ishlab chiqarishga erishish mumkin bo'lganda hosil bo'ladi. Aks holda, agar biz yaxshi hisoblamasak, kimyoviy muvozanat sizda yaxshi miqdordagi mahsulotlar bo'lmaydi va ular qoniqarsiz bo'ladi. Ya'ni, u past rentabellikka ega bo'ladi va iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq bo'lmaydi. Bularning barchasi, agar uni ekstrapolyatsiya qilsak, kimyo sanoatida va uning miqyosidan qat'iy nazar har qanday sintez uchun foydalidir. Shubhasiz, biz yanada keng ko'lamli ishlab chiqarish mavjud bo'lgan taqdirda ishlab chiqarishni optimallashtirishimiz kerak bo'ladi. Kimyoviy muvozanatda ko'proq mahsulot yoki ko'proq reaktiv moddalar bo'lishi mumkin. Bularning barchasi ushbu muvozanatni almashtirish yo'nalishiga bog'liq. Agar barcha omillarni hisobga olsak, kimyoviy muvozanatni har ikki tomonga siljitishimiz mumkin. Shuni hisobga olish kerakki, yo'nalishlarning bu o'zgarishi kimyoviy reaksiya qaytarilgunga qadar sodir bo'lishi mumkin. Bu qanday sodir bo'lishini va kimyoviy muvozanatga erishish uchun nima kerakligini tushuntirib beramiz. Birinchi narsa, oldin nima bo'lishini ko'rishdir. Biz butunlay teskari bo'lgan quyidagi reaktsiyani ko'rib chiqamiz. Bu erda biz 2 mol azot dioksidiga aylangan azot tetraoksidga egamiz. Ularning ikkalasi ham gazlardir. Birinchi gaz reagent rangsiz, ikkinchisi jigarrang yoki jigarrang rangga ega. Agar ma'lum miqdordagi reaktivlarni shisha yoki kichik idishga solsak, Kimyoviy muvozanat o'rnatilguncha rangsiz ekanligini ko'ramiz. Reaktivlarning kontsentratsiyasi vaqt o'tishi bilan kimyoviy reaksiya sodir bo'lganligi sababli asta-sekin pasayishni boshlaydi. Uning bir qismi dissotsilanib, azot dioksidi molekulalarini hosil qiladi. Reaksiya boshlanishida bir xil kontsentratsiya nolga teng bo'lsa-da, reaktiv ajrala boshlagach, u ko'paya boshlaydi. Biroq, biz qaytariladigan kimyoviy reaktsiya haqida gapiramiz, shuning uchun mahsulot molekulalarining bir qismi reaktivlarni qayta hosil qilish uchun qo'shiladi. Bu shuni anglatadiki to'g'ridan-to'g'ri va teskari ikkita reaktsiyaning o'z tezligi bo'ladi. Kimyoviy muvozanatda reaktsiya tezligi qanchalik muhimligini ko'rib chiqamiz. Dastlab biz reaktiv moddalarni iste'mol qilish darajasi mahsulotlarni iste'mol qilish tezligidan katta bo'lishini bilishimiz kerak. Shunday qilib, boshida, faqat azot tetraoksidi bo'lgani uchun, azot dioksididan hosil bo'lgan ozgina molekulalar bir-biriga deyarli teskari reaksiyaga kirisha olmaydi. Reaktsiyaning shu daqiqasiga etib borganimizda, flakonda qanday qilib to'q sariq rangga aylana boshlaganini ko'rishingiz mumkin chunki sizda bir vaqtning o'zida reaktiv moddalar va mahsulotlar aralashmasi mavjud. Sekin-asta kimyoviy reaktsiya o'tishi bilan mahsulot molekulalari reaktiv molekulalariga qaraganda ko'proq bo'ladi. To'g'ridan-to'g'ri va teskari reaktsiyalarning tezligi tenglashishda davom etadi, hattoki kontsentratsiyalar bir-biridan tobora ko'proq farq qiladi. Ya'ni, mahsulotlar reaktiv moddalardan kattaroqdir, shuning uchun ularning kimyoviy muvozanati davomida ularning kontsentratsiyasi oshadi. Kimyoviy reaksiya kimyoviy muvozanatga etganida tezlik va ikkala reaktsiya ham teng. Ikkala kontsentratsiya ham doimiy bo'lib qoladi, chunki ikkala harakat ham bir xil tezlikda sodir bo'ladi. Reaktivlarning ma'lum miqdori dissotsilanishi bilanoq, yana bir xil miqdordagi mahsulot reaktsiyasi tufayli yana o'sha miqdor hosil bo'ladi. Shuning uchun kimyoviy muvozanat nomi ma'lum va u butunlay dinamikdir. Va shuning uchun ham reaktivlar, ham mahsulotlarning molekulalari reaktsiyalarda ishtirok etishda davom etmoqda, garchi ularning konsentratsiyasi vaqt o'tishi bilan o'zgarmasa. Agar bizda reaktsiya tezligi bir xil, lekin ikkala yo'nalishda bo'lsa ham, muvozanat konstantasiga ega bo'lish mumkin. Bunga erishildi va u har doim bir xil, harorat kabi omillar barqaror bo'lgan ekan. Ya'ni, kimyoviy muvozanat konstantasi bir xil bo'ladi, agar harorat barqaror bo'lsa, avval flakonga qancha azot tetraoksid quyilsa ham. Ko'rib turganingizdek, kimyoviy muvozanat kimyo sanoati va mahsulot ishlab chiqarishni bilish uchun juda muhimdir. Umid qilamanki, ushbu ma'lumotlar yordamida siz kimyoviy muvozanat va uning ahamiyati haqida ko'proq bilib olasiz. Hamma kimyoviy reaktsiyalar to’liq borishiga, ya‘ni- unumiga qarab ikki sinfga bo’linadi.- bir tomonlama va ikkinchi tomonlama boruvchi reaktsiyalar. Bir tomonlama boruvchi reaktsiyalarda jarayon faqat bir tomonga – mahsulotning hosil bo’lish tomonigagina boradi va dastlabki olingan moddalarning hammasi mahsulotga aylanadi, ya‘ni reaktsiya mahsuloti 100 % ga teng bo’ladi.
Kimyoviy jarayonlarning ko’pchiligi ikki qarama – qarshi yo’nalishda boradi, ya‘ni reaktsiya boshlangan vaqtda avval mahsulotlar hosil bo’ladi, birmuncha vaqt o’tgandan keyin bu mahsulotlar bir – biriga o’zaro ta‘sir etib, qisman, dastlabki moddalarga aylanadi, natijada, reaktsiya olib borilayotgan idishda reaktsiya mahsulotlari bilan birga dastlabki moddalar aralashmasi hosil bo’ladi.
Mahsulotning hosil bo’lish tomoniga boruvchi reaktsiyalar qaytmas jarayonlar, qarama – qarshi yo’nalishda boruvchilariga esa qaytar jarayonlar deyiladi.
Qaytar jarayon qarama– qarshi uchlik (strelka)lar bilan ko’rsatiladi.
А + В → С + Д
Nazariy jihatdan har qanday qaytmas jarayonni ham ma‘lum sharoitda qaytar tarzda boradigan jarayon deb qarash mumkin, lekin amalda esa faqat bir yunalishda boradigan reaktsiya mahsulotlari reaktsion muhit doirasidan chiqib ketadigan xollarda (gaz ajralib chiqqanda, chukma tushganda, amalda dissotsilanmaydigan moddalar hosil bo’lganda)va dastlabki moddalardan biri nihoyatda mo’l miqdorda olinib, qarama – qarshi jarayonning bir yo’nalishini tomomila to’xtatib quyilgan xollardagina yuz beradi. Bariy xlorid eritmasiga natriy sulfat eritmasi quyilganda bariy sulfat cho’kmasining tushishi natriy karbonat eritmasiga xlorid kislota ta‘sir etganda karbonat angidrid gazining ajralib chiqishi va boshqalar kimyoviy qaytmas jarayonlar uchun misol bo’la oladi. Bariy sulfatning cho’kishi amalda qaytmas jarayondir, chunki BaSO₄ oz bo’lsada suvda eriydi. Ammo, bertole tuzi KClO₃ ning parchalanishi yoki qo’rg’oshin azid Pb₃ N₂ ning parchalanishi odatdagi sharoitda mutlaqo qaytmas jarayonlardir. Reaktsiya mahsulotlari, odatda, bir-biri bilan ta‘sirlashib, dastlabki moddalarni hosil qilishi mumkin. Masalan, CO₂ bilan Н₂ qizdirilganda o’zaro reaktsiyaga kirishadi, natijada uglerod (II) – oksid va suv bug’i hosil buladi. Shu sharoitning o’zida СО va suv bug’i o’zaro ta‘sirlashib dastlabki moddalar СО₂ va Н₂ ni hosil qiladi. Ikkala reaktsiyani ham bitta umumiy tenglama bilan ifodalash mumkin:
СО₂ + Н₂ → СО + Н₂О
Kimyoviy muvozanat holatida vaqt birligi ichida qancha mahsulot parchalansa, shuncha miqdor yangisi, hosil bo’ladi. shuning uchun ham kimyoviy munosabat dinamik (haroratdagi) muvozanat hisoblanadi. U quyidagi uch belgiga ega:
1. Kimyoviy muvozanat holatidagi reaktsion sistema (aralashma) tarkibi vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydi.
2. Muvozanatdagi sistema tashqi ta‘sir tufayli muvozanat holatidan chiqarilsa, tashqi ta‘sir yo’qolgandan keyin bu yana usha oldingi muvozanat holatiga qaytadi: agar tashqi ta‘sir davom etaversa, shu sharoitga mos bo’lgan yangi muvozanat holati qaror topadi.
3. Qaytar reaktsiya mahsulotlarini o’zida reaktsiyaga kiritish yoki dastlabki moddalarni bir-biriga ta‘sir ettirish yo’li bilan (ya‘ni qarama-qarshi yo’llar bilan) muvozanat holatiga erishish mumkin. Birinchidan, muvozanatga ta'sir qilmaydigan omilni ko'rib chiqing: toza moddalar. Agar sof suyuqlik yoki qattiq muvozanatga jalb qilingan bo'lsa, unda muvozanat sxemasi 1 deb hisoblanadi va muvozanat sobitidan chiqariladi. Masalan, yuqori darajada joyga jamlangan eritmalardan tashqari, toza suv 1 foizga ega. Yana bir misol, uglerod va uglerod hosil qilish uchun ikkita karbom monoksid molekulalarining reaktsiyasi natijasida shakllanishi mumkin bo'lgan qattiq ugleroddir. Muvozanatga ta'sir ko'rsatadigan omillar quyidagilardir. Reaktiv yoki mahsulotni qo'shganda yoki kontsentratsiyadagi o'zgarish muvozanatni ta'sir qiladi. Reaktiv qo'shilishi kimyoviy tenglamada o'ng tomonga muvozanatni boshqarishi mumkin, bu erda ko'proq mahsulot shakllanishi mumkin. Mahsulot qo'shilishi chaproqqa muvozanatni saqlashi mumkin, chunki reaktant shakllanadi. Haroratni o'zgartirish muvozanatni o'zgartiradi. Energiya harorati doimo kimyoviy muvozanatni endotermik reaksiya bo'yicha o'zgartiradi. Issiqlik harorati har doim ekzotermik reaksiya bo'yicha muvozanatni o'zgartiradi. Bosimning o'zgarishi muvozanatga ta'sir qiladi. Misol uchun, gaz tizimining hajmini kamaytirish uning bosimini oshiradi, bu esa reaktsiya moddalarining va mahsulotlarning konsentratsiyasini oshiradi. Aniq reaksiya gaz molekulalarining kontsentratsiyasini kamaytirishga olib keladi.

Xulosa
Xulosa o’rnida shuni ayta otamanki biz o’qituvchi bo’lganimizdan so’ng nafaqat 9-sinf balkim boshqa sinflarda dars o’tar ekanmiz dars jarayonlarini qiziqarli tarzda o’quvchi tushunadigan til orqali biron o’yin yoki boshqa bir yo’nalish orqali o’rgatishmiz mumkin. Masalan 7-sinfdan kimyo kursi boshlanadigan bo’lsa 7-sinf o’quvchilariga biz kimyoni ilmiy tilde aytadigan bo’lsak ular darsni yaxshi o’zlashtira olmaydilar. Shuning uchun ham biz darni qiziqarli tarzda hayotiy olb sodda tilda tushuntirishni boshlagan holda sekin asta ilmiy til orqali tushuntirsak ularning darsni o’zlashtirish salohiyati o’z o’zidan ortadi. Karateodori prinsipidan faqat yangi holat funksiyasi borligi emas, balki bu funksiyaning issiqlik bilan bog`liqligi ham kelib chiqadi. Haqiqatdan ham, agar sistema 1-holatdan 2-holatga issiqlik yutish bilan o`tgan bo`lsa, nima uchun boshlang`ich holatga issiqlik almashmasdan kela olmaydi? Issiqlik holat funksiyasi emas, balki u energiya uzatishning turidir. Sistemaga issiqlik ko`rinishidagi ma`lum miqdordagi energiya uzatilgan bo`lsa, unda sistemadan xuddi shu miqdordagi energiyani ish ko`rinishida olish va shu bilan sistemani avvalgi holatiga keltirish mumkindek tuyuladi. Ammo Karateodori prinsipi buning mumkin emasligini, ya`ni Tomson ta`rifiga zid jarayonni sodir bo`la olmasligini ko`rsatadi. Demak, issiqlikning o`zi holat funksiyasi bo`lmasa ham, sistemaga berilgan issiqlik holat funksiyasini, ya`ni entropiyani o`zgartiradi. Enropiyani esa sistemaga issiqlik uzatmasdan turib avvalgi qiymatiga keltirib bo`lmaydi. Bundan entropiyaning o`zgarishi sistemaga berilayotgan issiqlikning funksiyasi ekanligi S=f(Q) kelib chiqadi. Reper haroratlari son qiymatlarining bunday o’zgaruvchanligining oldini olish uchun reper nuqtalardan birining qiymatini doimiy deb qabul qilishga qaror qilindi. Bunday nuqta sifatida suvning uchlamchi nuqtasi haroratidan foydalanildi. Gaz termometri bilan ishlash aniqligi ortib borishiga qarab boshqa barcha reper nuqtalari haroratining son qiymatlari uzluksiz o’zgartirilmoqda. 1968-yilda haroratlarning etalon nuqtalari sifatida vodorodning uchlamchi nuqtasidan boshlab oltinning suyuqlanish haroratigacha bo’lgan oraliqni o’z ichiga oluvchi o’n ikkita boshqa reper nuqtalaridan foydalanish tavsiya qilingan.