Reja: 1 Ion almashinish usuli haqida tushuncha

Mavzu:Kationitlar almashinib yutilishining asosiy qonuni kationlarning almashinuvidan yutilishi.
REJA:

1) Ion almashinish usuli haqida tushuncha.

2) TSK da ion almashinish jarayoni.

3) Ion almashinish xromatografiyasi.

4) Ion almashinish usuli yordamida suvlarni chuchuklashda foydalanish.

5) Foydalanilgan adabiyotlar

1.Ion almashinish usuli haqida tushuncha.
Ion almashinuvi-tutashgan ikki faza oralig’idagi ionlarning qaytar almashinish jarayonidir.Geterogen ionlar almashinadigan sorbsiyada eritmadagi qattiq faza-ionit sirtidagi ionlar bilan almashinadi. Biron ion, masalan, N+ bilan to’yingan ionit boshqa ionlar, masalan, Na+ yoki Ca+ bo’lgan eritmaga tutashganda eritma bilan ionit orasida ionlar almashinadi. Bunda eritmadagi Na+ va Ca+ konsentratsiyasi kamayadi va shunga ekvivalent miqdorda N+ ionlai paydo bo’ladi. Geterogen ionlar almashinadigan sorbsiyadan bug’ qozonlariga beriladigan suvni tuzsizlantirish, gidrometallurgiya, kimyo va farmasevtika sanoatida keng qo’llaniladi.

2. TSK da ion almashinish jarayoni.

Tuproqlardagi almashinishi mumkin bo‘lgan elementlar ularning umumiy miqdoridan ozgina qismini tashkil qiladi. Almashinishi mumkin bo‘lgan holatda Ca+2, Mg+2, K+, NH4+, Na+, Mn+2, Fe+3, H+, Al+3 kabi elementlar bo‘ladi.
Bulardan tashqari, juda oz miqdorda boshqa kationlar (Li+, Sr+2, Zn+2, Cn+2, Cu+2) bolishi mumkin.
Kationlarning yutilishidagi asosiy qonuniyatlar quyidagilar hisoblanadi.
1. Elementlarni o‘zaro tuproq va kolloid zarracha orasida almashinishi ekvivalent miqdorda sodir bo‘ladi. Masalan: bir mg.ekv. Ca SK dan chiqarilsa bir mg.ekv. Na uning o‘rnini egallaydi.
2. Almashinadigan elementlar valentliklari xilma-xilligi uchun ularning valentligi ortishi bilan yutilish energiyasi ortib boradi. Ular bu xususiyatiga ko‘ra quyidagicha joylashadi:
Li+¬ Na+¬ K+¬ NH4+¬ Ca+2¬ Mg+2¬ Ca+2¬ Al+3¬ Fe+3
Yutilish energiyasi deb eritmada bir xil konsentratsiyada bo‘la turib elementni qancha yutilgani tushiniladi, ya’ni natriy va kalsiy eritmada 3 mg.ekv. dan bo‘lsa, kalsiy SK ga ko‘proq yutiladi. Sababi uning yutilish energiyasi va valentligi katta.
3. Yutilish energiyasi odatda ionlarning gidratlanmagan holatdagi radiusiga bog‘liq bo‘ladi. Ion radiusi qancha katta bo‘lsa, u shuncha kuchsiz bog‘lanadi, ya’ni yutiladi va aksincha bo‘ladi.
4. Bu xil variantli ionlarning yutilish energiyasi ularning atom massasi ortishi bilan ko‘payib boradi. Atom massasi esa atom ionlarining tartib nomeri ortishi bilan ko‘payib boradi. Bunda quyidagi qatorlar hosil bo‘ladi:
1. Li7¬ Na23¬ K39¬ (NH4)18¬K39 ¬ Pb69
2. Mg27¬Ca40¬ Co59¬Cd112
3. Al27¬ Fe58
Odatda ionlarning almashinishi, M.B.Minkin ma’lumotiga ko‘ra bir necha pog‘onada o‘tadi.
1. Siqib chiqaradigan ionni eritmadan qattiq faza ustiga o‘tishi.
2. Siqib chiqarilishi, ya’ni eritmaga chiqishi mumkin bo‘lgan ionni qattiq faza ichida harakat qilishi va almashish nuqtasiga kelishi.
3. Almashinadigan ionning joyidan harakat qilib almashinuv yuzasiga, ya’ni zarrachaning sirtiga kelishi.
4. Ikki tomonlama almashinishi, kimyoviy reaksiyasi.
5.Almashinadigan ionning eritmaga o‘tishi.
Kationlarning yutilish energiyasi qancha katta bo‘lsa, ularning SK sidagi holati shuncha mustahkam bo‘ladi. Kationlar 75-85% dastlabki 3-6 minut davomida almashinadi, qolganlari uzoq vaqt davomida almashinishi mumkin. Bu tuproqdagi singdirilgan ionlarning xilma-xilligi bilan bog‘liq.Almashinishi mumkin bo‘lgan kationlarning umumiy miqdoriga kation almashinish sig‘imi deyiladi. Bu atama K.K.Gedroyts tomonidan kiritilgan bo‘lib hozirda ham o‘z mohiyatini yo‘qotmagan.Ionalmashinish xromatografiyasi Ionalmashinish xromatografiyasi — eritmadagi erigan elektrolit ionlarining ionit (polielektrolit) tarkibidagi harakatchan ionlar bilan almashinish jarayoniga asoslangan analiz usulidir.Ionit deb, tarkibida harakatchan ionlar bo'lgan anorganik va organik moddalarga, ya’ni o'ziga xos poliyelektrolitlarga aytiladi.Ionitlar almashinadigan ionning turiga ko‘ra: kationitlar va anionitlarga boiinadi.Tarkibidagi kationitlarini eritmadagi kationlarga almashtiradigan, molekulasida kislota —S O 3H, —P O 3H, —COOH, —H va boshqa guruhlar saqlagan ionit (poliyelektrolit)lar kationitlar deyiladi. Kationitlarda boradigan ion almashinish reaksiyalari quyidagi tenglama orqali ko'rsatilgan:
R — S O 3H + Na+ <--> RS03Na + H+ kationit generatsiyasi Tarkibidagi anionlarini eritmadagi anionlarga almashtiradigan, molekulasida asos —NH3OH_; N +H2OH_; N +HOH+ va boshqa guruhlar saqlagan ionit (polielektrolit)lar anionitlar deyiladi:
R — NH3OH + Cl- ß> R -­ NH3C1 + OH- anionit generatsiyasi Ionitlar ishlatilishidan oldin ular ma’lum o'lchamda maydalanib, distillangan suv bilan bo'ktirib qo'yiladi, so'ngra aralashmalardan yuvib tozalanadi. Ionitlar aralashmalardan tozalangach, kislota yoki ishqor bilan ishlanib kislotali’ ionit — H + (kationit) yoki ishqoriy ionit — OH- (anionit) ko'rinishiga o'tkaziladi. Oxirgi jarayon ionit regene rat siyasi (qaytadan ishlashga tayyorlash) deyiladi:
R — Na + HCl -> R — H + NaCl kationit regeneratsiyasi
R - Cl + NaOH -> R — OH + NaCl anionit regeneratsiyasi Sharoitga qarab eritmadagi ham kationlarni, ham anionlarni almashtira oladigan ionitlar amfolitlar deyiladi. Ion almashinish reaksiyasi qaytar jarayon bo'lgani uchun va bunday hollarda muvozanat holati qaror topishini bilgan holda moddalar massasining ta’siri qonuniga asoslanib, ion almashinish reaksiyalarining muvozanat konstantasini yozamiz.
Ionlarning almashinish xususiyatiga ta’sir qiluvchi omillar
Ionlarning tanlab yutilishi ionlar va ionitlarning xossasiga bog'liq. Bu bog'liqlik quyidagilardan iborat:
1) gidratlangan ionlar bilan ionitdagi ionogen guruhlar orasidagi elektrostatik ta’sir;
2) eritmada va ionit fazasida ionlarning gidratlanish (solvatlanish) energiyasi;
3) gidratlangan ionlami eritmadagi va ionit fazasidagi strukturasi;
4) almashingan ionlar bilan ionitdagi ionogen guruhlar orasida koordinatsion bog'ning hosil bo'lishi;
5) ionitlarning bo'kishi va o'lchami.
Ionitning ionalmashinish sig‘imi Ionitlarning kimyoviy xossalari quyidagi kattaliklar bilan xarakterlanadi:
— ion almashinish sig'imi;
— nisbiy ion almashinish tezligi;
— kimyoviy reagentlarga nisbatan barqarorligi.
Ionitning ion almashinish sig‘imi deb, bir gramm ionit almashtira oladigan ionning milligramm-ekvivalent miqdoriga aytiladi. Ionitlarning quyidagi ion almashinish sig'imlarini hisoblash mumkin:
— to'liq ion almashinish sig‘imi;
— statik muvozanatda ion almashinish sigimi
3.Ion almashtirish xromatografiyasi ajratilayotgan aralashma eritmasi tarkibidagi ionlarning ionitlardagi ionlar bilan qaytar almashinuviga asoslangan.Ionitlar ionlanish va ion almashtirish xususiyatiga ega bolgan tarkibida funksional gruppalar bor,erimaydigan yuqori malekular birikmalardir. Ular kationitlar va ionitlarga bo'linadi.Kationit kislotali xossaga ega bolib,tarkibidagi korbaksil va sulfo gruppalarning protonlarini kationlarga almashtiradi.Anionitlar tarkibida asos xossali gruppalar bo'ladi.Ion almashtirish xromatografiyasi ionitlardagi aktiv gruppalarning ajratilayotgan moddalar ionlari bilan tasirlashuviga asoslangan.Ular oqsil va aminokislatalar aralashmalarini ajratishda ishlatiladi.Xromatografiya metodik xususiyatlari va bajarilish texnikasiga kora Kolonkali, yupqa qavatli va qog'ozda taqsimlanish xromatografiyasiga bo'linadi.

4.Ion almashinuvi usuli yordamida suvlarni chuchuklahtirishda foydalanish.Ion almashinuvi usuli suvda erimaydigan moddalarning suvda eruvchi materiallar kationlari bilan almashinish reaksiyasiga kirishish qobiliyatiga asoslangan. Mazkur usulda sho’rsuv dastlab vodorod kationit filtrlarida o’tkaziladi. Almashinish reaksiyasi natijasida suvda eruvchi tuzlar kationlari vodorodga almashinib kislota hosil bo’ladi. Masalan:

2H(kat)+CaCl(kat)=Ca(kat)+2HCl(kat)
Ion almashinuv usulida ishlivchi uskuna bosimi kationit va anionit filtrlardan hamda regeneratsiya moslamasidan iborat bo’ladi. Suv vodorod kationit filtridan o’tkazilganda so’ng uni anionit filtridan o’tkaziladi. Bunda suvda hosil bo’lgan kislota anionlar( Cl+ , SO4+ va boshqalar)anionit anionlari(OH va HCO3)ga almashinadi.
HCl+OH=Cl+H2O
Bu usul yordamida suvdan barcha suvda eruvchan tuzlar chiqarib yuboriladi.Vodorod kationit filtrini qayta quvvatga keltirish kislora yordamida amalga oshiriladi. Anionit filtri esa asos yordamida qayta regeneratsiyalanadi.Bir bosqichli suvni chuchuklashtirish sxemasi suvda mavjud bo’lgan barcha tuzlarning umumiy miqdorini 2-10 mg/l gacha kamaytirish imkonini beradi.Ikki bosqichli suvni chuchuklashtirish sxemasi suvdagi tuz miqdorini 1-3 mg/l gacha, kremniy kislorasi miqdorini esa 0,15mg/l gacha kamaytirish imkonining beradi.Uch bisqischli suvni chuchuklashtirish sxemasi yordamida suvdagi tuz miqdorini 0,15-0,1mg/lgacha, va kremniy kislotasi miqdorini 0,02-0,05 facha kamaytirish mumkin.Ion alamashinuvi usuli tuz miqdori 2-3g/lgacha, suzib yuruvchi moddalar miqdori 8mg/lgacha va rangligi 8gradusgacha bo’lgan suvlarni chuchuklashtirish uchun qo’llaniladi. Ion almashinish usulining kamchiligi reagentlarning ko’p saflanishidir.
1. Suvda eritilganda elektrolitlar ionlarga parchalanadi (dissotsiatsiyalanadi) - ijobiy va salbiy.

2. Elektr toki ta`sirida ionlar yo`naltirilgan harakatga ega bo`ladi: musbat zaryadlangan zarralar katod tomon, manfiy zaryadlangan zarralar anod tomon harakatlanadi. Shuning uchun musbat zaryadlangan zarralar kationlar, manfiy zaryadlangan zarralar esa anionlar deyiladi.

3. Yo'nalishli harakat ularning qarama-qarshi zaryadlangan elektrodlari tomonidan tortishish natijasida yuzaga keladi (katod manfiy zaryadlangan, anod esa musbat zaryadlangan).

4. Ionlanish teskari jarayondir: molekulalarning ionlarga parchalanishi (dissosiatsiya) bilan parallel ravishda ionlarning molekulalarga birlashishi (assotsiatsiya) jarayoni davom etadi.

Nazariya asosida elektrolitik dissotsiatsiya, biz birikmalarning asosiy sinflari uchun quyidagi ta'riflarni berishimiz mumkin:
Elektrolitlar kislotalar deb ataladi, ularning dissotsiatsiyasi paytida kationlar sifatida faqat vodorod ionlari hosil bo'ladi. Misol uchun,

HCl → H + + Cl - ; CH 3 COOH H + + CH 3 COO -.

Kislotalarning asosliligi dissotsilanish jarayonida hosil bo'lgan vodorod kationlarining soni bilan belgilanadi. Demak, HCl, HNO 3 bir asosli kislotalar, H 2 SO 4, H 2 CO 3 ikki asosli, H 3 PO 4, H 3 AsO 4 uch asosli.
Asoslar elektrolitlar deb ataladi, ularning dissotsiatsiyasi paytida faqat gidroksid ionlari anionlar shaklida hosil bo'ladi. Misol uchun,
KOH → K + + OH -, NH 4 OH NH 4 + + OH -.
Suvda eriydigan asoslar ishqorlar deyiladi.
Asosning kislotaligi uning gidroksil guruhlari soni bilan belgilanadi. Masalan, KOH, NaOH - bir kislotali asoslar, Ca (OH) 2 - ikki kislotali, Sn (OH) 4 - to'rt kislotali va boshqalar.
Tuzlar elektrolitlar deb ataladi, ularning ajralishi paytida metall kationlari (shuningdek, NH 4 + ioni) va kislota qoldiqlarining anionlari hosil bo'ladi. Misol uchun,
CaCl 2 → Ca 2+ + 2Cl -, NaF → Na + + F -.
Dissotsilanish jarayonida sharoitga qarab vodorod kationlari ham, anionlar - gidroksid ionlari ham bir vaqtda hosil bo'lishi mumkin bo'lgan elektrolitlar amfoter deyiladi. Misol uchun,
H 2 O H + + OH -, Zn (OH) 2 Zn 2+ + 2OH -, Zn (OH) 2 2H + + ZnO 2 2- yoki Zn (OH) 2 + 2H 2 O 2- + 2H +.
Kation- ijobiy zaryadlangan va u. U musbat elektr zaryadining kattaligi bilan tavsiflanadi: masalan, NH 4+ bir zaryadli kation, Ca 2+.ikki marta zaryadlangan kation. IN elektr maydoni kationlar manfiy tomonga o'tadi elektrod - katod
Yunon tilidan olingan "pastga tushish, pastga tushish". Atama kiritildi Maykl Faraday ichida 1834 yil.

Foydalanilgan adabiyotlar.

1. Fayzullaеv O. “Analitik kimyo”. Toshkеnt, «Yangi asr avlodi», 2006.

2. K.R.Rasulov “ Analitik kimyo” G’ofur G’ulom nashriyoti, Т 2004.

3. Fayzullaеv O. Turabov N., Ro’ziev E., Quvatov A., Muhamadiev N. “Analitik kimyo. Laboratoriya mashg’ulotlari”. Toshkеnt, «Yangi asr avlodi», 2006