Farmatsevtika o‟quv instituti talabalari uchun adabiyoti


Download 2.64 Mb.
Pdf ko'rish
bet7/50
Sana15.12.2019
Hajmi2.64 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   50

+3KOH=K
3
[Al(OH)
6
]
                                                                                                    
 
Kompleks  birikmalarning  nomlanishi  va  geometrik  tuzilishi  keyinchalik  alohida 
to‘xtalinadi. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4- bob. Kimyoviy reaksiyalarning energetikasi va yo‟nalishi 
                 4.1.Kimyoviy reaksiyalarning energetikasi                        
            Barcha  kimyoviy  jarayonlar  issiqlik  chiqishi    yoki    yutilishi    bilan  ro‘y  beradi.  Kimyoviy 
reaksiyalarda  ajralib  chiqadigan  yoki  yutiladigan  issiqlik  miqdori  reaksiyaning  issiqlik  effekti 
deyiladi.  Issiqlik chiqishi bilan  boradigan  reaksiyalar ekzotermik(Q

O, 

H

O),  issiqlik yutilishi 
Q

O, 



 O) bilan boradigan reaksiyalar endotermik reaksiyalar deyiladi. 
            Reaksiyalarning issiqlik effektlarini o‟rganadigan bo‟lim termokimyo deyiladi. Issiqlik  
effekti  ko‘rsatilgan  reaksiya tenglamalari  termokimyoviy tenglamalar deb ataladi.  Reaksiyaning  
issiqlik effekti moddalarning tabiatiga, agregat holatiga   sharoitga bog‘liq.  Reaksiyalarning issiqlik  
effektlari bir  xil  standart sharoitda o‘rganiladi.   
          Standart  sharoit    deganda  298  K(25
0
S)  harorat  va  101,325  kPa  bosim  tushuniladi. 
Termokimyoviy  tenglamalarda    moddalarning    agregat    holatlari    ko‘rsatilib,    bunda  kasrli 
koeffitsientlar ham ishlatish mumkin.    

 
 
27 
                 2H
2
(g)   + O
2
(g)   = 2H 
2
O (s)  + 571,6 kJ 
                 H 
2
(g)  + 1/2O
2
(g)   = H
2
O(s)  + 285,8 kJ 
                 H
 2
(g)  + 1/2O
2
(g)  = H
2
O (g)  + 241 kJ 
                  N 
2
(g)  + O
2
(g)  = 2NO (g)  -  180,5 kJ 
                 1/2N
2
(g) O  + 1/2O
2
(g) O  = NO (g)   - 90,25 kJ 
           Termokimyoning  asosi  G.I.Gess(1841  y.)  qonunidan  iborat  bo‘lib,  u  quyidagicha 
ta‘riflanadi: 
           Reaksiyaning issiqlik effekti reaksiyada ishtirok etuvchi moddalarning  boshlang‟ich va 
oxirgi holatlarigagina  bog‟liq bo‟lib, jarayonni qaysi usulda  olib borishga bog‟liq emas. 
          Masalan: C(grafit)  +O
2  
(g)=CO
2
 (g)     

H
1
=  -396,0 kJ   
          Bu jarayon ikki bosqichda amalga oshirilishi mumkin. Uglerod  grafit  holatidan  CO gacha 
oksidlanishi  va ikkinchi bosqichda CO ning CO
2
 gacha oksidlanishi: 
             2C(grafit)  +0,5  O
2
= 2 CO      

H
2
 = -110,5 kJ     
             CO(g) +0,5O
2
= CO
2
                

H
3
  = -285,5 kJ 
              Bu yerda dastlabki va oxirgi moddalarning  holatlari bir xil bo‘lgani uchun:   
                                    

H
1
     =

H
2
    +

H
3
      
            Tajribalar  jarayonida 

  H
1
  va 

H
2
  juda  oson  aniqlanishi  mumkin. 

H
3
  esa    Gess  qonuni 
asosida hisoblab  topiladi:           
                             

H
3


H
1
-

H
2
= -396,0 –(-110,5)= -285,5 
          Reaksiyaning issiqlik effekti sistema ichki  energiyasi   va   entalpiyasi  o‘zgarishi   natijasidir.  
Sistemaning  ichki energiyasi uning barcha energiyalari yig‘ndisi bo‘lib unga moddani tashkil etgan 
atom  va  molekulalarning  ilgarilanma,    aylanma    harakatlari  hamda    yadro    va    elektronlarning 
energiyalari  va  hokazo  barcha  energiyalar  kiradi.  Ichki  energiyaning  mutlaq  qiymatini  o‘lchab  
bo‘lmaydi,  faqat uning o‘zgarishi ( 

U) ni o‘lchash mumkin. 
          Termodinamikaning  I  qonuniga  muvofiq  sistemaning  ichki  energiyasi  atrof  muhit  bilan  
issiqlik  almashinuvi  bo‘lguniga  qadar  o‘zgarmas  bo‘ladi.  Agar  sistemaga  tashqaridan  qo‘shimcha 
issiqlik  energiyasi  (Q)  berilsa,    sistema  bir  holatdan  ikkinchi  holatga  o‘tadi.    Yutilgan  issiqlik 
miqdori  sistema  ichki  energiyasining  o‘zgarishiga  va  tashqi  kuchlarga  qarshi  bajarilgan    ishning 
yig‘indisiga teng bo‘ladi: 
                                

Q = (Q
2
 –Q
1
)=

U + A            

U = U
2
 - U

     Bajarilgan ish esa, sistema bosimi doimiyligida  (p=const) 
                                     A = P

V = P(V
2
 –V
1

             Q 
p
 =  

U + P(V
2
 –V
1
) = U
2
-U
1
 + P(V
2
 –V
1
) = 
                            =(U
2
 + PV
2
) - (U
1
 + PV
1
) = H
2
 - H
1
 
                                        Q
p
  = H
2
 - H

 = 


                   H   =  U + PV      yoki     

H=

 U + P


            

H  -  kattalik  entalpiya  deb  ataladi.Entalpiyani  kengaygan  sistemaning  energiyasi  deyish 
mumkin.  O‘zgarmas  bosimda  boradigan  kimyoviy    reaksiyaning    issiqlik  effekti  sistema 
entalpiyasining o‘zgarishiga teng. 
            O‘zgarmas  hajmda  (V=const)    boradigan  jarayonlar  uchun  jismga  beriladigan  issiqlik 
miqdori uning ichki energiyasini o‘zgarishiga sarf bo‘ladi: 
                               Q
v
 = U
2
 - U

 = 


                                      Q
v
  = 


           Yuqoridagilar asosida quyidagi xulosaga kelish mumkin: 
                                   Q
p
 - Q
v
 = P


          Doimiy  bosim  va  hajmdagi  issiqlik  effektlari  ayirmasi  shu  gazning  kengayish  ishiga  teng 
.Agar bu kattalikni Mendeleyev-Klayperon tenglamasiga qo‘yilsa: 
                                      P

V= 

nRT 
 hosil  bo‘ladi.  Bu  erda 

n  –reaksiyada  ishtirok  etayotgan  gazsimon  moddalarning  mol 
miqdorlarining  o‘zgarishi.  Agar  shu  tenglamani  izobar  va  izoxor  issiqlik  effektlari  farqiga 
bog‘lansa: 

 
 
28 
                Q
p
 - Q
v
 =

nRT  yoki  

H=

 U + 

nRT 
        Agar 

n=0,  bo‘lsa    

H=

 U. Agar kimyoviy jarayonda qattiq va syuq moddalar ishtirok etsa  

n  ni  hisoblashda  ular  e‘tiborga  olinmaydi.Kimyoviy  jarayonlarda  modda  miqdorining  o‘zgarish 
soni (

n) stexeometrik koeffisientlar o‘zgarishiga tengligini hisobga olish kerak. 
         Masalan: suyuq suvning hosil bo‘lish issiqlik effektini hisoblang?  
298 K da jarayonning o‘zgarmas hajmdagi issiqlik effekti -284,2   kJ/mol ga  teng. 
                                2H
2
(g) +O
2
(g)=2H
2
O (s) 
         

n=

n  mahsulotlar-

ndastlabki  moddalar=0-3=-3.  Bu  qiymatni  quyidagi  tenglamaga 
qo‘yamiz: 
                    

H=

 U + 

nRT=-284,2-3
*
8,314
*
298=-284,2-7,4=-291,6 kJ/mol. 
 
        Ekzotermik jarayonlarda sistemaning ichki energiyasi va entalpiyasi kamayadi, shu sababli    
                              

U < 0;     

H < 0  bo‘ladi. 
          Endotermik jarayonlarda  esa sistemaning ichki energiyasi ortadi, shu sababli   
                                    

U > 0 ;   

H > 0.  
 
 
                                  4.2.Termokimyoviy hisoblashlar 
           Termokimyoviy  hisoblashlarda  moddalarning  standart  hosil  bo‘lish  issiqligi  (entalpiyasi) 
tushunchasi  ishlatiladi.  Standart  sharoitda  1  mol  murakkab  moddaning  oddiy  moddalardan  hosil 
bo‘lishidagi reaksiyasining issiqlik effekti shu moddaning standart hosil bo‘lish issiqligi  (

H
o
 f,
298

deyiladi.  Bu  yerda  f-  ingliz  tilidagi  ―formation‖  –  hosil  bo‘lish  (oбразование)    ma‘nosini  beradi.  
Bunda  moddaning  agregat  holatini  ko‘rsatish  zarur.  Oddiy  moddalarning  standart  hosil  bo‘lish 
entalpiyalari  (gazsimon  kislorod,  suyuq  brom,  iod  kristallari,  rombik  oltingugurt,  grafit  ba  boshqa 
oddiy  moddalarning)  ham    hosil  bo‘lish  issiqliklari    nolga  teng.  Ba‘zi  moddalarning  hosil  bo‘lish 
issiqliklari 9-jadvalda keltirilgan.           
           
9- jadval. Ba‘zi moddalarning standart hosil bo‘lish entalpiyalari(

H
o
f,298

             qiymati   
    Modda 

H
o
f,298 
,kJ/mol 
Modda 

H
o
f,298
,kJ/mol 
Al(g) 
Al
3+
(s) 
Al
2
O
3
(k) 
Al
2
(SO
4
)
3
 
C(olmos) 
CH
4
(g) 
CO(g) 
CO
2
(g) 
CaCO
3
(k) 
CaCl
2
(k) 
CaF
2
(k) 
CaO(k) 
Ca(OH)
2
 (k) 
Cl(g) 
Cl
-
(g) 
Cl
-
(s) 
H(g) 
H
+
(g) 
H
+
(s) 
HBr(g) 
HCl(g) 
326,3 
-530,0 
-1676,0 
-3442,2 
        1,828 
   -74,86 
  -110,5 
-393,5 
-1206,9 
-796,3 
-1220,5 
 -635,5 
-986,8 
121,3 
-233,6 
-167,2 
217,98 
1536,2 

-35,98 
-92,3 
H
2
O(s) 
H
2
SO
4
(s) 
K+(s) 
KCl(k) 
KClO
3
(k) 
KNO
3
(k) 
KOH(k) 
MgSO
4
(k) 
MgSO
4*
7H
2
O(k) 
N(g) 
NO(g) 
NO
2
(g) 
NO
3
-
(s) 
Na(g) 
Na
+
(g) 
NaCl(k) 
NaOH(k) 
Na
2
SO
4
(k) 
O(g) 
O
3
(g) 
OH
-
(s) 
-285,3 
-814,2 
-251,2 
-435,9 
-391,2 
-493,2 
-425,8 
-1301,4 
-3384 
472,7 
90,25 
33 
-207,5 
108,3 
606,1 
-411,1 
-425,6 
-1384,6 
246,8 
142,3 
230,2 

 
 
29 
HF(g) 
HI(g) 
NH
3
(g) 
HNO
3
(s) 
H
2
O(g) 
-288,6 
25,9 
-46,19 
-174,1  
-241,82 
S(monoklinik) 
SO
2
(g) 
SO
3
(g) 
SO
3
(s) 
ZnO(k) 
0,30 
-296,9 
-396,1 
-439,0 
-350,8 
 
   Masalan:  H
2(g) 
 + 1/2O
2(g)
 = H
2

(s)
       

H
o
 
f,298 
   = - 285,3 kJ/mol 
                           H
2(g) 
 + 1/2O
2(g)  
= H
2
O
 (g) 
    

H
o
 
f,298 
 = - 241,8 kJ/mol 
            Yuqorida ta‘rifi keltirilgan Gess qonunidan quyidagi xulosalar kelib chiqadi: 
1)  reaksiyaning  issiqlik  effekti  reaksiya  mahsulotlari  hosil  bo‟lish  issiqliklari 
yig‟indisidan  dastlabki  moddalarning  hosil  bo‟lish  issiqliklari    yig‟indisining 
ayirmasiga teng. 
                       aA+bB=cC+dD 
               

 H
o
 
reaksya
 = 

H
o
 
f, 298 mahsulotlar
 -  

H
o
 
f, 298 dast.moddalar
 
                

H
o
 
f,  298  mahsulotlar
-standart  sharoitda  mahsulotlar  hosil  bo‘lish  issiqliklari  yig‘ndisi;  

H
o
 
f, 298 dast.moddalar
 –standart sharoitda dastlabki moddalarning hosil bo‘lish issiqliklari yig‘indisi. 

 H
o
 
reaksya
-standart sharoitda kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti. 
                Misol:     Al
2
O
3(k) 
 + 3SO
3(g)
 = Al

(SO
4
 )
3(k)  
  
        Reaksiyaning  issiqlik effektini hisoblang. 

H
o
 
f,298 
Al
2
O
3(k) 
   = - 1675,1 kJ/mol; 
        


o
f,298 
SO
3 gaz 
    = -  396,1 kJ/mol; 


o
f,298 
Al
2
(SO
4
)
3 
 = - 3434,0 kJ/mol 

H
o
reaksya 
=(

H
o
f,298
 Al
2
(SO
4
)
3
)  - (

H
o
 
f,298 
Al
2
O
3
+ 3

H
 o
f,298 
SO
3
 ) = 
 - 3434 - [-1675,1 + 3(-396,1)] = - 570,6 kJ/mol 
           2)  Kimyoviy    reaksiyaning  issiqlik  effekti  reaksiyaga  kirishuvchi      moddalar  yonish 
issiqlik    effektlari    yig‟indisidan    reaksiya      mahsulotlari  yonish  issiqlik  effektlari 
yig‟indisining  ayirmasiga teng.      
  Yonish  issiqligi  deb  1  mol  moddani    mo‘l  kislorod  ishtirokida  oddiy  oksidlargacha  yonishida 
ajraladigan issiqlik miqdori tushuniladi.Yuqorodagi ta‘rifga ko‘ra: 
                   


o
reaksya  
=


o
f, 298 dastl.moddalar
-  


o
f, 298 mahsulotlar 
           Kislota  va  asos  reaksiyaga  kirishib,  1  mol  suv  hosil  bo‘lishida  ajralib  chiqqan    issiqlik 
miqdori neytrallanish issiqligi deyiladi. Kuchli kislota va kuchli asoslarning suyultirilgan eritmalari  
reaksiyaga kirishganda  neytrallanish issiqligi standart sharoitda o‘zgarmas qiymatga ega. 
              2NaOH
(S)
+H
2
SO
4(S) 
= Na
2
SO
4(S) 
+ 2H
2
O     


o
neytrallanish
 = - 57,5 kj/mol 
              
        Ko‘pdan  ko‘p  moddalarning  standart  sharoitdagi  hosil  bo‘lish  va  yonish  issiqliklari  
jadvallarda  berilgan  bo‘ladi.Shu  qiymatlar  asosida  juda  ko‘p  jarayonlarning  issiqlik  effektlarini 
hisoblash mumkin.                   
             1)erish jarayoni: 
               KOH
 (k) +
 aq     

   K
+
(eritma)
 +OH
-
(eritma) 
              
                   -425,8             -251,2        -230,2 
       

H
o
erish
=|(-251,2+(-230,2)|-(-425,8)=- -55,6 kJ/mol 
            2) natriyning kristall holatdan bug‘ga o‘tishi uchun: 
                   Na
(k)
     

   Na
(g) 
                       O              108,3 
              

H
o
bug‘lanish
 =108,3- 0 = 108,3 kJ/mol 
             3)Ikki atomli molekulalarning atomlarga parchalanih jarayoni uchun: 
                                  Cl
2
 
(g)  

2Cl
(g)
 

2(121,3) 
                             

H
o
dissotsilanish
= 2(121,3)-o=242,6kJ/mol 
             4) Vodorod atominig ion holatga o‘tishida ionlanish jarayoni uchun: 
                            H
(g)

    H
+
      +     e
-
 
                          217,98   1536,2 

 
 
30 
                     

H
o
ionlanish
= 1536,2- 217,98=1318.22kJ/mol 
          Termokimyoviy 
hisoblar 
asosida 
kimyoviy 
bog‘lar 
energiyasi,kristall 
panjara 
energiyasi,suyuqlanish,  erish,  gidratasiya,molekulararo  ta‘sirlar,  fazalar  o‘zgarishidagi  va  boshqa 
holatlardagi  issiqlik effektlarini aniqlash mumkin. 
 
                               4.3. Kimyoviy reaksiyalarning yo‟nalishi 
            Entropiya.  Mikrozarrachalarga  betartib  harakat  xosdir.    Faraz    qilaylik,  biriga    azot  
ikkinchisiga    kislorod  to‘latilgan  ikki  idish  bir-biri  bilan  tutashtirilgan  bo‘lsin.  Shu  idishlarni 
tutashtiruvchi  jo‘mrak  ochilsa,  gazlar  bir-biri  bilan    aralasha  boshlaydi.    Aralashish    azot    va  
kislorod  ikkala  idishda  bir  tekis  taqsimlanguncha  davom  etadi.  Bu  jarayon  hech  qanday  energiya 
o‘zgarishisiz o‘z  o‘zidan sodir bo‘ladi. Lekin teskari  jarayon ya‘ni gazlarning qaytatdan kislorod 
va  azotga  ajralishi  o‘z-o‘zidan  sodir  bo‘lmaydi.  Chunki  gazlar  aralashib  ketganda  ularning  
betartibligi katta bo‘ladi,  ajralgan holat esa tartibli holatdir. 
          Har  qanday  sistema  o‘zining  betartibligini  oshirishga  intiladi.  Tartibsizlikning  miqdoriy  
o‘lchovini  belgilaydigan  holat  funksiyasi entropiya deyiladi  va  S  bilan belgilanadi.  Moddaning 
entropiyasi moddaning shu holatda turish ehtimolligining logarifmiga to‘g‘ri proporsionaldir. 
                                                  S = k lnW 
          Bu  tenglama  Bolsman  tenglamasi  deyiladi.  k  -  Bolsman  doimiysi.W  -  shu  holatning 
ehtimolligi. 
         Entropiyaning  mutlaq  qiymatini  o‘lchab  bo‘lmaydi.    Faqat  sistema  bir  holatdan  ikkinchi 
holatga o‘tgandagi entropiya o‘zgarishini  o‘lchash mumkin. Izolirlangan sistemada entropiyaning 
o‘zgarishi 

S  quyidagi formula bilan ifodalanadi: 
                                 2-  holatdagi tartibsizlik 
              S = R ln   ----------- ---------------------------  
                                 1 -holatdagi tartibsizlik 
 
           Entropiyaning o‘lchov birligi  -  j/mol
*
K. 
           Modda qattiq holatdan suyuq holatga, suyuq holatdan gaz holatga o‘tganda uning entropiyasi 
ortadi.  
          Sistema    entropiyasining  o‘zgarishi  issiqlik  miqdori  o‘zgarishini  absolut  temperaturaga 
nisbatiga tengdir: 
                                               

Q 
                                    

S = -------- 
                                                T   
 
          

Q –issiqlik miqdori o‘zgarishi;  T-absolyut harorat,K; entropiya birligi J/K. 
          Misol: 1 mol muzning erishida entropiya o‘zgarishini aniqlang.  Q - muzning erish issiqligi, 
6016,432 j/mol;  T = 273,15 
                      

S =    6016,432/273,15= 22 j/mol    
     Sistema hajmi ortsa, uning entropiyasi ortadi. 
                   1) C(k)  + CO
2
(g)   =  2CO (g) 
                                      1v            2v 
                      

S
1
              

S
2
           

S
2
 > 

S
1
        demak,      

S  > 0 
                  2) 
2
 + 3H

= 2NH
3
 
                     1v       3v         2v 
            Sistemaning hajmi kamayyapti, ya‘ni entropiyasi kamayayapti   

S  < 0 
           3) Agar reaksiyada sistemaning hajmi o‘zgarmasa,  uning entropiyasi ham o‘zgarmaydi. 
                                    H
2
  + Cl
2
 = 2HCl 
                                    1v      1v        2v                 

S  = 0 
           Kimyoviy jarayonlarning   o‘z-o‘zidan  sodir  bo‘lishiga ikki narsa  ta‘sir qiladi.  birinchidan 
sistema  o‘zining  energiyasini  kamaytirishga  intiladi.  Zarrachalar    o‘zaro    birikib  yirik  zarrachalar 
hosil qilishga intiladi. Chunki ko‘p birikish reaksiyalari ekzotermik reaksiyalardir. 
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   50




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2020
ma'muriyatiga murojaat qiling