1-Laboratoriya ishi: Moddalarning molekulyar tuzilishini. Refraktometrik usul bilan o’rganish

Jadval. Sirt tarangligi, paraxor va tеrmodinamik paramеtrlarni aniqlash natijalari

T, K

Manomеtr ko`rsatkichlari

Тkritik,

Рtaj.

Рnaz.

G,

S,

H,

Etalon suyuqlik

O`rganilayotgan suyuqlik

Т,К

J/mol

J/mol grad

J/mol

h1

h2

h et,

et, din/sm

h1

h2

hx

x, din/sm

293,2

303,2

313,2

323,2

Tеrmodinamik kattaliklarni hisoblayotganda  ning o`lchov birligini hisobga olish kеrak. Ma'lumotnomalarda  ning o`lchov birligi din/sm larda kеltiriladi, u esa 10^-7 J/sm² yoki 10^-3 J/m²ga tеng. Tajriba yakunida o`lchov xatoliklari baholanadi.

[9, 100-105 b.];[6, 459-486 b.];[10, 45-68 b.];[7, 270-305 b.]; [11, 169-174 b.]; [5, 489-494 b.].


4-Laboratoriya ishi: Sirt tarangligini uzilib tushayotgan tomchi metodi bo’yicha aniqlash.

Ishdan kuzatilgan maqsad: 1. Sirt tarangligini ikki xil metod, ya’ni uzilib tushayotgan tomchini tortib ko‘rish va suyuqlik kapillyarda yuqoriga qancha ko‘tarilishiga qarab o‘lchash metodlari bilan tanishish.

2 . Sirt tarangligiga temperatura qanday ta’sir etishini kuzatish.

Ish uchun kerakli jihozlar: Stalagmometr, qisqichi bor shtativ; 100 ml li to‘rtta stakan. Eritmalar: Metil spirt (CH₃OH), etil spirt (C₂H₅OH) va amil spirt (C₃H₁₁OH) ning 1,0 molyar eritmalari.
Nazariy qism.

Suyuqlik tomchisi sharga o‘xshaydi, bunda uning yuzasi juda kichik bo‘ladi.

Suyuqlik sirtiga parda qoplagandek bo‘lib, bu parda suyuqlikni siqib turgandek tuyuladi.

Suyuqlik sirtida bunday qavat (parda) paydo bo‘lishi quyidagicha tushuntiriladi. Suyuqlik ichida A molekula bor deb faraz qilaylik (43-rasm). Uning sirtiga shar chizamiz, sharning radiusi shu molekula bilan uni o‘rab turuvchi suyuqlik molekulalari orasidagi o‘zaro tortishuv kuchi sezilarli masofaga teng bo‘lsin. Bu teng kuchlar xamma tomonga simmetrik ravishda ta’sir etgani sababli, ularning teng ta’sir etuvchi kuchi nolga teng bo‘ladi.

B molekula boshqa holatda turibdi. Bunda uyuqlik molekulalari bor tomondan ta’sir etuvchi tortilish kuchlari suyuqlik yo‘q tomondan ta’sir etuvchi kuchlar bilan muvozanat holatida emas; shu sababli bu molekulaning teng ta’sir etuvchi tortilish kuchi suyuqlik tomonga, ya’ni pastga yo‘nalgan bo‘ladi, molekula suyuqlik ichiga tortilib kirishga intiladi.

Suyuqlikning sirt qavatini hosil qilib turuvchi barcha molekulalar xuddi shunday holatda bo‘lganligidan shu suyuqlikning sirt qavatiga normal yo‘nalgan ichki bosim vujudga keladi.

Suyuqlik sirtida molekulalararo tortilish kuchlari muvozanatga kelmagan molekulalar borligi uchun, sirtqi qavatda sirtqi erkin energiya paydo bo‘ladi, bu energiya doim kamayishga intiladi. Suyuqlik sirtida sirt tarangligi xossasiga ega bo‘lgan parda hosil bo‘lgandek tuyuladi.

Suyuqlik sirtini kengaytirish uchun, yani uning sirt tarangligini engish uchun ma’lum ish bajarish zarur. Sirtni 1sm² kengaytirish uchun zarur bo‘lgan ish sirtqi energiyaning o‘lchovi sifatida qabul qilingan va u sirt taranglik koeffisienti yoki qisqacha sirt tarangligi deb ataladi.

Sirt tarangligini faqat yuza birligiga to‘g‘ri keladigon ish deb emas, balki shu sirtni cheklab turadigon chiziq uzunligi birligi (1 sm) ga ta’sir etuvchi va yuzani qisqartirishga intiluvchi kuch deb xam qarash mumkin.

Sirt tarangligiga ikki xil ta’rif berilganligidan uning o‘lchov birliklari xam ikki xil, ya’ni u yo 1sm² yuzaga to‘g‘ri keladigon erglar bilan, yoki 1 sm ga to‘g‘ri keladigon dinalar bilan o‘lchanadi. Sirt tarangligi xar ikki o‘lchamda ifoda etilganda xam uning qiymati son jihatdan bir xil bo‘ladi, chunki

Sirt tarangligi mavjud bo‘lgani sababli, kapilyar teshikdan oqib tushayotgan suyuqlik tomchi hosil qiladi. Tomchi og‘irligi sirt tarangligi ta’sirini engsa, u kapilyardan uzilib tushadi.

Kapillyar devorini xo‘llaydigan suyuqlik kapillyar ichida yuqori ko‘tarilishi xam sirt tarangligi natijasida yuz beradi. Buning sababi shuki, suyuqlik ( go‘yo kapillyar devoir bo‘lab oqayotgandek ) uning devorini xo‘llaydi va yuzani kamaytirishga intilayotgan sirt tarangligini oshiradi. Suyuqlik kapillyarda xo‘llovchi qavat ketidan asta – sekin ko‘tariladi, shuning hisobiga yuza kamayadi. Suyuqlik kapillyarda qanday balandlikka ko‘tarila olishi suyuqlik ustuni og‘irligi bilan belgilanadi. Sirt tarangligi kapillyar bo‘ylab ko‘tarilgan suyuqlik ustunining balandligi, diametric va zichligiga qarab hisoblab topilishi mumkin. Eritilgan moddalar suyuqlikning sirt tarangligini o‘zgartiradi. Bir xil moddalar sirt tarangligini ancha kamaytiradi, bunday moddalar sirtqi – aktiv moddalar yoki kapillyar –aktiv moddalar deb ataladi; boshqa xil moddalar esa, aksincha, sirt tarangligini oshiradi, ular sirtqi – aktivmas moddalar deb yuritiladi.

Sirtqi – aktiv moddalar bilan sirtqi – aktivmas moddalarning sirtqi qavat va eritma ichidagi konsentratsiyalari turlicha bo‘ladi. Sirtqi – aktiv moddalar konsentratsiyasi sirtqi qavatda eritma ichidagidan ko‘ra katta, sirtqi - aktivmas moddalar konsentratsiyasi esa buning aksicha, ya’ni sirtqi qavatdan ko‘ra, eritma ichida katta bo‘ladi. Moddaning eritma ichidagi konsentratsiyasiga nisbatan uning sirtqi qavatidagi konsentratsiyasi boshqacha bo‘lishi adsorbsiya deb ataladi. Modda konsentratsiyasini eritmaning sirtqi qavatida, ichki qavatlaridagi konsentratsiyasiga nisbatan kam yoki ko‘p bo‘lishiga qarab adsorbsiya musbat yoki manfiy deb ataladi.

Sirtqi – aktiv moddalar suvning sirt tarangligini ancha kamaytiradi; ko‘pgina organic birikmalar, masalan, spirtlar, aldegidlar, ketonlar, kislotalar sirtqi – aktiv moddalar qatoriga kiradi.

Yog‘ kislotalarning gomolog qatorida uglerod zanjiri uzayib brogan sari, sartqi – aktivlik tez ko‘payadi, bunda xar gal CH₃ gruppa qo‘shilganda sirtqi aktivlik o‘rtacha hisob bilan 3,2 marta ortadi. Demak, sirtqi aktivlik qancha oshsa, eritmaning sirt tarangligi qiymati xam muvofiq nisbatda shuncha kamayadi.


5-Laboratoriya ishi: TURLI TEMPERATURADA SIRT TARANGLIKI ANIQLASH.
Ishdan kuzatilgan maqsad: 1. Sirt tarangligini ikki xil metod, ya’ni uzilib tushayotgan tomchini tortib ko‘rish va suyuqlik kapillyarda yuqoriga qancha ko‘tarilishiga qarab o‘lchash metodlari bilan tanishish.

2. Sirt tarangligiga temperatura qanday ta’sir etishini kuzatish.

Ish uchun kerakli jihozlar: Stalagmometr, qisqichi bor shtativ; 100 ml li to‘rtta stakan. Eritmalar: Metil spirt (CH₃OH), etil spirt (C₂H₅OH) va amil spirt (C₃H₁₁OH) ning 1,0 molyar eritmalari. Vakuum hosil qilish uchun aspirator; yon tomonida o‘simta nayi va probkasi bo‘lgan keng probirka; ulushlarga bo‘lingan shkalasi bor spirtli manometr; 800-1000ml li stakan; 10-100’ temperaturani o‘lchash uchun 0,5’ ulushlarga bo‘lingan shkalali termometr; keng chambarak mahkamlangan shtativ; asbest qoplangan simto‘r; aspiratorni mahkamlab osib qo‘yish uchun keng qisqichli shtativ.
Sirt tarangligi qiymati faqat suyuqlikning tabiatiga emas, balki temperaturaga ham bog‘liq. Temperatura ortishi bilan sirt tarangligi kamayadi. Bu bog‘lanishni Rebinder asbobi bilan kuzatish qulay.

Sirt tarangligini Rebinder asbobi yordamida o‘lchash metodi tekshirilayotgan suyuqlikka uchi kapillyar vertikal nayni botirib, shu naydan havo puflashga asoslangan. Nayning suyuqlikka botirilgan uchidan havo pufakchalari chiqishi uchun qancha bosim P kerak bo‘lishi o‘lchanadi. Suyuqlikning sirt tarangligi qancha ko‘p bo‘lsa, havo pufakchasi chiqishi uchun shuncha ko‘ p bosim talab qilinadi. Shunday qilib

σ = kP (1)
bunda σ - sirt tarangligining qiymati;

k - shu asbob uchun doimiy bo‘lgan proporsionallik koeffitsienti, uning qiymati nayning kapillyar uchi radiusiga bog‘liq.

Pufakcha chiqish paytidagi bosim manometr bilan o‘lchanadi.

Kapillyar konstantasini topish uchun avval tekshiriladigan suyuqlik emas, balki sirt tarangligi ma’lum bo‘lgan boshqa suyuqlik, masalan, distillangan suv olinadi. Agar bunda pufakcha uzilib chiqish paytidagi maksimal bosim P₀ ga teng bo‘lsa, asbob konstantasi
k = σ₀/P₀ (2)
bo‘ladi.

Asbob konstantasi hisoblab chiqarilgandan keyin tekshiriladigan suyuqlikning har xil temperaturadagi sirt tarangligi qiymati formula (2) yordamida topiladi.

Sirt tarangligini Rebinder metodi bilan o‘lchash uchun ishlatiladigan asbobning tavsifi.
Asbob (47-rasm) yonida o‘simta nayi (4) bo‘lgan shisha idish (1) dan iborat, asbobga manometr (5) kavsharlangan. Idish (1) ning og‘zi probka (3) bilan zich bekitiladi, bu probkadan uchi kapillyar qilib cho‘zilgan shisha nay (2) o‘tkazilgan. Nay (4) ning egik uchi aspirator (6) og‘zini zich berkitib turgan probka orqali o‘tkaziladi. Idish (1) dagi suyuqlikni istslgsn temperaturagacha isitish uchun shu idish suv solingan katta stakanga (rasmda ko‘rsatilmagan) botirib qo‘yiladi, bunda stakandagi suv talab qilingan temperaturada tutib turiladi.
Tajriba.

Aspiratorga suv to‘latilib, uni tagiga kosacha (8) qo‘yiladi. Tajriba boshlash oldida suyuqlik manometrning har ikki tomonida ham bir xil balandlikda turishi kerak. Idish (1) ning to‘rtdan bir qismicha distillangan suv quyiladi, og‘zi probka (3) bilan bekitiladi va probkadan o‘tkazilgan nay (2) ning kapillyar uchi suvga sal botirib qo‘yiladi. Idish (1) stakandagi suvning yarmigacha botirib qo‘yiladi, bunda stakandagi suv kerakli temperaturagacha isitilgan bo‘ladi. Idish (1) kerakli turg‘un temperaturagacha isigandan keyin aspiratorning jo‘mragi (7) buralib, sal ochiladi, bunda havo nay (2) ning kapillyar uchidan sanab bo‘ladigan tezlikda chiqadigan bo‘lishi lozim. Havo bir tekisda chiqa boshlagandan keyin manometrning har ikkala tomonidagi suyuqlik balandligining maksimal farqi kamida uch marta o‘lchanadi. Sath balandligining o‘rtacha qiymati (P₀) topiladi. Jo‘mrak (7) bekitiladi va stakandagi isituvchi suvning temperaturasi o‘lchab ko‘riladi. Suvning shu tajriba o‘tkazilgan temperaturadagi sirt tarangligi qiymati 7-jadvaldan topiladi (ilovaga qarang).

Nay (2) kapillyarining konstantasi k formula (2) bilan hisoblab chiqariladi.

Idish (1) dagi suv to‘kib tashlanadi, idish va nay (2) quritiladi. Idish (1) va nay (2) tekshiriluvchi suyuqlik bilan chayib tashlanadi. Shundan keyin idishga suv o‘rniga tekshirilishi lozim bo‘lgan suyuqlik quyiladi. Stakandagi suv 30^ gacha isitiladi; idish (1) suvli stakanga botiriladi va idish (1) dagi suyuqlikni stakandagi suv temperaturasigacha isitish uchun suv 10 minutcha aralashtirib turiladi. Aspirator ishga tushiriladi, tekshirilayotgan suyuqlik uchun manometrdagi suyuqlik sathlarining farqi (h) yuqorida ko‘rsatilgan tartibda o‘lchanadi va k ning qiymatini qo‘yib, tekshirilayotgan suyuqlik sirt tarangligining 30^ dagi qiymati formula (1) yordamida hisoblab chiqariladi. Tekshiriladigan suyuqlikning 40, 60, 80^ temperaturadagi sirt tarangligi ham xuddi shu tartibda topiladi.

Qilingan ish haqida hisobot.

1. 
   Tajribadan olingan ma’lumotlardan foydalanib, grafik chiziladi, buning uchun temperaturaning qiymati absissa o‘qiga va sirt tarangligining erg/sm2 hisobidagi ordinata o‘qiga qo‘yib chiqish.
   
2. 
   Sirt tarangligini Rebinder metodi bilan o‘lchash ustanovkasi sxemasini chizish.
   

9-Labaratoriya ishi: SAXARIMETR YORDAMIDA SAXAROZANING GIDROLIZLANISH REAKSIYASI KINETIKASINI O’RGANISH

Nazariy qism

Ko’pincha bir nechta modda ishtirokida boradigan reaksiyalar birinchi tartibli reaksiyalarning kinetic tenglamasi bilan ifodalanadi

(1)
Ushbu tenglamaga muvofiq bo’lgan holat bitta yoki bir nechta komponent mo’l miqdorda olinganida, reaksiya jarayonida ularning konsentratsiyalari o’zgarmas bo’lganda va reaksiya tezligi konsentratsiyaga kirganda kuzatiladi.

Mazkur turdagi reaksiyalarga saxarozaning gidrolizlanish reakisyasi inversiyasi ni misol qilish mumkin. Bu reaksiya kislotali muhitda (katalizator-H+) ketadi. Reaksiya natijasida glukoza va fruktoza hosil bo’ladi.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆
Reaksiya ikki bosqichda ketishi aniqlanadi. Birinchi bosqichda saxaroza protonlanadi.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н⁺↔ (С₁₂Н₂₂О₁₁)Н⁺

Bu bosqich tez boradi. Hosil bo’lgan zarracha boshlqng’ich moddalar bn muvozanatda bo’ladi. Shuning uchun maskur bosqich uchun muvozanat konstantasini quyidagi ko’rinishda yozish mumkin.

(2)

Ikkinchi bosqich-protonlangan molkulalarning gidrolizlanish bosqichlari:

(С₁₂Н₂₂О₁₁)Н⁺ + Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆ + Н⁺

–sekin boraadigan bosqich asosiy (limitlovchi) bosqich hisoblanadi. Uning tezligi

(3)

Ga teng. Bu joyda к₂ – ikkinchi bosqich tezligining tezligining konstantasi

Oraliq mahsulot (С₁₂Н₂₂О₁₁)Н⁺ ning konsentratsyalarini (1) tenglamadan toppish mumkin.1 tenglama 2 bilan birlashtirilsa

(4)

hosil bo’ladi. Suvning konsentratsiyasi saxarozaning konsentratsiyasidan ko’p bo’lganligi bois, suvning juda oz qismi reaksiyga kirishadi. Shuning uchun suvning konsentratsiyasini doimiy deb olish mumkin. Katalizator - vodorod ionlarini sarflanmaganligi uchun [H⁺]=const. Shunday qilib к₂К_сc_Н+c_Н2О = к –doimiy bo’lib, uni birinchi tartibli reaksiya tezligi konstantasi sifatida qarash mumkin. Ya’ni 4- tenglama 1- tenglama bilan bog’lanadi. 1 - tenglamani integrallab konsentratsiyaning vaqtga bog’liqligi ifodasini keltirib chiqariladi.

(5)

Bu joyda с₀ – т = 0 bo’lganda saxarozaning boshlang’ich konsentratsiyasi demak agar reaksiya birinchi tartibli bo’lsa unda konsentratsiya logarifmi vaqt mobaynida chiziqli tarzda kamayadi. 5 tenglama reaksiya tezligi konstantasini vaqt mobaynida konsentratsiyani o’lchash yo’li bilan aniqlash imkonini beradi:

Eritmalarning qutblangan nur tekisligini burish burchagi СМ-3 (yoki shunga o’xshash) polyarimertda o’lchanadi. Bu asbob trubka shakliga ega bo’lib, bir tomonida polyarizator, ikki tomonida analizator joylashgan. Harakatsiz polyarizator bir nechta Nikol prizmasidan tashkil topgan va yorug;lik manbayidan kelayotgan qutblanmagan nur dastasini bir yo’nalishda qutblangan nurga aylantirib beradi.analizator polyariator bilan bir optic o’qda joylashgan Nikol prizmasi bo’lib, u manashu o’qda aylana oladi. Analizator faqat malum tekislikda qutblangan yorug’likni o’tkazadi. Analizator dastasini aylantirib uni shundayxolatga keltirish mumkinki uni polyarizator orqali o’tgan yorug’lik so’nadi, polyarimetr okulyaridagi ko’rish doirasi bir tekis kuchsiz yoritilgan bo’ladi. Bunday xolat polyarizator va analizator o’rtasida optic faol muhit bo’lmaganda 0 nuqta sifatida olinadi

Agar polyarimetr rubkasi optic foal modda eritmasi joylansa qutblangan yorug’lik , qutblangan yorug’lik tekisligining burilishi hisobiga eritmadan o’tayotgan yorug’lik o‘tishi yorug’lik so’nishi uchun analizator qandaydur burchakka burilishi zarur. Polyarizator bilan birga 360°C ga bo’lingan shkalali limb ham aylanadi. Limb nonius deb ataladigan, bir biriga diametral joylashgan yordamchi shkalalarga nisbatan suriladi va burish burchagini 0,02° gacha aniqlikda o’lchash imkonini beradi.

O’lchash limbining o’ng shkalasida quyidagicha o’tkaziladi. Butun qiymatli graduslar limb shkalasida noniusning nolli bo’laklarida xisoblab beriladi. (0,5°C ham ahamaiyatga ega bo’lishi mumkin). Olingan songa limbning istalgan bo’linishi bilan muvofiq keluvchi nonius bo’laklariga tog’ri keluvchi nonius bo’laklariga tog’ri keluvchi kattalik ko’shiladi.

Ishning bajarilishi .

Ishni boshlashdan oldin uskunadan foydalanish yoruqnomasi bilan tanishish zarur. Saxaroza va kislotalarning boshlang’ich eritmalari tayyorlanad, termostatda ish rahbari tomonidan belgilangan temperaturada 25 minut saqlanadi. Ishni bajarish uchun polyarimetr trubkasiga havo pufakchalari paydo bo’lishini oldini olgan xolda suv to’ldiriladi va va shaffof probka bilan berkitiladi. Agar trubka atrofiga suv tekkan bo’lsa filtr qog’oz bilan artib tashlanadi va trubka polyarimetrga joylanadi. Uskuna okulyarida yarmi yoritilgan, yarmi qorong’u doira ko’rinishi kerak. Analizator dastasini aylantirib doira teng yoritilishiga erishiladi.bunday sozlash bir necha marta takrorlanadi.

Sekundomerni ishga tushirib, termostatlangan eritmalar kerakli hajmlarda aralashtiriladi, sekundamer tajriba oxirigacha o’chirilmasligi lozim. Polyarimetr trubkasi tezda tayyorlangan aralashma bilan to’ldiriladi, aralashma bilan to’ldiriladi, vaqtni belgilab burish burchagi o’lchanadi. O’lchash belgilangan vaqt mobaynida 8-10 marta takrorlanadi. Polyarimetda reaksiyani tugashini kutmasdan trubkaga quyishdan ortib qolgan aralashma boshqa termostatga o’tkaziladi va 15-20 minut davomida 60 – 70 °С da ushlab turiladi. Bunda reaksiya tez tugaydi. Keyin aralashma sovutiladi, trubkaga quyidagi burilish burchagi α_∞ o’lchanadi (α_∞< 0 ekanligini xisobga olish kerak).

Olinga natijalar asosida ln(α–α∞) ning т ga bog’liqlik grafigi chiziladi. Xosil bo’lgan to’g’ri chiziq ordina o’qini т = 0 da kesishish nuqtasi ln(α₀–α_∞) qiymatiga to’g’ri keladi. Reaksiya tezligi konstantasi quyidagi tenglama hisoblanadi va uning o’rtacha qiymati topiladi.