1 мавзу Кириш. Физик кимёвий тахлилнинг асосий тушунчалари

1.3. Хисобни жараённинг моддий баланс тенгламаси асосида олиб бориш.

Агарда система холати ўзгарганда суюқ фазада ўзгармас компонент бўлмаса, у холда холат диаграммаси асосида миқдорий хисоб олиб боришнинг кўп қиррали яъни жараённинг моддий баланс тенгламасини тузишга асосланган усули қўлланилади.

Моддий баланс тенгламаисни тузишда, унинг чап тарафига системани бошланғич холатидаги таркибий қисмлари миқдори, унг тарафга эса жараён тугагандан сунг хосил бўлган таркибий қисмлар миқдори ёзилади. Сунг хар бир кимёвий бирикма ёки ион учун хос моддий баланс тузилади ва номалум катталиклар топилади.
Моддий баланс компонентларни концентрациясини ифодалаш усулига қараб моль бирлигида (Вантт-Гофф усули) ёки оғирлик бирлигида ифодаланиши мумкин.


1.3.1. Моддий баланс тенгламасини Вант-Гоффа усулида тузиш.

Вант-Гофф усулида хисоб олиб боришда система суюқ фазасини бошланғич ва охирги таркиби, туз моль сонларини 1000моль сувга нисбати орқали ифодаланилади (бу моль бирлик МБ (МЕ) деб аталади).

Бир моль бирлик - 40 моль NaCI ва 1000 моль Н₂О дан иборат бир моль бирлик эритма таркиби қуйидагича ифодаланилади:
40NaCI + 1000 H₂O Бунинг оғирлиги эса 40*58,44 + 1000*18 = 2337,6 + 18000 = 20337,6 гр = 20,337 кг.
Бу ерда 58,44 ва 18 – NaCI ва H₂O нинг молекуляр оғирликлари.
Вант-Гофф усули, система таркиби ва уни таркибий қисмларидаги тузлар мол сонини 1000 мол сувга нисбатида ифодаланган холда қулланилади. Аммо бу усулни қуллаш система таркиби оғирлик массасида ифодаланган баъзи бир холларда, мақсадга мувофиқ бўлиши мумкин. Буни мухим томони, мураккаб таркибли қаттиқ фаза кристалланиши кузатиладиган жараёндаги хисобга тегишли эканлигидадир.
Амалий қулланиш назариясини топиш учун моляр бирликдан оғирлик бирлигига ва аксинча оғирлик бирлигидан моляр бирликка утиш бўйича оғирлик фоизларида берилган холат диаграммалар асосида бирнеча мисолни ечими келтирилади.
Масала 6. 2000кг 35%-ли NaBr эритмаси вакуум остида 30⁰С да тўйинган эритма олингунча бўғлатилади. Бўғлатилган сув миқдорини топинг.

Расм-4. NaBr-Н₂О нинг фазавий диаграммаси.

NaBr-Н₂О нинг фазавий диаграммасига бошланғич М ва охирги N эритма таркиби фигуратив нуқтаси киритилади (расим–4) ва уларнинг таркиби аниқланади.
М эритма 35% NaBr ва 65% Н₂О
N эритма 55,1% NaBr ва 44,9% Н₂О
Эритма таркибини МЕ да ифодалаймиз:
100 кг М эритмада:
35 : 102,92 = 0,34 кмоль NaBr
65 : 18 = 3,61 кмоль Н2О бўлади.
Бу ерда – 102,92 ва 18 мос холда NaBr ва Н₂О нинг молекуляр оғирлиги.
Бу эритмадаги NaBr нинг 1000 моль сувдаги мол сонлари (0,34:3,61)1000=94 моль NaBr
Шундай қилиб М эритмани моляр бирлигидаги таркиби:
94 NaBr + 1000 Н₂О
Шунга ухшаш холда N таркибли эритма МБ таркиби хам аниқланади
214 NaBr + 1000Н₂О.
Жараённи М эритмадаги моляр бирликда (1 МБ) ифодаланган моддий балансини умумий тенгламасини тузамиз:
1 МБ эритма М = ХН₂О + уМБ эритма N
Бу ерда Х – бўғланган сув миқдори, моль; у- бўғлатишдан сунг хосил бўлган моляр бирликдаги N таркибли эритманинг миқдори.
Бу тенгламага, бошланғич ва охирги эритмаларни таркибини қўйиб, М эритмани изотермик бўғлатиш жараёнини кенгайтирилган моддий балансини оламиз:
94 NaBr + 1000Н₂О = ХН₂О + у(214 NaBr + 1000Н₂О)
Номалум Х ва у миқдорларини аниқлаш учун хар бир компонентларга тегишли моддий балансларни тузамиз.
Бунинг учун тенглик белгисининг унг ва чап томонларига муайян компонентга тегишли доимийлар сон қийматларини ёзамиз:
Н2О бўйича тенглама 1000 = Х + 1000у
NaBr бўйича тенглама 94 = 214у.
Бу тенгламаларни ечиб Х=570 ва у=0,43 топамиз. Шундай қилиб бир моляр бирликли М эритма бўғлатилганда 570 моль Н₂О буғланади ва 0,43 МБ N таркибли эритма қолади.
Энди оғирлик бирлигига айлантирамиз:
М таркибли 1 МБ эритма оғирлиги
94*102,92 + 1000*18 = 27670 = 27,67 кг
N таркибли 1МБ эритма оғирлиги
214*102,92 + 1000*18 = 40500г = 40,5кг
N таркибли 0,43 МБ эритма оғирлиги
40,5*0,43 = 17,42кг
570 мол Н2О оғирлиги 570*18 = 10250 = 10,25кг
Демак 27,67кг М таркибли эритма бўғлатилганда 10,25кг Н₂О бўғланади ва 17,42 кг N таркибли эритма қолади.
2000кг М таркибли эритмадан
Н₂О-ни бўғлатиш керак. Натижада
N таркибли эритма олинади.
Мустақил ишлаш учун топшириқ: Биринчи мисолдаги вариантлар t₁⁰C да бўғлатилса.