Analitik kimyoda ishlatiladigan reaksiyalar va jarayonlar Qaytar va qaytmas reaksiyalar. Kimyoviy reaksiyalarning tezligi

Izomorfizm, okklyuziya va adsorbsiya. Izomorfizm, okklyuziya va adsorbsiya tufayli cho‘kmalar ifloslangani sababli toza cho‘kma olish uchun qayta cho‘ktirishdan foydalanish maqsadga muvofiq. Binobarin, toza cho‘kma olish uchun hosil bo‘lgan cho‘kmani bir necha bor eritib, qayta cho‘ktirish kerak. Har qayta cho‘ktirishga kirishishdan oldin, cho‘kma eritmadan ajratiladi, bunda begona moddalar miqdori ancha kamayadi. Hosil bo‘ladigan cho‘kmalarning xossalariga analitik kimyodagi sifatiy va miqdoriy aniqlashlarning aniqligi va to‘g‘riligiga bog‘liq, shuning uchun ham analizda muayyan tuzilishli cho‘kmalar olish uchun sharoit yaratish zarur. Tushayotgan cho‘kmalarning tuzilishi va xossalari cho‘ktiriluvchi modda va cho‘ktiruvchining konsentratsiyalari, cho‘ktirish tezligi, harorat va aralashtirishga bog‘liq. Masalan, suyultirilgan eritmalardan BaSO₄ ning mayda kristallari cho‘kadi, konsentrlangan eritmalardan esa uning amorf cho‘kmasi hosil bo‘ladi. Shuning uchun ham kristall va amorf moddalar haqida emas, balki kristall va amorf holat haqida gapirish mumkin, chunki ko‘pchilik moddalar bir xil sharoitda kristall cho‘kma hosil qilsa, boshqa sharoitda amorf cho‘kma hosil qiladi.
Eritmadagi bir ionga ikkinchi ion eritmasi qo‘shilganda nima uchun cho‘kma hosil bo‘ladi? degan savol tug‘ilishi tabiiy. Bunday savolga javob berish uchun moddalardagi kimyoviy bog‘lanish tabiatining o‘zgarishi va cho‘kish uchun zarur konsentratsiyaning mavjud bo‘lishi kerakligini ta’kidlash yerak. Masalan, bariy xlorid yoki bariy nitrat eritmasiga natriy, kaliy, ammoniy sulfatlari yoki sulfat kislotaning suyultirilgan eritmasidan qo‘shganda bariy sulfat cho‘kmasi hosil bo‘ladi. Birinchidan, cho‘kmaning hosil bo‘lishi uchun erituvchi va erigan moddalar qutblanganliklarini hisobga olish kerak bo‘ladi. Bariy xlorid va bariy nitrat eritmalarida bariy, xlorid va nitrat ionlari, natriy, kaliy, ammoniy sulfatlari va suyultirilgan sulfat kislota eritmalarida natriy, kaliy, ammoniy, vodorod va sulfat ionlari mavjud, demak, bu birikmalar ion bog‘lanishli. Bariy sulfatda esa qutbli kovalent bog‘lanish mavjud. Shuning uchun ham bariy sulfat cho‘kmaga tushadi. Ikkinchidan, bariy sulfatning cho‘kmaga tushishi uchun eritmadagi bariy va sulfat ionlari yetarli bo‘lishi kerak. Buni eruvchanlik ko‘paytmasi tushunchasini qarab chiqib, tushunib olishimiz mumkin.
Ma’lumki, har qanday kam eriydigan modda ham u yoki bu erituvchida muayyan miqdorda eriydi. Buni ushbu bariy sulfatning eruvchanligi misolida qarab chiqaylik:
BaSO₄ Ba²⁺ + SO₄^2-.
Bu muvozanatga massalar ta’siri qonunini tatbiq etilsa:

ifoda hosil bo‘ladi. Oldingi mavzularda aytilganidek ifodadagi K va [BaSO₄] qiymatlar doimiy sonlar bo‘lib, ularni umumiy ko‘paytma holida tasvirlash mumkin: K·[BaSO₄]. Ushbu ko‘paytma ham doimiy son bo‘lib, unga eruvchanlik ko‘paytmasi deyiladi. EK=K·[BaSO₄]. Eruvchanlik ko‘paytmasi yuqoridagi tenglamadan ekanligini ko‘rish mumkin. Kam eriydigan moddalar uchun eruvchanlik ko‘paytmasi qiymatining haroratga bog‘liqligi maxsus jadvallarda berilgan bo‘ladi. Eruvchanlik ko‘paytmasi qiymati tegishli cho‘kmani hosil qiluvchi ionlar konsentratsiyalari ko‘paytmasiga teng bo‘lsa, ya’ni eritma to‘yingan bo‘ladi. To‘yingan eritmalardan cho‘kmalar tushadi. Agar jadvaldagi EK qiymat eritmadagi ionlar konsentratsiyalari ko‘paytmasidan katta bo‘lsa, ( eritma to‘yinmagan bo‘ladi; to‘yinmagan eritmalardan esa cho‘kma hosil bo‘lmaydi. Aksincha, jadvaldagi eruvchanlik ko‘paytmasi qiymatidan eritmadagi ionlar konsentratsiyalari ko‘paytmasi katta bo‘lsa, ya’ni ( eritma o‘ta to‘yingan bo‘ladi. O‘ta to‘yingan eritmalardan mayda kristall yoki amorf cho‘kmalar hosil bo‘ladi.
Eruvchanlik ko‘paytmasi qiymatining ma’nosi shundan iboratki, muayyan muvozanatda turgan kam eruvchan moddaning suvdagi (yoki boshqa erituvchidagi) eritmasida berilgan harorat va bosimda tegishli ionlar konsentratsiyalarining o‘zgarishiga qaramasdan EK qiymat o‘zgarmaydi. Masalan, AgCl cho‘kmasi ustidagi eritmaga kumush ionlaridan qo‘shsak, eritmadagi xlorid ionlari konsentratsiyasi kamayadi, chunki qo‘shilgan kumush ioni eritmadagi xloridni cho‘ktiradi.
Umumiy holda A_mB_n cho‘kmaning eruvchanligi tasvirlansa:
A_mB_n A_n⁺ + B_m^-
muvozanat uchun . Masalan, Ag₂CrO₄ turidagi cho‘kma uchun EK=[Ag⁺]²[CrO₄^2-] bo‘ladi.
Cho‘kmalarning eruvchanligini ularning eruvchanlik ko‘paytmasi orqali topish mumkin. Buning uchun yuqoridagi umumiy formuladan ionlar konsentratsiyalari quyidagicha topiladi:
, mol/l.
Eritmadagi biror ionga boshqa ion eritmasini qo‘shganda, hosil bo‘layotgan moddadagi kimyoviy bog‘lanishning tabiati o‘zgarib, eritmadagi ionlar konsentratsiyasi eruvchanlik ko‘paytmasi qiymatiga teng yoki undan ortiq bo‘lsa, dastlab ionlar jufti, undan tegishli modda molekulasi hosil bo‘ladi. Bu molekula hosil bo‘layotgan cho‘kmaning dastlabki kurtagi (agregati) hisoblanadi. Cho‘kma kurtagining hosil bo‘lish jarayoniga kurtaklanish (agregatsiya) deyiladi. Kurtaklarning muayyan tartib bo‘yicha joylashishi natijasida cho‘kma zarrachasi shakllana boradi. Cho‘kma zarrachasining shakllanishi quyidagi bosqichlar orqali o‘tadi. Hosil bo‘lgan molekulalar (kurtaklar) induksiya natijasida molekulyar komplekslar (kurtaklarning batartib joylashishi oqibati) yuzaga kelishiga olib keladi. Bu davrda hali biz eritma bilan ish ko‘rayotgan, lekin geterogen fazaga yaqinlashayotgan bo‘lamiz. Molekulyar komplekslar birikib, ancha barqaror kolloidlar, suspenziyalar hosil bo‘ladi. Kolloid zar-rachalar sekin-asta amorf cho‘kma, undan esa yashirin kristallar, yashirin kristallardan kristallar hosil bo‘ladi. Yashirin kristallar bilan bir qatorda kristallar hosil bo‘lishi ham mumkin. Cho‘kma eritma bilan muayyan muddat qoldirilganda cho‘kmalarning (kristallarning) yetilishi natijasida kristallar o‘sadi. Aslini olganda barcha jarayonlarda massa almashinishi kuzatiladi. Cho‘kish jarayonida kristall panjara sirtida kurtaklarning muayyan tartib bilan joylashishi natijasida kristallning o‘sishiga oriyentatsiya hodisasi deyiladi.Cho‘kish o‘ta to‘yinish orqali bo‘lishini 1794- yilda Lovis topgan edi. Cho‘kish jarayonlarini Lovis, Nilson, Gaber va boshqa olimlar tekshirib, agregatsiya tezligi oriyentatsiya tezligidan katta bo‘lganda amorf cho‘kmalar, oriyentatsiya tezligi agregatsiya tezligidan katta bo‘lganda kristall cho‘kmalar hosil bo‘lishini aniqlashgan. Veynmarn cho‘kmaning shakliga ta’sir etuvchi N koeffitsiyentni taklif etgan:
N=pk/s.
Bu yerda p-cho‘kayotgan moddaning konsentratsiyasi (mol/l); s-cho‘kmaning eruvchanligi (mol/l); k-diffuziya, gidratatsiya va qovushqoqlik koeffitsiyentlariga bog‘liq bo‘lgan konstanta. Bu formula nisbatan yaxshi eriydigan cho‘kmalar uchun N=(p-s)/s shaklida yozilishi mumkin. N qiymat qancha katta bo‘lsa, yashirin kristall yoki amorf cho‘kma va u qancha kichik bo‘lsa, kristtall cho‘kma hosil bo‘ladi. Cho‘kmaning tuzilishi eritmadagi ionlar konsentratsiyasiga bog‘liq. Bu bog‘liqlikni dastlab Koltgoff kuzatgan edi. Amorf va mayda kristall cho‘kmalar yomon filrlanadi, yirikroq tirqishli filtrlardan ular o‘tib ketishi mumkin.
Kristall cho‘kmalar bir muncha toza bo‘lganligi uchun amalda kristall tuzilishli cho‘kmalar olishga intiladilar. Kristall cho‘kmalar olish uchun quyidagilarga rioya qilish zarur:
1.Cho‘ktiriluvchi modda va cho‘ktiruvchi moddalar konsentratsiyalari mumkin qadar kichik bo‘lishi kerak. Konsentratsiyalar qancha kichik bo‘lsa, agregatsiya tezligi shuncha kichik bo‘ladi va yirik kristall cho‘kma hosil bo‘lishi uchun imkoniyat yaratiladi.
2.Cho‘ktiruvchi eritmasi cho‘ktiriladigan modda eritmasiga oz-ozdan asta-sekinlik bilan qo‘shilishi kerak. Bunda eritmada cho‘ktiruvchi miqdorining oshib ketishining oldi olinadi.
3.Cho‘ktirish jarayonida eritma uzluksiz bir xil tezlikda aralashtirib turilishi kerak. Aralashtirish cho‘ktirish jarayonida cho‘ktiruvchi qo‘shilayotgan nuqtalarda cho‘ktiruvchi miqdorining boshqa nuqtalardan ko‘ra ortib ketishiga imkon bermaydi. Cho‘ktirish uchun ishlatilayotgan asbob kristallizatsiya markazining hosil bo‘lishiga yo‘l qo‘ymasligi kerak. Agar aralashtirish shisha tayoqcha yordamida amalga oshirilayotgan bo‘lsa, kristallizatsiya markazi hosil bo‘lishining oldini olish uchun uning uchiga rezina kiydiriladi.
4.Cho‘ktirishni yuqori haroratda o‘tkazish kerak. Bu cho‘ktirish vaqtida qaysidir shartning to‘la bajarilmaganligi oqibatida hosil bo‘lgan kurtaklarning erishiga va agregatsiya tezligining oriyentatsiya tezligidan ortib ketishiga yo‘l qo‘ymaydi.
5.Cho‘ktirish tugagach issiq eritma sekin sovutilishi kerak, aks holda eritmaning keskin sovutilishi oqibatida erigan kurtaklarning qayta tez hosil bo‘lishi tufayli agregatsiya tezligi oriyentatsiya tezligidan ortib ketib, mayda kristall yoki amorf cho‘kma hosil bo‘lishi uchun sharoit yaratiladi. Bu qoidalarning barchasiga ham bir vaqtning o‘zida rioya qilish juda qiyin, shuning uchun ham cho‘kmaning barcha qismi bir xil tuzilishli kristallardan iborat bo‘lmaydi.