CH. fizikaviy kimyodan laboratoriya ishlari uchun uslubiy qo‘llanma qarshi «Nasaf» nashriyoti

VII bob. REFRAKTSIYA.
Molekulalarning elektr va magnit xossalari ularning tuzilishiga va ulardagi elektronlarning «xatti-harakati»ga borliq bo‘ladi. Ko‘pincha kimyoviy reaktsiya elektromagnit maydonida yoki yorug‘likda boradi.

Atom va molekula statik elektr maydoniga kiritilsa, uning musbat va manfiy zaryadlari maydonning qarama-qarli zaryadlangan qutblari tomon, ya‘ni moddaning musbat zaryadlari maydonning manfiy qutbi tomon manfiy zaryadlari esa maydonning musbat qutbi tomon siljiydi. Natijada musbat va manfiy zaryadlar bir-biridan uzoqlashadi va ularning markazi bir-biridan ma‘lum masofada joylashadi. Shunday qilib dipol hosil bo‘ladi. Demak, maydonga qutblanmagan modda kiritilsa, u qutblanib qoladi, qutblangan modda kiritil-ganda esa uning qutbliligi (dipolligi) oshadi. Moddalarning maydon ta‘sirida bunday o‘zgarishi qutblanish deyiladi. May-don ta‘sirida vujudga kelgan dipol induktsiyalangan dipol deyidadi.

Molekulalarning tuzilishini ikki usul - kimyoviy va fizik usullar bilan aniqlanadi. Kimyoviy usulning kamchiligi u uzoq vaqt ko‘p va bajarish va tekshirilayotgan moddadan ko‘p miqdorda olishni talab etadi. So‘nggi vaqtlarda molekulalar-ning tuzilishini tajribada tadqiq etish uchun ko‘pincha tadqiq etishning fizik usullari -molekulyar refraktsiya, paraxor, oxangraboli o‘ziga tez magnit maydonida qabul qiluvchanlik-dan foydalaniladi. Ular additiv xossaga ega bo‘lgan, ya‘ni qo‘shish qoidasiga bo‘ysunuvchi moddalarning xarakteristi-kasi-fizik xossalarini aniqlashga asoslangan. Masalan, ref-raktsiya yorug‘lik nurlarining sinishi va paraxor molekulani tashkil etuvchi atomlar yoki ionlar uchun monand kattalik yig‘indisiga teng bo‘ladi. Moddalarning qutblanish xolati Klauzius—Mosoti tenglamasi bilan ifodalanadi:


bu yerda: Р - molekulaning qutblanishi, М - moddaning molekulyar og‘irligi, - moddaning zichligi, N_о- Avgadro soni, - qutblanuvchanlik, Е - dielektrik konstanta -3,14

–shar shaklidagi molekulaning marta ko‘paytirilgan hajmi, ya‘ni gramm-molekulyar hajmi. Elek-tromagnit nazariyasiga muvofiq, nurning to‘lqin uzunligi juda katta bo‘lganda:

yoki bo‘ladi.

Agar  ning qiymati Klauzius -Mosotti tenglamasiga qo‘yilsa, quyidagi tenglama kelib chiqadi:

- refraktsiya deb ataladi. Demak bo‘lganda, Р=R bo‘lishi kerak. Bu tenglama faqat tug‘ma dipoli bo‘lmagan moddalargagina xos.

Qutblangan molekulalar uchun  va РR bo‘ladi. Moddalar qutblikka ega bo‘lmasa P=R bo‘ladi.

Qutblanish uch xil bo‘ladi: Elektron qutblanish (Р_э), atom (yoki (Yadro) (Р_а) va orientatsion qutblanish (Р_о). Umumiy qutblanish ana shu qutblanishlarning yig‘indisidan iboratdir:

Р= Р_э+ Р_а+ Р_о

Elektron qutblanish. Bunda atomning yadrosi may-donning manfiy qutbi tomon, elektron esa maydonning musbat qutbi tomon siljiydi, ya‘ni qutblanish natijasida yadro va elektron bir-biriga nisbatan siljiydi, atomga musbat va manfiy atomlarning markazlari bir-biriga to‘g‘ri kelmaydi. Bu o‘zgarish sxematik ravishda vodorod atomi misolida ko‘r-satilgan.
Elektronlar siljishi faqat vodorod singari sodda atom-lardagina emas, har qanday moddada, murakkab moddalarda ham sodir bo‘ladi. Lekin molekulalardagi elektronlar turlicha siljishi mumkin, elektron qanchalik bo‘sh bog‘langan bo‘lsa, u shunchalik ko‘p siljiydi, ya‘ni ko‘p qutblanadi.
Rasm 2
Atom qutblanish faqat molekula va murakkab ion-lardagina sodir bo‘ladi. Molekulalarda zaryadlangan atomlar yoki yadrolar qarama-qarshi tomonga siljiydi.

Rasm-2 da molekulada atom qutblanish sxematik ravishda ko‘rsatilgan. Rasmda ko‘rsatilgandek, molekulaning qarama-qarsha zaryadlangan atomlari bir-biriga nisbatan siljib ular orasidagi masofa ortadi va natijada, molekulaning qutb-liligi oshadi. Lekin murakkab moddalarda maydon ta‘siridan molekulaning qutbliligi kamayishi yoki qutblanmagan mole-kula qutblangan molekulaga aylanishi mumkin.

Elektron va atom qutblanish deformatsiya bilan sodir bo‘lganligidan, bu qutblanishlarning yig‘indisi deformatsion (yoki induktsion) qutblanish deb ham ataladi:

Yadro elektrondan og‘ir bo‘lganligi uchun, atom qutblanish elektron qutblanishdan ko‘p marta kam bo‘ladi.

Orientatsion qutblanish faqat qutbli molekulalarda-gina sodir bo‘ladi. Maydon bo‘lmaganda tartibsiz o‘rnashgan qutbli molekulalar maydonga kirgach, o‘z o‘qi atrofida hara-katini davom ettirib, musbat qutblari bilan maydonning manfiy qutbi tomon, manfiy qutblari esa maydonning musbat qutbi tomon buriladi. Bundan qutblanish rasm-3 da ko‘r-satilgan.

Qutblangan molekulaning qutblanishi qutblanmagan molekulaning qutblanishtdan farq qiladi. Ikkala xil mole-kulada elektron qutblanish ham sodir bo‘ladi. Tug‘ma dipoli bor molekulalarda esa bu xil qutblanishlardan tashqari, may-don ta‘sirida orientatsion qutblanish ham kuzatiladi. Orien-tatsion qutblanish natijasida molekulaning dipollari maydon kuchlanishiga parallel joylashadi va molekula minimum potentsial energiyaga ega bo‘ladi.

Refraktsiyani atom va bog‘lanish refktsiyalarining yig’indisi deb qarash mumkin. R_таж va R_назар dan moleku-laning extimollik strukturasini aniqlashda foydalaniladi. Ma-salan, С₆Н₁₀ tarkibli modda har xil qurilishga ega bo‘lgan uch molekuladan iborat bo‘lishi mumkin.

Buning uchun tajribada moddaning sindirish ko‘rsat-gichi, zichligi topilib, atom va bog‘lanish refraktsiyasining bog‘lanishdan R_таж va R_назар hisoblanadi.

R_назар =6R_c+10R_н 2(=) ёки R_назар =6R_c+10R_н (=)

Yoki

R_назар =6R_c+10R_н 2().
R_назар tajribadagiga yaqin chiqib, undan molekulaning tuzilishi aniqlanadi. Sindirish ko‘rsatgichi bilan ayrim moddalarning hossalarini yaxshilash uchun emas, balki ularning kontsentratsiyasi va boshqa xarakteristikalarini aniqlash uchun foydalaniladi.

Sindirish ko‘rsatgichini o‘lchash har xil tipdagi refraktometrlarda olib boriladi.

7-laboratoriya ishi.

MOLEKULALARNING TUZILISHI. REFRAKTOMETR.
Ishdan kuzatiladigan maqsad: refraktsiya va qutblash-tirish orqali organik moddaning sindirish ko‘rsatgichini aniqlash va moddaning qutbliligini hama tuzilishi haqida xulosaga kelish.

Tajriba 1. Refraktometr yordamida berilgan eritmaning sindirish ko‘rsatgichini o‘lchash.

2. Sindirish ko‘rsatgichining qiymatini topish va refraktsiyani hisoblash.

Spravochnikdan shu hisoblangan sindirish ko‘rsatgi-chining qiymati asosida berilgan haroratida zichlik qiymati topiladi. Agar zichlik qiymati spravochnikda yo‘q bo‘lsa, zichlik piknometr usuli bilan aniqlanadi.

3. Suyuqlik molekulasining strukturaviy formulasini aniqlash. Berilgan moddaning tuzilish formulasiga asoslanib R_таж va R_назар qiymatlarini solishtirish.

4. , М,  qiymatlaridan foydalanib, moddaning umumiy qutblanishini hisoblash.  ning qiymati spra-vochnik-dan olinadi. R_таж va R_назар qiymatlarini solishtirilib, moleku-lalarning qutbligi haqida xulosa chiqarish.

Umuman molekulaning tuzilishi va qutbliligi haqida qisqa va aniq xulosa berish.


VIII bob. SIRT TARANGLIGI
Har qanday suyuqlik o‘z ixtiyoriga qo‘ysak (masalan, bo‘shliqda) shar shaklini oladi. Bu hodisani sababini tu-shuntirish uchun misol sifatida «suyuqlik (I) –bug‘ (II) geterogen sistemani olsak bo‘ladi. «A» qandaydir molekulani, masalan, ichki suyuq fazasidir, buni xudi shunday molekula o‘rab olgan, Van-der- vals kuchlari bir-biriga teng bo‘lgan molekulalar ta‘sir qilib turganligi sababli bu o‘rab olgan molekulalar kuchi nolga tengdir (1-rasm).

Agar «V» molekula fazalar chegarasida bo‘lsa, u o‘zini bug‘ fazasi tomonida, ba‘zi bir qo‘shnilardan mahrum, shunga ko‘ra bu molekula ta‘sir etayotgan kuchlar nolga teng emas, u suyuq fazaga yo‘nalgan va «V» molekulani suyuqlikni ichkarisiga tortishga intiladi.

Suyuqlik sirtidan qaysiki, ularni ta‘sir doirasini radiusidan kichik masofada bo‘lgan hamma molekulalar mana shunday kuch bilan siljigan, ular sirt qavatini hosil qiladilar, buni sirt qavati deb yuritiladi. Demak, qandaydir biror molskulani suyuq fazani chuqurrog‘idan sirt qavatiga chiqarish uchun teng ta‘sir qiluvchi Van-der-Vaal‘s kuchlariga qarshi ish bajarish kerak. Bu ish sirt qavatdagi molekulalarni potentsial energiyasini ortishiga sarf bo‘ladi.

Shunday qilib, sirt chegara fazosidagi molekulalar, suyuk fazani chuqurroqdagi molekulalar bilan solishtirganda sirt chegara fazasidagi molekulalar ortiqcha potentsial ener-giyaga ega (aytilgan faqat shu ko‘riliyotgan sistemagagina haqli bo‘lmasdan har qanday geterogen sistemani chegara, bo‘limdagi yotgan (molekulalar uchun ham haqlidir).

Har qanday sistema eng kichik potentsial energiyali holatga intilishi tufayli bunday holat bilan bog‘langan, ya‘ni suyuqlik shar shaklini oladi, bu esa berilgan hajmda eng ki-chik sirtga ega, demak, eng kichik potentsial energiyaga ega-dir.

Suyuqlikning sirtini kengaytirish uchun ish sarf qilish kerak. Sirtni 1 sm² kengaytirish uchun kerak bo‘lgan energiya sirt taranglik koeffitsienti deb ataladi va "" harfi bilan belgilanadi (yoki sirt tarangligi deyiladi). Toza suyuqlikni sirt tarangligi uning tabiatiga, u bilan chegaradagi bo‘lgan muhit-ga, temperaturaga, suyuq aralashmalarni sirt tarangligi "" esa ularni tarkibiga bog‘liqdir.

Aralashmalarning sirt tarangligi ularning tarkibiga bog‘liqligi komtonentlarni molyar qismlari orqali ifodalanib, hatto ideal sistemalarda ham murakkabdir. Bu shunday tushuntiriladi, ya‘ni energiyalar orasi bir bitlik sirtga kel-tirilgan, (ya‘ni «») va aralashma komponentlarni molyar qismi bilan logika jihatidan aloqasi yo‘k, shunga ko‘ra, toza suyuqlikning sirt va suyuq aralashmaning sirt tarangligi sirt qavatini tarkibi va xossalari bilan aniqlanadi, aralashma tarkibi esa, suyuqlikning sirt qavatini emas, hajmdagi suyuq-likni harakterlaydi.

Ammo, hozirgi vaqtga qadar sirt qavatining tarkibi aniqlangancha yo‘q va buning uchun uni hajm, tarkib funksiya sifatida ifodalansa u holda sirt tarangligi o‘rniga kattaliklar, qaysiki, mollar qismi bilan bog‘liq bo‘lmagan sirt tarangligini hosilasi yangi kattalik, ammo moddalar miqdorini ximiyaviy birligi bilan qandaydir nisbatda ya‘ni mol bilan, demak, mollar qismi bilan bog‘langan yangi kattalikdir.

ToshDU ximiya fakultetining fizikaviy ximiya kafed-rasi professori Toropov rahbarligida shunday kattalik sifatida mol sirt energiyasi degan kattalik kirtildi (MSE). Bu yangi tushunchaning mohiyatini quyidagi mulohazalarga ko‘ra tushuntirish mumkin: sirt qavatning tarkibiga, tuzilishiga, qalinligiga va boshqa xossalariga bog‘liq bo‘lmagan holda, siljitish bilan toza suyuqlikning yoki aralashmaning sirtini chuqurrog‘idan suyuqlikga o‘tish kerak, suyuqlik hajmda qolgan suyuqlik massasi qanday tarkibga, tuzilishga ega bo‘lsa, shunday holda o‘tish kerak.

Agar moddaning qandaydir xossasini o‘zgarishini, masalan, zichligi, sirtdan siljitish orqali suyuqlikni chuqurroq joyiga olib borilsa, sirt qavatini tuzilishiga, qalinligiga bog‘liq ravishda (zichlik) har xil o‘zgarada. Ammo erta yoki kech qaysidir chuqurlikdan boshlab, zichlik o‘zgarmay qoladi, bu esa suyuqlikni strukturasi turg‘un strukturaga kelganligini ko‘rsatadi. Buni 2-rasm orqali tushuntiriladi.

А- sirt qavat, qaysiki, zichlik shu chegarada o‘zgaradi.

Б- sirt qavati chegarasi,

В- A-sirt qavat yopishib turgan buzulmagan strukturali suyuqlikning monomolekulyar qavati.

Г- to‘g‘ri (buzulmagan) strukturali suyuqlik.

Д- «В» sirtni yuzasi 1 sm² ga teng bo‘lsa, unda shu sirt hosil qilish uchun zarur bo‘lgan ishni sirt taranglik (σ) koeffitsienti deb qarash mumkin. Agar "B" ana shunday maydon bo‘lsa, monomolekulyar qavat holida 1 mol suyuqlikni joylashtirish mumkin bo‘lsa, bunday sirtni hosil bo‘lishiga sarf bo‘lgan energiyani mol sirt energiyasi deb tasavvur qilinadi (MSE).

Uning miqdori:
ga teng.

Bu yerda, σ-sirt taranglik koeffitsienti, ν- suyuqlikning mol hajmi, - Avogadro soni.

Formulaga tushuntirish
Sirt qavatdan mahrum, qirralari «» ga teng bo‘lgan kub ko‘rinishidagi 1 mol suyuqlikni ko‘z oldimizga kel-tiramiz.

Molekula tutgan kubning hajmi «», qirrasi ga teng, unda shunga ko‘ra, har bir qirrasida molekula joylashgan. Kubni monomolekulyar qavatlar kesamiz (bo‘lamiz). Mana shunday qavatlar soni «» ga teng bo‘lib, bitta qirrasida bo‘lgan molekulalar soniga teng bo‘ladi. "B" qavatning umumiy yuzasini topish uchun yuzani bir qirrasi (S_qирра) teng, buni esa mono-molekulyar qavatlar soni ga ko‘paytirish kerak.

Shunday qilib "B" qavat sirti ga tengdir, shunday sirtni hosil qilish uchun sarf bo‘lgan ish ya‘ni ener-giya quyidagicha

Demak: 1 mol sirt energiya () suyuqlik chuqur fazasida ham suyuqlikga xos tuzilishga va monomolekulyar qavat ko‘rinishida bo‘lgan 1 mol suyuqlik ustida sirt qavat hosil qilish uchun zarur bo‘lgan ishdir.

2. Mol sirt erergiyasi (MSE) sirt taranglik koef-fitsientini hosilasidan kelib chiqqan kattalikdir va bu yuqorida keltirilgan tenglama bilan bog‘liqdir.

Mol sirt energiya () va suyuqlikning mol bug‘-lanish issiqligi .

Agar suyuqlikni har xil xossalar asosida qandaydir uning mekulalarni aniq harakteristikasi (xajm, struktura, qutbligi Van-der-Vaals kuchlari va boshqalar) bo‘lsa, bu xossalar orasida miqdoriy bog‘lanish, ya‘ni matematik for-mula ko‘rinishda yoki bularni orasida korrelyatsiya bor yo‘qligini bilish doimo qiziqarlidir.

Mol sirt energiya tushunchasi suyuq aralashmalarni fizik-ximiyaviy analiz qilishda qo‘llanishi aniq ahamiyatga egadir. Suyuqliklarni va aralashmalarni mol sirt energiyasi bir fazadan ikkinchi fazaga ya‘ni suyuqlik-bug‘ga o‘tishidagi energiyaviy munosabatni xarakterlaydigan kattaliklar bilan xususiy holda mol bug‘lanish issiqligi bilan bog‘langan. Bunday bog‘lanish modda molekulalarni sirtga (yoki sirt qavatdan) suyuqlikga, suyuqlikdan bug‘ga o‘tish hodisasi bilan bog‘lanish bo‘lishi kerak, (tuyingan yoki tuyinmagan).

Birinchi va ikkinchi protsesslarni amalga oshirish uchun ma‘lum energiya sarf qilishni talab qiladi. Bundan tashqari birinchi protsess ya‘ni molekulalarni suyuqlik sirtiga chiqarish uchun zarur bo‘lgan qismidir, ikkinchisi esa mole-kulalarni suyuqlikdan bug‘ga o‘tish protsessidir. Bundan ko‘rinadiki, bu kattaliklar orasada bu ikkita protsessni miqdori jihatidan harakterlaydigan qandaydir bog‘lanish borligi ko‘-riladi. Ma‘lumki, bu ikki protsessni energiyaviy natijasi molekulalar ora ta‘sir qonuniyati bilan aniqlanadi, shunga ko‘ra bu kattaliklar o‘zaro korrelyatsiyalanish kerak (ya‘ni bir-biriga bog‘likligi bo‘lishi kerak). Korrelyatsiya suyuqliklarni I va II xossalar bo‘yicha chizilgan grafikga qarab sifat jihatidan korrelyatsiya borligini bilish mumkin. Agar korrelyatsiya bor bo‘lsa, grafikda nuqtalar bir to‘g‘ri chiziqda yotadi, koordinata o‘qlariga ba‘zi bir burchak ostida o‘tadi (4-rasm).

Korrelyatsiya miqdori jihatidan korrelyatsiya koef-fitsientini qiymati va ishorasi bilan belgilanib u esa quyidagi formula bo‘yicha hisoblanadi.

Bunda -korrelyatsiya koeffitsenti. va lar I va II xossalar (ya‘ni va dan iborat, va lar juft sonlar).

-korrelyatsiya koeffitsenti o‘zgaruvchan miqdorlar orasidagi bog‘lanish darajasini ko‘rsatadi. Agar =0 bo‘lsa, unda o‘zgaruvchilar orasida korrelyatsiya yo‘qligini ko‘r-satadi, ya‘ni (o‘zgaruvchilar orasida korrelyatsiya bog‘lanishi yo‘q), =1 ga teng bo‘lsa, o‘zgaruvchilar orasida bog‘lanish borligini ko‘rsatadi.

Aytilganlarna ko‘ra fizikaviy-kimyo kafedrasida sirt taranglik koeffitsienti va bug‘lanish issiqligi orasida korre-lyatsiya bor-yo‘qligini o‘rnatishga kirishildi, ya‘ni «σ» molekulalarni sirt qavatga chiqish energiyasini, esa suyuq fazadan bug‘ fazasiga chiqish energiyasini xarakter-laydi. Bu ikala kattaliklar integrallar bilan aniqlanadi.

ва
Ikkala integral ham bir xil -a‘zo bo‘lib, u Van-der-Vaals kuchi, molekulalar orasidagi o‘zaro ta‘sirni tasvirlaydi, ammo u integrallar chegaralari bilan farq qiladi. Buni 5-rasm orqali tushuntiriladi.
Ammo, «» va bo‘yicha grafik chizilganda, bular orasida korrelyatsiya yo‘qligi kuzatiladi, ya‘ni struk-turasi buzilmagan suyuqlik ustidagi sirt qavatni yuzasi 1 sm² ga teng bo‘lgan yuzada joylashgan molekulalar va 1 sm³ dagi suyuqlikning molekulalar soniga teng emas. Agar koor-dinatalarga (mol sirt energiya) va mol bug‘la-nish issiqligi qo‘yilsa, bunda kuzatilayotgan nuqtalar bir to‘g‘ri chiziqda yotsa, suyuqlikning bu harakteristikalari orasida korrelyatsiya borligini ko‘rsatadi.

Ikkita kattaliklar orasida korrelyatsiya borligi shuni ko‘rsatadi, ya‘ni bir fazadan 2-nchi fazaga o‘tish energiyasi ba‘zi bir umumiy faktorlar bilan ifodalanadi, bulardan eng muhimi molekulalararo ta‘sirdir.

Agar molekulalarni sirtga chiqishini ko‘radigan bo‘l-sak, qisman uning yo‘li suyuqlikdan bug‘ga o‘tishi assot-siyalangan moddalarga nisbaian taxmin qilish mumkin, ammo sirt qavatdan molekulalarni uzib olish, ya‘ni uning bug‘ fazaga o‘tkazish uchun energiya assotsiatsiyalanmagan moddalarga qaraganda ko‘p sarf bo‘ladi. Fizikaviy ximiya kafedrasida 83 assotsiyalanmagan moddalar uchun korrelyatsiya koeffitsienti hisoblangan va moddalarni mol bug‘lanish issiqligi bilan ularning mol sirt energiyasi orasidagi bog‘liklik to‘g‘ri chiziqli ekanligi kuzatildi.

Bu ikkala kattaliklarning orasidagi bog‘lanishni ifodalaydigan tenglama quyidagi ko‘rinishga ega

.

Assotsiyalangan moddalar, ya‘ni suv va sirtlar uchun

.

Shunga o‘xshash tenglamalar yordamida mol bug‘-lanish issiqligini qiymatini mol sirt energiyasini qiymati bo‘yicha hisoblash mumkin.

Sirt taranglik bir birlik sirtni (odatda 1 sm²) yuzani hosil qilishga sarf bo‘lgan maksimal ish bilan ifodalanadi va bu protsessdagi Gibbs energiyasini o‘zgarishiga tengdir.

bu tenglikka muvofiq har qanday protsess uchun

Yangi sirt hosil bo‘lgandagi entropiya o‘zgarishini (temperatura o‘zgarishi bilan sirt o‘zgarishini hisobga olma-gan holda) bu tenglik orqali aniqlash mumkin.

Quyidagi tenglamadan foydalanib, entalpiyani o‘zga-rishini topish mumkin:

Temperatura ortishi bilan moddalar kengayganligi tu-fayli zichligi kamayadi, bu esa moddalarni ichki va sirtdagi molekulalar aro tortishuv kuchini bushashtiradi. Shunga ko‘ra sirt tarangligi temperatura ortishi bilan kamayadi.

Ko‘pchilik modda uchun sirt tarangligini tempera-turasiga bog‘liqligi to‘g‘ri chiziqdan iborat bo‘ladi, kritik temperatura yaqinida u nolga tenglashadi, ya‘ni suyuqlik bilan bug‘ orasida farq qolmaydi. Bu holatni sirt tarangligini temperaturasiga bog‘liqlik («σ-T») grafigini topishga imkon beradi.

Toza suyuqliklarni va suyuq aralashmalarni sirt tarang-ligini o‘lchash muhim nazariy va Amaliy ahamiyatga ega. Yuqorida ko‘rsatilgandek, har xil temperaturalarda toza suyuqliklarni sirt tarangligini o‘lchab ularning kritik tem-peraturasini aniqlash mumkin, mol sirt energiyasini hisoblab () –mol bug‘lanish issiqligi () ni topish mumkin.

Suyuqlik- havo chegarasida sirt- aktiv moddalar (SAM) qo‘shish orqali fazolar orasida sirt tarangligini sezilarli ravishda kamayishiga erishish mumkin.

Sirtga aktiv moddalar deb, sirt qavatda yig‘ilish qobi-liyatiga ega bo‘lgan va uni natijasida musbat adsorbtsiyaga erishiladigan moddalarga aytiladi. Sirt aktiv moddalar difillar bo‘lib, (-OH, -COOH, -NH₂-) ya‘ni ular qutbli gruppalardan va qutbsiz uglevodorod yoki aromatik radikallar bo‘lishi mumkin.

Qutbli gruppa, katta dipol momentiga ega bo‘lgan va gidratlanadigan, ya‘ni SAMni suvga moyilligini (o‘xshash-ligiga) sharoit yaratadi. Bu birikmalarni eruvchanligini ka-mayishiga sabab gidrofob uglevodorod radikalini borligidir. Bunda sirt-aktiv moddalarni sirt tarangligi erituvchisini sirt tarangligidan anchagina kichikdir. Masalan, 20ºС da suv- havo chegarasidagi σ=73,0 din/sm teng, butil spirt (C₄H₉OH) ni 0,5 molyar eritmasini xavo chegarasidagi sirt tarangligi 35,0 din/sm dir.

SAM molekulasini difil gruppasini tabiati tufayli uning belgisi _____º, dumalog‘i qutbli gruppani bildiradi. Chizig‘i esa qutbsiz uglevodorod radikalini ko‘rsatadi. Agar kiritiladigan moddalar fazalararo sirtga yig‘ilish qobiliyati bo‘lmasa, suyuqlik sirtidan hajmiga o‘tishga intiladi, natijada manfiy adsorbtsiya G0 kuzatiladi. Bunday moddalarga sirt-noaktiv (SNOAM) moddalar deyiladi. Erituvchiga qaraganda bunday moddalar, masalan, katta- sirt taranglikka ega bo‘lgan elektrolitlardir, boshqacha aytganda ular sirt qavatga o‘z-o‘zi-dan yig‘ilishga intilgan bular edi. Fazalar chegarasidagi sirt taranglikni o‘zgartirmaydigan moddalar sirtga farqsiz elektrolitlardir.

Sirt taranglik izotermalarni ko‘rinishi quyidagi 6-rasmda keltirilgan.

1- SAM moddaniki, 2- SNOAM, 3- Sirtga befarq elektrolitniki.

SAM kichik konsentratsiyalardayoq sirt taranglik (σ) ni birdaniga kamayishini kurish mumkin. SAM molekulalari adsorbtsion sirt bo‘ylab joylasha boshlaydilar, bu esa faza-lararo chegarasidagi teng bo‘lmagan molekulyar ta‘sir kuch-larni anchagina kamaytirishga olib keladi. Bundan ko‘rinib turibdiki, izoterma uchastkasidagi egri chiziq SAMni o‘rtacha kontsentratsiyasiga to‘g‘ri keladi. Bu sharoitlarda sirtni ko‘p qismi SAM molekulalar bilan band bo‘ladi, bu esa uning fazalar chegarasida kelgusida adsorbtsiyani ketishini qiyin-lashtiradi. Eritma kontsentratsiyasi ortishi bilan SAM moleku-lalar soni adsorbtsion qavatda ortadi va ba‘zi bir konsen-tratsiyalarda suvni sirti to‘la ravishda SAM molekulalarini uglevodorod uchastkalari bilan qoplangan bo‘ladi. Monomo-lekulyar qavat hosil bo‘lgan bo‘ladi, shunga ko‘ra kelgusida adsorbtsiya bo‘lish imkoni yo‘q. Eritma sirt tarangligi sof holdagi havo chegarasidagi SAMni sirt tarangligiga yaqinla-shadi. Sirt qavatga adsorbtsiyalangan modda miqdori bilan va eritmani sirt tarangligi orasidagi bog‘liqlikni termodinamikaga asoslangan adsorbtsion Gibbs tenglamasi orqali ifodalanadi.



- adsorbtsiyalangan moddaning ximiyaviy potentsiali,

- eritmaning sirt tarangligi.

Suyultirilgan binar eritmalar uchun Gibbs tenglamasi quyidagi ko‘rinishiga ega:

-SAM kontsentratsiyasini o‘zgarishiga muvofiq ravishda sirt tarangligini o‘zgarishi, G-erigan moddaning suyuqlik sirt birligida yig‘ilgan miqdori, S - eritma kontsentratsiyasi, R - gazlar konstantasi, T-absolyut tempe-ratura, adsorbtsiyani musbat va manfiy bo‘lishi ni ishorasiga bog‘liq, sirt aktiv moddalar uchun <0 bo‘lsa, u holda Г>0, >0 Г<0 dir.

Sirt aktiv moddalarni fazalar chegarasidagi sirt taranglikni kamaytirish qobiliyatini o‘lchovi sirtga aktivlikdir. Sirt aktivlik son jihatdan SAM kontsentratsiyasi pul (0) ga intilayotgandagi teskari ishora bilan olgan - hosilasiga tengdir.

Adsorbtsiyani SAM kontsentratsiyasiga bog‘likligini molekulyar-kinetik nazariya asosida chiqarilgan Lengmyur tenglamasi bilan ifodalanadi, u quyidagi ko‘rinishga ega:


- konstanta berilgan gemologik qator uchun doimiy monomolekulyar qavat hosil bo‘lishdagi adsorbtsiyani to‘yin-gan qiymatini xarakterlaydi.

- konstanta, faqat berilgan modda uchun doimiy (Adsorbtsion aktivlik). Bu konstanta har bir yuqori gomologik qatorga o‘tishda 3-3,5 marta ortadi.

Lengmyur tenglamasini o‘zgartirish yo‘li bilan G qiy-matini grafikda topiladi.

Bu to‘g‘ri chiziq tenglamasi, uniig grafigida, koordinat boshidan to to‘g‘ri chiziq kesishgan joygacha bo‘lgan kesma ga teng, ni grafikdan tajriba nuqtalar orqali o‘tka-zilgan, abstsiss o‘qiga, to‘g‘ri chiziqni og‘ish burchagi tan-gens orqali topiladi.

7-rasm. To‘yingan adsorbtsiyani grafik bo‘yicha aniqlash.

Har xil suyuqliklarni sirt tarangligi chiqindilar borligi bilan bog‘liqligi bor, bu esa fizik-kimyoviy analizda suyuq-likdagi ba‘zi bir moddalarni havoda yoki boshqa gazlarda topish uchun xizmat qilishi mumkin.

Sirt taranglikni o‘lchash orqali aralashmalarni ana-lizida birdan-bir qulay usuli bo‘lishi mumkin. Masalan, benzol - tsiklogeksan, suv-metanol, suv-anabazin aralashmalarini komponentlar uchun fizik-ximiyaviy konstant qatori: sindir-gich ko‘rsatkichi, zichlik, qovushqoqlik, qaynash temperatu-ralari yaqin qiymatlarga ega bo‘lsa, fizik-ximiyaviy metod asosida bu kattaliklarni o‘lchash mumkin bo‘lishiga qaramay bu metodlarni qo‘llab bo‘lmaydi. Bu uchta sistemadagi komponentlarni sirt taranglik koeffitsienti anchagina farq qiladi.

Benzol- niglogeksan aralashmasini qilish sifatida benzolni gidrogenlashni tekshirishda sirt taranglikki o‘lchash metodikasidan foydalanish balkim foydali bo‘lar.

SAM larni topishda, gazlarda ba‘zi bir chiqindilarni aniqlashda, flotatsion protsesslarni kontrol qilishda va tekshi-rishda sirt taranglik o‘lchashlarini ishlatish imkoniyatlari ko‘rsatilgan / 5 /.

Ma‘lumki, binar sistemalarni fizik-ximiyaviy jihatdan tekshirganda suyuq aralashmalarni sirt tarangligini o‘lchash-lardan keng ravishda foydalanganlar. Sirt tarangligini o‘l-chashlardan sirtga aktiv moddalarni bilishda, oqar suvlarni tozaligini, ekinlarga sepilgan har xil pestitsidlarni kontrol qilishda gazlardagi chiqindilarni topishda, flotatsiya protsess-larini tekshirishda va kontrol qilishda foydalanadilar.

Shunga ko‘ra, sirttarangligini har xil o‘lchash metod-lari bor, bulardan ko‘proq qo‘llanadiganlari quyidagilardir:

1.Kapillyardan ko‘tarilish metodi.

2.Xalqani uzish yoki suyuqlik sirtdan plastinka uzish metodi.

3.Stalagomometr metodi.

4.Pufakcha hosil bulishdagi maksimal bosimda o‘l-chash metodi.

Bu sanab chiqilgan metodlar fizikaviy va kolloid xi-miyani har xil praktikum kitoblarida yozilgan.