Eritmalar va ulardagi erigan moddalar konsentratsiyasini ifodalash usullari

Moddalar eruvchanligi va erish issiqligi

Moddalar eruvchnligini miqdoriy ifodalash va kristallanish

Moddalar eritilganda erigan modda erituvchi orasiga tarqaladi. Agar biror erituvchiga qattiq modda solinsa, qattiq moddaning sirtqi qavatidagi zarrachalarni sekin – asta sirtdan uziladi va erituvchining butun hajmi bo’ylab tarqaladi. Eritmada: cho’kma↔erigan modda muvozanat hosil bo’lgan eritmaning ayni haroratdagi konsentratsiyasi o’zgarmay qoladi. Bunday eritma to’yingan eritma deyiladi, chunki ayni haroratda shu moddadan boshqa erimaydi. To’yingan eritmaning konsentratsiyasi moddaning ayni sharoitda eruvchanligining o’lchovi hisoblanadi. Agar muayyan haroratda eritmada tarkibidagi erigan modda miqdori eritmaning to’yinishi uchun kerakli miqdordan kam bo’lsa, bunday eritma to’yinmagan eritma deyiladi.

Eritmalar konsentratsiyasini ifodalash usullari turlicha bo’lishi sababli, eruvchanlikni ifodalash usullari ham turlicha bo’ladi. Eruvchanlikni ifodalashda ko’pincha quyidagi keltirilgan usullardan foydalaniladi:

1. 
   Foiz eruvchanlik – bu to’yingan eritmadagi erigan modda massasining eritma massasiga nisbatan olingan foiz konsentratsiyasidir. Ba’zi qo’llanmalarda eritmaning erituvchi massasiga nisbatan olingan foiz eruvchanligini – ayni moddaning eruvchanlik koeffisiyenti deb yuritiladi va unga quyidagicha ta’rif beriladi: ayni sharoitda 100 g erituvchida erib, to’yingan eritma hosil qilgan modda miqdori – o’sha moddaning eruvchanlik koeffisiyenti deb ataladi.
   
2. 
   Molyar eruvchanlik – ayni modda to’yingan eritmasining molyar konsentratsiyasi bilan ifodalanadi.
   

5. 
   1 l to’yingan eritmadagi erigan moddaning gram sonlari bilan ifodalanadigan eruvchanlik.
   

Gazlarning eruvchanligi – erituvchining hajm birligida erib, to’yingan eritma hosil qilgan gaz hajmi bilan ifodalanadi.

Moddalarning eruvchanligi haroratga bog’liq bo’ladi. Ko’pchilik qattiq modda va jismlarning eruvchaligi harorat ortishi bilan ortadi. Gazlarning eruvchanligi harorat ko’tarilgan sari kamayadi.

1 – masala. Agar 0ºC da 13,1 g eritma 3,1 g BaCl₂ saqlasa, shu haroratdagi BaCl₂ ning eruvchanligini aniqlang.

Yechish. Eruvchanlik (yoki eruvchanlik koeffisiyenti) topish uchun 100 g erituvchida ya’ni suvda qancha BaCl₂ erishini topamiz.

1) dastlab 13,1 g BaCl₂ eritmasida erituvchi (suv) massasini topamiz:

2) 0ºC dagi BaCl₂ eruvchanlik koeffisiyentini topamiz:

10,0 g suvda –––– 3,1 g BaCl₂ eriydi

100 g suvda –––– x g BaCl₂ eriydi x = 100 · 3,1/10,0 = 31 g

Demak 0ºC dagi BaCl₂ eruvchanlik koeffisiyenti 31 ga teng. Ya’ni 0ºC da 100 g suvda 31 g BaCl₂ eriydi.

2 – masala. Eritmada kristallnishda erigan modda ajralib chiqadigan massasini hisoblash.

0ºC da AlCl₃ ning eruvchanligi 44,9 g ga, 80ºC da esa 48,6 ga teng. Agar alyuminiy xloridning to’yingan 540 g eritmasi 80ºC dan 0ºC gacha sovutilsa qancha massa tuz cho’kmaga tushadi?

Yechish. Agar 100 g suvda 80ºC da 48,6 g AlCl₃ erisa 148,6 g eritma sovutilsa undagi 100 g suvda faqat 44,9 g miqdori eriydi va 3,7g (48,6 – 44,9) tuz cho’kadi.

148,6 g eritma sovutilganda –––– 3,7 g AlCl₃ cho’kadi

540 g eritma sovutilganda –––– x g AlCl₃ cho’kadi x = 540·3,7/148,6 = 13,4 g.

Demak alyuminiy xloridning to’yingan 540 g eritmasi 80ºC dan 0ºC gacha sovutilganda 13,4 g AlCl₃ cho’kadi ya’ni erimay qoladi va kristallanadi.

3 – masala. Gaz eruvchanligi bo’yicha uning eritmasidagi massasini aniqlash.

Agar HCl ning 40ºC dagi (1,0133·10⁵Pa bosimda) eruvchanligi 1 m³ ga suvga 386 m³ ni tashkil etsa, shu harorat va 98625 Pa bosimda100 l suvda qancha vodorod xlorid eriydi?

Yechish. 40ºC da va 1,0133·10⁵Pa bosimda 100 l suvda qanday hajm HCl erishi-ni aniqlaymiz:

1000 l suvda –––– 386 m³ HCl eriydi

100 l suvda –––– x m³ HCl eriydi x = 100·386/1000 = 38,6 m³.

Mendeleyev – Klapeyron tenglamasidan bu hajm HCl qancha massasiga to’g’ri kelishini aniqlaymiz (M_HCl = 36,46g/mol):

4 – masala. Gazning absorbsiya koeffisiyenti bo’yicha gazsimon moddaning massa ulushini aniqlash.

0ºC va p=1,0133·10⁵ Pa da ammiakning absorbsiya koeffisiyenti 1300 ga teng. Eritmadagi ammiak massa ulushini (%) aniqlang.

Yechish. 1m³ suvda 1,0133·10⁵ Pa bosimda gazlarning metr kublarda ifodalangan eruvchanligi absorbsiya koeffisiyenti deyiladi.

1m³ suvda erigan 1300 m³ ammiak massasini aniqlaymiz (M(NH₃)=17,03g/mol)

1m³ suv massasini 1000 kg deb olib, 1988,35 kg eritmada 988,35 kg ammiak bor deb hisoblaymiz.

Unda 100 kg eritmada ammiak miqdorini hisoblasak;

Demak olingan eritmada ammiakning massa ulushi 49,7% ni tashkil etadi.

5 – masala. Gazlarning eruvchanligi bo’yicha gaz aralashmasining tarkibini aniqlash.

Tarkibida 21% O₂ va 79% N₂ saqlagan gaz aralashma 0ºC va 1,0133·10⁵ Pa da suvdan o’tkazildi. Agar kislorod va azotning shu harorat va bosimda 1m³ suvdagi eruvchanligi tegishlicha 0,049 hamda 0,0236 m³ ga teng bo’lsa, suvda erigan gaz aralashmasining hajmiy tarkibini (φ) aniqlang.

Yechish. Genri qonuniga ko’ra gazning suvda eruvchanligi (P) uning aralashmadagi parsial bosimiga proporsionaldir. Aralshmadagi gazlarning parsial bosimlarini aniqlaymiz:

Parsial bosimlarni hisobga olib, gazlarning eruvchanligini aniqlaymiz:

.

Azot va kislorodning umumiy hajmi: 0,0104 + 0,0189 = 0,0293 m³. Unda aralashmadagi gazlarning hajmiy ulushi:

16.2. Erish jarayoni energiyasi va moddalarning erish issiqligi.

Bir mol modda eriganda yutiladigan yoki ajralib chiqadigan issiqlik miqdori shu moddaning erish issiqligi deyiladi.

Erishda quyidagi jarayonlar kuzatiladi: 1) kristall panjaraning buzilishi Q_k (endotermik jarayon); 2) erigan modda molekulalarining gidratlanishi yoki solvatlanishi Q_s (ekzotermik karayon); 3) Gidratlangan yoki solvatlangan molekulalrning diffuziyasi – Q_d (endotermik jarayon), ya’ni erish issiqligi: Q = Q_s – (Q_k + Q_d)

Demak, Q_s > -(Q – Q_d) ekzotermik jarayon; Q_s < -(Q – Q_d) endotermik jarayon.

1 mol modda eriganida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori – o’sha moddaning erish issiqligi hisoblanadi.

Erish vaqtida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori erucvchi modda miqdoriga proporsional bo’ladi. Shu sababli erish issiqligi bialn erigan modda miqdori orasidagi bog’lanish quyidagi tenglama shaklida ifodalanadi:

Erish issiqlik effektiga oid hisoblashlarga misollar keltiramiz:

1 – masala. 10 g KCl 300 g suvda eriganda harorat 2ºC ga pasaygan. Kaliy xloridning erish issiqligini hisoblab toping. Suvning issiqlik sig’imi 4,187 j/g-grad.

Yechish. 1 g moddani 1ºC isitish uchun zarur bo’lgan issiqlik miqdori ayni moddaning issiqlik sig’imi deb ataladi, uni C bilan ifodalanadi va uning o’lchami j/g-grad deb qabul qilingan.

Modda isitilganda yoki sovitilganda yutiladigan yoki ajralib chiqadigan issiqlik miqdori modda issiqlik sig’imining massaga va harorat o’zgarishiga ko’paytmasiga teng bo’lib, uning matematikaviy ifodasi quyidagi shaklda yoziladi:

q = c · m_erituvchi · Δt

C_H20 = 4,187 j/g-grad bo’lgani uchun (Δt va m qiymatlarini masala shartidan olib) q uchun quyidagi qiymatni topamiz:

q = 4,187 j/g-grad · 300g · 2grad = 2512 j

q uchun bu qiymatni yuqoridagi tenglamaga qo’ysak:

Bundan: yoki 18,59 kj/mol

2 – masala. CaCl₂·6H₂O tarkibli kristalogidratning erish issiqligi 18,00 kj ga teng. 5 g suvsiz kalsiy xlorid 400 g suvda eritilganda harorat 1,96 grad. daraja oshgan. Kalsiy xloridning gidratlanish issiqligni hisoblab toping.

Yechish. Suvsiz kalsiy xloridning erish issiqligini hisoblab topamiz:

Masala shartiga ko’ra:

q = 4,187 j/g-grad · 400g · 1,96grad = 3284 j yoki 3,284 kj

Agar masala sharti bo’yicha m=5 g bo’lsa (M(CaCl₂) = 111 g/mol), bundan:

CaCl₂ ning gidratlanish issiqligini hisoblab topamiz.

Yuqoridagi tenglamalardan: Q₁ = Q + Q₂. Q₂ (kalsiy xlorid kristall panjarasining buzilish issiqligi) ya’ni 18,00 kj/mol ga teng.

Binobarin: Q₁ = 72,88 kj/mol + 18,00 kj/mol = 90,88 kj/mol.

3 – masala. Agar reaskiyaga kirishuvchi quyidagi moddalar hosil bo’lish issiqliklari (kJ/mol da) ma’lum bo’lsa: , alyuminiyning suyultirilgan xlorid kislotada erish reaksiyasi issiqlik effektini hisoblang.

Yechish. Reaksiya tenglamasini yozamiz: 2Al + 6HCl (aq) = 2AlCl₃(aq) + 3H₂.

Reaksiyaning issiqlik effektini topamiz:

4 – masala. Agar quyidagi reaksiyaga kirishuvchi moddalarning Gibbs energiyalari (kJ/mol da): bo’lsa, mis sulfidi suyultirilgan sulfat kislotada eriydimi?

Yechish. Qo’yilgan savolga javob topish uchun reaksiya uchun ΔGº₂₉₈ qiymatini topish kerak. CuS ning sulfat kislotada erish jarayoni quyidagicha kechadi:

CuS (k) + H₂SO₄ (aq)  CuSO₄ (aq) + H₂S (g)

Binobarin ΔG > 0 ekan, reaksiya bormaydi ya’ni CuS suyultirilgan sulfat kislotada erimaydi.