Jizzax davlat pedagogika instituti tabiiy fanlar fakulteti

Nazorat savollari
1. Krioskopik va ebulioskopik konstantalar nima? Ular nimani
harakterlaydi?
2. Krioskopik usulda erigan moddaning molyar massasini aniqlash
nimaga asoslanadi?
3. Krioskopik va ebulioskopik usullardan foydalangan holda moddaning
molyar massasini hisoblash formulalarini yozing.
4. 0,9 g mochevina 10 g suvda eritilganda, eritmaning muzlash haroratini
pasayishi 2,79 ga teng bo’ladi. Mochevinaning nisbiy molekulyar massasini
aniqlang.
Laboratoriya mashg’uloti-8
Krioskopik usulda moddaning dissotsialanish darajasini aniqlash
NAZARIY QISM
Fazaviy muvozanatning asosiy qonuni
Moddalarning bir fazadan ikkinchisiga o‘zaro o‘tishi hamda kimyoviy reaksiyalar ham kuzatilishi mumkin bo‘lgan geterogen sistemalar fazaviy muvozanatning asosiy qonuni orqali ifodalanadi, bu esa termodinamika ikkinchi qonunining muhim qo‘llanishlaridan biridir. Ushbu qonun ko‘pincha Gibbsning fazalar qoidasi deb ataladi.
Fazalar qoidasini keltirib chiqarish uchun muvozanat holatidagi sistema komponentlari sonini k bilan, fazalar sonini esa F bilan belgilaymiz.
Muvozanatdagi geterogen sistemaning barcha fazalarida harorat va bosim bir xil va har bir komponentlarning kimyoviy potensiallari o‘zaro teng bo‘ladi. Eng sodda hol, ya’ni geterogen sistemaning har bir fazasiga barcha komponentlar hech qanday istisnosiz kiradigan hol uchun ushbu muvozanat shartlarini ifodalovchi tenglamalarni tuzamiz.
Sistema komponentlarini pastdagi indekslar bilan va fazalarni yuqoridagi indekslar bilan belgilab, k ta komponent va F ta faza tutgan sistemadagi muvozanat uchun quyidagi tenglamalarni yozishimiz mumkin:
(1)
va
(2)
(1) qatorlar ayniy qatorlardir, chunki bosim va harorat sistemaning holatini belgilovchi mustaqil o‘zgaruvchilar xisoblanadi.
(2) qatorlar esa ayniy qatorlarni ifodalamaydi, chunki bittagina komponentning turli fazalardagi kimyoviy potensiali konsentrasiyalar, harorat va bosimning turli funksiyalari bilan ifodalanadi (masalan, suyuq fazadagi komponentning kimyoviy potensiali aktivlik yoki konsentrasiya bilan ifodalansa, gaz fazadagi komponentning kimyoviy potensiali bosim yoki fugitivlik bilan ifodalanadi). Ushbu qatorlar asosida mustaqil tenglamalar tuzish mumkin.
Ma’lumki, kimyoviy potensial faqat harorat va bosimning funksiyasi emas, balki o‘rganilayotgan fazani tashkil qiluvchi barcha moddalar konsentrasiyalarining ham funksiyasidir. Ushbu funksiyaning xossasi umumiy holda ma’lum emas, ammo bir fazadan ikkinchisiga o‘tayotganda biror komponent kimyoviy potensialining tarkib, harorat va bosimga bog‘liqligini ifodalovchi funksiyaning ko‘rinishi o‘zgaradi deb ta’kidlashimiz mumkin va (2) dagi ; va boshqa tengliklarning har biri mustaqil tenglamalardir. Quyida keltirilgan hisoblar (2) tengliklar asosida bunday tenglamalarni tuzish uchun prinsipial imkoniyat mavjudligiga asoslangan. Bunday tenglamalar sistemasining umumiy xossalarini o‘rgana borib, xohlagancha komponentlardan iborat bo‘lgan muvozanat holatidagi sistemalar bo‘ysinadigan ayrim umumiy qonuniyatlarni topish mumkin.
(2) tengliklar qatoriga asoslanib tuzilgan mustaqil tenglamalar sistemasini hosil qiluvchi tenglamalar sonini va ushbu tenglamalar qamrab oluvchi mustaqil o‘zgaruvchilarning sonini hisoblaymiz.
(2) tengliklar sistemasining har bir qatori (F-1) ta mustaqil tenglamalar tuzishga imkon beradi. Ushbu qatorga kiruvchi ikkita kimyoviy potensialning tengligini ifodalaydigan har qanday boshqa tenglama (F-1) ta tenglamalarning kombinasiyasidan olinishi mumkin, shuning uchun u mustaqil tenglama bo‘la olmaydi. Tengliklar sistemasidagi qatorlar soni k ta, shuning uchun mustaqil tenglamalarning umumiy soni
k (F-1) (3)
ga teng bo‘ladi.
Ushbu tenglamalar sistemasiga kiruvchi mustaqil o‘zgaruvchilar harorat, bosim va komponentlarning konsentrasiyalaridir. Har bir fazada k ta komponent mavjud, ammo harorat va bosimning hohlagan qiymatlarini berib biz istisnosiz barcha komponentlarning konsentrasiyalarini hohlagancha tanlay olamiz, komponentlardan birining konsentrasiyasi aniq bir qiymatni qabul qilishi kerak. O‘zaro ta’sirlashmaydigan bir necha gazlarning aralashmasini ko‘rib chiqamiz. Berilgan harorat va berilgan umumiy bosimda, bitta gazdan tashqari, barcha gazlarning konsentrasiyalarini hohlagancha tanlab olish mumkin. Oxirgi gazning konsentrasiyasi umumiy bosim bilan qolgan barcha parsial bosimlar yig‘indisi orasidagi ayirmaga teng bo‘lgan parsial bosimga aniq mos kelishi shart.
Suyuq sistemalarda ham xuddi shunday bitta komponentdan tashqari barcha komponentlarning konsentrasiyalarini xohlagancha tanlash mumkin, oxirgi komponentning konsentrasiyasi esa aniq qiymatga ega bo‘ladi.
Shunday qilib, har bir fazadagi mustaqil konsentrasiyalarning soni (k-1) ga teng bo‘ladi, barcha F fazalardagi mustaqil konsentrasiyalarning umumiy soni esa F(k-1) ni tashkil etadi. Topilgan konsentrasiyalarning sonidan tashqari, bosim va harorat ham mustaqil o‘zgaruvchilardir. Shuning uchun (2) tengliklardan olingan tenglamalar sistemasi qamrab olgan mustaqil o‘zgaruvchilarning umumiy soni
F(k-1)+2 (4)
ga teng bo‘ladi.
Agar mustaqil o‘zgaruvchilar soni ularni bog‘lab turuvchi tenglamalar soniga teng bo‘lsa quyidagini yozishimiz mumkin.
k(F-1) = F(k-1)+2
U holda har bir mustaqil o‘zgaruvchi qandaydir qat’iy bir qiymatni qabul qiladi va butun sistema harorat, bosim va komponentlar konsentrasiyalarining barcha fazalardagi birdan-bir mumkin bo‘lgan qiymatlarida mavjud bo‘la oladi.
Agar tenglamalar soni mustaqil o‘zgaruvchilar sonidan kichik bo‘lsa, ularning farqi F ushbu tenglamalar yoki fazalar sonida hohlagan qiymatlarni berish mumkin bo‘lgan o‘zgaruvchilarning sonini ko‘rsatadi, chunki tenglamalar sonini fazalar soni belgilaydi:
F = F(k-1)+2-k( -1) (5)
(5) tenglama o‘zgartirishlardan so‘ng quyidagi
F+F=k+2 (6)
ko‘rinishni oladi. 1876 yilda Gibbs tomonidan taklif qilingan ushbu tenglama fazalar qoidasini ifodalaydi.
Agar sistemaning mavjudlik sharoitlari bosim va haroratlardan tashqari yana qandaydir o‘zgaruvchan intensivlik faktorlari bilan belgilansa, masalan elektr potensiali bilan, u holda mustaqil o‘zgaruvchilar soni ko‘payadi. Agar, aksincha, sistemaning holat parametrlaridan ayrimlari doimiy qilib ushlab turilsa, unda mustaqil o‘zgaruvchilar soni kamayadi. Shuning uchun umumiy holda tashqi faktorlarning sonini n bilan belgilab, Gibbsning fazalar qoidasini quyidagi
F+F=k+n (7)
tenglama bilan ifodalanadi.Agar erigan modda –elektrolit bo’lsa, eritmadagi zarrachalar soni modda molekulalari soniga teng bo’lmaydi, chunki molekulalar ionlargacha parchalanadi.
Demak, eritmada zarrachalarning umumiy kontsentratsiyasi oshadi, bunda t qiymati ham o’zgaradi; (3) formula bo’yicha hisoblanadigan molekulyar massa ham moddaning haqiqiy molekulyar massasiga mos kelmaydi. Bundan shunday xulosa qilish mumkin; (3) formuladan faqat noelektrolitlarni molekulyar massasini hisoblash mumkin.
Elektrolitlar eritmasini molekulyar massasini krioskopik usulda aniqlaganda uning haqiqiy molekulyar massasi topilmaydi, topilgan molekulyar massa haqiqiydan kichik bo’ladi. Masalan, eritmada elektrolitning n molekulasi bo’lib, uning dissotsialanish darajasi  bo’lsa, ionlarga ajralgan molekulalar soni n bo’ladi, ajralmaganlari esa:
(4)

Agarda har bir molekula 2 ga parchalansa, barcha zarrachalar soni teng bo’ladi:

Erigan moddaning umumiy massasi ma’lum bo’lgani uchun, n ni haqiqiy molekulyar massa M ga ko’paytmasi teng bo’lishi kerak ko’paytirilgan topilgan molekulyar massa M₁ ga:

n ni qisqartirib, qovuslarni ochsak, xosil bo’ladi:
(5)
undan (6)
Haqiqiy molekulyar massani bilgan va M₁ ni topgan holda  ni (6) formuladan hisoblash mumkin.
Ishdan maqsad: Elektrolitlarni dissotsilanish darajasini hisoblash.
Ishning bajarilishi: 5% li KCl eritmasini molekulyar massasi krioskopik usulda aniqlanadi.t Bekman termometri yordamida eritma va toza erituvchilarni muzlash xarorati farqi shaklida topiladi.
KCl ni haqiqiy molekulyar massasi K va Cl ning atom massalarini yig`indisiga teng.
Hisoblashlar. KCl ning ko’rinma molekulyar massasi (3) formula orqali aniqlanadi:

O’tkaziladigan tajribada KCl ning 5% li eritmasi, ya’ni 5 gr va 95 gr va suvning muzlash haroratini molyar pasayishi 1,86^oC ga teng bo’lganligi sababli, bunda

5% li KCl eritmasining elektrolitik dissotsilanish darajasi (6) formuladan hisoblab topiladi:



Tajriba natijalari erituvchi sifatida benzol olingan tajribadagi kabi yozib boriladi.