«kimyo» kafedrasi “umumiy kimyo” fanidan

Eruvchanlik. Erish mexanizmi.
Ayni haroratda ma’lum erituvchida erishi mumkin bo’lgan modda miqdori eruvchanlik deyiladi. Biror bir erituvchida moddaning erishi o’z-o’zicha borib, bunda DG < O , shuning uchun jarayon o’z-o’zicha boradi.
20 ^oC da 100 g erituvchida 10 g ortiq modda erisa bu modda yaxshi eriydigan hisoblanadi. Xuddi shu sharoitda 0,01 – 1,0 g atrofida erisa qiyin eriydigan deyish mumkin.
Agar shu sharoitda 0,01 g dan kam erisa amaliy jihatdan erimaydigan hisoblanadi. Umuman erimaydigan modda bo’lmaydi.
Ko’p qattiq moddalarning eruvchanligi harorat ortishi (1-rasm) bilan ortadi.
SHuning uchun haroratning pasayishi eruvchanlikni kamayishiga va harorat kamaygan sari kristallanishga olib keladi. Glauber tuzining eruvchanligi harorat ortishi bilan avval ortib, Na2SO4·10H2O hosil bo’lishi hisobiga keyin bo’lsa kamayadi.
Erish jarayoni murakkab fizik-kimyoviy jarayondir. Erigan modda molekulalari bilan erituvchi molekulalarining o’zaro ta’sirini solvatlanish deyiladi. Bu ta’sirlanish mahsulotlari esa solьvatlar deyiladi. Agar erituvchi suv bo’lsa, bu jarayon gidratlanish, mahsulot esa gidratlar deyiladi.
Erituvchi va erigan modda tabiatiga bog’liq holda solьvatlarning hosil bo’lishi turlicha bo’lishi mumkin. Masalan: eriydigan modda ion tuzilishli (NaCl), erituvchi esa qutbli tuzilishli (H2O) bo’lsa, erish jarayonini quyidagicha tasvirlash mumkin:

erituvchi molekulalari bilan ionlar o’rtasida donor-akseptor ta’sirlashuv bo’lishi mumkin. Masalan:

Spirtning suvda erishida esa dipol-dipol ta’sirlashuv kuzatiladi. Qattiq moddaning erish jarayonini ikkita jarayonlarning yig’indisi deb qarash kerak. Birinchisi qattiq moddaning molekulalarga yoki ionlarga parchalanishidir. Bu jarayon endotermik bo’lib, issiqlik yutilishi bilan boradi.
Ikkinchisi - molekula yoki ionlarning suv bilan ta’sirlashib gidratlar hosil qilishidir. Bu jarayon ekzotermik bo’lib issiqlik ajralib chiqishi bilan boradi. Qaysi jarayonning ulushi kattaligiga qarab, qattiq modda eriganda issiqlik yutilishi yoki chiqishi mumkin. Ba’zi qattiq moddalar (KOH, NaOH) eriganda issiqlik chiqadi. Ba’zilari (NH₄NO₃, NH₄Cl) eriganda esa issiqlik yutiladi.
Gidratlar beqaror moddalar bo’lib, oson parchalanadi. Eritmalar bug’latilganda, ular parchalanib, erigan modda ajralib chiqadi. Ba’zan gidratlar birmuncha barqaror bo’lib, suv qattiq modda tarkibiga kiradi. Bunday moddalarni kristallogidratlar deb, kristallogidrat tarkibidagi suvni esa kristallizasiya suvi deb ataladi. Masalan: CuSO₄·5H₂O - mis kuporosi;
Moddalarning u yoki u erituvchida erish xossasiga eruvchanlik deyiladi. Eruvchanlik avvalambor erituvchi va eriydigan moddalar tabiatiga bog’liq. Masalan, natriy xlorid suvda yaxshi eriydi, lekin benzolda erimaydi. Yog’ esa suvda erimaydi, lekin benzolda yaxshi eriydi. Eruvchanlik haroratga va bosimga bog’liq. Agar modda shu eritmada ortiqcha erimasa, bunday eritma to’yingan eritma deyiladi. Agar modda eritmada yana erisa, bu eritma to’yinmagan eritma deyiladi. To’yingan eritmada cho’kma bilan eritma o’rtasida muvozanat qaror topadi. To’yingan eritmani cho’kmasidan ajratib olib, ozgina bug’latib yoki biroz sovutib o’ta to’yingan eritma olish mumkin. O’ta to’yingan eritmada erigan modda miqdori to’yingan eritmadagidan ko’proq bo’ladi. O’ta to’yingan eritma beqaror bo’lib, chayqatilgandayoq ortiqcha erigan modda darrov cho’kmaga tushadi.
Eruvchanlik 100 g erituvchida erib, to’yingan eritma hosil qiladigan moddaning grammlar soni bilan o’lchanadi.
Molekulalararo kuchlar va eruvchanlik. Eritilayotgan modda erituvchida eriganda eritma hosil qiladi. Umuman olganda erituvchi serob komponent, lekin ba’zi hollarda erituvchi va erigan modda bir-biri bilan cheksiz nisbatda erishi mumkin, ana o’shanda “erituvchi” va “erigan modda” tushunchalari o’z ma’nosini yo’qotadi. Erituvchining fizik holati eritmaning fizik holatini belgilaydi. Eritmalar gaz, suyuq, qattiq holatda bo’lishi mumkin, lekin bizning diqqat markazimizda suyuq eritmalar turadi, chunki ular hozirgi kunda muhim ahamiyat kasb etmoqda. Eruvchanlik (S) ma’lum bir erituvchida ma’lum miqdorda erigan moddaning maksimal miqdori. Turli xil moddalar turlicha eruvchanlik qiymatlariga ega:
Natriy xlorid (NaCl) C=39.12gr/100ml suvda 100° C.
Kumush xlorid (AgCl) C=0.0021 gr/100 ml suvda 100°C.
Eruvchanlik miqdoriy termin lekin suyultirilgan va konsentrlangan ekanligi sifatini belgilaydi, yuqoridagi qiymatlarga ko’ra NaCl eritmasi konsentrlangan, AgCl eritmasi esa suyultirilgan. Eruvchi modda bir erituvchida erib boshqasida erimasligi mumkin. Buni eritilgan modda erituvchi va ular orasidagi o’zaro molekulalararo kuchlar mavjudligi bilan izohlash mumkin. Molekulalar orasidati kuchlar o’xshash bo’lgan moddalar bir-birida yaxshi eridi. SHu kuchlar mavjud ekanligini bilib, biz ayta olamizki eritilayotgan modda erituvchida erish yoki erimasligini.
Eritmada molekulalar orasidagi kuchlar: Molekulalararo kuchlar toza moddalar hamda eritmalar uchun ham hosdir.
1. Ion tuzilishli birikmalar suvda eritilganda ion-dipolь kuchlar yuzaga keladi. Bir vaqtning o’zida ikkita holat yuzaga keladi:
Raqobat kuchlari. Tuzni eritmaga solinganda qarama-qarshi zaryadlangan ionlar bir-biriga tortiladi. Ushbu tortishuv natijasida ionlar o’z joyini tark etib krisstal panjara buziladi.
Gidrat qobiq shakli. Ionlar ajralgandan so’ng suv molekulalari ular atrofida gidrat qobig’ini hosil qiladi. Suv molekulalarining soni ionning o’lchamiga bog’liq: Li+ kabi kichik ionlar atrofida 4 ta suv molekulasi tetraedr shaklida, Na+ va F- kabi kattaroq ionlar atrofida 6 ta suv molekulasi oktaedr shaklida qamrab oladi.

2-rasm. Na+ ioni atrofidagi gidrat qobiq

Ichki qobiqda Ion-dipol kuchlari natijasida normal vodorod bog’lari buziladi. Lekin suv molekulasidagi vodorod bog’lari keyingi boshqa qobiqchalar bilan va ular yana boshqa qobiqchalar bilan bog’lanadi.

2. Kislorod va azot tutgan organik va biologik birikmalar,spirtlar, amin va aminokislotalar kabi qutbli eritmalarda vodorod bog’ining hosil bo’lishi muhim kuch hisoblanadi.
3. Qutbli molekula propanal (CH₃CH₂CHO) qutbli erituvchi dixloretanda eriganda vodorod bog’lari bo’lmagan dipol-dipol kuchlari vujudga keladi.
4. Ion-induksiya dipol kuchlari, bir zaryad turi dipol kuchga, qutblanuvchanligiga tayanishi. Ion-dipol kuchlari, ionning zaryadi qutbsiz molekula elektron bulutini buzganida vujudga keladi. Bu turdagi kuchlar gemoglobin tarkibidagi Fe²⁺ ioni va qizil qon tanachalaridagi kislorod o’rtasida vujudga keladi.
5. Dipol-induksiya dipol kuchlari – qutbli molekula qutbsiz molekulaning elektron bulutini buzganida vujudga keladigin qutblanuvchanlikka asoslangan. Dipol-induksiya dipol kuchlari ion-induksiya dipol kuchlariga nisbatan kuchsizroq, chunku musbat zaryadlar ionlar soni dan kam (Kulon qonuni).
Eritmada molekulalar orasidagi kuchlar:
Atmosferadagi kislorod, azot va inert gazlarning suvda eruvchanligi shu kuchlar orqali ma’lum chegarada cheklanadi.
6. Barcha erituvchilarda moddalarning eruvchanligi dispersion kuchlarning hissasi katta. Dispersion kuch neft yoki benzin kabi qutbsiz moddalar eritmasidagi molekulalar orasidagi asosiy kuch hisoblanadi.
Eruvchanlik muvozanatli jarayon. Eritilayotgan moddani eritmaga ortiqcha miqdorda tashlanganda u eriydi. Lekin eritmadagi erigan modda zarralari erimay qolgan zarralar bilan to’qnashganda qaytadan kristallanib qoladi. Ma’lum temperaturada qattiq modda zarralarining erish tezligi o’sha modda zarralarining qayta kristallanish tezligiga tenglashsa eritmaning konsentrasiyasi o’zgarmas bo’lib qoladi va eritmada muvozanat holati yuzaga keladi.

Ushbu jarayonning kechishi 3 xil holat bilan ifodalanadi. To’yingan eritma ayni temperaturada eritmada erigan moddaning maksimal miqdorini tutuvchi va erimay qolgan modda bilan muvozanat holatida bo’lgan eritma. Bu eritmani filьtrlab unga eritilayotgan moddadan yana solsangiz u erimaydi.

To’yinmagan eritma erigan modda zarralarining miqdori kam, unga eritilayotgan modda zarralaridan qoshilsa ular eriydi to’yingan eritma hosil bo’lgunga qadar.
O’ta to’yingan eritmada erigan modda muvozanat miqdoridan ko’p bo’ladi, beqaror bo’ladi. SHu eritmaga erigan modda kristalidan tashlansa u holda eritmadagi erigan modda kristallari o’sha zahotiyoq o’sa boshlaydi eritma esa to’yingan eritma holatiga o’tadi.
Raul qonunlari. Agar suvda uchuvchan bo’lmagan, qattiq moddalarni eritilsa, (glyukoza, saxaroza, mochevina) eritma ustidagi to’yingan bug’ bosimi toza erituvchining ustidagi to’yingan bug’ bosimidan har doim kichik bo’ladi. 1887 yilda fransuz olimi Raul quyidagi qonunlarni kashf etdi.
I-qonun:  Suyultirilgan eritmalarda eritma ustidagi erituvchi to’yingan bug’ bosimining nisbiy pasayishi erigan modda molyar ulushiga teng.

Po > P P = Po - P
P o – toza erituvchining to’yingan bug’ bosimi; P- eritmadagi erituvchining to’yingan bug’ bosimi; N - erigan moddaning molyar ulushi; no va n - erituvchi va erigan moddaning mollar soni.
II qonun: eritma muzlash haroratining pasayishi erigan modda molьyal konsentrasiyasiga to’g’ri proporsional.
Muzlash temperaturasi deganda suyuqlik ustidagi to’yingan bug’ bosimining kristall holatidagi qattiq faza ustidagi to’yingan bug’ bosimiga to’g’ri keladigan temperatura tushuniladi. Barcha toza moddalarning o’ziga xos aniq ma’lum qaynash va muzlash temperaturasi bo’ladi. Masalan, toza suv 0⁰C da muzlaydi va 100⁰C da qaynaydi. Eritmalarda esa, suyuqlikda erigan modda bo’lishi erituvchining qaynash nuqtasini oshiradi va uning muzlash nuqtasini pasaytiradi. Eritma konsentrasiyasi qanchalik ko’p bo’lsa, erituvchining qaynash nuqtasi shunchalik yuqori va uning muzlash nuqtasi shunchalik past bo’ladi. SHu sababli, eritmalar toza erituvchiga qaraganda ancha pastroq temperaturada muzlaydi va birmuncha yuqori temperaturada qaynaydi. Demak, eritmaning qaynash nuqtasi toza erituvchining qaynash nuqtasidan hamma vaqt yuqori bo’ladi. Eritmaning muzlash harorati esa toza erituvchinikiga qaraganda pastroq bo’ladi (3-rasm).

Agar biror bir erituvchida modda eritilsa, ya’ni erituvchi eritmaga aylansa qaynash va muzlash temperaturasi o’zgaradi. Buni Raulь qonunidan kelib chiqadigan xulosa bilan tushuntiriladi.

1. Eritmaning muzlash temperaturasi toza erituvchinikidan past bo’ladi.
2. Eritmaning qaynash temperaturasi toza erituvchinikidan yuqori.
Suyultirilgan eritmalardagi muzlash temperaturasining pasayishi eritmalarning molyal konsentrasiyalariga (molyalligiga) to’g’ri proporsional.

t o muz - toza erituvchining muzlash harorati;
t muz - eritmaning muzlash harorati;
 t muz - muzlash haroratining pasayishi;
C - molyal konsentrasiya, molь/kg; k -krioskopik doimiylik,grad.kg/molь
Krioskopik doimiylikning fizik ma’nosi shundaki, u konsentrasiyasi 1 molь/kg bo’lgan noelektrolit modda eritmasining muzlash haroratini toza erituvchiga nisbatan necha gradusga pasayishini ko’rsatadi.
Har qanday suyuqlik uning to’yingan bug’ bosimi tashqi atmosfera bosimga teng bo’lganida qaynaydi.
Eritma qaynash haroratining ortishi erigan modda molyal konsentrasiyasiga to’g’ri proporsionaldir.
Suyuqlik sathidagi bug’ bosimining tashqi muhit bosimiga teng bo’lgan holatga suyuqlikning qaynash temperaturasi deyiladi. Bu holda moddaning suyuq va bug’ holatlari o’rtasida muvozanat sodir bo’ladi. Bosim 101325 Pa qiymatiga ega bo’lgandagi moddalarning qaynash temperaturasi normal qaynash temperaturasi deyiladi. Kam bug’lanuvchi moddalarning eritmasi ustidagi to’yingan bug’ bosimi, sof erituvchi bug’ bosimidan past. Bunday eritma qaynashi uchun sof erituvchining qaynash temperaturasidan yuqoriroq temperatura zarur.
Suyultirilgan eritmalardagi qaynash temperaturasining ko’tarilishi eritmalarning molyal konsentrasiyalariga (molyalligiga) to’g’ri proporsional.

t qay - eritmaning qaynash harorati
to qay - toza erituvchining qaynash harorati
t qay - qaynash haroratining ortishi;
E - ebulioskopik doimiylik, grad.kg/molь.
Ebulioskopik doimiylik 1 kg erituvchida 1 molь noelektrolit modda eriganda eritmaning qaynash harorati toza erituvchinikidan necha gradusga farq qilishini ko’rsatadi.
Krioskopik va ebulioskopik doimiyliklar faqat erituvchi tabiatigagina bog’liq kattaliklardir. Suv uchun K = 1,86; Ye = 0,52. benzol uchun K = 5,12; Ye = 2,57.
Eritma muzlash haroratining pasayishini yoki qaynash haroratining ortishini o’lchab, noma’lum erigan moddaning molekular massasini aniqlash mumkin.


C - erigan moddaning molyal konsentrasiyasi; m- erigan modda massasi;
g -erituvchining massasi, g; M-erigan moddaning molyar massasi.
Eritmaning zarrachalar soniga bog’liq xossalari ya’ni osmotik bosimi, muzlash va qaynash haroratlarining va to’yingan bug’ bosimining o’zgarishi ularning kolligativ xossalari deyiladi.
Vant-Goff va Raulь qonunlari faqat noelektrolit moddalarning eritmalarigagina qo’llaniladi.