Лаборатория иши №1. Тузнинг эриш иссиқлигини аниқлаш

Лаборатория иши №1.
Тузнинг эриш иссиқлигини аниқлаш.

Туз сувда эриганда қуйидаги икки жараён содир бўлади:

1. 
   Моддани кристалл панжарасини бузилиши ва молекулаларни ионларга ажралиши. Бунда Q₁ иссиқлик ютилади.
   
2. 
   Ионларни гидратацияси. Бунда Q₂ иссиқлик ажралади.
   

Тузнинг эриш иссиқлиги бу икки жараённинг иссиқлик эффектларини алгебраик йиғиндисига тенг:

Q_эриш=Q₂+Q₁

Шунинг учун мустахкам кристалл панжарага эга ва қийин гидратланувчи моддалар иссиқлик ютилиши билан эрийди. Кристалл панжараси мустаҳкам бўлмаган ва эритмада масалан, водород ёки гидроксил ионларикаби кучли гидратланадиган ионлар ҳосил қилувчи моддалар иссиқлик ажралиши билан эрийди.

6 - расм. Калориметр тузилиши.

1 - Дьюар идиши; 2 - штатив; 3 - тешикли тиқин; 4 - Бекман термометри; 5 - ампула; 6 - шиша таёқча; 7 - аралаштиргич.

Модданинг эриш иссиқлиги 1 моль эриётган моддага мос келадиган эритувчи миқдори ортиши билан ошади. Агар 1 моль моддага 100 - 300 моль эритувчи тўғри келса, эритмани кейинги суюлтириш эриш иссиқлигига унчалик таъсир қилмайди.
Ишдан мақсад. 1. Иссиқлик эффектларини калориметрик усулда ўлчаш билан танишиш. 2. Тузни эриш иссиқлигини аниқлаш.
Керакли асбоб ва реактивлар. Аралаштиргичли шиша идиш ёки 0,5 л сиғимли Дъюар идиши; 0,5 л сиғимли стакан; Бекман термометри; туз учун ампула; шиша таёқча; аналитик тарози; чинни ҳовонча; технокимёвий тарози; 1 минутлик қум соати; KNO₃
Қурилманинг тузилиши. Эриш иссиқлигини аниқлаш учун калориметрдан фойдаланиш мумкин. Дъюар идишини тиқинига Бекман термометри ва туз учун шиша таёқчали пробирка жойланади. Эритма аралаштиргич билан аралаштирилади.
Калориметр доимийсини аниқлаш. Калориметрда борадиган жараённинг иссиқлик эффектини аниқлаш учун калориметр доимийсини, яъни термометр, аралаштиргич, пробирка, сув ва тузли калориметрнинг ҳароратини 1^оС га кўтариш учун талаб қилинадиган иссиқликнинг калориядаги миқдорини билиш керак. t га қиздириш учун талаб қилинадиган иссиқлик:


га тенг.

Бу ерда: Q - тузнинг эриш иссиқлиги; m - тузнинг моллар сони; t - калориметрдаги ҳарорат ўзгариши; К - калориметр доимийси.

Калориметр доимийси К ни эриш иссиқлиги маълум бўлган туз ёрдамида аниқлаш мумкин, масалан KNO₃ ни эриш иссиқлигидан. Бунинг учун KNO₃ (5 - 7 гр) тузи чинни ҳавончада яхшилаб эзилади. Таёқчали бўш ампула массаси 0,01 аниқликда ўлчанади, унга 5 гр ( 0,05 моль) туз солинади ва яна ўлчанади.
Массалар фарқидан тузнинг массаси аниқланади. Дъюар идиши (қопқоқсиз) 0,1 гр аниқликда технокимёвий тарозида ўлчанади ва унга 18^оС ли 300 мл сув солинади. Идиш яна ўлчанади ва массалар фарқидан сувнинг массаси аниқланади.
Калориметр тиқин билан беркитилиб унга Бекман термометри, аралаштиргич ва тузли ампула жойланади. Кейин сув ва туз эритмаси ҳарорати Бекман термометри ёрдамида аниқланади. Калий нитратни эриши иссиқлик ютилиши билан борадиган жараён бўлганлиги учун Бекман термометрини шундай ростланадики, бунда симоб мениски унинг шкаласининг юқориги қисмида туриши керак.
Калориметрнинг атроф –муҳит билан иссиқлик алмашишини ҳисобга олиш ва ҳароратни ҳақиқий ўзгаришини аниқлаш учун калориметрик жараён уч босқичга бўлинади:

1. 
   Дастлабки давр, 5 минут давом этади;
   
2. 
   Асосий давр –тузнинг эриш жараёни;
   
3. 
   Якуний давр –5 минут давом этади.
   

Калориметрда сувни аралаштириб ҳарорат кузатилади, у атроф –муҳит билан иссиқлик алмашиниши натижасида ўзгариб туради. Ярим минут оралиғида ҳарорат ўзгариши деярли бир хил бўлганда, яъни ҳароратнинг бир текисда ўзгариши кузатилганда, 5 минут давомида ярим минут фарқи билан 0,002 град аниқликда ҳарорат белгилаб борилади. Шундан сўнг шиша таёқча ёрдамида туз солинган ампула синдирилади, эритма аралаштирилиб турилиб юқоридаги усулда ҳароратни белгилаб борилади. Агар ҳарорат жуда тез пасайиб бориб, уни мингдан ва юздан бир улушларини кузатиш қийин бўлса, харорат кичикроқ аниқликда ўлчанади. Ҳароратнинг яна бир текисда ўзгариб бориши, асосий давр тугаб, якуний давр бошланганидан далолат беради. Якуний даврда ҳам дастлабки даврдагидек ҳарорат 5 минут давомида белгилаб борилади.
Тузни эриш ҳарорати ўзгаришини аниқ ҳисоблаш учун миллиметрли қоғозда график чизилади, бунда абцисса ўқида вақт, ордината ўқида 0,5 минут ичидаги ҳарорат ўзгариши ёзилади. Агар шу йўл билан топилган нуқталарни бирлаштирилса, дастлабки ва якуний давр учун иккита эгри чизиқ ҳосил бўлади, уларнинг эгрилиги калориметр ва атроф –мухит ўртасидаги ҳароратнинг фарқига боғлиқ.
Шу усул билан t топилгач, калориметр доимийси қуйидаги тенглама орқали ҳисоблаб топилади:

Бу ерда: Q_эриш – тузнинг жадвалдан олинадиган эриш иссиқлиги; m - тузни моллар сони; t - тузнинг эриши натижасида калориметрдаги ҳароратнинг ўзгариши;
Калий нитратнинг 18^оС даги эриш иссиқлиги:
Q_эриш = -35,62^.10³ дж/моль= -8,52 ккал/моль
Ишнинг тафсилоти.
9–10 г кукун қилиб майдаланган мис купоросини чинни чашкага солинади ва то оқ рангли сувсиз туз ҳосил бўлгунича қиздирилади. Сўнгра уни пробиркага ўтказиб дарҳол оғзини пробка билан зич қилиб беркитилади. Туз совигандан сўнг ундан а (г) массада намуна олиб унинг 300 г сувда эришидаги ҳарорат ўзгариши юқоридаги тартибда аниқланади.
Мис сульфатнинг эриши иссиқлик ажралиб чиқиши билан боришини ҳисобга олиб Бекман термометрини симобли мениски шкаласининг пастки қисмида турадиган қилиб ростланади.
Калориметр доимийси К ва тажрибада олинган натижалар асосида сувсиз туз ва унинг кристалгидратини эриш иссиқлиги
формуладан ҳисоблаб топилади.
Эриш иссиқлиги бўйича олган натижаларингизни маълумотномада берилганлар билан таққослаб кўриш учун сувнинг 1 моль тузга мувофиқ келадиган моллар сонини ҳисоблаб топиш зарур.