Amaliy mashg’ulot
Kimyoning asosiy qonunlari
Kimyoning asosiy qonunlarini bilishdan oldin kimyoviy reaksiyalar ya’ni kimyoviy jarayonlarda qanday
reaksiyalar borishini va ularni qanday turlarga bo’linishini bilish zarur. Kimyoviy reaksiyalar o’ziga xos
belgilarga asoslanib quyidagicha sinflanadi:
Dastlabki va hosil bo’luvchi moddalar tarkibiga kiradigan elementlar atomlarida oksidlanish darajasi
o’zgarishi boyicha–oksidlanish– qaytarilish reaksiyalari;
Dastlabki va hosil bo’luvchi moddalarning soni va tarkibi jihatidan – ajralish, o’rin olish, birikish,
almashinish reaksiyalari;
Reaksiyalar va sistemalar orasida issiqlik almashinshi jihatidan ekzotermik (issiqlik chiqishi) va
endotermik (issiqlik yutilishi) reaksiyalar;
Reaksion jarayoning yo’nalishi jihatdan qaytar va qaytmas reaksiyalar.
Modda tarkibining doimiylik qonuni
Har qanday sof modda qayerda va qanday usul bilan olinishidan qat’iy nazar bir xil o’zgarmas tarkibga
ega bo’ladi.
1-masala. Reaksiya uchun 8 g oltingugurt va 20 g temir olib aralashma qizdirildi. Reaksiya
oxirida aralashmada qaysi moddadan qancha qoladi?
Yechish. Dastlab reaksiya netglamasini ifodalaymiz: Fe + S → FeS.
Reaksiya tenglamasiga asosan moddalar miqdorlarini hisoblaymiz:
ν(Fe)=8/56=0,14 mol; ν(S)=28/32=0,875 mol
Reaksiyadan ko’rinib turibdiki temir kam olingan ekan. Demak 8 g Fe to’liq sarflanib qancha massa FeS
hosil bo’lishini aniqlaymiz:
56 g Fe sarflansa ——— 88 g FeS hosil bo’ladi
8 g Fe sarflansa ——— x g FeS hosil bo’ladi x=8∙88/56=12,57g.
Endi 8 g temir bilan qancha S reaksiyaga kirishishini topamiz:
56 g Fe bilan ——— 32 g S sarflanadi
8 g Fe bilan ——— x g S sarflanadi x=8∙32/56=4,57g S sarflanadi.
Qolgan S miqdori esa 23,43 g (28-4,57) g ga teng.
2-masala. Tarkibiga quyidagi elementlar atomlari kiradigan moddalarning molekula formulalarini
yozing: a) alyiminiynig ikkita atomi bilan kislorodning uchta atomi; b) kalsiyning bir atomi bilan
uglerodning bir atomi va kislorodning uch atomi; v) misning bir atomi bilan xlorning ikki atomi; g)
misning ikki atomi bilan oltingugurtning bir atomi. Shu moddalar tarkibidagi elementlarning eng kichik
massa nisbatlarini toping.
Yechish. a) Al2O3 undagi eng kichik massa nisbat 9:8 ga teng;
b)CaCO3 undagi eng kichik massa nisbat 10:3:12 ga teng; v) CuCl2 undagi massa nisbat 64:71 ga teng;
g) Cu2S undagi eng kichik massa nisbat 4:1.
Ekvivalentlar qonuni
Ekvivalentlar qonuning mohiyatini quyidagicha qisqacha ifodalash mumkin: agar ma’lum
massalardagi ikki elementning har ikkalasi ham bir xil muayyan massadagi uchinchi element bilan
qoldiqsiz reaksiyaga kirishsa, unda ular o’zaro ta’sirlashganda ham qoldiqsiz reaksiyaga kirishadilar.
Boshqacha aytganda elementlar bir-birlari bilan har qanday miqdorda emas, balki ma’lum (ekvivalent)
massalarda birikadilar. Element bir og’irlik qism vodorod yoki 8 og’irlik qism kislorod bilan qoldiqsiz
birikadigan yoki birikmalarda ularning o’rnini oladigan miqdori uning ekvivalenti deyiladi. Elementning
ekvivalentiga son jihatdan teng qilib gramm hisobida olingan miqdori gramm-ekvivalent deyiladi.
Elementning ekvivalent massasi uning atomi molyar massasining birikmasidagi valentligiga nisbatiga
teng.
Kislotalarning ekvivalentini topish uchun kislotaning molyar massasi kislota
molekulasidagi metalga almashina oladigan vodorod atomlari soniga bo’linadi.
Asoslar ekvivalentlari – kislotalar ekvivalent midorlari bilan reaksiyaga kirisha oladigan asoslar
miqdorlari. Masalan NaOH ekvivalenti 40g, Ca(OH)2 va Al(OH)3 ekvivalentlari esa tegishlicha ½ va ⅓
molyar miqdorlarni tashkil etadi (37 va 26 g). Shunday qilib, asoslarning ekvivalentini aniqlash uchun
asosning molyar massasi asos hosil qigan metalning valentligiga yoki gidroksil guruhi soniga bo’linadi.
Tuzlar ekvivalentini topish uchun tuzning molyar massasi metalning valentligi balan metal
atomlar soniga ko’paytmasiga bo’linadi. Demak, NaCl, KNO3 kabi tuzlarning ekvivalentlari son jihatdan
ularning molyar massalariga teng, lekin MgSO4, AlCl3, Al2(SO4)3 tuzlari uchun ekvivalent miqdori
tegishlicha ular molyar massalarining ½, ⅓, va 1/6 qismlariga teng.
1 – masala. 0,304 g magniy 0,0252 g vodorodni siqib chiqardi. Magniyning ekvivalent massasini
aniqlang
Yechish. Masalani proporsiya usulida yechamiz:
0,304 g magniy ——— 0,0252 g vodorodni siqib chiqaradi
x g/mol magniy ——— 1 g/mol vodorodni siqib chiqaradi
bundan x=12,06 g/mol natijani olamiz. Demak Mg ning ekvivalent massasi 12,06 g/mol ga teng
ekan.
2 – masala. Xromning kislorodli birikmalari 48, 31,58 va 23,53% kislorod saqlaydi. Har qaysi
birikmada xromning ekvivalent massasini aniqlang. Kislorodning ekvivalent massasi 8 g/mol ga teng.
Yechish. Birinchi birikmada:
48 g kislorodga ——— 52 g xrom to’g’ri keladi
8 g/mol kislorodga ——— x g xrom to’g’ri keladi
bundan x=8,67 g/mol natijani olamiz.
Shunga analogik ravishda ikkinchi va uchinchi birikmalar uchun ham proporsiyalar tuziladi va
quyidagilar olinadi:
x2=68,42∙8/31,58= 17,38 g/mol ; x2=76,47∙8/23,53=26,0 g/mol.
3 – masala. 1,8 g kislotadan 0,0403 g vodorod siqib chiqarildi. Kislota ekvivalentini aniqlang.
Yechish. Kislota ekvivalentini quyidagi proporsiya yordamida topamiz:
0,0403 g vodorodni ——— 1,8 g kislotadan olish mumkin
1,008 g vodorodni ——— x g kislotadan olish mumkin
bundan x = 45 g. Demak kisota ekvivalenti 45 g/mol ga teng ekan.
Karrali nisbatlar qonuni
Karrali nisbatlar qonuni (J.Dalton 1804 yil) –agar ikki element o’zaro birikib bir necha kimyoviy birikma
hosil qilsa, elementlardan birining shu birikmalardagi ikkinchi elementning bir xil massa miqdoriga
to’g’ri keladigan massa miqdori o’zaro kichik butun sonlar nisbatida bo’ladi.
Masalan, CO va CO2 tarkibiga 12 g uglerodga 16 g va 32 g O to’g’ri keladi, yani bir xil massadagi
uglerod atomiga to’g’ri keluvchi kislorod massa nisbati 1:2 ga teng.
Buni yana azot oksidlarida ham ko’rish mumkin. Azotning tegishli N2O, NO, N2O3, NO2(N2O4), va
N2O5 oksidlarida 14 g azotga 8, 16, 24, 32 va 40 g O to’g’ri keladi. Ya’ni bir xil massadagi (7 g) azotga
to’g’ri keladigan kislorod massa nisbati tegishlicha 1:2:3:4:5.
Yana shuni ham ta’kidlab o’tish kerakki, hozirgi zamonda bu qonun gazsimon yoki bug’simon holatdagi
birikmalar uchun to’g’ri keladi. Qattiq holatdagi moddalar uchun bu qonunga boysunmaslik holatlari
kuzatilishi mumkin.
1 – mashq. Vodorod bilan kislorod elementlari o’zaro ikki xil birikma suv va vodorod peroksidini hosil
qiladi. Bularda 1,008 massa qism vodorodga to’g’ri keladigan kislorod massa nisbatini aniqlang.
Yechish. H2O – suvda 1,008 g vodorodga 8,00 g kislorod to’g’ri keladi. Vodorod peroksidda esa (H2O2)
1,008 g vodorodga 16,00 g kislorod to’g’ri keladi. Demak bu birikmalarda 1,008 g vodorod ga to’g’ri
keladigan kislorod mass nisbati 8,00:16,00 yoki 1:2 ga teng.
Moddalar massasining saqlanish qonuni
Kimyoviy reaksiya tenglamasi uning miqdoriy tavsifi hisoblanadi. Kimyoviy reaksiya uchun
elementlarning qancha atomi olingan bo’lsa, reaksiya natijasida hosil bo’lgan moddalar molekulasida
o’shancha atom saqlanadi. Masalan, temir bilan oltingugurt atomlari orasida boradigan reaksiyani olib
ko’raylik.:
Fe + S = FeS
56g 32g 88g
Mashhur ingliz kimyogari Robert Boyl og’zi ochiq retortada turli metallarni qizdirib, metal
solingan retortani tajribadan oldin ham, qizdirib sovitilgandan keyin ham tarozida tortib ko’rdi va
tajribadan keyin retorta-ning massasi ko’payib qolganini aniqladi. Olim “kimyoviy reaksiyalar natijasida
moddalar massasi o’zgaradi” degan noto’g’ri xulosaga keldi.
Oradan 41 yil o’tgach, mashhur fransuz olimi A.Lavuaze retortada metallarni qizdirish tajribasini
mustaqil tarzda takrorlab metal qizdirganda hosil bo’lgan metal quyundisining massasi retorta ichidagi
havo tarkibida bo’lgan kislorodning metal bilan birikishi hisobiga ortishini isbotladi va moddalar
massasining saqlanish qonunini mustaqil kashf etdi.
Kimyoviy reaksiyaga kirishgan moddalarning massasi hosil bo’lgan moddalarning massasiga
hamma vaqt teng bo’ladi.
Bu xulosa moddalar massasininig saqlanish qonuni deb yuritiladi. Bu qonun Lomonosov –
Lavuaze qonuni deb ham ataladi.
Moddalar massasining saqlanish qonuninig kashf qilinishi: a) fanda aniq miqdoriy tajribalardan
foydalanishga yo’l ochib berish bilan kimyo-ning fan sifatida rivojlanishiga imkon berdi; b) materiyaning
abadiyligini, u yo’qdan bor bo’lmasligi va bordan yo’q bo’lmasligini ilmiy tarzda tushuntirib berdi; v)
kimyoviy reaksiyalarning tenglamalari shu qonunga asoslanib to’g’ri yozilishini ta’minladi.
Bundan tashqari, modda massasining saqlanish qonuni tabiatda uchramaydigan moddalarni tabiy
xom ashyolardan olishda ma’lum miqdor tayyor mahsulot olish uchun qancha xom ashyo (dastlabki
moddalar) kerakligini reaksiya tenglamasi boyicha hisoblab topishga imkon beradi.
20 asr boshlarida massa saqlanish qonunini qayta ko’rib chiqishga to’g’ri keldi, chunki jism massasi
uning tezligiga bog’liqligini e’tirof etadigan va materiyaning nafaqat miqdoroy balki harakatini
ifodalaydigan nisbiylik nazariyasining kashf etilishi (А.Enshteyn, 1905 y.) bu qonunni noto’g’riligini
ko’rsatardi. Jism tomonidan olingan energiya E uning massasini m oshishiga quyidagi nisbatda
bog’liqdir E = m•c2, bunda с – yorug’li tezligi. Kimyoviy reaksiyalarda bu munosabat ishlatilmaydi,
chunki 1 kDj energiya massaning ~10-11 g ga o’zgarishiga to’g’ri keladi va m ni amaliy jihatdan
o’lchab bo’lmaydi. Yadroviy reaksiyalarda esa Е kimyoviy reaksiyalarga nisbatan ~106 marta katta,
shuning uchbun m ni hisobga olish zarur
1 – masala. Sanoatda mis oksidiga (CuO) vodorod ta’sir ettirib 1,28g mis olindi. Shu reaksiyada
necha mol mis oksidi ishtirok etgan?
Yechish. a) reaksiya tenglamasi yoziladi:
CuO + H2 = Cu + H2O.
b) moddalar masssasining saqlanish qonuniga asosan qancha mol mis oksiddan necha kg Cu olish
mumkinligini aniqlanadi:
CuO + H2 = Cu + H2O.
1 mol 64 g (0,064kg)
v) 1 mol CuO dan ——— 0,064 kg Cu olinsa
x mol CuO dan ——— 1,28 kg Cu olinadi
x = 1,28 kg/0,064 kg = 20 mol yoki ν = m/M=1,28kg/0,064 kg = 20 mol.
Demak 1,28 kg Cu olinishi uchun 20 mol CuO reaksiyada ishtirok etishi zarur bo’ladi.
2 – masala. Don saqlanadigan omborxonani zararkunanda hasharotlardan tozalash uchun
oltingugurt oksidi (SO2) dan foydalanish mumkin. SO2 (sulfit angidrid) odatda oltingugurtni yondirib
olinadi. 8 mol oltingu-gurt yonganda qancha massa yoki mol silfit angidrid hosil bo’ladi?
Yechish. a) reaksiya tenglamasi yoziladi:
S + O2 = SO2
b) tenglama boyicha SO2 massasi aniqlanadi.
S + O2 = SO2
1 mol 64 g yoki 1 mol
8 mol x g
1 mol S: 64 g(yoki 1 mol) SO2 = 8 mol S : x (x mol) SO2
x = 64∙8/1=512 g SO2 yoki ν=m/M=512/64=8 mol SO2
Demak 8 mol oltingugurt yonganda 512 g yoki 8 mol sulfit angidrid (SO2) hosil bo’ladi.
Hajmiy nisbatlar va Avagadro qonunlari
Gaz moddalar bilan ishlaganda ular orasida boradigan kimyoviy reaksiyalarda gazlar qanday
hajmiy nisbatlarda o’zaro ta’sir etishini bilish muhim nazariy va amaliy ahamiyatga ega.
Gaz moddalar orasida borayotgan kimyoviy reaksiyalarning tenglamalaridagi koeffisiyentlar
reaksiyada qancha hajm modda ishtirok etganini ham bildiradi. Masalan, is gazi (CO) ning yonish
reaksiya tenglamasida,
2CO + O2 = 2CO2
reaksiyaga ikki hajm uglerod (II)oksid bir hajm kislorodni biriktirganida ikki hajm uglerod
(IV)oksid hosil bo’lishi ko’rsatilgan. Bunda gazlarning hajmiy nisbatlari 2:1:2 ekanligi ko’rinib turibdi.
Boshqa bir misol. Sanoatda azot va vodoroddan ammiak olish quyidagi tenglamaga muvofiq
amalga oshiriladi:
N2 + 3H2 = 2NH3
Bunda hajmiy nisbatlar V(N2) : V(3H2) = V(2NH3) = 1:3=2 bo’ladi.
1 3 2
Gaz moddalar orasida boradigan kimyoviy reaksiyalarni ancha mukammal o’rgangan fransuz
kimyogari Jozef Lui Gey Lyussak (1778–1850) 1808 yilda quyidagi qoidani olg’a surdi.
Reaksiyaga kirishayotgan va reaksiya natijasida hosil bo’ladigan gaz moddalarning hajmlari
o’zaro kichik butun sonlar nisbatida bo’ladi.
Bu qoida keyinchalik hajmiy nisbatlar qonuni deb ataladigan bo’ldi.
Hajmiy nisbatlar qonunini tub mohiyatini Avagadro qonuni juda aniq tushuntirib beradi.
Bir xil sharoitda teng hajmdagi gazlar bir xil sondagi molekulalarni saqlaydi.
Har qanday moddaning 1 mol miqdorida 6,02∙1023 ta molekula bor. Bu son Avagadro soni
deyiladi va N harfi bilan belgilanadi.
Gey Lyussak va Avagadro hajmiy nisbatlar qonunlaridan quyidagi xulosalarni chiqarish
mumkin.
1. Normal sharoitda (0ºC va 0,1 MPa) har qanday gazning 1 mol miq-dorining hajmi 22,414 litr
(hisobalashlar uchun 22,4 litr) ga teng.
Bu qiymatdan foydalanib gaz hajmi va massasi ma’lum bo’lsa,
berilgan hajmdagi gaz massasini, berilgan massadagi gaz hajmini va gaz-ning molekulyar massasini
hisoblash mumkin. Bunda berilgan hajm yoki massadagi gaz uchun harorat va bosim ham ma’lum
bo’lishi lozim.
Hisoblashlarni oddiy proporsiyalar usulida yoki Klapeyron tenglamasi yordamida olib borish
mumkin:
PV = mRT/M.
bunda P, V, m, M va T – tegishlicha gazning bosimi, hajmi, berilgan massasi, molekulyar massasi va
absolyut harorati; R – universal gaz doimiysi (bir mol gazning harorati bir darajaga ortishida kengayish
ishi) bo’lib, uning qiymati 8,314 Dj/(mol∙K) ga teng.
Gazning m massasini va hajmi V ni bigan holda, uning ma’lum sha-roitda (ma’lum bosim P va
harorat T) molyar massasini hisoblash mumkin.
2. Gazning (yoki bug’ning) molekulyar massasi aniqlanadigan gaz va molekulyar massasi
ma’lum gazning zichliklari nisbatidan hisoblanadi.
Ma’lum bir gazning boshqa bir gazga nisbatan zichligini topish uchun bir xil sharoitda ularning teng
hajmdagi massalararini qiyoslash yetarlidir. Masalan vodorodga nisbatan zichligidan foydalanib
noma’lum gaz molyar massasini topish mumkin:
m1/m2 = Mx/2,016
bunda m1 – aniqlanadigan gaz yoki modda bug’i massasi; m2 – aniqlanadigan gaz yoki modda bug’i
hajmiga teng hajmdagi vodorod massasi; Mx – aniqlanadigan gaz yoki modda bug’i molyar massasi;
Vodordga nsibatan gaz yoki modda bug’i zichligini DH deb belgilasak unda tenglamani
quyidagicha ifodalash mumkin:
Mx = 2,016∙DH
Avagadro qonuni yordamida:
a) oddiy modda ko’rinishida gazsimon holatda yoki gazsimon birikmalar hosil qiladigan elementlarning
atom massalarini aniqlandi;
b) bir xil kimyoviy tarkibli lekin har xil molekulyar massali birikmalarni topildiki, ular orqali kimyo
faniga moddaning haqiqiy oddiy formulasi haqida tasavvurlarni kiritdi. Masalan C : H = 1:1 massa nisbat
asetilen uchun ham, benzol uchun ham oddiy formula CH ekanligidan dalolat beradi. Lekin ularning
molekulyar massalari aniqlash natijalari ularnig formulalari C2H2 va C6H6 ekanligini ko’rsatadi.
v) bir xil kimyoviy tarkibli, bir xil molekulyar massali lekin turli xil fizilk–kim-yoviy xossaga ega
izomer birikmalar ochildi.
1 – masala. 3,2 kg metanni to’liq yoqish uchun qancha hajm kislorod kerak bo’ladi?
Yechish. Reaksiya tenglamasini yozamiz:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
16g 2x22,4 = 44,8 litr
1 mol 2 mol
1,6 kg uchun 44800 litr (44,8 m3) yoki 3,2 kg uchun 89600 litr (89,6 m3)
Demak 3,2 kg metan to’liq yonishi uchun 89600 litr (89,6 m3) kislorod zarur bo’ladi. Hajmiy nisbatlari
1:2
2 – masala. Karbonat angidrid 1 litr hajmi 0ºC va 0,1 MPa bosimda 1,94 g massaga ega bo’lsa,
uning molyar massasini hisoblang.
Yechish. Berilgan qiymatlarni Mendeleyev – Klapeyron tenglamasida yechish uchun kerakli
birliklarda ifodalab (R = 8,31 Dj/(K∙mol) = 8,31 N∙m/(K∙mol); T = 0 ºC = 273 K; P = 0,1 MPa = 105 Pa =
105 N/m2; V= 1 litr = 10-3 m3) quyidagini olamiz:
M = mRT/(PV) = 1,94 ∙ 8,31 ∙ 273/ 105 ∙ 10-3 = 44 g/mol
3 – masala. Agar kislorodning havo boyicha zichligi 1,104 ga teng bo’la, kislorodning molekulyar
massasini aniqlang.
Yechish. Kislorodning molekulyar massasini topamiz:
Noma’lum gazning havoga nisbatan zichligidan molekulyar massasini to-pish formulasi Mx = 29∙Dh dan
M = 29 ∙ 1,104 = 32 g/mol natijani olamiz. Demak kislorodning molekulyar massasi 32 m.a.b. ga teng.
4 – masala. - 27ºC va 23,4 mm sim. ust. bosimda 2 ml gazda qancha molekula bo’ladi.
Yechish. Dastlab gazning normal sharoitdagi hajmini hisoblaymiz:
0683
,
0
760
246
273
2
4
,
23
0
0
0
Dostları ilə paylaş: |