Cho’kmalarning hosil bo’lishida asosiy faktorlarning taxlili Reja

Cho’kmalarning hosil bo’lishida asosiy
faktorlarning taxlili
Reja:

1. 
   Cho’kmalarning hosil bo’lishida
   
2. 
   Cho'kmalar eruvchanligining turli omillarga bog‘liqligi
   
3. 
   Cho’kmalarning asosiy faktorlarning taxlili
   

Cho‘kmalarning hosil bo‘lishidaEritmadagi bir ionga ikkinchi ion eritmasi qo'shilganda nima uchun cho'kma hosil bo'ladi, degan savol tug'ilishi, tabiiy. Bunday savolga javob berish uchun moddalardagi kimyoviy bog'lanish tabiatining o'zgarishi va cho'kish uchun zarur konsentratsiyaning mavjud bo'lishi kerakligini ta’kidlash kerak. Masalan, bariy xlorid yoki bariy nitrat eritmasiga natriy, kaliy, ammoniy sulfatlari yoki sulfat kislotaning suyultirilgan eritmasidan qo'shganda, bariy sulfat cho'kmasi hosil bo'ladi.

Birinchidan, cho'kmaning hosil bo'lishi uchun erituvchi va erigan moddalar qutblanganliklarini hisobga olish kerak bo'ladi. Bariy xlorid va bariy nitrat eritmalarida bariy, xlorid va nitrat ionlari, natriy, kaliy, ammoniy sulfatlari va suyultirilgan sulfat kislota eritmalarida natriy, kaliy, ammoniy, vodorod va sulfat ionlari mavjud, demak, bu birikmalar - ion bog ‘lanishli. Bariy sulfatda esa qutbli kovalent bog'lanish mavjud. Shuning uchun ham bariy sulfat cho'kmaga tushadi.
Ikkinchidan, bariy sulfatning cho'kmaga tushishi uchun eritmadagi bariy va sulfat ionlari yetarli bo'lishi kerak. Buni eruvchanlik ko'paytmasi tushunchasini qarab chiqib, tushunib olishimiz mumkin.
Ma’lumki, har qanday kam eriydigan modda ham u yoki bu erituvchida muayyan miqdorda eriydi. Buni ushbu bariy sulfatning eruvchanligi misolida qarab chiqsak, quyidagini ko'ramiz:
BaSO,<->Ba2++SO,2. 4 4
Mazkur muvozanatga massalar ta’siri qonuni tatbiq etilsa:
к = [Ba*][S042-] [BaSOJ
ifoda hosil boiadi. Ushbu ifodadagi К va [BaS04\ qiymatlar doimiy sonlar boiib, ularni umumiy ko‘paytma shaklida ifodalash mumkin:
K[BaS04}.
Bu ko‘paytma ham doimiy son b oiib , eruvchanlik ko'paytmasi deyiladi.
К ; = К ■ [BaS04 ].
Eruvchanlik ko'paytmasi yuqoridagi tenglamadan
K b^so, =[Ba2+][S4N
ekanligini ko'rish mumkin. Bu ifoda real eruvchanlik ko'paytmasi deyiladi. Agar eruvchanlik ко ‘paytmasi umumiy konsentratsiyalar orqali ifodalangan boisa, bunday eruvchanlik ko'paytmasi shartli eruvchanlik ko'paytmasi deb ataladi:
K ,,B a S O t = a B a 1' ClSO l~
Formuladagi konsentratsiyalar aktivliklar bilan almashtirilsa, ushbu formula quyidagicha bo'ladi:
K s,B a S O , = a B a ^ C1s o l –
Bunday ifodalangan eruvchanlik ko'paytmasi termodinamik eruvchanlik ko'paytmasi deb yuritiladi. Eruvchanlik ko'paytmasi qiymatlarining turli ifodalari orasida quyidagicha bog'liqlik mavjud:
K" = /л/8ГдГв^;^;
Cho'kmalaming eruvchanligi haroratga bog'liq. Bu bog'liqlik maxsus jadvallaida berilgan bo'ladi. Emvchanlik ко‘paytmasi qiymati tegishli cho'kmani hosil qiluvchi ionlar konsentratsiyalari ko'paytmasiga teng bo'lsa, ya’ni
K BaSOt= { B a 2+}[SOl~\
eritma to'yingan bo'ladi. To'yingan eritmalardan cho'kmalar tushadi. Agar jadvaldagi K ° qiymati eritmadagi ionlar konsentratsiyalari ko'paytmasidan katta bo'lsa,
K b ^ o , > [ B a 2+][S O Г],
eritma to'yinmagan bo'ladi; to'yinmagan eritmalardan esa cho'kmalar hosil bo'lmaydi. Aksincha bo'lsa, ya’ni
< { B a 2+][S O l~]
eritma о 'ta to ‘yingan bo'ladi. O'ta to'yingan eritmalardan mayda kristall yoki amorf cho'kmalar hosil bo'ladi.
Eruvchanlik ko‘paytmasi qiymatining ma’nosi shundan iboratki, muayyan muvozanatda turgan kam eruvchan moddaning suvdagi (yoki boshqa erituvchidagi) eritmasida berilgan harorat va bosimda tegishli ionlar konsentratsiyalarining o'zgarishiga qaramasdan K “ qiymat o'zgarmaydi. Masalan, AgCl cho‘kmasi ustidagi eritmaga kumush ionidan qo'shsak, eritmadagi xlorid ioni konsentratsiyasi kamayadi, chunki qo‘shilgan kumush ioni eritmadagi xloridni cho'ktiradi.
Umumiy holda A mBn cho‘kmaning eruvchanligi:
A В <->An++Bmm n
muvozanat uchun
K °A ,в, = [ А " + ] т[ В т~ ] "
shaklida yoziladi. Masalan, A g2Cr04 turidagi cho'kma uchun
K° =[Ag+nCrOl]
boladi. Cho‘kmalaming eruvchanligini ularning eruvchanlik ко‘paytmasi orqali topish mumkin. Buning uchun yuqoridagi umumiy formuladan ionlar konsentratsiyalari quyidagicha topiladi:
Гк~° s = т4я S'A~B" , mol/l. V mmnn
Eruvchanlik 100 g erituvchida erigan moddaning miqdori, shuningdek, eruvchanlik koeffitsienti bilan (bu yerda, mB - erigan moddaning kristallizatsiya suvisiz massasi; mH 0 - suvning massasi) ifodalanadi.
1-misol. Kumush yodidning eruvchanligi 9,11T0"9 mol/l. Shu tuzning eruvchanlik ko'paytmasini toping.
Yechish: K»=[Ag+}\J]=9M• 10 9-9,11 • 109=8,3-1017.
2-misol. Kalsiy karbonatning 20°C dagi eruvchanligi 6,5TO'3 g, 30 °C dagi eruvchanligi 5,2-1 O'3 g ekanligini bilgan holda, uning shu haroratlardagi eruvchanlik ко‘pay tmalarini hisoblang.
Yechish: Agar 100 g suvda 6,510‘3 g (5,2T0'2 g) modda erisa, uning 1000 g suvdagi eruvchanligi: 6,5T0'2 g. (5,2-10'2 g) bo‘ladi (Moddaning eruvchanligi juda kam bo'lganligi uchun lOOOgeritmani 1000 ml eritmaga teng deb olish mumkin). Tuzning molyar konsentratsiyasi: 20°C da - c=6,5 • 10‘2/l 00-1=6,5 • 1 O'4 mol/l. ^;=6,5-10'4’6,5-10‘4=4,23-10 9.30°C dac=5,2-102/100-1=5,2-10-4moUl. ^45,2-10-4-5,2-10д=2,7-10ч.
3-misol. CuS ning eruvchanlik ко‘paytmasi 6,3-1036 bo'lsa, uning eruvchanligini (mol/l) toping.
Yechish: .v=(6,3-10~36) l/2=2,51 ■ 10~18.
Eritmadagi biror ionga boshqa ion eritmasini qo'shganda, hosil boiayotgan moddadagi kimyoviy bogianishning tabiati o'zgarib, eritmadagi ionlar konsentratsiyasi eruvchanlik ко ‘paytmasi qiymatiga teng yoki undan ortiq boisa, dastlab ionlar jufti, undan tegishli modda molekulalan hosil boiadi. Bu molekulalar hosil boiayotgan cho‘kmaning dastlabki kurtaklari (agregatlari) hisoblanadi.
Cho‘kma kurtagining hosil boiish jarayoniga kurtaklanish (agregatsiya) deyiladi. Kurtaklaming muayyan tartib bo‘yicha joylashishi natijasida cho‘kma zarrachasi shakllana boradi. Cho'kma zarrachasining shakllanishi quyidagi bosqichlar orqali o'tadi. Hosil bo'lgan molekulalar (kurtaklar) induksiya natijasida molekulyar komplekslar (kurtaklaming batartib joylashishi oqibati) yuzaga kelishiga olib keladi. Bu davrda hali biz eritma bilan ish ko'rayotgan, lekin geterogen fazaga yaqinlashayotgan bo'lamiz. Molekulyar komplekslar birikib, ancha barqaror kolloidlar, suspenziyalar hosil bo'ladi. Kolloid zarrachalar sekin-asta amorf cho ‘kma, undan esa yashirin kristallar, yashirin kristallardan kristallar hosil bo'ladi.
Cho'kma eritma bilan muayyan muddat qoldirilganda, cho'kmaning (kristallaming) yetilishi natijasida kristallar o'sadi. Aslini olganda, barcha jarayonlarda massa almashinishi kuzatiladi. Cho'kish jarayonida kristall panjara sirtida kurtaklaming muayyan tartib bilan joylashishi natijasida kristallning o'sishi orientatsiya hodisasi deyiladi.
Cho'kish o'ta to'yinish orqali bo'lishini 1794-yilda Lovits topgan edi. Cho'kish jarayonlarini Lovits, Nilson, Gaber va boshqa olimlar tekshirib, agregatsiya tezligi orientatsiya tezligidan katta boiganda, amorf cho'kmalar, orientatsiya tezligi agregatsiya tezligidan katta boiganda, kristall cho'kmalar hosil bo'lishini aniqlashgan. Veynmam cho'kmaning shakliga ta’sir etuvchi /V koeffitsientni taklif etgan:
N=pk/s.
Bu yerda, p — cho'kayotgan moddaning konsentratsiyasi (mol/l); s - cho'kmaning eruvchanligi (mol/l); к — diffuziya, gidratlanish va qovushoqlik koeffitsientlariga bog'liq bo'lgan konstanta. ВЪ formula nisbatan yaxshi eriydigan cho'kmalar uchun
N=(p-s)/s
shaklida yozilishi mumkin. N qiymat qancha katta bo'lsa, yashirin kristall yoki amorf cho ‘kma va u qancha kichik bo Isa, kristall cho'kma hosil bo'ladi.
Cho'kmaning tuzilishi eritmadagi ionlar konsentratsiyasiga bog'liq. Bu bogiiqlikni dastlab Koltgoff aniqlagan. Amorf va mayda kristall cho'kmalar yomon filtrlanadi, ular yirikroq tirqishli filtrlardan o'tib ketishi mumkin.
Kristall cho'kmalar birmuncha toza bo'lganligi uchun amalda kristall tuzilishli cho'kmalar olishga intiladilar. Kristall cho'kmalar olish uchun quyidagilarga rioya qilish zarur.
1. Cho'ktiriluvchi modda va cho'ktiruvchi moddalar konsentratsiyalari mumkin qadar kichik bo'lishi kerak. Konsentratsiyalar qancha kichik bo'lsa, agregatsiya tezligi shuncha kichik bo'ladi va yirik kristall cho'kma hosil bo'lishi uchun imkoniyat yaratiiadi.
2. Cho 'ktiruvchi eritmasi cho 'ktiriladigan modda eritmasiga oz-ozdan, asta-sekinlik bilan qo'shilishi kerak. Bunda eritmada cho'ktiruvchi miqdorining oshib ketishining oldi olinadi.
3. Cho'ktirish jarayonida eritma uzluksiz bir xil tezlikda aralashtirib turilishi kerak. Aralashtirish cho'ktirish jarayonida cho'ktiruvchi qo'shilayotgan nuqtalarda cho'ktiruvchi miqdorining boshqa nuqtalardan ko'ra ortib ketishiga imkon bermaydi. Cho'ktirish uchun ishlatilayotgan asbob kristallanish markazining hosil bo'lishiga yo'l qo'ymasligi kerak.
Agar aralashtirish shisha tayoqcha yordamida amalga oshirilayotgan bo'lsa, kristallanish markazi hosil bo'lishining oldini olish uchun uning uchiga rezina kiydiriladi, aks holda, shisha idish devoriga tegib, mayda shisha bo'lakchasi hosil bo'lishi (kristallanish markazi) mumkin.
4. Cho'ktirishni yuqori haroratda o'tkazish kerak. Bu cho'ktirish vaqtida qaysidir shartning to ‘la bajarilmaganligi oqibatida hosil bo ‘Igan kurtaklarning erishiga va agregatsiya tezligining orientatsiya tezligidan ortib ketishiga yo‘l qo'ymaydi.
5. Cho'ktirish tugagach, issiq eritma sekin sovutilishi kerak. Chunki eritma tez sovutilishi natijasida erigan kurtaklarning qayta hosil bo'lishi tufayli agregatsiya tezligi orientatsiya tezligidan ortib, mayda kristall yoki amorf cho'kma hosil bo'lishi uchun sharoit yaratiiadi.
Bu qoidalaming barchasiga ham bir vaqtning o'zida rioya qilish juda qiyin, shuning uchun ham cho'kmaning barcha qismi bir xil tuzilishli kristallardan iborat bo'lmaydi.
Biroq ushbu qoidalarga rioya qilmasdan ham kristall cho'kmalar olish mumkin. Bunga gomogen cho ‘ktirish yoki hosil bo 'luvchi reagentlar usuli misol bo'la oladi..Hosil bo'luvchi reagentlar usuliga ko'ra, cho'ktiriluvchi ion bo'lgan eritmaga cho'ktiruvchi ion eritmadagi biror tarkibiy qism, masalan, erituvchi molekulalari bilan ta’sirlashganda hosil bo'ladigan reagent kiritiladi.
Misol tariqasida bariy ionini sulfat holida cho'ktirishni keltirsak, eritmadagi cho'ktirilishi kerak bo'lgan bariy ioniga dimetilsulfat (sulfat kislotaning metil spirti bilan hosil qilgan murakkab efiri) ta’sir ettiriladi. Bunda qo'shilgan dimetilsulfat erituvchi - suv molekulalari ta’siridan sekin gidrolizlana boshlaydi:
(C H j^SO ^H p^C H jO H +H jSC ^.
Gidroliz natijasida hosil bo'layotgan sulfat ioni eritmadagi bariy ioni bilan to'qnashib, cho'ka boshlaydi. Gidroliz jarayoni eritmadagi barcha 129 bariy cho‘kib boimaguncha davom etadi.
Shu tariqa yuqorida keltirilgan talablarga javob bermaydigan sharoitda ham bariy sulfatning kristall cho'kmasi hosil boiadi. Sulfat ionining hosil boiish tezligi juda kichik boiganligi uchun yuqoridagi talablarga javob berish zarurati qolmaydi, chunki aytib o ‘tilgan talablaming dastlabki uchtasi gidroliz reaksiyasi oqibatida bajariladi. Oxirgi ikki talabni bajarishga umuman zarurat qolmaydi.
Cho'kmalar eruvchanligining turli omillarga bog‘liqligi
Cho‘kmalaming eruvchanligi eritmaning pH qiymati, erituvchi, harorat, eritmaning ion kuchi, bir ismli va har xil ionlar ishtiroki, hosil boiadigan cho'kmaning kristall yoki amorf tuzilishi, zarrachalar oichami, raqobat reaksiyalari singari omillarga bogiiq. Moddani eritmadan to iiq ajratish uchun cho'ktiruvchi cho'ktiriluvchi ionga nisbatan ko'proq qo'shiladi. Buni kumush xlorid cho'kmasining hosil boiishi misolida qarab chiqsak: [Ag+]=[C Z] boiganda cho'ktirish to'la bo'lm aydi. Bu quyidagi tenglamalar yordamida tushuntiriladi:
[Ag+] = [C7-] = sAgCI = Jk J
v a sASa = [ C l - ] = -^ p -]
Agar A g+ ioni ortiqcha qo'shilsa,
([A g+) + [Ag + \pm)[C l-]> K°AgCl
bo'ladi va
$ _ K °.A SCI Asa [Ag+] + [/lg+]opm
kasr kichrayadi, demak, cho'kmaning eruvchanligi kamayadi (bir ismli ion ta’siri). Cho'ktirish jarayonida cho'ktiruvchi juda ko'p qo'shilsa, cho'kmaning eruvchanligi ortib ketishi mumkin. Komplekslanish singari raqobat reaksiyasi natijasida cho'ktiriladigan ion kompleksga bog'lanishi tufayli muvozanat holati buziladi va cho'kmaning eruvchanligi oshadi.
Eritmaga biror begona ion qo'shilganda ham cho'kmaning eruvchanligi ortadi. Begona ion eritmaning ion kuchini (/U=(]/2)[c lz,l2+c2z22+...\ oshiradi. Eritmaning ion kuchi aktivlik koeffitsientiga teskari bog'langanligi uchun (lgf=[-0,5z2fJ.,/2]/[l+H I/2]) eritmaning ion kuchi ortishi bilan aktivlik koeffitsienti kamayadi va bu aktivlikning kamayishiga, eritmadagi cho'kishi kerak boigan ionlar aktivliklarining kamayishi esa moddaning to iiq cho'kmasligiga olib keladi. Demak, aslida cho'kmaning eruvchanligi ortadi.
Eruvchanlikning haroratga bog iiqligi berilgan kam eruvchan modda erish jarayonining ekzotermik yoki endotermik ekanligi 130 bilan belgilanadi. Erish jarayoni ekzotermik bo‘lsa, haroratning ko'tarilishi cho'kmaning eruvchanligini kamaytiradi va aksincha. Eritma pH qiymatining ta’siri cho'kmaning xossalari bilan belgilanadi. Masalan, bariy, stronsiy, kalsiy va boshqa kationlar karbonatlari kislotali muhitda raqobat reaksiyalari tufayli cho'kmaydi. Cho'kma tarkibiga kiruvchi anion kuchsiz kislota qoldig'idan iborat bo'lsa, uning eruvchanligi eritma pH qiymatiga bog'liq. Masalan, MAn tuzni olsak,
M A o M " 4 A " va A “+H+A “ ning umumiy konsentratsiyasi
c=[A-]+[HA\
bo'lib, shartli eruvchanlik kо'paytmasi
Ks'=[M "+]acA"
bo'ladi, bu yerda eritmadagi ionlashgan anionning ulushi Ikki negizli kislota anioni uchun
= K,K2 “ [Н+у + К.ИН^ + К ^ -
Agar [Я +] ma’lum bo'lsa, a qiymat hisoblangandan so'ng, uning yordamida shartli eruvchanlik ко‘paytmasi qiymatini baholash mumkin. Cho'kmalaming eruvchanligi gidroliz reaksiyalariga ham bog'liq. Agar tuz ko'p negizli asosdan hosil bo'lgan bo'lsa, u bosqichli gidrolizlanadi va gidroliz natijasida kuchli kislota hosil bo'ladi. Buni hisobga olgan holda ionning eritmadagi ulushini topamiz: holda ionning eritmadagi ulushini topamiz:
№]П [H ^]-'+K t[№ ]^ + K ,K 2[№ ]^ + L +A 1J!2L ^ '
Gidroliz reaksiyasi tuzning umumiy eruvchanligini oshiradi.
Cho'kmalarning eruvchanligi eritmaning pH qiymati, erituvchining tabiati va boshqa omillarga bog'liq. Masalan, kaliy-natriy kobaltinitrit ishqoriy muhitda cho'kmaydi, bariy sulfat esa kislotali muhitda ham, ishqoriy muhitda ham cho'kadi. Bir erituvchini boshqasi bilan almashtirish natijasida cho'kmaning eruvchanligi keskin o'zgarishi mumkin. Bu erituvchining tabiatiga bog'liq. Agar erituvchining qutblanganligi kuchli bo'lsa, eruvchanlik ko'tariladi. Suvda yaxshi eriydigan moddalar ko'pgina organik erituvchilarda yomon eriydi. Masalan, natriy va kaliy xloridlari, nitratlari va sulfatlari suvda yaxshi erigani holda, spirtlarda juda kam, uglevodorodlarda esa yomon eriydi.