Mavzu: kimyoning asosiy tushuncha va qonunlari

6-AMALIY MASHG’ULOT


MAVZU: SIRT XODISALARI. ADSORBSIYA. XROMOTOGRAFIYA.


MAQSAD: Sirt xodisalarini o’rganish


Reja:
1. Adsorbilanish xaqidagi umumiy tushunchalar.
2. Adsorbtsion muvozanat. Adsorbtsiya issiqligi
3. Qattiq jims sirtidagi adsorbilanish.
4. Freyndlix tenglamasi.
5. Lengmyurning monomolekulyar adsorbtsiya nazariyasi.
6. Adsorbentlar va ularning tavsifi.

Ma`lumki, kolloid sistemalarning barcha xossalarini geterogenlik va disperslik yoki bu ikki asosiy belgilarning oqibatlari deb, qarash mumkin. CHunki, dispers sistemalarning geterogenligi yoki ko`p fazalik belgisi kolloid kimyoda fazalararo sirtlar, sirt qavatlar, ya`ni sirt xodisalar mavjudligini ta`minlovchi belgi sifatida namoyon bo`ladi. SHunga ko`ra kolloid kimyoda sirtda sodir bo`ladigan jarayonlarni o`rganish eng muxim vazifa deb qaraladi. Sirt xodisalarning eng muximlaridan biri adsorbtsiya jarayoni bo`lib, xatto dispers sistemalarning xosil bo`lishi ham shu jarayonlar bilan chambarchas bog’liqdir.

1. Adsorbilanish xaqidagi umumiy tushunchalar.
Barcha dispers sistemalarda, dispers faza zarrachalari sirtida katta sirt energiya zapasi bo`ladi. Bu sirt energiya doim kamayishga intiladi, shuning uchun ham kolloid sistemalari beqarordir. Sirt energiyasini kamayishga olib keluvchi jarayonlardan biri suyuqlik yoki qattiq jism sirtida boshqa modda molekulalari, atomlari va ionlarining yig’ilish xodisasidir.
Ikki faza chegara sirtida moddalarning kontsentratsiyalarini o`zgarishini adsorbtsiya deyiladi. Adsorbtsiya jarayonida qattiq yoki suyuq jism sirtida boshqa moddalar yig’iladi. O`z sirtiga boshqa modda zarrachalarini yutgan suyuqlik yoki qattiq jism adsorbent, yutilgan moddalar esa adsorbtiv deyiladi. Umuman qattiq jismga moddalarning yutilishi sorbtsiya deyiladi.
Agar modda qattiq jism sirtiga yutilsa, bu xodisa adsorbtsiya (yoki o`zaro kimyoviy ta`sir ro`y bermasa, fizikaviy adsorbtsiya deb), uning ichki qismiga (butun xajmi bo`yicha) yutilganda esa absorbtsiya deyiladi. Agar modda geterogen sistemada bo`ladigan kimyoviy reaktsiya tufayli yutilsa, bu xodisa xemosorbtsiya deyiladi. Xemosorbtsiya jarayonida yangi faza vujudga keladi. Xemosorbtsiya ko`pincha qattiq jismning hamma xajmiga tarqaladi. Natron oxak bilan sul’fat angidridi orasidagi xemosorbtsiya bunga misol bo`la oladi. Xemosorbtsiya odatda qaytmas jarayon jumlasiga kiradi. Bu xolda adsorbtsiyaning issiqlik effekti kimyoviy birikmalarning xosil bo`lishi issiqliklariga yaqin keladi.
Fizik adsorbilanishda quyidagi xollar kuzatiladi:
1) Adsorbtsiya deyarli katta tezlik bilan boradi.
2) Adsorbtsiya qaytar tarzda boradi.
3) Temperatura oshganda adsorbilanish kamayadi.
4) Adsorbtsiyaning issiqlik effekti, qiymat jixatdan suyuqlanish yoki bug’lanish issiqliklariga yaqin bo`ladi.
Ba`zan o`z kritik temperaturasidan past temperaturada gaz sorbtsiya vaqtida qattiq jism g’ovaklarida kondensatlanib, suyuqlikka o`tadi. Bu xodisani kapillyar kondensatlanish deyiladi. Adsorbilanuvchi modda bir yoki bir nechta qatlamlardan iborat bo`lishi mumkin. Shunga ko`ra adsorbilanish monomolekullyar yoki polimolekulyar deb nomlanadi.
Adsorbtsiya xodisasi qattiq jism bilan suyuq jism o`rtasida, qattiq jism bilan gaz o`rtasida, suyuqlik bilan gaz o`rtasida va bir-birida kam eriydigan ikki suyuqlik o`rtasida sodir bo`lishi mumkin.
Adsorbent va adsorbtiv orasida ta`sir fizikaviy adsorbtsiya jarayonida adsorbtsion kuchlar natijasida vujudga kelishi mumkin:
a) dispersion kuchlar
b) induktsion kuchlar
v) elektrostatik kuchlar va vodorod bog’lar natijasida vujudga keluvchi kuchlar.
Umuman adsorbtsiya jarayoni yutuvchi va yutiluvchi moddalarning tabiatiga, temperaturaga, gazning bosimiga, adsorbentning solishtirma sirtiga bog’liq bulish bilan birga adsorbtivning eritmadagi kontsentratsiyasiga ham bog’liq.
Fizik adsorbilanish izotermasi ham monomolekulyar, ham polimolekulyar bo`ladi. Kimyoviy adsorbilanish izotermasi esa monomolekulyar bo`ladi. Adsorbilanish qiymati adsorbilanuvchi moddaning sirtidagi kontsentratsiyani o`zgarishi bilan aniqlanadi va G-xarfi bilan belgilanadi. G-1 sm² adsorbent sirtiga to`g’ri keladigan adsorbtivning mol’ miqdori bilan xarakterlanadi. Adsorbtsion muvozanat xolatida gaz fazadagi moddani kontsentratsiyasi muvozanat kontsentratsiyasi deyiladi.
Eritmadagi erigan moddaning adsorbilanishini aniqlash uchun
quyidagi formuladan foydalaniladi.
n(N<sub>0</sub>-N)
G -------------
mS<sub>sol</sub>
bu yerda G-adsorbtsiya, n-eritmadagi moddaning umumiy mol’ soni, No-moddaning eritmadagi adsorbilanishga qadar mol’ qismi, N-adsorbilanishdan keyingi mol’ qismi, m-adsorbent massasi.
Gaz va suyuqliklarning qattiq jismga adsorbilanishini o`lchash uchun adsorbentni tajribadan avval va keyin bevosita tortiladi, So`ngra adsorbtsiya xisoblab topiladi.
Adsorbtsiyaning ikkinchi tavsifi adsorbtsiya vaqti bilan belgilanadi. Adsorbilangan molekulani adsorbent sirtida turish vaqtini adsorbtsiya vaqti deyiladi. Agar molekula bilan sirt orasida xech qanday tortishish kuchlari mavjud bo`lmasa, bu vaqtda molekulaning tebranish davri, ya`ni 10<sup>-12</sup> - 10<sup>-13</sup> sekund chamasida bo`ladi, vaqt to bilan belgilanadi. Agar molekula sirt orasida tortishish kuchlar mavjud bo`lsa, molekula sirtida tutib turgan kuchni engish uchun zaruriy energiya olingandagina molekula sirtdan ajralib ketadi. Molekula bu energiyani issiqlik xarakatining flyuktuatsiyasi tufayli olish mumkin. 1924 yilda S. YA. Frenkel’ adsorbilanish vaqti bilan temperatura orasidagi bog’lanish uchun tenglama taklif qildi:
t t<sub>0</sub><sup>.</sup> e<sup>Q/RT</sup>
Adsorbtsiya vaqti Frenkel’ tenglamasiga muvofiq o`zgaradi. Bu yerda Q-molekula bilan sirt orasidagi o`zaro ta`sir energiyasi (adsorbtsiyaning molyar issiqligi); to=10¹³-10¹²sek, ya`ni molekula bilan sirt orasida xech qanday tortishish kuchlari mavjud bo`lmagan vaqtidagi adsorbtsiya.
Adsorbtsiya xodisasiga oid dastlabki ishlar XVIII asrning ikkinchi yarmida boshlangan. 1973 yilda SHele ko`mirni, xar xil gazlarni yutishini kuzatgan. So`ngra 1785 yilda T. E. Lovits suvli eritmalarni turli qo`shimchalardan tozalashda ko`mirdan foydalangan. Adsorbtsiya xodisasi faqat ko`mirda kuzatilmay balki, boshqa g’ovak moddalarda ham kuzatiladi. Adsorbtsiya xodisasi turmushda juda keng qo`llaniladi. Bo`yash jarayoni tabiiy oqava suvlarini, soklarni, yog’larni tozalash jarayonlari, hamda getrogen katalizator ham adsorbtsiya xodisasi bilan bog’liqdir.