Umumiy kimyo

LABORATORIYA ISHI №16
GOMOGEN REAKSIYALARNING MUVOZANAT KONSTANTASINI ANIQLASH.


Ishdan maqsad: eritmalarda boradigan kaytar reaksiyalarning muvozanat konstanta qiymatini aniqlash.


Kerakli asbob va reaktivlar: elektr plitasi, stakan, probirka, probirka tutqich, distillangan suv, FeCl₃, Na₂S₂O₃, KJ.

NAZARIY MA’LUMOT

Kimyoviy jarayonlarda ishtirok etuvchi moddalar bir xil fazada (gomogen – bir xil agregat xolatda) yoki bir necha fazada (geetrogen – har xil agregat xolatda) bo’lishi mumkin.
Masalan, gomogen tizimlar uchun quyidagilar misol bo’ladi:
Gaz fazada borsa,
CO + H₂O(bug’) = CO₂+H₂
Suyuq fazada borsa,
CH₃COOH+C₂H₅OH = CH₃COOC₂H₅+H₂O
Geterogen tizimlar uchun esa,
reaksiyalar o’rinli bo’ladi
Biz gomogen tizimda boradigan reaksiyalarnigina ko’rib chiqamiz. Ba’zi reaksiyalar faqat bir tomonga boradi va dastlabki olingan moddalarning hammasi mahsulotga aylanadi. Ba’zan bir vaqtning o’zida jarayon ikki tomonga – to’g’ri va teskari tomonga boradi. Bunday jarayonlar qaytar jarayon (reaksiyalar) deyiladi. Bu xil jarayonda dastlabki olingan moddalarning qanchasi mahsulotga aylanadi. Dastlabki olingan moddalarning qanchasi mahsulotga aylanganini; ya’ni jarayonning sarfini muvozanat konstanta deb atalgan kattalik (K) ko’rsatadi. Quyidagi qaytar jarayon yuz beryapti deb faraz qilaylik.

bunda a, b, d, g – stoxemetrik koeffisientlar:
K₁, K₂ – to’g’ri va teskari jarayonlarni tezlik konstantasi – reaksiyaga kirishuvchi moddalarning kosentratsiyasi 1 mol/l, teng bo’lgandan tezlik massalar ta’sir qonuniga muvofik to’g’ri jarayon uchun kuzatilgan tezlik , teskari jarayon uchun . Vaqt o’tishi bilan dastlabki moddalar (A va V) konsentratsiyasi kamayib, ya’ni - kamayib boradi, hosil bo’layotgan moddalar (D va G) konsentratsiyasi ortib boradi, demak oshib boradi va ma’lum vaqtdan so’ng ularning tezligi tenglashadi ( = ) hamda muvozanat qaror topadi, natijada muvozanat qaror topgandan so’ng moddalarning konsentratsiyasi o’zgarmaydi. Bu muvozanatda qaror topgan konsentratsiya muvozanat konsentratsiya deyiladi. Demak, muvozanat qaror topganda:
_{ }

Bo’ladi va bu muvozanat konstantasining konsentratsiyalar bilan ifodalangan qiymatidir. Bu ifoda konsentratsiyalar orqali ifodalangan muvozanat konstantasidir. Agar jarayon gazli fazada borsa,
bo’lib, bu ifoda bosimlar muvozanat qaror topgandagi porsial bosimlardir, Kr va Ks o’rtasida quyidagi bog’lanish bo’ladi

Bunda, = (d+g) – (a+b) teng. Ks va Kr – ifodasi fakat ideal gaz (ideal eritma) sistemalariga tegishlidir.
Real sistemalarda (real gaz va eritmalar uchun) moddaning konsentratsiyasi (S) yoki bosim (R) ning o’rniga termodinamik aktivlik (a) yoki fugitivlik (v) qiymatlaridan foylaniladi.
Ks, Kr, Ka, lar muvozanat konstantasini har xil o’lchamlarda ifodalanishidir.
YUqorida aytganimizdek, K – qiymati qanchalik katta bo’lsa dastlabki moddalarning shunchalik ko’p reaksiyaga kirishgan va demak shunchalik ko’p mahsulot hosil bo’lgan bo’ladi.
Muvozanat konsentratsiyalarini o’lchash orqali "K" ning qiymatining yoki aksincha, "K" qiymatidan foydalanib muvozanat xolatidagi tarkibini aniqlash mumkin. Muvozanat konstantaning (Ks, Kr/ qiymati reagentlarning tabiatiga, haroratiga bog’liq bo’lib yoki jarayondagi dastlabki mahsulotlarning konsentratsiyasiga, hamda bosimiga bog’liq bulmaydi. Geterogen sistemalarda boradigan jarayonlarda muvozanat konstantasi ifodasiga kondensatlangan ya’ni suyuq va qattiq moddalarning konsentratsiyasi (portsial bosim) kirmaydi, masalan:
chunki
P_FeO, P_Fe = const


jarayoni uchun esa
Kr=R_SO2 bo’ladi.

TAJRIBA O’TKAZISH TARTIBI. ERITMADA BORADIGAN JARAYONNING MUVOZANAT KONSTANTASINI ANIQLASH.

Laboratoriya amaliy ishi uchun quyidagi reaksiyani olamiz:

Bu jarayonning ionli reaksiya tenglamasi:

Demak, ionli reaksiya:
va
demak, Ks – qiymatini hisoblash uchun va muvozanat konsentratsiyalarini aniqlash kerak. Buning uchun reaksiyani muvozanat qaror topguncha konsetratsiyalar o’zgarmasdan qolguncha davom ettiriladi. SHu paytda J₂ ning konsentratsiyasi aniqladi. Reaksiya, boshlanishida mahsulotlar bo’lmagan, demak mahsulotlar uchun bu paytda (muvozanat qaror topgan vaqtda) aniqlangan konsentratsiya muvozanat konsentratsiya bo’ladi. Lekin, dastlabki moddalarning muvozanat konsentratsiyalari, ularning boshlang’ich konsentratsiyasidan reaksiyaga kirishgan qismini olib tashlagan farqiga teng bo’ladi.


Ishini bajarish tartibi: Ikkita quritilgan bo’sh kolba olib bittasiga ma’lum konsentrat­siyali 0,03 mol FeCl₃ ga ikkinchisiga 0,03m KJ eritmalaridan ma’lum xajmda quyamiz. Bu idishlar ma’lum haroratga moslangan termostatdagi suvga botirib qo’yiladi. 4 ta 100 ml kolbani titrlash uchun tayyorlab, uning har biriga 10 ml. dan distillangan suv qo’yamiz va ularni muz ustiga qo’yib qo’yamiz. 10-15 daqiqa o’tkazgandan so’ng FeCl₃ va KJ eritmalarni bir-biriga aralashtirib, qo’yilgan vaqtni belgilab olamiz. So’ng 15 daqiqa o’tgandan keyin aralashmadan 20 yoki 25 ml. dan olib, uni titrlash bilan J₂ ning miqdori aniqlanadi. Xatolikka yo’l qo’ymaslik uchun analizga olingan aralashma va suv sovuq muzda ushlab turiladi. Analiz uchun olingan namuna aralashmalari yod konsentratsiyasini aniqlash uchun 2-3 tomchi kraxmal eritmasidan olib, uni 0.01 H Na₂S₂O₃ bilan eritma xavo rangidan rangsiz och xolatga kelguncha titrlanadi hamda titrlash uchun sarf bo’lgan 0.01 H Na₂S₂O₃ ning miqdori yozib boriladi. 30 daqiqa o’tgandan so’ng, aralashmadan, yana 20 ml olib undan J₂ - konsentratsiyasi yukorida aniqlangandek topiladi. Bunday aniqlash usuli 40-60 daqiqadan so’ng qaytariladi. Oxirgi ikki titrlangan natija bir xil qiymatni ko’rsatguncha shu ish davom ettiriladi, bu esa jarayonda muvozanat qaror topganini ko’rsatadi.
Tajribada olingan natijalarni hisoblash yo’llari: muvozanat konstantasi tajribada o’tkazilgan jarayon uchun quyidagicha bo’ladi.

Bundan muvozanat vaqtidagi J₂ (erkin xolidagi yodni) konsentratsiyasi
dan topiladi.
- tiosulfat eritmasining molyarligi.
V₁ – muvozanat qaror topganda yodni titrlash uchun sarf bo’lgan tiosulfatning xajmi, ml;
V₂ – aniqlash uchun olingan reaksion aralashmaning xajmi, ml;
Jarayon tenglamasidan Fe²⁺ - yod konsentrasiyasi orqali topiladi, chunki 1 mol yodga 2 ta mol ion Fe²⁺ to’g’ri keladi.
Uch valentli temir ioni konsentratsiyasi esa jarayon tenglamasiga asosan quyidagicha bo’ladi:
C_Fe³ = C_FeCl3 - C_Fe² yoki C_Fe³⁺ = C_FeCl3 – 2J₂.
C_FeCl3 reaksiya boshlanishidagi FeCl₃ ning konsentratsiyasi. FeCl₃ ni esa boshlang’ich qiymatlardan topiladi. Bunda «a» va «b» - FeCl₃ va KJ erimtalaridan jarayon uchun olingan miqdor ml.

S_FeCl3 esa FeCl₃ eritmani boshlang’ich konsentratsiyasi mol/l. Eritmadagi J^- – ionii konsentratsiyasi esa quyidagicha topiladi.

Bunda esa KJ eritmani boshlang’ich konsentratsiyasi, mol/l. Hisoblab topilgan qiymati yuqoridagi muvozanat konstantasi formulasiga qo’yib, Ks qiymati topiladi va olingan natijalarni nazariy yo’l bilan hisoblangan qiymatlar orqali solishtiriladi.


Joriy nazorat savollari va topshiriqlar:
1. Qanday xolatga kimyoviy muvozanat xolati deyiladi?
2. Qanday reaksiyalar — qaytar reaksiyalar deb aytiladi?
3. Massalar ta’siri qonunini izoxlang.
4. Muvozanat konstantasi qiymati nimani bildiradi?
5. Muvozanat konstantasi termodinamik keltirib chiqaring.
6. Muvozanat konstantasini reaksion aralashmadagi moddalarning bosimi, konsentratsiyasi, molyar qismlari orqali ifodalash tenglamalarini keltiring.
7. Geterogen sistemalardagi kimyoviy reaksiyalarda muvozanat konstanta tenglamasi ko’rinishi qanday bo’lishini izoxlang.
8. Vant—Goffning izoterma tenglamasini izoxlang.
9. Izoxora va izobara tenglamalari orqali nimalarni aniqlash mumkin?
10. Muvozanatning siljishini izoxlang. Le-SHatele prinsipi asosida tushuntiring.