Suyultirilgan eritmalarning kollegativ xossalari

Suyultirilgan eritmalarning kollegativ xossalari.
Binar suyuq aralashmalar. Agar ikkita suyuqlik bir-birida aralashtirilsa, uchta xol ro’y beradi:
cheksiz erish;
chegarali erish;
butkul bir-birida erimaslik.
Ushbu mavzuda bir-birida cheksiz aralashadigan suyuqlikliklar ham gap boradi. Bir-birida cheksiz aralashadigan suyuqliklar xossasi boshqalardan keskin farq qiladi.b
Bu mavzuda erituvchiga nisbatan eritmaning termodinamik xossalarini o’zgarishi ko’riladi: bug’ bosimini pasayishi, qaynash haroratini ortishi, muzlash haroratini pasayishi, osmotik bosim. Bu xossalar kollegativ (kollektiv) xossalar, ya’ni bir-biriga bog’liq xossalar deyiladi. Ular umumiy bitta sabab - erigan modda zarrachalarining soni bilan ifodalanadi. Eritmaga biron bir modda solinsa, faqat erigan moddaningemas, balki erituvchining ham xossasi o’zgaradi. Bu erigan modda va erituvchi molekulalarining ta’sirlanishiga, erituvchi molekulalarining kamayishiga va erigan modda zarrachalari soniga bog’liq. Erituvchini xarakterlash uchun ideal eritmalar tushunchasi ishlatiladi.
Xosil bo’lishi kimyoviy ta’sirlanishsiz, hajmi va issiqlik effektining o’zgarishisiz sodir bo’ladigan eritmalar ideal eritmalar deyiladi. Ideal eritmalar hosil bo’lganda kimyoviy ta’sirlanish, hajm va issiqlik o’zgarishlari sodir bo’lmaydi .H=0; V=0. Ideal eritmalarning eng xarakterli xossasi eritma komponentlarining bug’ bosimi va kontsentratsiya o’rtasidagi bog’liqlikdir. Istagan komponent kontsentratsiyasining o’zgarishi, bug’dagi ya’ni uning eritma ustidagi portsial bosimini o’zgarishiga olib keladi.
Raul qonuni (1830-1901). Erigan moddaning erituvchining fizik xossalariga ta’siriga oid. Bu qonunlar termodinamikkaning ikkinchi qonunidan kelib chiqadi. YA’ni, G=0 termodinamik muvozanatdagi fizikaviy jarayonlar uchun ta’luqlidir. Bunda molekulyar kinetik muloxazalar ham muxim rol o’ynaydi. Agar yopiq idishga toza erituvchi solinsa, bug’lanish va kondensatsiya sodir bo’ladi. Ma’lum vaqdan so’ng sistemada dinamik muvozanat G=0 hosil bo’ladi. YA’ni suyuq satxdan bug’lanayotgan zarrachalar (vaqt birligi) gaz muxitidan suyuqlikka o’tayotgan zarrachalar soniga teng bo’ladi. Suyuqlik bilan muvozanatda turgan bug’ to’yingan bug’ deyiladi. Bunday toza erituvchining bug’ bosimi yoki to’yingan bug’ uprugosti R0 deyiladi. Berilgan haroratda toza erituvchining to’yingan bug’ bosimi (R0) doimiy qiymatga ega va erituvchining termodinamik xarakteristikasi hisoblanadi. Haroratni ortishi Le-Shatele printsipiga muvofiq erituvchi ustidagi bug’ bosimini oshiradi. Bug’lanish endotermik jarayon Hbug’l>0. Uchuvchan erituvchiga uchmaydigan modda solinsa (shakar, osh tuzi), eritmada erituvchi kontsentratsiyasi kamayadi. Gaz fazasiga o’tayotgan erituvchi zarrachalarining soni ham kamayadi. Erituvchining kimyoviy potentsiallari kamayadi. Binobarin, erituvchining eritma ustidagi bug’ bosimi, toza erituvchinikiga qaraganda pasayadi. Eritma qancha kontsentrik bo’lsa, eritma ustidagi erituvchi bug’ bosimi shuncha past bo’ladi. Raul 1886 yilda quyidagi qonunni yaratdi: Uchmaydigan erigan modda saqlovchi eritma ustidagi erituvchi bug’ bosimi erituvchining molyar xissasiga to’g’ri proportsional
- eritma ustidagi erituvchi bug’ bosimi, Pa;
- Raul doimiyligi, Pa;
- erituvchi ning molyar xissasi. U tenglama bilan topiladi.
- erituvchining mol miqdori, - erigan moddaning mol miqdori. Agar erituvchi molyar xissasi =1 bo’lsa, proportsionallik koeffitsienti son jixatdan toza erituvchi bug’ bosimi ga teng. U holda bo’ladi. Ikkinchi tomondan bo’lgani uchun holda yozish mumkin, bu erda erigan modda ning molyar xissasi. tenglamadagi o’rniga qo’ysak:
kelib chiqadi.
- toza erituvchi ustidagi bug’ bosimi, Pa;
- uchmaydigan modda erigan eritma ustidagi erituvchining bug’ bosimi, Pa;
- eritma ustidagi erituvchi bug’ bosimining absolyut kamayishi;
- eritma ustidagi erituvchi bug’ bosimining nisbiy kamayishi.
tenglama Raul qonunining yana bir ta’rifini keltirib chiqaradi: Uchmaydigan noelektrolit erigan eritma ustidagi erituvchi bug’ bosimining nisbiy kamayishi erigan modda molyar xissasiga teng.
Raul qonuni ideal va suyultirilgan real eritmalarga ta’lukli.
Suyultirilgan eritmalarning kristallanish harorati. Eritma toza erituvchidan farqli o’larok, to’laligicha bitta doimiy haroratda qotmaydi. Ma’lum bir haroratda kristallar paydo bo’lib, harorat pasayishi bilan kristallar soni ortadi va pravardida butunlay qotadi. Eritmalarni sovutish natijasida kristallanishni boshlab beradigan harorat eritmalarni kristallanishini boshlanish harorati deyiladi. Qattiq eritmalar hosil bo’lmaydigan sharoitda erituvchi kristallari eritma bilan berilgan tarkibdagi muvozanatda turadi. Agar kristallanish harorati uy haroratidan yuqori bo’lmasa, eritmaning muzlash harorati deyiladi. Suyultirilgan eritmalar toza erituvchiga nisbatan past haroratda muzlaydi. Lomonosov o’z davrida dengiz suvi 273 K emas, balki pastroq harorat muzlashini isbotlagan. Bu keyinchalik Raulning ikkinchi qonuniga asos bo’ldi.
Eritmalarning muzlash harorati, TM - muzlash haroratining pasayishi qiymati bilan xarakterlanadi. U toza erituvchi (T0M) va eritma (TM) muzlash haroratlarining farqiga teng.
Suvning erituvchining va eritmaning R-T diagrammasini ko’rsak, eritmaning kontsentratsiyasini o’zgartib borsak, rasmdagi OA egrisi toza suvning to’yingan bug’ bosimini haroratga bog’likligini, BC, DO’ kabi
|
|
egrilar esa eritmani ustidagi, to’yingan bug’ bosimini kontsentratsiyaga qarab o’zgarishini (pasayishini) ko’rsatadi.
Raul qonunidan ko’rinib turibdiki bug’ning portsial uprugosti va kontsentratsiya orasida to’g’ri chiziqli bog’liqlik bor. Ideal holatda portsial bosimning o’zgarishi va bug’ning umumiy bosimi orasidagi bog’liqlik to’g’ri chiziq bilan ifodalanadi. Binobarin, eritmaning muzlash haroratini erituvchinikiga nisbatan pasayishi erigan modda kontsentratsiyasini to’g’ri proportsionaldir:
bu erda, - 1000 g eritmada erigan modda mol miqdorini ifodalovchi - molyal kontsentratsiya. Bu tenglama Raulning II qonuni tenglamasi deyiladi.
Xar bir berilgan erituvchi uchun K doimiy qiymat bo’lib, muzlash haroratining molyal pasayishi yoki krioskopik doimiylik deyiladi. Pastdagi jadvalda eng muxim erituvchilar uchun krioskopik doimiyliklar keltirilgan:
Jadval
Ayrim erituvchilarning krioskopik va ebullioskopik konstantalari
|
Erituvchi modda
|
K, grad/mol
|
E,
grad/mol
|
Erituvchi modda
|
K,
grad/mol
|
E,
grad/mol
|
sirka k-ta
|
3.90
|
2.93
|
etanol
|
-
|
1.23
|
benzol
|
5.12
|
2.64
|
naftalin
|
6.8
|
5.65
|
kamfora
|
40.0
|
-
|
suv
|
1.86
|
0.514
|
tenglamasi suyultirilgan eritmadagi erigan modda kontsentratsiyasini aniqlashda, erigan modda molekulyar massasini aniqlashda foydalaniladi.
Masalan, m1 erituvchida n mol modda erigan.
bu erda - modda namunasi; - uning molekulyar massasi. Binobarin,
Bunday usulda molekulyar massasini topish usuli - krioskopiya usuli deyiladi. Bu usulda ni topish uchun Bekman termometridan foydalaniladi (amaliy mashg’ulotda bu haqida batafsil aytiladi).
|