Добавил:

aysultan Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Каракалпакский государственный университет им. Бердаха

Предмет:

Коллоидная химия

Файл:

Fizikaliq ham kolloidliq ximiya paninen esaplar shigariw

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

10.08.2024

Размер:

1.15 Mб

Скачать

☆

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

ÓZBEKSTAN RESPUBLIKASÍ JOQARÍ HÁM ORTA ARNAWLÍ BILIM MINISTRLIGI

BERDAQ ATÍNDAǴÍ QARAQALPAQ MÁMLEKETLIK UNIVERSITETI

Fizikalıq hám kolloidlıq ximiya kafedrası

Fizikalıq hám kolloidlıq ximiya páninen esaplar shıǵarıw

(metodikalıq qollanba)

Nókis 2017

Alǵı sóz

Ximiyaǵa tiyisli esaplardı sheshiw – kópshilik ximiyalıq processler hám nızamlıqlardı úyreniwge hám bilip alıwǵa imkaniyat jaratadı. Biraqda barlıq waqıtda esaplar, máseleler sheshiwge kóp dıqqat awdarılmaydı. Ximiya páni boyınsha jazılǵan kópshilik qollanbalarda esaplar shıǵarıwǵa ekinshi dárejeli másele retinde qaraladı.

Esaplar shıǵarıwdı úyreniw tábiy – ilimiy pánlerde eń tiykarǵı kórsetkishlerdiń biri bolıp esaplanadı. Esaplardı shıǵarıw arqalı studentler teoriyalıq bilimlerdi ámelde qollay aladı.

Studentler máseleler sheshiw dáwirinde teoriyada alǵan bilimlerin ámeliy maqsetlerde qollanıwǵa tiyisli bilimlerge iye boladı.

Joqarı oqıw orınları pitkeriwshileriniń talapların esapqa alıp, birinshi náwbette olardı esaplawlar ótkeriw túrlerine hám usıllarına úyretiw zárúr.

Bul qollanba, studentlerge fizikalıq hám kolloidlıq ximiyadan hárekettegi oqıw baǵdarlamasındaǵı kórsetilgen áhmiyetli máselelerdiń sheshiw jolların tez ózlestiriwge járdem beredi.

QMU oqıtıwshıları tárepinen tayarlanǵan fizikalıq hám kolloidlıq ximiyadan máseleler toplamı tómendegi máselelerdiń sheshimine arnalǵan bólimler kirdi:

Fizikalıq ximiya bólimi - ximiyalıq termodinamika tiykarları, fazalıq tepeteńlik, elektroximiya, ximiyalıq reakciyanıń kinetikası;

Kolloidlıq ximiya bólimi - bet júze hádiyseleri, disperslik sistemalar, joqarı molekulalı birikpeler.

	Fizikalıq ximiyadan esaplar shıǵarıw mısalları
Mısal 1. 2CO (g) = 2CO (g) + O		(g) reakciyası ushın ∆ 0	, ∆ 0, Go hám A0
2	2

lardı esaplań. Standart jaǵdayda reakciyanıń óz – ózinen júriw múmkinligin anıqlań. Sheshimi: Qosımshada keltirilgen maǵlıwmatlardan paydalanıp, turaqlı basımdaǵı reakciyanıń jıllılıq effektin esaplaymız:

∆ 0	= ∑ ∙ ∆ 0			− ∙ ∆ 0			= 2 ∆ 0	+ ∆ 0	− 2∆ 0	=
		ó			á .			2	2
		= [2(−110,70) + 0] − 2(−393,51) = 565,62 / .
İshki energiyanıń ózgerisi entalpiya menen tómendegishe baylanısqan:
	∆ 0	= 565,62 − 8,314 ∙ 10−3 ∙ 298 = 563,14 / ..

G0 esaplaw ushın dáslep entropiyanıń ózgerisin tabamız:

	S0	= 2 0	+ 0		− 2 0	= (2 ∙ 197,48 + 205,03) − 2 ∙ 213,66 =
				2	2

172,67 / ∙ .

Bunnan Gibbs energiyasınıń ózgerisi tómendegishe boladı:

G0 = H0 − S0 = 565,62 − 298 ∙ 172,67 ∙ 10−3 = 514,16 / ǵa teń boladı.

Endi Gelmgolc energiyasınıń ózgerisin tabamız:

A0 = U0 − S0 = 563,14 − 298 ∙ 172,67 ∙ 10−3 = 511,68 /

G0 hám A0 lardıń mánisleriniń oń mánislerge iye bolıwı bul reakciyanıń standart jaǵdayda tuwrı jóneliste óz-ózinen barmaytuǵının kórsetedi.

Mısal 2. Metannıń kreking reakciyası tómendegishe boladı:

4( ) = ( ) + 2 2( ) + ∆

Qosımshadaǵı keltirilgen maǵlıwmatlardan paydalanıp G0298 hám A0298 lardı esaplań. 298 K temperaturada bul reakciya óz – ózinen júriw múmkinshiligin anıqlań.

Sheshimi:

1) Qosımshadaǵı maǵlıwmatlardan paydalanıp

G0 4( ) = −50,85; G0 ( ) = 0; G0 2( ) = 0 / .

G0 (Gibbs energiyasınıń ózgerisi) nı esaplaymız:

∆ 0 = ∑ ∙ ∆ 0			− ∑ ∙ ∆ 0		= 2 ∆ 0	+ ∆ 0	− 2∆ 0
		ó		á .	( )	2( )	4( )
	=		= 0 + 2 ∙ 0 − (−50,85) = +50,85
2) A0 esaplaw ushın ∆ 0 hám A0				lardıń óz – ara baylanısınan paydalanamız:

				A0 = ∆ 0 − ∆

bul jerde ∆ – reakciya barısındaǵı gaz tárizli zatlardıń mol sanınıń ózgerisi,

- universal gaz turaqlısı

∆ di tabamız: ∆ = ∑ ó − ∑ á = 2 − 1 = 1

Bunnan:

A0 = 50,86 − 1 ∙ 8,314 ∙ 10−3 ∙ 298 = 48,41 kDj ǵa teń boladı

G0298 hám A0298 > 0 bolǵanlıǵı sebepli 298 K da reakciya óz – ózinen tuwrı baǵdarda júrmeytuǵınlıǵın kóremiz.

Mısal 3. Metandı krekinglew reakciyasında zatlardıń standart janıw jıllılıqlarınan paydalanıp ∆ ti esaplań.

+ 2

+ ∆

4( )

( )

2( )

Zatlardıń standart

janıw

jıllılıǵı

tómendegishe (kDj/mol): ∆ 0

= −890,31;

4( )

∆ 0

= −393,51; ∆ 0

= −285,84.

( )

2( )

Bul reakciya ekzoyamasa endotermikalıq ekenligin anıqlań.

Sheshimi:

Gess nızamına muwapıq:

∆ 0

= ∑ ∙ ∆ 0

− ∑ ∙ ∆ 0

= 2∆ 0

− (2 ∆ 0

á .

4( )

( )

+ ∆ 0

) = −890,31 − [−393,51 + 2 ∙ (−285,84)] = +74,88

2( )

∆ 0

> 0 bolǵanlıǵı ushın reakciya endotermikalıq boladı

Mısal

4. Metannıń janıw reakciyasınıń teńlemesin jazıń. Eger metannıń standart

janıw

jıllılıǵı ∆ 0

= −890,31 / ǵa

teń

bolsa,

metannıń

standart

payda

bolıw jıllılıǵın esaplań.

Janıw ónimleriniń

standart payda bolıw jıllılıqları

∆ 0

= −393,51; ∆ 0

−285,84 ke teń.

Sheshimi:

Metannıń janıw reakciyasınıń termoximiyalıq teńlemesin jazamız:

+ 2

+ ∆

4( )

2 ( )

2( )

2 ( )

Gess nızamı boyınsha:

∆ 0

= ∑ ∙ ∆ 0

− ∑ ∙ ∆ 0

á .

= (2∆ 0

+ ∆ 0

) − (2 ∆ 0

− +∆ 0

)

4( )

2( )

Ekinshi tárepten: ∆ 0

= ∆ 0

4( )

Onda: ∆ 0

= ∆ 0

+ ∆ 0

) + (∆ 0

+ 2∆ 0

) ;

4( )

2( )

4( )

2( )

−890,31 = (−393,51 + 2 ∙ (−285,84)) − (∆ 0

+ 2 ∙ 0) ;

4( )

−890,31 = 393,51 − 571,68 − ∆ 0		;
	4( )
∆ 0	= −74,88 / .
4( )

Mısal 5. Onsha úlken bolmaǵan temperatura intervalı ushın Kirxgoff teńlemesinen

paydalanıp, 500 K temperatura hám 1,0133 ∙ 105 basımda			+
	3	( )
3⁄2 2 ( ) → 2 ( ) + 2 2 ( ) reakciyasınıń jıllılıq effektin esaplań.

Sheshimi: Qosımshadaǵı maǵlıwmatlardan paydalanıp, dáslep 298 K degi reakciyanıń jıllılıq effektin esaplaymız:

∆ 0

= (∆ 0

+ 2∆ 0

) − (∆ 0

+ 3⁄2 ∆ 0

) = (−393,51 −

298

− 2 ∙ 241,8) − (−201,00 + 3⁄2 ∙ 0) = −676,13 / .

∆ 0

tiń

mánisin

bile

turıp,

Kirxgoff

teńlemesinen paydalanıp, 500 K

degi

298

reakciyanıń jıllılıq effektin esaplaw múmkin:

∆ 0

= ∆ 0

+ ∆ 0 ( − )

bul jerde ∆ 0

– reakciya barısındaǵı jıllılıq sıyımlıqtıń ózgerisi. Onı tómendegishe

anıqlaw múmkin:

∆ 0

= ∑

− ∑

= ( 0

+ 2 0

) − ( 0

+ 3⁄2 0

)

∆ 0

= (37,11 + 2 ∙ 33,56) − (43

− 3⁄2 ∙ 28,83) = 17,10 / ∙ hám onda,

500 K degi reakciyanıń jıllılıq effekti:

∆ 0

= ∆ 0

+ ∆ 0

(500 − 298) = −676130 + 17,1 ∙ 202 =

500

298

= −672676

= −672,676 / ge teń boladı.

Mısal 6.

CH3COOH(g) + C2H5OH(g) = CH3COOC2H5(g) + H2O(g)

Reakciyanıń standart Gibbs energiyasınıń G0

mánisi: 3,434 kDj/mol ge teń.

hám lardıń teppe – teńlik konstantasın esaplań. Eger reakciyaǵa 1 mol kislota hám

2 mol spirt kirse, reakciya aralaspasınıń teppe – teńlik quramı qanday boladı?
Sheshimi:
G0	= − teńlemesinen paydalanıp, onnan:

		∆ 0			−3,434
	= −			= −		= 1,386 ti tabamız.
	= −			= −	8,31∙10−3∙298	= 1,386 ti tabamız.
					8,31∙10−3∙298
Bunnan			= 1,386 = 3,9989 ≈ 4 ke teń boladı.

								= ( )−∆

∆ = 2 − 2 = 0 bolǵanı ushın,							= = 4 boladı.

Reakciyalıq aralaspanıń teppe – teńlik quramın anıqlaw ushın, reakciya aralaspasınıń dáslepki hám teppe – teńlik quramın anıqlaw kerek boladı:

CH3COOH(g) + C2H5OH(g) = CH3COOC2H5(g) + H2O(g)

Dáslepki

quram, mol

Teppe – teńlik

1–x

2–x

quram, mol

Teppe – teńlik

konstantasın zatlardıń mol

muǵdarınıń

teppe – teńligi arqalı

kórsetemiz:

∙

= 4

(1 − )(2 − )

hám teńlemeni x ǵa salıstırıp sheshemiz:

2 = (1 − )(2 − ) = 4; 2 = (2 − 3 + 2) = 4;

2 = (8 − 12 + 4 2)

3 2 − 12 + 8 = 0

= √144 − 96 = 6,928. Bunnan:

1 =

12 + 6,928

= 3,15 ; 2 =

12 − 6,928

= 0,845

1 diń mánisi (3,15 mol) fizikalıq tárepten mániske iye emes (2 mol spirtten 3 mol etilacetat alıp bolmaydı) hám ol esapqa alınbaydı. Solay etip, teppe – teńlikte reakcion aralaspanıń quramı:

uksus kislotası:		1–0,845 = 0,155 mol,
spirt:	2–0,845 = 1,155 mol,
etilacetat:		0,845 mol,
suw:		0,845 mol.

Mısal 7.

100 ml (g) suwda 10 g erigendegi eritpeniń koncentraciyasın ózlerińizge belgili bolǵan usıllarda kórsetiń. Koncentraciyanı kórsetiw usılı retinde tómendegilerdi paydalanıń:

1)molyarlıq massalıq koncentraciya (molyallıq);

2)molyarlıq kólemlik koncentraciya (molyarlıq);

3)normallıq (ekvivalenttiń molyarlıq koncentraciyası) ;

4)molyallıq (molyarlıq) muǵdarı;

5)titr;

6)massalıq procent;

7)100 g eritkishke tuwra keliwshi erigen zattıń grammı (sol jaǵdaydaǵı eriwsheńlik koefficienti).

Sheshimi:

	Belgileniwi		Atalawı hám anıqlanıwı
	Belgileniwi		Atalawı hám anıqlanıwı

			Molyarlıq massalıq koncentraciya (molyallıq) – 1000 g

			eritkishke tuwra keliwshi erigen zattıń mol muǵdarı.
			eritkishke tuwra keliwshi erigen zattıń mol muǵdarı.

			Molyarlıq kólemlik koncentraciya (molyarlıq) – 1 l eritpedegi

			erigen zattıń mol muǵdarı.
			erigen zattıń mol muǵdarı.

	(n.)		Normallıq – 1 l eritpedegi erigen zattıń gramm – ekvivalent
	(n.)
			muǵdarı.
			muǵdarı.

	N		Mollik (yamasa molyarlıq) muǵdarı – 1 mol eritkishke tuwra
	N		keletuǵın erigen zattıń moller muǵdarı.
			keletuǵın erigen zattıń moller muǵdarı.

	T		Titr – 1 ml eritpedegi erigen zattıń gramm muǵdarı.

	P		Massalıq procent – 100 g eritpedegi erigen zattıń gramm
	P		muǵdarı.
			muǵdarı.

	A		100 g eritkishke tuwra keliwshi erigen zattıń gramm sanı.

Eger belgilewdi:

E – erigen zattıń ekvivalent salmaǵı; M - erigen zattıń molekulyar massası; MP – eritkishtiń molekulyar massası;

n – 1 mol erigen zattaǵı gramm-ekvivalentler sanı; p – eritpeniń tıǵızlıǵı dep belgilesek, onda:

⁄

= 10⁄(23 + 35,5) = 0,17

∙

(1000 )

0,17 ∙ 1000

1) =

= 1,7 ⁄1000 ;

100

∙(1000 ) = 0,17∙1000

= 1,7 ⁄ ;

100 ∙

100

∙1000)

;

= 1,7

∙ ⁄ ;

∙

(1 )

0,17∙1

= 0,033;

5+0,17

∙ 2 ∙(1 )

10∙1

= 0,1 ⁄ ;

100

= 9,09 %.

2 +

100+10

7) = / 2 ; = 0,1/100 g suw larǵa teń boladı.

Mısal 8. 100 g suwda 1,53 g glicerin eridi. 298 K de suw parlarınıń basımı 3167,2 / 2 ge teń. Esaplań: a) eritpe ústindegi par basımınıń tómenlewin; b) eritpeniń qaynaw temperaturasın; v) muzlaw temperaturasın; g) onıń osmoslıq basımın.

Sheshimi:

a) Raul nızamına muwapıq, puwdıń eritpe menen teppe – teńlik basımınıń salıstırmalı túrde kemeyiwi:

−

∆

bul jerde - – eritpedegi glicerinniń mollik muǵdarı.

+ ), bul jerde

– zattıń muǵdarı (mol).

= 100⁄18 = 5,555 ;

= 1,53⁄92 = 0,017

onda,

0,017

= 0,003

boladı.

0,017+5,555

∆

= 0,003;

∆ = 9,502 .

3167,2

b) Elektrolit emes eritpeniń qaynaw temperaturasınıń kóteriliwin

ebullioskopikalıq formula járdeminde esaplaw múmkin:

∙ ∙ 1000

∆

∙

bul jerde – eritkishtiń ebullioskopiyalıq turaqlısı (suw ushın ol 0,52 ge teń);

–

erigen zattıń grammdaǵı massası; – molekulyar massa;

– eritkishtiń grammdaǵı massı. Bunnan:

∆ = 0,52 ∙ 1,53 ∙ 1000 = 0,086.

	92 ∙ 100

Eritpeniń qaynaw temperaturası 100,0860C ǵa teń boladı.

v) Eritpeniń muzlaw temperaturasınıń tómenlewin (depressiya) krioskopikalıq formula menen esaplanadı:

				∙ ∙ 1000
		∆		=
		∆		=
					∙
					∙
bul jerde	eritkishtiń krioskopikalıq turaqlısı (suw ushın 1,86):

	∆	=	1,86 ∙ 1,53 ∙ 1000			= 0,309
	∆	=				= 0,309
				92 ∙ 100
				92 ∙ 100

Demek, eritpe -0,309oC da muzlaydı.

g) elektrolit emes eritpelerdegi osmoslıq basımdı Vant-Goff nızamı járdeminde esaplaw múmkin:

= bul jerde, – eritpeniń molyar koncentraciyası.

Koncentraciyanı Sİ sistemasına ótkergende onıń ólshem birligi mol/m3 boladı. Eritpeniń tıǵızlıǵın suwdıń tıǵızlıǵına teń dep esaplap:

= 1,53∙100090∙100 = 0,17 = 0,17 ∙ 103 / 3 ǵa iye bolamız.

Onda:

= 0,17 ∙ 103 ∙ 8,314 ∙ 298 = 421187,2 (≈ 4,2 )

Mısal 9.

370C temperaturada koncentraciyası 0,05 mol/l bolǵan kalciy xloridiniń suwlı eritpesiniń osmoslıq basımın esaplań. CaCl2 niń dissociaciya (ionlanıw) dárejesi 97% ke teń. Bul eritpe qannıń plazmasına qanday: gipo-, giperyamasa izotonikalıq tásir jasaydı?

Sheshimi:

Elektrolit eritpeleriniń osmoslıq basımı Vant – Goff teńlemesi járdeminde esaplanadı:

bul jerde - Vant – Gofftiń izotonikalıq koefficienti

– eritpe koncentraciyası ( mol/l, mol/m3 )

– universal gaz turaqlısı

– temperatura, K

dı esaplaw: = 1 + ( − 1)

bul jerde - elektrolittiń dissociaciyalanıw dárejesi.

- elektrolit molekulasınan dissociaciyalanatuǵın bóleksheler (ionlar) sanı,

CaCl2 ↔ 2+ + 2 −

= 3; = 1 + 0,97(3 – 1) = 1 + 1,94 = 2,94

				= = 2,94 ∙ 0,05 ∙ 0,082 ∙ 310		= 3,74 .

yamasa:
		= 2,94 ∙ 0,05 ∙ 103 ∙ 8,314 ∙ 310 = 378868,98 .

	CaCl2		= 3,74 <		qan plazmasınıń	osmoslıq basımı (7,6 atm).
	CaCl2

Bunnan, bul eritpe gipotonikalıq ekenin kóremiz.

Mısal 10. 1 g iod tutqan 1 l suwlı eritpede iod kúkirtli uglerodtı ekstrakciyalaydı. İodtıń suw menen kúkirtli uglerod arasında bólistiriw koefficenti 0,0017 teń bolsa:

a)Kólemi 40 ml ekstragentti bir márte ekstrakciyalaw ámelinen soń suwlı eritpede qalǵan iodtıń massasın;

b)Kólemi 10 ml bólimlerge bólim 4 márte ekstrakciyalawdan soń suwlı eritpede qalǵan iodtıń massasın

v) (a) hám (b) jaǵdayında kúkirtli uglerod arqalı bólinip shıqqan iod massasın; g) (a) hám (b) jaǵdayında bólingen iodtıń bólinip shıǵıw dárejesin esaplań;

d) Suwlı eritpeden 97% iodtı ajıratıp alıw ushın zárúr bolǵan kólemi 10 ml kúkirtli uglerodtı bólip-bólip ekstrakciyalaw sanın anıqlań

Sheshimi.

a) Bir márte ekstrakciyalawda qollanılatuǵın teńlemeden paydalanıp:

1 = 0	∙ 1		=	1 ∙ 0,0017 ∙ 1000	= 0,041 .
	∙ +			0,0017 ∙ 1000 + 40
1		2

Bul jerde, – erigen zattıń bólistiriw koefficienti;0– dáslepki suwlı eritpedegi iod massası (g);

1 – bir márte ekstrakciyalawdan soń suwlı eritpede qalǵan iod massası;1– dáslepki eritpeniń kólemi (ml);

2 – bir márte ekstrakciyalawǵa kerekli bolǵan ekstragent kólemi (ml) b) Kóp márte ekstraciyalawdan soń rafinatda qalatuǵın massa:

			∙ 1			0,0017 ∙ 1000	4
	=	(	∙ 1		) = 1 ∙ (	0,0017 ∙ 1000	) = 0,00044 .
	=	(	∙ +		) = 1 ∙ (	0,0017 ∙ 1000 + 10	) = 0,00044 .
1	0		∙ +			0,0017 ∙ 1000 + 10
			1	2

Bul jerde ekstraciyalawlar sanı .

v) Tórt márte ekstrakciyalawdan soń ekstrakt tómendegishe boladı:

= 0 − = 1 − 0,00044 = 0,99956 .

Ekstragirlengen zat massasın basqa formula járdemindede esaplaw múmkin:

∙ 1 0,0017 ∙ 1000 4

= 0 [1 − ( ∙ 1 + 2) ] = 1 ∙ [1 − (0,0017 ∙ 1000 + 10) ] = 0,99956 .

g)İodtıń qısıp shıǵarıw dárejesin (stepen izvlecheniya) ekstraktqa ótken iod

massasınıń dáslepki suwlı eritpedegi massasına qatnasınan esaplap tabıw múmkin. Birinshi jaǵday ushın:

1	=	1 − 0,041		= 0,959 95%.
		1

Ekinshi jaǵday ushın:
1 =	0,99956		= 0,99956 99,956%.
		1

d) 2 = 10 berilgen qısıp shıǵarıw dárejesine erisiw ushın zárúr ekstrakciyalar sanın tómendegi teńleme járdeminde tabıladı.

1 / 41 2 3 4 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Коллоидная химия

#
09.08.2024100.3 Кб8Analitikaliq ximiya.pdf
#
10.08.20241.15 Mб5Fizikaliq ham kolloidliq ximiya paninen esaplar shigariw.pdf
#
09.08.20241.31 Mб1Kolloid ximiya lekciya tekstleri.pdf