- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •Мазмұны
- •4.9.2 Жұмыс бағдарламасы
- •Физколлоидты химия
- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •4.9.3 Оқу бағдарламасы
- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •Tycihikteme жазба
- •Пәннің мазмұны
- •I бөлім. Химиялық термодинамикалық негізі және оны химиялың процестерге қолдану
- •II бөлім. Фазалык, тепе-теңдік және электролит емес ерітінділердің ілімі
- •III бөлім.Электрохимия
- •IV бөлім. Химиялық кинетика және катализ
- •Ұсынылатын лабораториялық жұмыстардың
- •Ұсынылған hегізі әдебиеттер:
- •4.9.3 Оқу бағдарламасы
- •5В072800 «Өнімді өңдеу технологиясы» мамандықтарына
- •1 Оқытылатын пәннің сипаттамасы
- •Пәннің мақсаты мен міндеттері
- •3 Алдыңғы реквизиттер мен кейінгі реквизиттер
- •Пәннің қысқаша сипаттамасы
- •Пәннің мақсаты мен міндеттері
- •6.Пәннің мазмұны
- •Дәрістік сабақтар тақырыптары
- •Практикалық сабақтар тақырыптары
- •Зертзханалық сабақтар тақырыптары
- •Соөж / моөж тақырыптары
- •Сөж / мөж тақырыптары
- •Негізгі әдебиеттер
- •Қосымша әдебиеттер
- •Баға жайында ақпарат Бағалау критерийі
- •Баллдар щкаласы
- •Студенттердің тәртіп саясаты және процедурасы
- •Студенттің өзіндік жұмыстарын ұйымдастыруға арналған әдістемелік нұсқаулар (оқытушылар таңдауы).
- •10. Ұсынылған әдебиттер:
- •8.1. Негізгі және косымша әдебиеттер:
- •4.1 Курстың тақырыптық жоспары
- •4.2 Пән бойынша тапсырмаларды орындау және тапсыру графигі
- •4.3 Пән бойынша соөж, сөж тапсырмаларды орындау және тапсыру графигі
- •Дәрістік сабақтардың мазмұны
- •4.4. Сөж және сөож сабақтарының мазмұны
- •Негізгі әдебиеттер
- •Қосымша әдебиеттер
- •Глоссарий физколлидты – химия.
- •Химиялық термодинамика
- •Энергияның түрлері
- •Термодинамиканың 1-ші заңы
- •1. Термодинамиканың бірінші бастамасы, анықтамалары, мәні.
- •2. Термодинамиканың 1-ші заңының математикалық сипатталуы.
- •1. Жылу сыйымдылық, сипаттама
- •2. Меншікті және молярлы жылу сыйымдылық түрлері. 3.Нақты жылу сыйымдылық,орташа жылу сыйымдылық
- •2. Меншікті және молярлы жылу сыйымдылық түрлері.
- •3. Нақты жылу сыйымдылық,орташа жылу сыйымдылық
- •Гесс заңдары
- •2. Гесс заңының салдарлары
- •3. Химиялық реакциялардың жылу эффектілерінің температураға тәуелділігі. Кирхгофф теңдеуі.
- •Термодинамиканың екінші бастамасы.
- •1. Өздігінен жүретін және өздігінек жүрмейтін процесстер. .Термодинамиканың екінші заңы:анықтамлары, мәні .Карно циклі
- •2.Қайтымды, қайтымсыз процесстердің жұмысы мен жылуы.
- •Бірінші және екінші занның теңдеулерін біріктіріп жазсақ
- •Темодинамикалық тепе-теңдік
- •1. Тепе - теңдік константасы Ле - Шателье принципі а) қысымның әсері б) температура әсері в) концентрация әсері
- •2. Изотерма, изобара және Вант-Гофф изохораның теңдеулері.
- •3.Клаузиус-Клапейрон теңдеуі. Ле - Шателье принципі
- •Изотерма теңдеуі
- •4. Химиялық потенциал.Парциалды мольдік шамалар.
- •Фазалық тепе-теңдік.
- •1. Фаза, фаза туралы түсінік. Гиббс фазаларының ережесі.
- •2.Біркомпонентті диаграммалар. Судың күй диаграммасы.. Біркомпонентті гетерогенді жүйелер
- •Сурет 1 Судың күй диаграммасы.
- •3. Екі компонентті диаграммалардың негізгі түрлері. Олардың құрастыру принциптері.
- •Ерітінділер. Идеалды ерітінділер.
- •Идеалды ерітінділер. Рауль заңы.
- •Генри заңы.
- •Коновалов заңдары. Коноваловтың 1 заңы.. Коноваловтың екінші заңы.
- •Таралу заңы.
- •Электролит ертінділері. Реалды ерітінділер.
- •1. Электролиттік диссоциация теориясының кемшіліктері
- •2..Күшті электролиттердің теориясы
- •3. Термодинамикалық белсенділік және оның анықтау әдістері.
- •Реалды ерітінділердің термодинамикасы.
- •Химиялық кинетика.
- •1. Негізгі түсініктері мен анықтамалары.
- •2. Статикалық жағдайлардағы қайтымсыз реакциялардың кинетикасы.
- •4. Реакция жылдамдығына температураның әсері. Гофф ережесі.
- •Катализ.
- •1. Катализаторлардың жалпы қасиеті. Катализаторлардың өзіндігі. Оң және теріс катализ.
- •2. Катализаторлардың активтену энергиясына әсері. Негізгі түсініктер.
- •3. Гомогенді катализ (механизм).. Гомогенді катализдегі активациялық қисықтар
- •Гетерогенді процестердің кинетикасы
- •1. Гетерогенді химиялық реакция
- •2. Гетерогенді катализ..
- •3. Гетерогенді катализдің механизмі Дифффузия мен адсорбцияның ролі.
- •Электрохимия.
- •Электродты процестер
- •1. Стандартты потенциал Гальваникалық элементтер.
- •2. Гальваникалық элементтердің термодинамикасы.
- •3. Стандартты потенциал Нернст теңдеуі.
- •4. Электродтардың жіктелуі
- •5. . Химиялық элемент.
- •Электродтық процестердің кинетикасы.
- •1. Электролиз. Электролиз заңдары. Фарадей заңдары.
- •2. Электролиз. Электролиз заңдары. Фарадей заңдары.
- •3. Диффузиялық потенциал, диффузиялық поляризация
- •Бөлшектерінң шамасына қарай
- •Лиофобты зольдердің каогуляциясы мен тұрақтылығы
- •Конденсациялық әдіс арқылы дисперстік жүйелерді алу
- •Химиялық конденсация
- •Дисперстік жүйелерді тазалау
- •Дисперстік жүйелердің оптикалық қасиеттері
- •1.Дисперсік жүйелерде жарықтың шашырауы
- •2.Жарықтың жұтылуы (адсорбциясы)
- •3.Фарадей- Тиндаль эффектісі
- •Дисперстік жүйелердің электрлік қасиеттері. Қос электрлік қабаттың құрылысы Қос электрлік қабаттың пайда болу механизмі
- •Электрокинетикалық құбылыстар
- •Микрогетерогенді жүйелер
- •Фазааралық бөлу беттеріндегі молекулалық әрекеттесулер-беттік құбылыстар Беттік қабаттың термодинамикалық сипаттамалары
- •Когезия мен адгезия. Когезия және адгезия жұмыстары
- •Капиллярлық қысым
- •Капиллярдың бойымен сұйықтың көтерілуі
- •Адсорбция құбұлысы
- •1.Адслрбция, оның түрлері
- •2.Ертінді-газ шекарасындағы адсорбция
- •3. Сұйытылған ерітінділердегі адсорбция
- •Сұйытылған ерітінділердегі адсорбция
- •Шишковский теңдеуі
- •Лэнгмюр теңдеуі
- •4.9.9. Зертханалық жұмыстарды орындау бойынша әдістемелік нұсқаулар мен ұсыныстар
- •2. Тапсырма: Химиялық, реакцияның жылу тиімділігін есептеу.
- •Тапсырманы орындау реті:
- •2. Ерітіндінің парциальдық молярлы жылуын жөне еру энтропиясын анықтау
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Тапсырманы орындау реті:
- •1.4. Химиялық тепе-теңдктіі экспериментады. Зертгеудің пршщипі
- •9. Лабораториялық жұмыс: Үш компонентті (системалар) жүйелер
- •2 Үш құралас бөлікп жүйелердің өзара ерігіштігі
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Жұмыстың барысы:
- •Тапсырманы орындау реті:
- •Нәтижелер мен есептеулерді теориялық түсіндіру
- •4.9.7 Практикалық (семинарлық) сабақтар жоспары
- •4.9.7 Практикалық (семинарлық) сабақтар жоспары Методикалық нұсқаулар
- •2.8.Курс бойынша емтихан сұрақтары
9. Лабораториялық жұмыс: Үш компонентті (системалар) жүйелер
Сабақтың мақсаты Құрамды график арқылы өрнектеу. Үш құралас бөлікті жүйенің бір жүбы өзара жақсы өріп үшіншісі шектеулі еріген жағдайдаты ерігіштік айнасымен (диаграммасымен) танысу. Үш құралас бөлікп жүйелердің өзара ерігіштігі
Тапсырмалар: 1. Құрамды график арқылы өрнектеу.
2 Үш құралас бөлікп жүйелердің өзара ерігіштігі
Сыртқы факторлардың арасьша, бір компонентгі системаның тендігіне тек температура мен қысым есер еткен жағдайда, Р,Т тендеудегі фазалар ережесі былайша ернектеледі:
С=К-Ф+2; К=1, онда С=5-Ф.
Ал сыртқы факторлардың арасьшан екі компонентгі системаның тендігіне тек қысым мен температура ғана ықпал ететін болса, онда Гиббстің фазалар ережесі:
С=К-Ф+2; К=2, онда С=4-Ф болып түрленеді.
Ал еңці үш компонентгі системаның тендігіне температура, қысым жене компоненттердің концентрациясы өсер ететін болса, онда Гиббстің фазалар заңы: С=К-Ф+2; К=3, онда С=5-Ф болып ернектеледі.
Бүдан үш компонентгі системалар үшін бірден бес фазадан артық бола алмайтьшы байқалады (С=0; Ф=5), ал варианттылығы тертке теңеледі Ф=1; С=4. Мүнда не температура, не қысым түрақты деп есептеледі. С=4-Ф.
Ал, температурада, қысымдатүрақты болса, онда С=3-Ф.
Үш компонентгі системалардың күйін сипатгайтьш параметрге температура, қысым жене оның қүрамьша енетін екі компонентгің концентрациясы жатады. ендеше мүндай системалардың толық күйін сипатгайтын диаграмма терт өлшемді болуы керек. Осьпан орай үш компонешті системаларды түрақты қысым жағдайьшда қарастырьш, олардың диаграммасьш кеңістіктегі тік үш қырлы призма түрінде тұрғызады, оның табаны үш компонентгің котщентрациясьша сәйкес келетін тең бүйірлі үшбүрьпп, ал система температурасьша призманың биіктігі сәйкес келеді. Үш компонентгі системаның тендіктегі күйін қысым мен температура ешбір өзгеріссіз, түрақты қалатьш жағдайда зертгесе, призманың табаньша параллель болатьш жазықтықтағы тең бүйірлі үшбүрыш қиьшдыға айналады. Әрине, бүл үшбүрыш системадағы компонент қүрамын ернектейді және системаны қарастыру едөуір жеңілдейді.
Ү
ш
компонента системалардың күйін сипатгау
үшін үшбүрышты жөне тік бұрышты
диаграммаларды қолданады. Үшбұрышты
диаграммаларды Гиббс не Розебом
әдістерінің бірін пайдаланып тұрғызады.
Осы әдістердің екеуіне де төбелері А,В
және С компонент-теріне сәйкес келеіін
тең қабырғалы үшбүрыш қолданылады. Осы
үшбүрыштың әр қабырғасы екі компонентгі
системаның қүрамьш көрсетеді. Олай
болса, осы үшбүрыштың кез-келген
қабырғасьшда жатқан нүкте қүрамьш, ал
оның ішінде орналасқан нүкте екі
компонента системаның қүрамдық қатынасьш
сипатгайды. (1-сурет).
Үшбүрышты диаграммаларды түрғызғанда тең бүйірлі үшбүрьшпъщ қасиетгерін пайдаланған тиімді; үшбұрьшітың ішінде орналасқан нұктеден оның үш жшъша жүргізген перпендикуляр қосындысы әрқашан да оның биіктігіне тең және ол түрақты шама (КД+КЕ+Кб=ВН); үшбүрыштың ішіндегі кез-келген нүктеден, оның үш жағьша жүргізілген параллель қосыңцысы осы үшбүрыштың қабь^^асьша тең жөне ол тұрақгы шама (MN+MO+MP=AB=BC=AC). Тең бүйірлі үшбүрыштың бұл қасиеттерінің салдарьшан өте мащлзды екі қасиет туындайды; тең бүйірлі үшбұрыштың әйтеуір бір қабырғасьша, айталық АС-ға, жүргізілген параллель (LS) бойынша ербір нүкте, осы қабырғаға қарама-карсы төбеге (В) орналасқан компонент қүрамьшың тұрақтыльпьш көрсетеді; әрбір төбеден жүргізілген түзу (BG) бойьшдағы нүктелер қалған екі компонент (А және С) концентрацияларьшың түрақты қатынаста болатыньш көрсетеді.
Үш компонентті системаға арналған Гиббс әдісі тең бүйірлі үшбүрыштың бірінші қасиетіне негізделген. Үш компонентті системаның қүрамьш сэтгі өрнектеу мақсатымен Гиббс әдісі бойьшша үшбүрыштың эрбір биіктігін онға, не жүзге бөліп, осы нүктелер арқылы эр қабырғаны параллель түзулер жүргізіп, үшбүрьші ішін торлайды. Сөйтіп үлкен үшбүрышты он не жүз кіші үшбұрышқа бөледі. Сонда, ондаіы эрбір бөлімнің ұзындьпы 10 не Іпроцентке теңеледі екен.
Үш компонентті системаны Гиббс эдісімен талдау үшін, үшбүрышт^ы "К" (1-сурет) нүктесін алып, сол нүктеден әрбір қабырғаға перпендикуляр түзу жүргізеді. Олардың эрқайсысы үш компонентгің қүрамдық қатынасьша сэйкес: мысалы, А компоненгінің процештік шамасы КҒ, В компоненгінікі-КЕ және С компонешінікі КД түзулерімен сипатгалады. Демек, берілген нүктеден үшбұрыш қабьфғаларьша жүргізілген перпендикуляр шамасы, осы қабьфғаға қарсы жатқан төбедегі компонештің мөлшерін анықтайды екен.
Розебом эдісі тең бүйірлі үшбұрыштың екінші қасиетіне негізделген. Бүл өдіс бойынша, тең бүйірлі үшбұрыштың эрбір қабырғасьша тең он не жүз белікке беледі де осы нүктелер арқылы өрбір қабырғаға параллель түзулер жүргізеді. Мүнда да үлкен үшбүрыш он не жүз кіші үшбүрышқа белініп, олардың өрқайсысыньш қабырға үзындығы 10 не 1 процентке теңеледі. Сонымен үш компонентгі системаның Розебом өдісін пайдаланып қүрамын анықтау үшін, тең қабырғалы үшбүрьпптың берілген нүктесіне (М) эрбір қабырғаға параллель түзу жүргізеді (МД, МО, MP).
Сонда А компоненгінщ проценті MP, В компоненгінікі МО және С компонентінікі МД түзулерімен ернектеледі. Розебом өдісі кеңірек қолдану тапты, ейткені үшбүрьпптың бір қабырғасы арқылы үш компонентгің де қүрамьш сипатгауға болады. Мысалы, AC қабыртасьш 100 деп альш, MP=QG; MO=OQ жөне MN=AO екендігін ескерсек, берілген М нүктесіндегі А компонентінің проценті Q,C,B компонешінікі QO және С компонентінің мөлшері АО түзулерімен аныңталады.
Енді осы үғымдарға сүйеніп, 2-суретте көрсетілген үш компоненпі системаның балқығыштық күйін қарастьфайық. Альшған үш компонент балқыған кезде өзара жақсы ериді, кристалданып, қатайғанда, қатгы ерітінді бермейді жөне өзара химиялық реакцияларға түспейді. Ондай компонент мьфыш, кадмий және висмут болсьш. Енді осы үшеуін бірге қыздьфып, балқыма алады. Сосын ол балқыманы бірқалышъі, ете баяу салкындата бастаса, мырыштың, кадмийдің, висмутгаң жекеленген кристалдары пайда бола бастайды. Диаграмадағы А нүктесі висмуттың 271''С-та балқитынын не осы кезде кристалданатынын, ал В нүктесі кадмийдің 321''С-та балқып, кристалданатынын жөне С нүктесі системадағы үшінші компонент 419,4"С-та кристалданып, балқитынын керсетеді. Мүндаіы әр қабырға екі компонент системалардың күйін өрнектейгін диаграмма іспетгес: А AEjBBn-қыры висмут-кадмий системасын көрсетсе, А АЕ^СС -қьфы висмут-мьфьпп системасьш, ал В ВЕзСС-қыры кадмий-мырьші системасын сипатгайды. Ондағы Ej, Е^, Е, нүктелері өздеріне сейкес келетін екі компонентті системалардың эвтектикалың нүктесіне тең. AEjE^Ej, BEjE^Ej және CEjE^E^ - сызықтармен шектелген беттер, әртүрлі құрамдағы балқымадан висмуттың, кадмийдің және мьфыштың кристалданғандағы бетгері. Сол сияқты Е,Е^-сызығы кадмий-висмут системасының эвтектикалық кристалдануын көрсететін қисық, Е^Е^-сызь^ы мырыш-кадмий компонентгерінщ эвтектикалық кристалдануын, ал Е^ нүктесі мырыш-кадмий-висмутгың эвтектикалық кристалдануьш біріктіріп сипаттайды және оны үштік эвтектика дейді.
Сүйық затгар арасыңцаіъі қатьшасты қарастырайық. Берілген үш сүйық езара жақсы, нашар еруі және мүлдем ерімеуі мүмкін. Сол
сияқгы екі сүйық өзара шексіз ерісе де, үшінші зат бүлардың екеуінде, не тек біреуінде ғана еруі ықтимал. Әрине, мұны алынған компоненттердің табиғатына, физикалық және химиялық қасиеттеріне, кейбір ерекшеліктеріне орай қарастырады. Мүнда да қандай компонент қалайша, қандай қатынасты араласатынын, қүрамын, өзара ерігіштігін анықтау үшін үшбүрьппты диаграмма өдістері пайдаланылады.
Егер езара араласпайтьш немесе шекгі еригік екі сүйық қоспасына екеуіңце де жақсы еригін үшінші сүйықты қосса, әуелгі екі сүйықтың ортасынан үшінші қабат пайда болады. Бүл үшінші компонентгің екі компонент арасында таралуы. Енді үшінші компонентті өте аз шамада альш, бірте-бірте көбейткенмен оның осы алғашқы екеуінде таралуы (еруі) өзгеріссіз қалады.
Мүны да таралу коэффрщиенгі деді, ол температура түрақты кезде системадағы басқа затгардың бар-жоғына, таралатьш қосылыстың мелшеріне төуелсіз: С,/С1=К2.
Бүл қатьшасты 1872 жылы Бергло мен Юнгфлейш су мен күкіртгі көміртек қоспасында галогендердің таралуына негіздей жазған. Ал, өзара араласпайтьш екі сүйық арасьшда бірнеше заггың таралуы Нернст заңьша (1880 ж.) бағьшады: екі фаза арасындағы басқа компонештердің таралуы ондағы өзге қосылыстардың бар-жоғьша, мөлшеріне төуелсіз, тек таралатьш компонентгерінің меншікті таралу коэффициентімен анықталады.
Таралу коэффициентін таралу заңы деп те атайды. Оны термодинамикалық әдіспен де алуға болады. Ол үшін берілген (I) жене екінші (II) компонентті түрақты температурада қарастьфады. Әрине, екі фаза арасьшда таралатьш компонент үшін тендік жагдайы орнаған сетге, ондағы екі фазадЕИ-ы химиялық потенциал езара тең болуы керек: Hi=M.j
немесе
Бүдан түрақты температурада таралатьш затгардың I жене II фазадағы активтілік қатьшастары түрақты шама екені шьпады.
Ерітінділер жетклікті сүйытылған жағдайда активтілік орньша концентрацияны пайдалануға болады. Әрине, концентрацияны ер
түрлі белгімен өрнектегенде, таралу коэффициегатерінің (К^ жөне К) шамасы да өртүрлі болады. Мұндайда қандай өлшемді қолданудың басты көрсеткіші-таралу коэффшшентгерінің түрақтылығы, мысалы, К^-таралу коэффшшеші таралатын затіъш, мөлшерін қашпа өзгертсе де түрақты. Олай болса, егер еріген затіъщ бір фазадағы активтілігі белгілі болса, онда екінші еріткіштегі еріген фазаш>щ активтілігін анықтау үшін жоғардағы тендеуді пайдалануға болады.
Ол үшін таралатын затгың бірнеше өлшемін алып, оларға сөйкес таралу коэффшщентін (KJ анықтайды да, оны нельге дейін жеткізіп, шексіз сүйытылған ерітінділер арасындағы
|
таралу коэффшщентіне теңелетін "К" мөнін анықтайды. Онан өрі осы анықталған таралу коэффшшентінің мәніне (К) және таралатьш компонентгің бір фазада белгілі болтан ахтивтілігін пайдаланып, екінші еріткіштегі активтілікті есептейді. Осы таралу коэффшхиентінің І-ден едөуір өзгешелігі болғанда, бүл есептеу онан әрі жеңілдейді, өйткені ерітіндінің бірінде еріген затгың концентраіщясы өте аз боланда оны шексіз сүйьггылған ерітінді деп қарастырып, системаның концентращіясы активтілікке тең деп ұйгару керек. Әлбетте "К" мөнін анықтағаннан кейін активтілікті а'=ККц қатьшаспен есептейді. Егер екінші ерітінді қасиеті идеал ерітінді шартьша сай келсе, онда бүл қатьшасты жалпы жм-дайда да пайдаланута болады. Таралу заңьшан шыңкдн саддарта сүйенсек, ерітіңдіде еріген затты бөліп алу үшін, оған еріткіште не ерімейтін, не араласпайтьш сұйьпсхы қосады. Мысалы, бір күрделі оргаішкальп(,қосылыс суда еріген болса, оны таза күйінде бөліп алу үшін, суды қыздырьш буландырьш үшыру керек. Бүл аса сәтті емес,өйткені біріншіден қыздыру әсеріне тазаланатьш қосылыс төзімсіз болуы мүмкін, екіншіден оның құрамьшың су кетсе де өзге қоспалар кэльш қояды. Ал, егер осы ерітіндіге сумен араласпайтын, мысалы бензол не қос этилді эфир сияқгы қосылыстарды қосса, әлгі суда еріген зат бензолға не эфирге ауысады. Сөйтіп, қоспа екіге бөлінеді де керекті қосылыс бензолга не эфирге ауысады. Мүндай процесті экстраищя дейді.
|
Таралу коэффициентінің І-ден айырмасы қосылатын еріткіш үлесіне кебірек тиесілі болтан сайьш, экстракциялау процесі өрі тиімді, ері әсерлі болады. Затгы толық беліп алу үшін, экстракщіяны бірнеше рет кдйталаған жөн.
Мысалы, I жөне II еріткіштердің көлемі Vj жөне Ү„ олардың таралу коэффициенті K^=C/C,j болсын. Егер II фазада моль зат еріп, ол I фазада болмаса, онда бірінші рет экстракциялатаннан затгың
II фазада хш молі кэлады. (мұндаңы х-кэлған затгың үлесі). Соньпиен бірінші рет экстракциялатаннан кейінгі тепе-тендік концентрациясы:
Енді осы МӨНДІ пайдаланьш, таралу коэффициеніін жазсақ:
Екінші
рет экстракциялағаннан кейін x^m моль
зат қалса, экстракцияны "і" per
қайталаганда
•
т моль
зат қалады. Экстракциялаута қажетті еріткіштің бәрін бірден пайдаланбай, оны бөліп, бірнеше рет қайталап пайдалантанда, оның өлдеқайда тиімді болатыньш тәжірибе көрсетіп отыр. Егер екі еріткіш арасыңцаты екі затгың таралу коэффициештерінің мәні әртүрлі болса, онда осы екі заггы экстракциялау арқылы жеке-бөліп алуға болады. Ал, егер осы екі заттың таралу коэффициенттері нің шамасы жуық болса, онда экстракциялау процесін бірнеше рет қайталаута тура келеда.
Лабораториялық жатдайда экстракциялау процесі арнаулы қондьфгылар аркылы жүзеге асырылса, өндірісте үлкен колонналар мен тұндырғыштар; белуге арналтан шумектері бар ыдыстар пайдаланылады. Жалпы экстракциялау өдісі аса НӨЗІК, кептеген физикалық жөне химиялық ендеуге тезімсіз қосылыстарды тазалап, белуде жиі қолданылады. Ол өсіресе, дөрі-дәрмек және биологиялык қосылыстарды өндіруде таптырмайтын тәсіл. ,
Тапсырма N 2 Үш құралас бөлікп жүйелердің өзара ерігіштігі
Жұмыстың мақсаты:
1. Үш құралас бөлікті жүйенің бір жүбы өзара жақсы өріп үшіншісі шектеулі еріген жағдайдаты ерігіштік айнасымен (диаграммасымен) танысу.
Керекті заттар: 50 не 100 мл колбалар, бюретка, А-заты-бензол, В-заты су, С-заты сірке қьппқылы.
9
I
Титрлеу барысында қоспаны шайқап араластырады да, жұйе "лай" күйге айналғанда, үшінші затгы қосуды тоқтатады да, қанша көлем кеткенін үшінші заттың мөлшерін жеке-жеке жазып алады. Сүйықтардың массасы көлемі арқылы табылады
мүңдағы:
р-сүйықтың меншікті салмағы.
Тәжірибе нәтижелері бойынша (I таблицаны пайдаланып) толтырып, Розебом болмаса Гиббс төсілін пайдалана отырып үшбүрьшіты ерігіштік диаграммасын тұрғызамыз (2-сурет).
Ал бұдан соң проценттік құрамын анықтау қиын емес. (nА+Пд+пА) - 100 моль, % Пд - X моль, %
мен Nс-ны nС-бойынан тауып алады да ВС жене АВ-қабырғаларьша сол Nс, -нүктелерінен параллель түзу жүргізіледі. Осы нүктенің қиылысқан жері бейнелік нүктені береді. Табылған бейнелік нүктелерді сызықпен қосу арқылы ерігіштікті сипатгайтын тепе-тендік қисығьш табамыз. Альшған мөліметгерге сүйене отырп өлшеу нәтижелерін кестеге жазу керек:
|
|
|
|
|
|
||
Р/с |
А |
в |
с |
А+В+С |
|
Күрам, |
% |
|
г/мл |
г/мл |
г/мл |
|
А |
В |
С |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
2. |
|
|
|
|
|
|
|
2-суреттегі ерігіштік диаграммасын тұрғызуда, құрамды А, В және С заттарының мольдік процентіне шағып та есептейді. Ол үшін табылған массаны (М) беліп мөлшерін анықтайды.
№ 10 Лабораториялық жұмыс: Электролит ерітінділерінің электр өткізгіштігі
Сабақтың мақсаты: Элекгролиттердің электр еткізгіштігін анықгау әдісімен танысу. Ыдыс тұрақгысын анықтау. Берілген әлсіз электролиттердің электр кедергісін анықтау. Алынған эксперименталдық мәліметгер бойьшша электролит ерітіндісінің меншікті және эквивалентгі электр өткізгіштігін, ыдырау дәрежесін және ыдырау константасын есептеу.
Тапсырмалар: 1. Әлсіз электролиттердің ыдырау константасын анықтау
2. Ыдыс тұрақгысын анықгау. 3. Сірке қышқылының ерітінділерінің кедергісін өлшеу.
Электролит ерітінділерінің электр өткізгіштігі
Бізге белгілі көптеген заттар электр тогын өткізуге бейім келеді. Сондьпстан да электр тогьш өткізетін ерітінділердің кедергісіне кері шама электр еткізгіштік делінеді.
Жалпы электр тогьш еткізетін затгар болмаса ерітінділер т.б. бірінші текті жене екніші текті больга белінеді. Бірінші текті еткізгіштерге: металдар, гарфит, кейбір қиын балқитьш оксидтер, сульфидтер, металдардың карбидтері жене т.б. металдар жатады.
Екінші текті өткізгіштерге қьшіқылдар, түздар, негіздер, кейбір тұздардың хлориді жене балқымалары, су плазма және т.б. заттар жатады.
Бірінші текті еткізгіштерде электрондар қатысады да, ал екінші текті өткізгіштерде электр тогын тасымалдауда иондар қатысады. Сонымен екінші текті өткізгіштерге электролит ерітінділері мысал. Ал екінші текті ток өткізгіштерге иондардың ауысуымен және химиялық құбылыспен тікелей байланысты. екінші текті өткізгішке ток бірінші текті өткізгіш арқылы жеткізілетінін айта кетуіміз керек, өйткені олардың түйіскен жерлерінде токтың ауысу механизмі өзгеріп, электролит иондары өз зарядьш берсе, бейтарап атомдар зарядгалады. Көбінесе бұндай құбылыстарды электродты процестер дейді. Бұл құбылысты өз алдына ерекше талдап түсіндіруге ерекше мен береміз. Сонымен электролит ерітіңдінің электр өткізгіштік қабілеті электр еткізгіштікпен немесе оған кері шама кедергімен сипатталатыньш білдік. Электр өткізгіштікті мына теңдеумен өрнектейді:
Мұндағы L — электр өткізгіштігі, Ом"', R — электролит кедергісі, Ом, l — екі электродтың ара қашықтығы, см, S — электродтардың ауданы, см2, р — меншіктікедергі, омсм. Меншікті кедергі "р"-ұзындығы болмаса электродтардың ара қашықтығы 1 см және электродтардың әр ауданы 1 см^, электролитгің көлемі Ісм2 болса 1 мл дейтін болсақ, оңда оның кері шамасы меншікті электр өткізгіштік деп айтуға болады.
Мұңдағы
"х"-меншікті электр өткізгіштік,
Сонымен мынадай қорытындыға келеміз:
Электролит ерітінділері үшін меншікті электр өткізгіштік деп ара қашықтығы 1 см, беттерінің ауданы 1 см2 екі электрод аралығындағы 1 мл электролит ерітіндісінің электр өткізгішттн айтады. Кейбір жағдайларда меншікті электр өткізгіштік "х" орынына эквивалентгі электр өткізгіштік "X" пайдалану тиімді.
Эквивалентті электр өткізгіштік деп 1 гр.экв. еріген заты бар ерітінді көлемі сиятын ара қашықгығы 1 см электродтардың аралығына орналаскдн ерітіндінің электр өткізгіштін айтады.
Мұндағы \-берілген көлемдегі (сүйылтудағы ерітіндінің эквивалентгі электр өткізгіштігі, см'см2-экв"'; С-ерітінділердің концентрациясы, 2р-экв/литр).
Кез-келген электр ерітіндісінің эквивалентгі электр өткізгіштігі оның концентрациясын кеміткенде артады. Себебі ерітіндіні сүйылтқанда электролиттің иондарға ыдырау дәрежесі артады.
Берілген келемдегі иондар саны артып, олардың қозғалу жыддамдығы еркін болады. Демек, ерітіндінщ берілген көлемде иоңдар саны неғұрлым мол болса жөне олар еркін қозғалатын болса, онда электролит ерітіндінсінің электр өткізгіштігі де жоғары болады. Электролит ерітіндісін сұйылту барысьшда сүйылту белгілі бір шекке жеткенде эквивалентті электр өткізгіштік езінщ максимальды дәрежесіне жетеді. Ол шаманы " λ "-деп белгілейді де, шексіз сұйылткан көздегі электролит ерітіндісінің эквивалентті электр өткігіштігі деп атайды. Бізге белгілі күшті элекгролиттердің ыдырау дәрежесі жоғары болғандықган, шексіз сүйылту кезіндегі эквивалентгі электр өткізгіитк максимал мөніне тез жетеді, ал әлсіз электролиттер үшін сұйылту барысында үнемі артьш отырады, себебі а-»1. Жалпы күшті электролитгердің әлсіздерден негізгі айырмашылығы олар тәжірибе негізінде тұжырамдалған Кольрауш заңьша бағынатындығы:
Мұндағы және λν берілген концентрация (С) мен шексіз сұйытылған концентрацияд^ы ерітнділердің эквивалентті электр өткізгіштігі, А-берілген температурадағы константа.
Берілген температурадағы ерітінді үшін, электролит молекулалары ыдырағанда иондардың заряды кебейген сайын, бұл константасының мәні де жоғарылайды. Сүйылту дәрежесі өз шегіне жеткенде, яғни ерітіндіні шексіз сұйылткднда, эквивалентті электр өткізгіштік катиондар мен аниондардың қозғалғыштықгарьшың қосындысьша тең болады. Кольрауш заңы;
Мұндағы λ-шексіз сұйықерітіндінің эквивалентті элекгроөткізгіштігі; -катионның және -анионның қозғалыстары. егер электролит ерітіндісінің берілген көлемдегі эквивалентті электр өткізгіштігін "Х^" және шексіз сұйылткдндағы эквивалентті электр өткізгіштігін "J" анықтай алатын болсақ, одан әлсіз электролиттердің сұйылту кезіндегі (диссоциациялану) ыдырау дәрежесін "а" аньшхауға болады.
Кұшті электролиттер үшін
мүндағы f-электр еткізгіштік коэффициент. Оствальдтың сүйылту заңы бойьшша әлсіз электролиттердің электролиттік ыдырау константасы "Кt" мьша формуламен аныңгалады:
Егерде "х" мәнін (9) қоятьш болсақ, онда (11) формуланы былай жазуга болады:
Демек, электролиттің ыдырау константасьш ерітіндінің электр өткізгшггігін өлшеу арқылы да есептеуге болады екен. Ерітіндінің электрөткізштігін өлшеу нәтижесінде нашар еритін түздардың ерігіппігін есептеуге болады. Осыған байланысты (6) тендеуді былай ернектеп жазуға болады:
Мұндағы Е-заттың ерігіштігі, г-экв/л.
Ерітіндінің меншікті электр еткізгіштігі өте аз шама болғандықган, судың меншікті электр өткізгіштігін ескеріп алсақ, онда (13) формуланы былайша жазады:
Мұндағы Херт — ерітіндінің меншікті элекгр өткізгіштігі, Хн-а — судың меншікті электр өткізгіштігі, А— шамасын (8) формуламен анықгау керек. және мәндерін (справочниктен ) анықтамалықтан табу керек. Әлсіз электролиттердің ыдырау константасын (12) және нашар еритін тұздардың ерігіштігін (14) анықтағанда ерітінділердің электр өткіззгіштігін тікелей өлшеу өте қиін. Сондықтан да лабораториялық практикада әуелі ерітінділердің кедергісін өлшеуден бастайды. Сонан соң есептеу жүргізіп "К2" және "Е" шамаларды (12), (14) тендеулер арқылы анықгайды.
