ерітінділердің химиялық теориясына қатысты болды.
Еру кезінде еріген зат бөлшектері еріткіш
молекулаларымен салыстырмалы тұрақсыз, құрамы жиі
ауыспалы қосылыс түзеді, олар сольваттар деп аталады.
Егер еріткіш су болса гидраттар деп аталады. Кейде су
123
молекулалары еріген зат молекулаларымен тығыз
байланысса, онда су кристалл түрінде оның құрамына
кіреді.
Құрамында
суы
бар
кристалдар
-
кристаллогидраттар деп аталады.
100 г
судағы
ері
гі
шт
ігі
Зат еруі кезінде мынадай
процестер жүреді: еритін затта
және
еріткіште
бөлшектер
(молекулалар, атомдар, иондар)
арасындағы жылу сіңірілуге
байланысты
байланыс
бұзылады; бір уақытта жылу
бөлінумен бірге сольват түзілу
болады,
содан
соң
жылу
сіңірілуіне
байланысты
ерітіндіде заттың сольваттанған
бөлшектерінің бөлінуі жүреді.
Ерудің жалпы жылу эффектісі
бөлшектің
сольваттануының
жылу
эффектісі
немесе
бөлшектер
арасындағы
байланыстың диффузиясы мен
33-сурет. Ерігіштік
қисықтары
бұзылуының
жылу
эффектілерінің
қосындысына
тәуелді болады.
Сусыз тұздың және оның кристаллогидратының еру
жылуын біле отырып гидратациялану жылуын (су
молекуласының қосылуы) есептеуге болады.
Қатты заттардың ерігіштігі санды түрде ерігіштік
коэффициенті
түрінде
өрнектеледі,
ол
берілген
температурада 100 грам ерітіндіні қанықтыратын зат
массасы (граммен). Көптеген қатты заттар ерігенде жылу
сіңірілетіндіктен олардың ерігіштігі температура артқан
сайын артады (33-сурет).
124
Ерітінділер концентрациясын өрнектеудің
жолдары
1.
Массалық үлес жүйенің құрамындағы берілген
компоненттің жүйедегі құраушы үлесінің осы жүйенің
жалпы массасына қатынасы болып табылады. Массалық
үлестің өлшем бірліктері бірлік үлесте, пайыз (%),
промилль және миллиондық үлестермен өрнектеледі.
Берілген компоненттің пайызбен берілген массалық үлесі
100 г ерітіндіде осы компоненттің қанша грамы бар екенін
көрсетеді.
2.
Көлемдік үлес - жүйенің құрамындағы берілген
компоненттің көлемінің осы жүйенің жалпы көлеміне
қатынасы болып табылады. Көлемдік үлестің өлшем
бірліктері бірлік үлесте, пайыз (%), промилль және
миллиондық
үлестермен
өрнектеледі.
Берілген
компоненттің пайызбен берілген көлемдік үлесі 100 г
ерітіндіде осы компоненттің қанша миллилитрі бар екенін
көрсетеді.
3.
Молярлық концентрация С
М
жүйенің
құрамындағы (мысалы, ерітіндідегі) зат мөлшерінің осы
жүйенің көлеміне V қатынасы. СИ жүйесіндегі молярлық
концентрациясының өлшем бірлігі моль/м
3
, ал практикада
көбінесе туынды бірлік моль/л қолданылады, мысалы
С
М
(H
2
SO
4
)=1 моль/л
С
М
(KOH)=0,1
моль/л
Концентрациясы 1 моль/л ерітіндіні молярлық
ерітінді деп атайды және 1М ерітінді деп белгілейді.
Концентрациялары 0,1 моль/л, 0,01 моль/л, 0,001 моль/л
ерітінділер децимолярлы, сантимолярлы, миллимолярлы
деп аталды және қысқаша 0,1М, 0,01М және 0,001М деп
белгіленеді.
4.
Эквиваленттің молярлық концентрациясы С
экв
(бұрын нормальды концентрация деп аталған) - бұл
125
эквиваленттің зат мөлшерінің (моль) ерітінді көлеміне (л)
қатынасы.
Практикада
эквиваленттің
молярлық
концентрациясының өлшем бірлігі де моль/л болады.
Мысалы, С
экв
(КОН)=1 моль/л, С
экв
(1/2Н
2
SO
4
)=1 моль/л,
С
экв
(1/3AlCl
3
)=1 моль/л.
5.
Мольдік концентрация b - бұл еріген зат
мөлшерінің (моль) ерітінді массасына (кг) қатынасы.
Мольдік концентрацияның өлшем бірлігі моль/кг.
Мысалы, b(НCl/Н
2
О)=2 моль/кг.
6.
Молярлық үлес - бұл жүйенің құрамындағы
берілген компоненттің зат мөлшерінің (моль) жалпы зат
мөлшеріне (моль) қатынасы. Молярлық үлес бірлік
үлеспен, пайызбен (%), промиллмен (мыңдық үлес %),
миллиондық үлеспен (млн
-1
) өрнектеледі.
7.
Ерітіндінің титрі Т - еріген заттың массасының
ерітінді көлеміне қатынасы. Титрдің өлшем бірлігі кг/м
3
,
г/см
3
, практикада көп қолданылатыны г/мл болуы мүмкін.
7.2. Ерітіндінің тығыздығын анықтау
Тығыздықты анықтау химиялық зерттеулерде жиі
кездеседі. Заттың тығыздығы деп [(] зат массасының
[m] оның көлеміне қатынасын [V] айтады:
(=m/V
Дененің тығыздығы оның Жерде тұрғанына тәуелсіз, ол
кезде меншікті салмақ сияқты жердің қай бөлігінде
өлшенгеніне
тәуелділікте
өзгереді.
Кей
жағдайда
салыстырмалы
тығыздық
қолданылады,
ол
тығыздықтың басқа дене тығыздығына белгілі жағдайларға
сай қатынасы.
Әдетте
ерітінді
тығыздығы
еріген
зат
концентрациясының өсуімен артады (егер оның өзінің
тығыздығы ерітіндіге қарағанда жоғары болса). Бірақ,
концентрацияның артуымен тығыздықтың өсуі шектеулі
болатын,
осыдан
кейін
концентрация
өскенде
126
тығыздықтың кемуі болатын заттар да бар. Мысалы, сірке
қышқылы
77-79%
концентрацияда
максималды
тығыздыққа ие болады, ал 100% сірке қышқылының және
41% сірке қышқылының тығыздықтары бірдей болады.
Салыстырмалы тығыздық оны қандай температурада
анықтайтындығына тәуелді. Сондықтан ылғи анықтау
кезіндегі температураны және су температурасын
көрсетеді. Анықтамалық кітаптарда оны индекс арқылы
көрсетеді d
4
20
; Көрсетілген белгілер салыстырмалы
тығыздық 20
0
С температурада анықталғанын және
салыстыру үшін бірлік ретінде 4
0
С температурадағы судың
тығыздығы алынғанын көрсетеді. Сол сияқты басқа да
шартты белгілерді білдіретін индекстер кездеседі.
Осылай, салыстырмалы тығыздықты анықтауда ол
жүрген температураны көрсету қажет. Егер өлшеу
анықтамалықта
көрсетілгендей
температурада
жүргізілмесе, онда интерполяция әдісімен есептеп түзету
енгізеді.
Сұйықтықтардың салыстырмалы тығыздығын көбінесе
ареометр көмегімен анықтайды. (34 сурет).
АреометрдҢ алай олдану керек.
АрхимедтҢ денелердҢ жзу заы
ареометр Ғрылысына негҢзделген.
Ареометр шыны ттҢктен тҒрады,
кеейтҢлген
(тҰменгҢ)
бҰлҢгҢ
балластпен - таза жқне Ғра металл
сынытарымен
толтырылып,
балу
температурасы 80
0
С-тан тҰмен шайыр
Ғйылан.
СҒйыты
бетҢнде
ареометр сҒйыты тыыздыына
байланысты кҰп не аз бҰлҢкте батады.
127
34-сурет.
Ареометр
Тыыздыты Ұлшеу кезҢнде балласт
арылы ареометр тҢк кйде болады.
Жоары
бҰлҢгҢнде
шкала
белгҢленген.
Ондаы
сандар
жоарыдан тҰменге арай ҰседҢ.
СҒйытыты
салыстырмалы
тыыздыы аншалы аз болса,
соншалы ареометр тере батады.
Сондықтан оның шкаласының жоғарғы бөлігінде
салыстырмалы тығыздықтың ең кіші мәні жазылып, ал
төменгі
бөлігінде
үлкені
жазылады.
Мысалы,
салыстырмалы тығыздықтары 1-ден кем ерітінділер үшін
ареометрлердің төменгі бірлігінде 1,000, жоғары 0,990,
одан жоғары 0,980 және т.б. тұрады. Цифрлардың арасы
кішкене
бөліктерге
бөлінген,
ол
салыстырмалы
тығыздықты үш он бірлік дәлдігіне дейін анықтауға
мүмкіндік береді. Ең тура ареометрлерде шкала 0,2-0,4
біріліктер
мәндеріндегі
салыстырмалы тығыздықты
анықтайды (мысалы, 1,000-тен 1,200-ке дейін, 1,200-ден
1,400-ге дейін және т.с.с. тығыздықтарды анықтау үшін).
Мұндай ареометрлер салыстырмалы тығыздықты кең
интервалда анықтауға мүмкіндік беретін жиынтық ретінде
сатылады. Кейде ареометрлердің термометрі болады, ол
бір мезгілде температураны да анықтауға мүмкіндік береді.
Көрсеткіштерді есептеу төменгі менискі бойынша
жүргізіледі. Ареометрді көбіне тығыздықтары шамалас
ерітінділерде дәл мәнін анықтауда қолданылады (мысалы,
концентрациялары әртүрлі ерітінділер). Өлшеудің дәлдігі
дұрыс болу үшін шкаланың өсімшесі жіңішке етіп
жасалынады, сонда азғана тығыздық мәнінің өзгеруі
тереңдікке батуына әсер етеді. Тығыздықты өлшеу үшін
ареометр сиятындай шыны цилиндрге ерітіндіні құяды
және 20
0
С температурада абайлап таза құрғақ ареометрді
салады. Ареометрді оның ерітіндіге батпайтығындығына
128
көз жеткізгенше қолдан жібермеу керек, сонымен бірге
ареометр цилиндрдің шеті мен түбіне тимеуі керек. 3-4
минутан соң ареометр шкаласындағы мәндерге қарап,
ерітіндінің төменгі минискісі бойынша дәл есептейді.
Тығыздықты анықтаған соң ареометрді сумен жуып
(егер сулы ерітінділердің тығыздығы анықталса), сүртіп
алынған қорапқа немесе жәшікке салады.
Егер суда ерімейтін сұйықтықтардың салыстырмалы
тығыздығын анықтайтын болсақ, онда ареометрді қандай
да бір органикалық еріткіштермен жуу керек.
Ареометрді сындырып алмай, онымен абайлап жұмыс
істеу керек.
Сұйықтықтың қажетті сипаттамаларын бірден беретін
арнайы ареометрлер болады. Спирт үшін оның пайыздық
мөлшерін бірден көрсететін арнайы спиртометрлер
болады; сүт үшін ондағы май мөлшерін көрсететін
лактометрлер қолданылады.
7.3.ЕРІТІНДІЛЕРДІ ДАЙЫНДАУ
ғ 22 жұмыс. Берілген пайыздық концентрацияда
ерітінділер дайындау.
Қажетті құрал-жабдықтар және реактивтер: стақан
немесе өлшеуіш шынышақша, технохимиялық таразы,
өлшегіш өлшеуір, 200 мл-ге сай өлшеуіш құты, құйғы,
ареометрлер жиынтығы, Na
2
CO
3
(10H
2
O,
BaCl
2
(2H
2
O,
Na
2
SO
4
(10H
2
O,
Na
2
B
4
O
7
(10H
2
O
кристаллогидраттары;
NaOН, NaCl концентрлі ерітінділері.
1. Қатты заттардан. Na
2
CO
3
(10H
2
O кристаллогидратынан
200 г 5% натрий карбонатының ерітіндісін дайындау керек
(бұл үшін қанша мөлшерде кристалды сода қажет екенін
есептеңдер). Ұсақталған соданың бұл мөлшерін алдын-ала
өлшенген стаканда немесе шынышақшада технохимиялық
таразымен өлшеңдер. Алынған затты еріту үшін судың
қандай көлемі қажет екенін есептеңдер. Дайындалған
129
ерітіндінің температурасын өлшеңдер. Егер ол төмендегі
кестеде көрсетілген температураға сәйкес келмесе, онда
ерітіндіні қыздыру немесе салқындату арқылы көрсетілген
шамаға дейін жеткізу керек. Ерітіндіні құрғақ өлшеуірге
құйыңдар
және
ареометр
көмегімен
тығыздығын
анықтаңдар. Ареометрді сумен жуып, абайлап құрғағанша
сүртіңдер.
Кестені пайдалана отырып, табылған тығыздық
бойынша ерітіндідегі натрий корбанатының пайыздық
мөлшерін анықтаңдар. Алынған көрсеткішті берілген
ерітінді концентрациясымен салыстырыңдар. Дайындалған
ерітіндінің
молярлық
концентрациясын
және
эквивалентінің
молярлық
концентрациясын
(бұрын
нормальды концентрация деп аталған) есептеңдер. Басқа
студенттер осы жолмен барий хлориді, натрий хлориді,
натрий сульфаты, натрий тетрабораты (BaCl
2
, NaCl,
Na
2
SO
4
,
Na
2
B
4
O
7
(10H
2
O)
және т.б. (мұғалімнің
тапсырмасы бойынша) ерітінділерді дайындайды.
Кесте. 20
0
С температурадағы кейбір тұздардың
ерітінділерінің
пайыздық
мөлшері
және
тығыздықтары
%
NaC
l
Na
2
CО
3
BaCl
2
%
NaCl
Na
2
СO
3
BaC
l
2
1
1,00
5
1,009
-
12
1,086
1,124
1,11
3
2
1,01
3
1,019
1,016
14
1,101
1,146
1,13
4
3
1,02
7
1,040
1,034
16
1,116
-
1,15
6
4
1,04
1
1,061
1,058
18
1,132
-
1,17
9
5
1,05
1,082
1,072
20
1,148
-
1,20
130
6
3
6
1,07
1
1,103
1,092
22
1,164
-
1,22
8
2. Концентрлі ерітіндіден. Концентрлі ерітіндіден және
судан тығыздығы 1,050 г/мл 200 мл натрий гидроксиді
ерітіндісін
дайындаңдар.
Ареометрмен
концентрлі
ерітіндінің
тығыздығын
анықтаңдар.
Анықтамалық
кітаптан натрий гидроксидінің пайыздық мөлшерін
анықтаңдар.
Дайындалған
ерітіндінің
массасын
есептеңдер. Өлшендіні есептеңдер, содан соң берілген
ерітіндіні дайындау үшін концентрлі ерітіндінің көлемін
және судың көлемін есептеңдер. Өлшегіш өлшеуірмен
концентрлі ерітіндінің және судың есептелген көлемдерін
өлшеп алыңдар да біріне-бірін құйыңдар, жақсылап
араластырыңдар,
суыған
соң
алынған
ерітіндінің
тығыздығын
ареометрмен
анықтаңдар.
Анықталған
тығыздық пен берілген тығыздықты салыстырыңдар.
Алынған ерітіндінің молярлық концентрациясын және
эквивалентінің молярлық концентрациясын есептеңдер.
3.
Әртүрлі
концентрациядағы
екі
ерітіндіні
араластыру. 5% және 20% ерітінділерден 250 г 8% натрий
хлориді ерітіндісін дайындаңдар. Араластыру ережесін
пайдалана отырып, бастапқы компоненттердің қажетті
массалық
қатынастарын
табыңдар.
Ерітінділердің
көлемдерін есептеп, олардың тығыздықтарын ареометрмен
анықтаңдар.
Ерітінділердің
есептелген
көлемдерін
өлшеуірмен
өлшеп,
оларды
бірін-біріне
құйып,
араластырыңдар.
Алынған
ерітіндінің
тығыздығын
ареометрмен анықтаңдар және ондағы натрий хлоридінің
пайыздық мөлшерін есептеңдер. Алынған тығыздық пен
берілген
тығыздықтың
айырмашылығын
табыңдар.
Алынған ерітіндідегі натрий хлоридінің молярлық
131
концентрациясын
және
эквивалентінің
молярлық
концентрациясын есептеңдер.
ғ 23 жұмыс. Берілген молярлық концентрациядағы
немесе эквиваленттің молярлық концентрациядағы
ерітінділер дайындау
Қажетті құрал-жабдықтар мен реактивтер: стақан
немесе шынышақша, 200 мл өлшеуіш құты, құйғы,
BaCl
2
(2H
2
O, концентрлі HCl немесе H
2
SO
4
ерітінділері.
І. Қатты заттан. BaCl
2
(2H
2
O және судан 200 мл 0,5 н
барий хлоридінің ерітіндісін дайындау керек. Бұған қанша
BaCl
2
(2H
2
O нің мөлшері қажет екендігін есептеңдер.
Тұздың сол мөлшерін алын-ала өлшенген шынышақшада
немесе стаканға өлшеп алыңдар. Өлшендіні аз мөлшердегі
суда ерітіп, ерітіндіні 200 мл өлшеуіш құтыға
ауыстырыңдар. Стаканды бірнеше рет сумен шайып, ол
ерітіндіні де құтыға құйыңдар. Ерітіндіге белгіге дейін су
құйыңдар
да,
тығынмен
жауып,
жақсылап
араластырыңдар.
Алынған
ерітіндінің
тығыздығын
ареометрмен анықтаңдар. Ондағы барий хлоридінің
пайыздық
мөлшерін анықтаңдар (жоғарыдағы кестені қараңдар).
Алынған ерітіндінің молярлық концентрациясын және
эквивалентінің молярлық концентрациясын есептеңдер.
Алынған
тығыздық
пен
берілген
тығыздықтың
айырмашылығын табыңдар.
2.
Концентрлі
ерітіндіден.
Берілген
концентрлі
ерітіндіден 250 мл 0,1М немесе 0,1 н тұз қышқылының
ерітіндісін дайындаңдар (мұғалімнің тапсырмасы бойынша
күкірт немесе басқа қышқылдарды алуға болады).
Концентрлі
ерітіндінің
тығыздығын
ареометрмен
анықтаңдар. Анықтамалық кестеден оның пайыздық
концентрациясын табыңдар. Өлшендіні есептеп алып, одан
132
кейін берілген ерітіндіні дайындауға қажет болатын
ерітіндінің көлемін есептеу керек. Өлшеуіш құтыға
жартысына дейін су құйыңдар да, оның үстіне құйғы
арқылы өлшенген көлемдегі тұз қышқылын (күкірт
қышқылын) құйыңдар. Құйғыдағы қышқылды шайып,
ерітіндіні араластырып, белгіге дейін су құйып, тығынмен
жауып араластырыңдар. Қышқылдық - негіздік титрлеу
әдісімен алынған ерітіндінің молярлық және нормалдық
концентрациясын анықтаңдар (әдістемені аналитикалық
химия оқулықтарынан қараңдар).
ғ 24 жұмыс. Қатты заттың сұйықтағы ерігіштігін
анықтау
Қажетті құрал-жабдықтар мен реактивтер: сулы
жылытқыш
немесе
термостат,
50
0
С
термометр,
технохимиялық таразы, 100 мл конус тәрізді құты,
құрғатуға арналған ыдыс, ылғалсорғыш, өлшеуір, әмбебап
индикатор ерітіндісі, 10 немесе 20 мл тамшуыр, қымыздық
қышқылы, калий дихроматы, натрий тиосульфатының
0,001 н ерітіндісі, калий иодидінің 5 % ерітіндісі, крахмал
ерітіндісі.
1. Берілген жұмыста калий дихроматының, никель
сульфатының немесе кобальт хлоридінің ерігіштігін
анықтау қажет (мұғалімнің тапсырмасы бойынша белгілі
температурада 25, 30, 35, 40, 45, 50
0
С). Алынған
мәліметтерді пайызбен немесе моль/л-мен есептеп
миллиметрлік
қағазда
ерігіштіктің
бір
жалпы
политермасын тұрғызыңдар.
Жұмыстың орындалуы. Ерігіштік кестесін пайдалана
отырып, берілген температурада 50 мл суда қаныққан
ерітіндіні дайындауға қажет тұздың мөлшерін есептеңдер.
Тұзды 5-10% артық алу керек. Технохимиялық таразыда
есептелген тұзды өлшеп алыңдар, оны 100 мл құтыға
133
салыңдар, үстіне 50 мл су құйыңдар және 30-40 минуттай
сулы
жылытқышта
немесе
термостатта
(белгілі
температурада) араластырыңдар. Одан соң ерітіндінің
температурасын өлшеңдер және осы температурада
қаныққан ерітіндіні 10 минут қойып қойыңдар. Алдын ала
өлшенген құрғатуға арналған ыдысқа 20-30 мл кристалсыз
ерітіндіні құйып, алып өлшеңдер де, оны сулы
жылытқышқа қойып буландырыңдар, одан кейін ішінде
тұзы бар ыдысты ылғалсорғышқа қойып, суыған соң
өлшеңдер. Ерітіндінің қалдығын лаборантқа өткізіңдер.
Алынған нәтижені пайыз бойынша есептеңдер.
2. Қымыздық қышқылының ерігіштігін көлемдік
әдіспен анықтау
Көлемдік
анализдің
жүйелі
курсы
әдетте
аналитикалық химия курсында беріледі. Бұл жұмыста біз
әдістің мәнін қысқаша қарастырамыз. Осы әдіс арқылы
тұздың ерігіштігін анықтауға болады. Бұл жұмыста калий
дихроматы және қымыздық қышқылының ерігіштігі
анықталады.
Жұмыстың
орындалуы:
Өлшеуірді
алдын-ала
дайындалған "титрленген" сілті ерітіндісімен шайыңдар
да, осы ерітіндімен оны толтырыңдар. Өлшеуірдің
тұмсығында ауа қалып қалмауы керек. Өлшеуірдегі
ерітіндінің деңгейін 0-ге келтіріңдер. Ерітіндінің деңгейін
есептеуді менискінің төменгі бөлігімен анықтайды.
Ерітіндінің көлемін есептеген кезде көз менискі деңгейінде
болу керек. 10-20 мл тамшуыр алып, сумен біраз
қолдарыңды жатықтырыңдар, кейіннен ол тамшуырды
алдын ала дайындалған ерітіндімен шайыңдар. Екінші рет
тамшуырды осы ерітіндімен артық мөлшерде толтырыңдар
да, ерітіндінің артық мөлшерін құтыға құйыңдар, оған 2-3
мл индикатор тамшысын қосыңдар. Осыдан кейін
құтыдағы ерітіндіні араластыра отырып оған өлшеуірден
индикатор түсі өзгергенге дейін сілті ерітіндісін
134
тамшылатып қосыңдар. Бірінші титрлеуді шамамен
жүргізіңдер, одан соң 2-3 рет титрлеңдер. Титрлеген
ерітіндінің мөлшерін 3 рет есептеп арифметикалық
ортасын табыңдар.
Қышқыл ерітіндісінің концентрациясын мына
формула арқылы анықтаңдар:
V
2
C
2
= V
1
C
1
V
2
сілтінің көлемі (мл),
V
1
- қышқыл көлемі (мл),
C
1
-қышқылдың
эквивалентінің
молярлық
концентрациясы,
C
2
-сілтінің
эквивалентінің
молярлық
концентрациясы.
Еріген
заттың
эквивалентінің
молярлық
концентрациясын (нормальдық концентрация) және
шынышақшадағы ерітіндінің салмағын біле отыра
қымыздық қышқылының ерігіштігін мына формуламен
есептеңдер:
% H
2
C
2
O
4
= M
экв
(H
2
C
2
O
4
) ҺC
2
V
2
Һ V
р
Һ100/V
a
ҺaҺ100
V
a
титрлеуге алынған ерітінді көлемі, V
р
алдынғы тәжірибеден сұйылту көлемі, а алдынғы
тәжірибеден ерітінді массасы, M
экв
эквиваленттің
молярлық массасы.
Достарыңызбен бөлісу: |