Asosiy kontent

Kimyo

Course: Kimyo > Unit 5

Lesson 3: Cheklangan reagent stexiometriyasi

Gravimetrik analiz va choʻktirish gravimetriyasi

Choʻktirish gravimetriyasining taʼrifi va choʻktirish gravimetriyasidan foydalanib ikki xil tuz tutgan eritmaning tozaligini aniqlashga oid masalalar

Gravimetrik choʻktirish usuli nima?

Gravimetrik choʻktirish usuli bu aralashmadan ionlarni ajratish uchun choʻkma hosil qilish bilan boradigan reaksiyadan foydalaniladigan analiz usuli. Choʻktirish uchun qoʻllanadigan kimyoviy modda choʻktiruvchi yoki choʻktiruvchi agent deb ataladi. Choʻkma suyuq fazadan filtrlash yordamida ajratib olinadi va choʻkmaning massasi hamda tenglashtirilgan tenglamadan foydalanib, eritmadagi ionli birikmalarning miqdori yoki konsentratsiyasini hisoblash mumkin. Gravimetriyaning choʻktirish usulini odamlar baʼzida shunchaki gravimetrik analiz deb ham atashini eshitgan boʻlishingiz mumkin, lekin gravimetrik analiz haydash va choʻktirish usulini oʻz ichiga oluvchi analiz usullarining keng sinfini oʻzida namoyon qiladi. Agar siz umumiy gravimetrik analiz haqida koʻproq bilishni istasangiz, Gravimetrik analiz va gravimetrik haydash usuli maqolasiga qarang.

[Choʻkma hosil boʻlishi bilan boradigan reaksiya nima?]

Ushbu maqolada biz gravimetrik choʻktirish usulidan foydalanib, suvli eritmadagi ionli birikmaning miqdorini aniqlashga doir misolni koʻrib chiqamiz. Baʼzan laboratoriyada olib borilayotgan tajribalar kutilganidek boʻlmaydi, shuning uchun biz tajribada uchrab turadigan xatolarni ham muhokama qilamiz, bu esa tajribalarni oʻtkazishga yanada tayyor boʻlishingizga yordam berishi mumkin!

Kumushning eruvchan tuzlari, masalan, kumush nitrat namunada mavjud boʻlgan galogenli ion birikmalarning miqdorini aniqlash uchun choʻktiruvchi agent sifatida qoʻllanishi mumkin. Aralashmada ionlarning galogenli birikmalarining konsentratsiyasini aniqlash uchun nafaqat choʻkma massasidan, balki kumush tuzlarining turli rangga ega boʻlishi ham farqlovchi omil sifatida qoʻllanadi. Rasmda shisha stakan ichidagi sargʻish rangli $AgI$ ‍ (chapda), och sariq rangli $AgBr$ ‍ (oʻrtada) va oq rangli $AgCl$ ‍ (oʻngda) birikmalar koʻrsatilgan. Suratdagi kumush tuzlarining choʻkmalari Cychr, Wikipediaʼdan, CC BY 3.0

Misol: tarkibida ${MgCl}_{2}$ ‍ va ${NaNO}_{3}$ ‍ boʻlgan aralashmaning tozaligini aniqlash

O, yoʻq! Bizning laborantimiz Ilhom kimyoviy moddalar solingan idishini yana adashtirib, moddalarni aralashtirib yuboribdi. (Sababi koʻpgina oq qattiq kristall moddalar bir-biridan farq qilmaydi, lekin aynan shuning uchun idishdagi yorliqlarni oʻqish muhim!).

Natijada tarkibida

{MgCl}_{2}

{NaNO}_{3}

boʻlgan

0,720 9 g

aralashma hosil boʻldi. Biz aralashmadagi suvda toʻliq eriydigan har bir-birikmaning nisbiy miqdorini bilmoqchimiz. Biz choʻkma hosil qiluvchi agent, yaʼni kumush (I) nitratdan ortiqcha miqdorda qoʻshamiz va

{AgNO}_{3} (s . e .)

choʻkma hosil boʻlishini kuzatamiz. Choʻkma filtrlanib, quritilganidan soʻng, uning massasi

1,032 g

ekanini aniqlaymiz.

Dastlabki aralashmada ${MgCl}_{2}$ ‍ ning massa ulushi qancha?

Har qanday gravimetrik analizga doir hisob-kitoblar, shunchaki stexiometriyani qoʻllab ishlanadigan masalalarni va baʼzi qoʻshimcha bosqichlarni oʻz ichiga oladi. Bu stexiometrik masala boʻlgani uchun biz tenglashtirilgan kimyoviy tenglamadan boshlashlaymiz. Bu yerda

{AgNO}_{3} (s . e .)

ortiqcha miqdorda qoʻshilganiga sabab,

{MgCl}_{2} (s . e .)

{AgNO}_{3} (s . e .)

oʻrtasidagi reaksiyada

AgCl (q)

toʻliq choʻkmaga tushishi kerak.

[Demak, stexiometriya nima?]

Yodingizda boʻlsa, choʻkma hosil qilish bilan boradigan reaksiyalar almashish reaksiyasining bir turi hisoblangani uchun biz reagentlarning anionlarini (yoki kationlarini) oʻzaro almashtirgan holda reaksiya mahsulotlarni oldindan aytishimiz mumkin edi. Agar zarur boʻlsa, moddalarning eruvchanlik qoidalarini tekshirib chiqishimiz va soʻng reaksiya tenglamasini tenglashtirishimiz mumkin. Lekin biz allaqachon choʻkma

AgCl (q)

ekanini bilamiz. Biz shunchaki boshqa mahsulotni aniqlashimiz, yaʼni bu

{Mg(NO}_{3})_{2} (s . e .)

va umumiy reaksiya tenglamasi tenglashtirilganiga ishonch hosil qilishimiz kerak. Hosil boʻlgan tenglashtirilgan kimyoviy tenglama quyidagi koʻrinishga ega:

${MgCl}_{2} (s . e .) + 2 {AgNO}_{3} (s . e .) \to 2 AgCl (q) + {Mg(NO}_{3})_{2} (s . e .)$ ‍

[Shoshmang, biz bu tenglamani qanday qilib topdik?]

Muvozatda turgan tenglama shuni koʻrsatadiki, har

1 {mol MgCl}_{2} (s . e .)

dan

2 mol AgCl (q)

choʻkmasi hosil boʻlyapti. Biz bu mol nisbatlardan foydalanib,

AgCl (q)

ning miqdoridan

{MgCl}_{2} (s . e .)

ning miqdorini topamiz. Shuningdek, quyidagi taxminlardan kelib chiqqan holda keyingi bosqichlarni amalga oshirishimiz kerak:

Choʻkma faqat $AgCl (q)$ ‍ hisoblanadi. Demak, biz ${NaNO}_{3}$ ‍ dan har qanday choʻkma hosil boʻlishi haqida qaygʻurmasak ham boʻladi.
Barcha ${Cl}^{-} (s . e .)$ ‍ anionlari reakiyaga kirishib, $AgCl (q)$ ‍ ni hosil qiladi. Stexiometriya nuqtayi nazaridan, ${MgCl}_{2} (s . e .)$ ‍ dagi ${Cl}^{-} (s . e .)$ ‍ anionlarining barchasi reaksiyaga kirishishi uchun ${AgNO}_{3} (s . e .)$ ‍ dan ortiqcha miqdorda qoʻshganimizga ishonch hosil qilishimiz kerak.

Endi bosqichma-bosqich barcha hisob-kitob amallarini bajaramiz!

$1$ ‍-bosqich: $AgCl (q)$ ‍ choʻkmasining massasini mollarga oʻzgartirish

Choʻkmaning umumiy massasi

AgCl (q)

massasiga teng deb olib, choʻkma massasini mollarga oʻzgartirish uchun

AgCl

ning molekulyar massasidan foydalanishimiz mumkin.

$AgCl ning moli = 1,032 g AgCl \times \frac{1 mol AgCl}{143, 32 g AgCl} = 0,007 201 mol AgCl = 7,201 \times 10^{- 3} mol AgCl$ ‍

$2$ ‍-bosqich: choʻkmaning mol miqdoridan ${MgCl}_{2}$ ‍ ning mol miqdorini topish

Biz tenglashtirilgan tenglamaning mol nisbatlaridan foydalanib,

AgCl (q)

choʻkmasining mol miqdoridan

{MgCl}_{2} (s . e .)

ning miqdorini aniqlaymiz.

${mol MgCl}_{2} = 7,201 \times 10^{- 3} mol AgCl \times \frac{1 {mol MgCl}_{2}}{2 mol AgCl} = 3,600 \times 10^{- 3} {mol MgCl}_{2}$ ‍

$3$ ‍-bosqich: ${MgCl}_{2}$ ‍ mol miqdorini grammlarga aylantirish

Biz dastlabki aralashmadagi

{MgCl}_{2}

ning massa ulushini aniqlamoqchi ekanmiz, molekulyar massadan foydalanib,

{MgCl}_{2}

molini massaga oʻzgartirishimiz kerak.

${MgCl}_{2} massasi = 3,600 \times 10^{- 3} {mol MgCl}_{2} \times \frac{95, 20 {g MgCl}_{2}}{1 {mol MgCl}_{2}} = 0,342 7 {g MgCl}_{2}$ ‍

$4$ ‍-bosqich: dastlabki aralashmadagi ${MgCl}_{2}$ ‍ ning massa ulushini hisoblash

3

-bosqichda berilgan

{MgCl}_{2}

ning massa nisbati va aralashma massasidan foydalanib, dastlabki aralashmada

{MgCl}_{2}

ning massa ulushini hisoblash mumkin.

${Massa% MgCl}_{2} = \frac{0,342 7 {g MgCl}_{2}}{0,720 9 g aralashma} \times 100 % = 47, 54 % {MgCl}_{2} aralashma tarkibida$ ‍

Qisqartirilgan usul: biz, shuningdek,

1

dan

3

gacha boʻlgan bosqichlardan bitta ifoda tuzib, ularni birlashtiramiz mumkin, lekin birliklarimizga alohida eʼtibor qaratgan holda qisqartirilishi lozim boʻlganlarni qisqartirib yuboramiz:

${Massa MgCl}_{2} = \underset{⏟}{1,032 g AgCl \times \frac{1 mol AgCl}{143, 32 g AgCl}} \times \underset{⏟}{\frac{1 {mol MgCl}_{2}}{2 mol AgCl}} \times \underset{⏟}{\frac{95, 20 {g MgCl}_{2}}{1 {mol MgCl}_{2}}} = 0,342 7 {g MgCl}_{2}$ ‍

$1-bosqich: 2-bosqich: 3-bosqich:$ ‍
$AgCl ning molini topish mol nisbatlar {MgCl}_{2} gramini topishi$ ‍

Boʻlishi mumkin boʻlgan xatolar

Biz gravimetrik choʻktirish usuli boʻyicha qilingan tajribaning natijalarini tahlil qilish uchun stexiometriyadan qanday foydalanish kerakligini oʻrgandik. Lekin siz gravimetrik analizni laboratoriyada bajarsangiz, tajriba natijalaringizning toʻgʻri va aniq chiqishiga (buning natijasida, hisoblaringizga) taʼsir qiladigan turli omillar borligini bilib olasiz. Bunday koʻp uchrab turadigan muammolar quyidagilar:

Tajribadagi xatoliklar, masalan, choʻkmaning toʻliq qurimasligi
Stexiometrik xatoliklari, masalan, choʻkma hosil qilish boradigan reaksiya tenglamasini tenglashtirmaslik yoki ortiqcha miqdorda ${AgNO}_{3} (s . e .)$ ‍ qoʻshmaslik.

Yuqorida keltirilgan holatlar natijalarimizga qanday taʼsir koʻrsatadi?

$1$ ‍-holat: choʻkma toʻliq quritilmagan

Ehtimol, tajriba davomida birikmani quritishga vaqtingiz yetmay qolgandir yoki vakuum filtratsiya moslamasi yetarlicha vakuum hosil qila olmagandir. Maʼlumki, suv oddiy organik erituvchilarga qaraganda yuqori qaynash haroratiga egaligi hamda imkoniyat tugʻilishi bilan vodorod bogʻi hosil qilib olishga moyilligi sababli suvni toʻliq chiqarib yuborish qiyin kechadi. Keling, birikmada qolgan suv bizning hisoblarimizga qanday taʼsir qilishi toʻgʻrisida oʻylab koʻramiz.

Agar choʻkma massasini toʻliq quritilmagan holda oʻlchasak,

AgCl (q)

ning massasi haqiqiy massasidan koʻra ancha yuqoriroq chiqadi (chunki biz hozir

AgCl (q)

ning massasi va unda qolgan suvni oʻlchayapmiz). Natijada

1

-bosqichda

AgCl (q)

ning ushbu massasi orqali topilgan

AgCl (q)

ni miqdorining katta boʻlishiga va bu mol miqdordan foydalanib aniqlangan aralashmadagi

{MgCl}_{2} (q)

ning mol miqdori ham yuqori chiqishiga olib keladi. Soʻnggi bosqichda

{MgCl}_{2} (q)

ning massa ulushi haqiqiysidan koʻra yuqori deb hisoblaymiz.

Tajriba uchun kerakli maslahat: agar vaqtingiz boʻlsa, namunada suv borligini tekshirish usullaridan biri – quritish jarayonining oxirlarida massani bir necha bor oʻlchab tekshiring va massa oʻzgarmayotganiga ishonch hosil qiling, hattoki namunani uzoqroq quritayotgan boʻlsangiz ham. Bu oʻzgarmas massagacha quritish deb ataladi, garchi u namunangiz toʻliq quriganini kafolatlamasa ham, shubhasiz, yordam beradi! Siz, shuningdek, boʻlaklarni maydalash va sirt yuzani kattalashtirish uchun quritish jarayoni vaqtida namunani silkitishga urinib koʻrishingiz mumkin. Filtr qogʻozini teshib qoʻymaslik uchun ehtiyot boʻling!

$2$ ‍-holat: tenglamani tenglashtirishni unutdik!

Oldinroq gravimetrik tahlil aslida stexiometriyaning yana bir masalasi ekanini aytib oʻtganimiz yodingizdami? Bu tenglashtirilmagan tenglama bilan ishlash hisoblarimizni notoʻgʻri chiqishini anglatadi. Bu holat uchun biz quyidagi tenglashtirilmagan tenglamadagi stexiometrik koeffitsiyentlardan foydalangan boʻlardik:

${MgCl}_{2} (s . e .) + {AgNO}_{3} (s . e .) \to AgCl (q) + {Mg(NO}_{3})_{2} (s . e .) (Eʼtibor bering : tenglashtirilmagan!)$ ‍

Bu ifodadan koʻrinib turibdiki, har bir mol

AgCl (q)

dastlabki aralashmadagi

1

mol

{MgCl}_{2}

dan hosil boʻlgan degan xulosaga kelish mumkin. Agar biz ushbu stexiometrik nisbatdan foydalanib,

{MgCl}_{2}

ning massasini hisoblasak, quyidagi natijani olamiz:

{MgCl}_{2} massasi = 1,032 g AgCl \times \frac{1 mol AgCl}{143, 32 g AgCl} \times \underset{⏟}{\frac{1 {mol MgCl}_{2}}{1 mol AgCl}} \times \frac{95, 20 {g MgCl}_{2}}{1 {mol MgCl}_{2}} = 0,685 4 {g MgCl}_{2}

Notoʻgʻri mol nisbati!

Biz hozirgina aralashmamizdagi

{MgCl}_{2}

ning ikki marta ortgan massasini hisobladik! Natijada

{MgCl}_{2}

ning massa ulushini ham

2

martaga ortishiga olib keladi:

${Massa % MgCl}_{2} = \frac{0,685 4 {g MgCl}_{2}}{0,720 9 g aralashma} \times 100 % = 95, 08 % {MgCl}_{2} aralashmada (dastlabki massa ulush ( 47,54%) bilan taqqoslaganda !!)$ ‍

$3$ ‍-holat: ortiqcha miqdorda ${AgNO}_{3}$ ‍ qoʻshmaslik

Soʻnggi holatda bizni agar

{AgNO}_{3} (s . e .)

ni ortiqcha miqdorda qoʻshmasak, nima sodir boʻlishi mumkinligi qiziqtiradi. Bu yaxshi natijaga olib kelmasligini bilamiz, chunki agar

{AgNO}_{3} (s . e .)

ortiqcha miqdorda boʻlmasa, eritmadagi

{Cl}^{-}

hammasi ham reaksiyaga kirishmay qoladi. Demak,

AgCl (q)

massa orqali dastlabki aralashmadan

{MgCl}_{2}

massasini topish uchun foydalana olmaymiz, chunki eritmada reaksiyaga kirishmagan

{Cl}^{-}

anionlari hali ham bor. Shundan kelib chiqib, biz dastlabki aralashmada

{MgCl}_{2}

ning massa ulushini notoʻgʻri hisoblagan boʻlardik.

Yuqoridagi holatga tegishli va ehtimol eng muhim savollar quyidagilar:

${AgNO}_{3} (a q)$ ‍ ni ortiqcha miqdorda qoʻshayotganimizga qanday ishonch hosil qilishimiz mumkin?

Biz bu savolning javobini bilganimizda, hisob-kitoblarimiz juda ishonchli boʻlardi! Bu masalada:

Bizda tarkibida ${MgCl}_{2}$ ‍ ning foizi nomaʼlum boʻlgan $0,720 9 g$ ‍ aralashma bor.
Biz, shuningdek, tenglashtirilgan tenglamamizdan ${MgCl}_{2}$ ‍ ning har bir moli uchun ${AgNO}_{3} (s . e .)$ ‍ ning kamida $2$ ‍ moli talab etilishini bilamiz.

Eritmada

{AgNO}_{3}

ortiqcha miqdorda boʻlishining ziyoni yoʻq, chunki

{Cl}^{-}

ning barchasi reaksiyaga kirishganidan keyin ortib qolgan

{AgNO}_{3}

eritma filtr qilinganida eritma bilan chiqib ketadi.

Agar biz dastlabki aralashmamiz tarkibida qancha miqdorda

{MgCl}_{2}

borligini bilmasak, u holda

{AgNO}_{3}

ning qoʻshilishi kerak boʻlgan miqdorini qanday qilib hisoblaymiz? Bilamizki, dastlabki aralashmamizda

{MgCl}_{2}

ning miqdori qancha koʻp boʻlsa, shuncha koʻp miqdorda

{AgNO}_{3}

kerak. Baxtimizga, aralashmamiz

100 % {MgCl}_{2}

ni tashkil qilganida nima qilishimiz kerakligi toʻgʻrisida bizda yetarli maʼlumotlar bor. Yaʼni bu

{MgCl}_{2}

ning boʻlishi mumkin boʻlgan maksimal qiymati va aynan shunday qiymatda eng koʻp

{AgNO}_{3}

talab etiladi.

Keling, bizda

100 % {MgCl}_{2}

bor deb tasavvur qilamiz. Xoʻsh, unda qancha miqdorda

{AgNO}_{3}

kerak? Bu yana bir stexiometrik masala! Biz

{MgCl}_{2}

ning molekulyar massadan foydalanib, uning massasini molga aylantiramiz, keyin

{MgCl}_{2}

ning mol miqdoridan

{AgNO}_{3}

ning mol miqdorini topamiz:

${mol AgNO}_{3} = 0,720 9 {g MgCl}_{2} \times \frac{1 {mol MgCl}_{2}}{95, 20 {g MgCl}_{2}} \times \frac{2 {mol AgNO}_{3}}{1 {mol MgCl}_{2}} = 1,514 \times 10^{- 2} {mol AgNO}_{3}$ ‍

Olingan natija shuni koʻrsatadiki, hatto aralashmamizda aniq qancha miqdorda

{MgCl}_{2}

borligini bilmasak-da, kamida

1,514 \times 10^{- 2} {mol AgNO}_{3}

qoʻshganimizda kutilgan natijaga erishishimiz kerak!

[Ortiqcha miqdorda qoʻshganimiz yordam berishi mumkinmi?]

Xulosa

Gravimetrik choʻktirish usuli bu – choʻkma hosil boʻlish reaksiyasidan foydalangan holda ionli birikmaning miqdori yoki konsentratsiyasini hisoblash usuli. Masalan,

{Br}^{-} (s . e .)

tutgan ion birikmalarni miqdoriy analiz qilishimiz uchun eritmaga

{Ag}^{+}

qoʻshishimiz mumkin. Gravimetrik choʻktirish usulini qoʻllab, olib boriladigan tajriba va hisoblashlar uchun baʼzi foydali maslahatlar:

Stexiometrik koeffitsiyentlarni takror tekshiring va tenglamalar toʻgʻri tenglashtirilganiga ishonch hosil qiling.
Choʻkma doimiy massagacha quritilganiga ishonch hosil qiling.
Choʻktiruvchi agentni ortiqcha miqdorda qoʻshing.

[Qoʻshimcha maʼlumotlar va manbalar]

Shunchaki qiziqish tufayli!

Deylik, bizda tarkibida

{MgCl}_{2}

NaCl

boʻlgan

0,401 5 g

aralashma bor. Biz ortiqcha miqdorda

{AgNO}_{3}

qoʻshamiz va

1,032 g

AgCl

choʻkmasini hosil qilamiz.

Dastlabki aralashmamizda qancha miqdorda ${MgCl}_{2}$ ‍ va $NaCl$ ‍ bor?

Javoblaringizni

4

ta qiymatga ega boʻlgan raqamlar bilan ifodalang.

{mol MgCl}_{2}

mol NaCl

[1-maslahat]

[2-maslahat]

[3-maslahat]

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish

Saralash:

Hozircha izohlar yoʻq.

Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.

Kimyo

Course: Kimyo > Unit 5

Gravimetrik choʻktirish usuli nima?

Misol: tarkibida MgCl2‍ va NaNO3‍ boʻlgan aralashmaning tozaligini aniqlash

1‍ -bosqich: AgCl(q)‍ choʻkmasining massasini mollarga oʻzgartirish

2‍ -bosqich: choʻkmaning mol miqdoridan MgCl2‍ ning mol miqdorini topish

3‍ -bosqich: MgCl2‍ mol miqdorini grammlarga aylantirish

4‍ -bosqich: dastlabki aralashmadagi MgCl2‍ ning massa ulushini hisoblash