АЛМАТЫ  ЭНЕРГЕТИКА және БАЙЛАНЫС  ИНСТИТУТЫ

 Өнеркәсіптік жылуэнергетика кафедрасы

 

химия  

050717 – Жылуэнергетика мамандығының студенттері үшін

зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: Туманова А. А., Идрисова К. С.  Химия. 050717 – Жылуэнергетика мамандығының студенттері үшін зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар. – Алматы: АЭжБИ, 2007. – 40 б.

 Химиядан зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар 050717 – Жылуэнергетика мамандығы бакалаврларына арналған. Әдістемелік нұсқаулар «Химия» курсы бойынша техникалық бағыттардың оқу стандартына сәйкес келеді.

 Кіріспе 

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар химияны 3 кредит көлемінде оқитын бакалаврларға ұсынылып отыр.  Мақсаты – тәжірибелерді орындаудың нәтижесінде студенттерді химияның негізгі қағидалары мен заңдылықтарымен таныстыру, алған білімдерді ағымды және аралық бақылауларға, емтиханға дайындалу кезінде пайдалану.

Әдістемелік нұсқаулардың мазмұны химия курсының оку бағдарламасына сәйкес келіп, жалпы химия мен электрохимияның негізгі  бөлімдерінен құрастырылған 10 зертханалық жұмыстан тұрады.

Зертханалық жұмыстар химия курсының негізгі құрама бөліктерінің бірі болып табылады. Жұмыстарды орындау үшін студентке зертханалық жабдықтармен, өлшейтін аспаптармен және негізгі зертханалық операцияларды өткізудің техникасымен танысу қажет.

Химиялық зертханада электр аспаптары, газ, уытты және өртке қауіпті заттар болатындықтан, студенттер техника қауіпсіздігі мен ішкі тәртіп ережелерін міндетті түрде ұстау қажет.

Әрбір зертханалық жұмыстың алдында студент осы жұмысқа  сәйкес тақырыпты кітаптардан, дәрістер жинақтарынан оқып, зертханалық жұмыстың әдістемесімен танысу қажет.

Жасалған жұмыстың нәтижелерін қорытындылағанда журналға жұмыстың нөмірін, аталуын, жасалған күнін, тәжірибелік бөлімнің конспектісін, алынған нәтижелерін және бақылау сұрақтарына жауаптарды жазу қажет.

 1 № 1 зертханалық жұмыс. Бейорганикалық қосылыстардың кластары

 Жұмыстың мақсаты: бейорганикалық қосылыстардың кластарымен, оларды алу әдістері және химиялық қасиеттерімен танысу.

 1.1   Теориялық кіріспе

 Бейорганикалық химияда күрделі заттар төрт класқа бөлінеді. Олар оксидтер, негіздер, қышқылдар және тұздар.

Оксидтер - екі химиялық элементтен тұратын, оның біреуі міндетті түрде оттегі болып келетін күрделі қосылыстар. Оксидтер тұз түзетін және тұз түзбейтіндерге бөленеді. Тұз түзбейтін оксидтерге N2O, NO, CO, SiO жатады. Қалған оксидтердің барлығы тұз түзетіндерге жатады да, химиялық қасиеттері бойынша негіздік, амфотерлік және қышқылдық болып бөлінеді.

Оксидтерді алудың үш негізгі әдісі бар:

а) жай заттың оттегімен қосылуы

С + О2 = СО2;

б) күрделі заттардың жануы

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О;

в) қыздырғанда оттекті қосылыстардың (карбонаттардың, нитраттардың, негіздердің және қышқылдардың) ыдырауы

2Ca(NO3)2 = 2CaO + 4NO2 + O2,

2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O,

H2CO3 = CO2 + H2O.

Тұз түзбейтіндерден басқа бейметалдар оксидтерінің барлығында (SO2, SO3, CO2, P2O3, P2O5)  қышқылдық қасиеттер бар.

Тотығу дәрежесі +1, +2 металл оксидтерінің қасиеттері – негіздік. Мысалы, Na2O, FeO, CaO, NiO, CuO (бұларға BeO, ZnO, PbO амфотерлік оксидтер болғандықтан жатпайды). Тотығу дәрежесі +3, +4 металдардың оксидтері амфотерлік болады, мысалы, Cr2O3, Al2O3, SnO2, PbO2 (Fe2O3, Ni2O3, Co2O3  - негіздік оксидтерінен басқалары); тотығу дәрежесі +5 және одан да көп оксидтердің қасиеттері қышқылдық болады, мысалы MnO3, Mn2O7, CrO3, V2O5 және т.б.

Амфотерлік оксидтер қышқылдармен, қышқылдық оксидтермен әрекеттескенде негіздік қасиет көрсетеді де, негіздік оксидтермен және негіздермен әрекеттескенде қышқылдық қасиет көрсетеді.

Оксидтердің сумен әрекеттесуінің өнімдері гидроксидтер деп аталады. Барлық тұз түзетін оксидтерге гидроксидтер сай келеді: негіздік оксидтерге – негіздер, амфотерліктерге – амфотерлі гидроксидтер, қышқылдық оксидтерге – қышқылдар.

Негіздер – металл катиондары мен гидроксотоп (ОН-) аниондарынан тұратын күрделі заттар. Негіздің құрамындағы ОН- - топтарының саны негіздің қышқылдығын анықтайды. Негіз құрамында бір ОН- тобы болса, ол бірқышқылды негізге жатады, ал бірнеше ОН- тобы болса – онда көпқышқылды негізге жатады.

Суда еритін негіздер сілті деп аталады (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2  және т.б.).  Қалған негіздер суда ерімейді.

Амфотерлі гидроксидтер деп амфотерлік оксидтердің гидраттарын айтады. Олар қышқылдармен де, сондай-ақ негіздермен де әрекеттеседі. Амфотерлі гидроксидтер әдетте суда ерімейді

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O,

Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4].

Қышқылдар – металл ионына ғана алмаса алатын сутегі катионымен (Н+) қышқыл қалдығынан тұратын күрделі заттар. Қышқылдар құрамы бойынша оттекті (HNO3, H2SO4, H2CO3 және т.б.) және оттексіз (HCl, H2S және т.б.) болады. Қышқылдың негізділігі қышқылдағы сутегі атомы санымен анықталады: HCl-бірнегізді қышқыл, H2SO4, H3PO4 – көпнегізді қышқыл.

Тұздар – металл атомы мен қышқыл қалдығынан тұратын күрделі заттар. Әрекеттесу кезінде негіздің қышқылдығы мен қышқылдың негізділігіне байланысты құрамында Н+ және ОН- иондары жоқ орташа тұздар; ОН- топтары бар негіздік немесе гидроксотұздар; Н+-ионы бар қышқылдық немесе гидротұздар түзіледі. Гидротұз немесе қышқылдық тұз деп көп негіздік қышқылдағы сутек атомдарының орнын металл атомдары ішінара басқан кезде түзілетін тұздарды айтады. Гидроксотұз немесе негіздік тұз деп көпқышқылдық негіздегі гидроксотоптардың орнын қышқыл қалдықтары ішінара жарым-жартылай басқан кезде түзілетін өнімді айтады.  

Тұздарды алу жолдары:

1. Негіздік және қышқылдық оксидтердің әрекеттесуі арқылы

CaO   +     CO2        =   CaCO3.

  нег.            қышқ.          орташа

оксид          оксид               тұз

 2. Оксидтердің  қышқылдармен, негіздермен әрекеттесуі арқылы

CuO    +     H2SO4     =    CuSO4,

  нег.             қышқыл            орташа

оксид                                         тұз

 Na2O   +    Zn(OH)2   =      Na2ZnO2  +  H2O,

  нег.            амфотерлі              орташа

оксид           гидроксид                 тұз

 SO3    +    Zn(OH)2    =    ZnSO4  +  H2O.

қышқ.         амфотер.             орташа

оксид         гидроксид               тұз

 3. Гидроксидтердің қышқылдармен және амфотерлі гидроксидтермен әрекеттесуі арқылы

2NaOH   +   H2SO4   =    Na2SO4   +  H2O,

   негіз            қышқыл        орташа тұз

2NaOH   +    Zn(OH)2      =    Na2ZnO2 + H2O.

   негіз             амфотерлі              орташа

                                    гидроксид                 тұз

 4. Қышқылдық  және негіздік тұздарды алу

 H3PO4     +     NaOH   =    NaH2PO4 + H2O,

көпнегізді            негіз              гидротұз

 қышқыл

Cu(OH)2    +    HCl     =    CuOHCl    +    H2O,

көпқышқ.           бірнег.         гидрооксотұз

    негіз              қышқыл

         Zn(OH)2     +      HCl     =     ZnOHCl    +   H2O,

 амфотер.              бірнег.          гидрооксотұз

гидроксид           қышқыл

         Zn(OH)2      +    NaOH    =    NaHZnO2   +   H2O.

амфотерлі              негіз               гидротұз              

  гидроксид

 1.2  Тәжірибелік бөлім

 1.2.1 Негіздік оксидтерді гидратациялау

Фарфор  ыдыстың 1/3 көлеміне дейін сөндірілмеген әк (CaO) салып, су  қосыңыз. Кальций оксиді суды сіңіреді, одан кейін реакция қатты қызумен жүреді. Реакция теңдеуін жазыңыз. Түзілген гидроксидті 1.2.7 тәжірибені өткізу үшін қалдырыңыз.

 1.2.2 Негіздік оксидтің қышқылмен әрекеттесуі 

Пробиркадағы мыс оксидінің аз мөлшеріне (бір микрошпатель) сұйылтылған тұз немесе күкірт қышқылының ерітіндісін қосыңыз. Пробирканы спиртовкада қыздырыңыз. Ерітінді түсінің өзгеруі суда еритін мыс тұзының түзілуін көрсетеді. Реакция теңдеуін жазыңыз.

 1.2.3 Қышқылдық оксидтің негізбен әрекеттесуі

Құрғақ колбаны Кипп аппаратынан алынған көміртегі (IV) оксидімен толтырыңыз. Газ әкететін түтікшенің ұшын суы бар ыдысқа салыңыз. Газ әкететін түтікшені қысқышпен жауып, колбаның тығынын ашыңыз да үгітілген сілтінің (NaOH немесе KOH) 2-3г салыңыз. Колбаны тығынмен тығыз жауып, сілкіңіз. Қандай өзгеріс байқалады? Реакция теңдеуін жазыңыз. Көмір қышқыл газының сілтімен әрекеттесуін дәлелдеу үшін газ әкету түтікшенің  ұшын суға салып, қысқышты ашыңыз. Су колбаға тез сорылады. Байқалатын  құбылысқа түсініктеме беріңіз.

 1.2.4 Ерімейтін негіз алу

Пробиркаға 3-4 тамшыдан мыс сульфаты ерітіндісі мен эквиваленттік концентрациясы 2 моль/л сілті ерітіндісін құйыңыз. Реакция теңдеуін жазыңыз. Алынған мыс гидроксидінің тұнбасын 1.2.6 тәжірибені өткізу үшін қалдырыңыз.

 1.2.5 Амфотерлік гидроксид алу

Екі пробиркаға 3-4 тамшы мырыш тұзының ерітіндісін, ал басқа екі пробиркаға - осындай мөлшерде кадмий тұзының ерітіндісін құйыңыз. Әр пробиркаға гидроксидтердің ақ түсті қоймалжыңданған тұнбалары түзілгенше концентрациясы 2 моль/л күйдіргіш сілті ерітіндісін тамшылатып қосыңыз. Түзілген гидроксидтердің қышқылдар мен сілтілерге қатысы барын байқаңыз.  Барлық алты реакция теңдеулерін жазыңыз.

          1.2.6 Орташа тұз алу

         1.2.4 тәжірибеде алынған мыс гидроксидінің тұнбасына эквиваленттік концентрациясы 2 моль/л күкірт қышқылы ерітіндісінің 5-6 тамшысын  тамызыңыз. Реакция теңдеуін жазыңыз.

         1.2.7 Қышқылдық тұзды алу

         Пробирканың 1/3 көлемін 1.2.1 тәжірибеде алынған әк суымен толтырып, оған көміртегі диоксидін жіберіңіз. Кальций карбонаты тұнбасының пайда болуын байқаңыз. Көміртегі диоксидін тұнба ерігенге дейін жіберіңіз. Реакция теңдеуін жазыңыз.

          1.2.8  Негіздік тұзды алу

         2-3 тамшы мыс (II) сульфаты ерітіндісі бар пробиркаға осындай мөлшерде сода ерітіндісін қосыңыз. Жасыл-көк түсті гидроксомыс карбонаты (CuOH)2CO3 тұнбасының түзілуін байқаңыз. Мыс тұздары сода ерітіндісімен әрекеттескенде мыс карбонатының тұнбасы неге түзілмейді? Судың қатысуымен мыс сульфатының содамен әрекеттесу реакциясының теңдеуін жазыңыз.

 Бақылау сұрақтары

 1. Түзілген негіздердің қайсысы күштірек болып келеді?

2. Күйдіргіш натрий ерітіндісіне H2S, H2, Cl2, CO2  газдарын жібергенде қайсылары сіңіріледі? Сәйкес реакция теңдеулерін жазыңыз.

3. Көміртегі диоксидін хлор немесе кальций нитраты ерітіндісі арқылы жібергенде карбонат тұнбасы түзілмейді, ал көміртегі диоксиді әк суымен әрекеттескенде тұнба түзіледі. Неліктен?

4. Кальций, бериллий, магний тұздары бар ерітіндіге күйдіргіш натрий ерітіндісін қосты. Реакция теңдеулерін жазыңыз.

5. Алюминий гидроксидінің амфотерлі қасиеттерін іс жүзінде қалай дәлелдеуге болады? Сәйкес реакция теңдеулерін жазыңыз.

6. Калий гидроксиді мен аммоний гидроксидінің артық мөлшерімен алюминий сульфаты ерітіндісіне әсер еткенде басында түзілген тұнба тек бір жағдайда сақталады. Қай жағдай екенін анықтаңыз. Реакция теңдеулерін жазыңыз.

 2 № 2 зертханалық жұмыс. Эквивалент және эквиваленттің молярлы массасы

 Жұмыстың мақсаты: зат эквиваленті түсінігімен және эквиваленттер заңымен байланысты есептеудің әдістемесімен танысу.

 2.1 Теориялық  кіріспе

 Эквивалент (Э) – берілген тотығу-тотықсыздану реакцияларында бір электронға, ал алмасу реакцияларында – бір протонға (бір гидроксил-ионға) сәйкес келетін нақтылы немесе шартты бөлшек. Сондай–ақ, молекула, атом немесе ион сияқты эквивалент – өлшемсіз шама. Молекулалар, атомдар, иондар сияқты,  эквивалент құрамын  химиялық белгілер мен формулалар арқылы анықтайды.

Зат эквивалентінің құрамын анықтап, оның химиялық формуласын дұрыс жазу үшін берілген зат қатысатын нақты бір реакциядан шығуы керек.

Эквивалент формуласын анықтаудың бірнеше мысалдарын  қарастырайық:

а) ОН- + Н+ = Н2О.

Сутегінің бір ионымен гидроксилдің бір ионы әрекеттеседі. Сондықтан Э(ОН-) = ОН-;

б) Са2+ + 2ОН- + 2Н+ + 2Сl- = Са2+ + 2Сl- + 2Н2О.

Бұл реакцияда сутегінің бір ионы кальцийдің ½ ионына, бір ОН--ионына және бір Сl--ионына эквивалентті. Сондықтан Э(Ca2+) = 1/2Са2+; Э(Сl-) = Сl-; Э(ОН-) = ОН-.

Реакция теңдеуін молекулалық түрде жазайық

1/2Са(ОН)2 + НС1 = 1/2CaCl2 + Н2О.

Сутегінің бір атомына Са(ОН)2 - нің 1/2 молекуласы эквивалентті, одан  Э(Са(ОН)2) = 1/2Са(ОН)2;

в) АlСl3 + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3AgCl реакциясында АlСl3 және АgNO3 эквиваленттерін жанама жолмен, көмекші реакцияларды енгізіп, анықтауға болады.

    АlСl3 + 3HNO3 = 3НСl + Al(NO3)3

+  3AgNO3 + 3НСl = 3AgCl + 3HNО3

АlСl3 + 3AgNO3 = Al(NO3)3 + 3AgCl.

Сутегінің бір атомына АlСl3 1/3 молекуласы және AgNO3 молекуласы эквивалентті, одан  Э(АlСl3) = 1/3AlCl3; Э(AgNO3) = AgNO3;

г) Zn2+ +2ē = Zn.

Бұл тотығу-тотықсыздану реакциясында мырыштың бір ионы екі электронмен әрекеттеседі. Сондықтан Zn2+ эквиваленті  Э(Zn2+) = 1/2Zn2+;

д) Fe3+ +ē = Fe2+.

Бұл реакцияда Fe3+ бір ионы бір электронмен әрекеттеседі және осыған байланысты Э(Fe3+) = Fe3+;

е) Fe3+ +3ē = Fe0.                                   

Бұл жағдайда бір Fe3+ - ионы үш электронмен әрекеттеседі және одан Э(Fe3+) = 1/3Fe3+;

ж) 2KMnO4 + 10FeSO4 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 8H2O

Берілген тотығу-тотықсыздану реакциясында KMnO4 молекуласындағы марганец атомы бес электрон қабылдайды, марганец +7 тотығу дәрежесінен +2-ге айналады. Сондықтан Э(КМnО4) = 1/5KMnO4.

FeSO4 молекуласында темір атомы бір электрон береді, темірдің +2 тотығу дәрежесі +3-ке айналады. Сондықтан Э(FeSO4) =  FeSO4.

Қышқылдық негіздік, ионалмастырғыш немесе тотығу-тотықсыздану реакциясының сомарлы теңдеуін біле отырып реакцияға қатысатын зат эквивалентінің химиялық формуласын анықтауға болады.

Заттың мөлшерін мольмен өлшейді. Бір моль эквивалент көміртегі – 12-нің 0,012 кг-да қанша атом болатын болса, сонша эквивалентке сай келеді. Эквивалент молінің массасы эквиваленттің молярлы массасы (Мэ) деп аталады.

Мысалы, алдында келтірілген реакциялардағы эквиваленттердің молярлы массалары тең  М = М = 17 г/моль,

М =  = 20,04 г/моль және т.б.

Газ эквиваленттері молінің көлемін қарастырайық. Қалыпты жағдайда кез – келген газдың молі 22,4 л көлемді алады. Сәйкесінше, газ эквивалентінің көлемін есептеу үшін газдың бір молінде эквивалент молінің санын білу керек. Мысалы, сутегінің тотығу реакциясында

1/2Н2 –ē = Н+.

Газ тәрізді сутегінің эквиваленті – оның молекуласының жартысы

Э(Н2) = 1/2Н2.

Сондықтан сутегінің бір моль эквивалентінің қалыпты жағдайдағы көлемі

22,4 л : 2 = 11,2 л.

Тотықсыздану реакциясында оттегінің бір моль эквивалентінің көлемі

О2 +4ē = 2О2-

реакциясы бойынша  22,4 л : 4 = 5,6 л.

Зат эквивалентінің құрамы реакцияға тәуелді болғандықтан, бір заттың эквиваленттік молярлы массасы әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы

FeSO4 + 2HCl = FeCl2 + H2SO4

реакциясындағы FeSO4 эквивалентінің молярлы массасы 75,925 г/моль тең, ал

2FeSO4 + Co2(SO4)3 = Fe2(SO4)3 + 2CoSO4

реакциясында 151,85 г/моль-ге тең, өйткені бірінші жағдайда Э(FeSO4) =  1/2FeSO4, ал екіншіде - Э(FeSO4) = FeSO4.

1 литрінде зат эквивалентінің бір молі бар ертінді "эквивалентті" немесе "нормальді"  деп аталады.

Ерітіндінің эквиваленттік концентрациясы кмоль/м3-пен есептелінеді, ал тәжірибе жүзінде моль/л мен өлшенеді және «Сэ» немесе «N» деп белгілінеді.

Эквиваленттер заңы: заттар өзара эквиваленттік қатынастарда әрекеттеседі, яғни бір заттың моль эквиваленті басқа заттың моль эквивалентімен әрекеттеседі. Мысалы

1/2Zn + HC1 = 1/2ZnCl2 + 1/2H2

реакциясында мырыштың бір моль эквиваленті (½ моль Zn) қышқылдың бір моль эквивалентімен (1 моль НС1) әрекеттесіп, мырыш хлориді эквивалентінің бір молімен (½ моль ZnCl2) газ тәрізді сутегінің бір моль эквивалентін (½ моль Н2) түзеді.

Ерітіндіде өтетін

mA + nB = AmBn,

реакциясы үшін эквиваленттер заңын  келесі түрде өрнектеуге болады:

VA . NA = VB . NB.

Мұнда VA және VB - әрекеттесетін  ерітінділердің  көлемдері;

NA және NB – олардың эквиваленттік концентрациялары.

 2.2 Тәжірибелік бөлім

 2.2.1 Сутегіні ығыстыру әдісі арқылы метал эквивалентінің молярлы массасын анықтау (Mg, Al немесе Zn)

Бұл әдіс металл қышқылға әсер еткенде бөлінетін сутегінің көлемін өлшеуге негізделген.

Бұл тәжірибеде қолданатын аспап штативте бекітілген және резеңке түтікшемен жалғанған екі бюреткадан тұрады. Осындай өзара байланысқан ыдысқа бюреткалардың жартысына дейін су құяды. Бюреткалардың біреуін жоғары жағында әкететін түтікшесі бар тығынмен жабады. Әкететін түтікшеге қышқыл мен металдың арасында реакция жүретін пробирка қосылған, Ал екінші бюретка реакцияда бөлінетін сутегімен ығыстырылатын судың қабылдағышы ретінде қолданылады.

Сутегінің бөлінген көлемін қысымы жабық бюреткада атмосфералыққа тең судың кез – келген бюреткада тәжірибеге дейінгі және тәжірибеден кейінгі деңгейінің айырымы бойынша анықтайды. Жабық бюреткадағы газдың қысымы атмосфералыққа тең болады, егер су бюреткалардың екеуіндеде бір деңгейде болса.

Бөлмелік температурада су бетіндегі будың айқын қысымы болады. Бұл жағдайды судың үстінде жиналған газ көлемін есептеуде ескеру қажет. Сондықтан сутегінің парциалды қысымын анықтау үшін сутегі орналасқан жалпы (атмосфералық) қысымнан қаныққан су буының қысымын алып тастау керек  

.

Бөлінген сутегіні қалыпты жағдайға келтіру үшін, газ қалпының теңдеуін қолданады            

мұнда  V0 – қ.ж. сутегінің көлемі, мл;

P0 – қ.ж. сутегінің парциалды қысымы, 101,3 кПа;

Т0 – температура, 273 К;

V – берілген жағдайдағы сутегінің көлемі, мл;

P – тәжірибенің шарттары бойынша сутегінің парциалды қысымы

 P = Pатм – һ, кПа;


Т – тәжірибе температурасы, К.

 2.1 Сурет – Эквиваленттің молярлы массасын анықтауға арналған аспап

 Қ.ж. сутегі көлемін анықтап, металдың бір моль эквивалентінің массасын алып тастайды:

металдың   m, г  -  сутегінің V0, мл ығыстырады

                       х .................... 11200 мл ................

Лаборанттан металл өлшендісін алыңыз. Пробиркаға тұз қышқылын құйыңыз (төрттің бір бөлігіне). Пробирканы еңкейтулі қалыпта ұстап тұрып, жоғары жағындағы қабырғасына металл өлшендісін орналастырыңыз (қышқылға батырмай) және бюреткадан әкететін түтікшесі бар тығынмен жабыңыз.

Аспаптың герметикалығын (саңылаусыздығын) тексеріңіз. Ол үшін пробиркасы бар бюреткаға тиіспей, штативпен бірге басқа бюретканы ондағы су деңгейі бірінші бюреткамен салыстырғанда 5 – 10 см жоғары болатындай етіп орнатыңыз. Егер деңгейлердің айырмашылығы өзгермесе, аспап жөнді  жұмыс істейді ("ұстайды"), ал егер бюреткалардағы деңгейлер теңессе, аспап саңылаулы, ауа жіберіп тұр. Мұндай  жағдайды лаборантқа айту керек.

Бюреткалардағы судың деңгейін бір қалыпқа келтіріңіз және ашық бюреткадағы судың деңгейін (мл) белгілеңіз. Санауды судың төменгі менискі бойынша 0,1 млге дейінгі дәлділігімен жүргізіңіз.

Ескерту: бюреткалардағы судың бірдей деңгейлерінде олар пробиркасыз бюретка пробиркасы бар бюреткадан жоғарырақ болатындай етіп бекітілуі қажет.

Металды қышқылға сілкіңіз (қышқылмен шайыңыз). Сутегінің бөлінуі мен бюреткадағы судың ығысуын  байқаңыз.

Реакция біткеннен кейін аспапты ауада суытуға қойыңыз, одан кейін бюреткалардағы судың деңгейін бірдей етіңіз. Ашық бюреткадағы судың  жаңа деңгейін жазыңыз. Реакцияға дейінгі және реакциядан кейінгі су деңгейлерінің айырымы бойынша  бөлінген сутегінің көлемін есептеңіз.

Тәжірибенің нәтижелерінен металл эквивалентінің молярлы массасын анықтаңыз. Оны металдың (Mg, Al, Zn) эквивалентінің молярлы массасының теориялық мәнімен салыстырып, реакцияға қандай металл алынғанын анықтаңыз.

Журналға жазыңыз:

- металдың өлшендісі, г;

- бюреткадағы реакцияға дейінгі және реакциядан кейінгі су деңгейі, мл;        

- температура, К;

- атмосфералық қысым, кПа;

- су буының қысымы, кПа;

- сутегі қысымы, кПа.

Алынған мәліметтер бойынша есептеңіз:

1. Бөлінген сутегі көлемін.

2. Қалыпты жағдайдағы сутегі көлемін.

3. Mg, Al, Zn эквивалентінің теориялық молярлы массасын.

4. Металл эквивалентінің тәжірибелік молярлық массасын.

5. Тәжірибе қателігін: а) абсолюттік, б) салыстырмалы.

Металдың тұз қышқылымен әрекеттесуінің реакция теңдеуін жазыңыз, аспапты сызып алыңыз және қорытынды жасаңыз.

2.3 Бақылау сұрақтары мен есептер

 1. Зат эквиваленті деген не?

2. Қышқылдық-негіздік реакцияларындағы қышқылдар, негіздер, тұздар эквиваленті қалай анықталады?

3. Тотығу–тотықсыздану реакцияларындағы зат эквиваленті қалай анықталады?

4. Эквивалент молі және эквиваленттің молярлық массасы деген не?

5. Алмасу реакцияларындағы келесі заттардың эквиваленттерінің молярлық массаларын есептеңіз: NaOH, H2S, Mg(NO3)2, Ca(OH)2, H2SO4, NH4OH. Реакция теңдеулерін құрастырыңыз.

6. 1 г тұз қышқылы бар ерітіндіге 1 г натрий гидроксиді бар ерітіндіні қосты. Түзілген ерітіндінің ортасы бейтарап па, қышқылдық па, әлде сілтілік пе? Жауабыңызды есептеу арқылы дәлелдеңіз.

 3 № 3 зертханалық жұмыс. Химиялық реакциялардың кинетикасы

 Жұмыстың мақсаты: химиялық реакцияның жылдамдығы мен оның  әртүрлі факторларға: заттардың табиғатына, концентрацияға, температураға  тәуелділігін зерттеу.

 3.1 Теориялық кіріспе

 Химиялық реакциялар жылдамдығы деп бірлік уақытта әрекеттесуші зат концентрациясының өзгеруін айтады. Реакция жылдамдығы әрекеттесуші заттардың табиғатымен анықталады және процестің жүруінің шарттарына тәуелді болады (әрекеттесуші заттар концентрациясына, температураға, катализатордың қатысуына және т.б.).

Реакция жылдамдығының концентрацияға тәуелділігі әрекеттесуші массалар заңымен анықталады: тұрақты температурадағы химиялық реакцияның жылдамдығы реакция теңдеуіндегі стехиометриялық коэффициенттерге тең болатын көрсеткіш дәрежесіндегі әрекеттесуші заттар концентрацияларының көбейтіндісі тура пропорционалды. Мысалы   

2NO + O2 → 2NO2

реакциясы үшін әрекеттесуші массалар заңы былай жазылады

мұндағы υ – химиялық реакцияның жылдамдығы;

k – жылдамдық тұрақтысы;

 мен - әрекеттесуші заттар концентрациялары.

Гетерогенді жүйедегі реакция (мысалы, С(к) + О2(г) → СО2(г)) фазалар арасындағы бөлу бетінде жүзеге асырылады. Сондықтан, тұрақты температурадағы гетерогенді реакциялардың жылдамдығы заттардың концентрациясына ғана емес, бөлу бетінің ауданына да тәуелді.     

Бұл реакция үшін әрекеттесуші массалар заңы былай өрнектеледі

мұндағы k – жылдамдық тұрақтысы;

- оттегі концентрациясы;

S – фазалар арасындағы бет ауданы.

Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі Вант – Гофф ережесімен сипатталады

мұндағы мен  - Т2 және Т1 температурадағы реакция жылдамдықтары;

γ – температура 10°С-ға өскенде реакция жылдамдығының қаншалықты артатынын көрсететін температуралық коэффициент.

 Химиялық реакцияны жылдамдату әдістерінің бірі – реакция жылдамдығын арттыратын, бірақ өзі реакцияға түспейтін (шығындалмайтын) заттардың (катализаторлардың) көмегімен жүретін катализ процессі. Катализатор әсерінің механизмі: реакцияның  активтендіру энергиясының шамасын азайтуда (яғни  активті  молекулалардың орташа энергиясымен бастапқы заттар молекулаларының орташа энергиясының арасындағы айырымның азаюына) негізделген. Бұл жағдайда химиялық реакция жылдамдығы артады.

 3.2  Тәжірибелік бөлім

 3.2.1 Химиялық реакциялар жылдамдығының заттар концентрациясына тәуелділігі

Реакция жылдамдығының заттар концентрациясына тәуелділігін натрий тиосульфатының  күкірт қышқылымен әрекеттесу мысалында қарастырады

Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O + S.

Реакция белгісі күкірттің бөлінуі нәтижесінде ерітіндінің лайлануы болып табылады.

Үш бюретканы толтырыңыз: біріншісін – эквиваленттік концентрациясы 1 моль/л H2SO4 ерітіндісімен, екіншісін – эквиваленттік концентрациясы 0,05 моль/л Na2S2O3 ерітіндісімен, үшіншісін - сумен. Бюреткаларды жұмыстық жағдайға келтіріңіз.   

Үш пробиркаға бюреткадан 5 мл-ден H2SO4 ерітіндісін құйыңыз.

Үш конустық колбаға бюреткадан: біріншісіне – 5мл Na2S2O3 ерітіндісі мен 10 мл су; екіншісіне – 10 мл Na2S2O3 ерітіндісі мен 5 мл су; үшіншісіне – 15 мл Na2S2O3 ерітіндісін құйыңыз.

Уақытты белгілеп, бірінші колбаға пробиркадан 5 мл күкірт қышқылының ерітіндісін қосып, тез араластырыңыз. Ерітіндінің лайлану уақытын белгілеңіз.

Қалған екі колбаға да осылай жасаңыз. Тәжірибенің нәтижелерін кестеге жазыңыз.

 

3.1  К е с т е

 

Кол-ба

 

Көлем, мл

Жалпы көлем, мл

Салыс

тыр-малы кон-цент-рация

Тәжі-рибе темпе-рату- расы,

0С

Лай-лану уақы-ты

Реакцияның салыс-тырмалы жылдамдығы

H2SO4

Na2S2 О3

H2O

υтеор

υпрак

1

5

5

10

20

1

 

 

1

1

2

5

10

5

20

2

 

 

2

 

3

5

15

-

20

3

 

 

3

 

 Милиметрлік қағазға  координаталарында тәуелділік қисығын сызыңыз. Графикте υпрак мәнін белгілеңіз (салыстырмалы бірліктерде).

         Реакция теңдеуін жазып, берілген жағдайда реакция жылдамдығының Na2S2O3 концентрациясына тәуелділігі туралы қорытынды жасаңыз.

 3.2.2 Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі

Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігін        

 

Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O + S

 реакцияның мысалында анықтайды.

Ванг – Гофф ережесі бойынша (γ = 1,8)

температура 10°Сге артқанда реакция жылдамдығы 1,8 есе артады, 20°Сде - 3,24 есе, 30°Сде - 5,832  есе және т.б.

H2SO4, Na2S2O3 және су ерітінділерімен толтырылған бюреткаларды жұмыстық жағдайға келтіріңіз. Екі пробиркаға 5 мл-ден H2SO4 ерітіндісін құйыңыз.

Екі конустық колбаға бюреткалардан 5 мл Na2S2O3 және 10 мл су құйыңыз.

Бір колба мен пробирканы температурасы бөлмеліктен 10°С-ге жоғары суы бар стаканға қойыңыз. Қажетті температураға қыздырылғаннан кейін (5 – 7 мин кейін) ерітінділерді араластырып, лайлану уақытын анықтаңыз (2-ші тәжірибедегідей).

Екінші колба мен пробирканы температурасы бөлмеліктен 20°С-ге жоғары суы бар стаканға салыңыз, 5 – 7 минуттан кейін ерітінділерді араластырып, лайлану уақытын анықтаңыз.

Тәжірибе қорытындысын кестеге жазыңыз.

 

3.2  К е с т е  

 

Кол-ба

 

Көлем, мл

Жалпы көлем, мл

Тәжірибе темпера-турасы, 0С

Лайлану уақыты

Реакция-ның салы-стырмалы жылдам-дығы

H2SO4

Na2S2O3

H2O

υтеор

υпрак

1

5

5

10

20

 

 

1

1

2

5

5

10

20

 

 

1.8

 

3

5

5

10

20

 

 

3.24

 

 

Милиметрлік қағазға  тәуелділігін тұрғызыңыз. Осы графикте алдында есептелген υпрак мәндерін белгілеңіз. Тәжірибенің нәтижелерін қолдана отырып, прак температуралық коэффициент мәнін есептеңіз.

Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі қорытындысын жасаңыз.

3.2.3 Бақылау сұрақтары мен есептер

 1. Химиялық реакция жылдамдығы деген не? Ол қандай факторларға тәуелді?

2. Әрекеттесуші массалар заңы. Осы заң бойынша төменгі реакциялардың математикалық өрнегін жазыңыз:

аN2O4(г) → 2NO2(г);

б)  2NO(г) + Br2(г) → 2NOBr(г);

вCaO(к) + CO(г) CaCO3(к).

3. Температура өзгергенде химиялық реакция жылдамдығы қалай өзгереді? Неліктен?

4. Активтендіру энергиясы деген не?

5. Гетерогенді жүйелерде химиялық реакция жылдамдығы қандай факторларға тәуелді?

6. Катализатор деген не? Химиялық реакция жылдамдығына катализатор қандай әсер етеді? Неліктен?

7. Реакция реті деген не? Бірінші реттік реакцияның кинетикалық теңдеуін жазыңыз.

8. Бірінші реттік реакция үшін  графикалық тәуелділігін тұрғызыңыз.

 4 №4  Зертханалық жұмыс. Химиялық тепе – теңдік

 Жұмыстың мақсаты: химиялық тепе – теңдікке әртүрлі факторлардың әсерін зерттеу.

 4.1 Теориялық кіріспе

 «Химиялық тепе-теңдік» түсінігі тек қайтымды реакцияларда ғана қолданылады. Химиялық тепе-теңдік деп тура реакцияның жылдамдығы  кері реакция жылдамдығына  тең болғанда әрекеттесуші жүйенің күйін айтады.  =  теңдігі химиялық тепе– теңдіктің кинетикалық шарты болып табылады.

Химиялық тепе–теңдік жүйенің Гиббс энергиясы шамасының (GT)   тұрақтылығымен сипатталады.  теңдігі химиялық тепе-теңдіктің термодинамикалық шарты болып табылады.

Берілген жағдайда химиялық тепе-теңдік әрекеттесуге қатысатын барлық заттардың тепе-теңдік концентрацияларының тұрақты қатынасымен сипатталады.

Стехиометриялық коэффициенттерге тең болатын көрсеткіш дәрежесіндегі реакция өнімдерінің тепе-теңдік концентрацияларының көбейтіндісінің бастапқы заттардың тепе-теңдік концентрацияларының көбейтіндісіне қатынасының шамасы тепе-теңдік тұрақтысы деп аталады.        

Н2(г) + I2(г) = 2 НI(г)

қайтымды реакциясы үшін тепе-теңдік тұрақтысы былай өрнектеледі

Тепе-теңдік тұрақтысы реагенттердің табиғатына, температураға тәуелді, ал жүйедегі заттардың бастапқы концентрациясына тәуелді емес. Тепе-теңдік тұрақтысының берілген реакцияның стандартты Гиббс энергиясымен ()  байланысы келесі қатынаспен сипатталады:

мұндағы R– универсалды газ тұрақтысы  [8,31 Дж/моль.К];

Т – абсолюттік температура, К;   

Кс – тепе-теңдік тұрақтысы.

Тепе-теңдік орнаған кездегі параметрлер тұрақты болғанға дейін химиялық тепе-теңдік өзгермейді. Шарттары өзгергенде тепе-теңдік бұзылады. Біраз уақыттан кейін жүйеде барлық заттардың жаңа тепе-теңдік концентрацияларымен және жылдамдықтардың жаңа тепе-теңдігімен сипатталатын тепе-теңдік қайта орнайды.

Шарттардың өзгеруі тура және кері реакциялардың жылдамдықтарына әртүрлі әсер ететіндіктен, тепе-теңдік тура немесе кері жаққа ығысады. Тепе- теңдіктің бұзылуы оны реакция жылдамдығы жоғарырақ жағына ығыстырады. Мысалы, сыртқы жағдайларды өзгерткенде тура реакцияның жылдамдығы керінікінен жоғары болса, онда тепе-теңдік оңға қарай ығысады.

Жалпы жағдайда тепе-теңдіктің ығысу бағыты Ле-Шателье қағидасымен анықталады: егер тепе-теңдікте тұрған жүйеге сырттан әсер етілсе, онда тепе-теңдік сыртқы әсерді төмендететін бағытқа қарай ығысады.

 4.2 Тәжірибелік бөлім

 4.2.1 Заттар концентрациясының химиялық тепе-теңдікке әсері (жартылай микроәдіс)

Бұл тәжірибеде аммонний роданидының темір үшхлоридімен әркеттесуінің қайтымды реакциясы зерттеледі. Темір үшроданиды Fe(SCN)3 ерітіндіні қызыл түске бояйды. Боялу интенсивтілігінің өзгеруі бойынша Fe(SCN)3 концентрациясының өзгеруі туралы айтуға болады, яғни тепе– теңдіктің тура немесе кері бағытқа ығысуы.

Төрт микропробиркаға темір үшхлориді (FeCl3) мен аммоний роданидының сұйылтылған ерітінділерінің  5–10 тамшысынан тамызыңыз. Пробиркалардағы ерітінділерді ақырын шайқап араластырыңыз. Барлық пробиркаларды штативке қойыңыз.

Пробиркалардың біреуіне микрошпательмен темір (III) хлоридінің бірнеше кристалын, екіншісіне – аммоний роданидын, үшіншісіне – аммоний хлоридін қосып, төртінші пробирканы салыстыру үшін қалдырыңыз.

Ерітіндіні шайқап немесе шыны таяқшамен  тез араластырыңыз.

Есеп беруді дайындағанда: әрбір жағдайда боялу интенсивтілігінің өзгерісін көрсетіңіз; FeCl3 және NH4SCN арасындағы реакция теңдеуін және берілген реакцияның тепе-теңдік тұрақтысының кейіптемесін жазыңыз:

а) темір (III) хлоридін; б) аммоний роданидын; в) аммоний хлоридін қосқан кезде тепе–теңдік бағыты қай жаққа ығысады және әрбір компоненттің концентрациясы қалай өзгереді?

 4.3 Бақылау сұрақтары мен есептер

 1. Қайтымды реакциясының қандай күйін химиялық тепе-теңдік деп атайды?

2. Келесі қайтымды процестердің әрқайсысы үшін тепе-теңдік тұрақтысының теңдеуін жазыңыз:

а) 2 NO2(г) = 2NO(г) + О2(г);

б) 3 H2(г) + N2(г) = 2NH3(г);

в) H2(г) + CuO(k) = H2O(г) + Cu(k).

Қысымды жоғарлатқанда берілген жағдайдағы әр қайсысының тепе-теңдігі қай бағытта ығысады?

3. Келесі қайтымды реакцияларда температураны жоғарлатқанда, тепе-теңдік қай бағытқа ығысады? Реакциялардың жылу эффектісін кестелердің мәндері бойынша есептеңіз:

а) SO2(г) + O(г) = 2SO3(г);

б) H2(г) + Br2(г) = 2HBr(г);

в) N2(г) + O2(г) = 2NO(г).

4. Кестедегі мәндерді пайдалана отырып, реакцияның тепе-теңдік тұрақтысын есептеңіз

SO3(г) + H2O(ж) = H2SO4(ж ).

 5 № 5 зертханалық жұмыс. Тұздар гидролизі

    Жұмыстың мақсаты: гидролиз реакциясымен байланысты тұздардың сулы ерітінділерінің кейбір қасиеттерін зерттеу.

 5.1 Теориялық  кіріспе

 Гидролиз деп судың қатысуымен жүретін химиялық алмасу реакцияларын айтады. Сумен алмасу реакциясына тұз қатысса, мұндай әрекеттесу тұздың гидролизі деп аталады.

Тұз гидролизінің белгісі сулы ерітінді ортасының бейтарап реакциясының өзгеруі болып табылады. Мысалы, NH4Cl (аммоний хлоридін) суда еріткенде, Н+-иондарының артық мөлшері түзіліп, ерітінді қышқылданады (рН < 7)

NH4Cl + H2O = NH4OH + HCl

немесе NH4+ + H2O = NH4OH + H+.

Егер CH3COONa (натрий ацетатын) суда ерітсе, ерітінді сілтіленеді (рН>7)

СH3COONa + H2O = СH3COOH + NaOH

немесе  СH3COO- + H2O = СH3COOH + OH-.

Тұздардың сулы ерітінділерінің ортасы қышқылдық немесе сілтілік болуы мүмкін, өйткені олар сумен әрекеттесуге түседі. Бірақ та барлық тұздар гидролиз реакциясына түспейді. Егер суда KCl (калий хлоридін) ерітсе, таза суға тән бейтарап орта (рН = 7) өзгермейді,  яғни ерітіндіде теңдігі сақталады

KCl + H2O = KOH + HCl

немесе  H2O = Н+ + OH-.

Күшті негіз бен күшті қышқылдан түзілген тұздар (КCl, LiNO3, NaCl және т.б.) гидролизге ұшырамайды.

Сумен әрекеттеседі:

а) әлсіз негіз және күшті қышқылдан түзілген тұздар (NH4Cl, CuCl2, NH4NO3 және т.б);

б) әлсіз қышқыл және күшті негізден түзілген тұздар (Na2S, KCN, Na2CO3 және т.б);

в) әлсіз негіз және әлсіз қышқылдан түзілген тұздар (NH4CH3COO, (NH4)2CO3 және т.б.)

Қарастырылған мысалдардан сумен әлсіз негіздердің катиондары және әлсіз қышқылдардың аниондары реакцияласатыны көрініп тұр. Егер бұл иондар көп зарядты болса (Fe3+, Cu2+, СО32-, SiO32- және т.б.), олардың сумен әрекеттесуі негіздік немесе қышқылдық ион түзілгенше жүреді (гидролиздің бірінші сатысы), мысалы

Fe3+ + H2O = FeOH2+ + H+,

CO32- + H2O = HCO3- + OH-.

Берілген жағдайда тұздар гидролизі процесінің жүруінің тереңдігін гидролизденген иондар концентрациясының (С) олардың ерітіндідегі бастапқы концентрациясының (С0) қатынасы болатын гидролиз дәрежесі β бойынша көрсетуге болады:

Тұз гидролизі реакциясы қайтымды. Тура бағытта (→) ол әлсіз негіз молекулаларының (негіз иондары) немесе әлсіз қышқыл молекулаларының  (қышқыл иондары) түзілу жағына, ал кері (←) – су молекулаларының түзілу жағына жүреді. Н2О молекулаларының Н+ және ОН--иондарынан түзілу реакциясы бейтараптану реакциясы деп аталады. Бұдан тұздың гидролиздену реакциясы бейтараптау реакциясына кері болады.

Тұз гидролизінің реакциясына химиялық тепе-теңдік тұралы ілімінің барлық заңдары мен қағидаларын қолдануға болады.

Гидролиз реакциясының тепе-теңдік тұрақтысы тұз гидролизінің тұрақтысы (Кг) деп аталады. Гидролиздену тұрақтысы жүйенің барлық компоненттерінің концентрацияларының арасындағы қатынасты сипаттайды. Берілген концентрациядағы (С0) ерітіндіде тұз гидролизінің тұрақтысы (Кг) мен гидролиз дәрежесінің (β) арасындағы байланыс Оствальд заңымен сипатталады

Гидролиз реакциясы мен бейтараптау реакциясы жылдамдығының теңдігіне сәйкес келетін гидролиз процесінің тепе-теңдігі Ле-Шателье қағидасына сәйкес оңға немесе солға жылжуы мүмкін. Мысалы, температураны жоғарлатқанда тура реакция - эндотермиялық (∆Н<0), ал  кері реакция (бейтараптау) – экзотермиялық (∆Н>0) болғандықтан, гидролиз тепе-теңдігі оңға ығысады. Тұрақты температурада ерітіндінің концентрациясын төмендете отырып (яғни ерітіндіні сұйылтып) гидролиз тепе-теңдігін оңға ығыстыруға болады. Бұл Оствальд заңына сәйкес келеді: Кг  тұрақты болғанда ерітіндінің концентрациясы (С0) неғұрлым төмен болса, гидролиздену дәрежесі (β) соғұрлым жоғары болады.     

Тәжірибелерді жүргізбес алдында есептеудің әдістемесімен танысу қажет: а) тұз гидролизінің  тұрақтылары; б) гидролиз дәрежелері; в) гидролизденетін тұз ерітіндісінің рН мәні; г) белгілі рН мәні бойынша гидролизденетін тұз ерітіндісінің концентрациясы.

 5.2 Тәжірибелік бөлім

 5.2.1 Күшті негіз бен әлсіз қышқылдан түзілген тұздың гидролизі

Натрий карбонаты, гидрокарбонаты, ацетаты немесе  нитритінің белгілі молярлық концентрациядағы ерітіндісінің 100 мл дайындаңыз (тапсырманы оқытушыдан алыңыз). Қажетті өлшендіні есептеп, 0,01 г-ға дейінгі дәлдікпен зертханалық таразыда тұзды өлшеп, өлшеуіш колбада тұз ерітіндісін дайындаңыз.

рН – метр арқылы дайындалған ерітіндінің рН-ын өлшеңіз. 

Тұз гидролизі реакциясының теңдеуін құрастырып (I-ші сатысы), дайындалған ерітіндінің рН-н есептеңіз.

Өлшенген рН-ң мәнін есептелген мәнмен салыстырыңыз.

 5.2.2 Әлсіз негіз бен күшті қышқылдан түзілген тұздың гидролизі

Лаборанттан FeCl3 (III) темір хлоридінің өлшендісін алып, өлшеуіш колбада тұз ерітіндісін дайындаңыз.

Дайындалған ерітіндінің молярлы концентрациясын (Со теор) есептеңіз.

рН- метрде ерітіндінің рН-н өлшеңіз.

Гидролиз реакциясының теңдеуін жазыңыз (I-ші сатысы). Ортаның сутектік көрсеткіш мәнін (рН) қолдана отырып  тұздың ерітіндідегі молярлы концентрациясын  есептеңіз (Со өлш).

Өлшенген және есептелген нәтижелерді кестеге еңгізініз.

 5.1  К е с т е

Өлшенді, г

Ерітінді көлемі,мл

Со(теор), моль/л

рН

Со(өлш),

моль/л

 

 

 

 

 

    5.2.3 Ерітіндіні сұйылтқан  кезде тұз гидролизі реакциясының тепе-теңдігінің ығысуы

Концентрлі қорғасын нитраты ерітіндісі мөлдір екенін дәлелдеңіз.

Конустық колбаға 50 мл құбырдың суын құйып, 1-2 тамшы Pb(NO3)2 концентрлі ерітіндісін қосыңыз. Тұнбаның түзілуін байқаңыз.

Тәжірибе нәтижелерін қорытындылағанда:

1. Гидролизденетін ионды атап, гидролиз реакциясының теңдеуін құрастырыңыз. Pb(NO3)2 концентрлі ерітіндісі неліктен мөлдір екенін түсіндіріңіз.

2. Колбадағы ерітіндіні сұйылтқан кезде тұнба неліктен пайда болды? Тұнба түзілу реакциясының теңдеуін құрастырыңыз. Бұл реакцияның қарастырылып отырған тұздың гидролиздену процесіне қатысы бар ма?

3. Гидролитикалық тепе-теңдікке гидролизденетін тұздар ерітінділерінің сұйытылуының әсері туралы қорытынды жасаңыз.

 5.2.4 Температура  өзгергенде гидролиз реакциясы тепе-теңдігінің ығысуы

Пробиркаға 5-6 мл NaCH3COO (натрий ацетаты) ерітіндісі мен  1-2 тамшы фенолфталеин индикаторын қосыңыз. Пробирканың ішіндегісін  2-ге  бөліп, бір бөлігін салыстыру үшін қалдырыңыз, ал екіншісін қайнағанша қыздырыңыз.

Екі пробиркалардағы индикатор түстерін салыстырыңыз. Пробирканы салқындатып, қайтадан осы екі пробиркалардағы индикатор түстерін салыстырыңыз. Байқауларыңызды бейнелеп түсіндіріңіз.

Гидролизденетін ионды атап, тұз гидролизі реакциясының теңдеуін құрастырыңыз. Гидролитикалық тепе-теңдікке температураның әсері мен ерітінді ортасы туралы қорытынды шығарыңыз.

 5.3 Бақылау сұрақтары мен есептер

 1. KCl, NaCl, CuСl2 және AlCl3 тұз ерітінділерінің қайсыларында  ерітіндінің Н+-ионының концентрациясы ОН--ионының концентрациясына тең болады?  Жауабыңызды түсіндіріңіз.

2. Фенолфталеинді қолдана отырып, Na2Si2O3 сулы ерітіндісін Na2SO4 сулы ерітіндісінен қалай  айырып тануға болады?  

3. рН-метр арқылы KCl сулы ерітіндісін NH4Cl сулы ерітіндісінен айырып тануға бола ма? Жауабыңызды түсіндіріңіз.

4. NaCl мен KCl сулы ерітінділері орталарының сутектік көрсеткіш мәні бірдей болады деген пікір дұрыс па? Жауабыңызды түсіндіріңіз.

5. Анықтама мәліметтерін қолдана отырып, CH3COONa тұзының гидролиздену тұрақтысын есептеңіз. Жауабы: 0,57·10-9.

6. Анықтама мәліметтерін қолдана отырып, CH3COONa тұзының 0,01 молярлы ерітіндісіндегі гидролиздену дәрежесін есептеңіз. Жауабы: 2,39·10-4.

7. Na3PO4 және FeCl3 тұздар гидролизінің мысалдарында ерітінділерді қыздыру немесе сұйылту кезіндегі гидролиз процестерінің сатылы өтуін түсіндіріп, реакция теңдеулерін құрастырыңыз.

8. Гидролиздің I-ші сатысын ғана ескере отырып, Na2CO3 0,001 молярлы ерітіндісінің рН-н есептеңіз. Жауабы: 10,56.

9. Гидролиздің I-ші сатысын ғана ескере отырып, CuCl2 0,1 молярлы ерітіндісінің рН-н есептеңіз. Жауабы: 4,26.

10. NH4Cl сулы ертіндісінің рН=5. Гидролиз реакциясының теңдеуін құрастырып, ерітіндінің бастапқы концентрациясын есептеңіз.

Жауабы: 0,179 моль/л.

 6 № 6 зертханалық жұмыс. Тотығу-тотықсыздану реакциялары

 Жұмыстың мақсаты: металдар, бейметалдар және олардың қосылыстарының тотығу-тотықсыздану қасиеттерімен танысу; тотығу- тотықсыздану процестерінің теңдеулерін құрастыру әдістемесін үйрену.

 6.1 Теориялық кіріспе

 Электрондардың бір атом немесе бір иондардан басқа атом мен иондарға ығысуымен немесе толық ауысуымен жүретін реакцияларды тотығу- тотықсыздану реакциялары деп атайды. Берілген элементтің атомынан (ионынан) немесе берілген элементтің қосылыстағы атомына (ионына) ығыстырылатын электрондар саны тотығу дәрежесі деп атайды. Тотығу дәрежесі оң (электрондар атомнан немесе ионнан ығыстырылды) және теріс (электрондар атом немесе ионға ығыстырылған) болуы мүмкін.

Электрондарды беру процесі, яғни элементтің тотығу дәрежесінің жоғарылауын тотығу деп, ал электрондарды беретін заттарды – тотықсыздандырғыштар деп атайды. Типтік тотықсыздандырғыштарға атомдарының  электртерістілігі жоғары емес қарапайым заттар (металдар, сутегі, көміртегі), кейбір аниондар (Cl-, S2-, SO32- т.б.), тотығу дәрежесі жоғарылайтын катиондар (Fe3+, Sn2+ және т.б.), көміртегінің кейбір қосылыстары (көмірсутегілер, көміртегі оксиді), азоттың қосылыстары (азотсутегілер), бордың қосылыстары (борсутегілер) және т.б. жатады.

Электрондарды қосып алу процессі, яғни тотығу дәрежесінің төмендеуін тотықсыздану деп, ал электрондарды қабылдайтын заттарды тотықтырғыштар деп атайды. Типтік тотықтырғыштарға атомдары жоғары электртерістілікпен сипатталатын қарапайым заттар (VI және VII тобының негізгі топшаларының элементтері), жоғары тотығу дәрежесіндегі катиондар (Pb+4, Cr+6, Ce+4), электрлік оң элементі ең жоғары дәрежесінде болатын аниондар (N+5O-3, Cr2+6O72-, Mn+7O-4 және т.б.), жоғары оксидтер және пероксидтер жатады.

Тотығу-тотықсыздану реакциялары – бір кезде өтетін тотығу және тотықсыздану процестері. Тотықтырғыштары мен тотықсыздандырғыштары әр түрлі заттар болатын реакциялар молекула аралық деп аталады. Егер тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш ретінде бір молекуланың атомдары немесе иондары қызмет етсе, онда мұндай реакцияларды молекула ішілік деп атайды.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларының бағыты термодинамиканың екінші заңымен анықталады. Егер процесс изобара- изотермиялық жағдайда өтетін болса, онда тура реакция оның Гиббс энергиясы нөлден төмен шарты орындалғанда мүмкін болады: ΔG < 0.

Заттың тотығу-тотықсыздану қабілеттілігін реакцияның тотығу-тотықсыздану потенциалы (редокс-потенциал) анықтайды. Редокс-потенциал неғұрлым жоғары болған сайын, заттың тотығушылық қабілеттілігі соғұрлым жоғары болады.

 6.2 Тәжірибелік  бөлім

 6.2.1 Тотығу-тотықсыздану реакцияларына ортаның рН-ның әсері

Үш пробиркаға 3 мл-ден калий перманганаты ерітіндісін құйыңыз. Бірінші пробиркаға – 2 мл 1 М H2SO4 ерітіндісін, екіншісіне – 2 мл H2O, үшіншісіне – 2 мл 2 М KOH ерітіндісін құйыңыз.

Әрбір пробиркаға 3 мл натрий сульфиті ерітіндісін қосыңыз.

Бақылауларыңызды жазып алыңыз. Тотығу-тотықсыздану реакциялардың теңдеулерін құрастырып, тәжірибе нәтижелерін түсіндіріңіз. MnO4--иондарының түсі көгілдір-қызыл, Mn2+ - әлсіз-қызғылт, MnO42-  - жасыл, ал MnO2 және Mn(OH)4 тұнбаларына қоңыр түс сәйкес келеді.

 6.2.2 Калий бихроматының тотығу қасиеттері

Калий бихроматының 2-3 түйіршігін ақшыл-сарғыш түсті ерітіндісі пайда болатындай мөлшерде дистилленген суда ерітіңіз. Ерітіндіні күкірт қышқылының 2-3 тамшысымен қышқылдатып, оған темір (II) сульфатының  түйіршегін салыңыз. Ерітінді қандай түске боялады?

Реакция теңдеуін жазып, тотықсыздандырғыш пен тотықтырғышты көрсетіңіз.

 6.2.3 Сутек асқын тотығының тотығу-тотықсыздану қасиеттері

1. Сутек асқын тотығының тотықтырғыштық қасиеттері

Күкірт қышқылының тең көлемімен қышқылдатылған эквиваленттік концентрациясы 0,5 моль/л калий иодиді ерітіндісінің 2-3 тамшысына асқын тотығының ерітіндісін, 1-2 тамшы крахмал ерітіндісін қосып, бос иодтың бар екенін дәлелдеңіз.

Реакция теңдеуін жазып, тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз.

2. Сутек асқын тотығының тотықсыздандырғыштық  қасиеттері

Пробиркаға калий перманганатының қаныққан ерітіндісінің 1 мл құйып,  күкірт қышқылының ерітіндісімен қышқылдатыңыз да 1-2 мл асқын тотығының ерітіндісін қосыңыз. Бөлінетін газды бықсыған шырпымен тексеріңіз. Бұл қандай газ? Реакция теңдеуін жазыңыз. Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңіз.

 6.3 Бақылау сұрақтары мен есептер

 1. H2S, Na2S2O3, H2SO3 және H2SO4 қосылыстарындағы күкірттің тотығу дәрежесін анықтаныз.

2. Молекула аралық және молекула ішілік тотығу-тотықсыздану реакцияларының мысалдарын келтірініз.

3. CuO + H2 = Cu + H2O(с)  реакциясының 298 К-де тура бағытта өтуі мүмкін бе?

4. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының бағытын қандай әдістермен анықтауға болады?

 7 № 7 зертханалық жұмыс. Металдардың кернеу қатары.

Гальваникалық элементтердің жұмысы

Жұмыстың мақсаты: гальваникалық элементтердің кернеуі мен электр қозғаушы күшін өлшеудің әдістемесін игеру.

 7.1 Теориялық кіріспе 

 Металдардың негізгі химиялық қасиеті – атомдардың валентті электрондарын беріп, оң зарядталған иондарға айналу қабілеттілігі. Бұл қабілеттілік металдардың электрон қауыздары мен кристалл торының ерекшеліктеріне байланысты әртүрлі болады. Металды суға батырғанда оның иондары жарым-жартылай ерітіндіге ауысып, фазалардың бөлу бетінде металл потенциалы деп аталатын потенциалдың секіруі пайда болады(φ).

Фазалардың бөлу бетінде потенциалдың секіруін өлшеу мүмкін емес болғандықтан, потенциалы нөлге тең ( = 0) стандартты сутектік электрод арқылы өлшенген салыстырмалы мәндер пайдаланылады.

Стандартты сутектікпен салыстырғанда тотықсыздандырғыш болатын металдардың потенциалдары теріс таңбамен, тотықтырғыш болатын – оң таңбамен алынады. Стандартты (яғни қалыпты жағдайларда анықталған)  электродтық потенциалдары өсу ретімен орналасқан металдар кернеу қатарын түзеді. Мұнда металл иондары сияқты оң зарядты иондар түзе алатын сутегі де орналасқан.

Кернеу қатарында сутегіге дейін орналасқан металдар оны қышқылдардың сұйытылған ерітінділерінен ығыстыра алады. Сол жағында тұрған металдың потенциалы неғұрлым кіші болса, соғұрлым металл оңай тотығады да иондарының тотықсыздануы қиындайды. Оң жағындағы металдың потенциалы неғұрлым жоғары болса, оның тотығуы қиындап, иондары оңай тотықсызданады.

Кернеу қатарының сол жағында орналасқан әрбір металл өзінен кейін орналасқан металдарды тұздар ерітінділерінен ығыстырады. Ығыстыратын металл тотығып, ерітіндіге ион түрінде ауысады, ал ығысатын металл тотықсызданып ерітіндіден металл түрінде бөлініп шығады.

Өз тұзының ерітіндісіне батырылған металдан тұратын жүйе металл электроды деп аталады. Әртүрлі электродтардың потенциалдары бірдей болмайтындықтан, олардан электр тізбегін құрастырып түйістірсе, онда өтетін тотығу-тотықсыздану процестердің нәтижесінде химиялық энергияны электрлікке айналдыратын жүйені алуға болады. Тотығу-тотықсыздану химиялық реакциясының энергиясын электрлікке айналдыратын жүйе гальваникалық элемент деп аталады. Тотығу процесі жүретін электрод – анод, ал тотықсыздану процесі жүретін – катод деп аталады.

Анод рөлін кернеу қатарында сол жағында орналасқан белсендірек металл атқарады (потенциалы терісірек мәндер жаққа ығысқан).

Мысал ретінде 1 молярлы никель сульфаты ерітіндісіне батырылған  никель электроды (= –0,25 В) мен 1 молярлы күміс нитраты ерітііндісіне батырылған күміс электродынан (= +0,80 В) тұратын гальваникалық элементті қарастырайық. Ерітінділер өзара иондық электрөткізгіштікті қамтамасыз ететін, ерітінділердің араласуына кедергі болатын электрлік кілт (электролит ерітіндісімен толтырылған шыны түтікшесі) арқылы контактілейді.

Электродтарды сыртқы тізбегінде гальванометр арқылы металл өткізгішімен тұйықтағанда, электр тоғының түзілуін көріп, оның бағытын анықтауға болады.  Электродтарда келесі өзгерулер жүреді:

анод:    Ni0 –2ē = Ni2+  (тотығу);

катод:  Ag+ +ē = Ag0 (тотықсыздану).

Анод – теріс, ал катод – оң зарядталады.

Гальваникалық элементтің электр қозғаушы күші: Е= φк φА.

Берілген жағдайда  Е = +0,80 – (–0,25) = 1,05 В.

 7.2 Тәжірибелік бөлім

 7.2.1 Металдардың сутекті қышқыл ерітінділерінен ығыстыруы

Бес пробиркаға 3-4 мл тұз қышқылы ерітіндісін құйып, әрқайсысына бір металдың түйіршегін салыңыз (магний, алюминий, мырыш, темір және мыс).

Металдардың қайсысы сутегіні қышқыл ерітіндісінен ығыстырады? Реакциялардың молекулалық, иондық және электрондық теңдеулерін жазыңыз.

 7.2.2 Металдардың басқа металдармен ығысуы

1. Пробиркаға 3-4 мл мыс купоросын құйып, таттан тазаланған темір сымын салыңыз. Қандай құбылыс байқалады? Темір сымын мырыш пластинасына ауыстырып, тәжірибені қайталаңыз. Реакциялардың молекулалық, иондық және электрондық теңдеулерін жазыңыз.

2. Пробиркаға 3-4 мл сірке қышқылды қорғасын ерітіндісін құйып, мырыш пластинасын салыңыз. Қандай құбылыс байқалады? Реакциялардың молекулалық, иондық және электрондық теңдеулерін жазыңыз.

3. Сағат шыныcына күміс нитраты ерітіндісінің 4-5 тамшысын құйып, жақсылап тазаланған мыс сымын салыңыз. Қандай құбылыс байқалады? Реакциялардың молекулалық, иондық және электрондық теңдеулерін жазыңыз.

 7.2.3 Мыс-мырыш гальваникалық элементі

Мыс пластинасын – 1 молярлы мыс купоросы ерітіндісіне, ал мырыш пластинасын – 1 молярлы мырыш купоросы ерітіндісіне батырыңыз. Екі ерітіндіні агар-агар және клей қосылған (ерітінді төгілмеу үшін) калий хлориді ерітіндісімен толтырылған  бүгілген шыны түтікшесі арқылы қосыңыз.

Металл пластиналарының екеуіне де мыс сымдарын бекітіп, бос шеттерін фенолфталеиннің 2-3 тамшысы қосылған натрий сульфаты ерітіндісіне батырыңыз. Мырыш пластинасына бекітілген сымның айналасындағы ерітінді қызыл күрең түске боялады.

Анод пен катодта қандай тотығу-тотықсыздану процестері жүреді? Құрастырылған гальваникалық элементте өтетін реакциялардың иондық теңдеуін жазып, электр қозғаушы күшін есептеңіз.

7. Бақылау сұрақтары мен есептер

 1. Стандартты электродтық потенциал деген не?

2. Тұз ерітінділерінен мырыш қорғасынды ығыстырады, ал қорғасын мырышты ығыстыра алмайды. Нелііктен?

3. Темір қай ерітінділерден металдарды ығыстырады: Al2(SO4)3, Ag2SO4, SnSO4?

4. Металл потенциалына иондардың ерітіндідегі концентрациясы әсер етеді ме?

5. Fe, Al, Zn, Cu, Cr, Ca, Hg металдарының қайсылары сутектіі сұйытылған күкірт қыщқылы ерітіндісінен ығыстырады:?

6. Біреуінде темір катод, ал екіншісінде – анод болатын екі гальваникалық элементтердің сүлбелерін құрастырыңыз. Бұл элементтерде өтетін реакция теңдеулерін құрастырыңыз.

7. (-) Fe/Fe2+//Ag+/Ag (+) гальваникалық элементінде  болғанда электрондардың қозғалу бағытын анықтаңыз. Электродтық реакциялардың теңдеулерін жазып, ЭҚК мәнін есептеңіз.

8. Концентрациялары  

(-) Cd/Cd2+//Cu2+/Cu (+) гальваникалық элементінің ЭҚК есептеңіз.

9. Кернеу қатарын қолдана отырып, ЭҚК мәні ең жоғары болу үшін гальваникалық элементті қандай металдардан құрастыру қажет екендігін түсіндіріңіз.

10. Zn + 2Fe3+ → Zn2+ + 2Fe2+ тотығу-тотықсыздану реакциясы жүруі үшін гальваникалық элементті қалай құрастыру қажет?

 8 № 8 зертханалық жұмыс. Электролиз

 Жұмыс мақсаты: электролиттердің сулы ерітінділерін электролиздегенде еритін және ерімейтін электродтарда өтетін процестермен танысу.

 8.1 Теориялық кіріспе

 Электролит ерітіндісі немесе балқымасы арқылы тұрақты ток өткен кезде электродтарда өтетін химиялық процестерді айтады. Бұл процестер электрлік энергияның химиялыққа айналуымен жүреді.

Электролиздің маңызы: электр тоғының әсерінен анодта тотығу процесі, ал катодта – тотықсыздану процесі жүреді. Сілтілік және сілтілік-жер металдар тұздарының сулы ерітінділерін электролиздегенде катодта сутегі иондары разрядталып, металл иондары ерітіндіде қалады. Кернеу қатарында алюминий мен сутектің арасында орналасқан металл (мысалы, мырыш, никель) тұзының ерітіндісін электролизге ұшыратқанда сутегі бөлінуінің аса кернеулігімен түсіндірілетін катодта сутек емес, металл бөлінеді.

Анод инертті материалдан (мысалы, графиттан) жасалса, электролиз кезінде анодта құрамында оттегі жоқ электролит аниондары (мысалы, Cl-, Br-, S2-) разрядталады. Құрамында оттегі бар (мысалы, SO42-, РО43-, NO3-) аниондар ерітіндіде қалып, судан бос оттегінің бөлінуімен ОН--иондары разрядталады  4ОН- –4ē = 2H2O + O2.

Кернеу қатарында алюминийге дейін орналасқан металл мен оттекті қышқылдан түзілген тұздың сулы ерітіндісін электролиздегенде (мысалы, К2SO4) тұз иондары разрядталмайды. Бұл жағдайда электролизге су ұшырайды: катодта – сутек, анодта – оттек бөлінеді.

K2SO4 сулы ерітіндісі электролизінің сүлбесі

K2SO4 = 2К+ + SO42-,

H2O = H+ + OH-.

 

 

 

Сутек иондарының концентрациясының азаюына байланысты катодтық кеңістіктегі орта – сілтілік, ал анодтықта гидроксид-иондарының концентрациясының азаюына байланысты – қышқылдық болады.

NiSO4 сулы ерітіндісі электролизінің сүлбесі

NiSO4 = Ni2+ + SO42-,

H2O = H+ + OH-.

 

 

Анодтық кеңістіктегі орта – қышқылдық, катодтықта – сутек пен гидроксид-иондар концентрацияларының қатынасы өзгермейтіндіктен ортаның қышқылдығы өзгермейді.

 8.2 Тәжірибелік бөлім

 8.2.1 Калий йодиді ерітіндісінің электролизі

U тәрізді түтікшеге ортасына дейін крахмал клейстерінің бірнеше тамшысы мен фенолфталеиннің 2-3 тамшысы қосылған калий йодиді ерітіндісін құйыңыз. Түтікшенің екі шетіне көмір электродтарын салып, тұрақты ток көзін қосыңыз. 1-2 минуттан кейін катод пен анод айналасындағы ерітінді бояуланады. Байқалатын құбылысты түсіндіріп, сулы ерітінді электролизінің сүлбесін құрастырыңыз.

 8.2.2 Натрий сульфаты ерітіндісінің электролизі

U тәрізді түтікшеге лакмус ерітіндісі  қосылған (немесе индикатор қағазы салынған) натрий сульфаты ерітіндісін құйыңыз. Электродтарды салып, тұрақты электр тоғын қосыңыз. 1-2 минуттан кейін электродтардың маңайындағы ерітіндінің бояуы өзгереді. Натрий сульфаты сулы ерітіндісі электролизінің сүлбесін құрастырыңыз.

 8.2.3 Мыс сульфаты ерітіндісінің электролизі

U тәрізді түтікшеге мыс сульфаты ерітіндісін құйыңыз. Көміртегі электродтары арқылы 4-5 минут ішінде ток жіберіңіз. Электродтарда не бөлінеді?  Байқалатын құбылысты түсіндіріп, ерітінді электролизінің сүлбесін құрастырыңыз.

 8.2.4 Еритін анодпен электролиз

Алдыңғы тәжірибеде бөлінген мысы бар электродты ток көзінің оң полюсына, ал екінші электродты – теріс полюсқа қосып, электр тоғын өткізіңіз. Анодтағы мыс еріп бастайды. Неліктен? Мыс анодындағы мыс сульфаты сулы ерітіндісі электролизінің сүлбесін құрастырыңыз.

 8.2.5 Цинк хлориді сулы ерітіндісінің электролизі

Электролизерға цинк хлориді ерітіндісін құйып, графит электродтарын батырыңыз. Ток көзіне қосып, 5 минут ішінде электролизді жүргізіңіз. Тәжірибе уақыты біткеннен кейін катодты шығарып, мырыш қаптауының түзілгенін көріңіз. Анод кеңістігінде хлордың түзілуін калий йодиді мен крахмалдың бірнеше тамшысын қосып көк түсті бояудың пайда болуы бойынша анықтаңыз. Цинк хлориді ерітіндісі электролизінің сүлбесін құрастырыңыз.

 8.3 Бақылау сұрақтары мен есептері

 1. Графит электродтарында AgNO3, К2СО3 сулы ерітінділері электролизінің сүлбелерін құрастырыңыз. Анодтық және катодтық кеңістіктердегі реакция ортасын анықтаңыз.

2. CuSO4, Na2S, Al2(SO4)3, Ag2SO4, MnSO4, ZnSO4 ерітінділерін электролиздегенде қайсыларында катодта сутек бөлінеді?

3. К3РО4, NaI, CaCl2 K3S ерітінділерін электролиздегенде қайсыларында анодта оттек бөлінеді?

4. а) графит, б) темір электродтарында FeCl2 ерітіндісін электролиздегенде катод пен анодта қандай процестер жүреді?

5. CuSO4 ерітіндісі арқылы 8А ток күшімен 6 сағат ішінде ток жіберілсе, катодта қанша мыс бөлінеді? Инертті анодта қандай мөлшерде қандай зат бөлінеді?

 9 № 9 зертханалық жұмыс. Металдардың коррозиясы

 Жұмыстың мақсаты: коррозионды микроэлементтер мен модельдерінің түзілу шарттарын, металдардың электрохимиялық корррозиясының жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсерін зерттеу, металдарды коррозиядан қорғаудың маңызды әдістерімен танысу.

 9.1 Теориялық кіріспе

 Қоршаған ортаның химялық немесе электрохимиялық әсерінен металдың бұзылуын коррозия деп атайды. Коррозия жылдамдығын бірлік бетіндегі бірлік өлшем уақытында үлгінің  массасын жоғалтуы немесе бірлік уақытында металл қалыңдығының азаюы бойынша анықтайды. Металдың бұзылу сипатына қарай коррозия бүтіндей (жалпы) және локальдіға (жергілікті) бөлінеді. Бүтіндей коррозияда бұйымның беттік қабаты түгелдей бұзылады, локальдіде – беттік қабаттың жекеленген бөліктері ғана бұзылады.

Коррозиялық процестің механизмі бойынша химиялық және электрохимиялық коррозияны айырады. Химиялық коррозия электр тоғын өткізбейтін орталарда жүреді. Химиялық коррозия кезінде металдың тотықтырғышпен тікелей әрекеттесуі жүреді.                        Электрохимиялық коррозия иондық өткізгіштігі бар орталарда жүреді. Мұнда коррозия тотықтырғыштың катодтық тотықсыздануының әсерінен металдың анодтық еруі болып табылады. Коррозиялық процестерде ең кеңінен таралған тотықтырғыштар: сутек иондары мен оттек молекулалары.

Сутек иондарының қатысында жүретін коррозия сутектің бөлінуімен (немесе сутектік деполяризациямен) жүретін коррозия  деп аталады. Мұнда өтетін электродтық процестердің теңдеулері

Me –nē → Men+,

+ +2ē → H2.

Сутектің бөлінуімен коррозия сутек электродының потенциалы металл потенциалынан жоғары болғанда жүреді. Коррозия жылдамдығы сутек бөлінетін беттің түрі мен металл табиғатына байланысты сутектің бөліну реакциясының жылдамдығына тәуелді. Коррозия жылдамдығы металл әрекеттесетін ерітіндінің рН мен температурасына тәуелді.

Оттектің қатысымен коррозия оттектің сіңірілуімен (оттектік деполяризациямен) жүретін коррозия деп аталады. Электродтық процестердің теңдеулері

Menē → Men+,

О2 + 2Н2О +4ē → 4OH-.

Оттектің сіңірілуімен коррозия оттек электродының потенциалы металл потенциалынан жоғары болғанда жүреді. Бұл жағдайда коррозия жылдамдығы оттектің диффузиялану жылдамдығымен анықталады. Ерітіндіні араластырғанда және еріген оттектің концентрациясын жоғарлатқанда коррозия жылдамдығы өседі.

Кейбір жағдайларда  коррозия жылдамдығы анодтық реакциялармен лимиттенеді. Әдетте, бұл құбылыс пассивтеуге қабілеттілігі бар металдарда (алюминий, титан, хром, никель, тантал және т.б.) байқалады. Металдың пассивтілігі деп анодтық процестің баяулауына байланысты жоғары коррозиялық тұрақтылық күйін айтады. Пассивтеудің себебі – металдың бетінде қорғау қабыршақтың түзілуі.

Коррозияны пассивтену арқылы және металдың потенциалын өзгертіп, тотықтырғыштың концентрациясын азайтып, металдың бетін тотықтырғыштан оқшаулап немесе металдың құрамын өзгертіп баяулатуға болады. Қорғау әдісін таңдау бұл металды қолдану шарттары мен экономикалық тиімділігімен анықталады.

Металдың коррозиялық қасиеттерін легірлеу арқылы өзгертуге болады. Легірлеу – құйманың құрамына коррозия жылдамдығын төмендететін немесе оны болдырмайтын компонентті енгізу. Әдетте, құймалар құрамына металдың пассивтенуіне (яғни бетінде қорғау қабыршақтың түзілуіне) әкелетін  компоненттерді енгізеді. Мұндай компоненттерге хром, никель, титан, вольфрам және т.б. жатады.

Метал коррозиясының жылдамдығын төмендететін тиімді әдісі – металдарды қорғаныс жабындарымен қаптау. Қорғаныс ретінде металдық, оксидтік, силикатты, лак-бояу және т.б. жабындар қолданылады. Олардың әсер ету механизмі металды тотықтырғыштан оқшаулауда жатады. Металдық жабындар катодтық және анодтық болады. Жабын металдың потенциалы қорғанатын металдың потенциалынан төмен болса, коррозия кезінде жабын металл еріп (коррозияға ұшырап), негізгі металл бұзылмайды. Мұндай жабындар анодтық деп аталады (мысалы, мырышталған темір). Жабын металының потенциалы негізгі металдікінен жоғары болса, жабынның тұтастылығы бұзылғанда (құыстар, жарықтар пайда болғанда) негізгі металл коррозияға ұшырауы мүмкін. Мұндай жабындар катодтық деп аталады (мысалы, мысталған темір).

Коррозия жылдамдығын реакциялардың потенциалын өзгерту арқылы катодтық және анодтық реакцияларды баяулатып азайтуға болады. Металды мұндай әдіспен қорғау электрохимиялық әдіс деп аталады. Электрохимиялық қорғау әдістеріне протекторлы қорғау, катодтық және анодтық әдістер жатады. Қорғанатын металл конструкциясына протекторды (яғни потенциалы терістеу металды) жалғастырғанда протектордың коррозиясы жүреді де негізгі металл сақтанып қалады. Катодтық қорғау әдісінде қорғанатын бұйым токтың сыртқы көзінің теріс полюсіне жалғанады. Бұл кезде қорғанатын бұйымның бетінде сутек бөлінеді. Ал анодтық қорғауда қорғанатын бұйым токтың сыртқы көзінің оң полюсіне жалғанады да қорғанатын металдың пассивтенуі жүреді.

Мұнымен қатар, коррозияны коррозиялық ортаға әсер етіп (тотықтырғыштың концентрациясын азайтып, арнайы ингибиторларды енгізіп) баяулатуға болады.  

 9.2 Тәжірибелік бөлім

 9.2.1  Болат бетінің электрохимиялық әртектілігі

Болаттың электрохимиялық әртектілігіне және тотықтырғыштың болуына байланысты оның бетінде коррозиялық микроэлементтер түзіледі.  Бұл микроэлементтер жұмыс істегенде темірдің анодтық еруі жүреді. Темірдің еруін 2+-ионы индикатормен әрекеттескенде турнбул көгінің түзілуінен анықтайды.

Тәжірибені өткізу үшін болат пластинасын егеуқұм қағазымен тазалап, сумен жуып, сүзгіш қағазымен сүртіңіз. Пластинаның бетін  ферроксилиндикаторымен суланған сүзгіш қағазын жабыңыз. 2-3 минуттан кейін дақтардың пішіні мен таралуын, сүзгіш қағазы бояуының өзгеруін байқаңыз.  Байқаған құбылыстарды түсіндіріңіз. Электродтық реакциялардың потенциалдар мәндерін қолдана отырып, реакция теңдеулерін жазыңыз.

 9.2.2  Графитпен контактілегенде темірдің коррозиясы

U-тәрізді түтікшені көлемінің жартысына дейін 0,5 М натрий хлориді ерітіндісімен толтырыңыз. Болат және графит электродтарын егеуқұм қағазымен тазалап, сумен жуыңыз. Түтікшенің бір жағына болат электродын салып, 3-4 тамшы K3[Fe(CN)6] қосыңыз, екінші жағына графит электродын салып, 3-4 тамшы фенолфталеин қосыңыз.

Милливольтметр арқылы сыртқы тізбекті тұйықтап, кернеуін жазып алыңыз. Вольтметрді айырып тастап, сыртқы тізбекті мыс өткізгішімен тұйықтаңыз. Элементтің жұмысы мен катодтық және анодтық кеңістіктеріндегі ерітінді бояуының өзгеруін байқаңыз.

Анодтық процестің теңдеуі мен электродтың стандарттық потенциалының мәнін жазып алыңыз. Анодтың маңайында бояудың өзгеруінің себебін түсіндіріңіз.

Тәжірибенің басында ортаның рН мәнін ескере отырып және газдар қысымын атмосфералыққа тең деп, мүмкін болатын катодтық процестердің потенциалдарын есептеңіз. Катодта өтетін процестердің теңдеулерін жазып, катод маңайында ерітінді бояуы өзгеруінің себебін түсіндіріңіз.

Коррозиялық процестің жалпы теңдеуін жазып, коррозиялық элементтің сүлбесін құрастырыңыз.

 9.2.3 Темір коррозиясының жылдамдығына жанасатын металдар табиғатының әсері

Тәжірибеде болаттың әртүрлі металдармен жұптарындағы коррозиясы зерттеледі. Тәжірибенің бірінші бөлімінде темір никельмен және мыспен жұпта болады, екінші бөлімінде – қорғасынмен және кадмиймен.

U-тәрізді түтікшеге көлемінің жартысына дейін 0,1 молярлы  H2SO4 ерітіндісін құйыңыз. Металл пластиналарын егеуқұм қағазымен жақсылап тазалап, сумен жуыңыз. Түтікшенің бір жағына болат пластинасын, екінші жағына - никель (немесе мыс) пластинасын салыңыз. Милливольтметр арқылы элементтің кернеуін анықтаңыз. Тәжірибені кадмий немесе қорғасын пластинасымен қайталаңыз.

Тәжірибе қорытындыларына анодтық және катодтық процестердің теңдеулерін, реакцияның жалпы теңдеуін жазыңыз. Коррозиялық элементтің сүлбесін келтіріңіз.

Катодтық реакцияның потенциалын есептеп, қолданған металдар табиғатының коррозия жылдамдығы мен коррозиялық элементтің кернеуіне әсерін түсіндіріңіз.

 9.2.4  Металл пассивтілігі

Натрий хлориді ерітіндісінде пассивті және белсенді металдың тәртібі.

Темірді белсендету үшін болат пластинасын молярлы концентрациясы 0,5 моль/л тең тұз қышқылы ерітіндісімен, ал пассивтендіру үшін – түтіндеп тұрған азот қышқылымен өндейді.

U-тәрізді шыны түтікшесін молярлы концентрациясы 0,5 моль/л натрий хлориді ерітіндісімен толтырыңыз. Болат және графит пластиналарын егеуқұм қағазымен тазалап, сумен жуыңыз. Болат пластинасын 2-3 минутқа 0,5 молярлы тұз қышқылы ерітіндісіне батырып, сумен жуыңыз. Түтікшенің бір жағына болат пластинасын салып, 3-4 тамшы K3[Fe(CN)6] қосыңыз, екінші жағына – графит пластинасын салып, 3-4 тамшы фенолфталеин қосыңыз. Сыртқы тізбекті милливольтметр арқылы тұйықтап, кернеуін жазып алыңыз. Милливольтметрді айырып, сыртқы тізбекті мыс немесе алюминий өткізгішімен тұйықтаңыз. Элемент жұмыс істеген кезде катодтық және анодтық  кеңістіктерде ерітінді бояуының өзгеруін байқаңыз.

Болат пластинасын шығарып алып, сумен жуыңыз да 2-3 минутқа тығыздығы 1,5 г/см3  түтіндеп тұрған азот қышқылы ерітіндісіне салып. одан кейін сумен жуыңыз.  Қышқыл ерітіндісімен өндеу процесін  тартпа шкафта жүргізіңіз!

U-тәрізді түтікшедегі ерітіндіні төгіңіз де тәжірибенің бірінші бөліміндегі индикаторлары бар жаңа дайындалған ерітінділерді құйыңыз. Болат және графит пластиналарын түтікшеге батырып, тәжірибелерді қайталаңыз.

Тәжірибені қорытындылағанда U-тәрізді түтікшедегі болат пластинасында мүмкін болатын анодтық процестерді жазып, анодтың маңайындағы ерітінді бояуының өзгеруінің себебін жазыңыз. Болат пластинасының сұйытылған тұз қышқылы және концентрлі азот қышқылында өнделгеннен кейінгі коррозияға беріктілігінің айырмашылығын түсіндіріңіз. Тәжірибенің басында ортаның рН мәнін ескере отырып және газдар қысымын атмосфералыққа тең деп, мүмкін болатын катодтық процестердің потенциалдарын есептеңіз. Катодта өтетін процестердің теңдеулерін жазып, катод маңайында ерітінді бояуы өзгеруінің себебін түсіндіріңіз.

Катод белсендірілген және пассивтелген темірмен жұп болғанда оның коррозияға төзімділігінің айырмашылығын түсіндіріңіз. Коррозия процесінің жалпы теңдеуін жазып, коррозиялық элементтің сүлбесін келтіріңіз. Тәжірибенің бірінші және екінші бөлімдеріндегі элементтің кернеуіндегі айырмашылығын түсіндіріңіз.

 9.2.5  Хлор иондарының белсендету әсері

Екі пробиркаға жартысына дейін күкірт қышқылы қосылған мыс сульфаты ерітінідісін құйыңыз. Бірінші пробиркаға натрий хлоридін қосыңыз. Пробиркалардың екеуіне алюминий сымын салыңыз. Пробиркалардың қайсысында газдың бөлінуі белсендірек жүреді? Анодтық, катодтық және жалпы процестердің теңдеулерін жазып, коррозиялық элементтің сүлбесін келтіріңіз. Реакция жылдамдығына хлор-иондарының әсер ету механизмін түсіндіріңіз.

 9.2.6 Металды легірлеу

Тоттанбайтын болаттың құрамына кіретіндіктен никель мен хром темірді легірлейтін қоспалар ретінде қолданылады.

Екі пробиркаға жартысына дейін су қосып, 2-4 мл H2SO4 ерітіндісі мен  2-4 тамшы K3[Fe(CN)6] ерітіндісін қосыңыз. Бірінші пробиркаға егеуқұм қағазымен тазаланып, сумен жуылған болат пластинасын, екіншіге  -тазаланбаған тотталмайтын болат пластинасын салыңыз. 5 минуттан кейін ерітінді бояуының өзгеруі мен бірлік уақытында бөлінетін газ көпіршектерінің мөлшерін байқаңыз.

Потенциалдарын есептеп (ерітіндінің рН = 1, темір иондарының активтілігі 10-3 моль/л), анодтық және катодтық процестердің теңдеулерін жазып, байқаған құбылыстарыңызды түсіндіріңіз. Коррозия процесінің сүлбесін келтіріңіз. Пластиналардың қышқыл ерітінділерінде коррозияға төзімділігінің айырмашылығын түсіндіріңіз.

 9.2.7 Анодтық және катодтық қорғау жабындары

Екі пробиркаға жартысына дейін су құйып, 1-2 мл H2SO4 және 2-4 тамшы K3[Fe(CN)6] ерітінділерін қосыңыз. Бір пробиркаға – мырышталған темір пластинасын, ал екіншіге – қалайыланған темір пластинасын батырыңыз. 5 минуттан кейін пробиркалардағы ерітінділердің бояуларының өзгеруін байқаңыз.

Байкауларыңызды түсіндіріп, анодтық және катодтық процестердің теңдеулерін жазып, коррозиялық элементтердің жұмыс істеу сүлбелерін келтіріңіз. Зерттелген жабындардың қайсысы анодтық, қайсысы  катодтық?

Пробиркалардағы ерітінділерді төгіп, темір пластиналарын кран астындағы сумен жақсылап жуып, тәжірибені сілті ерітіндісімен қайталаңыз. Байқалған құбылыстарды жазыңыз да түсіндіріңіз.

 9.3 Бақылау сұрақтары мен есептері

1. Металдардың коррозиясы деген не?

2. Коррозияның қандай түрлері болады?

3. Электрохимиялық коррозияның химиялықтан айырмашылығы.

4. Электрохимиялық коррозияның жылдамдығы.

5. Металл бетінің электрохимиялық әртектілігінің себептері.

6. Коррозиялық микрогальваникалық элементтер түзілуінің себептері.

7. Сутектің бөлінуімен және оттектің сіңірілуімен өтетін коррозияның жүру мүмкіндігін қалай анықтауға болады?

8. Сутектің бөлінуімен өтетін  коррозияға қандай факторлар әсер етеді? 

9. Оттектің сіңірілуімен өтетін коррозияның жылдамдығын қалай баяулатуға болады? 

10. Металдың пассивтенуі деген не?

11. Коррозия активаторлары деген не?

12. Си2+ -иондарының активтілігі 10-3 моль/л және ортаның рН=3  болатын ерітіндіде сутектің бөлінуімен   коррозияның өтуі мүмкін бе?

13. Fe2+-иондарының активтілігі 10-4 моль/л, ортаның рН=2 болатын ерітіндіде сутектің бөлінуімен коррозияның өтуі мүмкін бе?

14. Сu2+-иондарының активтілігі 10-4 моль/л, ортаның рН бейтарап болатын ерітіндіде мыстын ауада оттекті сіңірумен коррозиясы мүмкін бе?

15. Аu+-иондарының активтілігі 10-4 моль/л, реакция ортасы бейтарап ерітіндіде алтынның ауада оттекті сіңірумен коррозиясының өтуі мүмкін бе?

16. Металдар коррозиясының жылдамдығын қалай баяулатуға болады?

17. Қорғаныс жабындардың түрлері. Оларды алу әдістері.

18. Анодтық және катодтық қорғаныс жабындары деген не?

19. Металдардың электрохимиялық қорғауы. Бұл қорғаудың қандай түрлерін білесіз?

20. Металдардың катодтық қорғауы деген не?

21. Металдардың протекторлық қорғауы деген не?

22. Коррозиялық процестің жылдамдығын баяулату үшін коррозиялық ортаны қалай өзгертеді?

23. Коррозия ингибиторлары деп қандай заттарды айтады?

 10 № 10 зертханалық жұмыс. Суды жұмсарту және кермектілігін анықтау

 Жұмыстың мақсаты: судың кермектілігін, карбонаттық және бейкарбонаттық кермектіліктерінің анықтауын өткізу.

 10.1 Теориялық кіріспе

 Кермектілік — табиғи сулардың құрамы мен сапасын сипаттайтын технологиялық көрсеткіш.

Кермекті деп Са2+ және Mg2+ иондарының мөлшері жоғары болатын суды айтады. Са2+ және Mg2+ иондары концентрацияларының қосындысы су кермектілігінің сандық мөлшері болып табылады

Кермектілікті 1 кг судағы Са2+ және Mg2+ иондарының миллимоль эквивалент санымен өлшейді (ммоль/кг). Судың кермектілігі 1-ге жақын болғандықтан, кермектілікті ммоль/дм3 немесе ммоль/л өлшеуге болады. Судың кермектілігімен байланысты есептеулерді жүргізгенде, Э(Са2 +) = 1/2Са2+ және Э(Mg2+) = 1/2Mg2 + , aл Мэ (Са2+) = 1/2Ми(Са2+) = 20 г/моль және Mэ(Mg2+) = 1/2Mи(Mg2+) = 12 г/моль, мұнда Мэ – эквиваленттің молярлы массасы, Ми – ионның молярлы массасы. Мысалы, 0,2 т – бұл 0,01 моль немесе 10 ммоль Са2+ эквиваленттерінің массасы.

Судың кермектілігі жалпы (Кж), карбонаттық (Кк) және бейкарбонаттық (Кб) болады.

Ауада СО2 үлкен мөлшерде болатындықтан, табиғи суда да еріген көміртегі диоксиді болады. Мұнда СО2 сумен әрекеттеседі

СО2 + Н2О = Н2СО3 = Н+ + НСО.

Реакция нәтижесінде гидрокарбонат-ионы түзіледі. - ионының мөлшеріне эквивалентті судағы Са2+ және Mg2+ -иондарының концентрациясы судың карбонатты кермектілігін сипаттайды,  ал қалған аниондарға (SO42-, Cl- ж.т.б.) эквивалентті Са2+ және Mg2+-иондарының концентрациясы бейкарбонаттық кермектілікті сипаттайды. Карбонаттық және бейкарбонаттық кермектіліктердің қосындысы судың жалпы кермектілігін құрайды.

Табиғи суды техникада пайдалану оны алдын-ала тазалануын, оның ішінде жұмсартылуын (яғни кермектіліктің белгілі нормасына дейін төмендетілуін) талап етеді. Қазіргі кезде суды жұмсартуда кеңінен ион алмасу әдісі қолданылады.

Су сапасының бақылауын жүргізгенде оның кермектілігін анықтайды. Жалпы кермектілікті анықтау үшін комплексонометрия әдісін қолданады. Бұл әдістің негізі: аммиакты буферлі ерітіндісі (рН 10,0) мен индикатордың қатысында суды комплексон III ерітіндісімен бояуы қызғылттан көгілдірге өткенге дейін титрлеу. Анализ өткізгенде қышқылдық хром көк К немесе эриохром қара Т индикаторларын қолданады. Суда Са2+ және Mg2+-иондары болса, бұл индикаторлар қызғылт түске боялады да, ал бұл иондар болмаса – көгілдір түске боялады.  

Комплексон III — этилендиаминтетрасірке қышқылының натрий тұзы (қос орын басқан)

 

 

 

 

Кермекті суды комплексон III ерітіндісімен титрлегенде ішкі комплексті қосылыс түзіледі

 

 

 

 

Осы себептен титрлеудің аяғында индикатор бояуын өзгертіп, ерітіндінің бояуы көгілдір болады.

Судың карбонатты кермектілігін (Кк) анықтау HCO гидрокарбонат-ионының концентрациясын анықтауда (яғни бұл иондарға Са2+ және Mg2+ кермектілік иондары концентрациясының эквиваленттілігіне) негізделеді.  Анализді бейтараптау әдісімен жүргізеді. Бұл әдістің негізі: индикатордың бояуы сарыдан қызғылт сарыға дейін ауысқанша суды метил қызыл индикаторының қатысында тұз қышқылы ерітіндісімен титрлейді.

Метил қызғылт-сары индикаторы рН < 3,1 мәніндегі  қызыл бояуын  рН>4,4 мәнінде сары түске өзгертетін қышқылдық-негіздік индикатор. Ауысу нүктесінде бұл индикатордың бояуы қызғылт-сары болады. НСО – анионы суда гидролизденеді

 

HCO + Н2О = Н2СО3 + ОН-.

 Бұл себептен Кк>0 болғанда судың ортасы сілтілік болып, индикатор сары түске боялады. Мұндай суды НС1 ерітіндісімен титрлегенде бейтараптау реакциясы жүреді  

 

ОН- + Н+ = Н2О.

 Н+ – иондары НСО – иондарының концентрациясына эквивалентті  ОН- – иондарының мөлшерін бейтараптайды.

Судың кермектілігін анықтауды 3 сатыда өткізеді:

а) жалпы кермектілікті анықтайды, Кж;

б) карбонатты кермектілікті анықтайды, Кк;

в) бейкарбонатты кермектілікті анықтайды,  Кбк = Кж – Кк.

 10.2 Тәжірибелік бөлім

 10.2.1 Судың жалпы кермектілігін комплексонометрия әдісімен анықтау

Судың 100 мл цилиндрмен өлшеп алып конустық колбаға аударыңыз. Зерттелетін суға аммиакты буферлі ерітіндінің 5 мл мен қышқылдық хром көк К индикаторының 5-7 тамшысын (немесе шпательдің ұшында 2-3 түйіршегін) қосыңыз.

Дайындалған ерітіндіні индикатор бояуы қызғылттан көгілдірге өткенге дейін комплексон III ерітіндісімен титрлеңіз. Титрлеудің нәтижесін жазып алыңыз.

Титрлеуді қайталаңыз. Екі титрлеудің нәтижелері жақын болса (ΔV≤0,1 мл), судың жалпы кермектілігін есептеңіз. Кері жағдайда судың тағы бір сынамасын титрлеңіз. Судың титрлеуіне кеткен комплексон III ерітіндісі көлемінің орташа мәнін табыңыз.

Судың жалпы кермектілігін эквиваленттер заңы бойынша есептейді [ммоль/л]

 

 мұнда V1 зерттелетін судың көлемі, мл;

V2 — комплексон III ерітіндісінің көлемі, мл;

N2 — комплексон III ерітіндісінің эквиваленттік концентрациясы,  моль/л;

1000 — моль/лді  ммоль/лге ауыстыратын коэффициент.

Тәжірибенің қорытындыларын кестеде келтіріңіз.

 

10.1  К е с т е

Комплексон III  ерітіндісінің көлемі,

V2

Комплексон  III  ерітіндісінің эквиваленттік концентрациясы,

N2

Зерттелетін судың көлемі,

V1

Судың жалпы кермектілігі ,

Кж

 

 

 

 

 10.2.2 Судың карбонаттық және бейкарбонаттық кермектілігін анықтау

Судың 100 мл цилиндрмен өлшеп алып конустық колбаға аударыңыз. Зерттелетін суға колбадағы ерітінді интенсивтілігі бойынша «титрлеуге

дейін» бақылау ерітіндісінің бояуына жақын болатындай метил қызғылт-сары индикаторының ерітіндісін тамшылатып құйыңыз.

Дайындалған сынаманы тұз қышқылы ерітіндісімен индикатордың бояуы сарыдан қызғылт-сарыға (қызғылт емес!) өткенге дейін титрлеңіз. Титрлеулің нәтижесін жазып алыңыз.

Титрлеуді тағы бір рет қайталаңыз. Екі титрлеудің нәтижелері жақын болса (ΔV≤0,1 мл), судың карбонаттық кермектілігін есептеңіз. Кері жағдайда судың тағы бір сынамасын титрлеңіз. Судың титрлеуіне кеткен тұз қышқылы ерітіндісі көлемінің орташа мәнін табыңыз.

Судың карбонаттық кермектілігін эквиваленттер заңы бойынша есептейді [ммоль/л]

 

 мұнда V1зерттелетін судың көлемі, мл;

V2 HCl ерітіндісінің көлемі, мл;

N2 — HCl ерітіндісінің эквиваленттік  концентрациясы, моль/л;

1000 —моль/лді  ммоль/лге ауыстыратын коэффициент.

Судың бейкарбонаттық  кермектілігін Кбк = Кж - Кк  формула бойынша есептейді

Тәжірибенің қорытындыларын кестеде келтіріңіз.

 10.2 К е с т е

HCl ерітіндісінің көлемі,

V2

HCl ерітіндісінің эквиваленттік концентрациясы,

N2

Зерттелетін судың көлемі,

V1

Судың кермектілігі

карбонаттық, Кк

бейкарбонат-

тық,  Кбк

 

 

 

 

 

 10.3 Бақылау сұрақтары мен есептері

 1. Кермектілік иондарына қандай иондар жатады?

2. Су сапасының қандай технологиялық көрсеткішін кермектілік деп атайды?

3. Неліктен кермекті суды жылу- және атомдық электр стансаларында бу өндіруде қолдануға болмайды?

4. Суды жұмсартудың қандай әдісі термиялық деп аталады? Суды бұл әдіспен жұмсартқанда қандай химиялық реакциялар өтеді?

5. Тұндыру әдісімен судың жұмсартуын қалай жүргізеді? Мұнда қандай реагенттер қолданылады? Қандай реакциялар жүреді?

6. Суды ион алмасу әдісімен жұмсартуға болады ма?

7. Суды жұмсарту үшін қандай процесті жүргізу қажет: катиондау ма, аниондау ма? Неліктен? Суды ион алмасу әдісімен жұмсартуда өтетін реакция теңдеулерін жазыңыз.

8. Судың жалпы кермектілігін қалай анықтайды?

9. Судың карбонаттық кермектілігін қалай анықтайды?

10. Судың бейкарбонаттық кермектілігін қалай анықтайды?

11. Судың жалпы кермектілігі 4 ммоль/л тең. Ионалмастырғыш сүзгіден   судың 100 л өткізілген. Кермектілігі 0,5 ммоль/лге дейін төмендесе, Са2+ және  Mg2+ эквиваленттерінің қанша молі сүзгіде ұсталып қалды?   

12. Судың жалпы кермектілігін анықтағанда судың 200 мл титрлеуге Сэ = 0,1 моль/л комплексон Ш ерітіндісінің 8 мл кетті. Жалпы кермектілікті есептеңіз. Жауабы: 4 ммоль/л.

13. Судың 200 мл титрлеуге Сэ = 0,05 моль/л тұз қышқылы ерітіндісінің 8 мл кетті. Карбонатты кермектілікті анықтаңыз. 

Жауабы: 2 ммоль/л.

14. а) судың 200 мл  титрлеуге Сэ = 0,05 моль/л комплексон III ерітіндісінің 7,6 мл кетті; б) судың 100 мл титрлеуге Сэ = 0,1 моль/л тұз қышқылы ерітіндісінің 1,5 мл кетті. Судың жалпы, карбонаттық және бейкарбонаттық кермектіліктерін анықтаңыз. Жауабы: 1,9; 1,5; 0,4 ммоль/л.

Е с к е р т у : Құрамы 1/2Са2+ және 1/2Mg2+ бөлшектері үшін кермектілік ммоль/л өлшенеді (яғни кермектілік иондары эквиваленттерінің ммоль/л).

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

 1. Бірімжанов Б.А. Жалпы химия. – А.: Мектеп, 2001.

2. Пірәлиев С.Ж., Бутин Б.Н., Байназарова Г.М., Жайлау С.Ж. Жалпы химия. – Алматы, 2003.- т.1-2.

3. Аханбаев К.А. Жалпы және анорганикалық химия. – А.: Мектеп, 1987.

4. Коровин Н.В. Общая химия. - М.: Высшая школа, 2005.

5. Харин А.Н., Катаева Н.А., Харина Л.Г. Курс химии. - М.: Высшая школа, 1983.

6. Дробашева Т.И. Общая химия. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2004.

7. Гольбрайх З.Е., Маслов Е.И. Сборник задач и упражнений по химии. - М.: Астрель, 2004.

8. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. - М.: Интеграл-Пресс, 2004.

9. Задачи и упражнения по общей химии под ред. Коровина Н.В. - М.: Высшая школа, 2004.

10. Лидин Р.А., Молочко В.А., Андреева Л.Л. Задачи по неорганической химии.- М.: Высшая школа, 1990.

 

Мазмұны  

Кіріспе

1 № 1 зертханалық жұмыс. Бейорганикалық қосылыстардың кластары

2 № 2 зертханалық жұмыс. Эквивалент және  эквиваленттің молярлы    массасы

3 № 3 зертханалық жұмыс. Химиялық реакциялардың кинетикасы

4 № 4 зертханалық жұмыс. Химиялық тепе-теңдік

5 № 5 зертханалық жұмыс. Тұздар  гидролизі

6 № 6 зертханалық жұмыс. Тотығу-тотықсыздану реакциялары

7 № 7 зертханалық жұмыс. Металдардың кернеу қатары және гальваникалық элементтердің  жұмысы

8 № 8 зертханалық жұмыс. Электролиз

9 № 9 зертханалық жұмыс. Металдардың  коррозиясы

10 № 10 зертханалық жұмыс. Суды жұмсарту және кермектілігін

анықтау

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі