Fizikaviy kimyo O.M.Yoriey 2013

O.M.Yoriyev, D.A.Karimova
FIZIKAVIY
KIMYO
Toshkent - 2013
O'ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O'RTA
M AXSUS TA’LIMI VAZIRLIGI
O. M. Yoriyev, D. A. Karimova
FIZIKAVIY KIMYO
O ‘z bekiston Respubiikasi Oliy va o ‘rta maxsus ta ’Urn
vazirligi oliy o ‘quv yurtlari talahalari uchun o ‘quv
qo ‘llanma sifatida tavsiya etgan
«TAFAKKUR B O ‘STONI»
TOSFIKENT-2013
UO‘K:544(075)
KBK 24.5 ya 73
Y-63
Fizikaviy kim yo: o ‘quv q o ilan m a /O.M.Yoriyev D.A.Karimova;
0 ‘zbekiston Respublikasi Oliy va o ‘rta maxsus ta'lim vazirligi.Toshlcent; Tafaklcur bo‘stoni 2013-240 b.
KBK 24.5 ya 73
Y-63
Taqrizchilar:
B. F. Muhiddinov -N D K I Ilmiy ishlar bo‘yicha prorektor,
k. f. d., prof.
N. A. Xolmurodov -N D PI «Kimyo va ekologiya» kafedrasi
dotsenti, k. f. n.
F. E. Umirov-NDKI «Kimyo va kimyoviy texnologiya»
kafedrasi mudiri, t. f. n., dots.
ISBN-978-9943-4237-70
Mazlcuro'quv qoUanmada termodinamika asoslari, Termodinamika 1, II,111,
qonunlari,Gibbs va gelmgols energiyasi eritmalar, kimyoviy kinetika va kataiiz
haqidagi ma'lumotlar to ‘Iiq yoritib berilgan, shunindek.pedogogik texnologiya
elementlardan foydalanib, dars o ‘tish usullari, fanga oid tayanch iboralar, glossariylar ham bayon etilgan.
Ushbu «Fizikaviy kimyo» fanidan o'quv qoilanm asi pedagogika oliy o ‘quv
yuitlarining bakalavriat 5140300 «Kimyo» ta’lim y o ‘nalishi uchun m oijallangan.
UO‘K:544(075)
KBK 24.5 ya 73
ISBN-978-9943-4237~70
© «TAFAKKUR BO‘STONI»
nashriyoti,2013-y
SO‘ZBOSHI
Kitobxonlar e ’tiboriga havola etilayotgan ushbu o ‘quv qo'llanma «Ta’lim to‘g ‘risida» gi Qonun, «Kadrlar tayyorlash milliy dasturi»da ko‘zda tutilgan vazifalar asosida, ta ’lim sohasida amalga
oshirilayotgan islohotlarni e ’tiborga olib hamda «Fizikaviy kimyo»
fanidan tasdiqlangan namunaviy o ‘quv dasturi, «Davlat ta ’lim
standartlari» va 0 ‘zbekiston Respublikasi Oliy va o ‘rta maxsus
ta ’lim vazirligining 2006-yil 30-noyabrdagi «Oliy va o ‘rta maxsus,
kasb-hunar ta ’limi muassasalarini zamonaviy o ‘quv adabiyotlar bi­
lan ta ’m inlash to ‘g ‘risida»gi 5/3 Qarori talablari asosida yozildi.
0 ‘quv qo‘llanmada o ‘quv materiallarining ketma-ketligi, haj­
mi, bayon etilishi, nazariy jihatdan chuquriigi va amaliy tomondan
talabalar tanlagan ixtisosligi doirasida egallashlari lozim b o ‘lgan
bilim va ko‘nikmalar hisobga olingan.
0 ‘quv qo‘llanmada fizikaviy kimyo va unda o ‘rganiladigan
mavzular ketma-ket berilgan. Talabalarning o‘zlashtirishlari oson
va qulay b o ‘lishi hamda o ‘quv qo‘llanmaning samaradorligini oshi­
rish m aqsadida jadvallar, k o ‘plab tasviriy vositalar (chizmalar,
rasmlar), ilovalar va o ‘z~o‘zini nazorat qilish uchun testlarga keng
o ‘rin berilgan. M avzularni yoritishda ilg‘or pedagogik va axborot
texnologiya elementlaridan foydalanilgan.
0 ‘quv q o ‘llanma yetti bobdan iborat bo‘lib, turdosh darslik va
o‘quv qo‘llanmalardan farqli ravishda, fanlararo va Oliy ta ’limning umumiy o ‘rta, o ‘rta maxsus, kasb-hunar ta ’limlari orasidagi
bog‘lanishga ham yetarlicha e ’tibor qaratilgan.
Ushbu o ‘quv qo‘llanm a aynan pedagogika oliy o‘quv yurtlari
talabalari uchun m o ‘ljallangan b o ‘lib, fandan lotin yozuviga asos­
langan o ‘zbek alifbosida o ‘quv adabiyoti y o ‘qligini nazarda tutib,
mualliflar o ‘zlarining uzoq yillar davomida Oliy o ‘quv yurtlarida
«Fizik-kimyo» fanini o‘qitishda to‘plagan tajribalari asosida yozilgan.
3
0 ‘quv qo‘llanma asosan, Oliy ta ’limning baknhivrinl 5I4()300
«Kimyo» taMim y o ‘nalishi uchun m o ‘IJallangati ho'lili lindan (exnika va tabiiy fanlar ta ’lim yo‘nalishi talabalari liam loydiilaiiislilari
mumkin.
M azkur o ‘quv q o ‘llanma lotin ahfbosida ilk maria chop rlilganligi bois, ayrim xato va kamchiliklardan xoli boliuasli)',i mumkin.
Shu sababli o ‘quv qo'llam naning mazmunini boyilisli)',a i|arat¡lgan
har qanday fikr va mulohazalar mamnuniyat bilan (|ahiil (|ilinacli
M iK illifh ir
KIRISH
FIZIKAVIY KIMYO FANINING PREDMETI.
MAQSADI VA VAZIFALARI
Tabiiy ilmiy fanlar o‘zining rivojlanish jarayonida inson faoliyatiga borgan sari ko‘proq ta’sir ko‘rsatmoqda. Mexanika, optika,
elektromagnetizm qonuniarini tushunmay turib, rivojlanish taraqqiyotini ko‘z oldimizga keitirishimiz qiyin. Matematik bazasiz texnika sohasida tajriba almashish mumkin emas. Shuningdek, biz yashab turgan davrda kimyo fanining va kimyoviy bilimîarning alohida ahamiyatga ega ekanligi hech kimga sir emas. Inson faoliyatining
deyarli barcha sferalarini kimyolashtirish ilmiy-texnika taraqqiyoti
rivojlanishining obyektiv qonunidir.
Fan-texnikaning hozirgi taraqqiyotida malakali kimyogar mutaxassislar kimyoning boshqa sohalari bilan bir qatorda fizikaviy
kimyoni ham chuqur bilishlari talab etiladi. 1750-yilda Fizikaviy
kimyo fani atom, molekula, moddalardagi hodisalar, kimyoviy
o‘zgarishlar va tuzilishlarni fizika usullarida o‘rganib, fizika
qonun-qoidalari asosida yechib beradigan fan sifatida vujudga keldi.
M a’lumki, moddiy olamning harakat qonuniarini, jumladan,
kimyoviy jarayonlarni, asosan, ikki usul bilan kuzatish-tajriba va
fikrlash y o ii bilan o‘rganish mumkin.
Kuzatish-tajriba usuli asosiy usul b o isa ham, uning vositasida
turli kimyoviy jarayonlarni, ulardagi umumiy lik, farqni va umum­
lashgan qonuniyatlarni bilib boimaydi.
XVIII asrning o'rtalarida buyuk rus olimi M. V. Lomonosov
tabiat sirlarini, shu jumladan, kimyoviy jarayonlarni o ‘rganishda
kuzatish tajriba usuli bilan bir qatorda filaiash usulini ham tavsiya etdi va yuqorida bayon etilgan vazifalarni hal etuvchi «Nazariy
5
kimyo» fanining yaratilislii Iteraldigini, yii'iii kiiiiycviy jiunyoïiiarni oi'ganishda fizika qonunlari va usulkirij-'.ii asti'.hmi'.li lo/.imligini
maslahat berdi va bu yangi fanni «Fizikaviy kini\o>. iioini bilan
atadi.
Fizikaviy kimyoning nomi va uning v;i/ilii\i hirim'hi marta
M. V. Lomonosov tom onidan 1755-yilda uniiig «I linjitiiy li/ikaviy
kimyo» kitobida berildi. Fizikaviy kimyo muiiikkal) luoddalarda
sodir boiad ig an kimyoviy jarayonlam ing sababiiii (i/ikii i|i)iiuiikiri
vatajribalari asosidatushuntiruvchi fandir. Shunday tiilib, li/ikaviy
kimyo kimyoviy jarayonlam ing umumlashgan t|oiiuiiL'iii va ular
orasidagi bogianishlarni aniqlaydigan fandir. Fizikaviy kiiiiyt) llini
bu vazifalarni yechishda, asosan, termodinamika, mok-kuhii' kinctik nazariya va kvant mexanika usulidan foydalanadi.
Termodinamika usuli termodinamikaning uch qonuniga asos­
langan b o iib , unda uzoq vaqt davomida to ‘plangan tajriha va ku/.atish natijalari umumlashtirilgandir. Bu usulda termodinamikaning
uch postulatidan foydalanib, aniq natijalar olinadi. Termotlinamika
usulida sistemadagi moddalar molekulalarining tuzilishini bilish
shart emas. Y aiii, bu usul vositasida jaryonning mohiya(i oytlinlashmaydi. Bu usulning yana bir xususiyati shundaki, unda sislomaning umumiy xossalari bilan ish k o ‘riladi.
M olekular k in e tik yoki statistik u su ld a sisteman! tashkil oUivchilarning xossalari tekshirilib jamianadi. Bu usuldan Ibydalanish
uchun, asosan, sistemaning tuzilishini bilish kerak. Biroq, bu usulda
ko ‘pinchataxm in qilishga va soddalashtirishgayoi qo‘yiladi. l )shbu natijalarning bir oz noaniq chiqishiga sabab b o ia d i. Bu usulda
jarayonning mohiyati oydinlashadi. Termodinamika va molckular
kinetik usullar bir-birini toid iru v ch i usullardir.
Kvant mexanika usuli, asosan, moddalarning tuzilishini
o iganishda qoilaniladi. Fizikaviy kimyo so f nazariy fan b o iib ,
unda faqat sof nazariy usullardan foydalaniladi, deyish noto‘gi'idir.
Chunki, fizikaviy kimyo fani kimyo fanining boshqa boÜmlari
kabi tajribalarga tayanadi.
Fizikaviy kimyo mustaqil fan sifatida birinchi marta 1865-yil6
da Xarkov universtitetida N. N. Beketov tomonidan o ‘qitila boshiangan. Lekin uning ayrim qonunlari ancha ilgariroq kashf etilgan.
Fizikaviy kimyo aniq fan bo‘lib, nazariy qarashlarning eksperemental usullari fizikaning mantiq va matematik qonun va qonuniyatla ridan keng foydalanadi. Bu esa jarayonlarning qanday borishini va
sodir bo‘ladigan o ‘zgarishlarni oldindan aytib berish imkoniyatini
beradi.
XX asrda fizikaviy kimyo fani ju d a katta sur’at bilan rivojlandi.
Bunga sabab uning kimyo fani sanoatining asosiy talablariga to ‘la
javob beradigan yo‘nalishidir.
M a’lumki, kimyo fanining anorganik kimyo b o ‘limi noorganik
moddalarning organik kimyo bo‘limi organik moddalarning olinish
y o ‘llari va xossalarini analitik kimyo eritmalarning sifat miqdoriy
tarkibini tekshiradi. Fizikaviy kimyo fani esa kimyoviy jarayonlarni har tomonlama va kim yoviy jarayon bilan yondosh boradi­
gan fizikaviy jarayonlar bilan kompleks ravishda tekshiradi va
o ‘rganadi.
Kimyoviy jarayonlarda qanday moddalar ishtirok etishidan qat’i
nazar, fizikaviy kimyo qonunlari o ‘z kuchini saqlaydi. Kimyoviy
jarayonlarning borish yoki bormasligi to ‘liq yoki noto‘liq borishi
uning bilan yondosh boradigan fizik hodisalar bilan bog‘liqligini,
borish tezligini, mexanizmini va hokazolarni o ‘rganadi. B a’zan
kimyoviy jarayon sistema aregat holatining o ‘zgarishi va fazalar
b o ‘yicha taqsimlanishi bilan sodir b o ‘ladi. Fizikaviy kimyo reaksi­
yaning tezligiga turli omillarning ta ’siri, reaksiyaning y o ‘nalishini
tezlatish, xalal beruvchi yo‘nalishini sekinlatish yo‘llarini ko‘rsatib
beradi.
Bu sohadagi tekshirishlar reaksiyaning borish mexanizmini oydinlashtirib beradi. Bu sohadagi tekshirishlar reaksiyaning borish
mexanizmini oydinlashtiradi. M oddalarning tuzilishini o ‘rganib
moddalarning reaksiyaga kirishish qobiliyati va bu qobiliyatlar
yondosh holda ta ’sir etuvchi kuchlarga ham bog‘liq ekanligini
tushuntiradi. Demak, fizikaviy kimyo reaksiyalarning nazariy va
amaliy mohiyatini ochib beradi.
7
Fizikaviy kiiiiyo soliaMil.i i|,iini n I" I nlnnl n i Immi i .Ii olilt hi>rd i i a r , j u m l a d a n , IluMiî<Uliii ................... h li | ( i i -.i >i i i hm i I ' HH .’0 0 9)
Respublikam i/da li/ik - kim \o Inniiii 11vi <|I.hum i 11>11 iMiiml'.ib hissa
q o ‘s h g a n o l i m l a r d a n hiri ( ) / ! > I \ ü I .mIm i i h i t ......... ..........
ilm iy ish la ri sirt
h o i l i s n l a m i n h m i h .Ium
i l i l h h ' mi . d i
Ik kin ­
c h i j a h o n u r u s i i i lii)’a)!;nulaii l-.rsm n l i u i l i lui.i i.|ii|nili |,ii,i\onhir
k i n e t i k a s i n i o ‘ rga ni silga
m urakkab
o ‘r g a n i b ,
k im y o v iy
chuqur
kiic.luli
rcakM \alaiiiiiii'
ilm iy
likrini
i o n l i k a ta iiz so ha sida liam
lo n itla r ish tiro k id a
trom eta nning
fu rfu ro l
1'
II
\a
m iiliin i
I'm
lum n'
I im iil
,iit(i',.ilui
r.hlai
i i
• i
niii.illili
lu
ilm i i>iiiq
mi
.u n . - m i n i
1... I i l i
clirlai
I’ldid ii. i
l'hikn
a
bilan
koudi'iü.aiM s n a
lu
, i >,h m
p iiim iili
e t e r i f i k a t s i y a s i , f e n o l n i n g a l s c l o n h i l a n k i M n l . n , u .i\ a a
siya si va boshq a la rning
kinclikaiani
o i|mihIi
reaksiyalar te zlig i ni o s h in iv c h i m a hsnlnila i
lig in i
oshiruvchi
siiatida
ishiali.sh
()lim
iplili
ni-
.piiilar
l'n ir, ira k-
lim iila in i
l in iv d v iy
I u i m I hi> h J i n i n i i u d o r -
iiiunil inluM ni
R u s t a m o v m e t a l l a r i s h t i r o k i t l a ( k a l a h / a l o i l ai
i .IihiI.hIi
a l a i n l a ) ha
y a l a r n i n g k i n e t i k a s i va m o x a i i i / i n i i i i n ' i¡'a iu'.li)'a
1 1. K .
.m i r a k s i -
lu n m
aM i-riili
v a fu r fu r o ln in g d i s p r o p o r s i y a l a n i s h ( v a k M \ a M k n u M i l m i i i h i p a n ib ,
f a n u c h u n m u h im
m a ’ lu m o lla rn i olishda
iiim a lla i|
hn
hli
Olim o ‘zining pedagogik va ilmiy ishiaii hil.ui hn qaioida jamoat vazifalarini bajarishda ham liiol islihiok lidi ilnaiiddin
Rustamovich Rustamov respuhiikada kimyo hilnnlaimi kt-ng
tarqatish va targ‘ib qilishda ham namiinali ishiaini amal,"a (i;.lm\li.
0 ‘zbektilidakim yoterm inologiyasi m aium onm ni.i am \aiali'.hda
qatnashdi, maktab hamda oliy o'quv yurllari lalabalaii iirlnin 7 la
darslik va b i r nechta o ‘quv qoMlanmalarini yo/di « ( ¡Vhrkislonda
xizmat k o ‘rsatgan fan va texnika arbobi» degan la\riv iinvon sohibi. 0 ‘zbekistonda fan va ta ’limni tarc|qiy ellirishdaci lidoyiligi
hamda samarali faoliyatini hukum atim i/ yuksak baholab, hir t|ancha orden va medallar, faxriy yorliqlar bilan (aqdii ladi.
H am d am U sm onovich Usm onov (1916 1994) o '/h ck kiniyogari, 0 ‘zbekiston Respublikasi FA akademigi. 1937-yilda ()Mla
li n u i v a l i a c i i y a l l i
8
Uigal-
lab, fizik-kimyo kafedrasida aspiranturaga qabul qilindi. 1941-yilda kimyo fanlari nomzodi ilmiy ishini hjmoya qilgan. 1950-yili
H. U. Usmonov 0 ‘zbekistonda birinchi bo‘lgan tabiiy polimerlar
kimyosi laboratoriyasini tashkil qildi. 1954-yilda doktorlik ishini
himoya qildi. 1959-yili 0 ‘zR FA da polimerlar kimyosi institutini
tashkil qildi va uni boshqardi. Asosiy ilmiy y o ‘nalishi fiziologik
kimyo va polimerlar texnologiyasiga oiddir. Olim rahbarligida pax­
ta sellulozasini modifikatsiyalashning yangi usullari ishlab chiqildi. H. U. Usmonov polimerlar kimyosi va fizik-kimyo ustida ham
diqqatga sazovor ishlar qildi. Selluloza tolalarining fizik-kimyoviy,
mexanik va eksplutatsion xossalardagi farqlar sababini olim gipotezasi yordamida tushuntirildi. H. U. Usmonov g ‘o ‘zapoya va paxta
chiqindilaridan sanoat miqyosida fiíydalanish sohasida ham ancha
ishlar qildi. Uning rahbarligida chigitdan momiqni kimyoviy y o ‘l
bilan ajratib olish va undan fiDydalanish b o ‘yicha hamda g ‘o ‘zapoya
gidrolizi ustida fijndamental ishlar olib borildi. Olimning tabiiy po­
limerlar sohasinigina emas, balki sintetik polimerlar ustidagi ilmiy
kuzatuvlari ham ko‘pchilikka m a’lum. H. U. Usmonov o ‘zining
ilmiy faoliyatini pedagogik ishi bilan qo‘shib ohb bordi. Uning
rahbarligida 11 nafar doktorlik, 50 nafardan ortiq xodim nomzodlik
ishini him oya qildi. Olim monografiya yozdi, 250 dan ortiq ilmiy
maqolalar e ’lon qilgan. Uning ilmiy ishlari Ruminiya, Chexoslovakiya, AQSH, Fransiya va boshqa mamlakatlarda m a’lumdir. FI. U.
Usmonov o ‘lkamizda kimyo fani va sanoatini rivojlantirish, ilmiy
pedagogik kadrlar tayyorlash borasida katta xizmatlari ham da jamoat ishlaridagi faol ishtiroki uchun orden, medal va faxriy yorliqlar bilan taqdirlangan. Unga «Ozbekistonda xizmat k o ‘rsatgan
Fan va texnika arbobi» faxriy unvoni hamda Beruniy nomidagi Respublika davlat mukofoti berilgan. Fí. U. Usmonov 0 ‘zbekistonda
polimerlar kimyosi taraqqiyotini boshlab bergan, makromolekular
birikmalar kim yosi sohasiga katta hissa qo‘shgan olimlardandir.
U olib borgan tadqiqotlar 0 ‘zbekistonda polimerlar kimyosining
jadal su r’atlar bilan rivojlanishiga olib keldi.
Karim Sodiqovich A xm edov (1914-2004) kim yogar olim,
9
0 ‘zbekiston FA akiiclciDicj. (> /tn-l I'.IimiJ . i . i m.ii I n i „ili-.aii fan
va texnika arbobi, kimyo l.iiiliin ilnlim i pmh .m l‘M7-yik1a
0 ‘rta Osiyo Davlat Linivi-i'siU'li (liii/ii|'i I I ^ M i mmiiii' , ilhu|iyatli
tugatgan. 1937-194l-yillai(la
I 'i i I h | hi\ iMimiilagi
fizik-kimyo institiitida islilai'.an
K. S. A x m e d o v h)53- yi l il . ii i I n ' J i l u i i I i n l,ii imiM'i'silclida
tashkil
etilgan
kol l o i i l
ki i u Mi
I ,\l. ,|i,i
n u hl i i
bo'lgan.
K. S. A x m e d o v n i n g i l m i y islilai i liilni\ \ ih|Mi m Ii . | m i ,h ,i',U'inalar
v a u l a r n i n g k o l l o i d - k i m y o v i y x o s s a i . n n n o iriiiii ,I iim li.ii’ islilang a n . T a b i i y y u q o r i d i s p c r s l i s i s l r m . i l a i i i i n i ' > li I i m l iiu iil
\ossa-
l a r i ni o ‘r g a n i s h a s o s i d a O ' / b i ' k i ' . l o m l . i i ' i iii|iicn| \. i iM.ilillami lioy i t i s h n i n g e l e k t r o f o r e l i k iisiiliiii l akl i l i lili
I.
s h u l x a s i v a g i d r o l i z a t o r l a r n i n ; . ’, I i / i k L iiiiniis i \
\
iiii c|n\ p a x t a
m i . ..ilaiini o
ijsiitdi,
l i g n i n v a g ‘o ‘z a p o y a n i k i s l o l a b i l a n I'.lil.r.li ii,iii|,i .nl.i lani h o ’ Igan
y i r i k t e s h i k l i a d s o r b e n t o l i n d i . unin^' l i / i k l i i n \ m i \
a d s o r b s i o n q o b i l i y a t i a t r o l l i c h a i c ks l i i i i l di
< ) hni o
.nwalari va
^(ldlnllal■i b i ­
l a n b i r g a l i k d a x a l q x o ‘j a l i g i n c l i u n a l i a n n s ali'.i i f .i Im Ij'.in s u v d a
eru vch i p o lim e r preparatlarini olish uslida ishkuh
K. S. Axmedov rahbarlik ciilayol^'.an Lilidi.ili'iisada sinlclik
yuqori molekulali birikraalar asositia «K» m-i iy:r.ula)’i pu'parallar
sintez qilindi, bu preparatlarning luprot] slrukhiiasnii yaxsliilashi
aniqiandi hamda m a iu m b o ig an «Kriliniu)) anu'iika pirjiamtlaridan barcha xossalari bilan ustun luiislii lajiibada ishollandi.
K. S. Axmedov rahbarligida olib borilgan ishlainin)' ikkinchi
yo‘nahshi sintetik polimerlarni va konscnlrlaiijjan I'lilmalarning
struktura mexanik, fizik-kimyoviy hamda iciniokimyoviy xossalarini o‘rganishga bagishlangan. Sintetik va ha’/i bir lahiiy poli m erlarningerishv ab o ‘kishjarayonlarini ham kii/al|!,an. iiu ishlarni
bajarishjarayonida K. S. Axmedov yangi tahlil usullari. boi<ish va
erishni yuqori haroratda tez uchuvchan crilmalardagi polimerlar ningyopishqoqliginioichovchi asboblarni yaraldi. Mu asboblaresa
turli laboratoriyalardan keng o i'in egalladi. K. S. Axmedov rahbar­
lik qilgan laboratoriyalarda xalq x oialigining ko^pgina tarmoqiari
uchun zarur b o ig a n anion, kation va polimer sirt faol moddalar
10
sintezi hamda xossalari o ‘rganildi. Uning rahbariigida 21 nafar fan
nomzodi va fan doktorlari yetishib chiqdi. U fanni rivojlantirishdagi va malakali kadrlar tayyorlashdagi xizmatlari uchun «El-yurt
hurmati» ordeni bilan mukofotlangan.
«Kadrlar tayyorlash milliy dasturi»da uzluksiz ta ’lim kadrlar
tayyorlash tizimining asosi va kadrlar tayyorlash milliy modelining
tarkibiy qismlaridan biri, deb ta ’kidlanadi Uzluksiz ta ’lim tizimi
o ‘quv-tarbiya jarayonining ham ma bosqichlarini qamrab oladi
hamda har tomonlama yetuk barkamol avlodni yetishtirish uchun
shait-sharoitlar yaratadi. Ta’lim jarayoni murakkab hamda k o ‘p
qirralidir. B u jarayonning muvaffaqiyatli va samarali natij asi ta ’lim
jarayonining qonun qoidalari, ya'ni ta ’limga qo‘yilgan didaktik talablarga qay dara.jada amal qilishlariga b o g iiq .
Ta’lim jarayonida muvaffaqiyatlarga faqat bilim berishda o ‘quvchi, talabaning o ‘ziga xos shaxsiy xasusiyatlarini hisobga oiganda
erishish mumkin. Shuning uchun o ‘qituvchilarda bolalar psixologiyasiga tegishli bilimlar yetarli boTishi lozim.
Dars jarayonida shu sinf o ‘quvchilariga tegishli umumiy xususiyatlarni va har qaysi o ‘quvchiga tegishli xususiyatlar ta ’limning har
bosqichida e ’tiborga olinishi kerak. Bunga erishish uchun o ‘qituvchi o ‘quvchilarni kuzatishi va ularning ruhiy olamini o ‘rganishi
lozim. Faqat shundagina o ‘quvchidagi kamchiliklarlarning kelib
chiqishi sabablari aniqlanadi va ularning bartaraf qilish uchun izlanishlar olib boriladi.
0 ‘quv yuitlarida beriladigan bilim ilmiy xarakterga ega b o ‘lishi,
texnika va fanning so‘nggi yutuq va kashfiyotlarini o ‘zida ifoda
etishi lozim. Shunday ekan, o ‘quvchi ilm fandagi yangiliklardan
xabardor bo‘lishi lozim.
Fizikaviy kimyo predmeti ham boshqa fanlar qatori hozirgi
barkamol avlodni tarbiyalab voyaga yetkazishga xizmat qiladi.
[3u buyuk maqsadni amalga oshirish uchun fizikaviy kimyo kursini o ‘qitishda uning ta ’limiy, tarbiyaviy va rivojlantiruvchi funksiyalari birligini ta ’m inlash zarur.
Fizikaviy kimyo kursini о ‘qitish jarayonida quyidagilarni amalII
ga oshirish asosiy Vii/.ila ItoMili li'rinlil.iiKuh I m i u i i i i i ’ ni|,!, iniihira
tayaneh bihmlarini (tiisliiiiK lia
ii.i/ai i\.il.ii \o U limning
asosini) o‘quvchilar tiisliuii^’iui luihlinr /l.i'.hlii il> hIi J i I i i i if’.n L-rishish.
Ilmiy materialistik diinyociarasliiiii ‘.liai llaiilii r.li
Ë k o lo siy a
1^
kiiiiy ii
I
1
I
I
Tâlsâfe^-*- -^I'i/ik-kiiiiyo I ►1MiiiriiiiiiikiiI
E k o lo g iy a T
I I ’cikiH.oL'.ikii I
1 ...............
1
0 ‘quvchilarda hozirgi jainiyal iivo|i)'a ijnltiy iiiimosahatda
bo‘lish, mehnatsevarlik fangit qi/iqisli lahialfa rliliynlkoroiia munosabatda boMishni va asrasli kabi liislnllaiiii lailnyala'.h, O 'quv chi 1arda tafakkurni rivojlantirish lanni niii'.laqil holda laol cgallash
kabilarni uyg'unlashtirish. Ta’lim jarayonida hihtiaslikdan bilishga, sayoz bihshdan aniq va chiiqur hilisliv’a lonum yoki oddiydan
m urakkabga boriladi. Ushbu o'quv qo'llaniiiani )o/jslula ana shu
yuqorida aytilgan fikrlar e ’tiborga olingan,
Fizikaviy kimyo fani kimyoning bosluja haivha sohalari, shu ningdek, pedagogika, psixologiya, malcmalika, li/ika, inlbrmatika,
falsafa, ekologiya, mikrobiologiya va boshi|a ko'pi’ina i'anlar bilan
birgalikda faoliyat yuritib, mazkur fanlarning yutucjlariga layanadi.
Savol va topshiriqlar
1. Fizikaviy kimyo fani haqida nimalarni bilasiz?
2. Fizikaviy kimyoning tekshirish ohyekllarini lushimlirih hering.
3. Rustamov H. R. ningfizikaviy kimyoning rivojlanishidufii xizmatlari
haqida bilasizmi?
4.Fizikaviy kimyo qaysi fanlar bilan bog'liq holda o'rganilishini lushimtib bering.
5. H. U. Usmonov va uning fandagi xizmatlari haqida nimalarni bi­
lasiz?
12
I BOB. TERMODINAMIKA ASOSLARI. GAZ
HOLATI TENGLAMALARI. IDEAL GAZ TUSHUNCHASI
VA UNING AHAMIYATI
Tabiatdagi barcha moddalar sharoitga qarab turU holatda - qat­
tiq, suyuq, gaz va plazma holatida boTadi. Bu holatlar modaning
agrégat holati, uni tashkil etuvchi zarrachalar orasidagi masofaga
va bu zarrachalar orasidagi o ‘zaro ta ’sir kuchining katta-kichikligiga qarab aniqlaniladi.
M oddaning agrégat holatiga tashqi sharoit - bosim va harorat
katta ta ’sir k o ‘rsatadi. Bosim va harorat o ‘zgarganda moddalar­
ni tashkil etuvchi zarrachalar orasidagi masofa o ‘zgarib, natijada
modda asta-sekin bir agrégat holatdan ikkinchi agrégat holatiga
o ‘tishi mumkin. Masalan, tem ir 1535°C da suyuq hoiatga o ‘tadi.
Qay-nash haroratidan yuqori haroratga qadar qizdirilganda esa
bug‘ga ayianadi, y a’ni gaz holatiga o ‘tadi. Gaz holatidagi havoni
kompressorlarda yuqori bosimda, past haroratgacha sovutish yoTi
bilan suyuq hoiatga o ‘tkazish mumkin. Kimyo sanoatida ana shu
yoT bilan havodan azot va Idslorod ajratib olinadi.
Suv normal atmosfera bosimida 0°C ga qadar qattiq holatda
(muz), 0°C bilan 100°C orasida suyuq holatda va 100°C dan yuqori
haroratda gaz holatida b o ia d i.
B a’zi moddalar tashqi sharoit qancha o ‘zgartirilganda ham hola­
tini o ‘zgartirmaydi. Masalan, kalsiy karbonat, asosan, qattiq holat­
da b o iib , suyuq hoiatga ham, gaz holatiga ham o ik a z ib boim aydi.
Chunki u qizdirilganda suyuqlaniriasdan va bugianm asdan to ‘g ‘ridan to ‘g i i kalsiy oksid bilan uglerod (IV) oksidga (CO^) ajraladi.
Moddalarning agrégat holati o ‘zgarganda xossalari ham qisman
o ‘zgaradi. Shuning uchun moddaning qanday sharoitda qaysi agré­
gat holatda b o iish in i bilish katta ahamiyatga ega.
Moddaning agrégat holati zarrachalarining harakatlanish xarak13
teri bilan farq qiladi. /iin.Kiiiiliiiiiinr rue KiiIIIim/' liiiiiik:i(i plazma
holatidagi moddahirclii lui'liidi I’j.i/m.i |iul.i Mii|nii li!irt)ratlarda
hosil boMadi. Bunda iiioildn inolckiil.i m i I i . i I h m i I h i i i i i i ) > ionlari va
e l e k t r o n l a r aralasliniasi)',ii nyl.iiimli I'lii/inniiiii)' n /i)'.;i xos xusu­
siyati shundan ibonilki. ii iiiiiiiiu.in i.ifl\li()niMi,ililii (iniisbal zaryadlari soni nianliy /iiryadlai '.oni^'ii icni'i. ri:i/niiiiii ko'pincha
zaryadlarning ichki lac|siinliiiii',hi jili.ilitkin hii |in',li ncylral deb
boim aydi. Shuning iicliun nndii /.'uyiulkiinine k'lu.innia liaralcati
vujudga kelib nalijatla |ila/ina ck-klroni;i)'nil li‘!)r;inishlar manbayiga aylanadi. Yuqori liaroralga cg;i ko‘p k(»sniik ¡isniiartla modda
plazma holatida boMadi, pla/m a (i-'rmoyadro jiiiayonlariiii o ‘rga nish paytida laboratoriya qurilnialarida ham hosil c|ilinadi.
I .l. M oddaning gaz holati
Gazlarni past bosim sharoitida bir jin sli sistemalar deb qarash
mumkin. Gaz holatida moddaning zarrachalari (atomlar, moleku­
lalar) orasidagi masofa ancha katta boMadi. Shu sababli ayrim
zarrachalar orasidagi o ‘zaro ta’sir kuchlari ju d a kam bo‘lib, gaz ho­
latidagi moddani istalgancha siyraklashtirishi yoki aksincha, suyuq
yoki qattiq holatga o ‘tgunga qadar siqish mumkin.
Modda gaz holatida ikki, uch va undati ko'p /arrachlardan tarkib
topgan komplekslar hosil qilishi nnimkin. Gaz modda suyuq holat­
ga o ‘tkazilganda uning hajmi minglab marta kamayadi. Bunda gaz
molekulalarining hajmi o ‘zgarmaydi. Balki ular orasidagi masofa
qisqaradi, xolos.
Gazlarda molekulalar orasidagi masofa katta va molekulalar ning hajmi juda kichik boMganligi sababli gazlarga oid qonunlar­
ni kel - tirib chiqarishda gaz molekulalari orasidagi o'zaro ta ’sir
kuchlarini va molekulalari hajmini hisobga olmasa ham boMadigan
gazlar ideal gazlar deb ataladi. Asosiy gaz qonunlari ana shunday
ideal gazlar uchun keltirib chiqarilgan. Gazning holati, asosan, T, p,
F bilan xarakterlanadi. Boyl-M ariott qonuni o ‘zgarmas haroratda
o‘z garmas gaz massasining hajmi va bosimi orasidagi bogianishni
14
ifodalaydi: o ‘z gannas haroratda ( T ^ const) m a ’lum miqdor gaz­
ning hajmi uning bosimiga teskari proporsional bo ‘ladi. A gar p va
Fbilan gazning dastlabki bosim va hajmi p^yaV^ bilan gazning oxirgi bosim va hajmi ishoralansa, B oyl-M ariott qonuni quyudagicha
ifodalanadi: o ‘zgarmas haroratda (T= const) ma ’him gaz massasi­
ning hajmi uning bosimiga teskari proporsional bo ‘ladi:
p - V = const",
p - v = p,-v^-,
V
K
A
V
bunda,/? - gazning bosimi; V - hajmi. Bu qonumii 1662-yil B oylM ariott ta ’riflagan.
Fizikaviy kim yodan qonun-qoidalarni ifodalashning grafik usullaridan keng foydalaniladi. Bosimning hajmga b ogiiqligini diagrammada tasvirlasak (masalan, ideal gaz uchun) ) u holda ezoterma chiziqlari hosil b o ia d i (1-rasm).
1-rasm. Ideal gazning izotermalari.
Rasmdagi izotrmalar turli haroratdagi bir xil miqdor gazga taalluqlidir.Gazlarga doir Gey-Lyussak qonuniga muvofiq, o ‘zgarmas
bosimda m a iu m miqdordagi gazning hajmi uning absolut haroratiga to ‘g ‘ri proporsional b o ia d i, ya'ni:
15
y
r
b u n d a T = t + 2 7 3 , 1 5 ‘’ a b s o l i i l h a ï o i i i l y o k i
II
V■K
'
27 3, 1 . r )
Bosim uchun
I
P = l\-
Agar hajm o ‘zgarmas b o isa , o ‘zgarmas miqdordgi gazning bo­
simi absolut haroratga to ‘g ‘ri proporsional ravishda o ‘zgaradi:
T
•= const.
Gey-Lyussak qonunini grafik tarzda quyidagicha ifodalash
mumkin. Bosim o ‘zgarmas b o ig a n d a ideal gaz izobaralari (2rasm), hajm o ‘zgarmas b o ig an d a esa izoxoralar (3-rasm) deyiladi.
2-rasm. Ideal gazning izobaralari.
16
Gazlarning holati bosim, hajm va haroratga bog‘liq b o ‘lgani sa­
babli bu 3 kattalikni ifodalovchi tenglama gazning holat tenglamasi
deyiladi. Bu tenglamni keltirib chiqarish va tushunish uchun Avogadro qonunini ham bilish kerak. Avogadro qonuniga k o ‘ra bir xil
harorat va bir xil bosimdagi turli gazlarni teng hajmlardagi m oleku­
lalar soni o ‘zaro teng b o iad i.
3-rasm. Ideal gazning izoxoralari.
Ideal gazning holat tenglamasi Boyl-M ariot va Gey-Lyussak
qonuniarini birlashtirib, Avogadro qonunini hisobga olish y o ‘li bi­
lan keltirib chiqarilgan. U quyidagicha ifodaianiladi:
p - V = n -R -T .
Bu tenglama M endeleyev-Klapeyron tenglamasi ham deyiladi.
Bunda n gazning mollar sonini bildiradi. R esa bir mol gazga tegishli o ‘zgarmas koeffitsiyent bo‘lib, uning qiymati gazning turiga
va uning mavjud b o iish shart-sharoitiga b o g iiq emas. U koeffitsi­
yent Universal gaz doimiysi deyiladi:
R=
p .V
va bosim hamda hajm qanday birliklarda o lchanishiga qarab qu­
yidagi qiymatlarga ega b o iad i:
17
I '
:
i? = 0,08205
62400
mol
mi ■mm
ií = 8,313-10
i? = 8,31
R = 1,987
•mol
7 erg
°-mol
J
mol
hall
■mol
M endeleyev-Klapeyron tenglamasi bir mol uchun (n = 1) quyidagi
ko‘rinishga ega:
p -V = R -T
bunda V - bir mol gazning hajmi.
Bu tenglamaga kiruvchi kattaliklardan ikkitasining qiymati
m a iu m b o ig an id a uchinchi kattalikni hisoblab topish mumkin.
Ideal gazning holat tenglamasini keltirib chiqarishda molekulalar ning hajmi va molekulalarning o ‘zaro ta ’sir kuchlari hisobga olinmagan. Real gazlarga o iilg an d a esa bularni e ’tiborga olish kerak
b o iad i. Gaz va suyuqliklar nazariyasini rivojlantirishga katta his­
sa qo‘shgan golland olimi Yan Diderik Van-Der-Vaals ideal gaz­
ning holat tenglamasiga b a’zi o ‘zgartirishlar kiritib, uni real gazlar
uchun tatbiq etsa b o iad ig an holga keltirgan, shu sababli Van-derVaals tenglamasi deyiladi:
{ V - b ) = R- T
18
bunda a - berilgan gaz uchun o ‘zga.rmas kattalik, ~
- gaz moleku-
lalarining ichki o'zaro tortishuv kuchi b o iib , gazning ichki bosimi
deyiladi.
b - molekulaning hajmiga b o g iiq kattalik, lekin u molekula haj­
miga teng emas b ning qiymati molekula hajmidan 4 marta katta
b o iish i aniqlangan. Gazning hajmi kichraygan sari — kattalasha
boradi. F kichi-ayganda V-b ning ham nisbiy qiymati kattalashadi.
Aksincha hajmi katta bo ig an d a, (past bosim va yuqori haroratlar­
da)
nisbat kichik b o ia d i va V ning qiymati kattaligi sababli b
ni hisobga olmasa ham b o ia d i. Katta hajm va kichik bosimlarda
Van-der-Vaals tenglamasini ng bu ikki hadining ahamiyati qolmaganligi sababli yuqoridagi tenglama ideal gazning holat tenglamasiga ayianadi.
Gazlarning molekular kinetik nazariyasiga quyidagi prinsiplar
asos qilib olingan:
1. Gaz zarrachalari to‘xtovsiz betartib harakatda b o ia d i.
Zarrachalar bir yo‘nalishda harakatlanmaydi. Ularning hanima y o ‘nalishlarda harakatlanish ehtimolligi bir xil.
2. Zarrachalar harakatlanayotganda elastik sharlarqonuniga muvofiq bir-biriga va idish devorlariga uriladi, bu
to ‘qnashuvlarda energiya almashinuvi sodir boim ayd i.
3. Zarrachalarning bir to‘qnashuvdan ikkinchi to‘qnashuvga o‘tgan y o i i (erkin harakatlanish masofasi) zarrachaning
oicham laridan ancha katta b o ia d i. Shu sababli zarrachan­
ing massasi m b o ig a n m atem atik nuqtalar sifatida qarash
m um kin.
Kinetik nazariyaga ko‘ra gaz bosimini zarrachalarning idish de­
vorlariga urilisMning y ig in d isi deyish mumkin. Umuman olganda,
19
gaz molekulalari turliclin Ic/lik hilan harkallaïuli, lekin har qaysi
gaz uchun muayyan haroraltla niolrkiilalarnin}’, o'rlacha arifmetik
tezligi o ‘zgarmas kaltalikilir. O 'rlacha ariliuclik (czlik
berilgan
haroratdagi molekulalar Iczliklari yi|.''in(lisitii barcha molekulalar
soniga boMish yoMi bilan lopiladi:
Hisoblashlarda ko‘pincha o'rtacha kvadrat tezlikdan foydalanishga to ‘g ‘ri keladi. O ita c h a kvadrat tezlik o - molekulalar tezliklari kvadratining yig‘indisini barcha molekulalar soniga b o iib
olingan natijani kvadrat ildizdan chiqarish y o ii bilan hisoblab to­
piladi;
+Ü2^ + 0 , / + . . . + U„^
V
n
Gazdagi molekulalarning betartib harakatiga mexanik qonunlar­
ni tatbiq etib, bosim bilan hajmni gaz molekulalari harakatining
o ‘rtacha kvadrat tezligi bilan bo g iay d ig an asosiy tenglama olin­
gan:
p - V = - N -m -ü ^ .
3
Bunda iV - gazdagi molekulalar massasi.
Bu tenglam a 1 mol gaz uchun quyidagicha yoziladi:
p- V - —N. - m - v .
3 °
Bunda Ng - Avogadro soni.
20
Bu tenglamadan foydalanib, ideal gazlarga oid barcha teng lamalarni keltirib chiqarish, molekulaning kinetik energiyasini, gaz
molekulalarining o ‘rtacha harakatlanish tezligini va boshqa kattaliklarni hisoblab topish mumkin.
1.2. Gazlar aralashmasi
Tabiatda va texnikada k o ‘pincha gazlar aralashmasi bilan ish
k o ‘rishga to ‘g‘ri keladi. M asalan, o ‘simlik va hayvonlar havodan
nafas oladi. Havo esa gazlar aralashmasidir. Tuproqdagi havo ham
azot, kislorod, argon, uglerod (VI oksid) kabi gazlar aralashmasi­
dan iborat.
Gazlar aralashmasida past va o ‘rtacha bosimlarda har qaysi gaz
o ‘zining xossalarini saqlab qoladi. Gaz aralashmalari uchun parsial
bosimlar qonuni (Dalton qonuni) katta ahamiyatga ega.
Gazlar aralashmasining umumiy bosimi uning tarkibiga kiruvchi
gazlar parsial bosimlarining y ig ‘indisiga teng. Aralashma tarkibiga
kiruvchilar har qaysi gaz aralashma turgan hajmni egallaganda qan­
cha bosimni ko'rsatsa, shu bosim ana shu gazning parsial bosimi
deyiladi.
Bu qonun quyidagicha ifodaianiladi:
bu ifodaga gazning holat tenglamasini tatbiq etsa b o ‘ladi:
= i?- r - ( « j + «2 + ^ 3 + ••■+ ^ i ) •
Gazlar aralashmasining tarkibini bilgan holda, bu qonundan foy­
dalanib gazlar aralashmasining umumiy bosimini topish mumkin.
1.3. M oddaning qattiq holati
M oddaning qattiq holati agrégat holatlarining biri boTib, u
atomlarning (molekulalar, ionlarning) geometrik jihatdan batartib
21
joylashganligi bilan ajralib turadi. Qatliq holalda modda zarracha­
lari orasidagi masofa shu zarrachalarning o'lcham lariga deyarli
teng boMadi.
Shu sababli zarrachalar orasidagi o'zaro la’sir kuchlari katta
bo‘lgani uchun, qattiq holatdagi moddalar muayyan shakl va hajm­
ga ega boMadi. Qatliq moddalar ichki tuzilishiga, ya’ni zarra­
chalarning bir-biriga nisbatan qanday tartibdajoylashganligiga qa­
rab, kristall, am orf moddalarga bo'linadi.
Bir moddaning o ‘zi ham kristall, ham am orf holatda boMishi mumkin (masalan, kristall hoidagi kvars bilan am orf holdagi
qumtuproq), lekin kristall holat doimo am orf hoiatga qaraganda
‘ barqaror bo‘ladi.
M oddaning am orf holati shakli, optik, mexanik, elektr va bosh­
qa fizikaviy xossalarining anizotropiyasi (ya’ni y o ‘nalishga bog‘liq
bo‘lmasligi) va suyuqlanish haroratining qat’iy muayyan bo‘lmasligi bilan xarakterlanadi.
Tabiatda am orf holatdagi moddalar l<ristall moddalarga qara­
ganda kamroq uchraydi. Tabiiy va sun’iy smolalar doimo am orf
holatda bo‘ladi. A m orf jism larning eng tipik vakili odatdagi silikat
shishadir, shu sababli am orf holat shishasimon holat ham deyiladi.
A m orf m oddalar tuzilishi jihatidan suyuqliklarga o ‘xshaydi va
ulardan zarrachalarining harakatchanligi juda kamligi bilan farq
qiladi. Shu sababli am orf moddalar o ‘ta sovutilgan suyuqliklarga
o ‘xshatiladi.
Kristall holatining asosiy tashqi belgilari moddaning aniq
muayyan haroratda suyuq hoiatga o ‘tishi va tashqi m uayyan geo­
metrik shaklga ega bo‘lishidir. Undan tashqari, kristallning xossa­
lari (masalan issiq o ‘tkazuvchanligi) ham m a yo‘nalishda ham bir
xil b o ‘lavermaydi.
Kristall moddalarda zarrachalar m a’lum tartib bilan joylashgan
bo‘ladi va fazoviy kristall panjarani hosil qiladi. Fazoviy kristall
panjaraning k o ‘p m arta takrorlanib, jism ning butun hajmini hosil
qiladigan qismi elementar yacheyka deyiladi.
Kristall panjaralar zarrachalarning fazoda joylashish xarakteri
22
va zarrachalar orasidagi o ‘zaro ta ’sir turiga qarab molekular, atomli, ionli va metall kristall panjaralarga bo‘linadi.
Bu panjaralarning har biriga kristallik qattiq jism larning m a’lum
tipi muvofiq keladi.
Molekular kristall panjarali moddalarning kristall panjaralari
tugunlarida neytral molekulalar bo‘ladi. Agar molekulalar qutblan­
gan b o ‘lsa, ular bir-biriga qarama-qarshi zaryadlangan qutblar bi­
lan yondashib turadi. M olekulalar qutblanmagan b o ‘lganida ham
ular muayyan tartibda joylashgan boMadi.
Molekulalarning bunday joylashuvini qutichaga to'ldirib qo
yilgan stol tennisi sharehalarining joylashuviga o ‘xshatish mum­
kin. Bunday kristall panjarada molekulalar o‘zaro Van-der-Vaals
kuchlari tufayligina tortishib turadi.
Shu sababli molekular panjara ancha bo‘sh va unda molekulalar
o‘z xossalarini saqlab qolgan bo‘ladi.
Azot, vodorod, kislorod kabi gazlar past haroratda qattiq holat­
ga o ‘tganida molekular kristall panjara hosil qiladi. Oson suyuqlanadigan ko‘pchilik organik moddalar kristallari ham molekular
panjarali boMadi.
Kristall panjaraning ikkinchi tipi ionli kristall panjaradir. lonli kristall panjara ionlardan tarkib topgan bo‘ladi. M asalan, natriy
xlorid (osh tuzi, NaCl) kristall panjarasini olib k o ‘raylik. Unda har
qaysi natriy ioni (Na") oltita xlor ioni (Cl") bilan, har bir xlor ioni
(Cl') esa oltita natriy ioni (Na^) bilan qurshab olingan.
Natriy ioni musbat, xlor ioni esa manfiy zaryadli b o ‘lgani uchun,
bu zaryadlangan zarrachalar o ‘zaro elektrostatik kuchlar bilan tor­
tishib turadi.
Demak, bunday moddalar molekulalarida ionli bog‘lanish mav­
jud bo^ladi. Ion panjarali moddalarning suyuqlanish harorati yuqori
bo‘ladi. Deyarli barcha tuzlar, b a’zi oksidlar va asoslarning kristall
panjaralari ionli bo‘ladi.
Atomli kristall panjara hosil qilgan moddalarda panjara o ‘zaro
puxta kovalent bog'lanish bilan bog'langan elektroneytral atomlardan tarkib topgan bo‘ladi.
23
4-rasm. NaCl ning kristall panjarasi.
M asalan, olmosning kristall panjarasi atomli panjaradir. Unda
har qaysi uglerod atomi boshqa to ‘rtta uglerod atomi bilan b o g ia n ­
gan, Ko valent b o g ia n ish ancha puxta b o ig an lig i sababli bunday
kristallar juda qattiq, suyuqlanish harorati yuqori b o ia d i.
rN
rtiH>
I
5-rasm. Olmosning kristall panjarasi.
24
M etall kristall panjarada musbat ionlar tebranib turadi: musbat
ionlar orasida erkin elektronlar barcha y o ‘nalishlarda harakatda
boMadi. Bu elektronlar panjara ichida bir iondan ikkinchisiga bemalol o ‘tib yurganligi sababli erkin elektronlar deyiladi.
M etallarning elektr, issiqlik o ‘tkazuvchanligi m agnit xossalari
va metallar uchun xos b o ig a n boshqa xususiyatlari ana shu erkin
elektronlar tufaylidir.
Elektronlar bir atomdan ikkinchi atomga o ‘tib yurib, go‘yo
ularni o ‘zaro bogiaydi, bunday b o g ian ish ham anchagina pux­
ta b o ig a n lig i sababli har qanday deformatsiyaga bardosh beradi.
Shuning uchun metallarning bolg‘alash, yupqa list qilib yoyish, in­
gichka sim tarzida cho‘zish mumkin, bunda uning ichki tuzilishi
o ‘zgarm aydi.
Kristallning har bir zarrachasini (molekula, atom yoki iormi)
qurshab turadigan va u bilan o ‘zaro ta ’sirlashadigan zarrachalar
soni shu kristall panjaraning koordinatsion soni deyiladi.
Koordinatsion son, odatda, 3, 4, 6 va 8 ga teng b o ia d i. Kristall
panjarani hosil qiluvchi ionlam ing o ich am lari bir-biridan qancha
kam farq qilsa, panjaraning koordinatsion soni shuncha katta b o ia ­
di. M asalan, metallarda 12 gacha yetishi mumkin.
Kristall panjaraning puxtaligi va barqarorligi uni hosil qiluvchi
ionlar, atomlar yoki molekulalar orasidagi o ‘zaro ta ’sir kuchlariga b o g iiq b o iad i. Zarrachalar orasidagi o ‘zaro ta ’sir kuchlari
m uayyan miqdor energiya bilan xarakterlanadi, bu energiya kristall
panjaraning energiyasi deyiladi.
Panjara energiyasi qancha katta b o isa , kristall panjara shuncha
puxta b o ia d i.
Tuproq tarkibida qattiq Icristall moddalar gilsimon minerallar
k o ‘p b o ia d i. Gilsimon minerallarning soni ju d a k o ‘p, lekin tuproqda eng k o ‘p uchraydigan va uning unumdorligiga ta ’sir etadigan
minerallar, asosan, uch guruhga boiinadi:
- kaolinit;
- montmorillonit;
- gidrosluda.
25
Gilsimon minerallar bir-biridan tuzilishi bilan larq qiladi. Tur­
li gilsimon minerallar kristall panjarasi bir xil element struktura
birliklaridan tuzilgan. Bu birlikmalar kremniy-kisiorodli tetraedr
shuningdek, alumini y-kislorodli oktaedr va vodorod atomlaridan tashldl topgan bo‘ladi. Bundan tashqari, gilsimon minerallar
tarkibiga temir, kaliy, magniy, marganes va boshqa elemnetlar ham
kirishi mumkin. Gilsimon minerallar, asosan, qatlamli strukturaga
ega bo‘ladi.
1.4. M oddaning suyuq holati
Moddaning suyuq holati istalgan bosim. va haroratda muayyan
hajmni egallashi bilan gaz holatidan farq qiladi, y a’ni bosim va
harorat o ‘zgarganda suyuqlikning hajmi deyarli o ‘zgarmaydi.
M oddalar suyuq holatda oquvchan bo‘ladi va qanday idishga solinsa shu idishning shaklini oladi.
Ularning molekulalari fazoda m a’lum tartibda joylashishga
harakat qiladi. Demak, suyuqliklar xossalariga ko‘ra qattiq jism ­
lar bilan gazlar o ‘rtasida oraliq holatini egallaydi. Suyuqliklarning
ichki tuzilishi gazlar va kristallarning ichki tuzilishiga qaraganda
ancha murakkab. Suyuqliklarda molekulalar orasidagi m asofa shu
qadar kichikki, suyuqlikning xossalari k o ‘p holatda molekulalar­
ning hajmiga va ular orasidagi o ‘zaro tortishuv kuchiga bog‘liq.
Qutblangan suyuqliklarning xossalari yuqorida aytilganlardan
tashqari, turli molekulalarning ayrim qismlari orasidagi o ‘zaro
ta ’sirga ham bog‘liq.
Qutblangan molekulalar bir-biriga turli ishorali qutblari bilan
yaqinlashganda o ‘zaro tortilib ikki va undan ortiq molekulalardan
iborat komplekslar hosil qiladi. Bunday kompleks- laming hosil
bo‘lish hodisasi assotsilanish deyiladi.
Assotsilangan suyuqliklar jum lasiga suv, spirtlar, atseton, suyuq
ammiak va boshqalar kiradi. Assotsialanganda bog‘lanish issiqligi
ko‘payadi, suyuqlikning uchuvchanligi kamaydi. Harorat k o ‘tarilishi bilan suyuqliklarning assotsilanish darajasi kamayadi.
26
1.5. Sirt tarangligi va uni aniqlash usullari
Suyuqlik molekulalari orasida o ‘zaro tortishuv kuchlari ta ’sir
etib turadi. Suyuqlik ichidagi molekula hamma tom ondan boshqa
molekulalar bilan qurshab olinganligi sababli unga ta ’sir etadigan
tortishuv kuchlari o‘zaro muvozanatlashgan bo‘ladi. Suyuqlik sir­
tidagi molekulalarga esa faqat pastki va yon tom ondan tortishuv
kuchlari ta ’sir qiladi. Suyuqliklca tashqaridan ta ’sir etuvchi kuchlar
esa, tortishuv kuchlariga nisbatan juda kichik bo‘lgandek b o ‘ladi.
Shu sababli har qanday suyuqlik o ‘z sirtini kichraytirishga intiladi. Ya’ni suyuqlik sirti qancha kichik bo‘Isa, uning holati shuncha
barqaror b o ‘ladi. Suyuqlik tomchisining shar shaklida b o ‘lishiga
sabab ana shudir. Chunki shaming sirti berilgan hajmda eng kichik
b o ‘ladi. Suyuqlik sirtini oshirish uchun tashqaridan ish sarflash
y a ’ni uning sirt taranglik kuchini yengish kerak.
6-rasm. Suyuqlik sirtidagi va uning ichidagi molekulalarning
qo‘shni molekulalar bilan o‘zaro ta’sirlanish sxemasi.
Suyuqlik sirtini 1 sm^ ga oshirish uchun sarflash lozim b o ‘lgan
ish sirt taranglik koeffitsiyenti yoki to ‘g ‘ridan to ‘g ‘r is ir t tarangli­
g i deyiladi.
27
Sirt taranglik grekcha a (sigma) harfi bilan bilan belgiianib,
^ voki ~ voki
m
^
teng:
larda oichanadi, bu kattaliklar bir-biriga
N-m_
2 ~
m
N
m
Chunki,
\ J = l N- m
Suyuqhidaming sirt tarangligi uning tabiatiga va haroratga
b o g iiq boiadi:
A
(T = —
S
A = a-S
bunda A ~ \
sirtni hosil qilish uchun zarur b o ig a n energi­
ya miqdori, a - suyuqlikning sirt taranglik koeffitsiyenti, S - sirt
kattaligi. Suyuqlikda erigan moddalar ham uning sirt tarangligini
o ‘zgartiradi. Suyuqlikning sirt tarangligini oshiradigan moddalar
sirt faol, sirt tarangligini kamaytiradiganlari esa sirt nofaol mod­
dalar, shu- ningdek, sirt tarangligiga ta ’sir etmaydigan moddalar
sirt befarq moddalar deyiladi. Sirt taranglikni aniqlashning k o ‘p
qoilaniladigan usullari ka- pillar k o ia rilish va stalogmometriya
(tomchilami sanash) usulidir. Suyuqlikning kapillar ichida ko‘tarilish usuli hoilaydigan suyuqliklarning sirt tarangligi tufayli kapillarlarda ko‘tarilishiga asoslangan.
Kapillar suyuqlikka botirilganda suyuqlik kapillar devorlarini
h o ilab sirt taranglik kuchi tufayli yuqoriga koiariladi.
Suyuqlikning kapillar nayda k o ia rilish balandligi h, nayning ra­
dius r va su>iiqlik zichligi d b o is a , uning sirt tarangligi ushbu
28
formuladan topiladi:
bunda g - og'irlik kuchi tezlanishi.
Kapillarning radiusi qancha kichik bo'lsa, suyuqlik shuncha
baland ko'tariladi. Qishda tuproq ezilib, zichlashganligi sababli
radiusi kichik kapillarlar ko'payib ketadi va qishi bilan tuproqda
to ‘plangan suv bahorda shu kapillarlar orqali tez ko'tarilib bug'la nib ketadi. Tuproqda namlilmi saqlab qolish uchun yer erta bahorda
borolanadi. Bunda kapillarlar buzilib, suvning bugTanishi kamaya­
di. N atijada tuproqda namlik k o ‘p saqlanib qoladi va ekinlardan
yaxshi hosil oiinadi.
Stalogmometriya (tomchilarni sanash) usuli. Kapillarlar
uchidan oqib tushayotgan suyuqlik tomchisi sirt tarfiiglik kuchi
ta ’sirida shar shaklini oladi.
Tomchining massasi sirt taranglik kuchini yenggandagina,
tomchi uzilib tushadi. Bu usulda sirt tarnglikni aniqlash uchun
muayyan hajmdagi stalogmometrdan avval suv so‘ngra, tekshiralayotgan suyuqlik tomchilatib tushiriladi. Suv tomchilari soni (w^)
yozib oiinadi. Sirt taranglik ushbu formulaga k o ‘ra hisoblaniladi:
n-da
Bu formuladagi suvning zichligi (d^), tekshiralayotgan suyuqlik
zichligi (d) va toza suvning sirt tarangligi
tajriba haroratida
jadvaldan oiinadi.
1.6. Suyuqliklarning qovushqoqligi
Suyuqlik qatlamlari harakatlanganda katta ichki ishqalanish vu­
judga keladi. Bunday ichki ishqalanish molekulalar orasidagi o'zaro
29
tortishuv kuchlariga bog‘hq bo‘ladi va suyuqlikning qovushqoqligi
deyiladi.
Suyuqliklarning qovushqoqligi haroratga qarab o ‘zgaradi, haro­
rat pasayganda qovushqoqlik ju d a ortib ketadi.
l-jadval
Suvning q ovu sh q oq ligi
T/r
Harorat, °C
Qovushqoqlik,
sekund
Harorat, °C
0,00178
0,00113
0
15
20
25
0,00100
40
60
80
0,0089
100
Qovushqoqlik puazlarda (1 puaz = 1
Qovushqoqlik,
sekund
0,00066
0,00048
0,00035
0,00029
g
) yoki santipuaz
sm- sek
va mikropuazlarda o ‘lchanadi. Qovushqoqlik {h) bilan suyuqlik­
ning solishtirma hajmi orasidagi bog‘lanish A. I. Bacliinskiy for­
mulasi bilan ifodalaniladi:
C
V- c o
bunda V - suyuqlikning solishtirma hajmi.
C va (y haroratga ham, bosimga ham bog‘liq
bo'lm agan o ‘zgarmas kattaliklar. Fizik m a’nosi j i ­
hatidan co Van-der-Vaals tenglamasidagi o ‘zgarmas
kattalik co ga o ‘xshaydi. Demak, V-co suyuqlikning
«Erkin hajmi» ni bildiradi. Harorat ko‘tarilganda
molekulalar orasidagi m asofa kattalashib, suyuqlikning hajmi ortadi. Bunda yuqoridagi formulaga
ko‘ra, qovushqoqlik kamayadi. Qovushqoqlik vizkozimetr yordamida o ‘lchanadi.
J
7-rasm. Viskozim etr.
30
/
Qovushqoqlikga teskari kattalik ( —) oquvchanlik deyiladi. Qo77
vushqoqlikni bilish tibbiyotda tirik organizmlarda sodir bo‘ladigan
k o ‘pgina muhim jarayonlarning qanday borishini aniqlashda, m a­
salan, oqsil, uglevod, yog‘lar ham da organizmning turli suyuqliklarini (qon, siydik, limfa, oshqozon shirasi) o‘rganishda qovushqolikni aniqlash muhim ahamiyatga ega.
I.T.Suyuqlildarning b u g ia n ish i va qaynashi
Suyuqlikda molekulalar doimo to'xtovsiz harakatda b o ia ­
di, lekin molekulalarning harakat tezligi bir-biridan farq qiladi.
Suyuqlikning sirtqi qavatidagi molekulalar tezligi va demak, kine­
tik energiyasi katta b o lg an d a molekulalararo tortishuv kuchlarini
yengib, suj'uqlik ustidagi fazoga ajralib chiqishi mumkin. Bunda
suyuqlik bugianadi. Suyuqlilaiing bugianishi haroratga b o g iiq .
Past haroratlarda suyuqlik molekulalari orasidagi o ‘zaro tortishuv
kuchlari molekulalarning o ita c h a kinetik enrgiyasidan ancha katta
b o ia d i. Shu sababli juda kam molekulalargina suyuqlikdan ajaralib
chiqa oladi.
Harorat k o ‘tarilishi bilan suyuqlik molekulalarining harakatla
- nish tezligi va demak, kinetik energiyasi ortib boradi. Va suyuq­
likdan tobora ko‘proq molekula ajralib chiqadi. Harorat k o ‘tarilishi bilan suyuqlik molekulalarining harakatlanish tezligi va kine­
tik energiyasi ortib, suyuqlikdan molekulalar k o ‘plab ajrahb chiqa
boshlaydi. Shu molekulalarning chiqib ketishi sababli suyuqlik so­
viydi. Suyuqlikning sirti qancha katta b o isa , undan shuncha k o ‘p
molekulalar ajralib chiqadi, y a ’ni b u g ian ish tezlashadi. Suyuq­
likning bugManishiga tashqi bosim m a’lum darajada qarshilik
ko‘rsatadi. Agar suyuqlik berk idishda turgan bo‘lsa, suyuqlikdan
chiqayotgan molekulalar bir-birga va idish devorlariga urilib, suyuq­
lik konden -satlanadi.
Dastlab, suyuqlik b u glangani sari bug‘dagi molekulalar kon31
sentratsiyasi ortib boradi va natijada suyuqlikka qaytib tushadigan
molekulalar soni ham k o ‘payadi. M a’lum vaqtdan keyin suyuqiik­
dan chiqib ketayotgan molekulalar soni suyuqlikka qaytib tusha­
yotgan molekulalar soniga tenglashadi, ya’ni muvozanatda b o ‘lgan
bunday bug‘ to ‘yingan bug‘ u k o ‘rsatgan bug‘ bosimi esa suyuqlik­
ning haroratiga bog‘liq bo‘ladi.
Har qanday moddaning o ‘zgarmas haroratdagi to ‘yingan bug‘
bosimi shu modda uchun xos o ‘zgarmas kattalikdir.
Suyuqlikning bug‘ bosimi tashqi bosimiga tenglashganda faqat
suyuqlikning erkin sirtidan molekulalar ajralibgina qolmay balki
uning butun hajmida bug‘ pufakchalari hosil bo‘la boshlaydi va
suyuqiikdan ajralib chiqadi. Bunday jarayon suyuqlikning qay­
nashi deyiladi.
Suyuqlik bug‘langanda issiqiik yutiladi. 1 g suyuqlik muvozanat
bug‘langanida yutiladigan issiqiik solishtirma bug‘lanish issiqligi,
1 mol suyuqlik bugiangandagisi esa m olar bug4anish issiqligi
deyiladi.
Turli suyuqliklarning solishtirma bugTanish issiqligi turlicha
bo'ladi, shu sababli taqqoslash maqsadida ko'proq mol bugTanish
issiqligidan foydalaniladi. Turli suyuqliklardagi atmosfera bosimi
qaynash haroratidagi molar b u g ia n ish issiqligi
ularning ab­
solut shkala bo'yicha olingan qaynash haroratiga
to ‘g ‘ri m u­
tanosib b o ia d i:
J
qayn
_
qay?!
'T'
qay>n;
bunda K^„y„ mutanosiblik koeffitsiyenti b o iib , ko'pchilik suyuq­
liklar uchun taxminan 21-22. Agar bug ian ish issiqligi
bida olinsa,
= 21 ga teng, agar
K,¡ayn = 87,9 ga teng b o iadi:
Í22ü:l = 87,9.
Tqayn
32
hiso-
joullar bilan ifodalansa,
1.8. Suv m olekulasining tuzilishi
Suv o ‘simlik va hayvonlar organizmi hamda uning normal hayot
kechirishi uchun juda muhim m odda hisoblandi. Inson organizmida
kishining yoshiga qarab 50-70% miqdorda suv bo'ladi. B a’zi jonivorlarning 98% suvdan iborat.
Sabzavot va mevalar tarkibida 80% gacha suv bo'ladi. Suv oqsil
kolloidlari tarkibiga kiradi va tirik hujayra hamda to'qim alarning
tuzilishida bevosita ishtrok etadi. Shu sababli suvning xossalarini
va ichki tuzilishi xususiyatlarini o'rganishning ahamiyati katta.
llgari suyuq holdagi suv oddiy H ,0 molekulalar bilan bir qator­
da qo'shaloq (H^O), o'lcham li (H^O), va undan murakkab zarrachalardan tarkib topgan assotsiatlardan iborat deb hisoblanar edi.
Lekin, bu tajribada tasdiqlanmadi. Keyingi vaqtlarda rentgenostruktura analiz suyuq suvda molekulalar m a’lum darajada tartib
bilan joylanganligini ko'rsatdi.
Odatdagi va yuqoridagi haroratlarda bunday tuzilish kvarsning
strukturasiga o'xshab ketadi, 4°C dan past haroratda suvning zich­
ligi kamayib, odatdagi muzning strukturasiga o'xshab qoiadi.
Hozirgi paytda suyuq suvni o'zaro tetraedrik bog'langan
molekulalar birlashmasi bilan qisman yoki batamom erkin bog'lan­
gan molekulalardan tarkib topgan deyish mumkin.
Bunday birlashgan molekulalar (ular o'zaro vodorod bog'lanish
orqali birikkan), ayniqsa, suvning muz holatida ko'proq bo'ladi.
M uzning harorati 0°C ga qadar ko'tarilganda y a’ni, u eriy boshlaganida issiqlik harakati tufayli suv molekulalari orasida vodorod
bogManishlar uzila boshlaydi.
Lekin 0°C va undan past haroratlarda issiqlik harakat energiyasi
muz kristalli molekulalari orasidagi barcha vodorod bog'lanishlarni uzishga yetarli bo'lm aydi.
Suvda dinamik muvozanat qaror topadi, bunda erkin moleku­
lalar bilan bir qatorda o'zaro vodorod bog'lanish orqali bog'lan­
gan molekulalar ham bo'ladi. M uz eriganda issiqlik yutiladi, ya’ni
kristall panjaraning buzilishi endotermik jarayon hisoblanadi,
33
sistemaning energiyasi ana shu vodorod bog‘lanishlarni uzishga
sarflanadi.
Muz eriganda hajm kichrayadi, bu esa suv molekulalarining
muzdagi zichligi suyuq suvdagi zichlikdan kichik ekanligini
k o ‘rsatadi. M uz strukturasida har qanday molekula o ‘ziga eng ya­
qin boshqa 4 ta molekula bilan vodorod bog‘lanish orqali bog‘lanib
tetraedrik struktura hosil qiladi. Bunday struktura g ‘ovak bo‘ladi.
M uz eriganda esa bunday struktura buziladi.
Shu sababli muayyan miqdordagi suv muzlaganda uning haj mi kattalashadi. Suvning zichligi katta b o ia d i va 4°C maksimum
qiymatga yetadi. Suvning tabiatdagi eng muhim xususiyati uning
boshqa moddalarning o‘zida eritishdir. 0 ‘simliklar ham oziq modda­
larning ko‘pchiligini, asosan, suvda erigan holda o ‘zlashtiradi.
Savol va topshiriqlar
1. Fizikaviy kimyo fani nimani o'rganadi, uning rivojlanishi haqida
nimalarni bilasiz?
2. Moddaning agrégat holatiari nima?
3. Gaz, suyuqlik, qattiq jism va plazma tushunchalarini ayting.
4. Gaz holati qanday qommlar bilan xarakterlanadi?
5. Gazlarning kinetik nazariyasi nimadan iborat?
6. Harorat tushunchasiga ta’rif bering.
7. Gazlarning kinetik nazariyasidan qanday xulosalar kelib chiqadi?
8. Suyuqliklarga umumiy ta'rif bering.
9. Suyuqlikning sirt tarangligi va sirt energiyasi haqida nimalarni bi­
lasiz? U qaysi usullar bilan aniqlanadi?
10. Suyuqlikning qovushqoqligi nima?
11. Sirt-faol va sirt-nofaol moddalar haqida nimalarni bilasiz?
34
II BOB. TERM ODINAM IKANING BIRINCHI QONUNI.
TERM ODINAM IK SISTEMA
Olamdagi har qanday jism da istalgan haroratda m olekula va
atomlar to ‘xtovsiz harakatda b o ‘ladi. Ularning kinetik energiyalari
y ig‘indisi jism ning issiqlik energiyasini tashkil etadi. M olekulalar
yoki jism ning kristall panjarasidagi atomlarning o ‘zaro ta ’sirlashuv
potensial energiyasi uning kimyoviy energiya zaxirasidir.
Umuman sodda qilib aytganda, kinetik energiyani jism ning
harakatdagi ish bajarish energiyasi deyish mumkin. Energiyaning
bu ikki turi, kinetik va potesial bir-biriga o‘tib turishi mumkin.
M asalan, biror jism yuqoriga ko‘tarilganda uning kinetik energi­
yasi kamayib, potensial energiyasi ortadi. Bunda yerning tortishish
kuchiga qarshi ish bajarilgan sari kinetik energiya potensial energi­
yaga ayianadi.
Biz kundalik turmushda doimo bir turdagi energiyaning boshqa
turdagi energiyaga aylanishiga duch kelamiz. Masalan, metall parmalanganda parma qiziydi, mexanik energiyaning bir qismi issiq­
lik energiyasiga ayianadi. Elektr toki motorni harakatga keltiradi.
Elektr energiyasi mexanik energiyasiga aylandi. K o‘mir yonganda
kimyoviy energiya issiqlik va yorug‘lik energiyasiga aylandi va
h. k. Ammo, bunda bir turdagi energiyaning qancha miqdori ik­
kinchi turdagi energiyaga aylanganini bila olmaymiz. Buni bilish
uchun bizga termodinamika yordam beradi. Termodinamika turli
jarayonlarda energiyaning bir turdan ikkinchisiga va sistemaning
bir qismidan ikkinchi qismiga o ‘tishini va chegarasini o ‘rganadigan fandin
Atrof-muhitdan fikran ajratilgan jism yoki o ‘zaro ta ’sir etadigan
jism lar to ‘plami t e r m o d i n a m i k a d a d e y i l a d i . Termodinamik
sistemaning bir holatdan boshqa hoiatga o ‘tishi termodinamikada
jarayon deyiladi. Termodinamika grekcha «terme» - «issiqlik» va
35
«diliamis» - «kuch» (harakat) so'zlaridan oh’ngan bo‘hb, harorat is­
siqiik hamda issiqiik va ishning bir-biriga aylanishi haqidagi fandir.
Demak, biz teimodinamikani o ‘rganish uchun issiqiik va ishning
o ‘zi nim a ekanligini bilib olishimiz zarur.
M. V. Lomonosov issiqlikning mexanik nazariyasi asoschisi. Uzoq vaqtlarga qadar issiqlikning tabiati haqidagi ikki xil fikr
hukm surmoqda edi. Birinchi gipotezaga k o ‘ra jism qizdirilganda u
issiqiik oladi, sovutilganda esa issiqiik beradi, y a ’ni jism shu jism
moddasi bilan issiqiik aralashmasidan iborat.
Boshqacha aytganda, issiqiik ham modda. U istalgan jism ga
kira oladi va undan chiqa oladi. Bu fikrni 1613-yilda ilgari surgan
Galiley issiqiik moddasiga flogiston, y a ’ni teplorod deb nom berdi.
Uning fikriga k o ‘ra flogiston jism lar orasida turhcha taqsimlanadi.
Jismda u qancha k o ‘p b o ‘lsa, jism harorati shuncha yuqori b o iad i.
Ikkinchi gipotezani 1620-yilda ingliz faylasufi F. Bekon ilgari
surdi. U bolg‘a bilan urilgan temir parchasining qizishiga va jism lar
bir-biriga ishqalanganda uchqun hosil b o ‘lishiga asoslanib, issiq­
iik jism dagi nihoyatda mayda zan-achalarning harakat tezligi bilan
aniqlanadi, degan xulosaga keldi. B u nazariya fanda issiqlikning
mexanik nazirayasi deb nom oldi. Uni asoslash va rivojlantirishga
rus olimi M. V. Lomonosov katta hissa qo‘shdi.
«Juda yaxshi m a’lumki, deb yozgan edi M. V. Lomonosov, is­
siqiik harakat tufayli vujudga keladi: q o ‘l bir-biriga ishqalangan­
da isiydi, yog‘och alanga olib ketadi, tosh urilganda uchqun pay­
do b o ia d i, temirga tez-tez kuchli zarba tushirilib turilsa, zarba
to ‘xtatilganda issiqiik kamayib nihoyat jism soviydi».
M. V. Lomonosov shunday xulosaga keladi: «Bularning hammasidan ravshanki, issiqiik uchun yetarli asos harakatdadir».
Harakat m ateriyasiz sodir b o la olmasligi sababli issiqiik uchun
yetarli asos biror materiyaning harakatida b o iish i kerak. Jismlar
ikki xil harakatda b o iad i.
Umumiy harakat bunda materiyaning sezilmas zarrachalari o ‘z
o ‘m ini o ‘zgartiradi. Umumiy harakat ju d a tez b o ig a n d a hamm is­
siqiik hosil b o iish i kuzatilmaydi. Aksincha bunday harakat bo1m a36
gañida liam issiqlik paydo b o iish i kuzatiladi. Demak, ravshanki
issiqlik materiyaning ichki harakatidir. Keyingi o ik a zilg a n tajri balar Lomonosovning issiqlik haqidagi bu fikrlari tom om an to ‘g ‘ri
ekanligini k o ‘rsatadi.
Ish deganda nimani tushunamiz?
M exanik ish bajarish uchun qarshilikni molekular kuchlarni o g irlik kuchini va boshqa kuchlarni yengish demakdir. Jismni
qismlarga b o iis h yukni k o ia ris h relslardan poyezdlarni tortish,
prujinani siqish, bularning hammasi ish bajarish; m a iu m vaqt
o ralig id a qarshilikni yengish demakdir. Gazni, suyuqlikni, qattiq
jism ni siqish ish bajarishdir.
Bu ishlar bir-biriga o ‘xsham asa ham ularda bitta umumiylik bor,
ish harakat bilan bogiiqdir. Yuk ko iarilad i, poyezd siljiydi, porshen dvigatel silindrida sirpanadi. Harakatsiz ish y o ‘q, lekin ish tartib­
li harakat bilan b o g iiq ; yukning hammasi yuqori tom on siljiydi,
porshen silindrda bir yo‘nalishda harakatlandi.
Demak, ish tartibli harakatning bir sistemadan boshqa siste­
maga uzatilishidan iborat. Issiqlik ham harakatning bir sistemadan
boshqa sistemaga uzatilishidan iborat. Shu jihatdan ular bir-biriga
o ‘xshaydi. Lekin, ular orasida prinsipial farq bor. Issiqlik-molekulalarning tartibsiz harakatining uzatilishi. Ish tartibli bir tomonga
y o ‘naltirilgan harakatning uzatilishi.
Tartibsiz harakatning iloji boricha k o ‘p qismini qanday qihb
tartibli harakatga aylantirish, issiqlik yordamida qanday qilib eng
ko‘p ish bajarish mumkin, termodinamikaning muhim vazifasi ana
shu masalani hal etishdan iborat.
I I.l. Sistemaning ichki energiyasi va issiqlik
saqlami. Entalpiya
Istalgan termodinamik sistema m a iu m energiya zaxirasiga ega
b o iib , termodinamikada bu uning ichki energiyasi hisoblanadi.
Ichki energiya harakatlanayotgan molekulalarning kinetik, poten­
sial, elektronlar atom yadrolari energiysi va nur energiyasining
37
yig‘indisidan iborat. Lekin, butunligicha olingan modda harakati­
ning kinetik energiyasi va modda holatining potensial energiyasi
uning ichki energiyasi yigMndisiga kirmaydi. Ichki energiya m od­
daning tabiati va miqdoriga, shuningdek, uning mavjud bo‘lish
sharoitlariga b o g iiq .
Ichki energiya, odatda, f/h arfi bilan belgilanadi. Kimyoviy ja ­
rayonlarda ichki energiyaning hammasi to iiq namo - yon b o im a y ­
di, shuning uchun biz real jarayonlarda ichki energiya zaxirasining
o ‘zgarishinigina oi'ganam iz. Ichki energiya jism ning holati bilan
aniqlanadi, y a ’ni u holat fijtnlcsiyasidir, shu jihatdan u ish bilan is­
siqlikdan farq qiladi.
Ish bilan issiqlik jarayonning qanday o ig an lig ig a b o g iiq . Ichki
energiyaning o ‘zgarishi esa, moddaning bir holatdan ikkinchi ho­
iatga qanday y o i bilan oiganligidan qat’i nazar, ana shu holatida
ichki energiyasi
oxirgi holatida
b o is a , ichki energiyaning
o ‘zgarishi
AU = U ^ - U^
b o iad i.
Shunday qilib, moddaning har qaysi holatiga muayyan ich­
ki nergiya muvofiq keladi. Sistema bir holatdan ikkinchi hoiatga
o ig an d a uning icliki energiyasi ortishi yoki kamayishi mumkin.
Shunga k o ‘ra ichki energiyaning o ‘zgarishi AU musbat yoki m an­
fiy ishorali b o ia d i. AU musbat b o isa , sistem aga issiqlik yutilgan,
manfiy b o is a , sistemadan issiqlik olingan (claiqarilgan) deymiz.
Bir-biri bilan o ‘zaro ta ’sirlashib turadigan, atrof-muhitdan fikran
ajratilgan modda yoki moddalar guruhi sistem a deyiladi. Ichida
chegara sirti b o im ag an va hamma nuqtalardagi xossalari o ‘zaro
farq qilmaydigan sistema gomogen sistema, ichida chegara sirti
b o ig a n sistema esa geterogen sistema deyiladi.
Masalan, suyuq suv va muzdan iborat sistema geterogen siste­
ma b o ia d i, chunki u ikki fazadan muz (qattiq) va suvdan (suyuq)
tarkib topgan.
Gomogen sistema faqat bitta fazadan iborat boiadi.T ashqi muhit
38
bilan modda va energiya almashina olmaydigan va hajmi o ‘zgarmaydigan sistema izolatsiyalangan sistema deb qaraladi.
Ilgari aytib o‘tilganidek, o ‘zgarmas hajmda boradigan ja ra­
yonlar izoxorik]dix&yon, o'zgarm as bosimdagi izobarik, o'zgarm as
haroratda boradiganlari izoterm ik jarayon deyiladi.
Izoxorik jarayonlardan boshqa har qanday termodinamik jara yonga energiyaning bir qismi kengayish ishiga sarflandi. Izoxorik
jarayonda sistemaga berilgan energiya faqat uning ichki energiya sining o ‘zgarishiga sarflanadi. Izobarik jarayonlarni xarakterlash
uchun entalpiya (iT; degan funksiya kiritilgan:
H = U + pV.
Entalpiyaning absolut qiymatini yuqoridagi tenglama yordamida
hisoblab b o ‘lmaydi. Shuning uchun amalda entalpiyaning o'zgari­
shi AH aniqlanadi:
A H = H ^ - H ,.
Entalpiya ham ichki energiya kabi holat funksiyasidir. Uning
o ‘zgarishi sistemaning faqat boshlang‘ich va oxirgi holatlariga
bog‘liq. Ichki energiyaning o ‘zgarishi
AU = A H -p A V
b o ia d i yoki gaz holatdagi moddalar uchun
pA V ^R T A n
boiganligi uchun,
AU = A H -A n R -T
formula mavjud, bunda An jarayon vaqtida o‘zgargan moddaning
mollar sonini ko‘rsatadi. Xulosa qilib aytadigan b o isak , ichki en­
ergiya va entalpiyaning qiymati qanday o ‘zgarishiga qarab, sistemaning (moddaning) kimyoviy energiyasi ortadi yoki kamayadi.
39
п.2. Termodinamikaning I qonuni
Termodinamikaning birinchi qonuni energiyaning saqlanish
qonunining xususiy holi boTib, energiya, ish va issiqlik tarzida
bir-biriga aylanadigan jarayonlarda energiyaning o ‘zgarishini ifo­
dalaydi.
Har qanday termodinamik sistema holatining о ‘zgari shi, bu
sistemaning ish bajarishi yoki tashqi kuchlarning bu sistema ustidan ish bajarishi bilan bo‘ladi.
Bundan tashqari, termodinamik sistemaga biror issiqlik miqdori
berib yoki undan oiganda ham sistemaning holati o‘zgaradi. Biror
termodinamik sistemani, masalan, silindr va harakatlanuvchi por­
shen ostidagi gazni olaylik. Bu sistemaning ichki energiyasini U
deb belgilaylik (8-rasm).
Ill
dx
8-rasm. Silindr va harakatlanuvchi porshendan iborat termodina­
mik sistema.
Sistema atrofidagi jism lar bilan energiya almashinuvida boMsa,
uning ichki energiyasi A U miqdorga o ‘zgaradi. Agar kuzatilayotgan r^haroratli II sistema boshqa
haroratli I sistemaga tekkizilsa
40
(Tj > Тд), unda kuzatilayotgan I termodinamik sistemaga /¡Q issiq­
lik m iqdori uzatiladi.
Bunda I sistemaning ictild energiyasi A U miqdorga ortadi va
sistemaning holati o‘zgaradi ham da uning hajmi ortadi va tashqi
sistemalarni (Ш) mexanik harakatga kehiradi. Bu holatda II term o­
dinamik sistema, tashqi kuchlarga (jismlarga) nisbatan A ish baja­
radi. Unda energiyaning saqlanish qonunini quyidagi k o ‘rinishda
yozam iz:
AQ = A U + A.
Bu termodinamika birinchi qonunining matematik ifodasi dir.
Shunday qilib, termodinamik sistemaga berilgan issiqlik miqdori
(/ÎQ) uning ichki energiyasi (AU) ortishiga va sistemani tashqi
kuchlarga nisbatan (A) ish bajarishiga sarf bo‘ladi.
Yuqoridagi formulant, cheksiz kichik orttirishlar bilan almashtirsak, unda termodinamikaning birinchi qonuni quyidagicha yozila­
di;
dQ = d U + dA_
Endi term odinam ik sistema hajmining o‘zgarishida bajarilgan
ishni hisoblaymiz.
8-rasmda k o ‘rsatilganidek, gaz yuzasi S b o ‘lgan qo‘zgaluvchan
porshen bilan berkitilgan silindrga qamalgan b o ‘lsin. Sistema (gaz)
atrofidagi jism lardan dQ issiqlik miqdori olsin, bu holatda sistema
(gaz) ning harorati ortishi natijasida, porshenga tas’ir qilayotgan
gaz molekulalarining bosim kuchi ham o ‘rtadi.
Ammo tashqi bosim o ‘zgarmas b o ‘lgani uchun porshen dx m a­
sofaga siljib, y a’ni sistemaning hajmi ortadi va gaz bosimi o ‘zgarm as holda qoladi. Sistema bunda dA ish bajaradi:
dA = Fdx = PSdx
bunda,
41
F = PS ^
Sistema (gaz) ning porshenga ta ’sir qilayotgan kuchi, p - gaz­
ning bosimi.
Yuqoridagi formulada Sdx kattalik gaz hajmining dV ga o ‘zga
rishini beradi, y a’ni
dV = S d x .
Unda sistemaning hajmi elementar kengayishlarida bajarilgan
yuqoridagi ishni quyidagi ko‘rinishda yozsak boMadi:
dA = pdV .
Demak, sistema hajmining o ‘zgarishida bajarilgan ish, gaz bo­
simi bilan hajm o ‘zgarishining ko‘paytirilganiga teng. Yuqorida­
gi formulani e ’tiborga olsak, u holda termodinamikaning birinchi
qonunini quyidagi ko‘rinishda yozamiz:
d Q ^ d U + pdV .
dA va dQ lar jarayon funksiyalaridir, d U esa to ‘liq differensialdir. Shu boisdan ichki energiya U sistema holatini bir qiymatli
ravishda aniq lab holat funksiyasi deyiladi.
II.3.Termokimyo va Gess qonuni
Deyarli barcha kimyoviy reaksiyalarda issiqlik holidagi energi­
ya yutiladi yoki ajralib chiqadi. Issiqlik chiqishi bilan boradigan
reaksiyalar ekzoterm ik reaksiyalar, issiqlik yutilishi bilan boradi­
gan reaksiyalar endoterm ik reaksiyalar deyiladi.
Yutilgan yoki chiqarilgan energiya miqdori reaksiyaning issiq­
lik effekti deyiladi. Kimyoviy termodinamikaning jarayonlarining
issiqlik effektini, moddalarning issiqlik sig‘imlarini o‘rganadigan
bo‘limiga termokimyo deyiladi. Issiqlik effekti, odatda, reaksiya42
ga kirishayotgan 1 mol m odda uchun ohnadi va kilokalloriya yoki
kilojoullarda ifodaianiladi. Oddiy moddalardan 1 mol murakkab
modda hosil b o iish id a ajralib chiqqan yoki yutilgan issiqiik shu
murakkab moddaning hosil b o iish i issiqhgi deyiladi. Issiqiik ef­
fekti tajribada kailorimetrlar yordam ida oichanadi.
Termokiyo yordamida olingan m aium otlar kimyoviy ishlab
chiqarishning optimal texnologik rejimlarini tanlashga, shuning­
dek, moddalarning energetik xarakteristikalari bilan ularning tuzili­
shi, tarkibi barqarorligi va reaksiyaga kirishish xususiyati orasidagi
bogianishni aniqlashga imkon beradi.
Termodinamikada sistemaga berilgan yoki unga yutilgan issiq­
iik musbat, sistemadan olingan, y a ’ni undan ajaralib chiqqan issiq­
iik esa manfiy ishora bilan belgilanadi.
Masalan,
H + y 0^=H ,0+286,06kJ
CaCO = C aO + C O - 1 79,2kJ
Bu reaksiyaiarning birinchisida issiqiik yutiladi, shuning uchun
musbat ishora qo‘yilgan, ikkinchisida esa issiqiik ajralib chiqadi
va unda manfiy ishora qo‘yilgan. Bu reaksiyalarni termokimyoviy
ifodalash talab qilinsa, quyidagicha b o ‘ladi:
H ^+ ^O ^H ^ O
-286,06kJ
CaC 03 =Ca 0 +C 02
AH«=179,2kJ
1
mol modda 300-400 mol erituvchida eriganda ajralib chiqqan
yoki yutilgan issiqiik erish issiqligi deyiladi.
Erish issiqhgi erigan modda bilan erituvchining nisbiy miq­
doriga bog‘liq b o ia d i. Qattiq modda suvda eritilganida moddaning
43
kristall panjarasi buziladi va bunda issiqlik yutiladi. Tuzlaming er­
ish jarayoni 2 bosqichda kechadi:
1. Tuzlam ing kristall panjarasining buzilishi, y a ’ni dissotsialanishi, bu ekzotermik jarayon bo‘lib, sistemaga issiqlik yuti­
ladi, bu issiqlik panjaraning buzilishiga sarflanadi, + A / / ,
2. Solvatlanish yoki gidratatsiya jarayoni, bunda sistemadan
issiqlik ajralib chiqadi. Jarayon ekzotermik, .
Umumiy holda quyidagicha ifodalash mumkin:
Demak, erish issiqligi kristall panjaraning buzilish issiqligi bilan
gidratlanish yoki solvatlanish issiqligining algebraik yig‘indisidan
iborat. Termodinamikaning I qonuni issiqlik effekti bilan sistema
ichki energiyasining yoki entalpiyaning o ‘zgarishi orasidagi munosabatni aniqlash imkonini beradi. O ‘zgarmas hajmda boradigan,
y a’ni izoxorik jarayonlar uchun
a=A[/.
Ya’ni, bunday jarayonlam ing issiqlik effekti sistema ichki en­
ergiyasining kamayishiga teng. Izobarik jarayonlar uchun esa
Ya’ni o ‘zgarmas bosimda boradigan jarayonlam ing issiqlik ef­
fekti sistema entalpiyasining kamyishiga teng. U va lin in g o ‘zgarishi sistema bosib o ‘tgan y o ‘lga bog‘liq b o ‘lganligi uchun o ‘zgarmas bosim va hajmda boradigan jarayonlam ing issiqlik effekti ham
sistema bosib o ‘tgan y o ‘lga bog‘liq emas. Uning qiymati sistemaning boshlang‘ich hamda oxirgi holatlari bilan belgilanadi.
Reaksiya issiqlik effektining jarayon bosib o ‘tgan y o ‘liga
bog‘liq emasligini 1836-yilda rus akademigi Gess tajribada aniqladi. Gess qonuniga k o ‘ra kimyoviy reaksiyalarning issiqlik effekti
reaksiyada ishtirok etadigan moddalarning boshlang'ich va oxirgi
holatlar id agina bog‘liq, lekin boshlang‘ich holatdan oxirgi hoiatga
44
qanday y o i bilan o ‘tilganligiga b o g iiq emas.
M asalan, uglerod kislorodda yondirilganda karbonat angidrid
ikki xil y o i bilan hosil b o iish i niumldn;
1-usul:
C + 0= 0^+ Q
0 = 3 9 3 ,5 U
2-usul:
C + | C >2 = 0
+a
a = 110, 5AJ
CO + O2 = CO 2 + Q2
Q2 = 2 8 3 U
Gess qonuniga k o ‘ra,
Q = Q\-^Qi
0 = 110,5 + 283 = 3 9 3 ,5A J
M oddalarning hosil b o iis h issiqlik effektlari m a iu m b o isa.
Gess qonuni yordamida reaksiyaning hosil b o iis h issiqlik effektini
hisoblab topish mumkin. Masalan,
CH^+202=C02+2H20+Q
reaksiyada moddalarning elementlaridan hosil b o iish issiqliklari
quyidagicha;
C+2H2=CH4+74,555 kJ
C+02=C02+393,768 kJ
2H 2+02=2H p+285,96 kJ
Reaksiyaning issiqlik effekti
Q=Q co+QH,o=QHrQcHr^90’95 k j
45
Demak, Gess qonuniga ko‘ra reaksiyaning issiqiik effekti reak­
siya mahsulotlarining hosil b o iish i issiqliklari y ig in d isi bilan dast­
labki moddalarning hosil b o iish i issiqliklari y ig in d isi orasidagi
ayirmaga teng. Gess qonuni fiziologiyada katta ahamiyatga ega:
organizmda ovqat mahsulotlari oksidlanganda qancha energiya
chiqishi shu qonun asosida hisoblab topiladi va ovqatlarning kalloriyaligi hamda to'yim liligi aniqlanadi. Masalan, glukozaning bevosita oksidlanishida
C 6H 12,0 ,+
6 0 2 =6 C 0 ,+
6 H 2 n+2817,716 kJ
6
2
’
2817,7 L/'issiqlik chiqadi. Lekin organizmda glukozaning oksidlanishi bevosita yuqoridagi reaksiya asosida emas, balki bir qancha
oraliq bosqichlar orqali boradi. Ajnmo shunday muraklcab jarayon­
lar natijasida ham oxirida karbonbat angidrid va suv hosil b o iad i.
Demak, Gess qonuniga ko‘ra 1 mol glukozaning ana shunday
murakkab jarayonlar orqali oksidlanishidan chiqqan energiyalar ning umumiy miqdori 2817,7 kJ
teng. Bu energiyaning k o ‘p
qismi ishga aylanadi va oz qismigina tana haroratini bir m e’yorda
saqlab turishga sarflanadi.
Savol va topshiriqlar
1. Termodinamika nimalarni o'rganadi?
2. Sistemaning ichki energiyasi nima?
3. Termodinamik tushunchalarni birma-bir aytib bering va har birini
ta ’riflang.
4. Sistema, tashqi muhit, gomogen sistema, geterogen sistema, izolat­
siyalangan sistema, ochiq va yopiq sistema, ekstensiv va intensiv parametrlar, energiya, ish tushunchalariga ta ’rif bering.
5. Termodinamikaning birinchi qonuni qanday ta 'riflanadi?
6. Reaksiyaning issiqiik effekti bilan uning entalpiyasi orasida qanday
bog ianish bor?
7. Gess qonunining 5 ta oqibati ma ’¡um, ulardan qaysilarini bilasiz?
8. Amalda Gess qonuni qayerlarda qo ‘llaniladi?
9. Birinchi xil abadiy dvigatel nima?
46
ÎII BOB. TERMODINAMIK JARAYONLAR
Termodinamikaning birinchi qonuni termodinamik jarayonning
energetik balansini tuzishga imkon beradi, y a ’ni izolatsiyalangan
sistemada energiyaning umumiy zaxirasi o ‘zgarmas ekanligini
ko‘rsatadi. Lekin bu qonun energiyaning uzatilish y o ‘nalishi, ter­
modinamik jarayonining sodir b o iis h ehtimolligi va y o iialish i
haqida hech qanday m a’lumot bermaydi. Tabiatda sodir b o iad ig an
va ishlab chiqarishda amalga oshiriladigan jarayonlar faqat m a’lum
y o ‘nalishdagina o ‘z-o‘zicha bormaydi.
Masalan, eritma o ‘z-o ‘zicha hosil b o ia d i, lekin tashkil etuvchi
komponentlariga o ‘z-o‘zicha ajralmaydi. Issiqlik energiyasi faqat
issiq jism dan sovuq jism ga o ‘z-o‘zicha o ‘tadi. Elektr energiyasi
yuqori potensialli joydan past potensialli joyga o ‘z-o‘zicha oqib
tushadi. Boshqacha aytganda, energiya intensivlik omili kicliilo’oq
joyga o ‘z-o‘zicha uzatiladi.
Q a y ta r va qaytm as ja ra y o n lar. Agar sistema bir muvozanat
holatidan ikkinchi holatga uzluksiz oraliq muvozanat holatiari
orqali juda sekin o is a , bunday o ‘zgarish qaytar jarayon deyiladi.
Bunda ikki muvozanat holat orasida holat parametrlari juda kam
o ‘zgaradi va holat parametrlarini ju d a kam o‘zgartirish y o Ü bilan
sistemaning avvalgi muvozanat holatiga qaytarish mumkin.
Qaytar jarayonlarga qattiq moddalarning suyuqlanshini suyuq­
liklarning bugianishi, kimyoviy birikmalarning dissotsiyalanishi
va boshqalarni misol qilib keltirish mumkin. To‘yingan eritmani
kristallarga tushurishni amalda qaytar jarayon deb qarash mumkin,
bunda bosim va haroratning salgina o ‘zgarishi ham hosil b o iish i
yoki kondensatsiyalanishiga va, demak, moddaning choidshiga sabab b o ia d i. Qaytar jarayonlardagi muvozanat qaror topadi.
Shuningdek, har qanday jarayon muvozanatga keladi. Qaytar jara­
yonlar o ‘z-o ‘zicha sodir b oim aydi.
47
Ularni amalga oshirish uchun tashqaridan energiya sarfíash ke rak. Qaytmas jarayonlarda muvozanat qaror topmaydi. Masalan,
issiqlikning qaynoq jism dan sovuqroq jism ga o‘tishi o ‘ta sovutil­
gan suyuqlikning kristallanishi yoki o ‘ta qizdirilgan suyulikning
bug‘lanishi gazlar yoki suyuqliklarning o ‘zaro diffuziyalanishi va
boshqalar.
Qaytar va qaytmas jarayonlarni xarakterlash uchun term odi­
namikada ko‘p qo‘llaniladigan intensivlik omili va sig4m omili
tushunchalariga to ‘xtalib o ‘tamiz. Intensivlik faktori ayni turdagi
energiyaning kuchlanishini boshqacha aytganda potensialini bildi­
radi. M asalan elektr energiyaning intensivlik omili bosim, harorat
esa issiqlikning intensivlik omilidir. Energiyaning miqdorini bildiradigan sig‘im omiliga elektr miqdori hajmiy energiyada m oddan­
ing hajmi, issiqlik uchun issiqlik sig‘imi kiradi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko‘ra izolatsiyalangan
sistemalarda o ‘z-o ‘zicha boradigan jarayonlam ing energiyaning
yuqori darajadan past darajaga o ‘tish y o ‘nalishidagina borishi
mumkin va jarayon sistemaning barcha qismlarida energiya teng lashgunga qadar davom etadi. Ikkinchi qonunga shunday ta ’rif be
- rish mumkin: Har qanday sistema energiyaning intensivlik tenglashadigan muvozanat holatiga kelishiga harakat qiladi. Bu qoidani
issiqlikka tatbiq etsak, shunday ifodalaniladi: issiqlik sovuq jism ­
dan issiq jism ga o ‘z-o‘zicha o ‘tishi mum kin emas.
Har qanday energiyaning miqdori intensivlik omilining sig‘im
omiliga ko'paytm asiga teng. Elektr energiyasi potensialining elek­
tr miqdorining ko‘paytmasiga, hajmiy energiya potensialining
elektr miqdoriga ko‘paytmasiga, issiqlik miqdori esa jism issiqlik
sig‘imining harorat ko'paytm asiga teng. Sistemaning ayrim qism ­
larida energiyaning intensivlik omili turlicha bo‘lgandagina bu
sistema jarayoni o ‘z-o‘zicha boradi.
M a’lumki, sistema ehtimolligi kamroq boTgan holatda o ‘z-o‘zicha o ‘tishga harakat qiladi. L. Bolsman entropiya S sistema holati
termodinamik ehtimolligi (W) ning logorifmiga mutanosib bo'lishini k o ‘rsatadi.
48
S = K \nW
bunda
Bolsmon doimiysi
= U 38-10
grad
bunda i?
Universal gaz doimiysi,
- Avogadro soni).
Statistik termodinamikaga k o ‘ra entropiya sistemadagi m oleku­
lalarning tartibsizlik o ‘lchovidir. Molekulalarning issiqiik harakati
qancha yuqori darajada b o isa , sistemaning entropiya qiymati ham
shuncha katta b oiadi.
Shunday qilib, termodinamikaning ikkinchi qonuniga quyidagi­
cha ta ’rif berish mumkin; izolatsiyalangan sistemaning entropiyasi
qaytmas jarayonlarda ortib boradi, qaytar jarayonlarda o ‘zgarmasdan qoladi. Lekin u hech qachon kamaymaydi.
T erm odinam ik potensiallar. Qaytar jarayonda berilgan sharoitlarda sistema bajargan ishni hisoblab topishga yordam beradi­
gan sistemaning holatini aniqlovchi o ‘zgaruvchilar asosida olingan
funksiyalar termodinamik potensiallar deyiladi.
Termodinamik potensiallar holat funksiyalaridir, y a’ni ularning
o'zgarishi faqat boshlan g ich va oxirgi holatiga b o g iiq lekin o ‘tilgan y o ig a bog'liq emas. Qaysi funksiya termodinamik potensial
rolini o'ynashi sistema qanday sharoitda ekanligiga qarab belgila­
nadi. Termodinamik potensiallar jum lasiga izoxoro-izotermik po­
tensial F, izobara-izotermik potensial Z, ichki energiya U va en­
talpiya H kiradi. Amalda izoxoro-izotermik va izobaro-izotermik
potensiallar ko'p qoilanilgani uchun biz shularning o'zgarishlarini
batafsilroq ko'rib chiqamiz.
0 ‘zgarmas harorat va hajmda boradigan jarayonlar uchun ter­
modinamika ikkala qonunining birlashtirilgan ifodasini quyidagi­
cha yozish mumkin;
a < t {s , - s , ) - { u , - u ,)
yoki
A<T(U,-TS,)-(U,-TS,)
49
bunda ham tenglik ishorasi qaytar jarayonga taalluqli va maksimal
ish A ni k o ‘rsatadi. Funksiya U-TS ichki izoxoro-izotermik poten­
sial deyiladi va F harfi bilan belgilandi:
F = U-TS .
F ichki energiya bilan b o g ian g an energiya (TS) ning ayrimasiga
tengligi sababli erkin energiya ham deyiladi.
Yuqoridagi formulaga k o ‘ra izotermik jarayonda bajarilgan
maksimal ish
A = -AF.
0 ‘zgannas harorat va bosimdagi sistemalar uchun term odina­
mik potensial o bilan iodalaniladi va izobaro-izotermik potensial
deyiladi:
a = U - T S + pV.
Bu potensiaining o ‘zgarishi ham sistemaning boshlangich va
oxirgi holatlarigagina b o g iiq , y a ’ni
AG = <T2 - C l .
Izobaro-izotermik jarayonlarda bajarilgan maksimal ish shu po­
tensiaining o ‘zgarishiga teng:
Al - - A c r ,
Ikkala potensiaining ifodasida entropiya minus ishorali bo ig an i
uchun qaytmas jarayonlarda potensiallarning qiymati ortmaydi. Balki
kamaydi va minimumga intiladi. Boshqacha aytganda, izobaro-izotermik jarayonlar izobar potensial o ning kamayish yo‘na - lishidagina o‘z-o‘zicha borishi mumkin. Jarayonning o‘z-o‘zicha borish
chegarasi, ya’ni muvozanat sharti potensiaining minimal qiymatiga
yetishidan iborat b o iad i. Izoxoro-izotermik jarayonlar uchun tegishli
shart-sharoitlar izoxor potensial F ning o ‘zgarishi orqali ifodalaniladi.
50
III.l. Erkin va bog‘langan energiya
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga muvofiq, jism dagi ichki
energiyaning bir qismi ishga aylanadi, jism energiyasining o ‘zgarmas haroratda ishga aylanishi mumkin boTgan qismi uning erkin
energiyasi, ishga aylana olmaydigan qismi esa bog‘langan energi­
yasi deyiladi.
Har qanday sistema umumiy energiyasining o ‘zgarmas harorat­
da foydali ishga aylana oladigan qismi (F) erkin energiya deyiladi.
0 ‘z-o‘zicha boradigan jarayonlardagi energiya yuqori erkin
enregiya deyiladi. 0 ‘z-o‘zicha boradigan jarayonlarda energiya
yuqori potensialli holatga о ‘tganligi sababli bunday jarayonlarda
erkin energiyaning o‘zgarishi F manfiy qiymatga ega b o iad i:
A F< 0.
Bundan quyidagicha xulosa chiqarish mumkin: sistemaning er­
kin energiyasi berilgan sharoitda minimal qiymatga ega b o lg an dagina sistema barqaror muvozant holatida turishi mumkin. Demak, erkin energiya kamayadi.
0 ‘z-o‘zicha bormaydigan jarayonlarni amalga oshirish uchun
tashqaridan energiya sarflash kerak. Ana shu energiya sistema ichki
energiyasining ortishiga sarflandi, bunda
SF>0
Demak, erkin energiyaning ortishi bilan boradigan jarayonlar
o ‘z-o‘zicha sodir boTmaydi.
Ichki energiyaning hech qanday sharoitda foydali ishga aylantirib bolm aydigan va faqat issiqlikka aylanib, tarqalib ketishi
mumkin b o ig a n qismi (G) b o g lan g an energiya deyiladi. B o g lan gan energiya entropiya o ‘zgarishining absolut haroratga ko‘paytmasi {TdS) sifatida topiladi.
Har qanday sistemada erkin energiya potensial energiya sifatida
b o ia d i. Sistemaning erkin energiyasi qancha ko‘p b o ls a , u shun51
cha k o ‘p ish bajaradi. Masalan, siyraklashtirilgan gazda shu haroratdagi siqilgan gaznikiga qaraganda erkin energiya kam, b o g ian gan enrgiya k o ‘p b o ‘ladi. Demak, siyraklashtirilgan gaz siqilgan
gazga nisbatan kam ish bajaradi.
III.l.Term odinam ikaning II qonuni
Termodinamikaning birinchi qonuni tabiatdagi jarayonlarning y o ‘nalishini aniqlab bermaydi. M asalan, maTum tezlik bilan
harakatlanayotgan mashinaning kinetik energiyasi torm ozlanish
natijasida issiqlilcka ayianadi va atrof-muhitga sochiladi. M ana shu
sochilgan energiya o ‘z-o‘zidan y ig ‘ilib, mashinaning kinetik en­
ergiyasiga aylanmaydi.
Tajribalardan maTumki, issiqlik o ‘z-o‘zidan hamma vaqt issiq
jism dan sovuqroq jism ga o ‘tadi, ammo teskari jarayon o ‘z-o ‘zidan
amalga oshmaydi. M ana shunday jarayonlar termodinamikaning
birinchi qonuniga zid emas, chunld bunda issiqlik va ish o ‘rtasida
maTum bir munosabat bajariladi. M asalan, birdan-bir natijasi biror
jism dan olingan issiqlikni unga ekvivalent boTgan ishga aylantiradigan jarayon termodinamika birinchi qonuniga zid emas.
Yuqorida keltirilgan va boshqa k o ‘p tajriba natijalariga asoslanib
quyidagi xulosaga kelamiz, ya’ni abadiy ishlaydigan mashinaning
ikkinchi turini vujudga keltirib boTmaydi. Buni ko‘pincha termodinamikanmg ikkinchi qonuni deb ham yuritiladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni tabiatda b o iay o tg an jarayonlarning o'tish y o ‘nalishini va tavsifini aniqlab beradi.
Endi bir-biriga ekvivalent bo ‘Igan term odinam ika ikkinchi qonu­
nining har xil ta ’riflarini keltiramiz:
1.
Plank ta’rifi: «Birdan-bir natijasi issiqlikni ishga aylantiradigan davriy jarayonni amalga oshirib boTmaydi».
Buni quyidagicha tushuntirish mumkin. Faraz qilaylik, Tj haro­
ratda isitkich va mashinaning silindirida ishchi jisni (gaz) berilgan
boTsin (9-rasm). Ishchi jism ga isitkich bergan
issiqlik hisobiga
A ish bajariladi, y a ’ni Qj issiqlikning hammasi A ishga sarf boTadi.
52
Plank ta ’rifiga binoan yuqorida aytilgan jarayonni amalgaoshirib bo‘lmaydi. Jstichi jism isitkichdan oigan issiqlik
ni faqat
bir qismini ishga aylantiradigan va qolgan qismini (Q¡) sovitikichga uzatadigan davriy jarayonni amalga oshirish mumkin. Bu real
jarayonda 0 , issiqlik miqdori ishchi jism ning siqilish jarayonida,
ya’ni ishchi jism bosh lan g ich holatiga qaytishida pastroq harorat­
da
b o ig a n sovitkichga uzatadi.
issiqlikm iqdorining qiy­
mati yetarli darajada katta b o ig a n i uchun issiqlik mashinasining
foydali ish koeffitsiyenti:
TJ =
ham m a vaqt birdan kichik.
9-ГЙОТ7.Issiq lik n in g ish ch i jism orqali ishga aylanishi
2.
K arn o ta’rifi. «Ideal issiqlik mashinasining foydali ish
koeffitsiyenti (F I K) isitkich va sovitkich haroratlari farqi bilan
aniqlaniladi». Kamo sikli bo‘yicha ishlayotgan issiqlik mashinasi­
ning F I K,
ß.
T,
53
bu munosabat ham termodinamikaning ikkinchi qonunini ifodalay­
di,
3. K laiizius t a ’rifi. «Issiqiik sovuqroq jism dan issiqroq b o ig a n
jism ga o ‘z-o‘zidan oim aydi». Buni amalga oshirish uchun tashqi
manba ish bajarishi kerak. Issiqiik miqdori hamma vaqt issiqroq
jism dan sovuqroq jism ga o ‘z-o‘zidan o ia d i, Klauzius ta ’rifi ham
jarayonning y o ‘nalishini koi'satadi.
4. K elvin (Uilyam Tom son) t a ’rifi: «Issiqlikni biror rezervuardan (issiqiik manbayidan) olib, uni sovutgichsiz, ekvivalent miqdor
ishga aylantiradigan mashinani aylanma jarayon yordamida tuzish
mumkin emas. M asalan, Yer yuzidagi okeanlarda suv miqdori juda
ko‘p, agar shu suv havzasidan issiqlikni olish y o ii bilan u ning
haroratini 0,1 Z pasaytira olsak, unda yer sharidagi mashina va
dastgohlarni 1500 yil davomida harakatga keltirish mumkin. B un­
day mashinalar abadiy ishlaydigan mashinalarning ikkinchi turiga
ekvivalent.
Lekin abadiy ishlaydigan mashinalarning ilddnchi turi term o­
dinamikaning ikkinchi qonuniga to ‘g i i kelmaydi. Shuning uchun
abadiy ishlaydigan mashinaning ikkinchi turini qurib b oim aydi.
Juda ko‘p yillar davomida muhandislar tom onidan abadiy ishlay­
digan mashinalarning birinchi va ikkinchi turining loyihalari tavsiya etilgan va qurishga kirishishgan, lekin bu mashinalarning g ‘oyalari term odinam ika birinchi va ikkinchi qonuniga zid kelganligi
uchun abadiy mashinalar ishlamuagan.
III.3. Karno sikli
Karno siklini tushuntirishda ishchi jism sifatida nafaqat ide­
al gaz, balki boshqa elastik moddadan ham foydalanish mumkin.
Kamo sikli quyidagicha asoslangan: K am o siklida ishlayotgan is­
siqiik majmuasi F I K mashinada ishlatilgan ishchi jism ga b o g iiq
b o im ay d i.
Umumiy harorati
issiqiik beruvchi va harorati
b o ig a n is­
siqiik qabul qiluvchi harakatlarga ega b o ig a n va Kamo siklida ish54
layotgan ikkita bir-biriga biriktiriigan mashinalarni ko‘rib chiqa­
miz (10-rasm).
10-rasm. Karno siklining sxemalik ko‘rinishi
Birinchi mashinada ishchi jism sifatida ideal gaz, ikldnchi mashinada esa har qanday elastik modda. Birinchi mashina issiqlik
beruvchi mashinadan
issiqlik miqdori qabul qilib, A ish bajaradi
va issiqlik qabul qiluvchiga
issiqlik miqdori beradi. Qaralayotgan jarayonni quyidagi shartga bo‘ysunadi deb, y a’ni mashinalar
issiqlik beruvchidan bir xil issiqlik miqdori qabul qiladi:
Q =a
Agar mashinalar bir xil ish bajarsa (A = A ^ u holda termodina­
mika I qonuniga asosan
= Q / , mashinalarning foydali ish koef­
fitsiyenti (F I K) ham bir xil rj = t] A g a r birinchi mashina F I К
ikkinchisidan katta bo‘Isa, (1) shartni qanoatlantirgan holda
ri>Ti
u holda.
55
A>A'
va
Qi > Q i
Ikkinchi mashina issiqlik qabul qiluvchiga ishlatilmagan issiqlik
miqdori beradi. Yuqoridagi shartni bajargan holda, ikkinchi mashinani sovitkich mashina sifatida birinchi mashina hisobidan ishlashga majbur qilamiz.
Shunday qilib, issiqlik berish holatida hech narsa o ‘zgarmaydi
(11-rasm). Birinchi mashina A musbat ish bajaradi, ikkinchi m a shina esa A dan kichik b o iib , A ' manfiy ish bajaradi.
Ikki mashina ish bajarishi natijasida qo‘shimcha A -A ’ musbat
ish bajaradi. Ikkinchi mashina isitkichdan g^'issiqlik miqdori oladi.
Olingan Qj' issiqlik miqdori isitkich birinchi mashinadan olayotgan Qj issiqlik miqdoridan katta b o ia d i.
issiqlik miqdorlari
farqi A-A' ish bajarishga sarflanadi. Termodinamikaning II qonuni
bo‘yicha bu jarayon sodir b o iish i mum kin emas, chunki F I K. rj'rj
dan katta boim ay d i, r¡> r¡\
T,
Q iq ;
A-A
T,
iZ-raym .Term odinam ika II qonun b o ‘yicha jarayon bormasligini
k o ‘rsatuvch i sxem a.
Entropiya jism da qancha foydasiz energiya boligini k o ‘rsatuvchi kattalik b o ü b , jism ning holatiga b o g iiq funksiya. Jismning holati o ‘zgarsa, entropiya ham o‘zgaradi. Qaytar j arayonlarda
56
(Kamo siklida) uning o ‘zgarislii nolga teng, yani S = const, AS = 0,
qaytmas jarayonlarda hamma vaqt AS noldan katta: AS > 0.
Kamo sikli uchun
a - a
-T 2
a
T:
yoki
-T 2
a
T,
i_ a
T2
a
T,
yoki
a
T2
a
T,
a
T2
T,
Q
T,
0
Тг
Olingan yoki berilgan issiqlikning shu issiqlik manbayi haro­
ratiga nisbati Y
boMmasaham
keltirilgan issiqlik deyiladi.
va ^
bilan
teng
ning o ‘zarotengligi yuqoridagi tenglama-
. .
^
Q
dan ko'rinib turibdi. Shunday qilib, — y o ig a b o g iiq emas, y a’ni
to iiq funksiyalardir.
Agar Karno sikli bir necha kichik sikllardan tashkil topgan deb
faraz qilinsa, bunda birinchi siklning sovutkichi ikkinchi siklning
issiqlik manbayi b o iib , bu manba oigan issiqlik- ning hammasini
57
ikkinchi siklga bersa, ikkinchi siklning sovitkichi uchinchi siklning
issiqilik manbayi b o ia d i va hokazo, u holda yuqoridagi tenglamani
quyidagi shaklda yozish mumkin:
yoki
T
yoki
8Q
=0
c ishorasi yopiq kontur bo‘yicha olingan integralni ifodalaydi.
Matematika nazariyasiga muvofiq, agar yopiq kontur b o ‘yicha ol­
ingan integral nolga teng bo‘lsa, shunday bir funksiya borki, uning
to ‘la differensiali integral ostidagi ifodaga teng b o ia d i. Bu funksi­
ya S bilan belgilanadi. Bu funksiyani Klauzius entropiya deb atagan. 5" ning to ‘la differensiali
bo‘ladi. Entropiya qiymati (-------—-------) bilan ifodalanadi.
kmol ■grad
E ntropiya ham, xuddi sistemaning ichki energiyasi singari
sistemaning holat funksiyasi (to‘liq funksiya) bo‘lib, uning o ‘zgarishi faqat sistemaning dastlabki va oxirgi holatiga bog'liq, jara­
yonning yo‘liga bog‘liq emas. Shunga ko‘ra sistema 1 holatdan II
holatga kelsa, entropiyaning o ‘zgarishi
T
58
bilan ifodalaniladi.
1909-yilda grek matematigi Karateodor entropiyaning haqiqatda ham mavjudligini isbotladi va termodinamikaning II bosh qo­
nunini hech qanday farazsiz matematik usullar bilan ta ’rifladi.
Entropiya moddaning miqdoriga b o g iiq , demak, ekstrensiv
miqdordir. Entropiya additiv (y ig in d i) miqdordir, y a ’ni sistema entropiyasi uni tashkil etgan tarkibiy qismlar entropiyasi y ig in d isig a
teng. Uning o ‘zgarishi esa ayrim b o ia k lar entropiyasi o ‘zgarishi
y ig in d isig a teng, murakkab jarayonlar entropiyasining o ‘zgarishi jarayonni tashkil etuvchi ayrim jarayonlar entropiyalarining
o ‘zgarishlari y igindisig a teng.
III.4. Ikkinchi bosh qonunning asosiy tenglam asi
Yuqorida bayon etilganidek, entropiyaning qiymati isitkichdan
olingan (yoki sovitkichga berilgan) issiqlik miqdoriga va bu ja ­
rayon qaysi haroratda borganligiga b o g iiq , y a’ni S = (p(Q, T). Bu
b o g ian ish turli jarayonlar uchun turli koi-inishda ifodalanadi. Kar­
no sikliga k o i a qaytar jarayonlarda bu bogianish:
T
yoki
SQ = TdS
shaklida ifodalaniladi.
f] =
tenglamadan
„
f l- a _ A
Q^
Q
59
Qaytmas jarayonlarda issiqlik manbayidan olingan issiqlikning
qaytar jarayonga nisbatan kamroq qismi ishga aylanganligidan,
ya’ni qaytar boMganligidan,
(—— — )qaytar > (—— — )qaytmas
Qi
Q\
SQqaytar > ôQqaytmas
demak, yuqoridagi tenglamalardan har qanday qaytmas jarayon
uchun:
ds> —
T
yoki
TdS > dQ _
(1) va (3) tenglamalarni birlashtirib quyidagicha yozish m um ­
kin:
va
TdS > ÔQ
Tenglik ishorasi (=) qaytar va tengsizlik ishorasi (> <) qaytmas,
o ‘z-o‘zicha boradigan jarayonlarga mansub.
Bu tenglamalar ikkinchi bosh qonunning asosiy tenglamasi
boMib, uning matematik ifodasidadir. Bu tenglamaning qiymati bi rinchi qonunning asosiy tenglamalariga q o ‘yilsa, birinchi va ikkin­
chi bosh qonunning umumlashgan tenglamasi kelib chiqadi:
TdS>dU±5A
60
T dS > dU + PdV
Umuman, jarayonning bajargan ishi foydali ishdan va kenga yishi mexanik ishdan iborat b o iish i mumkin.:
SA = S'A + pdV
b u n d a ./4 fo y d a li ish,/?(iF - kengayishning mexanik ishi, yuqoridagitenglamadan;
S A < T d S -d U
Bu tenglamadan k o ‘rinib turibdiki, bir xil isitkich va sovitkich
orasida qaytar va qaytmas ravishda ishlaydigan mashina ishlasa,
qaytar ishlovchi mashina k o ‘p ish bajaradi va bu ish maksimum
ish - A,„^ deyiladi.
Shunga k o ‘ra, mashinaning F I K. ni oshirish uchun mumkin
qadar qaytar tarzda ishlatishga intilish kerak. A qaytmas ishlovchi
mashinaning bajargan ishi b o is a ,
« = — <1
A u.
a - qaytarlik darajasi. a qancha katta b o is a , qaytarlik darajasi
shuncha yuqori b o ia d i va a 1 ga yaqinlashadi.
III.5. Jarayonlarning y o ‘nalishi va muvozanat shartlari
Izolatsiyalangan sistemada jarayonning qaysi tomonga y o ‘nalishini va qaysi sharoitda muvozanat qaror topishini entropiyaning
o ‘zgarishidan bilish mumkin. Izolatsiyalangan sistema atrofdan en­
ergiya olmaydi va bermaydi, y'ani almashinish b o im ay d i. Shunga
ko‘ra izolatsiyalangan sistemada U = const, dU = 0 va F = const
b o ia d i.
61
ds> J-&
T
va
TdS > SQ
tenglamalar izolatsiyalangan sistemaga nisbatan q o ilan ilsa va
bu sistema Q = const ekanligi nazarda tutilsa, tenglama quyidagi
ko‘rinishga ega bo iad i;
ds > 0;
S ^ -S ^ > 0
Izolatsiyalangan sistemaning entropiyasi o ‘zgarmaydi (yoki or­
tadi). Qaytar jarayonlarda;
dS=^0
yoki
A5' = 0.
Izolatsiyalangan sistemada qaytar jarayon borganda entropiya
o ‘zgarmaydi. Qaytmas jarayon borganda yuqoridagi tenglamaga
mufoviq
dS>0
yoki
A 5'> 0
boiadi.
0 ‘z-o‘zicha boradigan barcha jarayonlar qaytmas b o ig a n ligidan sistemada entropiya ortadi.
Buni quyidagicha ta ’riflash mumkin. Izolatsiyalangan sistemada
jarayonning ikki tomonga borishi mumkin b o isa , faqat sistemaning
entropiyasi ortadi va o ‘z-o‘zicha boradigan jarayonlar sodir b o ia ­
di, ya’ni sistema entropiyasini oshiradigan jarayonlargina o ‘z-o‘zi-
62
cha borishi mumkin. Agar entropiya kamaysa A5<0 jarayon bormaydi. Qaytmas jarayonda entropiyaning o‘zgarishini kuzataylik.
va r^haroratli ikki jism - Д В berilgan bo‘lsin. Faraz qilaylik, A
dan B g a Q miqdorda issiqlik o ‘tsin. M aiu m k i, bu jarayon qaytmas
jarayon, « l» ishora sistemaning so ‘nggi holatini ifodalasin, A va В
m oddalarda entropiyaning o ‘zgarishi:
^A2 ~ ^A\ ~
s
_Ç
^
Tb
Entropiyaning umumiy o ‘zgarishi ga teng:
o ‘zgarishlar y ig in d isi­
AS = (S „ - S „ ) + ( S „ - S „ ) = - S . + - S- =
Shartimiz bo‘yicha
.
> T^„ demak, Z\5'noldan katta b o ia d i.
A5>0
te-s,)> o
Izolatsiyalangan sistemada jarayon borishi bilan uning entropiyasi ham orta boradi, shu bilan bir qatorda u muvozanat holatiga
yaqinlashib boradi. Entropiya maksimal qiymatga yetganda, mu­
vozanat qaror topadi. Shunday qilib, izolatsiyalangan sistemada
boradigan jarayonlarda term odinam ik muvozanat shartini qu­
yidagicha yozish mumkin:
dS = 0,
d ^ S < 0.
Agar ish issiqlikka aylansa, 11 qonun bo‘yicha, bu issiqlikni qaytadan to ‘liq ishga aylantirib bo‘lmaydi, natijada energiyaning ish
bajarish xususiyati pasayadi, shu nm’noda energiya qadrsizlanadi.
Ikkinchi tomondan, jarayon qaytmas b o ‘lganligidan bu vaqtda en­
tropiya ortadi. Shunday qilib, entropiyaning ortishi energiyaning
qadrsizlanishi o ic h o v i sifatida xizmat qiladi.
IIL6. Turli jarayonlarda entropiyaning o‘zgarishi
Tabiatdagi barcha real jarayonlar qaytmas jarayonlar ekanligi
yuqorida qayd qilindi. Qaytmas jarayonlarda entropiyaning o ‘zgarishi
T
va
TdS > SQ
tenglamalar bilan ifodaianiladi. Lekin bu tenglamalar tengsizlik
bo‘lganligidan ulardan foydalanib, entropiya o ‘zgarishini hisoblab
chiqarish mumkin emas. Ikkinchidan entropiyaning holat funlcsiyasi b o ‘lib, uning o ‘zgarishi jarayonning qaytar yoki qaytmas
tarzda borishiga bog‘liq emas, y a ’ni bu ikki xil jarayonda entropiyaning o ‘zgarishi bir x il Faqat
va
bo‘lganidan
J
dQ
d s> —
T
bo‘ladi. Turli jarayonlarda entropiyaning o ‘zgarishini hisoblashd
ds> ~
T
64
yoki
ÔQ = TdS
ifodadan foydalaniladi:
SQ = TdS
Buning uchun bu tenglamaning ikki holat uchun integrallash
kerak:
AS = S ^ - S ,=
T
Sj, S^ - entropiyaning dastlabki va so‘nggi holatidagi qiymati.
Shu usuldan foydalanib, b a’zi jarayonlarda entropiyaning o ‘zgarishini hisoblaymiz.
U=coTlst
V=const
B
r"
V=const
p=const
T=const
A
C
,T=const
b)
d)
V
,C
12-rasm Turli jarayonlarda entropiyaning o‘zgarishini
ifodalanishi
Izo te rm ik ja ra y o n {T = const, 12-rasm). Bu xil jarayonlarga
moddaning faza o ‘zgarishi, y a ’ni bir agrégat holatdan ikkinchi
agrégat holatga, bir kristall moddadan ikkinchisiga o ‘tishi kabi ja ­
rayonlar misol b o iad i,
Bu jarayonlarda T turg‘un b o iganligidan yuqoridagi tenglamadagi T ni integraining tashqarisiga chiqarib, jarayonning yo‘nalishi
m a’lum boiganligidan (izotermik jarayon)
SQ ^SQ
65
ni oiamiz. Q - to ‘la funksiya xossasiga ega, dQ ni integrallash
mumkin. A B o ‘z-o‘zicha boruvchi, BC o ‘z~o‘zicha bormaydigan
qaytmas jarayonlar, B muvozanat holat
s=
T '
g^entropiyaning issiqlik effekti (yashirin o ‘tish isssiqligi). Agar
jarayon turg‘un bosim da borsa:
Qj = AH.
Demak,
AS =
AH
T
T - o ‘tish harorati. M odda yuqori haroratli holatda b o is a , uning
entropiyasi katta b o ia d i. Masalan, bir mol suvning entropiyasi bir
mol muzning entropiyasidan 22,01 iO*^ J ortiq.
Isitish. M oddalarni turg‘un bosimda (izobarik) yoki turg‘un hajmda (izoxorik) qizdirish mumkin. Turg‘un bosimda n - mol m od­
dani i / r haroratgacha qizdirish uchun ketgan issiqlik:
SQ = nC pdT.
Q ning bu qiymati yuqoridagi tenglamaga qo‘yilsa:
■CJT
dS = n
r,
T
Bu integrallarni yechish uchun
ning haroratga b o g iiq hol­
da o ‘zgarishini bilish kerak. Lekin katta aniqlik talab qilinmagan66
da yoki haroratning kichik oralig‘ida Cp = const deb qabul qihsh
mumkin; U holda;
\
\
AS = n CpdT = n! p
T,
dT
T
— = nCp In —
T
T,
bo‘iadi. Shuningdek, agar jarayon izoxorik bo‘lsa:
A5 = nCy In— •
T,
Yuqoridagi tenglamalardan m a iu m b o iish ich a qizdirilganda
moddalarning entropiyasi ortar ekan. M odda holati, gazlarning
harorati, hajmi va bosimi o ‘zgarganda entropiyasi ham o ‘zgaradi.
Idea! gaz holatlarining o ‘zgarishini kuzataylik. I va II bosh qonun­
ning muvozanat jarayonlari uchun umumlashgan tenglamasi
TdS>dU+SA
va
T d S > d U + pdV
dan
TdS = d U + p d V
yoki
dU p
ds = ------ v — dV
T
T
lardan foydalanamiz.
d U = nCVdT
nRT
67
qiymat yuqoridagi tenglamaga qo‘yilsa, ideal gazlar uchun qu yidagicha b o iad i:
dT
nR
V T
V
d s - n C y — + — fifF,
bunda C. = const, ya’ni C, haroratga qarab o'zgarm aydi deb faraz
qilib, tenglama integrallansa,
AS = S ^ - S , = nCy \ n ^ + n R \ n ^
hosil b o ia d i. Agar Tj =
kengayishi izotermik borsa.
b o isa , y a’ni gazning
dan
gacha
T
ln^=0
boiganligidan,
AS = n R \n ^
Demak, gaz kengayganda uning entropiyasi ortar ekan. Ikki ho­
lat t e n g l a m a l a r i = RT^
= RT^ dan ideal gazlar uchun
Yi . = L k
V. T,P2
sa,
boiganligidan, H ning qiymati yuqoridagi tenglamaga qo‘yilV
rp
AS - n C p l n — + n R l n — .
T,
68
P2
Agar 1\ ==
b o isa,
AS = n R \ n ^
Pi
b o ia d i. Demak, gazning bosimi ortishi bilan uning entropiyasi
kamayar ekan. Ideal gazlar qonuniga muvofiq,
P 2V2
py.
T,
T,
T
va -L ning bu qiymati yuqoridagi tenglmaga qo‘yilsa:
AS = nCy In — + nCp In —
Gazlarning aralashishi - diffuziya. Ikki xil gaz chegara sirt
bilan ajralgan b o isin , birinchi gazdan
mol (hajmi Vj) va ikkinchisidan
mol (hajmi V^) olaylik. Chegara sirtdagi teshik orqali
gazlar bir-birida diffuziyalansin. M aiu m vaqt o ig an d an so‘ng butun hajmda (V^+ V^) ikkala gaz bir tekisda taqsimlansin. Bu jarayon
turg‘un harorat va turg^un bosimda borsin. Bu jarayon natijasida
birinchi gaz Vj dan (V^+ F,) gacha, ikkinchi gaz esa
dan (V^+ V^)
gacha kengayadi. Yuqoridagi tenglamaga muvofiq birinchi gaz entropiyasining o ‘zgarishi:
A S , = f 7,Rln
Ikkinchi gaz entropiyasining o ‘zgarishi;
V
AS. = n.R In-^
69
-
+V '
Entropiyaning umumiy o ‘zgarislii:
V
AS = AS,+ AS. = n R ln —— — + n^R In-^^------
Agar N^,
+v
gazlarning mol nisbatlari b o is a va
_
«1 + «2
va
n,
_
V,
bu qiymatlar yuqoridagi tenglamaga qo‘yilsa,
AS = - R ( n , In A \ + «2 InN )
2
Agar entropiyaning o ‘zgarishi bir mol gazlar aralashmasidan
hosil b o ig a n gazlar aralashmasiga nisbatan hisoblansa:
AS = - R ( - ^ In iVi + —^
In N, )
n, + « 2
+ ^2
yoki
AS = -R (N ^ lnÀ \ + N2lnN2)
Bu jarayonda sistema entropiyasining ortishi yuqoridagi teng lamalardan k o ‘rinib turibdi.
Savol va topshiriqlar
1.Termodinamikaning ikkinchi qonuni qanday ta ’riflanadi?
2.Entropiya nima? Modda suyuqlanürilganda harorat o 'zgar70
V
may qolsa ham sistemaning entropiyasi nima uchun ortadi?
3.Erkin va boglangan energiya haqida nimalarni bilasiz?
4.Karno siklini tushuntirih bering.
5.Entropiya va uning a ‘zgarishini tushuntirih bering.
6. Qaytar va qaytmas jarayonlar haqida bilasizmi?
7.Qaytar jarayonlarda termodinamika qonunlarining tathiq et­
ilishini tushuntirih bering.
8. Termodinamika II qonuniga berilgan ta 'riflarni aytib bering.
9. Kelvin ta ’rifini tushuntirih bering.
71
IV BOB.
GIBBS VA GELM GOLS EN ER G IY A SI
Izolatsiyalangan sistemada jarayonning y o ‘nalishi va muvozanatning qaror topish shartlarini entropiya qiymatlarining o ‘zgarishi ifodalaydi. Izolatsiyalanmagan sistemada turg‘un haroratda
boradigan jarayonlarda bu vazifani Gibbs energiyasi va Gelmgols
energiyasi bajaradi. Bu ikkala funksiya 1960-yiIgacha izotermik
potensiaiiar deb, Gelmgols energiyasi izoxorik potensial yoki erkin
energiya, Gibbs energiyasi-izobarik potensial yoki term odinam ik
potensial deb yuritiladi. Hozir ham «izotermik potensial» atamasi
ishlatilib turiladi. Gelmgols va Gibbs energiyalari holat funksiyasi, y a’ni to iiq funksiya boiganligidan Gelmgols funlisiyasi, Gibbs
funksiyasi deb ham. ataladi.
K o‘p jarayonlar izotermik-izoxorik ravishda~turg‘un harorat
va turg'un hajmda ( r = Const,
Const) yoki izotermik-izobarik
ravishda turg‘un harorat va turg‘un bosim da (T = const, p = const)
boradi. Shunga ko‘ra, izotermik-izoxorik jarayonlarda Gelmgols
energiyasi (funksiyasi), izotermik-izobarik jarayonlarda Gibbs en­
ergiyasi (funlcsiyasi) qoilaniladi. Gelmgols energiyasi, odatda, F
harfi bilan belgilanadi. Gibbs energiyasi G harfi bilan belgilanadi.
Izotermik-izoxorik jarayonlarda uning y o ‘nalishini va m u­
vozanat shartini Gelmgols energiyasi qiymati, izotermik-izobarik
jarayonlarda Gibbs energiyasi qiymati o ‘zgarishini ifodalaydi.
Gelmgols funksiyasi. Izotermik-izoxorik jarayonlarga I va 11
qonunlarnlng birlashgan tenglamasini tatbiq etamiz.:
T dS > dU + SA
yoki
S A < T d S -d u ­
ll
Sistema I holatdan II holatga o ‘tganda, bu funksiyalar qiymatining o ‘zgarishini aniqlash uchun yuqoridagi ifodani
Const holda
integrallash kerak:
A < r ( S ,- S j- ( U ,- C /,)
yoki
A < T ( U ,-T S ,y ( U ,- T S ,) .
Agar
F = U -T S
deb qabul qilinsa:
< Fj - i s = AF
F —Gelmgols funksiya.
Shunday qilib, izotermik-izoxorik jarayonda bajarilgan ish
Gelmgols funksiyaning kam ayishiga teng yoki undan kichik bo‘ladi. Agar jarayon qaytar b o is a , maksimal ish
bajariladi va u
Gelmgols fuiil<.siyamng kam ayishiga teng b o iad i:
4nax =
.
Agar jarayon qaytar b o im asa, bajarilgan ish Gelmgols funlísiyaning kamayishi dan kam b o iad i:
A < -A F ,
Yuqoridagi tenglamani quyidagicha yozish mumkin:
U = F + TS
Sistemaning icliki energiyasini ikki energiya y ig in d isid an Gelmgols fiinksiyasining F va b o g ian g an energiya TS dan iborat
deb qarash mumkin. Yuqoridagi tenglamalardan,
A = - ¿ ^ = -A {U -T S )73
Bu tenglamaga muvofiq, F ichki energiyaning ishga aylanishi
mumkin bo‘lgan, TS ishga aylanishi mumkin bo'lm agan qismidir
va u faqat issiqlikka aylanadi. Agar sistemaga tashqaridan faqat bo­
sim ta ’sir etayotgan bo‘lsa:
ÔA = pdV.
Bu vaqtda,
T d S > d U + pdV.
Bundan,
d U < T d S -p d V .
Ikkinchi tomondan,
F = U -T S .
Bu tenglamalar differensiallansa,
d F < d U -S d T -T d S .
Bu tenglamaga yuqoridagi tenglamadan dU ning qiymati olib
qo‘yilsa,
d F < -S d T -p d V .
Qaytar jarayon uchun,
dF = -S d T -p d V .
Demak,
ydT y,
^dF^
[d V
= -S
= -p
va izotermik-izoxorik sharoitda {T= const, V= const) dT= O, dV
= 0 boiganligidan,
74
c/F = 0
izoxorik va qaytmas jarayonlar uchun,
d F < -S d T -p d V
izotermik-izoxorik sharoitda,
dF< 0.
Umuman,
dF< 0.
Bundan m aium k i, turg‘un harorat va turg‘un hajmda qaytar ja ­
rayon borganda Gelmgols funksiyasining qiymati o ‘zgarmaydi qaytmas o ‘z-o‘zicha boradigan jarayon sodir b o ig a n d a Gelmgols
funl<.siyasining qiymati kamayadi, ya’ni bu sharoitda jarayon
Gelmgols funksiyasi kamayadigan yo‘nalishda boradi. Gelmgols
funksiyaning qiymati minimum ga yetganda, muvozanat qaror to­
padi. Demak, muvozanat shartining matematik ifodasi quyidagicha
b o ia d i;
d F = 0,
dF> 0.
G ibbs funksiyasi. Turg‘un harorat va turg‘un bosimda boradi­
gan jarayonlarning y o ‘nalishini va muvozanat shartini Gibbs funk­
siyasi (G) qiymatining o'zgarishi ifodalaydi. Kengayish va mexa nik ish bilan bir qatorda, ishning boshqa xillari ham hisobga olinganda umumiy bajarilgan ish:
S A = SA ' + p d V
A - foydali ish. Ishning bu qiymati
T dS> dU +SA
TdS> dU + pdV
75
tenglamaga qo‘yilsa,
S A < T d S -d U -p d V
va bu tenglama integrallansa,
Ä < T ( S ,- S ,) - ( U ,- U ,) - p ( V ,- V ,)
yoki
Ä < { U ,-T S , + p V ,) - { U ,- T S , + p V ,).
Agar,
G = U -T S +pV
deb belgilasak, G - Gibbs energiyasi b o iad i. Yuqoridagi ten­
glamadan,
A' < -A G ■
Izotermik-izobarik sharoitda boradigan qaytar jarayon uchun
= - ag
kelib chiqadi. Bunda maksimal foydali ish Gibbs funksiyasining
kamayishiga teng. Gibbs funksiyasi ta ’rifiga muvofiq:
G = U - p V + TS = H - T S = F + p V .
Demak, yuqoridagi tenglamadan,
H = G + TS
kelib chiqadi,
Bu tenglamadan G - izotermik-izobarik jarayonlarda sistema
energiyasi zaxirasining ishga aylanishi m um kin b o ig a n qismi.
76
Agar bu tenglama differensiallansa,
dG = dU - TdS - S d T + p d V + Vdp.
Demak, TdS>dU+SA, TdS>dU+pdV tenglamalarga muvofiq,
dU<SdT-PdVekanligi e ’tiborga olinsa va d U ning qiymati yuqorida­
gi tenglamaga qo‘yilsa;
dG < ~SdT+ VdT.
Qaytar jarayon uchun:
dG = - S d T + Vdp.
Qaytmas jarayon uchun:
d G < - S d T + Vdp.
Agar j aray on izotermik-izobarik ravishda borsa,
dT = 0 ,
dP= 0
b o ia d i va yuqoridagi tenglama quyidagi k o iin ish d a yoziladi:
dG < 0.
Demak, o ‘z-o‘z.icha boradigan jarayonlarda Gibbs funksiyasining qiymati kamayadi, ya’ni jarayon Gibbs funksiyasining ka­
mayishi tom on boradi. Gibbs funksiyasi minimum qiymatga ega
bo ig an d a, muvozanat qaror topadi. Termodinamik muvozanatning
shartiga k o ‘ra
d U -T d S ^ -p d V
Demak, sistemaning muvozanat holatida termodinamik potensi­
al va erkin energiya m in im u m qiym at oladi. Izoxorik va izotermik
jarayonlarda esa
77
d F = d U - T d S - S d T = ~ p d V - S d T = 0.
Erkin energiya, entropiya va icliki energiya termodinamik po­
tensiallar hisoblanadi. Bu shundan kelib chiqadiki, muvoznatlashgan jarayonlarda (izobarik, izoxorik va h. k.) ularda ayrim sistema
parametrlari o ‘zgarmas saqlanadi va termodinamik potensiaining
kamayishi sistema tomonidan bajarilgan ishga teng b o iad i.
Yuqoridagi tenglamaiarni differensiallash y o ii bilan muhim
munosabatlarni olish mumkin. Haqiqatan ham.
dF = - P d V - S d T
dan
=-S
dT
^dF^
= -P
dZ = - S d T + Vdp
/ J-7 \
dT yp
=-S
dan esa
=V
d H - - d U + dVP + VdP = TdS + VdP
ekanligidan
\ dS yp
78
= r,
=F
Termodinamikaning asosiy tenglamasi
TdS = dU + PdV
dan quyidagini olamiz:
^'dU^
dS
= -P .
ydV
IV .1. T erm o d in am ik entim ollik va entropiya
M olekulalarning issiqiik harakati boshqa harakat shakllaridan
(xaotikligi, y a ’ni tartibsizligi bilan) farq qiladi. M olekulalarning is­
siqiik harakatini xarakterlash uchun maxsus molekular tartibsizlik
darajasining miqdor o ich o v in i kiritish kerak.
M asalan, biror gaz molekulalarining hajmi bo‘yicha taqsimotini
ko‘rsak, gazning har xil miki'oskopik holatlari har xil ehtimollikka
ega ekanligini aniqlashi mumkin.
Umuman, gazning mikroskopik holati bu bir-biriga yaqin
b o ‘lgan mikroskopik holatlarni almashinishi bilan ifodaianiladi. Bu
mikroskopik holatlar bir-biridan haj mining har xil qismida moleku­
lalarning taqsimoti va har xil molekulalar o ‘rtasida energiya taqsimoti bilan farq qiladi. Mana shu bir-birini uzluksiz almashtirayotgan m ikroholatlar soni ( W) butun sistema mal<joskopik holatining
tartibsizlik darajasini xarakterlaydi.
79
Statistik fizikada Pf kattalik beril­
gan makroholatning termodinamik
ehtimoUigi deyiladi. Termodinamik
ehtimollik kattaligi entropiya bilan
bog‘langan, chunki bu ikkala katta­
lik muvozanat hoiatga eng katta qiy
matga ega b o ia d i, har qanday ter­
modinamik sistemaning muvozanat
holatiga o ü s h i entropiyaning ham,
termodinamik ehtimollikning ham
ortishiga olib keladi.
Sistemaning tartibsizlik daraja­
si bilan uning entropiyasi o ita sid a
o ‘xshashlik bor. Shuning uchun
#
# « #
13-rasm. Zarralarning
mikrotaqsimla nishi.
Bolsman statistikasida molekulalar issiqlik harakati tartibsizlik
darajasini tavsiflovchi funksiya sifatida entropiyani olish tavsiya
etilgan. Bolsman entropiya S va term odinam ik ehtimollik W ni
quyidagicha munosabat orqali b o g iad i;
S = k\nW + const.
Demak, entropiya holat ehtimolligi logarifmga mutanosib ekan,
bu yerda k - Bolsman doimiysi. Buni quyidagi orqali tushimtiramiz: bizga idish berilgan b o is in va u xayolan bir necha b o ia k chalarga ajratilgan b o isin . Idishda n ta zarraeha b o iib , xaotik
harakatlanishi natijasida idish bo iak ch larig a u yoki bu tartib bilan
joylashib, alohida makrotaqsimlanish hosil qiladi.
Faraz qilaylik, idish 3 ta b o iakchadan iborat b o iib , unda 6 ta
zarraeha b o is in (13-rasm). Bu rasmda zarralarning bir nechta makrotaqsimlanishi ko'rsatilgan. Agar oltita zarrani har birini raqamlab
80
chiqsak, u holda har qanday makrotaqsimlanish, masalan, a taqsimlanish mikrotaqsimlanishning yonida b o ia d i.
•
1
•
2
•
3
•
4
•
5
»
6
•
1
*
3
•
2
•
4
«
5
•
6
m
♦
♦
•
2
3
1
6
5
♦
3
5
•
6
*
4
•
1
4
2
6
•
5
•
2
•
3
14-rasm. Zarralarning
makro taqsimlanishi.
2
*
1
•
3
•
•
•
•
2
3
1
2
•
•
«
I
2
3
•
•
•
2
3
1
15-rasm. Zarralarning ikki
mikro holatda joylashishi.
14-rasmda a makrotaqsimlanishni berishi mum kin b o ig a n bir
nechta mikrotaqsimlanishl ar tasvirlangan. 14-rasmda tasvirlangan
barcha mikrotaqsimlanishlar faqat bitta makrotaqsimlanish a ni
beradi, chunki makrotaqsimlanish idish alohida boiaklaridagi
zarralar soni bilan aniqlanadi, zarra raqamlari bo‘yicha emas. Ol­
ingan makro holatni, y a’ni uning termodinamik ehtimolligini beru­
vchi mikroholatlar sonini hisoblaymiz.
Oldin, 14, 15-rasmlarda tasvirlangan holatlardan osonroq holatlarni qaraymiz. Ikkita zarrachani olib, ularni idish ikki b o ia g iga bittadan joylashtiramiz. Bunday joylashtirish usuli faqat ikkita
bo‘ladi. Uchta zarrachani idishning ikki b o ia g ig a olti xil usul bilan
81
joylashtirish m um kin (15-rasm). Xuddi shunday to ‘rtta zaiTachani
24 xil usul bilan (24 = 4!, 6 = 3!, 2 = 2!) va h. k. joylashtirish m um ­
kin. 15-rasmdagi ikkita miki-oholatlar bir xil k o ‘rinishda ekanligini
e ’tiborga olsak, u holda mikrotaqsimlanishlar sonini ikki martaga
kamaytirish mumkin.
N azariy fizikada n ta holatdagi N ta zarrachalam ing m ikrotaq­
simlanishlar sonini, y a ’ni termodinamik ehtimollik quyidagi for­
m ula bilan ifodalanadi:
iV'
W^ =
Bu yerda N^ - birinclii holatdagi (bo‘lak) zan-achalar soni, iV,
- ikkinchi holatdagi zarrachalar soni va hokazo. Yuqoridagi formulani idish ikki b o ia g id a uchta zarracha b o ‘lishi holati uchun
q o ilasak ,
3'
2
= 3.
.Ü2 !
To‘rtta zan-achani olti usul bilan ikki b o ‘lakka ikkitadan qilib
joylashtirish mumkin:
4'
^ = 6.
2,!2,!
Xuddi shu to ‘rtta zarrachani to ‘rt usul bilan bir b o ia k k a uchtadan
joylashtirish mumkin:
4'
=— = 4.
3 1] I
-rasmdagi makroholatlar uchun termodinamik holatlarni hisoblaymiz:
14
82
6’
—
2J22Î 2!
= 90.
6'
fK = — ^
= 60,
3i !22!1!
6'
W^ = — — = 2 0 ,
^ 3,132!0!
W^ = — I^L — = 15,
4 ,!2 ,!0 !
W^ = — - — = 1.
^ óilOJO!
Shunday qilib, eng katta term odinam ik ehtimollik tekis taqsimlanishda b o ia r ekan, bunda usullar soni ham eng ko‘p bo'ladi.
Isbotlashimiz mumkinlci, ikkita holatning matematik ehtimollik
nisbati, ularning termodinamik ehtimolliklari nisbatiga teng b o ia ­
di. Entropiya va holat ehtimolligi o itasid ag i bogianishdan ter­
modinamikaning ikkinchi qonuni statistik tabiatga ega ekanligini
ko'rsatish mumkin.
Bolsman formulasiga asosan bunday aytishimiz mumkin: tabi­
atda b o iayotgan hamma jarayonlar shunday yo‘nalganki, u holat
ehtimolligining ortishiga olib keladi.
Quyidagi misolda termodinamikaning ikkinchi qonuni statistik
xarakterga ega ekanligini ko‘ramiz.
Ikkita jism oiamiz, birining harorati 301 K, ikkinchisiniki 300 K
va birinchi jism ga uzatiladigan issiqlik miqdori 1 0 ”'^ J ga teng
b o ia d i. Bolsman formulasiga asoslanib, mana shu ikkita holatda
b o ig a n jism larning ehtimolliklar nisbatini jism lar entropiyasi­
ning o ‘zgarishini hisoblab topaylik. Issiqlik miqdori issiq jism dan
83
sovuqroq jism ga o ü sliin i Icorib chiqaylik, keyin esa teslcari y o ‘nalishda o ‘sha miqdordagi issiqilik sovuqroq jism dan issiqroq jism ga
o ‘tishini kuzataylik. Klauzius ta ’rifiga binoan bu teskari jarayon
umuman amalga oshmaydi, lekin statistik qonunlarga binoan bun­
day teskari jarayon m a’lum bir ehtimollikga ega. Jismning 300 K
haroratda b o iish ehtimolligini
bilan, 301 ^ haroratda b o iish
ehtimolligini Wj bilan belgilaymiz, unda
AS = S^ - S ,
^
’
=
T,
T,
T,T,
ga asosan entropiyaning o ‘zgarishi quyidagiga teng b o iad i;
^
^
1 0 -^
1 0 -^
, , W,
AS = S .,- S .= ---------------== A:In—
300 301
bundan,
A5
!l2.= gk _
W,
10'^
10'^
_ g 12 .
Yuqoridagiga asosan aytishimiz mumkinki, y a’ni 301 K haroratli jism dan 300 K haroratli jism ga 10“’ J issiqiik miqdori
marta tasodifan o iish ig a, 300 K haroratli 301 K haroratli jism ga
bir marta tasodifan issiqiik o‘tishi to ‘g ‘ri kelar ekan. Sovuq jism ­
dan issiq jism ga issiqiik miqdori o iis h i bu
^
martaga nisbatan
juda ehtimolligi kam, demak, bu teskari jarayonni umuman kuzata
olmaymiz.
Agar ikkita jism ning yuqoridagi kuzatilayotgan harakatlarda
bir-biriga uzatilayotgan issiqiik miqdori 1 2 i0 " ‘®J ga teng b o isa ,
unda boshqa natija hosil b o ia d i y a ’ni,
84
! l = ei2 =,^9.10438.10- = e = 2,7 ,
W,
Bunga asosan issiq jism dan sovuq jism ga issiqlik miqdori 2,7
marta tasodifan o ‘tishiga bir marta teskari jarayon ham to ‘g ‘ri kelar ekan. Ammo shunday kichik miqdordagi issiqlikka (12•lO■^‘^J)
nisbatan termodinamikaning ikkinchi qonunini q o ila b bo'lm aydi.
Haqiqatda 12-10"'® J energiyaga ayrim molekulalar 1000 daraja
haroratda ega b o ia d i. Shunday qilib, ayrim yoki guruh molekulalarga nisbatan termodinamik va statistik usullarni q o ila b b o im as
ekan. Yuqorida aytilganlarga asosan quyidagi xulosaga kelishimiz
mumkin.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni statistik qommdir. Termo­
dinamikaning birinchi qonuni energiyaning saqlanish qonuniga
muvofiq nisbatan tor m a’noga ega, chunki termodinamikaning bi rinchi qonuni issiqlik miqdori va ishni alohida k o i'ib chiqadi, buni
esa alohida molekulalarga nisbatan q o ila b boim aydi. Energiya­
ning saqlanish qonunini har qanday joyda (molekula, mikrojara yonga, mikrojismga nisbatan) q o ila s a b o iad i.
Alohida molekulaga nisbatan dQ = dU+dA ni yozib boim aydi,
chunki u fizik m a’noga ega emas. Lekin, energiyaning saqlanish
qonunini ayrim molekulaga va boshqa mikrohodisalarga nisbatan
q o ila s a b o iad i. Demak, termodinamikaning birinchi va ikkinchi
qonmilari statistik xarakterga ega va bu qonunlarni elementar aktlarga nisbatan q o ila b b oim aydi.
Savol va topshiriqlar
1. Termodinamikpotensiallarni tushuntirih bering.
2. Entalpiya nima uchun о 'rganiladi?
3. Termodinamik ehtimollik nima?
4. Gibbs va Gelmgols funksiyalarini tushimtiring.
5. Erkin va bog '¡angan energiya haqida tushuntiring.
85
6. Termodinamikaning birinchi qonuni qanday qonim hisobla­
nadi va q ayer larda tatbiq etiladi?
7. Termodinamika qonunlarining qo ‘llanilish sohalarini tushun­
tiring.
8. Termodinamikaning uchinchi qonuniga ta ’r if bering va tu­
shuntiring.
9. V. Nernst olib borgan tajribalarni tushuntirib bering.
10. Absolut entropiya qanday hisoblanadi?
86
V .B O B
FA Z A L A R Q O ID A Sl VA F IZ IK -K IM Y O V IY T A H L IL
M aium ki, kimyoviy jarayonlar anchagina murakkab tarzda
boradi - jarayon davomida moddalarning (agrégat) holati va allotropik shakllari o ‘zgaradi, y a’ni yangi sohalar (fazalar) hosil
b o ia d i yoki yo‘qoladi. Ana shu sohalarning mavjud b o iis h shart­
lari, sohalar (fazalar) bo‘yicha moddalarning taqsimlanishi, bir
agrégat holatdan ikkinchi hoiatga o iis h shartlari, haroratning bo­
sim ta ’sirida o ‘zgarishi singari xossalar bilan tanishib chiqamiz.
Yuqoridagi mavzularda sistema haqida m a’lumotga ega b o ig a n
edik, endi shu sisitema qismalarida boradigan jarayonlar bilan tan­
ishib chiqamiz. Sistemaning boshqa qismlaridan chegara sirtlar
bilan ajralgan, ulardan o ‘z termodinamik xossalari va kimyoviy
tarkibi bilan farq qiladigan qismi feza deyiladi. Fazan bir xil tarkib
va bir xil fizik-kimyoviy xossalarga ega b o iad i. Bir fazadan ibo­
rat sistema gomogen sistema va bir necha fazadan iborat sistema
geterogen sistema deyiladi. Suyuq va qattiq fazalar quyuqlashgan
(kondensatlangan) fazalar deyiladi. M uvozanatda turgan sistema
holati fazalar soni, kimyoviy tarkibi va termodinamik xossalari bi­
lan tavsiflanadi. Agar bu uch xususiyat m a’lum b o isa, sistemaning
holati aniqlangan hisoblanadi. Sistema tarkibi - komponentlar soni,
termodinamik xossalari esa erkinlik darajalari soni bilan tavsifla­
nadi.
Komponentlar soni. Sistemadan ajratib olinganda mustaqil
mavjud b o ia oladigan moddalar - komponentlar yoki tarkibiy
qismlar deyiladi. Masalan, NaCl ning suvdagi eritmasida H^O
va NaCl dan tashqari, bu moddalardan hosil b o ig a n ionlar Na^,
Cl', H", OH' ham mavjud. Bu ionlar sistemadan tashqarida mav­
jud b o ia olmaydi. Shunga k o ‘ra, ular komponent b o ia olmaydi,
87
H^O va NaCl ni esa komponent deb hisoblash mumkin. Demak,
NaCI ning suvdagi eritmasida ilddta Icomponent bor. Sistemadagi
har qaysi fazaning kimyoviy tarkibini aniqlash ucliun zarur bo‘lgan
modda xiilarining (komponentlarning) eng kichik soni sisteman­
ing komponentlar soni deb ataladi. M asalan, oddiy sharoitda m u­
vozanatda H^, 0^ aralashmasi b o isin . Bulam ing konsentratsiyasi
bir-biriga bogianm agan, chunki ular orasida bu haroratda hech
qan-day kimyoviy reaksiya bormaydi. Shunga ko'ra, fazalar konsentratsiyasini aniqlash uchun ikkala komponentning tarkibini bil­
ish kerak b o ia d i, binobarin, bu sistemada komponentlar soni ikkiga teng. A gar muvozanat holatda komponentlar orasida kimyoviy
reaksiya borsa, komponentlar sonini topish uchun tarkibiy qismlar
sonidan kimyoviy reaksiyalar soni ayriladi. Faraz qilaylik,
va
aralashmasi shunday sharoitda muvozanatda turgan b o isin k i, ular
o ‘rtasida bitta reaksiya borsin:
Bu vaqtda ularning konsentratsiyasi ekvivalent nisbatda o‘zgaradi. Demak, bu holda uchta (FI^, O^, H^O) tarkibiy qism mavjud.
Lekin, kom ponentlar soni 3-1 = 2 b o ia d i. Demak, fazalar tarkibini
aniqlash uchun xohlagan ikki komponent
O, yoki H „ H^O yoki
HjO, O, larning konsentratsiyasini bilish kifoya. Agar ikki kom po­
nentning konsentratsiyasi m a’lum b o is a , uchinchi komponentning
konsentratsiyasini muvozanat konstantasi qiymatidan foydalanib
hisoblash mumkin.
Shuningdek, CaCOj, CaO, CO^ sistemasida quyidagi reaksiya
boradi:
CaCO^-i-^CaO-i-COj
B u sistemada uchta komponent m avjud b o is a ham kom ponent­
lar soni 2 ga teng.
Sistemada uch komponent NH^Cl, N H,, HCl mavjud b o isin . Bu
komponentlar orasida ilddta b o g ian ish (tenglama) mavjud:
88
NH.Cl,
4
(q)
3(g)
+HCL(g),
Bu reaksiya uchun,
K,=[NH3]-[HC1]
Ikkinchi tomondan,
[NH3]=[HC1]
Demalc, komponentlar soni, y a ’ni bogianm agan o ‘zgaruvchilar soni 3-2 = 1 ga teng. A gar dastlabki NH^Cl miqdori, sistema­
ning harorati va hajmi m a’lum b o is a , NH^ va HCl miqdorlai'ini
yuqoridagi tenglamalar yordamida hisoblash mumkin.
Erkinlik darajalari soni. Sistemaning termodinamik xossasi
harorat, hajm, bosim, konsentratsiya bilan tavsiflanadi. Sistema­
ning termodinamik xossasini aniqlash uchun zarur b o ig a n para­
metrlarning eng kichik soni - erkinlik darajalari soni deyiladi. M a­
salan, sistema gaz holatdagi bir komponentdan iborat b o isin . Bu
sistemaning termodinamik holatini aniqlash uchun kam ida nechta
parametr m a’lum b o iish i kerak? Faraz qilaylik, bir parametr, mas­
alan, sistema harorati m a’lum b o isin . M a’lum bu haroratda V va p
lar Boyl-M ariott qonuni chegarasida (agar gaz ideal gaz deb qabul
qilinsa) bir qancha qiymatga ega b o iish i mumkin, y a ’ni,
p lar
qiymatini aniqlash uchun shuning o ‘zi kifoya emas. Faraz qilaylik,
ikki parametr, masalan, T, p m a’lum b o isin . M a’lum T, p qiymatida
F bitta qiymatga ega b o iish i mumkin. Bu qiymatni
p V = nRT
tenglamadan foydalanib hisoblash mumkin. Demak, sistema­
ning termodinamik xossasini aniqlash uchun kam ida ikki parametr
qiymati m a’lum b o iish i kerak. Demak, ushbu misolda sistemadagi
erkinlik darajalari soni 2 ga teng.
M a’lum miqdordagi bir komponent muvozanatda turgan ikki
faza - suyuqlik va bug‘ fazani hosil qilgan b o isin . Faraz qilaylik,
89
sistemaning harorati m a’lum b o isin . Yana yuqoridagidek mulohaza yuritaylik. M a iu m suyuqUkning bug‘ bosimi faqat haroratga
b o g iiq , y a ’ni m a’lum haroratda bug‘ bosimi to ‘g‘ri keladi. Shun­
day qilib, harorat m a’lum b o isa, bosimi ham m a’lum b o iad i. Ik­
kita param etr m a’lum b o ig an d an so‘ng uchinchi parametr qiymati
yuqorida bayon etilganidek aniqlanadi. Demak, bu sistemada erkin­
lik darajalari soni birga teng ekan. Erkinlik darajalari sonining yana
bir ta ’rifi quyidagicha: erkinlik darajalari sonining fazalar sonini
o ‘zgartirmasdan turib m a’lum chegarada o ‘zgartirilishi mumkin
b o ig a n mustaqil o ‘zgaruvchi kattaliklar parametrlari soniga teng.
Sistemada muvozanat sharti kimyoviy potensial yordamida ifodalanganda quyidagicha b o iadi:
Faraz qilaylik, sistema ikki a va fi fazadan iborat b o isin . Shu
ikki faza bo‘yicha komponentlarning taqsimlanishini kuzataylik.
Bu komponentlardan i - komponentning taqsimlanishini k o iib
chiqamiz. i - komponentning ju d a kichik m iqdori a fazadan ¡i faza­
ga o ig a n b o isin . Agar i komponentning a va fi fazadagi kimyoviy
potensiali
shaklida ishoralansa, i - komponentning a faza­
dagi izobarik potensiali
• dn^
qadar kamayadi, y? fazada esa
dG^^^ =
■dn,
qadar ko‘payadi. Sistemada izobarik potensialning umumiy
o‘zgarishi fazalar bo‘yicha o‘zgarishining yig in d isig a teng b o iad i:
AG = dG^"^ + dG^^^ =
90
• dn, +
• dn, _
dn. ning qiymati ildcala fazada teng b o ‘lib, faqat qarama-qarshi
ishoraga ega b o ‘lgani uchun
va
dn¡ > 1
bo‘ladi.
=
J«,.
M uvozanat qaror topganda J G = 0 bo‘lgani uchun
i - komponentga nisbatan a w a ß fazalar muvozanatining sharti
ikkala fazada i - komponentning kimyoviy potensiallarining tengligidir.
Boshqa komponent va fazalar uchun ham bu shart o ‘z kuchini
saqlab qoladi. Agar bir qancha fazalar bo‘yicha bir necha xil kom­
ponentlar taqsimlangan b o ‘lsa, fazalararo muvozanat sharti hamma
fazalarda har qaysi komponent kimyoviy potensialining tengligidir.
Demak, i - komponentning o ‘z-o‘zicha a dan ß ga o ‘tish sharti
Yuqoridagi tenglamaga binoan
/u=iiig+R T \n f .
b o ‘lgani uchun muvozanat sharti:
Ya’ni a y a ß fazadagi uchuvchanliklarning tengligini ko‘rsatadi.
91
Agar gazlar ideal gaz qonuniga bo‘ysunsa, uchuvchanlikni parsial
bosim bilan almashtirish mumkin, bunday holda:
(«)
(P)
Pi ’ = A .
Demak, / - komponentlar o ‘z-o‘zicha a va P ga o ‘tish sharti
yoki
рГ
> рГ
V. I. Fazalar qoidasi
Fazalar qoidasi yoki Gibhsning fazalar qoidasi muvozanatdagi
geterogen sistemalarga qoilaniladi. Bu qoida, asosan, term odina­
mika qonunlarining geterogen sistemalarga tatbiq etilishidan ibo­
rat. Fazalar qoidasi geterogen sistemani xarakterlovchi kattalik fazalar soni {F) komponentlar soni {K) va erkinlik darajalari soni
(C) ni bir-biri bilan bogiaydi:
(p\( f , k , c ) = o .
M uvozanatda hamma fazalarda harorat, bosim va har qaysi
komponentning kimyoviy potensiali bir xil b o iad i.
M uvozanatda har qaysi fazaning holati harorat, bosim va ham ­
ma komponentlarning mustaqil o'zgaruvchi konsentratsiyalari bi­
lan tavsiflanadi. К - komponent tutgan fazaning kimyoviy takibini
bilish uchun (.K-1 ) komponentlar konsentratsiyasini bilish kifoya.
Shunday qilib, F - fazaning tarkibini bilish uchun F (K -l) m us­
taqil komponentlar sonini bilish, y a’ni mustaqil o ‘zgaruvchi parametrlarni bilish kerak. Sistemaning termodinamik holatini aniqlash
uchun T,V,p lardan ikkitasini bilish lozim. Shunday qilib, mustaqil
o‘zgaruvchilar (nom a’lumlar) soni [(K-1)F+1J ga teng b o iad i.
92
Yuqorida bayon etilganidek, bu mustaqil o ‘zgaruvchilar bir-biriga
bogianm agan b o isa , mustaqil o ‘zgam vchilar soni [(K -l)+ 2 ] ga
teng. Agar bunday tenglamalar b o is a , mustaqil o ‘zgaruvchilar soni
F (K -I)+ 2 dan tenglamalar soni ayriladi.
Sistemadagi komponentlar 1,2, 3 ,..., A^bilan, fazalar esa 1,2, 3,
4, ..., F bilan ifodalanadi. Komponentning qanday b o im asin biror
fazadagi kimyoviy potensialini yozishda potensial ishorasi o ‘ng tomonining pastiga, shu komponentning yuqorisiga esa fazalar soni­
ni koi'satam iz. Komponentlarni bir-biri bilan b o g ia g a tenglamalar
sonini hisoblaylik: muvozanat vaqtida har qaysi komponentning
kimyoviy potensiali hamma fazalarda bir xil b o ig a n i uchun:
ftW = f t « ;
-
(F-1) tenglama
(F-1) tenglama
f^K
~ M k
5
M k
~ M k
’ ■■■’
f^K
~f*K
(F-1) tenglama
Demak, tenglamalar soni (F -l)K ga teng. Shunga k o ‘ra, mus­
taqil o ‘zgaruvchi param etrlar soni, y a ’ni erkinlik darajalari soni
teng:
C = [f (^ -1 )+ 2 ]-[^ (F -1 )]
va bundan,
C+F=K+2
bo ‘ladi. Bu tenglama fazalar qoidasining ifodasiàk.
Bu qoidadan kelib chiqadigan b a’zi bir natijalarni k o iib chiqay93
lik. Faraz qilaylik, sistemada komponentlar soni birga teng b o is in
{K = 1 ), bunda yuqoridagi tenglamaga muvofiq,
C+F = 3
Demak, agar
F = 1 b o is a , C = 2
F = 2 boisa,C= 1
F = 3 b o is a , C = 0
b o ia d i. Erkinlik darajalari soni kamaygan sari muvozanatda
turadigan fazalar soni ko‘payib boradi. Demak, bir komponentli
sistemada bir vaqtning o ‘zida eng k o ‘pi bilan 3 faza muvozanat­
da b o iish i mumkin. Ikki komponentli sistemada yuqoridagi teng­
lamaga muvofiq bu qiymat 4 ga teng.
Geterogen sistemalar ikki sinfga b o iin ad i: komponentlar soni
bo‘yicha - bir-ikki va h. k. komponentli sistemalar va erkinlik da­
rajalari soni bo‘yicha C = 0 bo ig an d a, nol variantli, C = 1 da (yoki
mono) variantli, C = 2 da (bi) varinatli sistema va h. k.
V.2. Suyuqliklarning tuzilishi va fazolardagi muvozanat
M oddalar uch agrégat holatda (gaz, suyuq, qattiq) b o iib , ular­
ning fizik xususiyatlari holat parametrlari o ‘zgarishi bilan bir-biri­
dan farq qilishi yoki o ‘xshash b o iish i mumkin, Masalan, normal
sharoitda gaz molekulalari orasidagi masofa ularning oicham ligiga nisbatan juda katta b o iib , zichligi kichik va siqiluvchan b o ia ­
di, y a’ni gaz molekulalari orasidagi o ‘zaro tortishish kuchi kichik
boiganligidan u o ‘zi solingan idish hajmini to i a egallaydi va idish
shaklini oladi.
Suyuqlik molekulalari esa bir-biriga ju d a yaqin joylashgan
b o iib , ular orasidagi o ‘zaro ta ’sir kuchi gaz molekulalari orasida­
gi o‘zaro ta’sir kuchidan bir necha yuz m arta katta b o iib , zichligi
94
gazlar zichligdan yuz martalab katta, juda kam siqiluvchandir. Bu
xususiyati jihatidan suyuqliklar qattiq jism ga yaqin turadi.
Kritik haroratga yaqin haroratda suyuq holat va to ‘yingan bug‘
xususiyatlari (zichligi, siqilishi) bir-biriga juda yaqin b o iib , suyuq­
lik gazga o ‘xshasa, erish haroratida suyuqlik o ‘zining k o ‘pchilik
xususiyati bilan qattiq jism ga o ‘xshaydi. Suyuqlik, gaz kabi, o‘zi
qo‘yilgan idish shaklini olsa-da, lekin qattiq jism kabi m a iu m ha­
jm ni egallaydi.
Gazlarda molekulalar betartib harakatda b o is a , qattiq jism larda
molekulalar o ‘z muvozanat holati atrofida faqat tebranma harakat
qiladi, y a’ni qattiq jism molekulalarini joylashishida aniq tartib
mavjuddir.
Suyuqlik molekulalari qattiq jism molekulalari kabi zieh joylashgan bo isa-d a, uning o ‘z hajmini o ‘zgartirishi suyuqlik m oleku­
lalarini (gaz molekulalaridek boim asa-da) ozm i-ko‘pmi bir-biriga
nisbatan erkin haralcat qilishini k o isatad i. Shunday qilib, gaz hola­
ti (molekulalar erkin harakati) bilan qattiq holat (molekulalar mu­
vozanat holati atrofida tebranadi) o raligidagi modda holati suyuq
holatdir.
Yuqorida aytilgan fikriarning to ‘g ‘riligini suyuqliklarning
rentgen strukturasini tahlil qilish bilan ham tasdiqlash mumkin.
16-rasmda kristall va suyuqliklarda atomlaming taqsimlanish ehti­
molligi (P) keltirilgan.
Biron-bir atomni sanoq boshida deb olib shundan m a’lum
y oiialishda
masofada boshqa atom borligini bilmoqchi b o isak ,
issiqlik harakati hisobga olinmaganda, R¡ masofadan kam masofa­
da atomni uchratish ehtimoli nolga teng b o ia d i. R¡ masofada bu
ehtim ollik birga teng bo‘ladi.
Shuningdek, tanlangan y o ‘nalishda keyingi atom oldingi atomdan faqat R , masofada turadi. R^ dan katta va 2R^ dan kichik ma­
sofada atomni bo‘lish ehtimoli nolga teng bo‘lib 2Rj masofada
birga teng b o ia d i. Shunday qilib, tanlangan atomdan m a’lum bir
yo ‘nalishda R^ masofaga karrali oraliqda atomni uchratish ehtimoli
birga teng.
95
l U
R,
U
R,
U
R,
U
R,
l .
R,
X
16-rasm. Kristail va suyuqlikiarda atomlarning taqsimlanish
ehtimolügi
Agar atomlarning issiqiik harakati hisobga olinsa, ularning Rj
masofadan ozgina farqli masofalarda uchratish ehtimoli noidan
farqli b oiadi. Atom qo‘shni atomga bir yaqinlashsa (masofa R^ dan
kichik), undan bir uzoqlashadi {R^ dan bir oz katta). Sanoq boshida turgan atomdan boshqa atomlarni qanday masofada b o iish i va
ular orasidagi masofani o ‘zgarish ehtomoli 16-rasmda koi'satilgan
grafikda berilgan. Grafikda koi'inadiki (yuqoridagi egrilik), har
bir nRj oraliqda atomni b o ü s h ehtimolligi kengligi (egrilikning
qo‘ngiroqsim on qismining kengligi) bir xildir. Ana shu kenglikning o ‘zgarraas qolishi kristail b o ‘yicha tartibning saqlanishini,
demak, kristallda ham yaqin, ham uzoq tartib borligini k o ‘rsatadi.
Suyuqlikiarda esa egrilikning ko'rinishi boshqachadir (pastki
egrilik). Suyuqlikiarda ham atom m a iu m masofada uchrash eh­
timolligi {P) sifat jihatdan kristalldagi kabidir. Lekin egrilikdagi
birinchi qo‘ngiroqsim on qismdagina maksimum yaqqol ko‘rinib, 2R^, 3R^ va hokazo oraliqlarda maksimum kamayib boradi va
oxiri deyarli y o ‘qoladi. Demak, tanlab olingan suyuqlik atomidan
faqat R^ masofada boshqa atomning b o iis h ehtimolligi eng katta
b o iib (kristailardagi kabi), masofa ortgan sari ehtimollik kamayib,
istalgan masofada atomni b o iish ehtimolligi bir-biriga tenglashib
96
qoladi (gazlardagi kabi). Bu esa suyuqliklarda yaqin tartib mavjud
bo‘lib, uzoq tartib yo‘qligini k o ‘rsatadi.
Shuni aytish kerakki, ehtimollikni ko‘rsatuvchi egrilikdagi
maksimumning o ‘ng qismi nolgacha tushmaydi. Bu shuni k o ‘rsatadiki, suyuqliklarda tanlangan zarraga yaqin zarra aniq bir zarra
b o im ay o ‘zgarib turadi. Shuning uchun tanlangan molekulaga ya­
qin molekulalar soni to ‘g ‘risida gap yuritilsa, faqat o ‘rtacha son
to‘g ‘risida fikr yuritish mumkin.
Yuqorida suyuqliklarning xususyati holat parametriga qarab qat­
tiq jism xususiyatiga yoki gaz xususiyatiga yaqin b o iish i to ‘g ‘risida fikr yuritgan edik. Suyuqlikning xususiyatini bunday ikkilangan
b o iish ig a sabab, suyuqlik molekulalari harakatining o ‘ziga xosligidir. Qattiq jism molekulalari muvozanat holati atrofida tebranma
harakat qiladi, gaz molekulalari harakati esa to i a betartib b o iad i.
Suyuqlik molekulalari qattiq jism molekulalari kabi qanday­
dir muvozanat holati atrofida tebranadi. Lekin bu tebranish oi-ni
miqdor b o im a y m aium . r vaqtdan keyin boshqa o iin g a siljiydi
(J0~^ sm) va bu o ‘rinda tebrana boshlaydi.
Molekula o‘zining bir vaqtinchaiik muvozanat holatidan ikkinchi
holatiga o ‘tganda, uning boshqa molekulalar bilan aloqasi uziladi.
Aloqa uzilishi uchun W energiya sarflanadi. M olekula yangi o ‘ringa sakrab o ‘tgandan keyin bu o ‘rin atrofidagi molekulalar bilan aloqada bo‘ladi. Bunda W energiya ajralib chiqadi.
Shunday qilib, molekula «eski» o ‘rindan «yangi» o ‘ringa o ‘tganda uning potensial energiyasi W ga ortadi. Bu energiyani aktivatsiya energiyasi deyiladi va boshqa molekulalar energiyasi hisobiga
b o ‘ladi.
Agar suyuqlik molekulasini m a iu m o‘rinda vaqtincha tebranish
davrini Ty desak, shu o ‘rinda-tebranish (o‘troqlik) vaqti
T=
bo‘ladi.
molekulaning «o‘troq» holati mavjud b o ‘lishining o ‘rtacha
97
T
vatqi relaksatsîya vaqti deb yuritiladi va formuiadan ko‘rinadiki,
harorat ortishi bilan u kamayib, aksincha kamayishi bilan ortadi.
Agar suyuqlik harorati kritik haroratga yaqin b o ‘lsa, suyuq­
lik molekulasining muvozanat holati atrofida tebranish chastotasi
1 0 '^ - 1 0 *
-’// z b o ‘lib, o ‘z o‘rnidataxm inan lO'’m a rtatebranib boshqa
o ‘ringa sakraydi. Bu sakrashlar har sekundda 10^-10*^ marta b o la di. Harorat pasayishi bilan bu sakrashlar soni kamayib, suyuqlik
yopishqoq bo'lib qoladi.
Tajribalar k o ‘rsatadiki, suyuqliklarning hajmiy kengayish koef­
fitsiyenti gazlarnikiga nisbatan kichik bo‘lib, xarakterli tomoni
shundaki, bosim ortishi bilan hamma suyuqliklar uchun bu koeffit­
siyent deyarli bir xil bo‘ladi.
Umuman oiganda, harorat ortishi bilan suyuqliklarning issiqlik
sig‘imi oz bo‘lsa-da ortadi, lekin C^va C^,o‘rtasida farq juda kichik
bo‘ladi. Suyuqliklarning yopishqoqligi gazlarnikiga nisbatan juda
katta bo‘lib, harorat ortishi bilan kamayadi. Har xil suyuqliklar
uchun yopishqoqlik koeffitsiyenti bir-biridan katta farq qiladi. M a­
salan, uy haroratida suv yopishqoqligi glitserin yopishqoqligidan
250 marta kamdir.
Suyuqliklarning muhim xususiyatidan biri o ‘zi solingan idish
devori bilan chegaralanmagan erkin sirtiga ega bo‘lish xususiya tidir. Agar suyuqlik tomchisiga og‘irlik kuchi ta ’sir qilmasa, tomchi
shar shaklini oladi, y a ’ni uning sirti eng kichik bo‘lishga intiladi.
Bunga sabab suyuqlik sirtidagi molekulalarni alohida energetik ho­
latda b o ‘hshidir.
Suyuqlik qizdirilganda uni tashkil etgan molekulalarning xaotik harakat o ‘rtacha kinetik energiyasi oshadi. Buning natijasida
molekulalar orasidagi masofa oshib, suyuqlikning hajmini oshishiga olib keladi. Suyuqliklarning issiqlikdan hajmiy kengayishi
xuddi qattiq jism larnikidek hajmiy kengayishning harorat koeffit­
siyenti bilan tavsiflanadi va issitilgan suyuqlik hajmi quyidagi for­
mula orqali topiladi;
F = Fo-(l + / ? - A r ) ,
98
blinda Vg - qizdirulgunga qadar suyuqlik hajmi, V - qizdirilgandan keyin suyuqlik hajmi, A T = T-Tg, bunda - qizdirulgunga
qadar suyuqlik harorati, T - qizdirilgandan keyin suyuqlik harorati,
h - hajmiy kengayishning harorat koeffitsiyenti.
Agar (1) formuladan ß ni topsak:
AT
bo‘ladi.
AV
Demak, b suyuqlik hajmining k en g ay ish i----- ning haroratning
K
o ‘zgarishi A T ga nisbatiga teng ekan, y a’ni suyuqlikning harorati
1 K ga o'zgarganda uning hajmi bosh lan g ich hajmining qancha
qismiga o ‘zgarganligini ko‘rsatadi.
Suyuqliklarning issiqlikdan kengayish koeffitsiyenti (ß) ning
son qiymatlari harorat va bosimga bogiiqdir. Bir xil harorat va bosimlarda turli suyuqliklarning issiqlikdan kengayish koeffitsiyenti
ß keskin o'zgaradi. Masalan, 20"C da suv uchun ß - 15-10
benzol uchun , /J = 124-10"^ —
°C
^ = 1050-10"^ 7 ^
-5
1
suyuq karbonat kislota uchim
, glitserin uchun y0 = 53-lO“^ 7 ^ va hokazo.
C
C
Haroratning teng oshishi bilan ß tez oshadi.
Karbonat kislota uchun harorat 0 “C dan 20 "C ga ko'tarilganda,
issiqlikdan kengayish koeffitsiyenti ß 2 marta ortadi. Bosimning
oshishi esa issiqlikdan kengayish koeffitsiyenti ß ning qiymatini bir
qadar kamaytiradi. Suv anomal issiqlikdan kengayishga ega.
Haroratning O^Cdan 3,98"C gacha inten^alida issiqlikdan ken­
gayish koeffitsiyenti ß manfiy qiymat oladi. Isitish vaqtida suvning
hajmi kamayib, 3,98"C da suv eng katta zichlikka ega b o iad i. Bu
99
haroratdayS = O bo'ladi. Bosimning oshishi bilan maksimal zichlikdagi harorati tushadi va uni quyidagicha empirik formula yordam i­
da hisoblanadi:
= 3 ,9 8 -0 ,0 2 2 5
Bunda p - bosim, atmosferalarda oichaniladi. Suvning anomal
kengayishining sababi shundaki, suv molekulasining tarkibi har xil
b o ia d i. Faqat H.O emas, balki 2Yif) va 3 FI2 O. Bu molekulalarning
nisbiy miqdori harorat va bosimga b o g iiq ravishda o'zgaradi.
Quyidagi jadvalda 20°C da ba’zi suyuqliklarning hajmiy ken­
gayishining harorat koeffitsiyenti keltirilgan:
.
T/r
Suyuqlik
1
S uv
208
2
G litserín
505
3
S im ob
181
4
B en zin
1100
5
K erosin
900
6
B enzol
1237
7
A tseton
1487
p , 10-
;
Quyidagi jadvalda esa suvning har xil haroratlarda hajmiy ken­
gayishining harorat koeffitsiyenti kehirilgan:
T/r
1
Suv harorati, "C
'y
p , 1 0 -'
-1 5
2
4
0
3
5
17
100
^
°c
4
10
95
5
20
208
6
30
300
7
40
390
8
50
460
9
60
530
10
80
630
11
90
700
12
100
750
13
150
1030
M a’lumki, zichlik P ~ ~
formula orqali topiladi. Demak,
suyuqlik isitilganda uning hajmi ortadi va uning zichligi esa ka­
mayadi. Su>oiqlik zichligi o ‘zgarishining haroratga bogiiqligini
quyidagicha topamiz, y a’ni (1) formulada V ning o ‘rniga y = —
P
ni qo‘yamiz va
m
P
Po
yoki
P =
(l + y^- Ar )
bo‘ladi.
Turmushda va texnikada suyuqliklarning issiqlikdan kengayishini albatta, e ’tiborga olish zarur. Masalan, yopiq idishda saqlanadigan suyuqlik qizisa, potlashni yuzaga keltirishi mumkin va hokazo.
M a' lumki, erish nuqtasi yaqinida modda qattiq va suyuq fazalari
issiqlik sig‘imlari bir-biridan juda kam farq qiladi, bu esa qattiq jism
101
va suyuqlikning strukturalari o'xshashligidan darak beradi. Suyuq­
liklarning issiqlik sig‘imi ularning m olekular og‘irligiga bog‘liq
bo ‘ladi, y a ’ni molekular strukturasiga. Issiqlik sig‘imi nazariyasiga
asosan suyuqlikning molekular og‘irligi katta bo‘lsa, uning issiqlik
sig‘imi ham yuqori b o ‘ladi.
Bu hol organik suyuqliklarda yaqqol namoyon bo‘ladi (H, O, C,
N), chunki ular k o ‘p sonli yengil elementlardan iborat b o iib , erkin­
lik darajalari katta, shuning uchun issiqlik sig‘imi yuqori. Xona
haroratida amil spirt CH 3 (CH 2 ) 3 CH 2 0 H molekulasi 18 ta atomdan
molekular issiqlik sig im i 203 ------ —------ ga
g-m ol ° C
yoki skipidar molekulasi 26 ta atomdan iborat va
iborat b o iib ,
= 285
^
g-mol-° C
ga teng.
Bunday suyuqliklarning issiqlik sig im i haroratga juda b o g iiq ,
organik suyuqliklar uchun bu b o g ian ish quyidagicha b o iad i:
Cp = a-¥ bT
bunda o va è - koeffitsiyentlar bir sinf suyuqliklari uchun bir xil,
masalan, spirt, efir va hokazo.
Suyuqlik ichidagi har bir molekula o ‘zini o ‘rab oigan boshqa
molekulalar bilan o ‘zaro ta ’sirda bo ia d i. 0 ‘zaro ta ’siri o 'rganilayot­
gan ikki molekula orasidagi masofa ortib borishi bilan ta ’sir kuchi
kamayib boradi va qandaydir R masofadan keyin nolga teng b o iib
qoladi.
Shunday qilib, tanlangan molekula atrofida markazi shu molekulada yotgan R radiusli sfera oik azsak , biz tanlagan molekula shu
sfera ichida yotgan ham ma molekulalar bilan o ‘zaro ta ’sirlashadi.
Ana shu sferadan tashqarida yotgan molekulalar bilan ta ’siri hisob­
ga olmasa ham b o ia d i. R radiusni ta ’sir radiusi, sferani esa ta ’sir
102
slcrasi deb atalib, R = 1O'®m ga teng.
Suyuqlikning ichki qismida turgan 1 molekulani va suyuqlik
sirtida turgan 2 yoki 3 molekula atrofida ta ’sir sferasini chizaylik
( 17-rasm).
17-rasm. Suyuqlik molekulalarining o‘zaro taqsimlanishi
Suyuqlik ichida turgan 1 m olekulaga sfera radiusi bo'yicha
yo‘nalgan kuchlar ta ’sir qilib, bu kuchlar teng ta ’sir etuvchisi nolga
teng. Suyuqlik sirtida yotgan m olekulaga ham ta ’sir sferasi radi­
usi bo‘yicha boshqa molekulalar ta ’sir qilsa, bu kuchlarning teng
ta’sir etuvchisi nolga teng b o im ay d i. Chunki ta’sir sferasining
ustki yarim qismida bug‘dagi molekulalar sonidan, pastki qismida
suyuqlikdagi molekulalar soni ju d a ko‘p. Shuning uchun 2 yoki 3
molekulaga ta ’sir qilayotgan kuchlar teng ta ’sir etuvchisi suyuqlik
ichiga tom on yo‘nalgan b o iad i.
Bundan tashqari, suyuqlik sirtida yotgan molekulalar ham
2 yoki 3 molekulaga suyuqlik sirtiga urinma b o ig a n kuch bilan
ta’sir qiladi. Bu kuchlar suyuqlik sirtini qisqartirishga harakat qila­
di. Bu kuchlarni biz, sirt taranglik kuchlari deb ataymiz.
Sirt taranglik kuchini tavsiflash uchun suyuqlik sirtiga fikran /
uzunlikka teng kesmani olaylik. Bu kesmani ikki tomoniga joylash­
gan molekulalar o ‘zaro tortishib sirt taranglik kuchini hosil qiladi
va bu kuchlar teng ta ’sir etuvchisi kesmaga perpendikulär y o ‘nalgan. Shu sirt taranglik kuchini F desak, kesma uzimligi birligiga
t o 'g i i kelgan kuch
103
F = CT-1
ga teng b o iad i.
Bnda ÍT- sirt taranglik koeffitsiyenti deb ataladi:
F
(7 = ------
I
Sirt taranglik koeffitsiyenti suyuqlik sirtida olingan kesmani
to ‘g ‘ri yoki egriligiga b o g iiq emas.
Sirt taranglik koeffitsiyentiga quyidagicha ham ta 'rif berish
mumkin. Buning uchun quyidagicha tajribani taklif etamiz: simli
ramkaga ( 18-rasm) uning chet yo ‘nalishlarida erkin harakat qila ola­
digan yengil perekladina (to'siq) kiydiramiz.
Ramkani sovunli eritmaga botirib undan sovunli plyonkali ramkani chiqaramiz.
104
Sovunli plyonka o ‘z sirtini qisqartirishga intiladi va shuning
uchun to ‘siqni yuqoriga k o ‘taradi. Bunda vertikal yo'nalgan F
sirt taranglik kuchi, a sirt taranglik koeffitsentining 2-1 uzunliklca
ko'paytm asiga teng bo‘ladi. B u yerda / ramkaning eni. U zunlik ikkilanganligiga sabab shuki, plyonka xuddi qog'oz varag'iday ikki
sirtga ega b o ia d i. Sirt taranglik kuchini muvozanatlash uchun ramkaga P yuk osiladi. M uvozanat vaqtida
P = 2cr-l
boiadi.
Agar yuk tortilmaydigan plyonkaga qo'yilgan b o is a , u holda
muvozanat holga kelish uchun plyonkani Ah kattaliklca tortadi.
Bunday holda tortish ishi
AA=^ P- Ah = 2cr-l-Ah = G- AS
bunda AS - plyonlca sirtining o ‘sishi. Bundan,
AA
(7 = ---------
AS
Demak, sirt taranglik koeffitsiyenti - birlik suyuqlik sirtini
hosil qilish uchun saiflangan ish yoki bu kattalik suyuqlik birlik
qatlamining erkin energiyasidir.
Yuqoridagi formuiadan ko'rinadiki, sirt taranglik koeffitsiyentining birligi — larda o ichanadi. Tortish ishi A sirtning to iiq
m
energiyasiga teng boim aydi, Suyuqlik sirti adiabatik tortilganda,
soviydi. Suyuqlik sirti izotermik tortilganda A ish bajarish bilan
birga Q issiqlik miqdori ham zarur b o iad i. Bunda suyuqlik sirti­
ning to iiq energiyasi term odinam ika I qonuniga k o'ra
U = Q+A
b o iad i.
A kattalik sirtning erkin energiyasi deyiladi, y a'n i suyuqlik sir105
ti qisqarganda potensial energiya boshqa energiyaga o'tadi yoici
suyuqlikning ko'chishiga sarflanadi.
Yuqoridagi tajribadan suyuqlik sirtining tortilishi eritmalar
uchun o'rinli. Toza suyuqliklar uchun bunday tajribani o'tkazib
bo'lrnaydi. Toza suyuqlik plyonkasi tortihshi bilan sirt taranglik
koeffitsiyenti o'zgarm aydi va aks ta ’sir kuchi doimiy saqlanadi.
Farqli ravishda qattiq jism da aks ta'sirlovchi deformatsiya ku­
chi Guk qonuniga asosan deformatsiyaga mutanosib ortadi. Toza
suw qlik plyonkasining tortilishida muvozanat turg'un emas. Agar
tortilish kuchi sirt taranglik kuchiga teng bo' Isa, muvozanat turg' un
bo‘ladi. Sirt taranglik koeffitsiyenti fining kichik o'zgarishda (masalan, harorat T ning o'zgarishi) ham muvozanat buziladi. M odda­
ning faqat sirti-faol eritmalarda turg‘un muvozanat kuzatiladi.
Suyuqlik sirt taranglik koeffitsiyenti katta oraliqlarda o'zgaradi.
- N
N
Suv uchun cr = 73-10 ^
, sovunli eritma uchun a - 45i 0'^— ,
sm
efir uchun cr = 23i0~ ^— , eritilgan tuzlar uchun ít = 1 0 “^ — erism
sm
N
tilgan metallar uchun cr = 1 0 ^ — masalan, erigan platina uchun
sm
N
a - l , 7 i 0 ^— bo'ladi. Siqilgan gazlar uchun a katta emas, masm
.N
salan, suyuq azot uchun cr = 8 i 0 ’ — . Har xil suyuqliklar uchun
sm
( 7 ning qiymati 1 dan 2 0 0 0 gacha bo'ladi.
Sirt taranglik kuchining asosiy xossalaridan biri suyuqlik sirti­
ni qisqarishiga intilishidir. Bunda suyuqlik tomchisi sfera shaklini
oladi, agar og'irlik kuchi to'sqinlik qilmasa. O g'irlik kuchi ta'sirini
yo'qotish uchun suyuqlik boshqa bir xil zichlikdagi suyuqlikka solinadi. Bunda solingan suyuqlik tomchisi sfera shaklini oladi.
Termodinamikaning 2 qonunidan foydalanib, uni yuqoridagi tajribaga qo'llaym iz (18-rasm), hodisa manzarasini soddalashtirish
106
uchun plyonka toza suyuqlikka tegishli deb hisoblaymiz. Avvaliga
plyonkani toitib, keyinchalik qisqarishga imkon berib, uni Karno
siklini bajarishga majbur qilamiz. Plyonlcaning boshlang'ich holati
(tS koordinatada A nuqtada tasvirlanib, unga T harorat mos kelsin
( 19-rasm).
19-rasm. Sirt taranglik koeffitsiyentining haroratga bog‘liqiigini
aniqlash.
Plyonkani izotermik tortib AS = S,-Sj yuza o'sishini hosil qila­
miz va buning uchun AQ issiqlik miqdori sarflansin. Bu holda bajarilgan ish dA = aAS plyonkaning yangi holati B nuqtada tasvir­
langan. Rasm da bu ish ABSß^ yuzada tasvirlangan. Izotermik tortilishda sirt taranglik koeffitsiyenti qiymati o'zgarm aydi. Plyonlca
B hoiatga o'tganda uni adiabatik tortamiz.
Cheksiz kichik toitilishda suyuqlik harorati dT kattalikka ka­
mayadi va sirt taranglik koeffitsiyenti da ga oshadi. Plyonkaning
yana bir holati rasmda C nuqtada tasvirlangan b o isin . Endi plyonltani D holatgacha izotermik qisqartirishga y o i beramiz. Bun­
da qisqarish adiabatik b o iib , plyonka to A b oshlangich hoiatga
kelguncha davom etadi.
Plyonlcaning adiabatik cho'zilish ishi bBCc yuzaga teng, izoter­
mik qisqarish ishi cCdD yuzaga teng, adiabatik qisqarish ishi dDAa
yuzaga teng.
Siklning bajargan ishi plyonka qisqarishidagi ish farqiga va pl107
yonka uzayishiga bajarilgan {ABCD yuza) ishga teng b o iad i. Isit­
kichdan olingan issiqlik miqdori dQ, siklning foydali ish koeffitsi­
yenti;
{S,-S,)dcT
dQ
Minus ishora plyonka qisqarishida issiqlik miqdori ajralishi bilan
bogiiq. Ideal Kam o sikli formulasini q o ilab ,
ASda-
dT
dQ ~ T
hosil qilamiz. T^-T^ = dT yoki plyonka birlik sirtini hosil qilish
uchun bajargan ish. dQ^ nisbatni r orqali belgilab olsak, u holda
dS
da
r
dT
T
Shunday qilib, haroratning oshishi bilan sirt taranglik koeffitsi­
yenti kamayadi va kritik huqtada nolga teng b o iad i.
Bir suyuqlik tomchisining ikkinchi suyuqlik sirtidagi o ‘zini
tutishini ko‘rib chiqamiz (20-rasm). Suyuqliklar o ‘zaro aralashmasliklari kerak. Tomchisi yengilroq b o ig a n 2 suyuqlik, tomchisi
o g irro q b o ig a n 1 suyuqlikka tushirilgan b o isin . U holda suyuqlik
tomchisi linza shaklini hosil qiladi. Tomchi chegaralariga suyuq­
liklar 1 va 2 ham da havo ((gaz) 3) ta ’sir ko‘rsatadi. Ikki muhit chegarasi sirtida, shu sirtni qisqartirishga intiluvchi sirt taranglik kuchi
hosil b oiadi. Shuning uchun tomchi aylanasining birlik uzunligiga
sirt taranglik koeffitsiyentiga son jihatidan teng b o ig a n uchta kuch
ta ’sir etadi. cr^, - ikki suyuqlik chegarasida,
birinchi suyuqlik
va havo chegarasida, ^- ikkinchi suyuqlik va havo chegarasida.
( X j 3 kuchlar tomchini siqib, uning sirtini kamaytirishga, ya’ni
108
sliaklini sferaga yaqinlashtirishga intilsa, cr^ ^kuch esa, aksincha,
(oinchini cho‘zishga intiladi. Agar
va
^kuchlar proyeksiyasining y ig ‘indisi gorizontal sirtda cr^ ^ kuchga teng b o is a , u hol­
da tomchi muvozxinatda b o ia d i. Agar o-^^kuch
va
kuchlar
yigindisidan katta b o isa , muvozanat holat boim aydi. Demak,
sLizayotgan tomchi muvozanatda b o iish i uchun quyidagi shart
bajarilishi kerak:
Agarf7 ^^> (T^^+o-^^boisa, uholdatom chi muvozanatda b o im a y ­
di va birinchi suyuqlik sirtiga cheksiz suzibyuradi.
Ayrim suyuqliklar qattiq jism ni h o ilasa, boshqalari ho ilam ay di. Faraz qilaylik, qattiq jism suyuqlikning gorizontal sirti bilan
nuqtada tegib turgan b o isin . A nuqtada turgan suyuqlik molekuiasiga uchta kuch ta ’sir qiladi. / ’ kuch suyuqlik bug‘ chegarasida
hosil b o ia d i, suyuqlik sirtigaurinm a bo'ylab y o ‘nalgan, u suyuqlik
sirt taranglik koeffitsiyenti
orqali aniqlaniladi. kuch qattiq jism
suyuqlik chegarasida vertikal pastga yo'nalgan b o iib , sirt taranglik
bilan aniqlaniladi. Suyuqlik berilgan qattiq jism ni h o ila s h yoki
h o ila m a slig i/ , v a d e m a k ,
bilan a^,, o itasid ag i muosabatga
bogiiqdir.
Bunda ikki xil hoi b o iish i mumkin:
1 ) ffqf, > Oq,. bu shart bajarilganda suyuqlik qattiq jism sirtini
h o ilay d i. Nati.jada J nuqtada turgan suyuqlik molekulasi yuqoriga
qarab harakatlanadi. Oqibatda suyuqlik sirti egrilanib botiq holga
keladi (2 1 -rasm).
20-rasm. Hoilamovch suyuqlik tomchisi boshqa suyuqlik sirtida
109
21-rasm. Hoilovchi suyuqlik tomchisi qattiq jism sirtida
Suyuqlik molekulasi harakati to ‘xtashi uchun muvozanat b o i i ­
shi kerak y a ’ni,
(Jqb, = acjs+(Xso.cosa
shart bajariladi. a - suyuqlik sirtiga suyuqlik bilan qattiq jism te~
gishgan nuqtaga oik azilg an urinm a bilan qattiq jism sirt orasidagi
burchak b o iib , bu burchakni chegaraviy burchak deb ataladi va u
hamma holda suyuqlik tom ondan hisoblanadi. H oilaydigan suyuq­
liklar uchun chegaraviy burchak o ‘tkir (oc<
burchak bo'ladi (21-
rasm).
Agar qaysidir burchak suyuqlik va qattiq jism uchun a = 0
b o isa, shu suyuqlik berilgan qattiq jism ni to i a (absolut) hoilay d i.
1)
Bu shart bajarilganda suyuqlik qattiq jism ni h o ilam ay di. Bunda suyuqlik sirti qavariq holga keladi (22-rasm), bu holda
muvozanat b o iish i uchun
shart bajariladi.
—
22-rasm. Hoilamovchi suyuqlik tomchisi qattiq jism sirtida
110
23-rasm. Ho‘ÍIamovchi suyuqlik kichik teshiklardan oqmaydi
Shunday qihb, qattiq jism ni suyquiik h o ilam asa chegaraviy
burchak o ‘tmas ((a > y ) ) b o ‘hb, mutlaqo (absolut) hoilanm aydigan suyuqlildar uchun a = 180° ga teng.
Shunday qilib, suyuqlik h o ‘llovchimi yoki h o ‘llovchi emasmi
bundan qat’i nazar, suyquiik sirti egri (qavariq yoki botiq) b o ia r
ekan. Suyuqlik sirtining egriligi natijasida suyuqlikda L ap las bosirai deb nomlangan bosim vujudga keladi. Shu hodisa bilan tanishib
chiqaylik. Faraz qilaylik, radiusi r bo‘lgan silindrsimon idishda
hoMlanmaydigan suyuqhk b o ‘lsin. Bu suyuqlik sirti egrilik radiusi
R b o ig a n sferaning bir qismi b o is in (24-rasm).
Ill
Suyuqlik sirt taranglik кисЫ F bo‘lsa, uning tashkil etuvchilari
F j idish devoriga tik y o ‘nalgandir, F¡ suyuqlik ichki tomoniga tik
yo‘nalgandir. Bunday F^ kuchlar perimetri h o ‘yicha ta ’sir qilib, bu
kuchlar yig‘indisi IF^ suyuqlik kesim yuzi itr^ ga ta ’sir qilib bosim
hosil b o ia d i:
P -Z Il
2
nr
24-rasmdan F^ = Fcos(p; F = 2jav ekanini hisobga olsak,
2nr<y
2cr
P = ------= c o s ^ = — coscp
Ttr"
r
T
co s^ = — ekanini hisobga olsak,
R
R
b o iad i. Bu formulaga Laplas formulasi deyiladi va sirt tarang­
lik koeffitisyenti, sirt egrilik radiusi R b o ig a n suyuqlikda hosil
boiayotgan qo‘shimcha bosimni ifodalaydi.
H oilovchi suyuqlik uchun ham bu formula o iin li b o iib , bo­
sim kuchi suyuqlik ichidan sirt tomonga yo^nalgan b o ia d i. Shun­
day qilib, Laplas bosimi hisobiga h o ilo v ch i suyuqliklar cho‘zilsa,
hoilam aydigan suyuqliklar siqiladi.
Agar ichki radius R¡, tashqi radiusi R,^R~R b o ig a n qatlamli
pufakcha qaralayotgan b o isa , Laplas bosimi quyidagicha ifodala­
nadi:
2<T
p-~ —
R^
2(7
+ —
R^
4cr
= —
,
R
Agar suyuqlik sirti egrilik radiusi R^ va
iborat b o isa , Laplas bosimi
112
b o ig a n tekislikdan
f 1
] ]
p = a ---- 1-^—
U .
R.)
silindrik sirt uciiun biri cheksiz boiganligidan R¡ yoki i?, dan
biri cheksiz boiganligidan, P = ^ b o ia d i. Agar ingichka nay^
R
chani keng idishdagi suyuqlikka tushirsak, bu ikki idish o ‘zaro tulash idish b o iib qoiadi. Ana shu tutash idishlardagi suyuqlik ustuni
balandligiga Laplas bosimi qanday ta ’sir qilishini k o iay lik .
Laplas formulasi p = ^ ^ c o s ^ dan ko‘rinadiki, tutash idishlarni
r
hosil qilayotgan naychalardan qaysi birining radiusi kichik b o isa ,
shu qismdagi suyuqlikka b o iay o tg an bosim katta b o ia d i. Faraz
qilaylik, naychalardan birining radiusi R, ikkinchisiniki r b o is a
(21-rasm), hosil boiayotgan Laplas bosimi mos ravishda
2a
p , = — cos(p
va
— cos
b o ia d i. N aycha uchlari ochiq b o is a , keng naychadagi suyuqlik­
ka ta ’sir qilayotgan bosim
2(j
P l = — ^(>^<P + Pa,n,
К
ingichka naychadagi suyuqlikka ta ’sir qilayotgan bosim
2cr
P i ^ — cos<p + p^
r
113
b o ia d i. Suyuqlik muvozanatda b o is in ucliun bu ikki tom onga
b o ia y otgan bosim teng boÜ shi kerak. Agar R > > r desak, u vaqtda ingichka naychadagi Laplas bosimi katta b o iib .
2(7
cosç?
bosim farqi hosil boiadi. Agar suyuqlik ho‘llaydigan b o is a ,
bu bosim Icuchi farqi suyuqhk ichidan tashqari tomonga y o ‘nalgan
boiganligidan, ingichlca naychadagi suyuqhk sathi y o ‘g ‘on nay­
chadagi suyuqlik sathidan yuqori b o ia d i (25-rasm).
Agar suyuqlik hoilamaydigan b o isa , bosim farqi suyuqlik tomon yo‘nalganligidan ingichka naychadagi suyuqlik sirti pastroq
b o ia d i (26-rasm). Shundagina Paskal qonuni bajarilib, suyuqlik
muvozanatda boiadi.
2R
25-ras«iH oi!aydigan
su y u q lik d a îaplas bosimi
2(5-ra,™.Hoilamaydigan suyuq­
liklarda laplas bosimi
Suyuqliklar sirti balandligi nim aga bogiiqligini koi-aylik.
Suyuqlik sirtlari orasidagi balandlik shunday b o iish i keraldd, bu
balandlikka mos kelgan suyuqlik ustunning gidrostatik bosimi,
egrilildari har xil bo‘lgan sirtlarda hosil boiay o tg an Laplas bosimlari farqiga teng boiishi kerak,
114
(27-rasm) y a’ni;
2<T
Txj
,
— coscp-------cos(p = pgn •
r
R
A gar i
?—
>00b o ‘Isa,
2cr
cos(p = pgh
bo‘ladi. Bu tenglikdan.
2cr
p = ------c o s^
pnr
Bu formula Jyuren formulasi deb ataladi. Bu formuladan k o ‘rinadiki, ayni bir suyuqlik radiusi kichik bo‘lgannaychalardabaland roq k o ‘tarilar ekan. Shunday kichik radiusga ega bo‘lgan naychalarga kapillarnaychalar deyiladi. Ularda suyuqlikning ko‘tarilishi
115
yoki pastga tushish hodisasi kapillarlik hodisasi deyiladi. Kapillarlik kuzatilishi uchun kapillar naychalar diametri juda kichik, millimetr ulushlariga teng b o iish i kerak.
Shundagina suyuqlik sirti gorizontal (Laplas bosimi nol)
boim ay, uning egrilik radiusi naycha radiusiga deyarli teng (Lap­
las bosimi katta) b o ia d i. Kapillarlik hodisasi tabiatda keng tarqalgan b o iib , ko‘pgina jarayonlarda hal qiluvchi rol o‘ynaydi.
Masalan, kapillarlik asosida yerdagi suyuqlik o ‘simlikning shox
va barglariga koiarilad i. To‘qimalar kapillar naychalam i hosil qila­
di. Daraxt ildizida kapillar naychalar b o iib , bular orqali suyuqlik
ko iarilad i va o ‘simlik tanasi bo'yicha tarqaladi. Qotgan yerda ka pillar naychalari hosil b o iib , ulardan chuqurlikdagi suv k b iarilib ,
b u g ian ish sodir b o iad i.
Tez bugianishning oldini olish uchun yer haydalib, tekislanadi,
shu bilan kapillar naychalar buziladi. Yerdagi namlik imorat devorlari bo‘yicha koiarilganligini ko‘pchilik kuzatadi. Bu hodisaning
sababi ham kapillarlikdir. Qon tomirlari kapillar vazifasini o ‘tab,
qon aylanishi bilan b o g iiq b o ig a n jarayonlar ham kapillarlik aso­
sida b o ia d i.
M olekular kinetik nazariyadan m aiu m k i, suyuqlik molekulalari
betartib issiqiik harakatida b o ia d i. Ayrim molekulalarning tezligi
kattaroq b o isa , boshqalariniki kichikroq b o iib , molekulalarining
kvadratik o ‘rtacha tezligi suyuqlik haroratining qiymatiga mutanosib b o ia d i. M olekulalar betartib harakat qilishi natijasida suyuq­
lik ichld qismidagi molekulalar suyuqlik sirtiga kelib, suyuqlik sirtidagi molekulalar bilan o‘rin almashishadi. Shunday qilib, suyuq­
lik sirtidagi va ichki qismidagi molekulalar uzluksiz almashinib
turadi. Suyuqlik ichki qismidan suyuqlik sirtiga kelgan molekulalar
suyuqlikni tashlab ketishi mumkinmi? Suyuqlik ichidagi molekula suyuqlik sirtiga kelib, undan chiqib ketishi uchun m a iu m bir
miqdorda ish bajarishi kerak. Bu ish molekular ta'sirni yengishga
sarflanib, bugUanish ishi (AJ deb yuritiladi. Bu ish molekulalar­
ning kinetik energiyasi hisobiga bajariladi.
Kinetik energiya tezliklca b o g iiqligini hisobga olsak, moleku116
la bug'lanishi uchun umuman tezligi emas, shu tezlikni suyuqlik
sirtiga tik tashkil etuvchisi
rol o ‘ynaydi. Shunday qilib, qaysi
molekula uchun
shart bajarilsa, shu molekula suyuqlikni tashlab ketadi. Suyuqlikdan chiqqan har bir molekula о ‘zi bilan
m = —kT
2
issiqlik harakati energiyasini olib ketar ekan, natijada suyuqlik
soviydi. Shunday qilib, o‘zgarmas haroratda suyuqlik bug‘lanishi
uchun unga tashqari dan energiya berib turilishi kerak. Bu energiya
suyuqlik haroratini ko‘tarmay, bug‘lanish ishiga sarflandi. Shuning
uchun bu energiyani yashirin ichki bug‘lanish issiqligi deb yuritiladi. Bu issiqlikni \ bilan belgilaylik. Bu ishdan tashqari suyuqlikda m a’lum F hajmni egallab turgan molekulalar bug‘langanda
ularning hajmi
bo‘lib qoladi. Bu hajm o ‘zgarishi bug‘ bosimi (p)
ostida b o ‘ladi. Bimda bajarilgan ish p(V^-VJ bo‘Ub, bunga ekvivalent issiqlikni tashqi bug4anish issiqligi deyiladi. Shunday qilib,
umumiy bug‘lanish issiqligi ichki va tashqi bug‘lanish issiqliklarining yigMndisidan iborat, y a ’ni;
1 kg massali suyuqlik o ‘zgarmas haroratda bug‘lanishi uchun
kerak bo‘lgan issiqlik miqdorini solishtirma bug‘lanish issiqligi
deyiladi. Agar 1 kilomol suyuqlik o ‘zgarmas haroratda suyuqlikka
aylantirilayotgan bo‘lsa, buning uchun kerak bo‘lgan issiqlikni mo­
lar bugHanish issiqligi deyiladi. (1) tengsizlik hamma molekulalar
uchun ham o ‘rinli bo‘lavermaydi.
Shuning uchun ham suyuqlik ichidan suyuqlik sirtigacha kelgan
117
molekulalarning bir qismi yana suyuqlik ichiga qaytadi. Suyuqlik
sirtining birlik yuzasidan birlik vaqtda chiqayotgan molekulalar
soni bug‘lanishning intensivligini k o ‘rsatadi. Suyuqlik harorati
qancha baland boUsa, (T<T^^) bug‘lanish intensivligi ham shuncha katta bo'ladi. B ug‘ tom ondan suyuqlik tomonga kelayotgan
molekulalar sirtdan deyarli qaytmay suyuqlikka o ‘tadi. Har bir
birlik yuza orqali birlik vatqda bug‘dan suyuqlikka o ‘tayotgan
molekulalar soni bug‘mng kondematsiyalanish intensivligini
ko‘rsatadi. A gar yopiq idishda yetarli darajada suyuqlik bo‘lsa,
suyuqlikning hammasi bug‘lanmaydi. Berilgan haroratda shunday
holat vujudga keladiki, suyuqlikdan bug‘ga o ‘tayotgan molekulalar
soni kondensatsiyalanayotgan molekulalar soniga teng bo‘lib qoladi. Bu holatni suyuqlik va hug‘ o ‘zaro dinamik muvozanatdagi
holat deb yuritiladi. Dinamik muvozanat holatida suyuqlik va bug‘
massasi o ‘zgarmas bo‘ladi. 0 ‘z suyuqligi bilan dinamik muvoznatda bo‘lgan bug‘ni to ‘y ingan bug‘ deyiladi.
Harorat ortsa, bug‘lanish, demak, kondensatsiya intesivligi ham
ortadi. Harorat qancha yuqori bo‘lsa, to ‘yingan bug‘ zichligi, demak,
bosimi ham shuncha katta bo‘ladi. Berilgan suyuqlik uchun berilgan
haroratda uning to ‘yingan bug‘i bosimi o‘zgarmas bo‘lib, bug‘ning
egallagan hajmiga bog‘liq emas. Shuni aytish kerakki, bug‘lanish
sirtining katta-kichikligi to ‘yingan bug‘ bosimi kattaligiga ta ’sir
qilmaydi va faqat dinamik muvozanatni sodir bo‘lish vaqtiga ta ’sir
qiladi.
B ug‘lanish harorati qancha yuqori b o ‘lsa, yashirin bug‘lanish
issiqligi shuncha kichik bo‘ladi va kritik haroratda u nolga teng
bo‘ladi. To‘yingan bug‘ bosimi esa kritik haroratda eng katta bo‘ladi. B ug‘ga aylanish va kondensatsiya hodisasi namlilcni aylanishi
va issiqlik almashish jarayonida katta rol o ‘ynaydi. Suv havzalari
sirtidan suvning bug‘lanishi oqibatida atmosferada hamma vaqt suv
molekulalari mavjuddir. Atmosfera tarkibida suv molekulalarining
bo‘lishiga nam lik deyiladi. Atmosferadgi bug‘ning kondensatsiyalanishi natijasida Yer yuzasida shudring (salqin kunlarda qirov)
hosil bo‘ladi. Yer qatlamiga yaqin joylarda tuman, atmosferaning
118
yerdan yuqoriroq qismlarida bulut hosil bo‘ladi. B ug‘lanish faqat
SUV sirtidagina boMmay, o ‘siinlik bargi va odam tanasi sirtidan ham
b oiadi. M asalan, odam organizmidan ham sutkada bir kilogramindan ikki kilogrammgacha suv bugianadi.
Atmosferadagi suv b u g iarin in g miqdoriga qarab havo namligi
o ‘zgaradi. Havoning namligi quyidagi tavsiflar bilan aniqlaniladi:
1)absolut namlik ( p j - havoning birlik hajmidagi suv bug‘i
miqdori bilan tavsiflanadi va kg/m^ larda oMchanadi;
2)maksimal namlik
- berilgan haroratda to ‘yingan bug‘ga
tog‘ri kelgan havoning hajm birligidagi suv bug‘i miqdori;
3)nisbiy namlik (5) - absolut namlik maksimal namlikning qancha qismini tashkil etganligini k o ‘rsatib, foiz hisobida ifodalaniladi;
A . 100%,
4)Shudring nuqtasi - bu shunday haroratki, bu haroratda suv
bug‘i to ‘yingan b o iib qoladi. Shudring nuqtasida havodagi suv
bugiarining kondensatsiyalanishi boshlanadi.
p = 760 mm sim ust bosimida 1 m^ suv bug‘lari bilan to‘yingan havodagi suvning miqdori
Harorat,
”C
Suv
miqdori,
graram
Harorat,
°C
Suv
miqdori,
gramm
Harorat,
Suv
miqdori,
gramm
0
4,84
14
11,96
28
26,93
1
5,18
15
12,71
29
28,45
2
5,54
16
13,50
30
30,04
3
5,92
17
14,34
31
31,70
4
6,33
18
15,22
32
33,45
5
6,76
19
16,14
33
35,27
119
Jadvalning davomi
7,22
20
17,3:
34
37,18
7,70
21
18,14
35
39,18
8,21
22
19,22
36
41,3
8,76
23
20,35
37
43,5
10
9,33
24
21,54
38
45,8
11
9,93
25
22,80
39
5,2
12
10,57
26
24,11
13
11,25
27
25,49
Qaynash bu shunday jarayonki, b u g ian ish faqat suyuqlik sirtidagina intensiv bo im ay , balki suyuqlikning butun hajmi bo‘yicha
suyuqlikdagi bug‘ pufakchalari ichidaham b ugianish b o ia d i. Qaynayotgan suyuqlikda bug’ pufakchalari o ich am lig i tez ortadi va
suyuqlik sirtiga chiqib tez yoriladi va o ‘ziga xos tovush chiqaradi.
B ug‘ pufagi suyuqlik sirtiga chiqishi uchun bu pufak ichidagi
to ‘yingan bug‘ bosimi
tashqi bosim
bilan gidrostatik bosim
pgh va Laplas bosimlari y ig in d isig a teng b o iish i kerak. Agar pu­
fak ichida havo va bug‘ b o is a , u vaqtda pufak ichidagi bosim pu-
fYi RT
va havo b o s im i--------- dan iborat
// V
b oiadi. Shunday qilib, qaynash shunday haroratda b o iad ik i, bu
haroratda quyidagi shart bajarilishi kerak:
fakdagi to ‘yingan bug‘ bosimi
m RT
ju V
,
P t + ---------- ~ ^ P o + P g h
2(7
+
—
r
.
Bu formulada r - pufakcha radiusi, p - suyuqlik zichligi, h pufakchadan suyuqlik sirtigacha b o ig a n balandlik, V - pufakcha
hajmi, cr- suyuqlik sirt taranglik koeffitsiyenti. Agar pufakcha ichi­
da havo boim asa, yuqoridagi ifodani quyidagicha yozish mumkin:
120
^
7
2or
P t ^ P g h + ------+ A -
Bu formuladan k o ‘rinadiki, tashqi bosim ortishi bilan suyuqlikda qaynash sodir bo‘Ushi uchun to ‘yingan bug‘ bosimi ip^ ham
ortishi kerak. To‘yingan bug‘ bosimi ortishi uchun suyuqlik haro­
rati ortishi kerak. Shunday qilib, tashqi bosim ortishi bilan qaynash
harorati ham ortadi va aksincha. Yuqori tog‘lik joylarda atmosfera
bosimi kam bo‘lganligidan suv 100"C dan past haroratda qaynaydi.
Masalan, 5 km balandlikda suvning qaynash harorati 82"C atrofida
boTadi.
Umuman, suyuqlikning qaynashida unda erigan havo pufakchalari katta rol o‘ynaydi. Agar suyuqlik ana shunday havo pufakchalaridan va changlardan tozalansa, uning qaynash harorati ham
ko‘tarilib, o ‘ta qizigan suyuqlik bo‘lib qoiadi.
V.3.Suyuqlik va bug‘ muvozanati:
Real gazlar holat tenglamasini o ‘rganganda biz suyuqlik va gaz
(bug‘) o ‘rtasida muvozanat bo‘lishi mumkinligi to ‘g‘risida fikr yuritgan edik. Agar sistemada suyuqlik va bug‘ bo‘lsa, holatlar o ‘rtasida faqat issiqlik almashishgina bo ‘lmay, molekulalar uzluksiz
ravishda suyuqlikdan bug‘ga va bug‘dan qayta suyuqlikka o ‘tib
turadi.
Endi savol tug‘iladi, agar sistemaning ayrim qismlari orasida
zarra almashishi bo‘layotgan bo ‘lsa, qanday shart bajarilganda bu
sistemaning muvozanati bo‘ladi?
Agar sistemadagi zarrachalar soni o ‘zgaramayotgan bo‘lsa, ich­
ki energiya o ‘zgarishi
dU = TdS-pdV.
Agar zarrachalar soni N o ‘zgarayotgan bo‘Isa,
dU = TdS-pdV+fidN
121
¡j. koeffitsiyent sistemaning kimyoviy potensiali deb yuritiladi.
Kimyoviy potensiaining fizik m a’nosi sliuki, u bitta zarrachaga
to‘g‘ri kelayotgan erkin energiyani ko‘rsatib bosim (p) va harorat
(J) ga bogiiqdir. Sistemadagi ilcki faza (suyuq va bug‘) o‘rtasida
muvozanat boiishi uchun
= T^; pj^p^
~ 1^2 ^h^^t bajarilishi
kerak.
Bosim ip) va harorat (T) o‘rtasidagi munosabatni ko‘rsatuvchi
diagrammadagi
shart bajariluvchi nuqtalaming geometrik
o‘rnini birlashtirishdan hosil boiuvchi chiziqqa fazalar (suyuqlik
va bug‘) muvozanati egriligi deyiladi.
Agar harorat va bosim shunday boisaid, bunda
boisa,
hamma molekulalar 1 fazaga, agar ¡j, >
b o isa, hamma zarrachalar 2 fazaga oiganda muvozanat sodir boiadi. Endi bosimning
o‘zgarishi fazaviy o iis h haroratiga, masalan qaynash haroratiga
qanday ta’sir qilishni koiaylik. Bosimni o ‘zgarishi bilan haroratni
o‘zgarishi orasidagi qonuniyat
dT = T ^ ^ ^ ^ d p
/1
^
formula bilan beriladi. Bu tenglamada
va
mos ravishda
suyuqlik va to‘yingan bug‘ning T haroratdagi solishtirma hajmi,
). esa solishtrima bugianish issiqligi. Klapeyron-Klauzius tenglamasi istalgan birinchi tur fazaviy oüshlarga o iin li b o iib , bosim
o'zgarishi bilan fazaviy o iish haroratining o ‘zgarishi dT ni hisoblashga imkon beradi. Agar bu tenglamani suvning qaynashiga
tatbiq qilsak, bug‘ning solishtirma hajmi hamma vaqt suvning so­
lishtirma hajmidan katta > v^, shuning uchun tenglamaning o ‘ng
tomoni musbat boiadi. Demak, bosim o ‘zgarishi {dP) va harorat
(í/J) o ‘zgarishi bir xil ishorali bo‘ladi. Bundan, bosim ortisM bilan
suvning qaynash haroraíi ortadi degan fikrga kelamiz.
Muznlng erishi qaraladigan bo‘lsa, suvning solishtirma hajmi
muz solishtirma hajmidan (anomaliya hisobga olinmasa) kichik.
Demak, bosim ortishi bilan muzning erish harorati kamayadi.
122
Klapeyron-Klauzius tenglamasini quyidagicha yozish mumkin.
dp _
À
dT
bug‘, 0^- suyuqlilming solishtirma hajmi, past haroratlarda
(v^ > > V) biig‘ni ideal gaz qonunlariga bo‘ysunadi deb hisoblasak
bo‘ladi (v^^= RT/P). Demak, yuqoridagi tenglamadan
dp
Xp
dT
RT^
Bundan,
d(ln p) = -d
X
RT’
const
p = -^
oRT
Bundan ko‘rinadiki, harorat ortishi bilan to ‘yingan bug‘ bosimi
keskin ortadi va P(T) bogianishni tavsiflovchi egrilik kritik haro­
ratda tugaydi.
V.4.Erish va qotish. Fizikaviy kimyoviy tahlil
Faraz qilaylik, yopiq idishda biror miqdor suv va uning havo bi­
lan aralashgan bug‘i boisin. Bu sistema bu holda ikki fazali boiib,
suv bugining havo bilan aralashmasi bitta fazani, suv esa ikkinchi
fazani tashkil qiladi. Agar suvga kichik muz boiakchasi tashlansa,
sistema uch fazadan qattiq (muz), suyuq (suv) va gaz (suv b u g i
va havo) lardan iborat boiadi. Uch fazadan iborat sistemaga bi­
ror miqdordagi suv qo‘shilsa, u shu zahotiyoq suv bilan aralashib,
fizik jihatdan bir jinsli b oigan moddani tashkil qiladi, sistemadagi
123
fazalar soni esa o ‘zgarmaydi. Agar unga bir necha tomchi simob
tomizilsa u suv bilan aralashib keta olmaydi. Sistemada ikki suyuq
faza vujudga keladi.
Shunday qilib, bir necha suyuq va bir necha qattiq fazalar hosil
qilish mumkin. Lekin har xil fazali gazlar bo‘lmaydi, chunki gazlar
tartibsiz harakati tufayli, o ‘zaro aralashib fizik jihatdan bir jinsli
bo‘lgan gaz moddasini, ya’ni bitta fazani tashkil qiladi. Bir necha
fazadan iborat bo‘Igan sistemaning harorati hamma vaqt o ‘zgarmas
bo'lsa, sistema issiqlik muvozanatda, bir-birlariga tegib turgan ikki
faza chegarasidagi bosim har ikkala tomonda ham bir xil boMsa,
bunday sistema mexanik muvozanatda deyiladi. Biroq keyin­
gi shart ikki faza chegaralari yassi bo‘lgandagina to‘g‘ri bo‘ladi.
Agar ikki faza chegarasi egri sirtdan iborat ekan (qavariq yoki botiq), bu sirtlar ostida vujudga keladigan qo‘shimcha bosim tufayli
yuqoridagi shart o‘rinli bo‘lmaydi. Suyuqlik va uning bug‘i che­
garasidagi sirtda muvozanat holatda vujudga keladigan qo‘shimcha bosim Laplas formulasi orqali hisoblaniladi. Lekin bosim va
haroratning ikki faza chegarasida (suyuqlik va bug‘) birday bo‘lishi
sistema muvozanatda degan gap emas. Demak, sistemadagi fazalar
o‘zaro muvozanatda bo‘lishi uchun bu fazalaming massalari ham
har doim o‘zgarmay qolishi kerak, chunki bir faza ikkinchi fazaga o‘tib turishi natijasida bitta faza o‘sib, ikkinchi faza butunlay
yo‘qolib ketishi ham mumkin. Xuddi shunday fazaviy o‘zgarishlar
moddalarning agrégat holatlarida ham bo‘ladi. Moddaning qattiq,
suyuq va gaz holatlari agrégat holatlar bo‘ladi.
Gaz holatdan qattiq yoki suyuq hoiatga o‘tishi kondensatsiya
deyiladi. Qatfiq holatdan to‘g‘ridan to ‘g‘ri gaz hoiatga o'tish hodisasiga sublimatsiya yoki hay dash deyiladi. Sublimatsiyaga misol
qilib, ho‘l kiyimlarning sovuqda tez qurishini va muzning bug‘ga
aylanishini ko‘rsatish mumkin. Qattiq holatdan suyuq hoiatga
o‘tish erish va aksincha suyuq holatdan qattiq hoiatga o ‘tish qotish
yoki kristallanish deb ataladi. Har xil moddalarning kristall holat­
dan suyuq hoiatga va suyuq holatdan kristall hoiatga o ‘tishi biror
miqdor issiqlikni yutishi yoki chiqarishi bilan bog‘liq.
124
Kristall qattiq jismlarning erish va qotish harorati bo‘lib, ular
tashqi sharoitiga juda ham bogiiqdir. Masalan, ba’zi bir modda­
lar eriganda ularning hajmi ortadigan b oisa, bunday jismlar uchun
bosim ortishi bilan erish harorati ham koiariladi. Shunday qilib,
erigan modda bosimi ortishi bilan yana qotib qolishi ham mumkin.
Agar modda erigan vaqtda hajm kamayadigan b o isa, bunday
jismlarda bosim oitishi bilan kristallanish harorati pasayadi. Bo­
sim ortishi bilan qattiq modda suyulib qoladi. Erigan vaqtda hajmi
ortadigan moddalar juda yuqori bosimda, harorati kritik haroratdan yuqori boiganda ham qattiq agrégat holatda saqlanib turishi
mumkin. Masalan, xlorli fosfor 205 iO* Pa bosim, 102‘’C haroratda
ham qattiq holatda boiadi. Vaholanki, bosim 75i0^ Pa boiganda,
uning kritik harorati 50°C b o iadi va hokazo.
Fazaviy oiishlarga misol qilib kondensatsiya va bugianishni
koisatish mumkin. Yopiq idishda biror miqdor suv va uning b u g i
boisin. Idishning hajmi o‘zgarmas b oiib, harorat birday saqlansin.
Molekulalar betartib harakat qilib, ikki faza chegaralangan sirtdan
bug‘da suyuqlikka yoki suyuqiikdan bug‘ga o‘tib turadi.
Shunday qilib, bu ildci fazaning molekulalari uzluksiz ravishda
almashinib turadi. Agar suyuqiikdan bug‘ga oiayotgan moleku­
lalarning soni, bug‘dan suyuqlikka oiayotgan molekulalarning so­
niga qaraganda ko‘p boisa, u holda suyuq fazaning miqdori kamaya borib, bu jarayon bug‘lanish deyiladi.
Suyuqlik ustiga bug‘ o ‘ta to‘yingan yoki qizigan boiadi. Aksincha, agar gaz fazadan suyuq fazaga oiayotgan molekulalarning
soni, suyuq fazadan gaz fazaga oiayotgan molekulalarning sonidan ko‘p boisa, kondensatsiya jarayoni ro ‘y beradi va nihoyat
o ‘zaro fazalarga oiayotgan molekulalarning soni bir-biriga teng
boisa, dinamik muvozanat vujudga keladi. Bunday holda fazalar
dinamik muvozanatda boiib, har bir fazada o ‘rtacha hisobda mod­
daning miqdori o ‘zgarmaydi. Suyuqlik bilan uning to ‘yingan b u g i,
qattiq va suyuq fazalari ustida qilingan Karno siklidan foydalanib,
tashqi bosimning ф ortishiga mos boigan harorat o'zgarishi dT ni
yuqoridagi tenglamadan topish mumkin:
125
dp
X
dT
T {v ,-v ^ )
Bunda X - bugHanish issiqligi, va F lar mos ravishda bug‘ va
suyuq yoki suyuq va qattiq fazalarning solishtirma hajmiari va dp
aralashmaga ta’sir etayotgan bosim.
O
m
25-7'ù!J7?î. Erish (kristallanish)
haroratining konsentratsiyaga
bog‘iiqligi
29-rasm. Erish (kristallanish)
haroratining bosimga
bo‘liqligi.
Kristallanish yoki erish harorati moddaning tozaligiga ham
bog‘liqdir. Ba’zi hollarda biror moddaga ozgina miqdorda boshqa
moddaning qo‘shilishi erish haroratining pasayishiga sabab bo‘ladi.
Masalan, qotishma.4 va B elementlardan iborat b o isin deylik. Absissa o'qi bo'yicha qotishmaning miqdori, ordinata o ‘qi bo‘yicha
esa qotishma konsentratsiyasiga mos bo‘lgan erish harorati ko‘rsatilgan bo‘lsin (28-rasm).
A yslB moddalarning mos ravishda
va
bo‘lib, B nuqta sof
B moddaning erish harorati 7^ ni ko^rsatsin deylik. U holda konnir.
= 1 ga teng. Xuddi, shuningdek, A
+ me
nuqtada sof A moddaning erish harorati T^ > T¡^ bo‘lib, konsentratsentratsiya B nuqtada
■= 1 ga teng bo‘ladi. Qotishmaning erish harorati C
siya
n¡A + njg
126
nuqtada
bo'ladi va T^<Tj<T^ tengsizlik o ‘rinli bo‘ladi. Mana
shu nuqtaning C nuqtaga to ‘g ‘ri keluvchi tarkibi, evtektik tarkib
deyiladi. Rasmdan ko‘rinadiki, juda qiyin eriydigan {A) modda­
ga ham, oson eriydigan {E) moddaga ham boshqa komponentning
qo‘shilishi erish (kristallanish) haroratini pasaytiradi.
Berk idishda suyuqlik va uning ustida shu suyuqlikning to ‘yingan bug‘i bo‘lsin. Sistemaning hajmini o ‘zgarmas saqlab, uning
haroratini pasaytirsak, bugiarning bosimi ham kamayib bora­
di. Haroratga qarab bosimning o ‘zgarishi {PT) diagrammada CD
chiziq orqali tasvirlangan (29-rasm).
Jarayonni shu tariqa davom ettirsak, to‘yingan bug‘ ostidagi
suyuqlikning qotishi D nuqtaga to‘g‘ri keladi. Bu nuqtadagi harorat
va bosimda sistemadan issiqlik olish davom ettirilgani bilan, hajmi
suyuqlik qattiq hoiatga o ‘tguncha o ‘zgarmaydi.
Hamma suyuqlik qattiq hoiatga o ‘tgach, uning ustidagi to ‘yingan bug‘ ilgarigidek mavjud bo‘ladi. Agar sistemadan issiqlik olish
davom ettirilsa, harorat va bosim ham kamayadi, diagrammada bu
chiziq DM bilan tasvirlangan. Kristallanish davomidagi siste­
madan olingan issiqlik kristallanish yoki erish issiqligi deyiladi.
Shunday qilib, D nuqtada ikki chiziq CD va DM lar uchrashadi,
ya’ni qattiq modda ustidagi to ‘yingan bug‘ning bosimini harorat­
ga bog‘liqligini ifodalovclii DM chiziq bilan shu moddaning suyuq
holatidagi CD to ‘yingan bug‘i bosimining haroratga bog‘liqligini
ko‘rsatuvchi CD chiziqlar kesishadi. Shu nuqtaning (D) abssissasiga to ‘g ‘ri keluvchi haroratdan past haroratlarda bug‘ faqat qattiq
jism bilan muvozanatda, undan katta haroratlarda esa suyuqlik bi­
lan muvozanatda bo‘ladi. Shu nuqtada moddaning uch holati: qat­
tiq, suyuq va gaz fazalari o‘zaro muvozanatda boiadi. Xuddi mana
shu diagrammada Pj^ va
koordinatalar bilan ifodalangan nuqta
uchlanma nuqta deyiladi. Bu nuqtada bir vaqtning o‘zida modda ning uch fazasi muvozanatda bo‘lishi mumkinligini ko‘rsatadi.
Erish harorati bilan to ‘yingan bug' bosimi orasidagi bog‘lanishni ifodalovchi DL chiziq ham D nuqtadan o‘tadi. 29-rasmdan
ko‘rinib turibdiki, bosim ortishi bilan erish harorati ham ortar ekan.
127
Savol va topshiriqlar
1. Bir komponentli sistem alarni tushuntirib bering.
l.K om ponentlarning fa za la r bo ‘y ich a taqsim lanish m uvozanat
shartlari haqida bilasizm i?
S.Suvning holat diagram m asini tushuntiring.
4.íkki komponentli sistem alarni tushuntiring.
S.Sisetam aning erkinlik darajalari soni nima?
6.Suyuqlik bilan bug ‘fa za m uvozanati holatini tushuntirib bering.
7.Bug‘lanish nima?
8.K ristallanish deganda qanday ja ra y o n tushuniladi?
9.Kom ponentlar soni nima?
10. Kondensatlangan fa za la r qanday hosil qilinadi?
128
VI. BOB ERITM ALAR
Qadimgi alkimyogarlar «Kimyo tabiiy jismlarni qanday eritislini o‘rgatadigan san’atdir» deb yozgan edilar. Kimyo faniga beril­
gan bu ta’rif juda tor ma’noda bo‘lsa ham moddalarning kimyoviy
o‘zgarishida erish jarayonida juda katta ahamiyat kasb etadi.
Tarkibida ikki yoki undan ortiq modda bor bir jinsli sistemalar
eritmalar deyiladi, Erish jarayoni bir modda molekulalari yoki ionlari orasida oddiy taqsimlanishidangina iborat bo‘lib qolmay, balki
ayni moddalar orasida turli xil fizik va kimyoviy o‘zaro ta’sirlar
ham bo‘lishi mumkin.
Eritmada qaysi moddaning miqdori ko‘p bo‘lsa, yoki qaysi mod­
da o ‘z agrégat holatini o‘zgartirmagan bo‘lsa, shu modda erituvchi
qolgani esa erigan modda deyiladi.
Eritmalar erigan modda zarrachalarining oUchami katta-kichik ligiga qarab chin eritmalar kolloid eritmalar va dag‘al dispers sistemalarga bo‘linadi. Chin eritmada erigan modda zarrachalarining
oMchami 1 nm (lO"® mm) dan kichik kolloid eritmada 1 nm dan 100
nm gacha, dag‘al dispers sistemalarda esa 100 nm dan katta bo‘ladi.
Eritmalar agrégat holatiga ko‘ra uch guruhga bo‘linadi:
1.Gazlar aralashmasi (masalan havo);
2.Suyuq eritmalar;
3.Qattiq eritmalar (masalan, mis bilan nikel qotishmasi bu
qotishmadan chaqa pul yasaladi);
Xalq xo‘jaligida, ayniqsa, qishloq xo‘jaligida, asosan, suyuq
eritmalar bilan ish ko‘rilganligi sababli biz eritmalarni batafsil ko‘rib chiqamiz. Suyuq eritmalarga gazlarning suyuqlikdagi,
suyuqliklarning suyuqlikdagi va qattiq moddalarning suyuqlikda­
gi eritmalari kiradi. Eritmaning eng muhim xarakteristikasi uning
konsentratsiyasidir. Eritmaning muayyan miqdorda erigan modda
miqdori eritmaning konsentratsiyasi deyiladi, Erigan moddaning
129
miqdori eritmaning massasiga yoki hajmiga nisbatan oUnishiga qa­
rab og‘irlik yoki hajmiy konsentratsiya bo‘ladi.
Eitimaning og‘irUk Iconsentratsiyasi, odatda, jarayonlarda ifo­
dalaniladi yoki hajmiy konsentartsiya bo‘ladi. Eritmaning og‘irlik konsentratsiyasi, odatda, foizlarda ifodalanadi yoki eritmaning
zichligi bilan beriladi. Masalan, 100 gida 10 g tu z va 90 g suv bor
eritma 10% li eritma deyiladi. Erigan moddaning massasi mollarda
yoki 1 / eritmadagi g ekvivalentlarida berilganligiga qarab hajmiy
konsentratsiya molarlik yoki normallik bilan ifodalanadi. Agar 1 I
eritmada n mol erigan modda bo‘lsa, hajmiy konsentratsiya
C=^
V
ga teng. Hajmiy konsentratsiyasiga titr ham kiradi. 1 sm^ erit­
madagi erigan moddaning g lar soni bilan ifodalaniladigan va eri­
gan modda molekulalarining qutblanganligiga katta ta’sir etadi.
Qutblanganlik shundan iboratki, ayrim moddalar molekulasida
elektr zaryadlar notekis taqsimlanganligi tufeyli molekulaning bir
qismida musbat zaryadlar ikkinchi qismida esa manfiy zaryadlar
ko‘payib qoiadi.
Molekulaning qutblanganlik darajasini tushuntirish uchun dipol
degan tushuncha kiritiladi. Kattalik jihatidan teng, lekin, ishorasi
qarama-qarshi boMgan va bir-biridan m a’lum bir masofada turgan
ikki elektr zaryad
va e~ dan iborat sistema) dipol deyiladi. Zar yadlar o‘lchamining ular orasidagi masofaga ko‘paytmasi dipol
momenti deyiladi. Va u m bilan ifodalaniladi.
p = yel
Dipol momenti Si sistemada km bilan ifodalaniladi (elektron
zai-yadi 1,6 Kl (kulonga) molekulaning chiziqli o‘lchami esa 10”’®
m ga teng).
Ba’zi moddalar molekulalarining dipol momenti qiymatlari
quyidagi jadvalda keltirilgan;
130
T/r
Molekula
^•10-
Molekula
CH3OH
1,68
HCl
1,03
CHjCHpH
1,70
NH,
1,46
CH3COOH
1,73
CH,CL
1,55
H,0
1,84
Eritmalarning qutblanganlik darajasi ulaming dielektrik doimiysi (dielektrik singdiruvchanligiga) degan kattalik bilan ham baholanadi. Bu kattalik ikki elektr zaryad orasidagi tortilish yoki itarilish
kuchi ayni muhitda vakuumdagina (e = 1) qancha kichik ekanligini
ko‘rsatadi. Odatda, kuchli darajada qutblangan molekulali suyuqliklarning dielektrik doimiysi katta bo‘ladi.
Molekulalari qutblangan moddalar qutblangan erituvchilarda eritilgan turli kattalikdagi assotsiatlar (birlashgan molekulalar) hosil qiladi.
D.I.Mendeleyev etil spirt suvda eritilganda esa eritmaning harorati pasayishini ko‘rsatadi. Va shu asosda o‘zining gidratlar nazariyasini yaratadi.
Bu nazariyaga ko‘ra erish murakkab flzik-kimyoviy jarayon
bo‘lib, bunda erigan modda molekulalari erituvchi molekulalari
bilan o‘zaro ta’sirlashib, beqaror birikmalar solvatlar hosil qiladi.
Agar erituvchi suv bo‘lsa, hosil boMgan birikma gidrat deyiladi.
Gidratlar konsentartsiya va harorat o‘zgarishi bilan parchalanadi
yoki boshqa birikmalarga aylanadi.
Masalan, bir chaqmoq qand suvga botirilganda gidratlanish so­
dir boMadi ya’ni suv molekulalari qand molekulalarini o‘rab oladi
va ular bilan qidratlar hosil qiladi. Bunda, tabiiyki issiqiik ajrarlib
chiqadi. Lekin, gidrat hosil qilish uchun suv molekulalari kristalldan qand (shakar) molekulalarini ajratib olish kerak, buning uchun
esa energiya sarflash lozim.
Demak, agar gidratlanish jarayonida kristall panjaradan
molekulani ajratib olishda sarflanganiga qaraganda ko‘p issiqiik
chiqsa erish jarayonida eritma isiydi. Aksincha, agar qattiq mod­
da kristallini parchalashga gidratlanishda ajralib chiqqaniga qara131
ganda ko‘p issiqlik talab qilinsa, u holda erish jarayonida eritma
soviydi. Spirt suvda eritilganda umumiy hajmining kamayishi ham
gidratlar hosil bo‘iishi va molekulalarining bir-birining zichlashtirishi bilan tu- shuntiriladi.
V l.l. Suyultirilgan eritmalar
Yuqorida aytib o‘tilgandek, eritmada erigan modda molekulalari
bilan erituvchi molekulalari orasida fizik va kimyoviy o‘zaro ta’sirlashuv bo‘lgani uchun eritmaning xossalari erigan modda va toza
erituvchining xossalaridan farq qiladi.
Eritma konsentratsiyasi yuqori bo‘lsa, erigan modda moleku­
lalarining bir-biri bilan o‘zaro ta’siri ham kuchli boMib, bu ham
eritmaning xossalarini anchagina o‘zgartirib yuboradi va ularni
o‘rganish qiyinlashadi. Shu sababli eritmalarning ko‘p xossalari
suyultirilgan eritmalar uchun keltirib chiqarilgan.
Suyultirilgan eritmalarda erigan modda zarrachalari orasida
o ‘zaro ta’sir shu qadar kuchsizki, u eritmaning xossalariga deyarli
ta’sir etmaydi. Suyultirilgan eritmalarning xossalari erigan mod­
dalarning zarrachalari tarkibiga va ularning o‘lchamiga bog‘liq
boMmaydi, shu jihatdan suyultirilgan eritmalar gazlarga o ‘xshaydi.
Bunday eritmalarning xossalari hajm birligidagi zarrachalar soniga
ya’ni, konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladi, xolos.
Endi eritmalar uchun xos boigan osmos hodisasi bilan tanishamiz. Biror moddaning bitta erituvchida ildú xil konsentartsiyali eritmasidan olib ularni o ‘zaro yarim o‘tkazgich parda (to‘siq)
bilan ajratamiz. Bunda parda erituvchi molekulalarni o ‘tkazib,
erigan modda molekulalarini tutib qoladi deb faraz qilamiz. Ko'p
hayvon va o‘simlik to'qimalari ana shunday parda vazifasini o ‘tay
oladi.
Eritmalar bir-biridan ana shunday parda yordamida ajratilganda erituvchi molekulalari past konsentratsiyali eritmadan yuqori
konsentratsiyali eritmaga o‘ta boshlaydi. Aslida erituvchi yuqori
konsentratsiyali eritmadan past konsentratsiyali eritmaga ham o‘ta132
di, lekin bunda jiida oz molekulalar o‘tganligi sababli uni hisobga
cimasa ham bo‘ladi. Erituvchi molekulalari past konsentratsiyali
eritmadan (yoki toza erituvchidan) yuqori konsentratsiyali eritmaga o ‘tganida eritmaning hajmi ortadi va konsentratsiyasi pasayadi.
Bu hodisa (erituvchining parda orqali eritmaga o‘tishi) osmos ho­
disasi deyiladi.
Erituvchi molekulalari yuqori konsentratsiyali eritmaga o ‘tishida unga qandaydir bosim bilan ta’sir qiladi. Ana shu bosim osmotik
bosim deyiladi,
Issiq havo ta’sirida so‘liy boshlagan o'simlik bargiga suv purkalganda uning qaytadan «tirilishi» ham osmos hodisasiga asos­
langan, Bunda o‘simlikiarning barg hujayrasi sirtdagi qobiq yana
o‘zining avvalgi holiga keladi.
0 ‘simliklardagi osmos liodisasini dastlab nemis olimi V. Pfef­
fer kashf etgan va o‘rgangan. U o‘zi yasagan osmometr yordamida osmotik bosimning haroratga va eritmaning konsentratsiyasiga
bog‘liqligini aniqlagan.
Eritamaning osmotik bosimini o‘lchash uchun devorlari yarim o‘tkazgich xususiyatiga ega, uchi nay qilib cho‘zilgan idishga erit­
ma solib, botirib qo‘yiladi. Bundan tashqari, idishdagi suv ichki
idishdagi eritmaning gidrostatik bosimi ham orta boshlaydi va suv
molekulalarining teskariga, ya’ni ichki idishdan tashqi idishga o‘tishi ham ko‘payadi.
Nihoyat naydagi ko‘tarilayotgan eritmaning balandligi m a’lum
darajaga yetgach (/?), suvning tashqi idishdan ichki idishga o‘tish
tezliklari tenglashadi va nayda eritma ko‘tarilmay qoladi, Ana
shunday muvozanatga to‘g‘ri keladigan bosim osmotik bosimni
bildiradi. Shunday qilib, yarim o‘tkazgich to‘siq bilan ajratilganda
sof erituvchi bilan muvozanatga keltirish uchun eritmaga quyilishi
lozim bo‘lgan bosim osmotik bosimga teng.
Tajribalarning ko‘rsatishicha, juda suyultirilgan eritmalarda os­
motik bosim p erigan moddaning konsentratsiyasiga (sistema) va
absolut harorat (7) ga to‘g‘ri mutanosib bo‘ladi:
7t
= CRT
133
Bunda R universal gaz doimiysi. Bu tenglama ideal gazlarning
holat tenglamsiga (pV = nRT) juda o ‘xshaydi, faqat p o‘rniga n
n
va — o‘rniga eritmaning konsentratsiyasi C olingan. Bu tenglama
Vant-Goff qonuning matematik ifodasi bo‘lib, u quyidagicha ta’riflanadi: agar erigan modda eritma haroratida gaz holatida b o ‘lib,
eritma hajmiga teng hajmni egallaganda edi, bu gazning bosimi
eritmaning osmotik bosimiga haravar bo ‘lar edi.
Bu qonun eritmalarning osmotik bosimi konsentratsiya va abso­
lut haroratigagina bog‘liq bo‘lib, eruvchi modda tabiatiga bog‘liq
emasligini ko‘rsatadi.
VI.2. Raul qonuni va tatbig‘i
M a’lumki, har qanday suyuqlik ustidagi bosim deyilganda
uning to‘yingan bug‘ bosimi tushuniladi. Suyuqlikning to‘yingan
bug‘ bosimi berilgan haroratda o ‘zgarmas kattalikdir.
Harorat ko‘tarilishi bilan har qanday moddaning to ‘yingan
bug‘ bosimi ortadi. Bunga sabab, avvalo, harorat ko‘tarilishi bi­
lan molekulalar harakatining o‘rtacha kinetik energiyasi ortishi va
natijada suyuqlik molekulalarining o ‘zaro tortishish kuchini yengib
suyuqiikdan ajraladigan va bug‘ga o ‘tadigan molekulalar sonining
ko‘payishidir.
Ikkinchidan bug‘lanish endotermik jarayon, ya’ni issiqiik yu tilishi bilan boradi. Shu sababli harorat ko‘tarilganda to ‘yingan bu
bosim ortadi.
Bu fikrlar, asosan, sof erituvchilar uchun to ‘g ‘ri keladi. Eritma
ustidagi bug‘ bosimi esa harorat bilan bir qatorda shu eritmadagi
erigan moddaning miqdoriga ham bog‘liq bo‘ladi. Erituvchining
eritma ustidagi to ‘yingan bug‘ bosimi toza erituvchining ustidagi
bug‘ bosimidan doimo kichik bo‘ladi. Eritmaning konsentratsiyasi
qancha yuqori bo‘lsa, uning ustidagi bug‘ bosimi shuncha kichik
bo‘ladi.
134
Chunki Iconsentratsiya ortgan sari eritmaning hajm birhgida eri­
tuvchining miqdori kamaya boradi.
Fransuz olimi Fransual Mari Raul ( 1830-1901 yiliar) kam uchuvchan moddalarning suyultirilgan eritmalari uchun quyidagi qonunni kashf etdi; erituvchining suyultirilgan eritma ustidagi to'yingan
bug‘ bosimining nisbiy pasayishi erigan moddaning molar qismiga
teng:
0
P 1
-'^2’
B u n d a - toza erituvchining to‘yingan bug‘ bosimi,/!^ - erit­
ma ustidagi to‘yingan bug‘ bosimi,
- erigan moddaning molar
qismi;
n,+ n,
Bunda n^- erigan moddaning mol sonlari, erituvchining mol
sonlari, Raul qonuni tenglamasini o ‘zgartirib yozsak,
p,= p\N ,.
Bunda iV^ eritmadagi erituvchining molar qismi. Demak, beril­
gan eritma uchun bug‘ bosimining pasayishi erigan modda bilan
erituvchining tabiatiga va haroratga bog‘liq boim ay, faqat eritma­
ning konsentratsiyasiga bogiiq.
Bu qonun Raulning tonometrik qonuni deb ataladi. Raul qo­
nuni juda suyultirilgan (va ideal) eritmalar uchungina to ia muvofiq
keladi. Eritmaning konsentratsiyasi ortgan sari bu qonundan chetlanish kuzatiladi.
Suyultirilgan eritmalarning muzlash va qaynash haroratlarining konsentratsiyasiga qarab o ‘zgarishi. M a’lumki, suyuqlikning
to‘yingan bug‘ bosimi atmosfera bosimigateng boigandagi haro­
rat shu suyuqlikning qaynash harorati deyiladi.
135
Moddaning qattiq holatdagi bug‘ bosimiga teng bo‘ladigan haro­
rat, ya’ni moddaning kristallana boshlash harorati muzlash harorati
deyiladi. Qattiq modda biror erituvchida eritilganda erituvchining
bug‘ bosimi pasayishini yuqorida ko‘rib o‘tdik.
Bug‘ bosimi pasayganda eritma toza erituvchiga qaraganda
yuqoriroq haroratda qaynaydi, chunki bunda bug‘ bosimini tashqi
atmosfera bosimiga yetkazish uchun yuqoriroq haroratgacha qizdirish kerak bo‘ladi. Elektrolitik dissotsitsiyalanish sodir bo‘lmaydigan suyultirilgan eritmalarda qaynash haroratining ko‘tarilishi
erigan moddaning molar konsentratsiyasiga (C) mutanosib
boÙadi:
Atqayn. = s t qaynC.
Bunda
har qaysi erituvchi uchun o ‘zgarmas bo‘lgan mutanosiblik koeffitsiyenti u erituvchining ebulioskopik konstantasi
deyiladi. C ning qiymati, odatda, 100 g erituvchida erigan modda­
ning mollar soni bilan ifodalanadi. Yuqoridagi tenglamaga C ning
qiymatini qo‘ysak,
C= ^
M
^ ^ ff?olOOO
g-Wq -1000
m- M
m- M
Bu formula yordamida konsentratsiyasi m a’lum boMgan erit­
maning qaynash haroratini o‘lchash yoMi bilan erigan moddaning
molekular massasini aniqlash mumkin;
M =
€■ mQ-lOOO
^ T ,-M
Ba’zi erituvchilarning ebulioskopik konstantasi qiymatlari qu­
yidagi jadvalda berilgan.
136
Ba’zi erituvdiilarning ebulioskopik konstantasi
Mr
Erituvchi
stqayn’,C°
Erituvchi
stqaynC°
Suv
0,52
Benzol
2,64
Etil spirt
1,14
Xloroform
3,80
Dietil efir
1,83
Ugl erod teraxlorid
Eritmaning muzlash harorati esa toza erituvchining rauzlash
liaroratidan doimo past bo‘ladi. Raul turii moddalarning suvdagi
bir molar eritmasi (1000 g suvda 1 mol modda erigan) -1,86°C da
muzlash haroratining pasayishi erigan moddaning molar konseniratsiyasdiga mutanosibdir:
K, =
.
Bunda Ar eritma muzlash haroratining pasayishi К krioskopik
konstanta turli erituvchilar uchun uning qiymatlari jadvallarda beriladi. С eritmaning molar konsentratsiyasi. Konsentratsiya 1000 g
erituvchida erigan moddaning mollar soni bilan ifodalanadi. С = 1
boiganda
- К ,
Krioskopik konstanta К 1000 g eruvchida mol modda eritilgandagi eritma muzlash haroratining pasayishini ko‘rsatadi.
Shu sababli bu koeffitsiyent erituvchi muzlash haroratining
molekular pasayishi yoki erituvchining krioskopik (grekcha «krios» sovuq muz demakdir) konstantasi deyiladi. Konstanta К ning
qiymati har qaysi erituvchi uchun o‘zgarmas miqdori bo‘lib, erigan
moddaning tabiatiga bog‘liq emas.
Erigan moddaning molekular massasini va eritmalarning osmomik bosimini krioskopik usulda aniqlash.
Eritma muzlash haroratining pasayishi asosida erigan moddaning
137
molekular massasini topish mumkin. Buning uchun quyidagicha
ish joiritamiz: muzlash haroratining pasayishi formulasida konsentrasiya (C) ni erigan moddaning mol miqdori m, uning molekular
massasini M desak,
c = ^
M
boiadi. Buni muzlash haroratining pasayish formulasiga
q o 'y am iz:
M
bundan,
Masalan, 1000 g suvda 4,37 g spirt eritilganda muzlash haro­
ratining pasayishi 0,177°C boiadi. M aium ki,
= 1,860 bularni
formulaga qo‘ysak,
0,177
Eritma va qotishmaiar. Raul qonuni. Qattiq jismlarning
suyuqliklarda yoki bir suyuqlikning ikkinchi suyuqlikda erishi,
yopiq idishdagi suyuqlikning bugianishi va to‘yingan bug‘ning
hosil b o iish jarayonini eslatadi. Masalan, suvli idish tubida joylashtirilgan kristallning (osh tuzi) erishi davom etadi, qachonki
Icristall erishi va eritma molekulalarining kristall sirtida oÜ rish ja ­
rayoni dinamik muvozanat holatga kelgunga qadar. Dinamik muvozanatga kelgan eritmaga io ‘yingan eritma deb aytiladi.
Haroratning oshishi bilan bir oz miqdorda qattiq faza eriydi, haroratning pasayishi bilan esa erigan moddaning bir qismi kristallanadi.
138
Izotermik bugManishda to‘yingan eritmada erigan moddaning
massasi olinadi, ya’ni bir miqdori Icristallanadi. Suyuqliidarning
bir-birida erishi to ‘liq va qisman bo‘lishi mumkin, ayrim suyuqliklar esa boshqa bir suyuqliklarda umuman erimaydi. Masalan,
suv va spirt bir-birida to ‘liq, suv va anilin qisman eriydi, simob va
suv bir-birida umuman erimaydi:
Suyuqliklarning bir-biriga eioivchanligi haroratga bog‘liq. Ayrim
suyuqliklarda eruvchanlik haroratga mutanosib bo‘Isa, ayrimlarida
nomutanosib va toTiq enivchanlik kritik haroratdan past harorat­
larda kuzatiladi. Raul erigan moddaning kam konsentratsiyalarida
eritma to‘yingan bug‘larining elastikligi konsentratsiyaga muta­
nosib ekanligini ko‘rsatdi.
Po~P_ «
Pa
n+ N
toza erituvchining to ‘yingan bug‘ elastikligi, p - eritma
to‘yingan bugiarning elastikligi, n - erituvchi N molekulalariga to ‘g‘ri keluvchi erigan modda molekulalarining soni. Bunga
Raulning I qonuni deb aytiladi.
Eritma to‘yingan bug‘i elastikligining kamayishi eritmaning qa­
ynash haroratini oshishiga olib keladi. Bu oshish Raulning II qonuniga mos tushadi:
AT = E ^
bunda
GÄ
berilgan erituvchi uchun doimiy kattalik, g - G g erituvchida eri­
gan moddaning g soni, M - erigan moddaning molekular og‘irligi,
X ~ T qaynash haroratidagi bugianish issiqligi.
139
Raulning H I qonuni eritma qotisti haroratining kamayishini
ifodalaydi, ya’ni
A r = A:-^
M
k=
^
GÂ
krioskopik doimiylik, T^- eritmaning qotish harorati, r - kristal­
lanish issiqligi, g va G qiymatlari yuqorida (II qonimda) ko‘rsatildi;
suv uchun Â:= 18,4.
Raulning I va II qonunlari molekular massani aniqlashda ko‘proq
ishlatiladi.
VI.3. Dispers sistemalar. Kolloid eritmalar
Modda ichida boshqa bir moddaning ma’lum darajada mayda langan zarrachalari taqsimlanishi natijasida vujudga kelgan sistema
dispers sistema deyiladi.
Maydalangan holda taqsimlangan modda dispers faza deb, bu
modda taqsimlangan hajm esa dispers muhit deb ataladi.
Agar dispers faza zarrachalarining o‘lchami 10“®m va 10"’ m
(ya’ni 1 nm bilan 100 nm orasida) bo‘lsa, koHoid eritma deyiladi.
Agar u lO-“^ m dan kichik bo‘lsa chin eritma bo‘ladi. Zarrachalari­
ning o ‘lchami 100 nm dan katta b o ig an sistemaga dag‘al dispers
sistema deyiladi.
Barcha eritmalar o‘zidan elektr tokini o‘tkazish tabiatiga qarab
ikki sinfga bo‘linadi: elektrolit va noelektroiitlar. Elektrolit eritma­
lar o ‘zidan elektr tokini yaxshi olkazadi. Bu xil eritmalarga kislota,
asos va tuzlarning suyuq eritmalari misol bo‘la oladi. Noelektrolit
eritmalarga ko‘proq organik moddalar eritmasi kiradi.
Biz quyida noelektrolit - chin eritmalar to‘g‘risida so‘z yuritamiz. Chin eritma ikki (yoki bir qancha) moddaning bir jinsli aralash140
inasidir. Chin eritma har xil agrégat holatlarda boiishi mumkin, biz
quyida, asosan, suyuq eritmalar ustidatoiaroq to‘xtalib o ‘tamiz.
Suyuq eritmalar erituvchi va erigan yoki eruvchi moddadan
tashkil topadi. Chin eritmada dispers muhit erituvchi, dispers faza
eruvchi deb ataladi. Erish jarayonida o‘z agrégat holatini saqlab
qolgan modda erituvchi hisoblanadi. Agar olingan moddalar o ‘z
agrégat holatini saqlab qolsa, u holda miqdori ko‘p modda erituv­
chi boiadi. Oddiy sharoitda qattiq holda b o iib (masalan, tuz,
metall, metall oksidlari) ularning aralashmasi qizdirib suyuqlik­
ka aylantirilganda hosil boigan suyuq aralashmada, sovitilganda
birinchi navbatda (oldin) kristallangan, yoki cho‘km.aga tushgan
modda eruvchi hisoblaniladi. Chin eritmada erigan modda erituv­
chi molekulalari ichida ayrim molekula yoki ionlar holida bir tekis
tarqalgan boiadi. Molekula (ion) ko‘zga yoki mikroskopda koi'inadigan chegara sirtiga ega boimaganligidan eritmaning xossalari
hamma joyda bir xil boiadi. Shu sababli chin eritma bir fazali,
ya’ni gomogen sistema hisoblanadi.
Eritmalarning xossalarini tushuntirishda ikkita nazariyadan;
fizik va kimyoviy nazariyalardan foydalaniladi. Fizik nazariyaga
ko'ra erigan moddaga inert erituvchida tarqalgan gaz deb qaraladi
(Vant-Goff, Arrenius bo‘yicha).
Kimyoviy nazariyaga muvofiq, erituvchi bilan turli kimyoviy
birikmalar hosil qiladi (D. I. Mendeleyev va boshqalar bo‘yicha).
Eritmalarda, asosan, ikki masala o‘rganiladi: eruvchanlik-ms:\\xTix
sharoitda, m a’lum erituvchida qancha moddaning erishi va eritmaning xossalari va bu xossalarning eritmani tashkil qilgan mod­
dalar xossasiga va miqdoriga bogiiqligi.
Bu masalalarning ikkalasi ham amaliy ahamiyatga ega. Birinchi
masala to ‘g‘risida ko‘p tajriba m a’lumotlariga egamiz, ammo ular
umumlashtirilmagan. Birinchi masalaga nisbatan ilddnchi masala
ko‘proq o‘rganiladi.
Eritmaning tarkibi uning konsentratsiyasi bilan tavsiflanadi. Erit­
ma yoki erituvchining m a’lum o girlik miqdori yoki hajmida eri­
gan modda miqdoriga konsentratsiya deyiladi.
141
Konsentratsiyani bir necha usulda ifodalash mumkin: hajm va
og‘irlik oicham larida (birligida). Hajm birligida ifodalangan kon­
sentratsiyaga - normal, molar, og‘irlik o'lchamida ifodalangan
konsentratsiyaga foiz, mol, mol nisbati (mol foizi) kiradi, bir siste­
madan ikkinchisiga o‘tish uchun eritmaning zichligi
m
m aium boiishi kerak.
Amalda ko‘pincha mol nisbati (mol foizi) ifodasidan foydala­
niladi. Eritma bir qancha komponentlardan (tarkibiy qismlardan)
tashkil topgan deb, erituvchi-eruvchi tushunchasi qoilanilmaydi.
Agar n^, n^, .... n. lar 1, 2, 3, ..., i moddalarning eritmadagi mol
sonlari bo‘lsa, / komponentning mol nisbati:
Demak,
^
boiadi.
Agar N. = 100-N. bo isa, mol foiz boiadi. Bundan,
X a^ ,= ioo .
VI.4. Sm otik bosim
Erituvchini oikazadigan, ammo erigan moddani oikazm aydigan parda jfln w o ‘tkazgich parda deyiladi. Agar eritma erituv­
chidan yarimoikazgich parda bilan ajratilgan b o isa, erituvchi
142
()‘z-o‘zicha eritmaga o‘tadi. Bu hodisa osmos deyiladi.
Erituvchini eritmaga o‘tkazmasdan, erituvchi bilan eritma orasiilagi muvozanatni saqlash uchun eritmaga berilishi kerak bo‘lgan
bosim n osm otik bosim deyiladi. Muvozanatda toza erituvchining
kimyoviy potensiali p-!’ o'zaro teng bo‘ladi. Eritmadagi kimyoviy
potensial osmotik bosim n ga teng va eritmaning konsentratsiyasi­
ga bog'liq. Muvozanat qaror topganda:
Bu ifodani T = const da differensiallasak va d^l’ = 0 ekanligini
e’tiborga olsak:
dN.+
f dn,
dn
dTT-O
Binobarin,
[ dll,
dn
erituvchining eritmadagi parsial mol hajmi. Erituvchining
eritmadagi parsial mol hajmi
dK
~dK
1 dMi
dN,1 A,;
Bu tenglama osmotik bosimni eritmaning konsentratsiyasiga va
erituvchining kimyoviy potensialiga bog‘lanishini ifodalaydi. Agar
eritma cheksiz suyultirilgan bo‘lsa, erituvchining parsial mol haj­
mi V toza erituvchining molar hajmi d¡ ga teng, deb faraz qilish
mumkin:
Mi
+
143
d/u. = RT\nN.
Bu tenglama e’tiborga olinsa, yuqoridagi tenglama quyidagicha
yoziladi:
dn
d\n N ,
Bu tenglama 0 dan n gacha va
RT
V'^
dan 1 gacha integrallansa,
2,3RT.
^ = ----IgN^ qatorlarga ajratilsa, IgN^ = -lg(l-Nj^N^
N.RT
я = — ---va
7l= ^ =C
eritmaning konsentratsiyasi
^ bo‘lganda,
mol
n = CRT
Bu Vatt-Goffning osmotik bosim qonuni tenglamasidir. Bu
tenglamada R ning son qiymati Universal gaz doimiysi {R) ning
qiymatiga teng. Vatt-Goff qonuni tajriba natijasida yaratilgan. Bu
qonun ideal eritma!argagina mosdir. Real eritmalar uchun,
f i , =fi , + RT\na.
144
Bu tenglamani iV^ - bo‘yicha differensiallab yuqoridagi tenglamag aq o ‘yilsa,
dn
IÑ ,
RT ¿/In,
V»
Bu tenglamada V - erituvchining parsial molar hajmi, real erit­
malarda osmotik bosimning eritma konsentratsiyasiga qarab o ‘zgarishini ifoda qiladi.
VI.5. Eritmalarning muzlash va qaynash haroratlari
Faraz qilaylik, biror ucliuvchan emas (masalan, qattiq modda)
modda biror suyuqlikda (masalan, suvda) erib cheksiz suyultirilgan
eritma hosil qilsin.
30-rasm.ErituYchi va eritma bug‘ bosimining haroratga bogiiq
o‘zgarishi
Bunda eritmaning bug‘ bosimi (p) erituvchining eritmadagi bug‘
b o s im ig a te n g bo‘ladi va erituvchi uchun Raul qonunini qo‘llash
mumkin bo‘ladi.
145
30-rasmda sof erituvchi bug‘ bosimi pl^ ning va eritma bug‘
bosimi p ning harorat bilan o‘zgarishi tasvirlangan. Bundan haro­
rat o ‘zgarishi bilan bug‘ bosimining naqadar keskin o‘zgarishi bir
fazadan ikkinchi fazaga o ‘tish issiqlik qiymatiga bogiiq ekanligi
aniq koi'satilgan.
Harorat o‘zgarishi bilan qattiq moddaning bug‘ bosimi suyuq
moddaning bosimiga qarab keskin o ‘zgaradi. Shu sababli harorat
o ‘zgarishi bilan qattiq moddaning bug‘ bosimi erituvchi va erit­
maning bug‘ bosimlarini kesib o‘tadi.
Suyuq va qattiq moddalarning kimyoviy potensiallari (yoki bug‘
bosimlari) bir-biriga tenglashganda muzlash ro‘y beradi (31 -rasm).
i/-raj77î.Suyuq va qattiq m oddalarning muzlash grafigi
Demak, muzlash haroratida suyuq va qattiq moddalarning bug‘
bosimlari bir-biriga tenglashadi, a nuqtada eruvchi (suv) ning bug‘
bosimi, h nuqtada eritmaning bug‘ bosimi bilan muzning bug‘ bo­
simi tenglashadi.
Demak, a nuqtada suv va h eritmada muzlaydL Suvning bug‘ bo­
simi rharoratda, eritmaning bug‘ bosimi esa T¡ haroratda muzning
bug‘ bosimiga tenglashadi.
Demak, T suvning va eritmaning muzlash haroratidir. Diagada koi'satilishicha,
hamma vaqt T dan past boiadi.
Shunday qilib, eritma hamma vaqt erituvchiga nisbatan past
146
haroratda rauzlaydi; T> T^; AT = T-T^; A T - eritma muzlash haroratiaing pasayishi deb ataladi.
Suyuqlikning bug‘ bosimi atmosfera bosimiga tenglashganda
suyuqlik qaynay boshlaydi.
Qaynash haroratida suyuqlikning bug‘ bosimi atmosfera bo­
simiga tenglashadi.
Eritma hamma vaqt erituvchiga nisbatan yuqori haroratda qaynaydi. T j> T; AT = T^-T; AT eritma qaynash haroratining ko‘tarilishi deb ataladi.
Eritma muzlash haroratining pasayishi va qaynash haroratining
ko‘tarilishi eritmaning konsentratsiyasiga mutanosibdir. Eritma­
ning konsentratsiyasi ortgan sari erituvchi bilan eritmaning bug‘
bosimlari orasidagi tafovut ortadi, AT ham ortadi;
AT = K C .
Bunda, C - molar konsentratsiya, K - ebulioskopik konstanta.
Agar C = 1 boMsa, AT=^ E bo‘ladi.
Turli eruvchilarning qanday boMmasin biror erituvchidagi bir
molar eritmasida erigan moddalarning molekulalari soni bir xil
boTadi, demak, Raul qonuniga muvofiq bug* bosimining pasa­
yishi ham bir xil bo‘Iadi. Shunday qilib, K ning son qiymati erigan
moddaning tabiatiga emas, balki erituvchining tabiatiga bog‘liqdir.
Masalan, suvning krioskopik konstantasi 1,86 ga, benzolniki 5,12
ga teng. Suvning ebulioskopik konstantasi 0,52 ga, benzolniki 2,6
ga teng.
Agar G g erituvchida g g modda erigan bo‘lsa, bu eritmaning
mol konsentratsiyasi:
g4000
MG '
Bunda, M - erigan moddaning molekular massasi. G ning bu
qiymatini yuqoridagi tenglamaga qo‘yib, M topiladi:
147
G
AT
Shunday qiüb, erigan moddaning m olekular massasini, erit­
ma muzlash haroratining pasayishidan foydalanib aniqlash
m um kin.
VI.6. Elektrolitik dissotsiyalanish nazariyasi
Kislota, tuz va asoslar suvda eritilganda elektr tokini o ‘tkazadigan eritmlar hosil qiladi. Bu hodisani tekshirish natyasida S. Arre­
nius 1887-yilda elektrolitik dissotsiyalanish nazariyasini yaratadi.
Bu nazariyaga ko‘ra, elektrolit moddalar suvda eritilganda ularning
molekulalari musbat va manfiy zarj^adlangan zaiTachalarga ajraladi
dissotsiyalanadi.
Bunda qanday modda eritilganida qarab eritmada musbat ionlar
-vodorod hamda metall ionlari va manfiy ionlar - gidroksil ham­
da kislota qoldigi ionlari hosil bo‘ladi. Elektrolitlar eritilganda
molekulalarning hammasi emas, balki bir qismi ionlarga dissotsialanadi.
■Molekulalarning ionlarga ajralish darajasi dissotsialanish dara­
jasi bilan belgilanadi. Ionlarga ajralgan molekulalar sonining erit­
madagi umumiy molekulalar soniga nisbati dissotsialanish dara­
jasi (o) deyiladi.
Molekulalarning ionlarga dissotsialanishi eritmadagi zarracha­
lar sonini ko‘paytiradi. Natijada eritmaning hajm birligidagi zarra­
chalar bilan oMchanadigan konsentratsiyasi ham ortadi. Masalan,
dissotsiyalanishga qadar eritmada erigan moddaning N ta moleku­
lasi boigan b o isa, dissotsialangan molekulalar soni oN dissotsialaniiiagan molekulalar soni esa I - a boiadi.
Dissotsialangan har qaysi molekula ion hosil qiladi, - deb faraz
qilsak aA" molekula dissotsialanganda oN ta ion hosil boiishi ker­
ak. Dissotsialanmagan molekula va lonlarning umumiy soni:
148
{ \ - a ) N + aNn= \+ a [ n - \) N
Bunda izotonik koeffitsiyenti quyidagigateng:
. \+ a{n-\)N
/ I X
I ---------—-------yoki = \ + a{ n- Y)
Binar elektrolit uchun i = I+a. Shunday qilib, eritma osmotik
hosimning ko‘tarilishi, muzlash haroratining pasayishi, qaynash
haroratining ko’tarilishi va erituvchining eritma ustidagi bug‘ bosiinining kamayishi sabablari tushunarli b o iib qoldi.
S.
Arrenius nazariyasining ahamiyati kattaligi bilan birga bu
nazariya faqat kuchsiz elektrolitlarga eritmadagi ionlar orasidagi
o‘zaro ta’siri hisobga olmasa ham boiadigan konsentratsiyali elektrolitlargagina tatbiq etilishini unutmaslik kerak,
Katta konsentratsiyali eritmalarda S. Arrenius nazariyasi asosida
hisoblab topilgan m aium otlar haqiqiysidan m aium darajada farq
qilishi tabiiydir,
VI.7. Eritmalarning elektr o‘tkazuvchanligi
Fizikaviy kimyoning kimyoviy energiyani elektr energiyasiga
va aksincha, elektr energiyasini kimyoviy energiyaga aylanishi
bilan b o g iiq boigan qonuniyatlarni oiganadigan boiim i eiektrokimyo deb ataladi. Elektrokimyo katta amaliy ahamiyatga ega
b o iib , elektroliz, elektr oikazuvchanlik va elektr yutuvchi kuchlar
haqidagi taiim otni oiganadi.
Barcha moddalar elektr oikazuvchanligi jihatidan oikazgich,
yarim oikazgich va izolatorlar (dielektriklar) ga boiinadi. O ikazgichlarning o ‘zi I tur va II tur oikazgichlarga boiinadi. Eritma I
tur oikazgichlarga barcha metallar va ularning qotishmalari, shu
-ningdek, ko‘mir va grafit kiradi. Elektr oikazuvchanlik erkin
elektron laming tartibli harakati hisoblanadi.
II tur oikazgichlarga elektrolitlarning (tuzlar, kislotalar va asos149
lar) eritmalari va suyuqlanmalari kiradi. Bunda elektr toki elek­
trolit ionlari orqali uzatiladi (ionli uzatuvchanlik), natijada modda
kimyoviy jihatdan o ‘zgaradi.
V I.8. Elektroliz. F aradey qonunlari
Eritmalarda elektr toki ta’sirida kimyoviy reaksiyalar (asosan
ajralish reaksiyalari) sodir boMadigan jarayon elektroliz deyiladi.
Elektroliz elektr toki ta ’sirida parchalanish demakdir. Elektroliz ja ­
rayoni sanoat va qishloq xo‘jaligida katta ahamiyatga ega.
Masalan, xlor va o ‘yuvchi ishqorlar osh tuzi eritmasini elektroliz
qilib oiinadi. Ammiak sintezi uchun zarur bo‘lgan toza vodorod
suvni elektroliz qilish yo‘li bilan oiinadi. Elektroliz jarayonida
elektrod elektroüt chegarasida elektrokimyoviy reaksiyalar sodir
bo‘lib, bunda elektrolit bilan eritmadagi ionlar (molekulalar) o ‘z aro elektron almashadi.
Katodda elektronlar eiektroddan ionga (yoki molekulaga) anodda esa iondan (molekuladan) elektrodga o‘tadi, bunda ionlar yoki
molekulalar o‘zining elektr zaryadini yo‘qotadi yoki o ‘zgaitiradi.
Elektrolitlarda sodir bo‘ladigan elektrokimyoviy reaksiyalarda
faqat elektronlar elektr tashishi eritmadagi ionlar esa valentligini o‘zgartirishi, lekin elektrodlar zaryadsizlanmasligi ham mum­
kin. Ingliz olimi M. Faradey elektrolizni tajribada o‘rganib, il-dcita
muhim qonuni kashf etadi;
1. Elektroliz vaqtida elektrodlardagi moddalar miqdori elektrolit
orqali o ‘tgan elektr miqdoriga to ‘g‘ri mutanosibdir.
2. Turli xil elektrolitlardan bir xil miqdordagi elektr o‘tkazilganda elektrodlarda ajraladigan (o‘zgaradigan) moddalar miqdori shu
moddalarning kimyoviy ekvivalentlariga to ‘g‘ri mutanosibdir.
AgNO,, CuSO^ va H^SO^ eritmalari orqali kulon elektr o‘tkazilganda katotda 1,118 mg kumush, 0,3293 mg mis va 0,010446
mg vodorod ajralib chiqadi. Kimyoviy ekvivalent elektrokimyoviy
ekvivalentlar deyiladi.
Kimyoviyiy ekvivalent elektrokimyoviy ekvivalentga nisbatan
150
o‘zgarmas kaítalik boiib, eritma 96487±1,6 --------- (yaxlitiang-ekv
ganligi 96500) ga teng va Faradey soni F deyiladi.
Shunday qilib, elektroliz usuli bilan eritmadan g-ekv modda
ajratib olish yoki uni o‘zgartirish uchun bir Faradey elektr sarflash
kerak. Zanjir orqali o ig a n elektr miqdorini aniq oichash metodi
Faradey qonuniga asoslangan. Bunday oichashlar uchun kumushli, misli, ionli va boshqa kulonometrlar ishlatiladi. Bu asboblarda elektroliz mahsulotlari tortiladi, titrlanadi. Yoki uning hajmi
oichanadi. Elektroliz mahsulotlarining miqdori m aium boigach
sarflangan elektr miqdori oson topiladi.
Elektroliz sanoatda juda ko‘p jarayonlarda, ayniqsa, kimyo sanoatida keng qoilaniladi. Suyuqlantirilgan kriolit Na^AlF^ dan
aluminiy olish, suyuqlantirilgan MgCl^ ni elektroliz qilib magniy
olish, misni qo‘shimchalardan tozalash, ishqor va tuz eritmalarini
elektroliz qilib toza vodorod olish va boshqalar.
Bundan tashqari, buyumlarning sirtiga boshqa metallar, ya’ni
xromlash, nikellash kadmiylash kabi ishlar ham elektrolitik usulda
bajariladi.
VI.9. lonlaroiiig harakatlanish tezligi va uni aniqlash usuli
Ilgari aytib oiganimizdek, elektroliz vaqtida anion va kationlar elektr tashuvchilar hisoblanadi. Har bir ion o'zining zaryadiga
teng elektr tashiydi. Agar anion bilan kationning zaryadlar kattaligi
bir xil b o isa, ular baravar tezlik bilan harakatlanayotgan boisa,
anionlarning tashigan elektr miqdori kationlarning tashigan elektr
miqdoriga teng.
lonlarning harakatlanish tezligi ularning tabiatiga, kuchlanganligiga, konsentratsiyaga, haroratga, muhitning qovushqoqligiga va
boshqalarga bogiiq boiadi. lonlarning harakatlanish tezligi, odat­
da, gaz molekulalarining harakatchanligidan juda kichik boiadi.
Bunga sabab shuki lonlarning muayyan yo‘nalishdagi harakat151
lanish tezligiga muhit, erituvchining molekulalari katta qarshilik
ko‘rsatadi. Tok berilgunga qadar ionlar turli yo‘nalishda tartibsiz
harakatda bo‘ladi. Tok berilgandan key in esa anionlar anod to­
monga harakatlanadi. Bu tartibli harakatga erituvchining tartibsiz
harakatda boMgan molekulalari qarshilik ko‘rsatadi.
Ionlaming harakatlanish tezligini aniqlashning turli usullari bor.
Eng oddiy usul rangli ionlaming harakatlanish tezligini aniqlash
usulidir.
U simon nayga ikkita elektrod va taxminan — qismiga qadar
3
kaliy xlorid eritmasi quyiladi, ajratgich voronkaga esa ionlardan
biri rangli boMgan tuz masalan, kaliy permanganat KMnO^ eritmasi
quyiladi.
Ajratgich voronka jo ‘mragini sekin ochib, U simon nayga elek­
trodlar kaliy xlorid eritmasiga botgunga qadar pastdan kaliy per­
manganat eritmasi kiritiladi. Bunda ikkala eritma orasidagi chegara
aniq bilinib turishi kerak.
So‘ngra elektrodlarga o ‘zgarmas elektr toki berilsa, maTum
vaqt o‘tgandan keyin, ajralish chegaralari siljiganligi ko‘rinadi.
Shundan keyin U simon nayning ikkala tirsagidagi eritmalar
chegarasi orasidagi farq (sm hisobida) oTchab olinadi va shunga
ketgan vaqt aniqlanadi. lonning harakatlanish tezligi quyidagicha
topiladi:
W
tsek
Bunda h - chegaralar farqi, t - vaqt sekund hisobida.
Bu usulning aniqlik darajasi yuqori boTmaganligi sababli kam
qoTlaniladi. Ionlaming harakatlanish tezligi, odatda, elektr o‘tkazuvchanlik asosida hisoblab topiladi.
Hisoblashda ko‘pincha, ionlaming absolut tezlik qiymatidan
foydalaniladi. Elektrodlar orasidagi masofa 1 sm, potensiaiiar ayirmasi 1 F b o ‘lganda, ionning 1 sekundda sm hisobida bosgan y o ii
152
ionning absolut tezligi deyiladi. Quyidagi jadvalda ba’zi ionlarning
18°C dagi absolut tezlilclari qiymati keltirilgan;
Ionlarning 18°C dagi absolut tezliklari
sm
( ---- hisobida)
sek
T/r
Kation
Tezligi
Anion
Tezligi
H-
0,003620
OH-
0,002050
0,000760
Br
0,000812
0,000796
0,000762
Ag“
0,000642
ci-
0,000791
Na-
0.000520
N 0/
0,000740
VI. 10. Eritmalarning elektr o‘tkazuvchanligi
Moddaning tashqi elektr may don ta’sirida elektr tokini o ‘tkazish
xususiyati elektr o ‘ikazuvclianlik deyiladi. Eritmalarning elektr
o‘tkazuvchanligi elektrolitik dissotsiyalanish natijasida eritmada
paydo bo‘ladigan ionlar tufaylidir.
Eritmalarda elektr zaiyadni tashuvchilar ionlar bo‘lgani sababli
eritmaning elektr o ‘tkazuvchanligi ionlarning konsentratsiyasiga
to‘g‘ri mutanosib bo‘ladi.
Elektr o‘tkazuvchanlik vaqt birligi ichida elektrolit orqali o‘tgan
elektr miqdori (kulon) bilan o‘lchanadi. Elektr o ‘tkazuvchanlik
qarshilikka teskari kattalik bo‘lgani uchun quyidagicha yoziladi:
R
Qarshilik o‘tkazgichning uzunligi I ga to‘g‘ri va ko‘ndalang kesimi S ga teskari proporsional bo‘ladi:
153
Bunda,/) - solishtirma qarshilik, ya’ni uzunligi 1 sm, ko‘ndalang
kesimi 1 5'm^bo‘lgan o'tkazgichning qarshiligi. R ning qiymatini
yuqoridagi formulaga qo‘ysak;
p i
Solishtirma qarshilikka teskari qiymat — solishtirma elektr
P
o ‘tkazuvchanlik deyiladi va grekcha kappa x harfi bilan belgila­
nadi. Solishtirma elektr o‘tkazuvchanlik 1 sm^ eritmaning elektr
o‘tkazuvchanligi boiib, om~'-snr‘ birlikda oichanadi.
Quyida ba’zi elektrolitlar eritmalarining solishtirma elektr o ik a zuvchanlik qiymatlari keltirilgan.
B a’zi elektrolitlar eritmalarining 18°C dagi solishtirma
elektr o‘tkazuvchanligi,
om sm
T/r
Eritmalar
konsentratsiyasi
KCl
NaOH
H ,so ,
NaCl
1
5
6,9x10-=
0,19
0,21
6,7x10-2
2
10
0,14
0,31
0,39
0,12
3
15
0,20
-
0,54
0,16
154
Eritmaning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi eritmadagi ionkir konsentratsiyasiga bogiiq. Ionlaming konsentratsiyasi qanchalik yuqori va ularning absolut tezligi qancha katta boisa, solishtirina elektr oikazuvchanlik shuncha yuqori boiadi.
Solishtirma elektr oikazuvchanlik konsentratsiyasi ortishi bi­
lan m aiu m maksimum qiymatga qadar ko‘payib, boradi shundan
keyin ionlar orasidagi o ‘rtacha masofa kamayishi bilan, ionlararo
la’sir kuchlari ortganligidan ionlaming harakatchanligi kamayishi
sababli solishtirma elektr oikazuvchanlik ham kamaya boshlaydi.
Bundan tashqari, konsentratsiyasi otrtishi bilan elektrolitning dissiyalanish darajasi kamayadi.
Shu sababli elektr oikazuvchanlikni oiganish uchun ekvivalent
elektr oikazuvchanlik (Â) tushunchasidan foydalaniladi. U beril­
gan eritmada eritma g-ekv elektrolitdan hosil b o ig an ionlaming
oikazuvchanligini koisatadi va quyidagicha ifodalaniladi:
^ = 1000 - ^ .
5
Bunda X - solishtirma elektr oikazuvchanlik, C - eritmaning
g —ekv
— ----- da ifodalangan konsentratsiyasi.
Demak, ekvivalent elektr oikazuvchanlik elektrodlar orasidagi
masofa 1 sm boiganda, tarkibida 1 g-ekv erigan modda bor erit­
maning elektr oikazuvchanligidir.
V I .ll. lonlarning harakatlanish qonuni
Eritmalarda elektr zaïyadini tashuvchilar ionlar boiganligi sa­
babli eritmaning elektr oikazuvchanligi ionlaming konsentrat­
siyasiga to ‘g‘ri mutanosib boiadi. Berilgan konsentratsiyada esa
elektr oikazuvchanlik ionlaming harakatlanish tezligiga to‘g‘ri
mutanosib boiadi.
lonning harakatlanish tezligi uning tabiatiga, maydon kuchlan155
ganligiga, konsentratsiyaga, haroratga, muhitning qovushoqligiga
va boshqalarga bo g iiq boiadi.
Agar kationning absolut harakatlanish tezligi u
anionniki v
sm
bilan belgilasak, uF kationning harakatchanligi vF anionning
harakatchanligi deyiladi,
Kationning harakatchanligini
anionning harakatchanligini /
bilan belgilaymiz, Kationlar tashigan {n^) va anionlar tashigan {n )
elektr ulushi tashish soni deyiladi:
w
h
^ k = - = ------ -i
u+v
Bunda
va
4
kationlar hamda anionlar tashigan elektr miqdori:
h+4.
Bunda kationlar tashish sonining anionlar tashish soniga nisbati
kationlar va anionlar absolut tezliklarining yoki harkatchanliklari ning nisbatiga teng:
««
h
Ekvivalent elektr oikazuvchanlikni I bilan belgilasak to iiq , dissotsialanadigan kuchli elektrolitlar uchun
x = i, + /;
Kuchsiz elektrolitlar uchun esa,
/l = a - ( 4 + / J
156
Bunda a elektrolitning dissotsialanish darajasi.
Eritma chel<,siz suyuitirilganda, ya’ni
, va a =
1, /1 = 1 «, boMganda tenglama quyidagi holga keladi:
•^0 0
~ ¡t
^00
^00
Bu degan so'z, kation va anionlar harakatchanligining yig‘indisi
eritmaning cheksiz suyultirilgan ekvivalent elektr o ‘tkazuvchanligiga teng. Yuqoridagi tenglama Kolraushnning ionlarning mustaqiî harakatlanish qonuni deyiladi. Ionlarning harakatchanligi
srn^
om- g - e k v
bilan oMchanadi. Ionlarning (/^ va / ) ularning absolut harakatla­
nish tezliklari {u hamda v) ga to ‘g‘ri mutanosib boMgani sabab­
li harakatchanlikni elektr o‘tkazuvchanlik birliklarida ifodalasak,
quyidagicha bo‘ladi:
I^ = Fu
va
h = F^.
Bu tenglamalarni yuqoridagi tenglamaga qo‘ysak,
/l„ = F{u + v)
bo‘ladi.
Ya’ni, eritmaning cheksiz suyultirilgandagi ekvivalent elektr
o ‘tkazuvchanligi Faradey sonining ionlar absolut harakatlanish tez­
liklari yig‘indisiga ko‘paytirilganiga teng. Eritmaning elektr o‘tkazuvchanligi erituvchining tabiatiga, jumladan, uning qovushqoqligiga bog‘liqligi aniqlangan:
157
X jj = const.
Bunda h - toza erituvchining qovushqoqligi, const harorat funksiyasidir, ya’ni bu qiymat berilgan erituvchi uchun haroratga qarab
o‘zgaradi. Bu ifoda Valden qoidmi deyiladi.
Kuchsiz elektrodlarining dissotsiyaianish darajasini va
kuchli elektrodlar eritmalarining elektr o‘tkazuvchanlik koef­
fitsiyenti elektr o‘tkazuvchanIik m etodi bilan aniqlash;
Arrenius nazariyasiga ko‘ra, elektrodlar eritmalarda ionlarga
dissotsilanadi. Va dissotsilanish darajasi ionlarga ajralgan moleku­
lalar sonining dastlabki eritilgan molekulalar soniga nisbati bilan
aniqlaniladi.
Eritma suyultirilgan sari elektrolitlarning dissotsiyaianish dara­
jasi ortib boradi.
Bunda ionlar ko‘payadi va demak, eritmaning elektr o'tkazuvchnaligi eritma suyultirilganda dastlab ortadi, chunki konsentratsiyaning kamayishiga qaraganda dissotsiyaianish natijasida hajm
birligidagi ionlar soni tezroq ko‘payib boradi. Eritma yanada suyultirilganida esa hajm birligidagi moddaning umumiy miqdori
va demak, 1 ml dagi ionlar soni kamaya boshlaydi, natijada elektr
oikazuvchanlik ham kamayadi.
Suyultirilganda ionlar sonining ko‘payish chegarasi moddaning
ionlarga to iiq dissotsiyalanishidir, shundan keyin ekvivalent elektr
oikazuvchanlik ortmaydi.
Boshqacha aytganda, cheksiz suyultirilgan eritmadagi ekviva­
lent elektr oikazuvchanlik moddaning ionlarga to iiq dissotsialangan holatiga muvofiq keladi. Istalgan boshqa suyultirishdagi elektr
oikazuvchanlik /, esa moddaning ionlarga qisman dissotsiyalangan holatiga to ‘g ‘ri keladi. Bu ikki xil elektr oikazuvchanlikning
À
nisbati — maksimum mumkin b o ig an ionlardan qanchasi ayni
suyultirishda hosil boiganligini, ya'ni elektrolitning dissotsiyaia­
nish darajasini koisatadi;
158
i - a
/1.
Â^, ning qiymati tajribada oichab,
uchun jadvallar yordamida
(opiladi va yuqoridagi formuiadan elektrolitning dissotsiyalanish
darajasi hisoblab chiqiladi.
Á
Kuchli elektrolitlar uchun — nisbat elektr o ‘tkazuvchanlik
Ao
koeffitsiyenti deyiladi. Va F bilan belgilaniladi. Bu koeffitsiyent ek­
vivalent elektr o ‘tkazuvchanlikning qiymati /, elektrolitning berill'.iin konsentratsiyasi uchun muvofiq keladigan nazariy qiymatidan
iiccha marta kam ekanligini ko‘rsatadi:
AV,
Kuchli elektrolitlar to iiq dissotsialangan va eritmadagi ionlar
soni o ‘zgarmas b o isa hamda ularda À =
deb boim aydi. Tajri halar ko‘rsatishicha bu tenglik eritma cheksiz suyultirilganda, ya’ni
Itarakatlanayotgan kation yoki anionga ion atmosferasining ta’siri
susaygan holdagina to‘g i i boiadi.
Demak, kuchli elektrolitlar elektr oikazuvchanlik koeffitsiyentining elektrolitning konsentratsiyasiga va uning valentligiga
liogiiq. Masalan, 0,1 n eritmada 1-1 valentli elektrolit (masalan,
KCl) uchun (F = 0,860; 1-2 valentli elektrolit (masalan, K^SO^)
uchun (F = 4) va hokazo, suyultirilgan eritmalarda 1 ga teng boiadi.
VÏ.12. Suvning elektrolitik dissotsiyalanishi
Suv hosil qiladigan ionlar, ya’ni vodorod va gidroksil ionlari
iiziologik jihatdan juda aktiv hisoblanadi. Shuning uchun suvning elekIrolitik dissotsiyalanishini oiganish katta ahamiyatga ega. Suv kuchsiz
elektrolit boiganligi uchun kam darajada boisa ham dissotsialanadi:
159
H 20=H +0H -
Bunda hosil bo‘lgan ionlar ko‘p bo‘lniasada, fiziologik ta’sir
ko‘rsatish uchun yetarli miqdorda bo‘ladi. Suvning dissotsiyalan­
ish konstantasi quyidagicha ifodaianiladi:
[H1Í0H-]
H,0
■
Suvda vodorod ioni suv molekulasi bilan birikib gidroksoniy
ionini hosil qiladi. Lekin, soddalashtirish maqsadida gidroksoniy
ionini ham H" orqali belgilaymiz. Termodinamik jihatdan dissotsi­
alanish konstantasi quyidagicha ifodaianiladi:
_ídz¿_^QH^
Ya’ni konsentratsiyasi ovrniga aktivliklar (a) qo‘yiladi.
Tajribalar absolut toza suvda dissotsiyaianmagan 555 mln suv
molekulasiga H va OH' ionlariga dissotsialangan bitta molekula
to‘g‘ri kelishini ko‘rsatadi.
Absolut toza suvda dissotsiyaianmagan molekulalar konsen­
tratsiyasi o‘zgarmas miqdor bo‘lgani sababli ion ko‘paytrnasi ham
o‘zgarmas miqdor boTadi.
Demak, suvning dissotsiyalanish tenglamasini soddalashtirib ,
ion ko‘paytmasi ko'rinishida ifodalash ham mumkin:
Kh^o=[H1 '[OH 1
Suvning dissotsiyalanish konstantasini aniqlash uchun kimyoviy
toza suv olish kerak. Odatdagi distillangan suvni absolut toza deb
boTmaydi.
Chunki uning tarkibida har xi] qo‘shimchalar va, ayniqsa, erigan
karbonat angidrid ko‘p boTadi. Karbonat angidrid suv bilan reaksi­
yaga kirishib karbonat kislota hosil qiladi.
Suvga o ‘zi bilan shu sababli odatdagi distillangan suv neytral
160
ornas, balki kislotali muhitga ega boMadi. Absolut suvning dissotsi­
yaianish konstantasini dastlab Kolraush va Geydveylar (1849-yil)
elektr 0 ‘tkazuvchanlik usuli bilan aniqlaganlar.
Ularni suv bilan maxsus asboblarda tozalab, bir necha bor haydash y o ii bilan havosiz joyda absolut toza suv hosil qilganlar va
shu joyda elektr o‘tkazuvchanligini oichaganlar.
Kolraush va Geydveylar m aium otiga ko'ra suvning ion ko‘paytmasi (dissotsiyaianish konstantasi) 22°C da 10~‘'‘gateng;
[H lO H 1 ]-K„^„=lO->^
Suvning ion ko‘paytmasi qiymatini bilgan holda suvdagi
vodorod va gidroksil ionlarining konsentratsiyasini oson hisoblab
topish mumkin. Absolut toza suvda H~ va OH' ionlar miqdori o‘zaro teng boiadi:
[H10H-]]=[H12K,^^,=10“>^
Bunda vodorod ionlarining konsentratsiyasi:
[H IO H -]]- n/Í0^ = 10"’.
Suv molekulalarining ionlarga dissotsiyalanishi endotermik jarayondir:
H,0=H^+0H-+56,9
kT
mol
18 g suv ionlarga ajralganda 56,9 A;/issiqlik yutiladi. Aksincha
i g H ionlar i 17 g OH" ionlari bilan birikkanda 56,9 kJ issiqlik
chiqadi.
Le-Shatelle prinsipiga k o ia harorat koiarilganda muvozanat
o‘ng tomonga siljiydi, ya’ni endotermik reaksiya kuchayib vodorod
va gidroksil ionlaming konsentratsiyasi ortadi. Demak, suvning
ionlar ko‘paytmasi ham ortadi.
161
Turli haroratda suvning ion ko‘paytmasi
T/r
T,°C
T,°C
Kh,o10 "
T,°C
0,1139
25
1,008
60
5,474
10
0,2920
35
2,089
60
9,614
20
0,6809
45
4,018
100
59,0
VI. 13. Konduktometriya
Eritmalarning elektr o ‘tkazuvchanIigini o‘lchashga asoslangan
elektrokimyoviy analiz usuli konduktometriya deyiladi.
Kondukometrik usulda ma’lum tarkibli eritmalardagi tuz, kislo­
ta va asoslarning konsentratsiyasi, tabiiy suvlardagi qattiq qoldiq
aniqlaniladi va h. k.
Konduktometrik titirlash, ya’ni elektr o‘tkazuvchanliknio‘lchab
turib tirilash usuli, ayniqsa, sanoatda va qishloq xo‘jaligida katta
ahamiyatga ega.
Odatda, indikatorlar yordamida tirilash mumkin bo‘lmay qoladigan hollarda bu usul, ayniqsa, qo‘l keladi. Konduktometrik titr­
lash usulining mohiyati shundaki, qo‘shilayotgan eritmadagi ionlar
titrlanayotgan eritmadagi ionlar bilan birikib kam dissotsilanadigan birikma (masalan, H ,0) yoki kam eriydigan modda (masalan,
AgCl) hosil qiladi. Olingan eritmada esa yo'qolgan ionlar o ‘mini
ekvivalent miqdordagi boshqa ionlar egallaydi.
Ionlarning harakatchanligi bir-biridan farq qilganligi sabab­
li eritmaning elektr o‘tkazuvchanligi o‘zgaradi. Masalan, natriy
gidroksid suyultirilgan eritmasining 18°C dagi ekvivalent o‘tl<zuvchanligi:
NaOH+HCl = N aC l+ H p
=43,3 + 174 = 217,3
162
0 ‘yiivchi natriy xlorid kislota bilan to iiq neytrallanganda erit­
mada faqat Na“ va Cl' ionlari qoladi va eritmaning ekvivalent elektr
oikazuvchanligi;
=43,3 + 65,3 = 108,6
ga teng boiadi.
Demak, o‘yuvchi natriy eritmasiga asta-sekin xlorid kislota
qo‘shilganda eritmaning ekvivalent elektr oikazuvchanligi 217,3
dan 108,6 ga qadar kamayadi.
Kislota ortiqcha miqdorda qo‘shilganda eritmadagi ionlar
miqdori ekvivalent miqdordan ortib ketadi, bundan tashqari, juda
harakatchan
ionlar paydo boiadi.
Shuning uchun elektr oikazuvchanlik ortib boradi va nihoyat
xlorid kislota bilan natriy xloridning ekvivalent elektr oikazuvchanliklari yigindisiga tenglashadi.
Agar elektr oikazuvchanlikning qo‘shilgan kislota miqdoriga
qarab, o‘zgarish diagrammasini chizsak quyidagi ko‘rinishda
b o iad i:
N isbiy elektr o.‘tkazuvchaiilik
32-rasm. Konduktometrik titrlash egri chizigi.
Kodutometrik titirlash elektr oikazuvchanlik oichanadigan
odatdagi qurilmalarda oikaziladi.
Elektr oikazuvchanlik eritmadagi barcha ionlarga bogiiqligi
sababli birorta ion miqdorini boshqa ionlar ishtirokida topish yetar163
licha aniq natija bermasligi mumkin, Shu sababli keyingi paytlarda
kondulctometrik titrlash o'Tniga yuqori chastotali titrlash usulidan
ko‘proq foydalanilmoqda.
Elektr o ‘tkazuvchanlikning ahamiyati: Elektr oikazuvchan­
likni oichash orqali qishloq xo‘jaligida muhim zaruriy m aium otlar olinadi. Urug‘, don, paxta kabi qishloq xo‘jalik mahsulotlari ning namligini aniqlash tabiiy suvlarning minerallashganlik darajasini aniqlash tuproqdagi tuzlarning miqdorini aniqlash kabi ishlar,
asosan, eritmalarning elektr oikazuvchanligini oichash y o ii bilan
bajariladi.
Bu ishlarni bajarishda kondutometriya usullaridan keng k oiam da foydalaniladi.
Don mahsulotlarining namligini oichash asboblari (nam oichagichlar) ning ishlash prinsipi juda oddiy b o iib , bunda namligi
oichanadigan namuna (don) maxsus idishdagi ikki elektrod orasiga qo‘yiladi va Kolraush ko‘prigi yordamida shu namunaning qar­
shiligi oichanadi.
Donda namlik qancha ko‘p b oisa, uning elektr qarshiligi shuncha kam boiadi. Asbobning shkalasi har qaysi turdagi don uchun
namlikning massa foizlarida darajalangan boiadi. Bu metod juda
oddiyligi bilan bir qatorda ish tez bajarilib, juda aniq natija olinadi
shu sababli qishloq xo‘jalik amaliyotida ko‘p qoilaniladi.
Hozirgi paytda tuproqdagi tuzlar miqdori, tuproq so iim i (erit­
masi) elektr oikazuvchanligini oichash asosda aniqlanmoqda.
Shu maqsadda ishlatiladigan asboblar tuz oUchagichlar deyiladi.
VI. 14. Absorbsiya
Qaynash jarayon idan maiumki, suvda m aium miqdorda yutilgan
havo mavjud. Bu faqatgina havo emas, balki boshqa gazlar uchun
ham 0 ‘rinlidir. Suyuqlik hamma vaqt aniq bir miqdorda gaz moleku­
lalarini o‘zida yutgan boiadi. Bug‘, gaz yoki tutunli gaz- laming
hamda bug‘ gaz aralashmalaridagi bir va bir necha komponentlarning suyuqlik hajmida yutilish jarayoni absorbsiya deb ataladi. Yuti164
hiyotgan gaz absorbtiv, yutuvchi suyuqlik absorbsent deyiladi.
Absortiv bilan absorbentning o‘zaro ta’siriga ko‘ra absorbsiya
iarayoni ikki xil bo‘ladi: fizik absorbsiya va kimyoviy absorbsiya
(xeraosorbsiya). Fizik absorbsiyada yutilayotgan gaz bilan absor­
bent o ‘zaro bir-biri bilan kimyoviy birikmaydi. Agar yutilayotgan
gaz absorbent bilan o‘zaro birikib, kimyoviy birikma hosil qilsa
xemosorbsiya deyiladi.
Fizik absorbsiya ко‘pincha qaytar jarayondir, ya’ni suyuqlikka
yutilgan gazni ajratib olish mumkin bo'ladi, bu hoi desorbsiya de yiladi. Absorbsiya bilan desorbsiya jarayonlarini uzluksiz olib borish natijasida yutilgan gazni toza holda ajratib olish va yutuvchi
absorbentni bir necha marta qayta ishlatish imkoni tug‘iladi.
Absorbtiv va absorbent arzon va ikkilamchi mahsulot bo‘lgani
uchun, ular absorbsiya jarayonidan keyin ko‘pincha qayta ishlatilmaydi (masalan, gazlarni tozalaganda).
Sanoatda absorbsiya jarayoni turli maqsadlarda qo‘llaniladi:
1 )Gaz aralashmalaridan qimmatbaho komponentlarni (masalan,
krekinglangan gazlardan yoki metan pirolizidan atsetilen, koks
gazi aralaslimalaridan ammiak, benzolin; neftni qayta ishlash nati­
jasida hosil bo‘lgan gaz aralashmalaridan har xil uglevodorod va
shu kabilarni) ajratib olishda;
2)Komponentlarni har xil zaharli moddalardan tozalash uchun
(mineral o‘g‘itlarni olishda hosil bo‘lgan gaz aralashmalarini ftor
birikmalaridan, ammiak sintez qilganda azot vodorod aralashmalarini ftor birikmalaridan, CO va CO^ oksidlardan tozalashda);
3)Tayyor mahsulotlar masalan, SO3 va azot oksidlar, HCl ning
suvda yutilishi natijasida kislotalar olishda va h. k.
Absorbsiya jarayonida suyuqlik tarkibidagi gazning miqdori
suyuqlik va gazning xususiyatiga, bosim, harorat va gaz fazasining
tarkibiga bog‘liq. Suyuqlik bilan biror gaz aralashmasining o ‘zaro
ta'siri natijasida taqsimlanuvchi komponent tashuvchi komponent
В yordamida suyuqlikda erigan bo‘lsa, fazalar qoidasiga muvofiq
komponentlarning soni va erkinlik darajasi uchga teng bo‘ladi.
Demak, gaz- suyuqlik sistemasida ikkala fazaning harorati, bo165
simi va konsentratsiyasi o‘zgarishi mumkin.
33-rasm. Absorbsiya hodisasining bosim va parsial bosim (yoki
konsentratsiya)ga bog‘liqligi.
Shuning uchun o‘zgarmas harorat va umumiy bosimda mu­
vozanat holidagi gazning parsial bosimi (yoki uning konsentratsi­
yasi) bilan suyuq faza tarkibining o‘zaro bogManishi bir xil bo‘ladi.
Bu bog‘lanish Genri qonuni bilan ifodalanib, erigan gazning parsial
bosimi eritmadagi uning mol qismiga mutanosibdir:
Pa = EX, .
Suyuqlikdagi gazning eruvchanligi (yutilgan komponenti A)
m a’lum haroratda uning suyuqlik yuzasidagi parsial bosimiga mu­
tanosibdir:
E
Genri koeffitsiyentining miqdori berilgan gaz uchun yutilayotgan suyuqlik va gazning tarkibiga. haroratiga bog‘liq bo‘lib, sistemaning umumiy bosimiga bog‘liq emas. E ning haroratga bog'liqligi quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:
166
1п £ = __ 1 _ + С ’
RT
bunda q - eriydigan gazning differensial issiqligi, R - gaz do­
imiysi, С - yutayotgan suyuqlik gazning tabiatiga bog‘liq bo‘lgan
o‘zgarmas kattalik. Ideal suyuqliklar uchun har xil haroratda kon­
sentratsiyaning bosim bilan o ‘zaro bog‘lanishi P-x diagrammada to‘g‘ri chiziq ko‘rimshida Genri koeffitsiyentiga teng bo‘lgan
og‘ma chiziqlar orqali tasvirlanadi. 33-rasmga va yuqoridagi teng­
lamaga muvofiq, harorat ortishi bilan Genri koeffitsiyentining
miqdori (bir xil sharoitda) ortadi, (2 ) tenglamaga muvofiq esa gaz­
ning suyuqlikdagi eruvchanligi kamayadi.
VI. 15. Adsorbsiya
Gaz aralashmalari hamda eritmalardagi bir va bir necha komponentlarning g‘ovaksimon qattiq jismlar yuzasi bo‘ylab (adsorbentda) yutilish jarayoni adsorbsiya deyiladi. Yutiluvchi modda ad­
sorbent yoki adsorbtiv deyiladi. Har bir adsorbent murakkab aralashmalarda ma’lum komponentlarni yutib, aralashmaning boshqa
komponentlariga ta’sir qilmaydi. Demak, adsorbentlar tanlash xususiyatiga ega, yutilgan modda adsorbentdan desorbsiya yo‘li bilan
ajratib oiinadi.
Adsorbsiya jarayoni ko‘pincha gaz va suyuqlik aralashmala ridagi yutilayotgan komponentning konsentratsiyasi kam miqdorda
bo‘lganda, adsorbtivni butunlay ajratib olish uchun qo‘llaniladi.
Adsorbsiya jarayoni ikki xil bo‘ladi: fizik va kimyoviy (xemosorbsiya) . Fizik adsorbsiya jarayonida kam issiqiik ajralib chiqib,
bu i s s i q i i k bug4anish issiqligi deyiladi va bir necha kalloriyaga teng bo‘ladi. Kimyoviy adsorbsiyada esa ajralib chiqadigan
issiqiik odatdagi kimyoviy reaksiyaiarning issiqiik hisobida bir
necha yuz kalloriyaga yetadi. Shunday qilib, kimyoviy adsorbsiya
yuqori haroratda kichik tezlikda boradi.
Adsorbsiyajarayonining tanlovchanlik xususiyati adsorbentning
167
va yutilayotgan moddaning tabiatiga, konsentratsiyasiga, haroratga
hamda gazlar yutilayotgan b oisa, bosimga ham bog iiq boiadi.
Adsorbentning faollashgan yuzasi adsorbtivning molekulalari bilan
to‘yingandan keyin jarayon to‘xtaydi.
Adsorbsiya jarayonining tezligi esa adsorbentlarning solishtir­
ma yuzalarining kattaligiga bogiiq.
Sanoatda adsorbent sifatida adsorbentning massa yoki birlik hajmiga nisbatan katta solishtirma yuzaga ega boigan g‘ovaksimon
qattiq moddalar ishlatiladi. Adsorbentlar zarracha ichidagi kapil­
lar kanallarining kattaligiga qarab shartli ravishda makro, oraliq,
mikrog‘ovakli boiadi. Makrog‘ovakli adsorbentlarning kapil­
lar kanallari diametrining oicham i 2 -10~* mm dan yuqori, oraliq
g‘ovaklilarniki 6 i 0~‘’- 2 i 0“'‘ mm, mikrog‘ovaklarniki esa 2 i 0~^6 i 0“®mm boiadi.
Adsorbsiya jarayonining xususiyati adsorbent g‘ovaklarining
kattaligi bilan tavsiflanadi. Makrog‘ovakli adsorbentlarning so­
lishtirma yuzasi kichik boigani uchun bunday adsorbentning devorlarida juda kam miqdorda modda yutiladi. Makrog‘ovakli adsorbentlarda yutilayotgan molekulalar ularning kanallari orqali
uzatiladi.
Oraliq g ‘oval<1i adsorbentlarning yuzasida adsorbsiya jarayoni
davomida yutilayotgan modda molekulalarining kattaligi g ‘ovak
teshiklaridan katta boigani uchun yutilayotgan modda qatlami ho­
sil boiadi. Adsorbentning yuzasida yutilayotgan modda moleku­
lalarining soniga nisbatan bir va ko‘p molekulalar qatlami hosil
boiadi. Bu jarayon mono va polimolekulali adsorbsiya deyiladi.
Mikrog‘ovakli adsorbentlarda teshiklarning kattaligi yutilayot­
gan molekulalarning kattaligiga teng boiib, adsorbsiya davomida
miki-og‘ovaklarning hajmiari y utilayotganmolekulalar bilan to i a d i .
Shuning uchun jarayon davomida mikrog‘ovakli adsorbentlarning
yuzasida yutilgan modda qatlamining fizik jihatdan ahaniyati kam.
Adsorbentlarning muhim tavsiflaridan biri uning faolligi yoki
adsorbsiyalash qobiliyatidir. Uning faolligi adsorbentning birlik
massasi yoki hajmida modda yutilish miqdori bilan aniqlaniladi.
168
Adsorbentning moddalarni yutish qobilyati harorat, bosim va yuti­
layotgan moddaning konsentratsiyasiga bogiiq. Adsorbentlarning
bu sharoitlardagi maksimal yutish qobiliyati shartli ravishda mu­
vozanat faollik deyiladi. Adsorbentlar o‘z faolligidan q a ti nazar,
zichligi, ekvivalent diametri, mexanik mustahkamligi, granulometrik tarkibi, yutish yuzasining birlik hajmi bilan tavsiflanadi.
Savol va topshiriqlar
1. Eritm a va eruvchanlik tushunchalariga t a ’r if bering.
2.D. I. M endeleyevning eritm alarga o id gidratlar nazariyasi ni­
madan iborat?
3. Eritm a konsentratsiyasi qanday usullar hilan ifodalanadi?
4.Q attiq jism larning va gazlar ning suyuqliklarda erishi uchun
m isollar keltiring.
5.N im a uchun gazlarning suyuqliklarda eruvchanligi harorat
ortishi hilan kamayadi?
6. Qanday’ shart m avjud ho ‘Iganda Genri qonuni qo ‘llaniladi?
7. Elektrolitik dissotsiyaianish jarayon in i tushuntiring.
8.Suvning ion ko ‘p aytm asin i yozing.
9. Osm os va osm otik bosim ni tushuntiring.
10.A dsorbsiya va absorbsiya jarayon larin i tushuntiring.
169
VII. BOB
KIM YOVIY KINETIKA VA KATALIZ
Kimyoviy kinetika - kimyoviy reaksiyaiarning tezligi haqidagi
ta’limot bo‘lib, u kimyoviy reaksiyalar tezligining vaqt bo‘yicha
o‘zgarishi qonuniyatlarini o'rganadi. Turli kimyoviy reaksiyalar
har xil tezlikda boradi.
Ba’zi reaksiyalar juda tez boradi, boshqalari shu darajada sekin
boradiki, yuzaki qaraganda hatto reaksiya bormayotganga o‘xshaydi. Portlash bir onda sodir bo‘ladigan reaksiyaga misoldir. Bunda
sekundning ulushlari qadar vaqt ichida portlovchi qattiq modda
gazsimon mahsulotlarga aylanadi.
Temirning zanglashi, ya’ni korroziyalanish jarayoni yillar davomida boradigan reaksiyadir. Korroziylanish tufayli yiiiga ishlab
chiqariladigan metallning taxminan 12% befoyda yo‘qoladi. Kor­
roziyalanish jarayoni atrof-muhitga bog‘liq.
Masalan, namlik yuqori va havosi o ‘rtacha issiq mamlakatlarda
po‘lat va temir buyumlar o ‘rtacha mintaqalardagiga qaraganda tezroq zanglaydi.
Bir idishga xona haroratida vodorod bilan kislorodni aralashtirib
solinsa, har qancha uzoq vaqt qo‘yib qo‘yilganda ham idishda suv
tomchisi paydo bo‘lmaydi. Bunda vodorod kislorod bilan umuman
birikmaydiganga o‘xshaydi.
Aslida esa reaksiya juda sekin boradi idishda suv tomchisi ho­
sil bo‘lishi uchun necha ming yil o ‘tishi kerak. Lekin, shu idish
qizdirilganda tez orada «terlaydi» suv hosil boTadi. 500°C da esa
bu gazlar bir onda portlash bilan birikib suv hosil qiladi. Biror reaksiyadan amalda foydalanishda uning qanday tezlik bilan borishini
bilishning ahamiyati katta.
Masalan, kimyoviy reaksiyalardan foydalaniladigan ishlab
170
chiqarish jarayonlarida apparatning unumdorligi reaksiyaning tez­
ligiga bogiiq. Agar ко‘miming yonish reaksiyasi bir onda sodir
bo‘ladigan bo‘lsa, biz ko‘mirdan yoqilg‘i sifatida foydalana olmagan bo‘lar edik. Kimyoviy kinetika qonunlarini o‘rganish sodir
bo‘ladigan jarayonning muhim tomonlarini, reaksiyaning mexanizmning chuqurroq tushunib olisliga, reaksiyalami ongli ravishda
boshqarishga imkon beradi.
Kimyoviy kinetikani o‘rganishga rus olimlaridan N. A. Men shutkin (birinchi bo‘lib eritmalardagi reaksiyalarning kinetikasini
tekshirgan), N. A. Shilov (murakkab reaksiyalarning kinetikasini
o‘rgangan) va boshqa olimlar katta hissa qo‘shgan.
V II.l. Gomogen reaksiyalar. Reaksiya tezligi
Reaksiyalar qanday moddalar orasida va qanday sharoitda sodir
bo‘layotganiga qarab gomogen va geterogen reaksiyalarga bo‘Iinadi. Reaksiyaga kirishayotgan moddaning ikkalasi ham bir xil fazada bo‘Isa va ular orasida chegara sirtlar bo‘lmasa (masalan, gaz
bilan gaz, suyuqlik bilan suyuqlik) bunday reaksiyalar gomogen
reaksiyalar deyiladi.
Agar reaksiyaga kirishayotgan moddalar turli fazalarda hamda
ularni bir-biridan ajratib turadigan chegara sirtlari bo‘lsa, bunday
sistemalarda sodir bo‘ladigan reaksiyaga geterogen reaksiyalar
deyiladi.
Umuman kimyoviy reaksiyalarda reaksiyaga kirishayotgan
modda massasining o‘zgarishi muhim ahamiyatga ega. Shuning
uchun reaksiyaning tezligi vaqt birligi ichida reaksiyaga qancha
modda kirishganligi (yoki reaksiya natijasida qancha modda hosil
bo‘lganligini) ko‘rsatish kerak.
Kimyoviy reaksiyaning tezligi har qaysi vaqt oralig‘ida o‘zgarib
turadi. Vaqt o‘tgan sari reaksiya uchun olingan moddalarning kon­
sentratsiyasi kamayganligi sababli reaksiya tezligi ham kamayadi.
Reaksiyaning o ‘rtacha tezligi, odatda, /,-/^vaqt oralig‘ida konsentratsiyaning o ‘zgarishi (C^-Cj) bilan aniqlanadi:
171
V,
"
“ h -h
0 ‘rtacha tezlik reaksiyaning ayni paytdagi tezligini ko‘rsatmaydi, shu sababli reaksiyaning haqiqiy tezligidan foydalanish qulay.
Reaksiyaning haqiqiy tezligi v cheksiz kichik vaqt oralig‘ida konsentratsiyaning o‘zgarishi bialn aniqlanadi:
dC
L>= ± — .
dt
Bunda dastlabki moddalar konsentratsiyasining o‘zgarishi hi­
sobga olinsa manfiy (-) ishora, reaksiya mahsulotlaridan birining
konsentratsiyasi nazarda tutilsa musbat (+) ishora olinadi, lekin ikkala holda ham tezlik musbat hisoblanadi.
Endi kimyoviy reaksiya tezligining reaksiyaga kirishayotgan
moddalar konsentratsiyasiga bog‘liqligini gazlar orasidagi reaksi­
ya misolida ko‘rib chiqamiz. M a’lumki, gaz holidagi molekulalar
o‘zaro ta’sirlashishi uchun ular to‘qnashuvi kerak. Lekin har qaysi
to‘qnashuvda ham reaksiya sodir boiavermaydi.
To'qnashganda reaksiyaga kirishish molekulaning qanday holatda ekanligiga bog‘Iiq. Aktivlanish energiyasiga ega boigan
molekulalar to ‘qnashgandagina reaksiya sodir boiadi. Ammo
molekulalar soni qancha ko‘p b oisa, ya’ni reaksiyaga kirishayotgan
moddalarning konsentratsiyasi qancha yuqori boisa, to‘qnashuvlar
soni va binobarin reaksiyaga kirishayotgan molekulalar soni ham
ko‘payadi, boshqacha aj^ganda, reaksiya tezligi ortadi.
Reaksiya tezligining reaksiyaga kirishuvchi moddalar konsen­
tratsiyasiga bogiiqligini birinchi marta norvegiyalik olimlar K.
M. Guldberg va R Vaage aniqiagan. Bu qonuniyat massalar ta ’siri
qonuni deyiladi va quyidagicha ta’riflanadi: kimyoviy reaksiya ning tezligi reaksiyaga kirishayotgan moddalar konsentratsiyalari
ko‘paytmasiga proporsionaldir. Agar J v a iî moddalar o ‘zaro reak­
siyaga kirishayotgan boisa, massalar ta’siri qonuni quyidagicha
172
yoziladi:
v = kC^-C,
Bunda k har qaysi reaksiya uchun berilgan haroratda o ‘zgarmas
kattalik bo‘lib, reaksiyaning tezlik konstantasi deyiladi. U son ji­
hatdan boshlang‘ich moddalardan har birining konsentratsiyasi I ga
teng bo‘lgandagi tezligiga teng. Yuqoridagi tenglama reaksiyada,/4
va B moddalardan bir molekula ishtirok etgan hol uchun yozilgan.
Agar reaksiyada moddadan m molekula, B moddadan n molekula
ishtirok etgan bo‘lsa, massalar ta’siri qonuni quyidagicha yoziladi:
v=kc:-ci,
ya'ni modda formulas! oldidagi koeffitsiyent tezlik tenglamasida
konsentratsiya darajasiga qo‘yiladi.
V1I.2. Geterogen reaksiyalar kinetikasi
Yuqorida bir jinsli gomogen muhitda sodir boiadigan reaksiyalarni ko‘rib chiqdik. Agar reaksiya turli fazalardagi moddalar
orasida geterogen muhitda sodir bo‘ladigan b oisa, unga gomogen
reaksiyalar kinetikasi qonuniyatlarini tatbiq etib boim aydi.
Ikki faza masalan, qattiq va suyuq faza chegarasida sodir b o iad i­
gan reaksiya kimyoviy o ‘zgarish bilangina emas, balki moddalar ning faza ichidan uning sirtiga chiqishi, shuningdek, mahsulotlar ning reaksiya zonasidan yo‘qotilishi bilan ham bogiiq. Shuning
uchun geterogen reaksiyaiarning kimyoviy kinetikasida massa uzatish qonunlari, diffuziya qonunlari amal qiladi.
Geterogen reaksiya jarayoni bir necha bosqichdan (reaksiya zonasiga o iish zonasidan olib ketilishi bosqichidan) iborat boiganligi uchun jarayonning umumiy tezligi eng sekin boradigan bosqichning tezligi bilan aniqlaniladi. Geterogen reaksiyada reaksiya mah­
sulotlarining konsentratsiyasi ortishi bilan ular difíuziyalanishi tu­
fayli reaksiya zonasidan ham chiqib turadi, shuning uchun bunday
reaksiyalarda statsionar holat vujudga kelishi mumkin.
173
Bunda moddaning diffuziyalanish oqimi D moddaning tashqi
muhitdagi va reaksiya zonasidagi konsentratsiyalarining ayirmasiga mutanosib bo‘ladi:
D = P (C ,-C ,),
Bunda ¡3 massa uzatish koeffitsiyenti
boshlang‘ich modda ning muhitdagi va
reaksiya zonasidagi konsentratsiyalari b ning
qiymati diffuziya koeffitsiyentining diffuziyalanish qatlami qalinligiga nisbati bilan oichandi.
Reaksiya tezligi moddaning muayyan holatidagi konsentratsi­
yasi bilan muvozanat konsentratsiyasi orasidagi farqqa mutanosibdir. Agar A modda B moddaga aylanayotgan boisa, reaksiyaning
boshlanishida reaksiyaning tezligi A ning konsentratsiyasiga (C^)
mutanosib deyish mumkin;
V - kC^.
Statsionar holat uchun A moddaning reaksiya zonasiga diffuzi­
ya yechimi D keltirilgan miqdori shu vaqt oraligida reaksiya nati­
jasida yo‘qoladigan miqdoriga teng. Shuning uchun quyidagicha
yozish mumkin:
kC,=p{C,-C,)
bunda C’^ni aniqlab, uni reaksiya tezligi tenglamsiga qo‘ysak:
v = —— C.
k+j 3 “
boiadi. p diffuzion qarshilik, k esa reaksiyaning kimyoviy qarshiligi deyiladi. Umumiy qarshilik kimyoviy va diffuzion qarshiliklar yigindisiga teng.
Reaksiyaning umumiy tezligini diffuziya tezligi bilan ham
kimyoviy reaksiya tezligi (kinetik bosqich) bilan ham aniqlash
mumkin. Shuning uchun reaksiya tezligini oiganishda shu reak174
siya diffuziya bosqichida sodir boiadim i yoki kinetik bosqichda
sodir bo‘ladimi, shuni aniq bilish kerak. Lekin ba’zan faza che garasining bir qismida reaksiya Idnetik bosqichda, boshqa qismida
esa diffuzion sohada sodir boiishi mumkin. Masalan, g ‘ovak kata­
lizator yordamida reaksiya oikazilganda uning tashqi yuzasida kinetik sohada boradi, tor g ‘ovaklarning ichida esa diffuzion sohada
boradi. Bunday hollarda kinetik sohada boradigan reaksiya tezligini
hisoblash uchun ko‘pincha Langmyur tenglamasidan foydalaniladi.
VII.3. Kimyoviy reaksiyalarning kinetik sinflanisi
Kimyoviy reaksiyalar kinetik jihatdan reaksiyaning molekularligi va reaksiya taitibiga ko‘ra sinflanadi.
Kimyoviy reaksiyaning elementar aktida ishtrok etuvchi
molekulalar soniga qarab reaksiyalar monomolekular (reaksiyada
bitta molekula ishtrok etadi), bioniolekular (reaksiya borishi uchun
kamida ikkita molekula boiishi kerak), trimolekular (reaksiyaga
uchta molekula kirishadi) va polimolekular (reaksiyada uchtadan
ortiq molekula ishtrok etadi) reaksiyalarga boiinadi.
Amalda polimolekular reaksiyalar deyarli uchramaydi. Bi- va
(ri-molekular reaksiyalarning amalga oshirish uchun ikkita yoki
uchta zarracha o ‘zaro to ‘qnashishi kerak.
Zarrachalar soni ko‘paygan sari bunday to‘qnashuv ehtimolligi
kamayib boradi: uchta zarrachaning to‘qnashish ehtimolligi ikl<ita
/arrachaning to‘qnashishi ehtimolligidan kam, to itta zarrachaning
to‘qnashishi ehtimolligi esa uchta zarrachanikidan kam va deyarli
sodir boim aydi. Agar reaksiyada ko‘p molekulalar ishtrok etadigan
boisa, jarayon ancha murakkab y o i bilan ikki yoki uch bosqichda
boradi.
Monomolekular reaksiyada bitta molekula qatnashadi. Bunga
radiy atomining parchalanib radonga aylanishi, ba’zi molekulalar ning ichlci molekular o ‘zgarish reaksiyalri kiradi, masalan:
J 2 = 2J
175
Oddiy monomolekular reaksiyalar uchun reaksiya tezligi qu yidagicha ifodaianiladi:
v =kC.
Bunda C -• boshlang‘ich moddaning konsentratsiyasi.
Biomolekular reaksiyalarda ikkita molekula reaksiyaga kiri shadi, masalan:
H^+ J ^ = 2 HJ
Oddiy biomolekular reaksiyalar uchun reaksiya tezligi:
u = kCf^.
Bunda C, va
boshlang‘ich moddalarning konsentratsiyasi.
Trimolekular reaksiyalarda bir vaqtning o‘zida uchta molekula
o'zaro to‘qnashishi kerak. Bunga quyidagi reaksiya misol b o ia
oladi:
2N0+H2=Np+H20
Umumiy holda trimolekular reaksiyaning tezligi quyidagicha
ifodaianiladi:
v = kC;C,-C,
Bunday reaksiyalar juda kam uchraydi.
Reaksiya tartibi. Reaksiya tezligining konsentratsiyaga
bogUiqligi tenglamasidagi konsentratsiyalar daraja ko‘rsatkicMa­
nning yig‘indisi reaksiya tartibini ko‘rsatadi. Shunga ko‘ra barcha
reaksiyalar birinchi tartibli, ikkinchi tartibli va uchinchi tartibli
reaksiyalarga boiinadi.
Yuzaki qaraganda esa tartibi uning molekularligi bilan bir
xildek,ko‘rinadi, lekin aslida bunday emas. Oddiy gomogen reak­
siyaning tartibi reaksiyaning elementar aktida ishtirok etadigan
molekulalar soniga mos keladi.
176
Lekin nolinchi tartibli reaksiyalar va tartibi kasr son bilan ifodalanadigan reaksiyalar ham bor. Reaksiyaning tezligi reaksiya davomida o‘zgarmasa, bunday reaksiya nolinchi tartibli boiadi. Nolin­
chi tartibli reaksiyalarga adsorbsiyaning modda konsentratsiyasiga
bog‘liq boim agan sohasi misol b o ia oladi. Yuqori haroratda sodir
boiadigan
N 2+ 0 ,= 2N 0
reaksiyaning tezligi shunday ifodalaniladi;
V=
-, Q
{NO ning konsentratsiyasi kichik bo‘Iganda). Demak, bu reak­
siyaning tartibi kasr son - 1,5 ga teng. Endi birinchi va ikkinchi
tartibli reaksiyalarga batafsilroq to ‘xtalib oiam iz. Birinchi tartibli
reaksiyaning tezlik ifodasi quyidagicha yoziladi;
dt
Tenglamaning ikkala tomonini C ga bo‘lamiz, buni integrallasak,
\nC = - k t + V _
Bunda V integrallash doimiysi, r = 0 da boshlang‘ich konsentrat­
siyasi C bo‘lsa, u holda InC^ bo‘ladi. Bunda
\ n - = -k t
Co
\ n ^ = kt.
c
Natural logarifmni o‘nli logarifmga aylantiramiz;
2,303l g ^ = fo l g ^ = 0,4343fo
c
c
177
Bu tenglamalar birinchi tartibli reaksiyalar uchun konsentratsiyaning vaqtga bogiiqligini ifodalaydi. Birinchi tartibli reaksiylar
tezlik konstantasi bilan birga yarim yemirilish davri t bilan xarak­
terlanadi. Reaksiya uchun olingan moddaning aniq yarmi reaksiya­
ga kirishib b oigan vaqt yarim yemirilish davri deyiladi. Demak,
shu davrdagi konsentratsiya С boshlangich konsentratsiyasi
ning yarmiga teng boiadi, ya’ni
C=^
2
buni yuqoridagi tenglamaga qo‘ysak.
ln ^ = kr
'-'O
bundan
Á:r = ln 2 = 0,6932,
, 0,6932
k = --------- .
^2
Demak, birinchi tartibli reaksiyaning konstantasi yarim yemi­
rilish davriga teskari proporsional boiadi. Ikkinchi tartibli reaksiyalaming kinetik tenglamasini reaksiyaga kirishayotgan ikkala moddaning konsentratsiyalari bir xil b oigan boshlangich hol
uchun keltirib chiqaramiz. Biomolekular reaksiya tezligi tenglamasida Cj = C^= С deb faraz qilib va tenglamadan foydalanib, qu yidagini keltirib chiqaramiz:
dC
— = -k d t.
Bu tenglamani integrallasak,
178
— = kt + B
C
bo‘ladi. Bu yerda integrallash doimiysi B ma’lum bo‘lgan konsentratsiya
dan {t = 0 ) topiladi:
1
demak,
í
Co
1
--------- =kt
C
yoki
cc.
Bu tenglama ko‘pincha boshqacha ko‘rinishda qo‘llaniladi.
Agar tengJama reaksiyaga kirishayotgan moddaaing ayni paytdagi konsentratsiyasi C o'rniga konsentratsiyaning shu paytga kelib,
kamayganligni
X —Cq C
qo‘ysak, quyidagicha bo'ladi:
V
(Cq X)Cg
= k t.
Endi bu tenglamani boshlaiig‘ich moddaning yarmi reaksiyaga
kirishgan payt
x = — Co
V
2y
uchun yechib, qisqartirsak,
179
C.
boiadi. Bu tenglama ikkinchi tartibli reaksiyalar uchun yarini yemirilislidavri boshlang‘ichkonsentratsiyagabog‘iiqiiginiko‘rsatadi.
VII.4.Zanjir reaksiyalari
Zanjir reaksiyalar kimyoviy reaksiyalarning bir turi bo‘lib, bunda hosil bo‘ladigan aktiv zarracha (erkin radikal) noaktiv molekulalaming har bir elementar aktida yangi aktiv zarracha hosil qiladi
va u boshqa noaktiv molekulalardan farq qilib, to ‘yinmagan erkin
valentliklarga ega bo‘ladi, shu sababli boshlang‘ich modda molekulalari bilan reaksiyaga oson kirishadi.
Erkin radikalning molekula bilan o‘zaro ta’sirida molekulaning
valent bog‘lamshlaridan biri uziladi va natijada doimo yangi erkin
radikal paydo bo‘lib turadi.
Bu radikal o‘z navbatida boshqa boshlang‘ich molekula bilan
reaksiyaga kirishib yana yangi radikal hosil qiladi va shu tariqa
reaksiya zanjirsimon bo‘lib ketaveradi.
Zanjir reaksiyalar keng tarqalganligi va katta amaliy ahamiyati
borligi sababli ular haqidagi ta ’limot kimyoviy kinetikaning eng
muhim bo‘limlaridan biri hisoblanadi. Bunday reaksiyalar nazariyasiga akademik N. N. Semyonov va uning maktabi shuningdek,
Ginshelvud, Xristiansen, Bodonshteyn va boshqa olimlarning ishlarida asos solingan.
Zanjir reaksiyaga eng oddly moddalardan biri xlor bilan
vodorodning yorug‘lik nuri ta’sirida boshlanadigan reaksiyasidir.
Yorug‘lik kvantining yutishi natij asida xlor molekulasi atomlarga
ajraladi. Xlor atomi vodorod molekulasi bilan ta’sirlashib, vodorod
atomi bilan HCl molekulasini hosil qiladi, hosil bo‘lgan vodorod
atomi xlor molekulasi bilan reaksiyaga kirishib, xlor atomi bilan
HCl molekulasini hosil qiladi va jarayon shu tariqa davom etadi:
180
hv+Cl2= 2 C r
cr+H : 2=Hci+H'
H'+Cl^-HCl+Cr
Cr+H=HC1+H='
ikkita bir xii radikal, masalan, ikkita vodorod atomi uchinchi
jismga, masalan idish devoriga urilib o ‘zining ortiqcha energiyasini
bergandagi o ‘zaro birikishi va nofaol
molekulasini hosil qilishi
niumkin.
Burida reaksiya io‘xtaydi, ya’ni zanjir «uziladi». Radikal boshqa
radikal bilan reaksiyaga kirishib, elektron jiift hosil qilishi hamda
valentligi to ‘yinishi natijasida ham yo‘qolishi mumkin. Bunda zaniirning uzilish tezligi radikallar konsentratsiyasi ko‘payt- masiga
proporsional bo‘ladi.
Agar radikalning molekula bilan o‘zaro reaksiyasi natijasida
ikki yoki undan ortiq radikal hosil bo‘lsa, zanjir tarmoqlanadi. Masaian, vodorod atomi kislorod molekulasi bilan reaksiyaga kirishganda OH radikal O (kislorod atomi) hosil qiladi. Dastlab, H, va
(3^ molekulalari bevosita o ‘zaro ta’sirlashib, radikallar hosil qiladi:
H 2+O = 2 0 HH^+02 =H+H 02
Shundan keyingi jarayonlar radikallar ishtirokida boradi;
0 H-+H2=H 20 +H»
H«+0 =0H +00-+H.;=0H+HEng sekin boradigani ikkinchi reaksiya bo‘lib, sbuning uchim
butim jarayonning tezligi ana shu reaksiyaga qarab belgilanadi.
Agar H, OH, 0 radikallari reaksion idish devorlariga adsorblanib
qolsa, ular xuddi shunday boshqa radikallar bilan oson birikadi va
zanjir jarayoni to‘xtaydi (zanjir uziladi).
181
VII.5. Kim yoviy reaksiya tezligi konstantasining harortga
bog‘liqligi
Kimyoviy reaksiyalar reaksiyaga Idrishuvchi molekulalarning o‘zaro to ‘qnashuvi natijasida sodir bo‘lganligi sababli harorat ko‘tarilganda reaksiyaiarning tezligi oiladi, chunki bunda
molekulalarning harakatlanish tezligi kuchayib, ularning o‘zaro
to‘qnashish ehtimolligi ko‘payadi.
34-rasm. Reaksiya tezligining haroratga bog‘Iiqïigi.
Reaksiya tezligining haroratga bogMiqligini yuqoridagi rasmda
kuzatish mumkin.
Umuman, harorat har 10°C ko‘tarilganda reaksiya tezligi taxminan ikki-to‘rt marta ortadi, degan qoida bor. Bu Vant-Goff qoidasi.
Bu qoida barcha reaksiyalarda juda aniq natija bermasa ham, har
holda reaksiya tezligiga harorat qanday ta ’sir etishini ko‘rsatadi.
Reaksiya tezligiga haroratning ta'sirini aniq bilish uchun quyidagi
usuldan foydalaniladi. Reaksiyaning t haroratdagi tezlik konstantasini k/t+10) dagi tezlik konstantasi esa ^^^^^orqali belgilaymiz.
Bunda,
í+lO’
y reaksiya tezligining harorat koeffitsiyenti deyiladi. Tajriba
haroratlar oralig‘i kichik bo‘lganda y ning qiymati haroratga qarab
182
kam o‘zgarishini ko‘rsatadi, ya’ni bunda y ning qiymatini o‘zgarmas deb hisoblash mumkin. Umumiy holda,
A:, +«• 10 _ „
K
deyish mumkin. Masalan, agar harorat koeffitsiyenti moddaga
teng desak, harorat 100°C ko‘tarilganda, reaksiya tezligi
k
'-^100°^. = 210 = 1024
K
marta ortadi.
VII.6. FaoHanish energiyasi katalizi
Ma’lumki, ikkita molekula o‘zaro reaksiyaga kirishishi uchun
bir-biri bilan to‘qnashishi kerak. Lekin tajribalar ko‘rsatishicha har
qanday to‘qnashuvda ham reaksiya sodir bo‘lavermas ekan. Arrenius barcha molekulalar emas, balki faol molekulalar to‘qnashgandagina reaksiya sodir bo‘ladi degan fikmi o ‘rtaga tashladi. Bu
degan so‘z to ‘qnashuvda kimyoviy reaksiya sodir bo‘lishi uchun
to‘qnashayotgan molekulalarning energiyasi barcha molekulalar ning o‘rtacha energiyadan ortiqcha (katta) bo'lishi kerak, demakdir. Ana shu ortiqcha energiya faollanish energiyasi deyiladi. Shuning uchun ham ko‘p reaksiyalar oddiy sharoitda sekin boradi yoki
sodir bo‘lmaydi. Masalan, yog‘och, qog‘oz, kerosin, havoda oksidlanish va yonish xususiyatiga ega. Lekin bu reaksiyalar odatdagi
sharoitda o ‘z-o‘zicha sodir bo‘lmaydi. Chunki tegishli oksidlanish
reaksiyalarning faollanish energiyasi ancha yuqoridir. Agar harorat
ko‘tarilsa kislorod bilan yonuvchi material molekulalari to ‘qnashuv
paytida «qaynoq» bo‘ladi, ya’ni ortiqcha energiyaga ega bo‘ladi va
nihoyat reaksiya tezligi ortadi, yonish boshlanadi.
Faollanish energiyasini tushunib olish uchun biror qaytar reak183
siyada energiyaning o-zgarishini ko‘rib chiqamiz. 35-rasmda ordinatalar o ‘qiga ko‘rilayotgan molekulalar sistemasining energiyasi,
abssissalar o ‘qiga reaksiyaning borishi qo‘yilgan.
35-rasm. Reaksiyada energiyaning o‘zgarishi.
Agar to ‘g ‘ri reaksiya (1 holatdan II liolatga o ‘tish) ekzotermik
boisa, reaksiya mahsulotlarining umumiy energiya zaxirasi bosiilang‘ich moddalarnikidan kam bo‘ladi, ya'ni bu reaksiya natijasida
sistema ancha past energetik pog‘onaga (I pog‘onadan II pog‘onaga) o'tadi. I va II pog‘onalar orasidagi farq reaksiyaning issiqiik effektiga teng bo‘ladi. K daraja kimyoviy reaksiyaga kirishish uchun
molekulada bo‘lishi lozim boigan minimum energiya zaxirasini ko‘rsatadi. ^ va I pog‘ona orasidagi farq to ‘g ‘ri reaksiyaning
faollanish energiyasini (EJ, K bilan II pog‘ona orasidagi farq esa
teskari reaksiyaning faollanish energiyasini (E^) ko‘rsatadi. Shunday qilib, boshlang‘ich holatdan oxirgi holatga o‘tishda sistema
o ‘ziga xos energetik g‘ovdan o‘tishi kerak. Demak, faollanish en­
ergiyasi qancha katta bo‘Isa, berilgan haroratda reaksiya shuncha
sekinlashadi. Demak, faollanish energiyasi pasayganda reaksiya­
ning tezligi ortadi.
VII.7. Kataiiz
Kimyoviy reaksiyaiarning tezligining katalizatorlar ishtrokida
0 ‘zgarishiga kataiiz deyiladi. Katalizatorlar kimyoviy reaksiyaga
184
kilishayotgan moddalar bilan o‘zaro ta’sirlashib oraliq mahsulot
liosil qiladigan, lekin reaksiya oxirida kimyoviy jihatdan o‘zgarinay qoladigan moddalardir.
Agar katalizator reaksiya tezligini oshirsa, bunday jarayon mushat kaializ, katalizator qo‘shilganda reaksiya tezligi kamayadigan
hoMsa, manfiy kataliz deyiladi.
Katalizator reaksiyada muvozanat holati qaror topishini tezlashtiradi, xolos. Lekin uni biror tomonga siljitmaydi. Katalizator
lo"g‘ri va teskari reaksiyalarning tezliklarini bir xil darajada oshiradi.
Amalda ko‘pincha past haroratda muvozanat holatiga tez erisliish kerak, chunki xuddi shunday sharoitda reaksiya mahsulotlari
ko‘p hosil bo‘ladi, ya’ni, muvozanat konstantasining qiymati katla bo‘ladi. Masalan, azot bilan vodoroddan ammiak sintez qilish(la reaksiya juda yuqori haroratlarda boradi, chunki bu gazlarning
birikish reaksiyasining faollanish energiyasi nihoyatda katta. Le­
kin, harorat ko‘tarilgan sari muvozanat aralashmada kamroq ammi­
ak olinadi, hai'orat ko‘tarilishi bilan reaksiyaning muvozanat kons tantasi kamayadi va demak, bu reaksiyani yuqori haroratda olib
borish nomaqbuldir. Shu reaksiya katalizator ishlatilganda esa past
haroratda, ya’ni ancha qulay sharoitlarda muvozanat holatiga tez
crishish mumkin.
KatalizatorlaiTiing ikkinchi muhim xossasi tanlab ta’sir etishdir. Katalizatorlar, odatda, biror reaksiyaning yoki m a’lum tipdagi
reaksiyalar guruhini tezlashtiradi. Tabiiy murakkab katalizatorlar
lermentlar juda tanlab ta’sir etuvchi bo‘ladi. Katalizator, ko‘pincha,
i'aollanish energiyasini pasaytiradi. Lekin ba’zi hollarda reaksiyaga
kirishuvchi molekulalarning bir-biriga nisbatan joylashish holatini
o‘zgartirib, ularning tezroq reaksiyaga kirishishiga sababchi bo‘ladi.
Katalizda uchraydigan deyarli barcha hollarda katalizator reak­
siya uchun olingan moddalar bilan o‘zaro ta'sirlashib, oraliq mahsulotlar hosil qiladi. Bu mahsulotlar beqaror bo‘lib reaksiyaning
orniga mahsuloti bilan katalizatorga ajraladi. Umumiy holda
185
A+ B ^ A B
reaksiya uchun katahzator K ishtirokida jarayonni quyidagicha ifodalash mumkin:
A+K=AK
AK+B=AB+K
Ba’zan kimyoviy reaksiyalarda hosil bo‘ladigan moddalarning
o‘zi shu reaksiyalarda katalizator sifatida ta’sir etadi.
Bunday reaksiyalar avtokataiitik reaksiyalar deyiladi. Bunda
reaksiya tezligi avval kichik bo‘lib, so‘ngra tez ortib ketadi, ammo
reaksiyaga kirishuvchi moddalarning konsentratsiyasi kamayishi
bilan reaksiyaning tezligi ham pasayadi.
Katalizatorlarga ta’sir etganida uning faolligini kamaytiradigan
moddalar ham bor. Bunday moddalar katalitik zaharlar, hodisaning o‘zi esa katalizatorning zaharlanishi deyiladi. Zaharlanish qa­
ytar va qaytmas bo‘ladi. Qaytar zaharlanishda zaharli ta’sir etuvchi
modda tugashi bilan katalizatorning faolligi tiklanadi. Qaytmas za­
harlanishda esa katalizatorning faolligini tiklash uchun uni regeneratsiyalash, ya’ni maxsus ishlov berib zaharli moddadan tozalash
lozim bo‘ladi. Masalan, ozgina uglerod (IV) oksid aralaslimasi mis
katalizatorni zaharlaydi, selen va mishyak ishtirokida plantinaning
katalitik ta’siri deyarli yo‘qoladi.
Katalizatorlaming ishlash muddatini o ‘zgartirish uchun sanoatda reaksiyaga kirishuvchi moddalar katalitik zahar hisoblangan
qo‘shimchalardan tozalanadi.
Reaksiyaga kirishuvchi moddalar bilan katalizator bir jinsli
sistema yoki turli fazalardan iborat sistema hosil qilishga qarab gomogen yoki geterogen kataliz bo‘ladi.
Gomogen kataliz. Gomogen katalizda reaksiyaga kirishuvchi
moddalar bilan katalizator bir jinsli sistema hosil qiladi. Gomogen
katalizga SO^ ning suv bug‘i ishtirokida SO^ gacha katalitik oksidlanislii yoki eruvchan uglevodorodlar suvdagi eritmada gidrolizla186
iiishning kislota ishtirokida tezlashuvi misol bo‘la oladi.
Birinchi holda reaksiyaga kirishuvchi modda bilan katalizator
hir jinsli gaz faza, ikkinchi holda esa bir jinsli chin eritma hosil
i.|iladi. Bularda reaksiyaga kirishuvchi moddalar bilan katalizatorlar
orasida chegaraviy sirt bo‘lmaydi.
Sulfat kislota ishlab chiqarishda oltingugurt (IV) oksidining
oksidlanib, sulfat angidritga aylanishida azot oksidlari katahzator
boiib xizmat qiladi.
Bu jarayonda oksidlovchi bo‘lgan azot (IV) oksid N0^ qaylarilib, NO ga aylanadi.
So‘ngra bu oksid havo kislorodi ta ’sirida oksidlanib, yana N0^
ga aylanadi. Bu jarayonda katalizator oraliq birikma hosil qilib,
so‘ngra undan toliq qaytariladi, natijada uning miqdori va tarkibi
o‘zgarmasdan qoladi.
Eritmalarda boradigan gomogen katalizga ko‘pincha vodorod
va gidroksil ionlari sababchi bo‘ladi. 1811-yilda kislotalaming
katalitik ta’sirini Rossiyada birinchi bo‘lib, K. Kirhgoif kashf etgan. Shakarning inversiyasi mui'akkab efirlarning sovunlanishi va
ko‘pigini boshqa reaksiyalar eritmada vodorod ionlar bo‘lganida
lezlashadi bu ionlarning konsentratsiyasi ko‘paygan sari reaksiyan­
ing tezligi ham ortib boradi. Eritmalardagi gomogen katalitik reak­
siyalarda ham katalizator ishtiroki orqali birilanalar hosil bo‘lishi
aniqlangan.
Gomogen katalizda ancha barqaror oraliq birikma hosil bo‘lishi
bilan bir qatorda ion va molekulalarning juda qisqa vaqt mavjud
bo‘ladigan birilonalari ham katta rol o ‘ynaydi. Bunday birilonalar
ion dipolli o‘zaro ta’sir yoki vodorod bog‘lanish hosil bo‘Ushi tufayii vujudga keladi. Bunday birlashishlar natijasida zarrachalaming
qutblanishi ularning reaksiyaga kirishishi xususiyati va to‘qnashgandagi bir-biriga tegib turish muddati o‘zgarishi mumkin.
Bularning hammasi reaksiya tezligining o‘zgarishiga olib kela­
di. Sanoatda gamogen kataiiz bilan bir qatorda geterogen katalizdan
ham keng ko‘lamda foydalaniladi.
Geterogen kataiiz. Reaksiyaga kirishuvchi moddalar bilan
187
katalizator turli agrégat hollarda bo‘ladigan reaksiyalar geterogen
deyiladi. Amalda uchraydigan geterogen katalizning ko‘pida kata lizatorlar qattiq modda reaksiyaga kirishuvchilar esa suyuqlik yoki
gazlar bo‘ladi. Shuning uchun geterogen katalizning barcha jara yonlarida reaksiya katalizatorning sirtida boradi.
Demak, katalizator sirtining kattaligi va xossalari sirt qatlami ning kimyoviy tarkibiy tuzilishi va holati katalizatorning faolligida
muhim roi o ‘ynaydi.
Geterogen katalizda katalizator sirtining ahamiyati kattaligi sa­
babli sirtdagi atomlar sonini ko'paytirish uchun maydalangan faol
moddalar ishlatiladi. Lekin kukunsimon katalizatorning gaz oqimi
osongina ishlashtirib olib ketadi, ko‘p miqdorda olinganda esa
oqimga katta qarshilik ko‘rsatadi.
Shu sababli, odatda, inert materialga (silikagelga, alyumogelga) cho‘ktirilgan faol moddalar ishlatiladi yoki faol moddaning
o'zini jarayonlab g ‘ovak tabletka, sharcha, yoki silindrlar shaklida
katalizatorlar hosil qilinadi. Geterogen kataliz, asosan, moddaning
katalizator sirtiga adsorblanishi bilan bog‘Uq. Reaksiyaga kirishuv­
chi moddalar katalizator sirtiga adsorblanib reaksiyaga kirishadi,
so‘ngra hosil bo‘lgan mahsulotlar katalizator sirtidan desorblanadi,
va chiqib ketadi. Demak, bunda katalizator sirtining hammasi emas
balki uning faol qismlari faol markazlarigina ishtrok etadi.
Reaksiyaga kirishuvchi molekulalar katalizator sirtiga adsorblanganda bu moddalarning struktur-energetik holatida o‘zgarish
yuz beradi, ularning reaksiyaga kirish xususiyati ortadi, molekulalardagi kimyoviy bog‘lanishlar susayadi. Boshqacha aytganda, bu
molekulalar katalizator sirtiga oddiy iizik adsorblanmay, xemosorbsiya sodir bo'ladi. Katalizator sirtiga xemosorblangan reaksiyaga
kirishuvchi molekulalar qatlamini katalizator sirtidagi molekulalar
bilan hosil bo'lgan oraliq birikmalar deyish mumkin. Adsorbsion
geterogen katalizga doir barcha nazariyalar faol markazlarning roli
va tuzilishini, shuningdek, ulardagi energetik molekulalarning energetik holatini o‘rganishga bag‘ishlangan.
Geterogen kataliz nazariyalaridan biri 1929-yilda B. Balandin
188
ishlab chiqqan multipletlar nazariyasi. Katalizator sirtidagi atomlar
liilan reaksiyaga kirishuvchi molekuladagi atomlarning joylashuvi da strulctura jihatdan muvofiqlik bo‘lishiga, shuningdek, bog‘lanishlarning energetik jihatdan mos kelishiga asoslangan.
Bu nazariyaga ko‘ra molekula umuman katalizatorning sirti bikin ta’sirlashmaydi, balki reaksiyaga kirishuvchi molekulalardagi
atom yoki atom guruhlari katalizatorning sirt qatlamidagi atomlar
yoki ionlar bilan o‘zaro ta’sir etadi.
Katalizatorlaming kristall panjarasining tuzilishiga mos ravishda katalizator sirtida joylashgan bir necha atom yoki ionlardan ibo­
rat kichikroq sirt qismlari multipletlar deb ataladi. Bu atom yoki
ionlaming katalizatorning sirtqi qatlamida joylashuvi reaksiyaga
kirishayotgan moddalar molekulalaridagi atomlarning joylashuviga geometrik jihatdan mos kelgandagina katalitik faollik namoyon
bo‘ladi.
Bunday molekulalar adsorbsiyalanganda katalizator sirtidagi
tegishli atom yoki ionlar bilan ta’sirlashuvi va qisman ular bilan
bog‘lanishi natijasida molekulalararo bog‘lar bo‘shashadi. Kata lizatorlarning o‘ziga xos ta’siri ham ana shu bilan tushuntiriladi.
Misol tariqasida etil spirtning digedrogenlanish reaksiyasini ko‘rib
chiqamiz. Multipletlar nazariyasiga muvofiq, bu reaksiya kata­
lizatorning ikki nuqtasida (dubletda) sodir bo‘ladi. Dubletning bitta atomiga CH^ va OH guruhlarining vodorod atomlari tortiladi.
Dubletning ikkinchi atomiga esa kislorod atomi va CHj guruhning
uglerod atomi tortiladi.
Bunday tortilish natijasida C-H va 0-H bog‘lanishlar uzila­
di hamda yangi H-H va C = O bog‘lanishlar sirka aldegid hamda
vodorod molekulalarida hosil bo‘ladi:
C^HjOH^CHXHO+H,
Geterogen katalizning faol ansambllar nazariyasi ham bor. Bu
nazariyaga ko‘ra katalitik xossasi bo‘lmagan modda (yoyuvchi)
sirtiga yuqtirilgan modda atomlar katalitik faollik ko‘rsatadi. Bu
atomlarning kichikroq to‘pIamlari ansambllari (2-3 atomdan tarkib
189
topgan) faol matkazlar hosil qiladi. Bunday katalizatorning ansambllar soniga va ulaming o‘zaro joylashtimv tartibiga bog‘liq.
Katalizning eng yangi nazariyasi elektron-kimyoviy nazariyasidir. Reaksiyaga kirishayotgan modda bilan katalizatorning o‘zaro
ta’sir xarakteriga qarab elektron nazariyada barcha katalitik reak­
siyalar oksidlanish-qaytarilish va kislota-ishqoriy reaksiyalarga
bo‘linadi. Birinchi tipdagi reaksiyalarda elektronlar katalizatorlarga yoki katalizatordan moddaga o‘tadi.
Shuning uchun barcha oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarda
metallar (Fe, Ni, Rt va boshqalar) katalizator boMadi. Kislota ishqoriy reaksiyalarda kataiiz protonlar o‘tishi bilan boradi. Bunda
katalizatorlar sifatida turli (TiO^, Al^Oj va boshqalar) kuchli kislota
yoki asoslar ishlatiladi.
Savol va topshiriqlar
1. Katalizatorlar reaksiyaning borishiga qanday ta ’sir ko ‘rsatadi?
2. Nima uchun katalizator ishlatilganda unum oshmaydi?
3. Gomogen, mikrogeterogen va geterogen kataiiz nima?
4. Katalizatorning faol markazlari nimadan iborat?
5. Katalitik zahar nima?
6. Kataiiz nazariyalari haqida nimalarni bilasiz?
7. Kimyoviy kinetikaning vazifasi nimadan iborat?
8. Kimyoviy reaksiyaning tezligi qanday omillarga bog'liq?
9. Zanjir reaksiyalar nimadan iborat?
10. Oddiy va miirakkab reaksiyalarga ta ’rif bering.
11. Reaksiya tartibi nima va u qanday aniqlanadi?
12. Reaksiya tezligiga harorat qanday ta sir ko ‘rsatadi?
13. Faollanish energiyasi qanday aniqlanadi?
190
INNOVATSION TA’LIM TEXNOLOGIYALARIDAN
FOYDALANIB, BARS ( ) ‘TISH UCHUN TAVSIYALAR
Ta’lim 0 ‘zbekiston xalqi m a’naviyatiga
yaratuvchilik faolligini baxsh etadi.
0 ‘sib kelayotgan avlodlarning barcha
eng yaxshi imkoniyatlari unda namoyon
bo‘ladi, kasb-kori, mahorati uzluksiz
takomillashadi, katta avlodlarning dono
tajribasi anglab olinadi va yosh avlodga
o'tadi.
I. Karimov
Mustaqil 0 ‘zbekiston Respublikasi bugun xalqaro hamjamiyatning va global moliyaviy-iqtisodiy bozorning ajralmas tarkibiy
qismi hisoblanayotgan bir davrda, uning iqtisodiy tarmoqlarini
modernizatsiya qilish, sohalarini texnik va texnologik qayta jihozlash, jahon standartlariga mos mahsulotlar ishlab chiqarish uchun
mutaxassis kadrlarni yangi talablar va uslublar asosida tayyorlash,
Lilarga zamonaviy bilimlami berish dolzarb masalalardan biridir.
LJshbu maqsadlarning ijobiy natijaga ega bo‘hshi, eng aw alo,
yosh avlodga ilmiy bilimlar asoslarini puxta o‘rgatish, ularda keng
dunyoqarash hamda tafakkur ko‘lamini hosil qilish, ma’naviy-axloqiy sifatlarini shakllantirish borasidagi ta’limiy-tarbiyaviy ishlarni samarali tashkil etishga bog‘liqdir.
Zero, yurtning porloq istiqbolini yaratish, uning nomini jahonga
keng yoyish, ulug‘ ajdodlar tomonidan yaratilgan milliy-madaniy
merosni jamiyatga namoyish etish, ularni boyitish, mustaqil
0 ‘zbekiston Respublikasining rivojlangan mamlakatlar qatoridan
Joy egallashini ta’minlash yosh avlodni komil inson hamda malakali mutaxassis qilib tarbiyalashga bog‘liqdir.
191
Shu sababli 0 ‘zbekiston yosh, rivojlanayotgan mamlakatlar ichiclii
bmnchilardan boMib ta’lim tizimini isloh qilishga kirishdi. Respublikamizda Kadrlar tayyorlash milliy dasturi va «Ta’lim to‘g‘risida» gi
Qonunlar qabul qilindi.
«Ta’lim to‘g‘risida» gi qonun, Prezidentimizning « 0 ‘zbekistoii
XXI asrga intilmoqda» kitobi, Oliy majlisning birinchi sessiyasida
qilgan ma’ruzalaridan kelib chiqib, respublikamizda kasblar yo‘nalishi bo‘yicha mutaxassis kadrlar tayyorlashga alohida e’tibor berilmoqda. Bu sohada, ya'ni kadrlar tayyorlash va ta’lim samaradorligini
oshirishda bir qator loyihalar, iqtisodiy ta’lira islohotlari amalga oshirilmoqda. O‘zbekiston Respubiikasi Prezidenti I. A. Karimovning
kishilarning umumta’lim va professional malaka daraja - sini oshirish, yangi talablar asosida kishilarning savodxonligini oshirish, uzluksiz ta’lim tizimini joriy qilish borasidagi tashabbuslari
negizida iqtisodiy sohalarda yetuk mutaxassislar va raqobatbardosh
kadrlar tayyorlash orqali tarmoqlardagi o‘sish parametrlarining yaxshilanishiga erishilmoqda. Ma’lumki, uzluksiz va uzviylik ta’lim
tizimida ortiqcha takroriylikka chek qo‘yib, eng avvalo, jamiyatning
ma’naviy va intellektual salohiyatini kengaytiradi, qolaversa, davlatning ijtimoiy va ilmiy-texnik taraqqiyotini takomillashtirish oniili si­
fatida ishlab chiqarishning barqaror rivojlanishini ta’minlaydi.
Pedagogik texnologiyalarning rivojlanishi va ularning o‘quv-tarbiya jarayoniga kirib kelishi oqibatida, shuningdek, axborot texnologiyalarining tez almashinuvi va takomillashuvi jarayonida har bir inson
uchun o’z kasbiy tayyorgarligini, mahoratini kuchaytirish imkoniyati
yaratildi. Ta’limning barcha bosqichlariga oid umumiy pedagogik va
didaktik talab talaba (yoki o‘quvchi) ning dasturiy bilim, tasavvur va
ko‘nikmalari asosida mustaqil ishlash samaradorligini takomillash­
tirish, ilmiy fikrlashga, o‘quv faniga qiziqishni kuchaytirish, kasbiy
bilimlarining faolligini oshirishdan iboratdir. Iqtisodiy ta’limda pe dagogika tajribasi, zamonaviy pedagogik texnologiyalarining talaba
(yoki o‘quvchi) laming fanlarga qiziqtirishga, ularning mustaqil ishlashda faolliklarini oshirishda cheksiz ekanligi tasdiqlanmoqda.
Ta’limning bugungi vazifasi o‘quvchilarni kun-sayin oshib bo192
rayotgan axborot ta’lim muhiti sharoitida mustaqil fao)iyat ko‘rsata olishga, axborot oqimidan oqilona foydalanishga o‘rgatishdan
iboratdir. Buning uchun ularga uzluksiz ravishda mustaqil ishlash
imkoniyati va sharoitini yaratib berish zarur. Shu sababh ta’Hm jarayonini texnologiyalashtirish, aniq vazifalarni qo‘ygan holda, dars
mashg'ulotlarining usul va vositalarini to‘g‘ri tanlash orqali shaxsning intellektual salohiyati va ijodiy qobiliyatini rivojlantirish, jamiyatdagi har bir fuqaroning bilim va malakasini oshirish, tezkor ta’lim
uchun shart-sharoit yaratish mumkin.
Yuqoridagilardan kelib chiqqan holda pedagogika oliy o‘quv yurtlari bakalavr yo'nalishida tahsil olayotgan talabalar uchun «Fizikaviy kimyo» fanining maqsadi va vazifalari hamda ta’lim berish texnologiyasini loyihalashtirishdagi asosiy konseptual yondashuvlarni
keitiramiz;
Shaxsga yo‘naltirilgan ta’lim. Bu ta’lim o‘z mohiyatiga ko‘ra
la’lim jarayonining barcha ishtirokchilarini to‘laqonli rivojlanishlarini ko‘zda tutadi. Bu esa ta’limni loyihalashtirilayotganda, albatta
ma’lum bir ta’lim oluvchining shaxsini emas, avvalo, kelgusidagi mutaxassislik faoliyati bilan bog‘liq o‘qish maqsadlaridan kelib
chiqqan holda yondoshishni nazarda tutadi,
Tizimli yondashuv. Ta’lim texnologiyasi tizimning barcha belgilarini o‘zida mujassam etmog‘i lozim: jarayonning mantiqiyligi,
uning barcha bo‘g‘inlarini o‘zaro bog‘liqligi, yaxlitligi.
Faoliyatga yo‘naltiriIgan yondashuv. Individning jarayonli sifatlarini shakllantirish, ta’lim oluvchining faoliyatini faollashtirish va
tezlashtirish, o‘quv jarayonida uning barcha qobiliyati va imkoniyatlarini, tashabbuskorlini ochishga yo‘naltirilgan ta’limni ifodalaydi.
Dialogik yondashuv. Bu yondashuv o‘quv jarayoni ishtirokchilarining psixologik birligi va o‘zaro munosabatlarini yaratish zaruriyatini bildiradi. Uning natijasida shaxsning o‘z-o‘zini faollashtirishi va
o‘z-o'zini ko‘rsata olishi kabi ijodiy faoliyati kuchayadi.
Hamkorlikdagi ta’limni tashkil etish. Ta’lim beruvchi va ta’lim
oluvchi o‘rtasida demokratik, tenglik, hamkorhk kabi o‘zaro subyektiv munosabatlarga, faoliyat maqsadi va mazmunini birgalikda
193
shakllantirish va erishilgan natijalami baholashga qaratish zarurligini
bildiradi.
Muammoli ta’lim. Ta’lim mazmunini muammoli tarzda taqdim
qilish asosida ta’lim oluvchilarning o‘zaro faoliyatini tashkil etish
usullaridan biridir. Bu jarayon obyektiv qarama-qarshiligi va uni hal
etish usullarini aniqlash, diaiektik tafakkurni va ularni amaliy faoliyatda ijodiy qo‘llashni shakllantirishni ta’minlaydi.
Axborotni taqdim qilishning zamonaviy vositalari va usullar­
ini qoilash bu yangi kompyuter va axborot texnologiyalarini o‘quv
jarayonida qo‘llashdir.
0 ‘qitish uslubiari va texnikalari: ma’ruza (kirish, mavzuiy,
ma’lumotli, ko‘rgazmali (vizuallashgan), anjuman, aniq vaziyatlarni yechish), munozara, muammoli uslub, pinbord, aqliy hujum, tezkor-so‘rov, savol-javob, amaliy ishlash usullari.
0 ‘qitishni tashkil etish shaldlari: dialog, polilog, muloqot, hamkorlik va o‘zaro o‘qitishga asoslangan frontal, jamoaviy va guruhlard a o ‘qitish.
0 ‘qitishning vositalari: o‘qitishning an’anaviy vositalari (o‘quv
qo‘llanma, ma’ruza matni, tarqatma materiallar) bilan bir qatorda chizmali organayzerlar, kompyuter va axborot texnologiyalari.
Kommunikatsiya usullari: talabalar bilan tezkor qaytar aloqaga
asoslangan bevosita o‘zaro munosabatlar.
Qaytar aloqalarning (ma’lumotning) usul va vositalari: tezkor-so‘rov, o‘qitish diagnostikasi.
Boshqarish usullari va vositalari: o‘quvmashg‘uloti bosqichlarini belgilab beruvchi texnologik kartako‘rimshidagio‘quvmashg‘ulotlarini rejalashtirish, qo'yilgan maqsadga erishishda o‘qituvchi va tinglovchining birgalikdagi harakati, nafaqat auditoriya mashg‘ulotlari,
balki auditoriyadan tashqari mustaqil ishlarning nazorati.
Monitoring va baholash: o‘quv mashg‘ulotida va butun dars
davomida mavzu yuzasidan nazorat savollarini berib borish orqali
o‘qitishning natijalari rejali tarzda kuzatib boriladi.
Kurs oxirida test topshiriqlari yordamida talabalar (yoki o‘quv chilar) bilimlari baholanadi.
194
ILOVALAR
1-MAVZlJ: KIRISH. FIZIKAVIY KIM YO FA N IM N G
PRED M ETI. MAQSAD VA VAZiFALARI. UNI O ’ZBEKISTO ND A RIV O JLANISH TARIXI
1.1.
«Kirish. Fizikaviy kimyo fanining predraeti. M aqsad
va vazifalari. Uni 0 ‘zbeM stonda rivojlanisti tarixi» mavzusiga
m a’lumotli kirish m a’ruza texnologiyasi
M ashg‘ulot vaqti - 2 soat
Talabalar soni - 50--60 ta
M ashg‘ulot shakli
Kirish. Axborotli m a’ruza
M a’ruza rejasi
1. Fizilcaviy kimyo fanining maqsadi
va vazifalari.
2.
Fizikaviy kimyo fanining
rivojlanislii va uning rivojlanishiga
liissa qo'shgan olimlar,
3. 0 ‘zbekistonda fizikaviy kimyo
fanining rivojlanishi.
M ashg‘ulotning m aqsadi
P edagogik vazifalar
- 0 ‘quv kursining maqsadi va
vazifalari, o ‘tiladigan m avzularni
m antiqiy asosda tushuntirish;
- «Fizikaviy kimyo» fanining
tekshirish obyekti, uning maqsadi
va vazifalari haqida m a’iumot
berish;
- «Fizikaviy kimyo» fanining
rivojlanishiga hissa q o ‘shgan
o ‘zbek olim lari haqida m a’lumot
berish;
Ta’lim berish usullari
0 ‘quv kursi b o ‘yicha um um iy
tushuncha berish. «Fizikaviy kimyo»
fanining maqsadi va vazifalari,
o ‘rganish obyekti, rivojianish
tarixi, taraqqiyot bosqichlari haqida
m a’iumot berish
0 ‘quv faoliyati natijalari:
talabalar:
- o ‘quv kursining m aqsadi va
vazifalarini, o‘tiladigan mavzularni
m antiqiy tushunadilar;
- «Fizikaviy kimyo» fanining
tekshirish obyekti, uning m aqsadi va
vazifalarini tushunib yetadilar;
- «Fizikaviy kimyo» fanining
rivojlanishiga hissa q o ‘shgan o ‘zbek
olim lari haqida m a’lum otga ega
_____________ boUadilar; ___________
K o ‘rgazmali m a’ruza, suhbat, aqliy
______________hujum ______________
195
Davomi
Ta’lim berish shakllari
Ommaviy, jam oaviy
Ta’lim berish vositalari
0 ‘quv q o ‘llanma, m a’ruzalar matiii,
proyektor
Ta’lim berish sharoiti
0 ‘TB bilan ishlashga m oslashtirilgan
auditoriya
M o n ito r in g v a b a h o la sh
O g ‘z a k i n a z o ra t, s a v o l-ja v o b
1.
2. «Fizikaviy kimyo fanining predmeti. Maqsad va vazi­
falari. Uni O ‘zbekistonda rivojla nisli
tarixi»
mavzusiga
m a’Iumotli kirish m a’ruza m ashg‘ulotining texnologik xaritasi
Ish
F aolivat m azm uni
bosqichlari
Ta’lim beruvchi
va vaqti
Ta’litn
oluvchilar
1. Mavzu b o ‘yicha o ‘quv mazmunini tayyorash;
2. K irish m a’ruzasi uchun taqdim ot slay dlanni
Tayyorgarlik :ayyorlash;
bosqichi
3. Talabalar o ‘quv faoliyatining baholash mezonlarini ishlab chiqish;
4. 0 ‘quv kursini o ‘rganishda foydalaniladigan
adabiyotlarro‘yxatini ishlab chiqish;
1. Mavzuga
kirish -1 5
daqiqa
1 .1 .0 ‘quvkursinom iniaytadi.E kranda
kursning tuzilmaviy chizm asini chiqaradi, mavzular ro ‘yxatini beradi va
ularga qisqacha ta ’rif beradi (1-ilova);
1.2.Birinchi m ashg‘ulot mavzusi, uning
maqsadi va o‘quv faoliyati natijalari
bilan tanishtiradi;
1.3.Talabalar o ‘quv faoliyatining baho­
lash mezonlari bilan tanishtiradi
(2 -ilo v a);
1. 4. Talabalar bilimlarini faollashtirish
m aqsadida savollar beradi (3-ilova);
196
Tinglaydilar
Tinglaydilar
Tinglaydilar
Talabalar
berilgan
savollarga
javob
beradilar
Davomi
2. A sosiy
bosqich - 55
daqiqa
2.
1. Power Point dasturi yordamida
slaydlar namoyisli qilish va izohlash
bilan mavzu bo'yicha asosiy nazariy
jihatlarini tusliuntirib beradi (4-ilova):
Tinglaydilar
2.2. Fizikaviy kimyo fanining
rivojlanish tarixini sxematik tarzda tushuntirib beradi (5-ilova);
2.3. Talabalar biliralarini faollashtirish va mustahkamlash maq-sadida
quyidagi savollarni beradi:
Asosiy
- Fizikaviy kimyo fani nimani
tushunchalarni
o ‘rg a n a d i?
m uhokam a
- Fizikaviy kimyo fan sifatida qa qiladilar
chondan o‘qitila boshlandi?
- Fizikaviy kimyo fanining rivoj­
Talabalar
lanish bosqichlarini sanab bering.
berilgan savollarga
- 0 ‘zbekistonda fizikaviy kimyo
javob beradilar
faniga hissa qo‘shgan olimlarni sanab
bering.
-Fizikaviy kimyo fanining tekshirish
obyektlari nimalardan iborat?
3. Yakuniy
bosqich - 1 0
daqiqa
Savollar
3. 1. M avzu bo‘yicha talabalarda
beradilar
yuzaga kelgan savollarga javob
beradi, yakunlovchi xulosa qiladi;
3.
2. M ustaqil ish uchun topshiriq
Vazifalarni
beradi va uning baholash mezonlari
yozib oladilar
bilan tanishtiradi;
1-ilova
Har bir m a’ruza va amaliy m ashg‘ulot uchun 0,5 balldan
2 ballgacha qo‘yiIadi. Reyting bo‘yicha natijalar bahosi quyidagicha belgilanadi:
2 , 0 - a ’lo
1,5 - yaxshi
1,0 - qoniqarli
0,5 - qoniqarsiz
197
2-ilova
PSIXOLOGIK MUHIT YARATISH UCHUN SAVOLLAR
1. Fizikaviy kimyo fanining boshqa fanlar bilan bog‘liqligi.
2. Kimyo va uning bo‘limlari.
3. M.V.Lomonosovning fizikaviy kimyo fani rivojlanishi uchun
qo‘shgan hissasi.
4. Fizikaviy kimyo fanining tekshirish obyektlari.
5. Termodinamika va MKN.
3-ilova
KO‘RGAZMALI MATERIALLAR
r K IM Y Q N IN G T A R K IB IY Q ISM L A R I J
iZ .
A norganik kim vo
^
I~
A nalitik kim vo
I
__Fizikaviy kim vo
f~
K olloid kim vo
^
P olim erlar kim vosi
,
K im yoviv texnologiva ____
4-ilova
FIZIKAVIY KIMYO FANINING RIVO JLANISH
BOSQICHLARI
Alkimyogarlar davridan XVIII asrgacha (dastlabki tushunchalarning paydo bo’lishi)
XVIII asrdan XX asrgacha (fan sifatida shakllanishi)
XX asrdan hozirgi davrgacha (rivojlangan bosqichi)
198
M UAM M OLI MA’RUZADA TA’LIM TEXNOLOGIYASI
2-MAVZU: TERM ODINAM IKAASOSLARI. GAZ HO LA­
TI TENGLAM ALARI. IDEAL GAZ TUSHUNCHASI VA UN­
ING AHAMIYATI
2 .1 .
«Termodinamika asoslari. Gaz holati tenglamalari. Ide­
al gaz tushunchasi va uning ahamiyati» mavzusiga muammoli
m a’ruza texnologiyasi
M ashg‘ulot vaqti - 2 soat
Talabalar soni - 5 0 -6 0 ta
M ashg‘ulot shakli
M uam m oli m a’ruza
M a ’ruza rejasi
1. Term odinam ikaning I bosh qonuni,
2. Ichki energiya.
3. Standart issiqlik eifekti.
4. G az holati tenglam alari.
M ashg‘ulotning m aqsadi
0 ‘quv kursi bo'yicha um um iy tushuncha berish. Term odinam ika asoslari
haqida m a’lum ot berish. Ichki energiya
va ishni tushuntirish. Ideal gaz holat
tenglam asini tushuntirish
Pedagog vazifalari;
Term odinam ika
haqida
m a’lum ot berish;
Term odinam ikaning I bosh
qonunining yaratilishi haqida
m a’lum ot
berish;
- Ichki energiya va ish haqida
tushunchalar berish;
- Term odinam ikaning I bosh
qonunining m atem atik ifodasini tushuntirish.
0 ‘quv faoliyati natijalari-talabalar:
- Termodinamika haqida m a ’lumotga
ega b o ‘ladi;
- Term odinam ikaning I bosh qonunining
yaratilishi haqida m a’lumot oladi;
- Ichki energiya va ish haqida tushunchalari haqida bilimga ega b o ia d i;
- Term odinam ikaning I bosh qonunining
m atem atik ifodasini bilib oladi;
Ta’lim berish Msullari
M a’ruza, m uam m oli usul, aqliy
hujum , munozara, tezkor so ‘rov,
ta q d im o t
199
Davomi
Ta’lim berish shakllari
Ta’lim berish vositalari
Ta’lim berish sharoiti
M onitoring va baholash
Ommaviy, jam oaviy, guruhli
0 ‘quv q o ‘llanma, m a’ruzalar matni,
proyektor, kom pyuter, k o ‘rgazm ali materiallar, chizmalar, marker, skoch
G uruhlarda ishlashga m o ‘ljallangan,
m axsus texnik vositalar bilan jihozlangan xona
O g‘zaki nazorat, savol-javob, muammoni yechish b o 'yicha o ‘quv topshirig’ini bajarish______________
2.
2. «Termodinamika asoslari. Gaz holati tenglamalari.
Ideal gaz tushunchasi va uning aham iyati» m avzusidagi muammoli m a’ruzaning texnologik xaritasi
Ish
bosqichlari
va vaqti
Tayyor­
garlik
bosqichi
Faoliyat mazmuni
Ta’lira beruvchi
Ta’lim oluvchilar
Muammoni va yakuniy xulosani aniq ifoda
etadi. Har bir muaramo bo‘yicha nmammo
mag'zini va oraliq xulosalarga izoh beradi.
Muainmo mag‘zi yechimini ta’miniab
beruvchi to'g‘ri javoblar va muammolarni
toMiq yechishda laiabalaming faol va tushungan holda qatnashuvidan kelib chiqqan
muammoli savollar ro‘)’xatini tuzadi.
Muammoga kirish usullari va vositalarini
belgilaydi. Vazifa beradi, ma'ruza mavzusini
o‘rganib chiqadi.
M a'ruza matnini
o‘rganib chiqadilar
1.1. Mavzuningnomi, maqsad vakutilayotgan
1. Mavzuga
kirish 5 daqiqa
natijalarni yetkazadi. Mashg'ulot muammoli
Tinglaydilar
ma'ruzashalclidabori.shini ma'lum qiladi;
1.2.Insert texnikasini qo'llagan holda ma’ruza
matni bilan tanishib chiqishga asoslangan uy
vazifasini eslatib o‘tadi;
200
Tinglaydilar,
yozib oladilar
Davomi
2. A sosiy
bosqich —
65 daqiqa
Y akuniy
bosqich 10 daqiqa
2.1. Talabalar bilimini suhbat shaklida
faollashtiradi. Bilimlai'ni faollashtirish jai'ayonida o'quv muammosini yechish bo'yicha izlaniivchanlik faoliyatida faol ishti-rok etishlari
uchun talabalammg egallagan biiiralari yetarli
ekanligini aniqlaydi;
2.2. Faollashtirilgan bilimlar asosida talabalami
mashg‘ulotda yechiladigan «Teraiodinaiiiika
asoslari. Gaz holati tenglamalari» nomli
muammoga «olib kiradi» va uni ifodalaydi;
2.3. Uni yechishga urinib ko‘rishlarini tashkillashtiradi, tahlil qiladi va ta’lim oluvchilar
bilan birgalikda muammoning taxminiy
yechimuii muhokaina qiladi;
2.4. Muammo yechimi yo'llarini izlab topishni
tashkillashtiradi:
- muammo mag'zini aniq ifoda etadi.
Muammoli savoliami o‘naga tashlaydi
(1-ilova), ularning javoblarini muhokanaa
qiladi
- mashg'ulotni tashkil etish uchun yordamchi
savol va xulosalar, ko‘rgazmali materiallarda
(2-ilova) foydalaniladi;
2.5. Ta’lim oluvchilar bilan birgalikda javoblarning to‘liqligini baholaydi, javoblar to‘liq
bo'lmagan yoki umuman javob bo‘lma-gan
hollaj'da berilgan savolga o‘zi javob beradi;
2.6. Birinchi oraliq .xulosaga olib boradi.
Anologik ravishda (shunga o'xshash) keyingi
muammolar mag‘zini, muammolarni to'liq
yechilishini hal etadi;
2. 7. Yakuniy xulosani aniq ifoda etadi;
3.1. Ta’lim oluvchilarning muammoni yech­
ish mobaynida harakatlarini tahlil qiladi;
3.2. Bahsjarayonidaularningtayyorgarchiligi
vafaolliginnibaholaydi (3-ilova);
3. 3. To‘g‘ri yechimni e’lon qiladi;
201
Savollargajavob
beradilar
Muammoni yechish
bo'yicha o‘z fikrlarini
bildiradilar
Jarayon mobaynida
muammoning
yechilislii
(yuzaki) yechilishi
mumkin
emasligini
tushunadilar.
Yuzaga kelgan
qiyinchiliklaiborasida
o‘z fikrlarini
bildiradilai-,
bahslashadilar,
muammoning
(to^iq)
yechilishining
optimal yo‘llari
bo‘yicha
xulosalar chiqaradilar
Xatolarni tahlil
qiladilar
1-ilova
MAVZU B O ’YICHA BILIM LARNI FAOLLASHTIRISH
UCHUN SAVOLLAR
1. Kimyoviy termodinamika nimani o‘rganadi?
2. Sistema nima?
3. Termodinamikaning I bosh qonunini ta’riflang.
4. Ideal gaz kengayganda bajarilgan ishni sxematik tasvirlang.
5. Sistemaning issiqlik effekti nimalarga bog‘liq?
2-ilova
M UAM M ONI ANIQ IFODA ETISH UCHUN SAVOLLAR
1. Termodinamikaning asosiy tushuncha va atamalarini bilasizmi?
2. To’liq funksiya deganda nimani tushunasiz?
3. Ish nima?
4. Birinchi tur abadiy dvigatel yaratish nima uchun mumkin
emas?
5. Termodinamilianing I bosh qonuni qachon va kim to­
monidan kashf etildi?
3-ilova
«Termodinamika asoslari. Gaz holati tenglamalari. Ideal
gaz tushunchasi va uning ahamiyati» mavzusidagi muammoli
m a’ruzada ta ’lim oluvchilar faoliyatini baholash mezonlarining ko‘rsatgichlari
BAHOLASH M EZONLARI
F. I.
SH.
Baho
0 ‘tiigan
m aterial
bilim lari
M ezonlar
M uam m olarni
Faollik
yechish
(qo‘shim cha
bo‘yicha
savol-javob)
taxm inlar
0,8
0,6
0,6
40
30
30
202
Bailar
y ig ‘indisi
2
100
ANJUMAiN MA’RUZADA TA’LIM BERISH TEX­
NOLOGIYASI MODELI
3-MAVZU: TERMOKIMYO VA GESS QONUNI
3 .1 . «Termokimyo va Gess qonuni» mavzusi uchun anjuman m a’ruza texnologiyasi
Talabalar soni - 50-60 ta
Mashg‘ulot vaqti - 2 soat
Mashg‘ulot shakii
Anjuman m a’ruza
1. Standart issiqiik effekti.
2. G ess qonuni.
3. Issiqiik sig ‘imi.
Ma’ruza rejasi
0 ‘quv kursi b o ‘yicha umumiy
tushuncha berish. G ess qonuni,
uning tatbiq etish sohalari, issiqiik
effekti nom a’lum b o‘lgan jarayonlar haqida m a’lumot berish
Mashg‘ulotning maqsadi
Pedagog vazifalari:
0 ‘quv
faoliyati
natijalari:
Ta’lini berish usuilari
Anjuman m a’ruza,
tezkor s o ‘rov
munozara,
Ta’lim berish shakllari
Ommaviy, jam oaviy, individual
Ta’lim berish vositalari
M a’ruzalar tizim i, k o ‘rgazmali
materiailar, lazerli proyektor, axborotli ta’minot
Ta’lim berish sharoiti
Texnik vositalardan foyda-lanishga m o‘ljallangan xona
Monitoring va baholash
O g‘zalii nazorat, savoljavob, na­
zorat savol] ari
- Issiqiik effekti va uning jarayonlarga ta la b a la r :
bog‘liqligini tushuntirish;
- Issiqiik effekti va uning jarayon­
- Standart issiqiik effektlari haqida larga b o g ‘liqligini tushunadilar;
ma’lumot berish;
- Standart issiqiik effektlari haqida
- G ess qonunini tushuntirib berish;
m a’ lumotga ega bo ‘ladilar;
- G ess qonuni asosida masalalai- yechi- r G ess qonunini tushunib yetadishni o ‘rgatish;
lar;
- Gess qonuni asosida masalalai
yecha oladilar;
202
3. 2. «Tertnokimyo va Gess qonuni» mavzusi uchun anjuman m a’ruzaning texnologik xaritasi
Faoliyat mazmuni
Ish
bosqichlari
va vaqti
Ta’lim
oluvchilar
Ta’lim beruvchi
M a’ruza mavzulari, m a’ruzaga
tayyorlanish
tavsiya
etilayotganadabiyotlarro‘yxatini
M a’ruzachilar
beradi. M a’ruzachilarga m avzuiarni berishni, taqrizchilar va
mavzuni
tanlaydilar va
opponentlai'ni aniqlaslmi tashkil
rejasini tuzadilar.
lashtiradi.Ma’ruzachilargatanlan-
Qolganlar
gan
Tayyorgarlik
bosqichi
uchun
référât
ma’ruza va
rejasini batafsil tuzish topshirig ‘ini beradi, maslahat beradi,
mavzu
bo‘yicha
q o‘shimcha
materiallar
olib boruvchi, taqrizchi, ekspert-
mazmunini
lar vazifasini va m a’ruza qi­
o ‘rganadilar,
lishga
vaqt,
baho-
m a’ruzachilarga
lash ko'rsatkichlari va
ajratilgan
maez-
o ‘zgartirishlar,
onlari bilan tanishtiradi. Barcha
toUdirishlar
kiritadilar.
talabalarga ma’ruza va qo'shimcha materiallar mazmiin-ini o‘rga-
Referai
nib chiqish va savollar tuzish
yozadilar,
topshirig“ini beradi. M a’ruzachilar
ko'rgazmali
bilan m a ’ruza qilish uslubi va
tuzilishini m uhokam a qiladi,
ma’ruza mazmuniga o'zgartirish-
tayyorlaydilar
lar kiritadi
204
materiallar
Davomi
г
M avzuga
1.1. 0 ‘quv m ashg‘ulotining niav- D iqqat bilan tinglaydilar,
kirish zusi, maqsadi, k o ‘zianayotgan natija yozib oladilar v a javob
5 daqiqa
beradilar
lar va uni o ‘tkazish rejasini m a ’lum
qiladi. Olib boruvchini tanishtiradi
1.2. Bilim larni faollashtirish uchun
Ishga ajratilgan
diqqatni jalb qiluvchi savollar beriladi
vaqt,
m unozara
tezkor s o ‘rov o ‘tkazadi;
o
‘tkazish
qoida-lari,
1.3. Ishga ajratilgan vaqt, mun-ozara
o ‘tkazish qoidalari (1-ilova), baholash baholash ko'rsatk ich ­
ko'rsatkichlari va m ezon-lari bilan lari va m ezonlari bilan
tanishadilar
tanishtiradi (2-ilova);
2.1.Talabalam i tayyorlagan m a’ruza
v a m a’lum otlar bilan tanishtirishlarini
tashkil etadi. M aterial mazmunini M a’ruzachilar m a’lumot
m antiqan yoritib berilishini diqqat bilan tanishtiradi
bilan kuzatadi;
2.2. Taqrizchilarga so ‘zga chiqish va
savollar berishni ta k lif etadi;
2.3. M a’ruza m azm unini jam oa Taqrizchi m a’ruzaning
ijobiy jihatlarini, kuchsiz
b o ‘lib m uhokam a qilish jarayonini
2. Asosiy
tom onlarini aytib
tashkil etadi:
o ‘tadilar. Opponentlar
bosqich - 65
-opponentlarga o ‘z fikrlarini bilo ‘z fikrlarini aytadilar,
daqiqa
dirishlarini,
q o'shim cha savollar
savollar beradilar,
berishni ta k lif etadi;
m unozaralarda ishtirok
- savollar beradi (3-ilova);
etadilar. M unozara
-m a’ruzaning
asosiy
mohiyatini ishtirokchilari jam oaviy
a n iq la s h tir a d i;
ravishda m a’ruza
-talabalar
(o ‘quvchilar)
bilan m azm unini m uhokam a
ishonuvchanlik ruhida suhbatlashadi; va m unozara qiladilar
2.4. H ar bir m a’ruzani qisqacha
um um lashtirish bilan yakunlaydi;
205
Davomi
3.
Vakuniy
3. 1. 0 ‘quv faoliyati natijalariga
bosqich —10
daqiqa
Tinglaydilar,
yakun yasaydi. Fao! ishtirokchiiarni
aniqlashtiradilar,
rag‘batlantiradi. M a’ruza anjuman
vazifani yozib
m a’ruzachilari
va
tayy orgar 1igi n i,
ishtirokchilari
oladilar
munozaralardag i
faolligini baholaydi. O lingan bilitnlarni kelajakdagi kasbiy va o ‘quv
faoliyatidagi
ahamiyatini
k o ‘rsa­
tadi;
3.
2. Mustaqil ish uchun vazifa
beradi (4-ilova);
1-ilova
M uhokamani o‘tkazish tartibi va vaqt bo‘yicha muddati
(reglam ent)
Olib boruvchi - m a’ruza m avzusini e’lon qiladi va so‘zga
chiquvchiga so‘zni beradi;
(m a’ruza 5 daqiqagacha davom etadi)
Taqrizchi - 5 daqiqagacha so‘zga chiqadi
Jamoa bilan muhokama qilish 10 daqiqagacha davom etadi
2-ilova
Muhokama qatnashchilarini baholash mezonlari
(ekspertlar yoki o‘qituvchilar tomonidan to‘ldiriladi)
M a’ruzachining
F. I. Sh.
M avzuning
to‘liq
yoritilganligi
- 3 ball
M uhokam a jarayonidagi savollarga berilgan
to‘g ‘rl javoblar soni har bir savolga 1 ball
206
Ballar
y ig ‘indisi
ïa q r iz c h in in g F.
I. Sh.
M a ’r u za n in g
M a ’ru za n in g su st
ijo b iy to m o n la ri -
to m o n la ri - 1
t bail
balld an
M uhokam a
q a tn a sh ch isin in g
____ E JL M .____
B a ila r
y ig ‘in d isi
M avzuga
S a v o lla r son i -
B a ila r
q o ‘sh im ch a la r
m a zm u n i b o ‘yich a
y ig ‘in d isi
Muhokama qatnashchilariga ko‘rsatma
Muhokama usuli munosabatlarni aniqlashtirish uchun emas,
balki muammolarni yechsih usuli hisoblanadi
Boshqalarga ham o‘z fikrini bayon qilish imkoniyatini berish
uchun uzoq vaqt so‘zlama
Gaplaringni o‘yla, ularni fikrlab bayon qil, ongli fikrlaring
o ‘z maqsadingga erishishi uchun o‘z hissiyotlaringni nazorat qil
Opponent munosabatini ushunishga harakat qil va unga
hurmat bilan qara
Opponent bayon qilgan fikrni buzmasdan va noto‘g‘ri talqin
qilmasdan, to‘g‘ri e’tiroz bildir
0 ‘qimishli va bilimdonligingni ro‘kach qilmay, faqatgina
muhokama mavzusi b o‘yicha o‘z fikrlaringni bildir
0 ‘z chiqishingga boshqalarda qiziqish uyg‘otib, ularni qoyil
qoldir
M uhokamada v o ‘naltiruvchi ko‘rsatma
Olib boruvchi - ta’lim beruvchining hamma vazifasini o‘z
qo‘liga oladi, muhokama jarayonini boshqaradi, izoh beruvchi
yoki rad qiluvchi hamma dalillarni, tushuncha va atamalarni aniq joylarda to‘g‘ri foydalanishlarini, muomala qilish
207
madaniyatini va h.k. ni kuzatib boradi. So‘zga chiquvchilar
uchun berilgan vaqtni qattiq nazorat qiladi.
Taqrizchi - so‘zga chiquvchilarning m a’ruzalariga baho
beradi va ma’ruzaning dolzarbligini, ketma-ketligini, mantiqiyligini va aniq bayon etilishini, xulosalarning aniq shakllan­
tirish mezonlari bo‘yicha ijobiy tom onlarini qayd qiladi
Ekspert - butun muhokamaning natijaviylik tomonlarini,
olib chiqilgan faraz va tavsiyalarning haqqoniyligini hamda
chiqarilgan xulosalarni baholaydi, muhokamada aniq qatnashchilarning qo‘shgan muhim hissalari to‘g‘risida o‘z fikrini
bildiradi va h.k.
3-ilova
OPPONENT SAVOLLARI
1. Izoxorik jarayonida issiqlik effekti qanday aniqlanadi?
2. Izobarik jarayonda entalpiya nimaga teng?
3. Standart issiqlik effektlari qanday hisoblanadi?
4. Gess qonunini ta ’riflab bering.
5. Gess qonuniga muvofiq karbonat angidrid (C 0 2 ) dan is
gazi (CO) hosil bo‘lish issiqlik effektini toping.
4-ilova
Gess qonunidan foydalangan holda, suvning hosil bo’lish is­
siqlik effektini hisoblab toping.
208
TEM ATIK MA’RUZADA TA’LIM BERISH TEXNOLOGIYASINING M ODELI
4-MAVZU: TERMODINAMIKANING II QONUNI. ENTROPIYAVA UNING O’ZGARISHI
4. 1. «Term odinam ikanm g II qonuni. E ntropiya va uning
o‘zgarishi» mavzusiga tem atik m a’ruza texnologiyasi
M ashg‘ulot vaqti - 2 soat
Talabalar soni - 5 0 -6 0 ta
M ashg'ulot shakii
Tematik m a ’ruza
M a’ruza rejasi
1. Termodinamik j arayonlar
2. Karno sikli
3. Entropiya va uning o ‘zgarishi
M ashg‘ulotning m aqsadi
0 ‘quv kursi b o ‘yich a um um iy tushuncha
berish. G ess qonuni, uning tatbiq etish
sohalari, issiqiik effekti n om a’lum
b o ‘Iganjarayonlar haqida m a ’lumot
berish
M ashg‘uiotning asosiy
tushuncha va atam alari
Karno, Gibs, G elm gols, term odinamik
qaytar jarayon, K lauzius, abadiy dvigatel,
Tom son postulati, Karno sikli, entropiya
Pedagogik vazifalar
0 ‘quv faoliyati natijalari
- Termodinamik j arayonlar haqida ma’Iumot
-Termodinamik j arayonlar haqida
ma'Iumot berish;
- Muvozanat va norauvozanat jarayonlarni tushuntirish;
- K am o siklini tushuntirish;
- Entropiya va uning o'zgarishini
tushuntirish;
- Term odinam ikaning II bosh
qonunining asosiy tenglam asini
keltirib chiqarishni tushuntirish;
beradi;
- M uvozanat va nom uvozanat jarayonlarni
tushuntiradi;
- Karno siklini tushuntiradi;
-Entropiya
va
uning
o'zgarishini
tushuntiradi;
- Termodinamikaning II bosh qonunining
asosiy tenglam asini keltirib chiqarishni
tushuntiradi;
Ta’lim berish usullari
M a’ruza, blis s o ‘rov, insert texnikasi
Ta’lim berish shakllari
Frontal ish, guruhlarda ishlash
209
Davomi
Ta’lim berish vositalari
Ta’lim berish sharoiti
M onitoring va baholash
Talabalarning berilgan
o ‘quv m ashg‘ulotlari uchun
kerakli bilim va ta ’lim
m ahoratlarining ro‘yxati
M a’ruzalar m atni, m avzu b o ‘yicha tar­
qatm a m ateriallar, grafik organayzerlar,
kadoskop, kom pyuter texnologiyalari
G uruhdagi ishlarni tashkillashtirish uchun
m uvofiqlashtirilgan
texnik
uskunalar
bilan jihozlangan auditoriya
O g‘zaki nazorat, savol-javob, nazorat
sa v o lla ri
Term odinam ikaning II bosh qonunining
asosiy vazifalari, uning I bosh qonun
bilan b o g iiq lig i, G elm gols va Gibbs
funksiyalarining o ‘zgarishi, term odinam ik
jarayonlar, entropiya va uning o ‘zgarishi
haqidagi m a’lum otlarni o ‘zlashtirish
4.
2. «Termodinamikaning II qonuni. Entropiya va uning
o‘zgarishi>> m avzusiga tem atik m a’ruzaning texnologikxaritasi
Ish
bosqichlari
va vaqti
Tayyorgarlik
bosqichi
1. M avzuga
kirish 10 daqiqa
Faoliyat m azm uni
Ta’lim beruvchi
Auditoriya holati bilan
tanishadi, davom atni
______ tfikshiradi______
Ta’lim oluvchilar
A uditoriyada o‘z joylarini
egallaydilar
1.1. M a ’ruza m avzusini, uning
Tinglaydilar
va
zaruriy
maqsadi va o ‘quv natijalarini
axborotlarni yozib boradilar
tu shuntiradi;
1.2.M ashg‘ulot o ‘tkazish shak­
li va baholash m ezonlarini
tushuntiradi (1-ilova);
1.3. H ar bir talabaga m avzu
bo ‘yicha m a’ruza m atnlarini
ta rq a ta d i;
1.4. M avzu rejasi va asosiy
Tinglaydilar
va
zaruriy
tushuncha va atam alarga izoh
axborotlarni yozib boradilar
b e ra d i;
210
Davomi
Î.A sosïÿ bosqich 60
daqiqa
2 .Г. Savollarga o ‘ylab k o ‘rib
javob berishlari tavsiya etiladi:
. Term odinam ikaning II bosh
Javob beradilar
qonuni qachon va kim tomonidan kash f etilgan?
- Term odinam ik funksiyalar deb
nim aga aytiladi?
- M usbat jarayonlar deganda
nim ani tushunasiz?
- K lauzius postulatini ta ’riflang.
-Kelvin-Tom son postulari nim a­
ni ifodalaydi?
- Perpeptuum mobil nima?
- Entropiya nima?
2.2. Ixtiyoriy ravishda ta ’lim
oluvchilarni
mini
(kichik)
10 kishidan iborat 5 ta
guruhga
bo'linadilar
guruhlarga ajratadi. H ar bir
guruh ekspert b o ‘lishi va m av­
zu
yuzasidan
berilayotgan
savollardan biriga qolganlam i
o ‘qitishi
q ila d i;
lozim ligini
2.3.
bir
Har
keyinchalik
mini
e ’lon
guruhga
ishlashlari
kerak
b o ‘lgan ekspert guruhi raqami
k o ‘rsatilgan 1/2/3/. ../10
am chalar
tarqatiladi;
raq-
2.4. 0 ‘z raqam lariga muvofiq
ravishda ekspert guruhlariga
birlashishlarini tak lif qiladi.
Ekspert varaqa (2-ilova) larini
tarqatadi va guruhlardagi ishlarni tashkillashtiradi;
211
Raqamchalar
(1/2/3/.../10 sonlar
yozil-gan qog‘ozchalar) tii oladilar.
G uruhlarda suhbatlashib,
ish yuritadilar, q o ‘yilgan
savolga javobni m a’raza
m atnlaridan
qidiradilar
va 0 ‘qiydilar.
Davomi
2.5,Prezentatsiya
boshlanganligini e ’lon qiladi. M aslahatchi
sifatida so‘zga chiqadi. Sharhlaydi, aniqlashtiradi, tuzatishlar
k irita d i;
2.6. H ar bir guruh prezentatsiyasining yakunida shu m avzuga doir
savolga talabalar diqqatini tortadi
va har bir savolga xulosalar
chiqaradi;
3. Yakuniy
bosqich - 1 0
daqiqa
3.1. M avzuga butunlay yakun
yasaydi.
Talabalardan
o ‘zaro
baholash natijalarini e ’lon qilishlarini s o ‘raydi. N atijalarni
sharhlaydi. K elajakdagi kasbiy
faoliyatlarida qilingan ishning
m uhim ligini
uqtiradi;
3.2. N avbatdagi vazifani beradi:
- Insert texnikasini q o ‘llagan
holda m atnni m ustaqil o ‘qib
chiqish;
- B-B-B jadvali b o ‘yicha I- va
2-qatorlarni to ‘ldirish (3-ilova);
- Testlarni yechish (4-ilova)
212
M a’lum otni tizim lashtiradilar, likrlar
almashadilar, M uzokara
m obaynida tanlangan
m a’lum otlarni
taqdim etish uchun
grafik organayzerlar
tuzadilar. Guruh
sardorlari ko'rgazm ali
m ateriallardan
foydalangan holda
javobni e’lon qiladilar
G uruhlar o ‘zaro
baholanish natijalarini
e ’lon qiladilar
M ustaqil ish uchun
vazifalarini yozib
oladilar
1-ilova
«Termodinamikaning II qonuni. Entropiya va uning o‘zgarishi» mavzusiga tem atik m a’ruzaga doir ta’lim oluvchilar faoli­
yatini baholovchi m ezonlarining ko‘rsatgichlari
EKSPERT GURUHLARINING ISH NATIJALARINI BA­
HOLOVCHI M EZONLAR
M e zo n lar
Ball
%
G u ru h n a tija la ri bahosi
1
A xborotning to ’liqligi
Ilyustratsiya
(grafik
tarzda
taqdim
etish)
Guruh faolligi (qo‘shim cha,
berilgan savol va javoblarning
so n i)
Jami
1,0
50
0,6
30
0,4
20
2
100
2
4
3
2-ilova
EKSPERT VARAQASI №1
Qonunning yaratilishi haqida tushuncha
1. Qonunning yaratilgan vaqti
2. Qonunning mazmuni
3. Qonunning amaliy tadbiqi
4. Qonunning boshqa kimyoviy qonunlar bilan bog‘liqligi
EKSPERT VARAQASI №2
Entropiya va uning qoMlanilishi haqida tushuncha
1. Entropiyaning to‘liq funksiya ekanligi
2. Jarayonlarning y o ‘nalishi va muvozanat sharti
213
3. Turli jarayonlarda entropiyaning o‘zgarishi
4. Modda holatining o ‘zgarishi
EKSPERT VARAQASI №3
Karno sikli haqida tushuncha
1. Karno sikli necha jarayondan iborat?
2. Karno siklini sxematik ifodalang
3. Karno-Klauzius nazariyasi
4. Karno qonuni va uning mazmuni
EKSPERT VARAQASI №4
Termodinamikaning II bosh qonunining asosiy tenglamasi
haqida tushuncha
1. Entropiya qiymatining issiqiik miqdoriga b ogiiq ü gi
2. Sistema bajargan maksimum ish
3. Qaytmas jarayonning bajargan ishi
4. Jarayonlarning y o ‘nalishi va m uvozanat sharti
EKSPERT VARAQASI №5
Izoterm ik potensiallar haqida tushuncha
1. Gibbs energiyasi nima?
2. Gelmgols funksiyasi
3. Termodinamik funksiyalarning qiymati
4. Qaytar jarayonlar uchun Gelmgols funksiyasining bajarilishi
3-ilova
Insert texnikasini qo‘Hagan holda ish yuritish qoidalari
1. M a’ruza matnini o‘qing.
214
2.
M a’ruza main qatorlariga qalam bilan belgilar qo‘yib, o!ingan m a’Iumotlarni tizimlashtiring.
B -- Term odinam ikaning II bosh qonuni haqida m avjud
bo‘lgan bilimlar (m a’Iumotlar) ga mos keladi;
«-» (minus) - Termodinamikaning II bosh qonuni haqida
mavjud bo‘lgan bilimlar (m a’Iumotlar) ga e’tiroz bildiradi;
«+» (plus) - Termodinamikaning II bosh qonuni haqida yan­
gi m a’lumotlar hisoblanadi;
«?» - tushunarsiz, aniqlik yetishmaydi, qo‘shimcha m a’Iu­
motlar talab qiladi;
B-B-B texnikasini q o ila g a n holda ish yuritish qoidalari
1. Insert texnikasidan foydalanib m a’ruza matnini o‘qing,
2. Olingan m a’Iumotlarni tizimlashtiring, m a’ruza matniga
qo‘yilgan belgilar asosida jadval qatorlarini to‘ldirib chiqing.
B-B-B
BILAMAN - BILISHNI XOHLAYMAN - BILIB OLDIM
T/r
M avzu
savnllari
B ila m a n
1
2
3
215
B ilish n i
x o h la v m a n
B ilib oid itn
TEST SAVOLLARI
1.Qanday jarayonga qaytar jarayon deyiladi?
A. *Reaksiya yo‘nalishi teskari tomonga borishi mumkin
bo‘igan, ammo bosim, hajm va iiarorat o‘zgarmasdan qolgan jaray­
onga aytiladi;
B. Reaksiya o ‘z yo‘nalishini teskari tomonga o‘zgartirib, hajm
o‘zgarib, harorat va bosim o‘zgarmasdan qolgan jarayonga aytiladi;
C. 0 ‘z yo‘nalishini teskari tomonga o ‘zgartirganda bosim, haro­
rat o‘zgarib, hajm o ‘zgarmasdan qolgan sistemaga aytiladi;
D. Reaksiya yunalishini istalgan bosqichda teskari tomonga borishda parametrlarning birortasi (ayni paytda bosim) cheksiz kichik
qiymatga o‘zgarishiga aytiladi.
2. Izoterm ik jarayonda sistema bajargan ishning tenglam a­
sini tanlang.
A .* A = ¡(RT/V)dV = J in n
V
B. A =
{RTlP)dV = RT\n
J
V
y,
r.
C. A = ] ( R V / V ) d T ^ R n n
1y
Kj
D. A = \(R T/T)dV = RT In
V T
-'i y
3.
Izoxorik jarayonda sistema bajargan ishning tenglamasi­
ni tanlang.
A. Q v^
dU
dT i ’
216
B. Q , = A U ; A = 0*;
C. Q , = A U ^ U , - U , ;
D. Q y = A U = U , - U , .
4. Kimyoviy realisiya issiqiik sig‘imining o‘zgarishi harorat
o‘zgarishi b o iib , AC^ ^ Aa + ABT + ACT^ tenglama bilan ifodalanadi va Aa, AB, AC koeffitsientlar noidan katta. Koeffitsiyentlar qanday fizikaviy m a’noga ega?
A. *Ma'noga ega emas;
B. Moddalarning solishtirma issiqiik sig‘imi;
C. Moddalarning molar issiqiik sig‘imi;
D. Issiqiik effektining o‘zgarishi.
5. Agar bir litr hajmdagi berk idishda 2 mol geliyni 1°C
qizdirilganda jarayonning bajargan ishi nimaga teng b o ia d i?
A .A = 0 * ;
B. RT;
C. R;
D. 2RT.
6. Reaksiyaning issiqiik effekti
hajm va
bosim o‘zgarmaganda, issiqiik effekti orasida qanday b o g iiq lik bor?
A. * Qp = Qv+ AnRT;
B. Qp^Qv + p ^ V ’^
C. Q y ^ Q p + A n R T D. Q p = Q ,.
217
7.
Bir mol gaz izoxorik holda T^, dan
haroratgacha qizdirildi. Shu gaz ichki energiyasi o‘zgarishining umumiy ifodasini
ko‘rsating.
A. ^ ^ U = Cy{T^-T,)■,
B. AC/=
r.
C.AU = -
ACydT;
T,
D. A U ^ ( C , - C , ) ( T , - T , ) .
8.
Bir mol gaz izobarik holda T, dan
haroratgacha qizdirildi: Jarayon gaz entalpiyasining o‘zgarishi issiqlik sig‘imi
harorat oralig‘ida o‘zgarmas bo‘Iganda hisoblash formulasini
ko‘rsating.
A.=^ AH = Q 7 (r,-T ^);
B. Ali = ACpiT^-T^);
C. A H ,^ = A H ,+ C p (7 ;-7 ;);
J) AH = ACyT + const
9
A, B va C yonuvchi moddalarning yonish va hosil bo‘Iish
issiqliklari qiymati m a’lum. Bu qiymatlar bir xil aniqlikda ol­
ingan (masalan ±5%): A, B, C moddalar orasidagi reaksiya is­
siqlik effektini topish uchun qanday qiymatlar olib ishlatiladi?
218
A. *Hosil bo‘lish issiqligi qiymatlari ishlatiladi, chunki ho­
sil bo‘lgan issiqlikning qiymati yonish issiqligi qiymatidan kam
bo‘lgani sababli, hosil b o iish issiqligi farqini hisoblaganda kam
xatolikka yo‘l qo‘yiladi;
B. Yonish issiqligi qiymatlari ishlatiladi, chunki bu qiymatlar
yonayotgan modda uchun bir muncha aniq qiymatdir; ,
C. Ikkalasining ham qiymati ishlatilishi mumkin, chunki buning
farqiyo‘q;
D. Hosil bo‘lish issiqligi qiymatlarini ishlatish mumkin, chunki
bu usul keng tarqalgan.
10 . Entropiya sistemaning holatiga bog‘liq bo‘ladimi?
A. *Sistema dastlabki liolatdan oxirgi holatga o ‘tishda siste­
ma entropiyasining o ‘zgarishi dastlabki va oxirgi holatiga bog‘Uq
boUib, jarayon bosib o'tgan yo'lga bog‘liq bo‘lmaydi;
B. Entropiya sistemaning dastlabki holatdan oxirgi holatga
o ‘tishida sistema entropiyasining o ‘zgarishi sistemaning dastlabki
va oxirgi holatiga bog‘liq bo‘lmaydi;
C. Sistema dastlabki holatdan oxirgi holatga o'tishda sistema S
ning o'zgarishi faqat boshlang‘ich va oxirgi holatga va bosib o‘tgan
yo‘lga bog‘liq bo‘ladi;
D. Sistema dastlabki holatdan oxirgi holatga o‘tishda sistema S
ning o ‘zgarishi jarayon yuliga bog'liq bo‘lib sistemaning dastlabki
va oxirgi holatiga bog‘liq boim aydi.
11. Entropiyaning m atem atik ifodasini tanlang.
A .* dS=^ ^ 0 .
T ’
B. dS =
5A
V
219
D. dS ^
\ P yy
12.
Termodinamika II qonunining matematik ifodasini
tan lan g.
dQ
AS =
в
dA
13.
Izoterm ik jarayon uchun entropiyaning o‘zgarishi qaysi
formuladan hisoblanadi?
T
B. AS = - ^ -,
T
C. AS = ^ V
D. AS = - ^ .
V
220
14. Eruvchi molar qismini ifodalaydigan tenglam a qaysi?
A . * N , = -1__ ±±_.
B. A r = i ^ C ;
C. P = W ;
D. E = P,
py
15. Kimyoviy reaksiya kinetikasining asosiy usullarini
k o ‘rsa tin g .
A. *Reaksiya tezligining hajm o‘zgarishi, spektral analiz, polyarometrik va xromotografiya usuli bilan aniqlash;
B. Reaksiya tezligini spektral analiz bilan aniqlash;
C. Reaksiya tezligini polyarometrik, elektrokimyoviy usul bilan
aniqlash;
D. Reaksiya tezligini hajm o'zgarishi bilan aniqlash.
16. Reaksiya tartibini aniqlash usullarini ko‘rsating.
A. *Izolatsiyalash, Vant-Goff, Yarini yemirilish va molekular
tenglamalarga mos kelishi usuli;
B. Vant-Goff usuli;
C. Yarim yemirilish vaqti;
D. Molekular tenglamalarga muvofiq kelishi.
17. Nolinchi tartibli qaytmas reaksiya tezligi reaksiyaga kiri­
shuvchi moddalarning konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladimi?
A. *Bog‘liq bo‘lmaydi;
221
B. Bog‘liq bo‘ladi;
C. Konsentratsiya yuqori boMganda;
D. Suyultirilgan eritma konsentratsiyasiga bog‘liq bo‘kidi.
18. Ketm a-ket borayotgan reaksiya tezligi qanday aniqtanadi?
A. *Kimyoviy reaksiyaning eng tez boradigan bosqichi bikm
aniqlanadi;
B. Kimyoviy reaksiyaning sekin boradigan bosqichi bilan
aniqlanadi;
C. Kimyoviy reaksiyaning eng tez boradigan limitlangan bosqi­
chi bilan aniqlanadi;
D. Kimyoviy reaksiyaning eng sekin boradigan limitlangan
bosqichi bilan aniqlanadi.
19. Parallel reaksiyalar deganda nimani tushunasiz?
A. *Parallel reaksiya deb bir vaqtning o'zida ikki va undan ortiq
yo ‘nalishida boradigan reaksiyalarga aytiladi ;
B. Parallel reaksiya deb to ‘g ‘ri (o‘ng tomon) yo‘naIishida bo­
radigan reaksiyalarga aytiladi;
C. Parallel reaksiya deb faqat teskari (chap tomon) yo‘nalishida
boradigan reaksiyalarga aytiladi;
D. Parallel reaksiya deb bir vaqtning o‘zida to‘g‘ri va teskari
boradigan reaksiyalarga aytiladi.
20. Harorati yuqori b oim agan reaksiyalarda reaksiya tezli­
giga haroratning ta’siri va Vant-Goff qoidasini ko‘rsating.
A. *Harorati yuqori bo‘lmagan reaksiyalarda harorati 10 °C
oshirilganda reaksiya tezligi 4 marta oshadi;
B. Harorati yuqori bo‘lmagan reaksiyalarda harorati 10 °C
oshirilganda reaksiya tezligi oshmayadi;
C. Harorati yuqori boUmagan reaksiyalarda harorati 10 °C
oshirilganda reaksiya tezligi 10 marta oshadi;
D. Harorati yuqori bo‘lmagan reaksiyalarda harorati 10 °C
222
oshirilganda reaksiya tezligi ko‘p marta ortadi.
21. Faotiaeish energiyasmiEg o‘khov birligi nim adan ibo­
ra t?
A. *ld/mol;
B. J/kmoI;
C. J/mol;
D. mol/J.
22. Energiya g‘ovidan qanday molekulalar osha oladi?
A. *Energiya g ‘ovidan faqat faol molekulalar osha oladi;
B. Energiya g‘ovidan faqat manfiy zarrachalr o‘ta oladi;
C. Energiya g‘ovidan faqat neytral molekulalar osha oladi;
D. Energiya g‘ovidan birorta molekula osha olmaydi.
23. Zanjir reaksiyasining boshlanishi uchun qanday molem
kulalar b o‘lishi kerak?
A. *Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar va
bunday faol markazlar vazifasi valentligi to‘yinmagan atom va
radikallar bo‘lishi shart;
B. Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar, koplekslar bo‘lishi shart;
C. Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar bo‘lishi
shart;
D. Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar va juftlashmagan radikallar bo‘lishi shart.
24. Kataliz (haqidagi) hodisasi haqidagi tushunchangizni
gapirib bering.
A. *Katalizatorlar ishtirokida boradigan reaksiyalar katalitik
reaksiyalar va bunday borish hodisasi kataliz deyiladi;
B. Kimyoviy reaksiyani tezlatuvchi jarayonga kataliz deyiladi;
223
C. Reaksiya borgan sohaga va mexanizmga ta’sir ko‘rsatgan jarayonga kataliz deyiladi;
D. Kataliz deb oksidlanish-qaytarilish jarayoni bilan boradigan
sohaga aytiladi;
25. Zanjir reaksiyasining boshlanishi uchun qanday m oleku­
lalar boMishi kerak?
A.*Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar va bun­
day faol markazlar vazifasi-valentligi to‘yinmagan atom va radi­
kallar bo‘lishi shart;
B. Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar, koplekslar bo‘lishi shart;
C. Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar bo‘lishi
shart;
D. Zanjir reaksiyasi boshlanishi uchun faol markazlar va juftlashmagan radikallar bo‘lishi shart.
26. Nernst-Tyurin tenglamasini ko‘rsating.
A.* E^ E , + § r \ n a ^ ^ \
B. E =
C. E = E ^-R T\na'~ \
D. E = E , + ^ \ n a ^ \
27. Dissotsilanish konstantasi va darajasi orasidagi bog‘liqq
likni ko‘rsating.
B. K = 4 c ä ;
224
c. K = Ca^\
28. Arrenius nazariyasining kamchiliklarini ko‘rsating.
A. *Ion-dipol va ion-ion o ‘zaro ta’sirini hisobga olmagan
B. lon-dipol o ‘zaro ta’sirini hisobga olmagan
C. Ion-ion o‘zaro ta’sirini hisobga olmagan
D. Ion atmosferasini hisobga olmagan
29. Solishtirma elektr o ‘tkazuvchanlik deb nimaga aytiladi?
A.*Maydoni 1 sm^ va uzunligi 1 sm boigan idishdagi elektrolitg
ning elektr oikazuvchanligiga aytiladi;
B. Maydoni 10 sm- va uzunligi 100 sm b oig an idishdagi elekti
trolitning elektr oikazuvchanligiga aytiladi;
C. Bir-biridan 1 sm masofada turgan ikki elektrod orasidagi 1
g-ekv elektrolit boigan eritmaning elektr oikazuvchanligiga aye
tiladi;
D. Metallaming elektr oikazuvchanligiga aytiladi.
30. Daniel-Yakobi elem enti uchun quyidagi zanjirlardan
qay si biri to‘g‘ri yozilgan?
A.* (-)Zn|ZnSOJiCuSOJCu(+);
B. (-)Zn|CuSOJlZnSOJZn(+);
C. (-)Cu|CuSOJ|CuSOJCu(+);
D. (-)Zn|ZnSOJ|CuSOJZn(+) .
31. Elektrokimyoning predmeti deganda nima tushuniladi?
A.*Elektrodlarda boradigan jarayonlar termodinamikasi va kinetikasini oiganish tushuniladi;
B. Elektrodlarda boradigan jarayonlarning kinetikasini o‘rganil225
ishi tushuniladi;
C, Elektrodlarda boradigan oksidlanish-qaytarilish jarayoni
tushuniladi
D. Elektrodlarda boradigan jarayonlarda elektrod bilan eritma
orasidagi o ‘zaro munosabat tushuniladi.
32. lonlarning o‘rtacha faolligini koVsating.
A.*a+
B.
C.
D.
;
.
33. Ekvivalent elektr o‘tkazuvchanlikning o ic h o v birligi n ir
madan iborat?
A.*
■onT^ ■2-ekv~^
B. onf^ - l - e k v ]
D. ^ - g - e k v .
34.
O ksidlanish-qaytarilish elektrodlari zanjirning E.Yu.K.
hisoblash tenglam asini ko‘rsating.
A.* E = E ° + m n ^ ;
226
B. £ =
C. £ = £ ° + # l n ^ ;
D. E = E ^ + m
n a Fe
r
35. Konsentratsion zanjirni ko‘rsating.
A.* (-)Ag|AgN03||AgN03|Ag(+)
B. (-)Ag|AgN03|Ag(+)
C. (-)Zn|ZnSO JCu(+)
D. (-)Z nlZ nS O JH /+ )
36. N orm al Veston elementini ko‘rsating.
A.* (-)(H g )C d |C d ^ S 0 /1 H g /-,H g (+ );
B. BA g|AgN 03j|A gN 03lA g(+);
C. (-)ZniZnSOJ|CuSO,JCu(+);
D. (~)Zn|ZnSOJCu(+).
37. Birinchi turdagi elektrodni ko‘rsating.
A.*vodorod elektrodi;
B. kum ush xlorli elektrodi;
C. xingidron elektrodi;
D. oksidlanish-qaytarilish elektrodi.
38. Kuchli elektrolitlar
k o ‘rsa tin g .
uchun
227
Kolraush
tenglamasini
в. Л=Л‘' +аЬл[с ;
с. я = b-Jc ;
^■Я^=Л + л[^1
39.
E lektrodlar uchun Lippm anning I va II tenglam alarini
koV sating.
. , дт
д^т
A." — = - q - , - ^ = c ,
ds
ÖS
T3 дт»
Д os
я = -q ; —
д'тт=
В.
ds
^ д^т
С,
дт
=g; ^
ds
.
=
ds
дт
ô^T
D. - ^ = q - , - ^ = - c .
ds
ds
40.
Osvaldning suyultirish qonunining m atem atik ifodasini
ko‘rsating.
A* K=
ca^
1-a ’
B. K = ca^-,
C.K^
c^a
a+\
ca
D. K = ------\+ a
228
FIZIKAVIY KIMYODAN MUSTAHKAMLASH VA
NAZORAT UCHUN SAVOLLAR
1. Moddaning agrégat holatiari deganda nima tushuniladi?
2. Gaz, suyuqlik, qattiq jism va plazma tushunchalariga ta’rif
bering.
3. Gaz lioiati qanday qonunlar bilan xarakterlanadi? Ularga ta’rif
bering va tegishli formulalarini yozing.
4.KlapeyrontenglamasibilanMendeleyeV“Klapeyrontenglamasi orasida qanday tafovut bor?
5. Gazlarning kinetik nazariyasi nimadan iborat?
6. Harorat tushunchasiga xarakteristika bering.
7. Gazlarning kinetik nazariyasidan qanday xulosalar kelib
chiqadi?
8. 1 mol karbonat anfidrid 293 K da 2 litr hajmni egallaydi. Mendeleyev-Klapeyron tenglamsi aosida bosim topilsin (javobi / 7= 11,8
atm).
9 . Suyuqliklarga umumiy xarakteristika bering.
10. Molekulalarning tezligi ularning massasiga bog‘liqmi?
11. Termodinamika nimalarni o ‘z ichiga oladi?
12. Termodinamik tushunchalarni birma-bir aytib bering va har
birini ta ’riflang.
13. Sistema, tashqi muhit, gomogen sistema, geterogen sistema,
izolatasiyalangan sistema, ochiq va yopiq sistema ekstensiv va instensiv paramaterlar energiya, ish tushunchalarini ta’riflang.
14. Jarayonlar necha tur bo‘ladi? Ularga ta’rif bering.
15. Ichki energiyaning absolut qiymatini nima uchun bilib
bo 'lm aydi?
16. Birinchi xil abadiy dvigatel nima?
17. Termokimyoviy tenglama reaksiyaning odatdagi tenglamsidan nimalar bilan farq qiladi?
18. Reaksiyaning issiqlik effekti bilan uning entalpiyasi orasida
qanday bogManish bor?
19. Gess qonunning 5 ta oqibati m a’lum, ulardan siz qaysilarini
bilasiz?
20. Amalda gess qonunlari qayerlarda qoTlaniladi?
229
21. Eritma va Erituvchanlik tushunchalariga ta’rif bering.
22. D.l.Mendeleyevning eritmalarga oid gidratlar nazariyasi nimadan iborat?
23. Eritma konsentratsiyasi qanday usullar bilan ifodalaniladi?
24. Qanday shart mavjud bo‘lganda Genri qonuni aniq qoilanila
oladi?
25. Kriogidrat deb nimaga aytiladi?
26. Suyuqlik ustidagi bosimni pasaytirishning qanday ahamiyati
bor?
27. Eritmalar qaynash haroratining ko‘tarilishi nimalarga
b o g iiq ?
28. Eritmalarda diffuziya bilan osmos o‘rtasidagi ayirma nimadan iborat?
29. Izotonik eritmalarga ta’rif bering.
30. Elektrolit eritmasining qarshiligim qanday kamaytirish
m um kin?
31. Kimyoviy kinetikaning vazifasi nimadan iborat?
32. Kimyoviy reaksiyaning tezligi qanday o ‘lchanadi? Ammiak
sintezi misolida tushuntirib bering.
33. Reaksiya tezligi qanday omillarga bog‘liq?
34. Reaksiyaning mexanizmi deganda nima tushuniladi?
35. Reaksiyalarning tartibi nima va u qanday aniqlaniladi?
■ 36. Reaksiyalarning kinetik sinfi nimadan iborat?
37. Oddiy va murakkab reaksiyalarga ta’rif bering.
38. Zanjir reaksiyalari nimadan iborat?
39. Reaksiya tezligiga haroratga qanday ta ’sir ko‘rsatadi?
40. Arrenius tenglamsi nimadan iborat?
41. Kimyoviy muvozanat nima?
42. Kimyoviy muvozanat qaror topganini qanday bilish mum­
kin?
43. Massalar ta’siri qonunining ta ’rifini aytib bering. Qaytar
reaksiyalar uchun bir nechta misol keltiring.
44. Kimyoviy muvozanat qanday belgilar bilan xarakterlanadi?
45. Turli jarayonlaming o ‘z-o‘zicha borishi va muvozanat holatiga kelishi qanday shartlarga rioya qiladi?
46. KS va KR orasida qanday bogManish bor? Qanday reaksi230
yalarda KR dan foydalaniladi?
47. Nima sababdan geterogen sistemalar uchun muvozanat konstanta ifodasini yozishda kondensatlangan (qattiq va suyuq) mod­
dalarning konsentratsiyasidan foydalanilmaydi?
48. Gibbs-Gelmgols tenglamasi nimadan iborat?
49. Le-Shatele prinsipi nimadan iborat?
50. Klazius-Klapeyron tenglamsiga tushuncha bering.
51. Elektrokimyo fani nimani o‘rganadi?
52. Qo‘sh elektr qavat nima?
53. Neris tenglamasining tom ma’nosi nimadan iborat?
54. Standart elektrod potensial nima?
55. Golvanik elemnt deganda nimani, tushunasiz?
56. Elektrodlarning qanday turlarini bilasiz?
57. Kalmol elektrod nima?
58. Ximgirdon, shisha elektrodlar nima?
59. Potensiometrik titrlash nimalarga asoslangan?
60. Galvonometrik elemntning elektr yurituvchi kuchi qanday
hisoblanadi?
61. Y orugiik yutilishi (absorbsiya) nima?
62. Fotokimyoviy reaksiya deb qanday reaksiyalarga aytiladi?
63. Moddaning yorugiikni yutish qobilyati bilan ekstinsiya
o itasida qanday bogianish bor?
64. Ekstinsiya koeffitsiyentining oicham ini qayd eting.
65. Fotokimyoviy reaksiyalami kataliz deb qarash mumkunmi?
66. Fotokimyoviy ekvivalent deb nimaga aytiladi? Fotokimyoviy
ekvivalentlik qonuni qanday ta’riflaniladi?
67. Qanday holda fotokimyoviy reaksiyaning kvant unum i 1 dan
kichik boiadi?
68. Sensibilizator nima?
69. Molekular vodorod to iq in uzunligi 2537Â b o ig an yorugiik
bilan yoritilganda atomlarga parchalanmaydi, vaholangki bu nur ning energiyasi vodorod molekulalarining parchalanish energiyasidan ortiq bo‘ladi. Agar molekular vodorodga ozroq miqdordagi
simob bug i ari aralashtirilsa tezda parchalanish sodir boiadi. Bu
hodisani qanday tushuntirish mumkin?
70. Fotosintezning yigindi reaksiya tenglamalarini yozing.
231
TAYANCH IBORALAR
Ajralish issiqligi, asos, absolut harorat, am perm etrik titrlash,
alangali Fotom etriya usuli, faol ansabllar nazaiyasi,
avtokataiitik reaksiyalar, biomolekular, bosim, bufer eritmalar,
iffuzion qarshilik, dipol. Dipol momenti, dissotsiyaianish
nazariyasi, diffuziya potensiali, erkin
va bog‘langan
energiya, entalpiya,erish issiqligi, elektrokimyo,
elektr
yurituvchi
kuchlar, elektron potensiaiiar, elektr yurituvchi
kuchlar, elektrodlar, elektrometrik usul, elektroliz, elektr
o‘tkazuvchanlik, elektr yorituvchi kuchIar,ekvivalent,entropil,
eritmalar, energetik of, elektron kimyoviy nazariya,Faradey
qonunlari, fotokim yoviy reaksiyalar, fotosintez, fotom etrik
analiz, fradey soni, Gess qonuni, galvonik elementlar,geterogen
sistemalar,
gidroliz
konstantasi,
gazlar
aralashmasi,
gidrat,giterogen kataliz va Gomogen kataliz, geterogen
reaksiyalar va Gomogen reaksiyalar, haqiqiy tezlik, harakatlanish qonuni, infraqizil spektrometriya, indikator elektrod,
indikatorlar, ionlar konsentratsiyasi, izotonik eritmalar,
issiqlik effekti, ichki energiya, joul, kulonom etrik analiz
usuli, konsentratsion elementlar, kimyoviy muvozanat,
konsentratsiya, kuchsiz elektrolitlar, kuchli elektrolitlar, kislota,
kolorimetr usul, konduktometriya, konduktom etrik titrlash,
krioskopik kons-tanta, kinetika, kataliz,lam bert qonuni,
le-Shatele prinsipi, mass spektrom etrik analiz, membrana
potensiali, molarlik, muvozanat konstantasi, muhit,muzlash
harorati,monomolekulyar, multipetlar nazariyasi, normallik,
oksidlanish energiyasi, o‘rtacha tezlik, osmos hodisasi, osmotik
bosim, optik zichlik, optik analiz usuli, oksidlanish-qaytarilish
potensiallari, plank doimiyligi, potensiom etrik titrlash,
polomel elektrod, protalitik nazariya, polyorimetriya, jarayon,
232
qaytar va qaytmas jarayon, qarshilik o‘tkazgich uzunligi,
qaynash harorati,qattiq eritmalar, rentgen struktura analizi,
Raul qonuni, spektrometrik usul,sistema,solishtirma elektr
o‘tkazuvchanlik, termodinamika, termografik analiz,harorat,
tuzlar gidrolizi, termodinamika potensiallari, termokimyo,
ultrabinafsha, universal gaz doimiyligi,vodorod ko‘rsatkich,
valden qoidasi, vant-G off qonuni va qoidasi,ximgirdon
kalomen,yadro-magniy-rezonans usuli,yarim y o ‘nalish davri,
zanjir reaksiyalar,
233
GLOSSARIY (IZO H LI LU G ‘AT)
Atom
M oddaning kim yoviy jihatdan boMinmaydigan eng kichik
zarrachasi. Bir turdagi atom lar “kim yoviy elem ent”
deyiladi. A tom lar o'zaro birikib m olekula hosil qiladi.
Absorbsiya
Suyuqlikning sirtiga yutilishi
Adsorbsiya
Qattiq jism ning sirtiga yutilishi
K im yoviy
elem ent
B ir xil yadro zaryadiga ega b o ig a n atom lar turi.
Kim yoviy modda
A tom lar o ‘zaro birikishi natijasida atom lar tuzilishiga ega
b o ig a n moddalar.
K atalizator
Reaksiyanining tezligini oshirishga yordam
m odda
K ataliz
Katalizator ishtirok etadigan kim yoviy reaksiya
Term odinam ika
beruvchi
Issiqlik va ish m a’nosini anglatadi
Entropiya
Sistemaning tartibsizlik o ic h o v i
Entalpiya
Sisitem a issiqlik saqlami
M olekula
Ayni m odda tarkibini v a kim yoviy xossalarini ifodalovchi
eng kichik zarracha.
Izobar jarayon
0 ‘zgarm as bosim da boradigan jarayon
Izoxorik jarayon
O 'zgarm as hajm da boradigan jarayon
Neytron
Yadroning tarkibiy qismi b o iib , zaryadi nolga va m assasi
1 ga teng b o ig a n zarra. n belgi bilan ifodalanadi.
Orbita
Elektronni yadro atrofida aylanish ehtimoli yuqori b o ig a n
y o ii.
Proton
Yadroning tarkibiy qismi b o iib , zaryadi 1 va m assasi 1
ga teng b o ig a n zaiTacha. Vodorod atom ining yadrosi ham
protondir. p belgi bilan ifodalanadi.
Elektronni
Spin
o ‘z
o ‘qi
atrofida
aylanish
xususiyatini
1
1
ifodalovchi tushuncha, u + — va —— qiym atlarga ega
b o ia d i.
234
Davomi
Elektron
Aiomniü).'. tiirk ib iy q ism i b o iib , zaryadi -1 va m assasi 1
gii li.'iin lio ’ lgan /.arracha.
Elektron biiliil
r,li‘klroiiniiig yadro atrofida harakati natijasida vujudga
kcluMii inaydon. Elektron harakatining belgilangan
oiiorgiyasiga m uvofiq elektron bulut shakii turlicha
boMishi mumkin.
Yadro
Aiomning asosiy tarkibiy qismi bo‘lib, m usbat
/itryiidlangan
zarra.
A tom ning
m assasi
yadroda
iniijassamlashgan b o ‘ladi. Yadro m usbat zaryadlangan
protoiilar va neytronlardan tashkil topadi.
Plastniiissaliir
S un’ly usul bilan olingan yuqori m olekular birikmalar,
piastik o ‘zgarishlarga moyil.
T ennop lastlar
Yuqori haroratda asosan piastik o‘zgarishlarga moyil
piii.stmassalar.
M asalan,
polivinilxlorid,
polietilen,
p o lis tiro l.
D u ro p la stla r
Ishlab chiqarish jarayonida m uloyim piastik holatdagi
piastmassalar, keyingi term ik yoki boshqa biron xil ta ’sir
natijasida qattiq va suyuqlanm aydigan holatga aylanadi.
M asalan, fenoplastlar, aminoplastlar.
Elastoiucrlar
(k a u cliu k lar)
Uezinasimon xususiyatga ega b o ig a n tabiiy yoki saun’iy
usuida olingan yuqori m olekular moddalar. M asalan,
tabiiy kauchuk, sun’iy kauchuk, rezina.
K i m y o v i y ( o l a la r
Sun' ly usul bilan olingan tola shaklidagi yuqori m olekular
birikmalar. ular tekstil kiyim -kechaklar tayyorlashda
qoilan ilad i. M asalan, poliakrilonitril tolalar (volpril,
ilyuriiloii, orlon, nitron), poliamid tolalar (dederon,
iioylon, perlón, kapron), poliefir tolalar (grizuten, élan,
trcvir, lavsan).
V alendik
I K'nii'ntiiing bir atom iga nechta atom vodorod birikishini
yoki iiluiiishishini ko'rsatuvchi son.
235
Davomi
Oksidlanish
darajasi
A tom ning m olekuladagi shartli zaryadi b o iib , u m olekula
faqat ioiilardan tarkib topgan degan taxm in asosida
hisoblab topiladi. Boshqacha aytganda, oksidlanish
darajasi - bu m odda m olekulasi faqat ionlardan tuzilgan
deb faraz qilingandagi elem entlarning elektrovalentligidir.
O ksidlanish
Atom, m olekula yoki ionning elektron berish jarayoni
O ksdilovchi
Elektronlarni biriktirib oladigan atom, m olekula yoki
ionlar.
O ksidlanishqaytarilish
reaksiyalari
R eaksiyaga
kirishayotgan
m oddalar
tarkibidagi
atom larning oksidlanish darajasi o ‘zgarishi bilan
boradigan
kim yoviy
reaksiyalar.
Qayta rillsh
Atom, molekula yoki ionning elektronlarni biriktirib olish
jarayoni.
Q aytaruvchi
Elektronlarni beradigan atom, m olekula yoki ionlar.
Elektr toki
Zaryadlangan zarrachalarning tartibli harakati.
Galvanik
elem ent
Elektr energiyasini kim yoviy energiyaga, yoki kim yoviy
energiyani elektr energiyasiga aylantiradigan qurilma,
Katod
Elektroliyzorning manfiy qutbi.
Anod
E lektroliyzorning m usbat qutbi,
Elektroliz
Elektrolit eritmasi yoki suyuqlanm asidan o ‘zgarmas
tok o ig a n d a sodir b o ia d ig a n oksidlanish-qaytariHsh
rea k siy asi.
Elektrod
Elektrolitga botirilgan metall yoki yarim o ik azg ich .
Elektron
potensial
Q o‘sh elektr qavatda paydo b o ia d ig an m usbat v a manfiy
zaryadlar potensiallar farqi.
Korroziya
M etallarning yem irilishi.
Standart
elektrod
Potensiali tashqi m uhitga va boshqa ta ’sirlar natijasida
o ‘zgarmaydigan elektrod (kalomel elektrod).
236
KOYDALAINILGAiN ADABIYOTLAR
1. Karimov l.A. “0 ‘zbekiston XXI asr bo‘sag‘asida; xavfsizlikka tahdid. l-)ai4|ai'oiiil< shartlari va kafolatlari”- T : 0 ‘zbekiston.
1997.
2. Kai'imov 1.Л. “()‘zbekistonning siyosiy-ijtimoiy va iqtisodiy
istiqbolinlng asosiy lamoyillari”- T : 0 ‘zbekiston. 1997.
3. Karimov 1.Л. “Yiiksak malaliali mutaxassislar taraqqiyot omili”.- 'l : O'zbokislon. 1995.
4. Karimov 1.Л. “Barkamol avlod 0 ‘zbekiston taraqqiyotining
poydevori”- T: 0 ‘zbekiston. 1997.
5. Nazarov Sh. “I’izik va kolloid kimyo”-T: Mehnat. 1998.
6. Ьолдир(.)и A.И. “Физическая и коллоидная химия”.-М:
Химия. 1983.
7. С'громберг А.Г., Семченко Д.П. “Физическая химия”.-М:
“Высшая школа”. 1988.
8. Rustamov 11.R. “Fizikaviy kimyo‘-Т .: “0 ‘zbekiston”. 2000.
9. Nazarov Sh. “Fizik va kolloid ximiya” -T. “Mehnat” 1998.
10. Семиохии И.A. “Физическая химия” -М .: МГУ. 2001
11. Abdusamalov A., RaximovA. “Fizik va kolloid kimyo” —Т.:
.1992
12. Olimxo‘jayova N.I'., Akbarxo‘jayeva X.N. “Bioanorganik
va fizkolloid kimyo”-T .:0 ‘zbekiston -2007.
13. Karimova D.A. “Fizikaviy va kolloid kimyo” fanidan o ‘quvuslubiy majmua Navoiy-2009.
14. Izliosarov B.F., Kamolov I.R. “Molekulyar fizika va
termodinamika asoslari”. “Yurist-media markazi”.-T: 2008.
237
MUNDAREJA
SO‘ZBOSHI.............................................................................................3
KIRISH. FIZIKAVIY KIMYO FANINING PREDMETI.
MAQSADIVA VAZIFALARI.................................. ....... .....................5
I
BOB. TERMODINAMIKA ASOSLARI. GAZ HOLATI
TENGLAMALARI. IDEAL GAZ TUSHUNCHASI VA UNING
AHAMIYATI
1.1. M oddaning gaz holati........................................................................... 14
1.2. Gazlar aralashmasi.................................................................................. 21
1.3. Moddaning qattiq holati........................................................................... 21
1.4.M oddaningsuyuqholat i
26
1.5..Sirt tarangligi va uni aniqlash usullari................................................. 27
1.6. Suyuqhklarning qovushqoqligi............................................................. 29
I.7.Suyuqliklarning bug‘lanishi va qaynashi............................................ 31
I.8. Suv m olekulasining tuzilishi................................................................33
II BOB. TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI. TER­
MODINAMIK SISTEMA
ILL Sistem aninglchki energiyasi va issiqiik saqlami. Entalpya...........37
II.2, Termodinamikaning I qonuni............................................................... 40
II.3.Termokimyo va Gess qonuni................................................. 42
III BOB. TERMODINAMIK JARAYONLAR
in . 1. Erkin va bogTangan energiya............................................................. 51
III.2.TermodinamikaningII qonuni............................................................. 52
111.3. Karno sikli................................................................................................54
111.4. Ikkinchi bosh qonunning asosiy tenglam asi..................................59
111.5. Jarayonlarning yo'nalishi va muvozanat shartlari........................61
111.6. Turli jarayonlarda entropiyaning o ‘zgarishi...................................64
IV BOB. GIBBS VA GELMGOLS ENERGIYASI
IV .1. Termodinamik entimollik va entropiya.......................................... 79
238
V. BOB. FAZALAR QOIDASI VA FIZiK-KIMYOVIY TAHLIL
V. i.Fazalar qoidasi..........................................................................................92
V.2. Suyuqliklarning tuzilishi va fazolardagi m uvozanat......................94
V.3.Suyuqlik va bug‘ m uvozanati:...........................................................121
V.4.Erish va qotish. Fizikaviy kim yoviy tahlil........................................123
V I. B O B . E R IT M A L A R
V I..1. Suyultirilgan eritmalar....................................................................... 132
VI.2. Raul qonuni va tatbig‘i................................................................... 134
V I.3. Dispers sistemalar. K olloid eritmalar............................................. 140
VI.4. Smotik bosim ...................................................................................... 142
VI.5. Eritmalarningmuzlash va qaynash haroratlari......................... 145
VI.6.Elektrolitikdissotsiyalanishnazariyasi........................................... 148
V1.7.Eritmalarning elektr o ‘tkazuvchanligi........................................... 149
VI.8.Elektroliz. Faradey qonunlari...........................................................150
V I.9. lonlarning harakatlanish tezligi va uni aniqlash usuli................151
VI. lO.Eritmalarning elektr o ‘tkazuvchanligi........................................153
V l.l 1. lonlarning harakatlanish qonuni.................................................. 155
V I,12. Suvning elektrolitik dissotsiyalanishi.........................................159
V I. 13. Konduktometriy a..............................................................................162
VI. 14. Absorbsiya..........................................................................................164
VI. 15 .Adsorbsiya...........................................................................................167
VII. BO B. K IM Y O V IY K IN E T IK A VA K ATALIZ
VM. 1. Gomogen reaksiyalar. Reaksiya tezligi...................................... 171
VII.2. Geterogen reaksiyalar kinetikasi................................................... 173
VII.3. Kim yoviy reaksiyalarning kinetik sinflanisi............................... 175
VII.4.ZanJir reaksiyalari.............................................................................180
VII.5.Kimyoviy reaksiya tezligi konstantasining harortga bogiiqligi.. 182
VII.6 .Faollanish energiyasi katalizi........................................................ 183
V lI.7.K ataliz................................................................................................... 184
IL O V A L A R ................................................................................................... 195
T E ST SA V O L L A R I...................................................................................2 1 6
F O Y D A L A N IL G A N A D A B IY O T L A R ............................................. 237
239
Oltin M uzaffarovich Yoriyev
Dilorom Amonovna Karimova
FIZIKAVIY KIMYO
Oliy o ‘quv yu rtlari uchun o ‘quv qo 'llanma
«TAFAKKUR BO ‘STONI»-Toshkent-2013
Muharrir
X .Po‘latxo‘jayev
Rassom
B .O ‘rinova
Sahifalovchi Z. Shukiirxo‘jayev
Musahhih
B.Tuyoqov
Nashriyot litsenziyasi AI № 190, 10.05.2011-y
Bosishga 02.10.2013-yilda mxsat etildi.
Qog‘oz bichimi 60x84 1/16. Nashrtabog‘i
15,0. Shartli bosma taboq 15,5. Adadi 500
Buyiirtma №56-1
„TAFAKKUR BO‘STONI” nashriyoti.
Toshkent sh. Yunusobod tumani, 9-13.
«TAFAKKUR BO‘STONI» MCHJ bosmaxonasida chop etildi.
Toshkent sh. Cliilonzor ko‘chasi, 1-uy
5