Анализдің физико-химиялық әдістері және химиялық физиканың жаңа бағыттары

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі

Абай атындағы Қазақ Ұлттық Педагогикалық Университеті

Р е ф е р а т

Тақырыбы : Күкірт ( ΙV) оксидін күкірт ( VΙ) оксидіне тотықтыру

реакциясының тепе- теңдік константасы мен өнім

шығымын есептеу. Оптималды жағдайды таңдап алу.

Орындаған:Молдажанова

Қатипа Қаратайқызы

Тексерген:х. ғ. к. Тұрғымбаева

Раушан Халдарбекқызы

Алматы, 2007

Күкірт (ΙV) оксидінің күкірт (VΙ) оксидіне тотығу реакциясының мысалында тепе-

теңдік константасына температураның, қысымның, бастапқы әрекеттесуші заттар кон-

центрациясының әсерін қарастырайық .

Сурет1. Тепе-теңдік константасына температураның әсері. Күкірт (ΙV) оксидінің

күкірт (VΙ) оксидіне тотығу реакциясы қайтымды, экзотермиялық реакция. Ле-Шате-

лье принципіне сәйкес неғұрлым температура төмендеген сайын тепе-теңдік күкірт

(VΙ) оксиді SO ₃ түзілу жағына қарай ығысады. Суреттен көрініп тұрғандай 400ºС тем-

пература кезінде тепе-теңдік константасының мөні жоғары. Температура 400ºС-тан

жоғарылаған сайын тепе-теңдік константасының мәні тез төмендейді.

Сурет2. Күкірт (ΙV) оксидінің күкірт (VΙ) оксидіне тотығу реакциясы газ қоспа-

сының көлемі кішірейіп жүреді (молекула саны азаяды) . Олай болса, Ле-Шателье принципіне сәйкес қысымды арттырғанда тепе-теңдік SO ₃ түзілу бағытына ығысуы

керек. Бірақ өндіріс жағдайында бұған сәйкес келе бермейді. Сурет2-ден көрініп тұр-

ғандай тұрақты температурада (400ºС) қысымды 5 МПа-дан 95 МПа-ға дейін

арттырғанда тепе-теңдік константасының мәні өзгермейді.

Сурет3. Ле-Шателье принципіне сәйкес бастапқы зат SO ₂ -нің концентрациясын арттырғанда тепе-теңдік SO ₃ түзілу бағытына қарай ығысуы тиіс. Температураны 400ºС, қысымды 1 МПа тұрақты деп алып күкірт (ΙV) оксидінің концентрациясын 5, 8, 12, 20, 25-ке тең деп алып арттырғанда сурет3-тен көрініп тұр-

ғандай тепе-теңдік константасының мәні өзгермейді. Себебі оттегінің концентрациясын 15-ке тең деп алдық . Оттегінің концентрациясы артық,, ал SO ₂ -нің

концентрациясы одан төмен болғандықтан оның мәні тепе-теңдік константасына әсер етпейді .

Сурет4. Тепе-теңдік константасына оттегі концентрациясын арттырудың әсері .

Ле-Шателье принципіне сәйкес бастапқы зат оттегінің концентрациясын арттырған сайын тепе-теңдік SO ₃ түзілу бағытына қарай ығысуы керек . Егер SO ₂ -нің концен-

трациясын 8-ге тең деп алып, оттегінің концентрациясын 5, 10, 15, 20, 25-ке арттыр-

са тепе-теңдік константасының мәні өзгермейді . Себебі, негізгі тотығатын зат SO ₂ -

нің концентрациясы төмен .

Реакция өнімінің шығымына температура , SO ₂ мен О ₂ -нің концентрациясы

қысымның өзгерісі қалай әсер ететінін қарастырайық .

Сурет1. Күкірт (ΙV) оксидінің күкірт (VΙ) оксидіне тотығу реакциясының температурасын 300ºС-тан 900ºС-қа дейін өзгерткенде, 400ºС температура кезінде өнімнің шығымы жоғары болады . Шығым 99, 5%-ға тең, демек 100%-ға жақын. Бірақ

температураны жоғарылатқан сайын реакция өнімінің шығымы төмендей береді. Суреттен көрініп тұрғандай 80%-ға дейін төмендейді. Себебі, температура жоғарылаған сайын тепе-теңдік сол жаққа ығыса бастайды, өнімнің шығымы азаяды.

Cурет2. Реакция өнімінің шығымына қысымның әсері. Күкірт (ΙV) оксидінің күк-

ірт (VΙ) оксидіне тотығу реакциясында қысымды 5 МПа-дан 95 МПа-ға дейін арттырғанда өнімнің шығымы артатыны суреттен көрініп тұр. Шығым 97%-дан

99, 3%-ға дейін артады. Демек, өнімнің шығымы 2%-ға артады.

Сурет3. Реакция өнімінің шығымына күкірт (ΙV) оксидінің концентрациясының әсері. Күкірт (ΙV) оксидінің концентрациясын: С _SO2 8, 12, 20, 25 деп өзгертсе, ал оттегінің концентрациясын 15-ке тең деп алынса, оттегінің мөлшері артық, , ал SO ₂ -нің концентрациясы төмен болғандықтан реакция өнімінің шығымы төмендеуі

байқалады: 99, 3-тен 98, 7%-ға дейін төмендейді.

Сурет4. Реакция өнімінің шығымына оттегі концентрациясының өзгерісінің әсері.

күкірт (ΙV) оксидінің күкірт (VΙ) оксидіне тотығу реакциясында күкірт (ΙV) оксидінің мәнін тұрақты деп алып (C _SO2 = 8), ал оттегінің концентрациясын 5- тен 25-ке дейін арттырса: C _SO2 5 10 15 20 25, онда реакция өнімінің шығымы, суреттен көрініп тұрғандай 97, 9%-дан 99, 5%-ға артады. Демек, 2%ға артады.

Сонымен қорыта айтқанда, күкірт (ΙV) оксидінің күкірт (VΙ) оксидіне дейін тотығу реакциясының мысалында тепе - тендік константасы мен реакция өнімінің шығымына температура, бастапқы әрекеттесуші заттар концентрациясы, қысымның әсерін компьютерді қолданып есептеудің тиімділігін үйрендік.

Қазақстан Республикасы білім және ғылым министрлігі

Абай атындағы Қазақтың Ұлттық Педагогикалық Университеті

Р е ф е р а т

Тақырыбы : Анализдің физико-химиялық әдістері және химиялық

физиканың жаңа бағыттары. Атомдық және молеку-

лярлық спектрлер.

Орындаған Молдажанова Қатипа Қаратайқызы

Тексерген х. ғ. к. Тұрғымбаева Раушан Халдарбекқызы

Алматы, 2007

Бейорганикалық заттарды зерттеудің спектроскопиялық әдістері .

Атомдар, молекулалар иондар әртүрлі энергетикалық күйде бола алады, бір күйден екінші күйге өтуі энергия сіңіру немесе бөліп шығару арқылы жүзеге асады.

Бұл энергия квант сәулелері түрінде бөліп шығарылады немесе сіңіріледі. Бір энергетикалық күйден екінші энергетикалық күйге көшу электрон құрылысының өзгеруімен ( электрондық спектрлердің өзгеруімен) байланысты болуы мүмкін. Бұл ( толқынды) тербеліс деңгейі немесе айналу деңгейлері арасындағы өту болуы мүмкін, айналу спекрлері газ күйіндегі молекулалар үшін ғана байқалады.

Әдетте сіңіру спектрлері зерттеледі. Ең жоғары деңгейдегі сәулені сіңіру энергиясы әртурлі энергетикалық деңгейлердің бір күйінен екінші күйіне өту энергиясына сәйкес келеді.

Электрондық өтуге ультракүлгін ( ук) сәулелерді сіңіру жолақтары кейде спектірдің көрінетін аймақтары сәйкес келеді.

Тербеліс деңгейлеріне өтуге инфрақызыл ( иқ) сәулелерді сіңіру аймақтарының жолақтары сәйкес келеді. Кристалл торлардағы тербелістер де осы сіңірілу жолақтарына сәйкес келеді.

Айналу деңгейлерінің болуы тербеліс спектрлерінің өте нәзік қүрылысымен көрініс береді. Сонымен қатар, оларға микротолқынды аймақтағы ( мт) сіңірілу жолақтары сәйкес келеді.

Сәуле шығару толқынның ұзындығымен λ (см), сәуле шығарудың жиілігімен ( νс ^-1) немесе толқын санымен ν ( см ^-1 ), сипатталады, оны кейде ( соңғысын) жиілік деп атайды да ν деп белгілейді. Бұл шамалар өзара жәй қатынастар арқылы өзара байланысты:

ν = 1/λ; ν = c/λ; ν = νc ( мұндағы с- вакуумдағы жарықтың жылдамдығы) .

ν жиілігі бар сәуле шығаруға Эйнштейін теңдеуімен анықталатын энергияның өзгерісі сәйкес келеді: E = hν

Энергия арасында 1эв айырмашылық бар бір энергетикалық күйден екінші энергетикалық күйге өтуге ν = 8068 см ^-1 сәуле шығару сәйкес келеді.

Электромагниттік сәуле шығару ұзындығы 10 ^-12 м-мен сипатталады.

Адам көретін сәулелердің спектрі 10 ^-6 - 10 ^-8 м немесе 10 ^-3 - 10 ¹ нм. (1нм - 10 ^-9 м) . Сәуле толқындарының ұзындығы осыдан ұзын не қысқа болса, онда адам оны көрмейді . λ = 10 ^-4 - 10 ^-5 м. Болса радиосәуле шығару деп аталады. Демек λ = 10 ^-6 м-ге дейін) . Егер сәуле толқындарының ұзындығы 10 ^-6 - 10 ^-8 м, одан кіші болса, онда мұндай сәуле шығаруды ультракүлкін сәуле шығару деп атайды.

λ = 10 ^-12 м. сәулелер ең қысқа толқынды сәулелер, жиілігі жоғары толқындар.

λ= , ал энергияның өзгеруі Е = hν

мұндағы λ - толқынның ұзындығы,

ν - толқынның жиілігі,

с - жарықтың вакуумдағы жылдамдығы.

Электромагниттік толқындардың шкаласы.

Сәуле шығару

Е, эв

λ( см)

ν ( см ^-1 )

: 1

Сәуле шығару: γ- және ренгендік

Е, эв: >100

λ( см): <10 ^-6

ν ( см-1): >10 ⁶

: 2

Сәуле шығару: Ультракүлгін (ук)

Е, эв: 100-3

λ( см): 10 ^-6 *4*10 ^-5

ν ( см-1): 10 ⁶ -2, 5*10 ⁴

: 3

Сәуле шығару: Адам көретін

Е, эв: 3-1, 65

λ( см): 4*10 ^-5 -7, 5*10 ^-5

ν ( см-1): 2, 5*10 ⁴ -1, 33*10 ⁴

: 4

Сәуле шығару: Инфрақызыл

Е, эв: 1, 65-10 ^-3

λ( см): 7, 5*10 ^-5 -10 ^-1

ν ( см-1): 1, 33*10 ⁴ -10

: 5

Сәуле шығару: Микротолқынды

Е, эв: 10 ^-3 -10 ^-6

λ( см): 10 ^-1 -10 ²

ν ( см-1): 10-10 ^-2

Атомдық спектрлер.

Егер атомға энергия берілсе, онда бір немесе бірнеше электрондары жоғарғы энергетикалық деңгейге өтеді. Сонда атом қалыпты күйден қозу күйіне өтеді.

Мысалы: ₊₆ C 1s ² 2s ² 2p ² ₊₆ C ^* …… 2s ¹ 2p ³

қалыпты күйі қозу күйі.

Қозған күйде атом өте аз уақыт болады . Жуық шамамен 10 ^-5 - 10 ^-8 сек.

Содан кейін атом қайтадан қалыпты күйге келеді. Ал егер электрон жоғарғы энергетикалық күйден төменгі энергетикалық күйге өтетін болса, онда сәуленің бір кванты бөлінеді. Спектрде сызық ( линия) пайда болады.

Е = hν Планк теңдеуі бойынша, әр спектр сызығына өзіне тән энергия және тербеліс жиілігі ( немесе толқын ұзындығы) сәйкес келеді.

Атомдық спектр дегеніміз - атомдардың бір квант күйінен екінші квант күйіне көшу кезіндегі электромагнитті сәуле шығарудың ультракүлгін ( ук) , көрінетін және иқ ( инфрақызыл) аймақтарындағы бөлінетін не жұтылатын сәуле толқындары жиілігінің жиынтығы . Мысалы, сутек атомын энергиямен атқыласа ол мынадай спектр береді.

( Бір электрондар жоғарғы, бір электрондар төменгі энергетикалық деңгейге ауысса, соған сәйкес толқын ұзындықтарын береді. Әр толқын ұзындығына белгілі- бір спектр сызығы сәйкес келеді.

H _α H _β H _γ H _δ H _∞

Бұл сутек атомының спектрі. Дат физигі Н. Бор моделі атом құрлысын нақты, дәл түсіндіреді . Электрон ядро аймағында тек бір орбитап бойымен ғана қозғалмайды . Ол жоғарғы энергетикалық деңгейге немесе төменгі энергетикалық деңгейге секіреді. Осы кезде атом энергия ( квант) бөліп шығарады. Сол энергия спектр береді. Бұл спектрлер жұтылу спектрлері ( абсорбциялық) және бөліп шығару спектрлері ( эмиссионды спектрлер) болады. Атомдық спектрлер жеке сызықтардан құралады, сондықтан оларды сызықты спектрлер деп атайды. Сызықтық спектрлерді газ күйіндегі атомдық ( бірақ молекулалық емес) барлық заттар береді. ( ал молекулярлық спектрлар - жолақ болады) .

Атомдық спектрлер бір - біріне жақын орналасуы мүмкін, оларды мультиплеттер деп атайды. Сутек атомында адам көретін аймағында 4 спектр болады: H _α , H _β , H _γ, Hδ .

Көрінетін аймаққа жалғаса жатқан аймақта тағы бірнеше сызықтар

болады, олар көрінетін 4 сызықпен бірге Бальмер сериясын түзеді. Тол-

қын санын мына теңдеумен көрсетеді:

ν = R( 1/ n ¹ - 1/ n ² ₂ )

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.