,fsevbc cf[tkvobaj cfpqdfj frfltvbflibrary.bsma.edu.ge/books/metoduri mititebebi... · web...

43
ბბბბბბბ ბბბბბბბბბბ ბბბბბბბ ბბბბბბბბ ბბბბბბბბ ბბბბბბბბბბ ბბბბბბბბბბბბბ ბბბბბბბბბბბბბბბბ ბბბბბბბბბბბბ „ბბბბბბბბბბბ ბბბბბ“ ბბბბბბ: ბბბბბბბბბბბ ბბბბბბბბბ ბბბბბ ბბბბბბბბ PhD

Upload: phamliem

Post on 11-Jun-2018

214 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

ბათუმის სახელმწიფო საზღვაო აკადემია

მეთოდური მითითებები ლაბორატორიული სამუშაოებისათვის მოდულისათვის

bdquoინდუსტრიული ქიმიაldquo

ავტორი ასოცირებული პროფესორი ირინე ბარამიძე PhD

ბათუმი2013

1

შინაარსი

1 ლაბორატორიაში მუშაობის ზოგადი წესების გაცნობა 22 ლაბორატორიული სამუშაო 1

ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება4

3 ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

9

4 ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტური დისოციაცია

12

5 ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი pH

15

6 ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

18

7 ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში

21

8 ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის რიცხვის განსაზღვრა

22

9 ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

23

10

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

25

11

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

29

12

დანართები 33

13

ლიტერატურა 36

2

ქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის ზოგადი წესებიქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის დროს აუცილებელია ლაბორატორიაში მუშაობის

წესების ცოდნა და მათი მკაცრი დაცვასამუშაოს დაწყებამდე საჭიროა ტექნიკური უსაფრთხოების ინსტრუქციის გაცნობა

სამუშაო ადგილი შევინარჩუნოთ სისუფთავესა და წესრიგში არ შეიძლება სამუშაო მაგიდის გადატვირთვა ზედმეტი ნივთებით სამუშაოსათვის საჭირო მეთოდური მითითებები სამუშაო რვეულები ოქმები უნდა დავიცვათ წყლისა და ქიმიური ნივთიერებების მოხვედრისაგან უნდა დავიცვათ აგრეთვე კანი და ტანსაცმელი დაზიანებისაგან მაგიდაზე ან იატაკზე დაღვრილი ან გაბნეული რეაქტივები მაშინვე უნდა ავიღოთ

ზოგადი მოხმარების რეაქტივების მიტანა სამუშაო მაგიდაზე არ შეიძლება თუ კი მოცემული ცდისათვის რეაქტივების რაოდენობა არ არის მითითებული მაშინ მათი აღება შეიძლება მხოლოდ მინიმალური რაოდენობით მშრალ რეაქტივებს იღებენ მშრალი შპატელით ან სპეციალური კოვზით ცდის ჩატარების შემდეგ დარჩენილი რეაქტივების ჩაბრუნება იმავე ქილაში არ შეიძლება

ვერცხლის შემცველი ნაერთები ცდის შემდეგ უნდა ჩაისხას სპეციალურ ქილაში ანალოგიურად სპეციალურ ქილაში უნდა მოთავსდეს ცდის შემდეგ დარჩენილი ლითონებიც

ცდის ჩატარების დროს გაურკვევლობის შემთხვევაში სამუშაოს ჩატარება უნდა შეჩერდეს და განმარტებისათვის მივმართოთ მასწავლებელს

აკრძალულია ცდის ჩატარება ჭუჭყიან ჭურჭელში სასტიკად აკრძალულია მასწავლებლის გაუფრთხილებლად ისეთი ცდების ჩატარება

რომლებიც მოცემულ სამუშაოს არ მიეკუთვნება ახალი ან ხელახალი სამუშაოს შესრულება შეიძლება მასწავლებლის ნებართვით

სამუშაოს დასრულების შემდეგ სამუშაო ადგილი უნდა მოვიყვანოთ წესრიგში გამოვრთოთ ელექტროგამაცხელებელი ხელსაწყოები დავკეტოთ წყლის ონკანი (და გაზის ონკანი - თუ კი გვაქვს)

უსაფრთხოების ტექნიკა და თავდაცვის წესები ყოველი ლაბორატორიული სამუშაო რომელიც მიმდინარეობს მავნე აირების

გამოყოფით ან გამოყენებით უნდა ჩატარდეს ცეცხლისაგან მოშორებით გამწოვ კარადაში გამწოვ კარადაში სავენტილაციო დანადგარის მუშაობის შეწყვეტის შემთხვევაში ცდის შესრულება უნდა შეჩერდეს

სინჯარაში ხსნარის გასათბობად ან ასადუღებლად უნდა გამოვიყენოთ მომჭერი თანაც თვალყური უნდა ვადევნოთ რომ სინჯარის თავი არ იყოს მიმართული თავად ჩვენსკენ ან გვერდით მომუშავესაკენ აღნიშნული სამუშაოები უნდა ჩავატაროთ გამწოვ კარადაში

ხსნარის გათბობა-ადუღებისათვის საჭირო სინჯარა დავიჭიროთ მომჭერით და დახრილ მდგომარეობაში შევიტანოთ ალში სითხის მთელი მოცულობა თანაბრად შევათბოთ (აკრძალულია სითხის დენეზე მაღლა სინჯარის გაცხელება) არ შეიძლება სინჯარის შიგთავსის ერთ წერტილში გაცხელება რადგანაც გადახურების შედეგად შეიძლება მოხდეს სითხის ამოშხეფება

სითხის გაცხელების ან ადუღების დროს აკრძალულია ჭურჭელზე დახრა რომ ავიცილოთ სახეზე ან თვალებში შხეფის მოხვედრა

აკრძალულია მასწავლებლის ნებართვის გარეშე ნივთიერების გემოს გასინჯვა და ნივთიერებათა სუნის განსაზღვრა აკრძალულია ქიმიური ჭურჭლიდან წყლის დალევა

აკრძალულია ნებისმიერი ნივთიერების სუნის განსაზღვრა ჭურჭლიდან აირის უშუალო შეყნოსნით სუნის განსაზღვრა ხდება შემდეგნაირად ხელის მსუბუქი მოძრაობით ჩვენსკენ მოვმართოთ ჭურჭლიდან ამოსული აირი და ფრთხილად შევიყნოსოთ

3

გათბობის ან ადუღების შემდეგ ქიმიური ჭურჭელი ელექტროგამაცხელებლიდან უნდა გადმოვიღოთ ტილოთი ამასთან ერთი ხელით უნდა დავიჭიროთ ჭურჭლის ყელი ხოლო მეორე ხელით ndash ჭურჭლის ძირი ცხელი კოლბები უნდა დავდგათ სპეციალურ აზბესტის ბადეზე

ყოველი ლაბორატორიული სამუშაოს დროს უნდა დავიცვათ უსაფრთხოების წესები ხანძრის გაჩენის შემთხვევაში უნდა მივიღოთ შესაბამისი ზომები ხანძრის ჩასაქრობად

და მატერიალური ძვირფასეულობების გადასარჩენად გამოვიყენოთ ხანძარსაწინააღმდეგო საშუალებები ცეცხლმაქარი წყალი ქვიშა გამოვიძახოთ სახანძრო ჯგუფი (ყოველი მოქმედება უნდა მიმდინარეობდეს ორგანიზებულად მასწავლებლის ხელმძღვანელობით) უნდა დავიცვათ დისციპლინა და ვიმოქმედოთ უხმაუროდ

დაშავებულთათვის პირველი დახმარების გაწევაყოველი უბედური შემთხვევისას მივმართოთ მასწავლებელს ან ლაბორანტს

o ცხელი ხსნარით ან ცხელი მინით კანის დამწვრობისას დამწვარი ადგილი ბევრჯერ დავასველოთ 2-იანი კალიუმის პერმანგანატის (KMnO4) ხსნარით შემდეგ წავისვათ დამწვრობის საწინააღმდეგო მალამო

o მჟავას ტუტის ან სხვა რეაქტივების თვალში მოხვედრის შემთხვევაში საჭიროა სასწრაფოდ დავიბანოთ წყლის ჭარბი რაოდენობით 3-5 წთ-ის განმავლობაში და მივმართოთ ექიმს

o რეაქტივის კანზე მოხვედრისას საჭიროა მაშინვე კანის ეს ნაწილი ჩამოვიბანოთ წყლით ტუტის ხსნარის შემთხვევაში რეკომენდირებულია კანის დამუშავება 3-იანი ბორის მჟავათი (H3BO3) მჟავის ხსნარის შემთხვევაში საჭიროა კანის დამუშავება 5-იანი სოდის (NaHCO3) ხსნარით

o მინის ან სხვა საგნით კანის გაჭრის შემთხვევაში საჭიროა ჭრილობა ჩამოვიბანოთ წყლის ძლიერი ჭავლით სისხლდენისას მჭიდროდ შევიხვიოთ და მივმართოთ ექიმს

4

ლაბორატორიული სამუშაო 1ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება

თეორიული ნაწილიხსნარი ეწოდება ჰომოგენურ (ერთგვაროვან) სისტემას რომელიც შედგება ორი ან

რამდენიმე კომპონენტისაგან გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდის ანუ დისპერსიულობის ხარისხის მიხედვით არჩევენ ჭეშმარიტ და კოლოიდურ ხსნარებს ჭეშმარიტ ხსნარში გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე არ აღემატება 10 ანგსტრემს ასეთ ხსნარში არის მოლეკულები ან იონები ეი როცა გასახსნელი ნივთიერება გამხსნელში დანაწილდება მოლეკულებად ან იონებად მიიღება ჭეშმარიტი ხსნარები

კოლოიდური ხნარები ეწოდება ისეთ ხსნარებს რომელშიც გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღწევს 10-100 ანგსტრემამდე ასეთ ხსნარებში არის ეწ კოლოიდური ნალექები რომლებიც წარმოადგენენ მოლეკულათა აგრეგატებს ეს ნაწილაკები თანაბრადაა განაწილებული გამხსნელში რომელსაც სადისპერსიო არე ეწოდება

საერთოდ ყველა ხსნარი წარმოადგენს სისტემას რომელიც შედგება გასახსნელი ნივთიერებისაგან (დისპერსიული ფაზა) და გამხსნელი ნივთიერებისაგან (სადისპერსიო არე)

თუ გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღემატება 100 ანგსტრემს მაშინ მიიღება უხეში დისპერსიული სისტემები რომელთაც ეკუთვნის სუსპენზიები და ემულსიები

სუსპენზია ეწოდება ისეთ უხეშ დისპერსიულ სისტემას როცა დისპერსიული ფაზა წარმოადგენს მყარ ნივთიერებას და სადისპერსიო არე თხევად ნივთიერებას მაგალითად მღვრიე წყალი სუსპენზიას წარმოადგენს ამ შემთხვევაში თიხის პატარა ნაწილაკები განაწილებულია წყალში

აგრეგატული მდგომარეობის მიხედვით ხსნარები შეიძლება იყოს აირადი თხევადი და მყარი უფრო მეტად გავრცელებული და შესწავლილია თხევადი ხსნარები კერძოდ წყალხსნარები

მრავალი ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს ხსნარებში ქიმიური რეაქციებისათვის ხსნარებში შექმნილია ხელსაყრელი პირობები როგორც მოლეკულების გადანაცვლების ისე მათ ურთიერთდაახლოებისათვის რაც აუცილებელია მოლეკულათა შორის ქიმიური ურთიერთქმედებისათვის

ხსნარები განსხვავდება ქიმიური ნაერთებისაგან იმით რომ ქიმიურ ნართს ზესტად განსაზღვრული წონითი შედგენილობა აქვს ხსნარებს კი არა აქვთ მუდმივი შედგენილობა

ხსნარს ეწოდება განზავებული თუ ერთ-ერთი შემადგენელი კომპონენტის (გახსნილი ნივთიერების) რაოდენობა მცირეა მეორე შემადგენელ კომპონენტზე (გამხსნელზე)

კონცენტრირებული ეწოდება ხსნარს სადაც გამხსნელი ნაკლები რაოდენობითააიმისათვის რომ ნივთიერება გაიხსნას საჭიროა შემცირდეს გასახსნელი

ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა ურთიერთმიზიდვის ძალები რის შედეგად ნივთიერების ამგები ნაწილაკები შორდებიან ერთმანეთს გადადიან გამხსნელში და თანაბრად ნაწილდებიან მასში ამიტომ გახსნა არის გასახსნელი ნივთიერების გამხსნელში თანაბრად განაწილების პროცესი

გახსნის თბული ეფექტიგახსნის თბული ეფექტი ეწოდება (Q) ეწოდება სითბოს იმ რაოდენობას რომელიც

ნივთიერების ერთი მოლის გახსნის დროს გამოიყოფა ან შთაინთქმებაგახსნის სითბოს გამოყოფას თვლიან დადებითად და შთანთქმას უარყოფითადგასხნის დროს სითბოს გამოყოფა ან შთანთქმა დამოკიდებულია ერთის მხრივ

გასახსნელი ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალის შემცირებაზე რომლის დროსაც სითბო შთაინთქმება (-q1) და მეორეს მხრივ სოლვატაციის

5

სითბოზე ხსნარში გადასული გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკები შეიერთებენ წყლის მოლეკულებს და ხდება ეწ ჰიდრატაცია

გახსნის სითბო (Q) ტოლი იქნებაQ = (-q1) + (q2)

თუ q1 lt q2-ზე ხსნარი თბებათუ q1 gt q2 ხსნარი ცივდებათუ q1 = q2 ხსნარი სითბო არ შეიმჩნევაწყალი უნივერსალური გამხსნელია წყალში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები

არ არსებობს არსებობს მხოლოდ პტაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებებინივთერების ხსნადობას წყალში საზღვრავენ მათი ხსნადობის კოეფიციენტებით ხსნადობის კოეფიციენტი ეწოდება გახსნილი ნივთიერების რაოდენობას 100 გ

წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე მაგალითად შაქარი და NaCl წყალში კარგად ხსნადია მაგრამ CaSO4∙2H2O მირედ ხსნადია 100 გ წყალში იხსნება თაბაშირის მხოლოდ 02 გ

აირთა ხსნადობა სითხეებშიაირთა ხსნადობა სითხეებში დამოკიდებულია წნევაზე და გამხსნელის ბუნებაზე

ტემპერატურის მომატებით სითხეში აირთა ხსნადობა წყალში მცირდება წნევის გავლენას სითხეებში აირთა ხსნადობაზე გამოხატავს ჰენრის კანონი

მუდმივი ტემპერატურის პირობებში სითხის მოცემულ რაოდენობაში აირის ხსნადობა მისი წნევის პირდაპირპროპორციულია

აირთა ნარევის შემთხვევაში თითოეული აირი საკუთარი პარციალური წნევის პროპორციული რაოდენობით იხსნება

სითხის სითხეში ხსნადობა ტემპერატურის გაზრდით იზრდება ზოგჯერ სითხეები ერთმანეთში განუსაზღვრელი რაოდენობით იხსნებიან მაგალითად სპირტი და წყალი არის სითხეები რომლებიც ერთმანეთს არ ერევიან მაგალითად სპირტი და ბენზინი

მყარი ნივთიერების ხსნადობაზე საერთოდ დადებით გავლენას ახდენს ტემპერატურის გაზრდა მაგრამ არის შემთხვევები როცა ტემპერატურის ზრდა არ ახდენს გავლენას სხნადობაზე ან მცირდება კიდეც მაგ Ca(OH)2ndashის Li2SO4-ის ხსნადობა ტემპერატურის მომატებით ნცირდება მაგ NaCl-ის ხსნადობა 20ordmC-ზე ცივ წყალში უდრის 36 გრამს 100ordmC-ზე კი უდრის 391 გრამს ეი თითქმის ერთნაირია

ხსნარების მომზადებალაბორატორიაში საჭიროა მჟავათა ტუტეთა და მარილთა განსაზღვრული

კონცენტრაციის ხსნარები ქიმიურ პრაქტიკაში უფრო მეტად იხმარება პროცენტული მოლური და ნორმალური ხსნარები

პროცენტული ხსნარი გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 100 გრამში (წონითი პროცენტი) ასე მაგალითად სუფრის მარილის 20-იანი ხსნარის 100 გრამი შეიცავს 20 გრამ სუფრის მარილს (NaCl) და 80 გრამ წყალს

მოლური ხსნარი (M) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-მოლების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-მოლს ხსნარი ერთმოლურია (1M) თუ შიცავს 2 გრამ-მოლს ორმოლურია (2M) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-მოლეკულის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეციმოლურია (01M) და აშ

ნორმალური ხსნარი (N) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-ექვივალენტის რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ერთნორმალურია (1N) თუ შეიცავს 2 გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ორნორმალურია

6

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

1

შინაარსი

1 ლაბორატორიაში მუშაობის ზოგადი წესების გაცნობა 22 ლაბორატორიული სამუშაო 1

ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება4

3 ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

9

4 ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტური დისოციაცია

12

5 ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი pH

15

6 ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

18

7 ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში

21

8 ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის რიცხვის განსაზღვრა

22

9 ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

23

10

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

25

11

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

29

12

დანართები 33

13

ლიტერატურა 36

2

ქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის ზოგადი წესებიქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის დროს აუცილებელია ლაბორატორიაში მუშაობის

წესების ცოდნა და მათი მკაცრი დაცვასამუშაოს დაწყებამდე საჭიროა ტექნიკური უსაფრთხოების ინსტრუქციის გაცნობა

სამუშაო ადგილი შევინარჩუნოთ სისუფთავესა და წესრიგში არ შეიძლება სამუშაო მაგიდის გადატვირთვა ზედმეტი ნივთებით სამუშაოსათვის საჭირო მეთოდური მითითებები სამუშაო რვეულები ოქმები უნდა დავიცვათ წყლისა და ქიმიური ნივთიერებების მოხვედრისაგან უნდა დავიცვათ აგრეთვე კანი და ტანსაცმელი დაზიანებისაგან მაგიდაზე ან იატაკზე დაღვრილი ან გაბნეული რეაქტივები მაშინვე უნდა ავიღოთ

ზოგადი მოხმარების რეაქტივების მიტანა სამუშაო მაგიდაზე არ შეიძლება თუ კი მოცემული ცდისათვის რეაქტივების რაოდენობა არ არის მითითებული მაშინ მათი აღება შეიძლება მხოლოდ მინიმალური რაოდენობით მშრალ რეაქტივებს იღებენ მშრალი შპატელით ან სპეციალური კოვზით ცდის ჩატარების შემდეგ დარჩენილი რეაქტივების ჩაბრუნება იმავე ქილაში არ შეიძლება

ვერცხლის შემცველი ნაერთები ცდის შემდეგ უნდა ჩაისხას სპეციალურ ქილაში ანალოგიურად სპეციალურ ქილაში უნდა მოთავსდეს ცდის შემდეგ დარჩენილი ლითონებიც

ცდის ჩატარების დროს გაურკვევლობის შემთხვევაში სამუშაოს ჩატარება უნდა შეჩერდეს და განმარტებისათვის მივმართოთ მასწავლებელს

აკრძალულია ცდის ჩატარება ჭუჭყიან ჭურჭელში სასტიკად აკრძალულია მასწავლებლის გაუფრთხილებლად ისეთი ცდების ჩატარება

რომლებიც მოცემულ სამუშაოს არ მიეკუთვნება ახალი ან ხელახალი სამუშაოს შესრულება შეიძლება მასწავლებლის ნებართვით

სამუშაოს დასრულების შემდეგ სამუშაო ადგილი უნდა მოვიყვანოთ წესრიგში გამოვრთოთ ელექტროგამაცხელებელი ხელსაწყოები დავკეტოთ წყლის ონკანი (და გაზის ონკანი - თუ კი გვაქვს)

უსაფრთხოების ტექნიკა და თავდაცვის წესები ყოველი ლაბორატორიული სამუშაო რომელიც მიმდინარეობს მავნე აირების

გამოყოფით ან გამოყენებით უნდა ჩატარდეს ცეცხლისაგან მოშორებით გამწოვ კარადაში გამწოვ კარადაში სავენტილაციო დანადგარის მუშაობის შეწყვეტის შემთხვევაში ცდის შესრულება უნდა შეჩერდეს

სინჯარაში ხსნარის გასათბობად ან ასადუღებლად უნდა გამოვიყენოთ მომჭერი თანაც თვალყური უნდა ვადევნოთ რომ სინჯარის თავი არ იყოს მიმართული თავად ჩვენსკენ ან გვერდით მომუშავესაკენ აღნიშნული სამუშაოები უნდა ჩავატაროთ გამწოვ კარადაში

ხსნარის გათბობა-ადუღებისათვის საჭირო სინჯარა დავიჭიროთ მომჭერით და დახრილ მდგომარეობაში შევიტანოთ ალში სითხის მთელი მოცულობა თანაბრად შევათბოთ (აკრძალულია სითხის დენეზე მაღლა სინჯარის გაცხელება) არ შეიძლება სინჯარის შიგთავსის ერთ წერტილში გაცხელება რადგანაც გადახურების შედეგად შეიძლება მოხდეს სითხის ამოშხეფება

სითხის გაცხელების ან ადუღების დროს აკრძალულია ჭურჭელზე დახრა რომ ავიცილოთ სახეზე ან თვალებში შხეფის მოხვედრა

აკრძალულია მასწავლებლის ნებართვის გარეშე ნივთიერების გემოს გასინჯვა და ნივთიერებათა სუნის განსაზღვრა აკრძალულია ქიმიური ჭურჭლიდან წყლის დალევა

აკრძალულია ნებისმიერი ნივთიერების სუნის განსაზღვრა ჭურჭლიდან აირის უშუალო შეყნოსნით სუნის განსაზღვრა ხდება შემდეგნაირად ხელის მსუბუქი მოძრაობით ჩვენსკენ მოვმართოთ ჭურჭლიდან ამოსული აირი და ფრთხილად შევიყნოსოთ

3

გათბობის ან ადუღების შემდეგ ქიმიური ჭურჭელი ელექტროგამაცხელებლიდან უნდა გადმოვიღოთ ტილოთი ამასთან ერთი ხელით უნდა დავიჭიროთ ჭურჭლის ყელი ხოლო მეორე ხელით ndash ჭურჭლის ძირი ცხელი კოლბები უნდა დავდგათ სპეციალურ აზბესტის ბადეზე

ყოველი ლაბორატორიული სამუშაოს დროს უნდა დავიცვათ უსაფრთხოების წესები ხანძრის გაჩენის შემთხვევაში უნდა მივიღოთ შესაბამისი ზომები ხანძრის ჩასაქრობად

და მატერიალური ძვირფასეულობების გადასარჩენად გამოვიყენოთ ხანძარსაწინააღმდეგო საშუალებები ცეცხლმაქარი წყალი ქვიშა გამოვიძახოთ სახანძრო ჯგუფი (ყოველი მოქმედება უნდა მიმდინარეობდეს ორგანიზებულად მასწავლებლის ხელმძღვანელობით) უნდა დავიცვათ დისციპლინა და ვიმოქმედოთ უხმაუროდ

დაშავებულთათვის პირველი დახმარების გაწევაყოველი უბედური შემთხვევისას მივმართოთ მასწავლებელს ან ლაბორანტს

o ცხელი ხსნარით ან ცხელი მინით კანის დამწვრობისას დამწვარი ადგილი ბევრჯერ დავასველოთ 2-იანი კალიუმის პერმანგანატის (KMnO4) ხსნარით შემდეგ წავისვათ დამწვრობის საწინააღმდეგო მალამო

o მჟავას ტუტის ან სხვა რეაქტივების თვალში მოხვედრის შემთხვევაში საჭიროა სასწრაფოდ დავიბანოთ წყლის ჭარბი რაოდენობით 3-5 წთ-ის განმავლობაში და მივმართოთ ექიმს

o რეაქტივის კანზე მოხვედრისას საჭიროა მაშინვე კანის ეს ნაწილი ჩამოვიბანოთ წყლით ტუტის ხსნარის შემთხვევაში რეკომენდირებულია კანის დამუშავება 3-იანი ბორის მჟავათი (H3BO3) მჟავის ხსნარის შემთხვევაში საჭიროა კანის დამუშავება 5-იანი სოდის (NaHCO3) ხსნარით

o მინის ან სხვა საგნით კანის გაჭრის შემთხვევაში საჭიროა ჭრილობა ჩამოვიბანოთ წყლის ძლიერი ჭავლით სისხლდენისას მჭიდროდ შევიხვიოთ და მივმართოთ ექიმს

4

ლაბორატორიული სამუშაო 1ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება

თეორიული ნაწილიხსნარი ეწოდება ჰომოგენურ (ერთგვაროვან) სისტემას რომელიც შედგება ორი ან

რამდენიმე კომპონენტისაგან გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდის ანუ დისპერსიულობის ხარისხის მიხედვით არჩევენ ჭეშმარიტ და კოლოიდურ ხსნარებს ჭეშმარიტ ხსნარში გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე არ აღემატება 10 ანგსტრემს ასეთ ხსნარში არის მოლეკულები ან იონები ეი როცა გასახსნელი ნივთიერება გამხსნელში დანაწილდება მოლეკულებად ან იონებად მიიღება ჭეშმარიტი ხსნარები

კოლოიდური ხნარები ეწოდება ისეთ ხსნარებს რომელშიც გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღწევს 10-100 ანგსტრემამდე ასეთ ხსნარებში არის ეწ კოლოიდური ნალექები რომლებიც წარმოადგენენ მოლეკულათა აგრეგატებს ეს ნაწილაკები თანაბრადაა განაწილებული გამხსნელში რომელსაც სადისპერსიო არე ეწოდება

საერთოდ ყველა ხსნარი წარმოადგენს სისტემას რომელიც შედგება გასახსნელი ნივთიერებისაგან (დისპერსიული ფაზა) და გამხსნელი ნივთიერებისაგან (სადისპერსიო არე)

თუ გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღემატება 100 ანგსტრემს მაშინ მიიღება უხეში დისპერსიული სისტემები რომელთაც ეკუთვნის სუსპენზიები და ემულსიები

სუსპენზია ეწოდება ისეთ უხეშ დისპერსიულ სისტემას როცა დისპერსიული ფაზა წარმოადგენს მყარ ნივთიერებას და სადისპერსიო არე თხევად ნივთიერებას მაგალითად მღვრიე წყალი სუსპენზიას წარმოადგენს ამ შემთხვევაში თიხის პატარა ნაწილაკები განაწილებულია წყალში

აგრეგატული მდგომარეობის მიხედვით ხსნარები შეიძლება იყოს აირადი თხევადი და მყარი უფრო მეტად გავრცელებული და შესწავლილია თხევადი ხსნარები კერძოდ წყალხსნარები

მრავალი ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს ხსნარებში ქიმიური რეაქციებისათვის ხსნარებში შექმნილია ხელსაყრელი პირობები როგორც მოლეკულების გადანაცვლების ისე მათ ურთიერთდაახლოებისათვის რაც აუცილებელია მოლეკულათა შორის ქიმიური ურთიერთქმედებისათვის

ხსნარები განსხვავდება ქიმიური ნაერთებისაგან იმით რომ ქიმიურ ნართს ზესტად განსაზღვრული წონითი შედგენილობა აქვს ხსნარებს კი არა აქვთ მუდმივი შედგენილობა

ხსნარს ეწოდება განზავებული თუ ერთ-ერთი შემადგენელი კომპონენტის (გახსნილი ნივთიერების) რაოდენობა მცირეა მეორე შემადგენელ კომპონენტზე (გამხსნელზე)

კონცენტრირებული ეწოდება ხსნარს სადაც გამხსნელი ნაკლები რაოდენობითააიმისათვის რომ ნივთიერება გაიხსნას საჭიროა შემცირდეს გასახსნელი

ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა ურთიერთმიზიდვის ძალები რის შედეგად ნივთიერების ამგები ნაწილაკები შორდებიან ერთმანეთს გადადიან გამხსნელში და თანაბრად ნაწილდებიან მასში ამიტომ გახსნა არის გასახსნელი ნივთიერების გამხსნელში თანაბრად განაწილების პროცესი

გახსნის თბული ეფექტიგახსნის თბული ეფექტი ეწოდება (Q) ეწოდება სითბოს იმ რაოდენობას რომელიც

ნივთიერების ერთი მოლის გახსნის დროს გამოიყოფა ან შთაინთქმებაგახსნის სითბოს გამოყოფას თვლიან დადებითად და შთანთქმას უარყოფითადგასხნის დროს სითბოს გამოყოფა ან შთანთქმა დამოკიდებულია ერთის მხრივ

გასახსნელი ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალის შემცირებაზე რომლის დროსაც სითბო შთაინთქმება (-q1) და მეორეს მხრივ სოლვატაციის

5

სითბოზე ხსნარში გადასული გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკები შეიერთებენ წყლის მოლეკულებს და ხდება ეწ ჰიდრატაცია

გახსნის სითბო (Q) ტოლი იქნებაQ = (-q1) + (q2)

თუ q1 lt q2-ზე ხსნარი თბებათუ q1 gt q2 ხსნარი ცივდებათუ q1 = q2 ხსნარი სითბო არ შეიმჩნევაწყალი უნივერსალური გამხსნელია წყალში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები

არ არსებობს არსებობს მხოლოდ პტაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებებინივთერების ხსნადობას წყალში საზღვრავენ მათი ხსნადობის კოეფიციენტებით ხსნადობის კოეფიციენტი ეწოდება გახსნილი ნივთიერების რაოდენობას 100 გ

წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე მაგალითად შაქარი და NaCl წყალში კარგად ხსნადია მაგრამ CaSO4∙2H2O მირედ ხსნადია 100 გ წყალში იხსნება თაბაშირის მხოლოდ 02 გ

აირთა ხსნადობა სითხეებშიაირთა ხსნადობა სითხეებში დამოკიდებულია წნევაზე და გამხსნელის ბუნებაზე

ტემპერატურის მომატებით სითხეში აირთა ხსნადობა წყალში მცირდება წნევის გავლენას სითხეებში აირთა ხსნადობაზე გამოხატავს ჰენრის კანონი

მუდმივი ტემპერატურის პირობებში სითხის მოცემულ რაოდენობაში აირის ხსნადობა მისი წნევის პირდაპირპროპორციულია

აირთა ნარევის შემთხვევაში თითოეული აირი საკუთარი პარციალური წნევის პროპორციული რაოდენობით იხსნება

სითხის სითხეში ხსნადობა ტემპერატურის გაზრდით იზრდება ზოგჯერ სითხეები ერთმანეთში განუსაზღვრელი რაოდენობით იხსნებიან მაგალითად სპირტი და წყალი არის სითხეები რომლებიც ერთმანეთს არ ერევიან მაგალითად სპირტი და ბენზინი

მყარი ნივთიერების ხსნადობაზე საერთოდ დადებით გავლენას ახდენს ტემპერატურის გაზრდა მაგრამ არის შემთხვევები როცა ტემპერატურის ზრდა არ ახდენს გავლენას სხნადობაზე ან მცირდება კიდეც მაგ Ca(OH)2ndashის Li2SO4-ის ხსნადობა ტემპერატურის მომატებით ნცირდება მაგ NaCl-ის ხსნადობა 20ordmC-ზე ცივ წყალში უდრის 36 გრამს 100ordmC-ზე კი უდრის 391 გრამს ეი თითქმის ერთნაირია

ხსნარების მომზადებალაბორატორიაში საჭიროა მჟავათა ტუტეთა და მარილთა განსაზღვრული

კონცენტრაციის ხსნარები ქიმიურ პრაქტიკაში უფრო მეტად იხმარება პროცენტული მოლური და ნორმალური ხსნარები

პროცენტული ხსნარი გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 100 გრამში (წონითი პროცენტი) ასე მაგალითად სუფრის მარილის 20-იანი ხსნარის 100 გრამი შეიცავს 20 გრამ სუფრის მარილს (NaCl) და 80 გრამ წყალს

მოლური ხსნარი (M) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-მოლების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-მოლს ხსნარი ერთმოლურია (1M) თუ შიცავს 2 გრამ-მოლს ორმოლურია (2M) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-მოლეკულის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეციმოლურია (01M) და აშ

ნორმალური ხსნარი (N) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-ექვივალენტის რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ერთნორმალურია (1N) თუ შეიცავს 2 გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ორნორმალურია

6

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

შინაარსი

1 ლაბორატორიაში მუშაობის ზოგადი წესების გაცნობა 22 ლაბორატორიული სამუშაო 1

ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება4

3 ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

9

4 ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტური დისოციაცია

12

5 ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი pH

15

6 ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

18

7 ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში

21

8 ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის რიცხვის განსაზღვრა

22

9 ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

23

10

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

25

11

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

29

12

დანართები 33

13

ლიტერატურა 36

2

ქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის ზოგადი წესებიქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის დროს აუცილებელია ლაბორატორიაში მუშაობის

წესების ცოდნა და მათი მკაცრი დაცვასამუშაოს დაწყებამდე საჭიროა ტექნიკური უსაფრთხოების ინსტრუქციის გაცნობა

სამუშაო ადგილი შევინარჩუნოთ სისუფთავესა და წესრიგში არ შეიძლება სამუშაო მაგიდის გადატვირთვა ზედმეტი ნივთებით სამუშაოსათვის საჭირო მეთოდური მითითებები სამუშაო რვეულები ოქმები უნდა დავიცვათ წყლისა და ქიმიური ნივთიერებების მოხვედრისაგან უნდა დავიცვათ აგრეთვე კანი და ტანსაცმელი დაზიანებისაგან მაგიდაზე ან იატაკზე დაღვრილი ან გაბნეული რეაქტივები მაშინვე უნდა ავიღოთ

ზოგადი მოხმარების რეაქტივების მიტანა სამუშაო მაგიდაზე არ შეიძლება თუ კი მოცემული ცდისათვის რეაქტივების რაოდენობა არ არის მითითებული მაშინ მათი აღება შეიძლება მხოლოდ მინიმალური რაოდენობით მშრალ რეაქტივებს იღებენ მშრალი შპატელით ან სპეციალური კოვზით ცდის ჩატარების შემდეგ დარჩენილი რეაქტივების ჩაბრუნება იმავე ქილაში არ შეიძლება

ვერცხლის შემცველი ნაერთები ცდის შემდეგ უნდა ჩაისხას სპეციალურ ქილაში ანალოგიურად სპეციალურ ქილაში უნდა მოთავსდეს ცდის შემდეგ დარჩენილი ლითონებიც

ცდის ჩატარების დროს გაურკვევლობის შემთხვევაში სამუშაოს ჩატარება უნდა შეჩერდეს და განმარტებისათვის მივმართოთ მასწავლებელს

აკრძალულია ცდის ჩატარება ჭუჭყიან ჭურჭელში სასტიკად აკრძალულია მასწავლებლის გაუფრთხილებლად ისეთი ცდების ჩატარება

რომლებიც მოცემულ სამუშაოს არ მიეკუთვნება ახალი ან ხელახალი სამუშაოს შესრულება შეიძლება მასწავლებლის ნებართვით

სამუშაოს დასრულების შემდეგ სამუშაო ადგილი უნდა მოვიყვანოთ წესრიგში გამოვრთოთ ელექტროგამაცხელებელი ხელსაწყოები დავკეტოთ წყლის ონკანი (და გაზის ონკანი - თუ კი გვაქვს)

უსაფრთხოების ტექნიკა და თავდაცვის წესები ყოველი ლაბორატორიული სამუშაო რომელიც მიმდინარეობს მავნე აირების

გამოყოფით ან გამოყენებით უნდა ჩატარდეს ცეცხლისაგან მოშორებით გამწოვ კარადაში გამწოვ კარადაში სავენტილაციო დანადგარის მუშაობის შეწყვეტის შემთხვევაში ცდის შესრულება უნდა შეჩერდეს

სინჯარაში ხსნარის გასათბობად ან ასადუღებლად უნდა გამოვიყენოთ მომჭერი თანაც თვალყური უნდა ვადევნოთ რომ სინჯარის თავი არ იყოს მიმართული თავად ჩვენსკენ ან გვერდით მომუშავესაკენ აღნიშნული სამუშაოები უნდა ჩავატაროთ გამწოვ კარადაში

ხსნარის გათბობა-ადუღებისათვის საჭირო სინჯარა დავიჭიროთ მომჭერით და დახრილ მდგომარეობაში შევიტანოთ ალში სითხის მთელი მოცულობა თანაბრად შევათბოთ (აკრძალულია სითხის დენეზე მაღლა სინჯარის გაცხელება) არ შეიძლება სინჯარის შიგთავსის ერთ წერტილში გაცხელება რადგანაც გადახურების შედეგად შეიძლება მოხდეს სითხის ამოშხეფება

სითხის გაცხელების ან ადუღების დროს აკრძალულია ჭურჭელზე დახრა რომ ავიცილოთ სახეზე ან თვალებში შხეფის მოხვედრა

აკრძალულია მასწავლებლის ნებართვის გარეშე ნივთიერების გემოს გასინჯვა და ნივთიერებათა სუნის განსაზღვრა აკრძალულია ქიმიური ჭურჭლიდან წყლის დალევა

აკრძალულია ნებისმიერი ნივთიერების სუნის განსაზღვრა ჭურჭლიდან აირის უშუალო შეყნოსნით სუნის განსაზღვრა ხდება შემდეგნაირად ხელის მსუბუქი მოძრაობით ჩვენსკენ მოვმართოთ ჭურჭლიდან ამოსული აირი და ფრთხილად შევიყნოსოთ

3

გათბობის ან ადუღების შემდეგ ქიმიური ჭურჭელი ელექტროგამაცხელებლიდან უნდა გადმოვიღოთ ტილოთი ამასთან ერთი ხელით უნდა დავიჭიროთ ჭურჭლის ყელი ხოლო მეორე ხელით ndash ჭურჭლის ძირი ცხელი კოლბები უნდა დავდგათ სპეციალურ აზბესტის ბადეზე

ყოველი ლაბორატორიული სამუშაოს დროს უნდა დავიცვათ უსაფრთხოების წესები ხანძრის გაჩენის შემთხვევაში უნდა მივიღოთ შესაბამისი ზომები ხანძრის ჩასაქრობად

და მატერიალური ძვირფასეულობების გადასარჩენად გამოვიყენოთ ხანძარსაწინააღმდეგო საშუალებები ცეცხლმაქარი წყალი ქვიშა გამოვიძახოთ სახანძრო ჯგუფი (ყოველი მოქმედება უნდა მიმდინარეობდეს ორგანიზებულად მასწავლებლის ხელმძღვანელობით) უნდა დავიცვათ დისციპლინა და ვიმოქმედოთ უხმაუროდ

დაშავებულთათვის პირველი დახმარების გაწევაყოველი უბედური შემთხვევისას მივმართოთ მასწავლებელს ან ლაბორანტს

o ცხელი ხსნარით ან ცხელი მინით კანის დამწვრობისას დამწვარი ადგილი ბევრჯერ დავასველოთ 2-იანი კალიუმის პერმანგანატის (KMnO4) ხსნარით შემდეგ წავისვათ დამწვრობის საწინააღმდეგო მალამო

o მჟავას ტუტის ან სხვა რეაქტივების თვალში მოხვედრის შემთხვევაში საჭიროა სასწრაფოდ დავიბანოთ წყლის ჭარბი რაოდენობით 3-5 წთ-ის განმავლობაში და მივმართოთ ექიმს

o რეაქტივის კანზე მოხვედრისას საჭიროა მაშინვე კანის ეს ნაწილი ჩამოვიბანოთ წყლით ტუტის ხსნარის შემთხვევაში რეკომენდირებულია კანის დამუშავება 3-იანი ბორის მჟავათი (H3BO3) მჟავის ხსნარის შემთხვევაში საჭიროა კანის დამუშავება 5-იანი სოდის (NaHCO3) ხსნარით

o მინის ან სხვა საგნით კანის გაჭრის შემთხვევაში საჭიროა ჭრილობა ჩამოვიბანოთ წყლის ძლიერი ჭავლით სისხლდენისას მჭიდროდ შევიხვიოთ და მივმართოთ ექიმს

4

ლაბორატორიული სამუშაო 1ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება

თეორიული ნაწილიხსნარი ეწოდება ჰომოგენურ (ერთგვაროვან) სისტემას რომელიც შედგება ორი ან

რამდენიმე კომპონენტისაგან გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდის ანუ დისპერსიულობის ხარისხის მიხედვით არჩევენ ჭეშმარიტ და კოლოიდურ ხსნარებს ჭეშმარიტ ხსნარში გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე არ აღემატება 10 ანგსტრემს ასეთ ხსნარში არის მოლეკულები ან იონები ეი როცა გასახსნელი ნივთიერება გამხსნელში დანაწილდება მოლეკულებად ან იონებად მიიღება ჭეშმარიტი ხსნარები

კოლოიდური ხნარები ეწოდება ისეთ ხსნარებს რომელშიც გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღწევს 10-100 ანგსტრემამდე ასეთ ხსნარებში არის ეწ კოლოიდური ნალექები რომლებიც წარმოადგენენ მოლეკულათა აგრეგატებს ეს ნაწილაკები თანაბრადაა განაწილებული გამხსნელში რომელსაც სადისპერსიო არე ეწოდება

საერთოდ ყველა ხსნარი წარმოადგენს სისტემას რომელიც შედგება გასახსნელი ნივთიერებისაგან (დისპერსიული ფაზა) და გამხსნელი ნივთიერებისაგან (სადისპერსიო არე)

თუ გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღემატება 100 ანგსტრემს მაშინ მიიღება უხეში დისპერსიული სისტემები რომელთაც ეკუთვნის სუსპენზიები და ემულსიები

სუსპენზია ეწოდება ისეთ უხეშ დისპერსიულ სისტემას როცა დისპერსიული ფაზა წარმოადგენს მყარ ნივთიერებას და სადისპერსიო არე თხევად ნივთიერებას მაგალითად მღვრიე წყალი სუსპენზიას წარმოადგენს ამ შემთხვევაში თიხის პატარა ნაწილაკები განაწილებულია წყალში

აგრეგატული მდგომარეობის მიხედვით ხსნარები შეიძლება იყოს აირადი თხევადი და მყარი უფრო მეტად გავრცელებული და შესწავლილია თხევადი ხსნარები კერძოდ წყალხსნარები

მრავალი ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს ხსნარებში ქიმიური რეაქციებისათვის ხსნარებში შექმნილია ხელსაყრელი პირობები როგორც მოლეკულების გადანაცვლების ისე მათ ურთიერთდაახლოებისათვის რაც აუცილებელია მოლეკულათა შორის ქიმიური ურთიერთქმედებისათვის

ხსნარები განსხვავდება ქიმიური ნაერთებისაგან იმით რომ ქიმიურ ნართს ზესტად განსაზღვრული წონითი შედგენილობა აქვს ხსნარებს კი არა აქვთ მუდმივი შედგენილობა

ხსნარს ეწოდება განზავებული თუ ერთ-ერთი შემადგენელი კომპონენტის (გახსნილი ნივთიერების) რაოდენობა მცირეა მეორე შემადგენელ კომპონენტზე (გამხსნელზე)

კონცენტრირებული ეწოდება ხსნარს სადაც გამხსნელი ნაკლები რაოდენობითააიმისათვის რომ ნივთიერება გაიხსნას საჭიროა შემცირდეს გასახსნელი

ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა ურთიერთმიზიდვის ძალები რის შედეგად ნივთიერების ამგები ნაწილაკები შორდებიან ერთმანეთს გადადიან გამხსნელში და თანაბრად ნაწილდებიან მასში ამიტომ გახსნა არის გასახსნელი ნივთიერების გამხსნელში თანაბრად განაწილების პროცესი

გახსნის თბული ეფექტიგახსნის თბული ეფექტი ეწოდება (Q) ეწოდება სითბოს იმ რაოდენობას რომელიც

ნივთიერების ერთი მოლის გახსნის დროს გამოიყოფა ან შთაინთქმებაგახსნის სითბოს გამოყოფას თვლიან დადებითად და შთანთქმას უარყოფითადგასხნის დროს სითბოს გამოყოფა ან შთანთქმა დამოკიდებულია ერთის მხრივ

გასახსნელი ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალის შემცირებაზე რომლის დროსაც სითბო შთაინთქმება (-q1) და მეორეს მხრივ სოლვატაციის

5

სითბოზე ხსნარში გადასული გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკები შეიერთებენ წყლის მოლეკულებს და ხდება ეწ ჰიდრატაცია

გახსნის სითბო (Q) ტოლი იქნებაQ = (-q1) + (q2)

თუ q1 lt q2-ზე ხსნარი თბებათუ q1 gt q2 ხსნარი ცივდებათუ q1 = q2 ხსნარი სითბო არ შეიმჩნევაწყალი უნივერსალური გამხსნელია წყალში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები

არ არსებობს არსებობს მხოლოდ პტაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებებინივთერების ხსნადობას წყალში საზღვრავენ მათი ხსნადობის კოეფიციენტებით ხსნადობის კოეფიციენტი ეწოდება გახსნილი ნივთიერების რაოდენობას 100 გ

წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე მაგალითად შაქარი და NaCl წყალში კარგად ხსნადია მაგრამ CaSO4∙2H2O მირედ ხსნადია 100 გ წყალში იხსნება თაბაშირის მხოლოდ 02 გ

აირთა ხსნადობა სითხეებშიაირთა ხსნადობა სითხეებში დამოკიდებულია წნევაზე და გამხსნელის ბუნებაზე

ტემპერატურის მომატებით სითხეში აირთა ხსნადობა წყალში მცირდება წნევის გავლენას სითხეებში აირთა ხსნადობაზე გამოხატავს ჰენრის კანონი

მუდმივი ტემპერატურის პირობებში სითხის მოცემულ რაოდენობაში აირის ხსნადობა მისი წნევის პირდაპირპროპორციულია

აირთა ნარევის შემთხვევაში თითოეული აირი საკუთარი პარციალური წნევის პროპორციული რაოდენობით იხსნება

სითხის სითხეში ხსნადობა ტემპერატურის გაზრდით იზრდება ზოგჯერ სითხეები ერთმანეთში განუსაზღვრელი რაოდენობით იხსნებიან მაგალითად სპირტი და წყალი არის სითხეები რომლებიც ერთმანეთს არ ერევიან მაგალითად სპირტი და ბენზინი

მყარი ნივთიერების ხსნადობაზე საერთოდ დადებით გავლენას ახდენს ტემპერატურის გაზრდა მაგრამ არის შემთხვევები როცა ტემპერატურის ზრდა არ ახდენს გავლენას სხნადობაზე ან მცირდება კიდეც მაგ Ca(OH)2ndashის Li2SO4-ის ხსნადობა ტემპერატურის მომატებით ნცირდება მაგ NaCl-ის ხსნადობა 20ordmC-ზე ცივ წყალში უდრის 36 გრამს 100ordmC-ზე კი უდრის 391 გრამს ეი თითქმის ერთნაირია

ხსნარების მომზადებალაბორატორიაში საჭიროა მჟავათა ტუტეთა და მარილთა განსაზღვრული

კონცენტრაციის ხსნარები ქიმიურ პრაქტიკაში უფრო მეტად იხმარება პროცენტული მოლური და ნორმალური ხსნარები

პროცენტული ხსნარი გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 100 გრამში (წონითი პროცენტი) ასე მაგალითად სუფრის მარილის 20-იანი ხსნარის 100 გრამი შეიცავს 20 გრამ სუფრის მარილს (NaCl) და 80 გრამ წყალს

მოლური ხსნარი (M) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-მოლების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-მოლს ხსნარი ერთმოლურია (1M) თუ შიცავს 2 გრამ-მოლს ორმოლურია (2M) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-მოლეკულის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეციმოლურია (01M) და აშ

ნორმალური ხსნარი (N) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-ექვივალენტის რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ერთნორმალურია (1N) თუ შეიცავს 2 გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ორნორმალურია

6

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის ზოგადი წესებიქიმიის ლაბორატორიაში მუშაობის დროს აუცილებელია ლაბორატორიაში მუშაობის

წესების ცოდნა და მათი მკაცრი დაცვასამუშაოს დაწყებამდე საჭიროა ტექნიკური უსაფრთხოების ინსტრუქციის გაცნობა

სამუშაო ადგილი შევინარჩუნოთ სისუფთავესა და წესრიგში არ შეიძლება სამუშაო მაგიდის გადატვირთვა ზედმეტი ნივთებით სამუშაოსათვის საჭირო მეთოდური მითითებები სამუშაო რვეულები ოქმები უნდა დავიცვათ წყლისა და ქიმიური ნივთიერებების მოხვედრისაგან უნდა დავიცვათ აგრეთვე კანი და ტანსაცმელი დაზიანებისაგან მაგიდაზე ან იატაკზე დაღვრილი ან გაბნეული რეაქტივები მაშინვე უნდა ავიღოთ

ზოგადი მოხმარების რეაქტივების მიტანა სამუშაო მაგიდაზე არ შეიძლება თუ კი მოცემული ცდისათვის რეაქტივების რაოდენობა არ არის მითითებული მაშინ მათი აღება შეიძლება მხოლოდ მინიმალური რაოდენობით მშრალ რეაქტივებს იღებენ მშრალი შპატელით ან სპეციალური კოვზით ცდის ჩატარების შემდეგ დარჩენილი რეაქტივების ჩაბრუნება იმავე ქილაში არ შეიძლება

ვერცხლის შემცველი ნაერთები ცდის შემდეგ უნდა ჩაისხას სპეციალურ ქილაში ანალოგიურად სპეციალურ ქილაში უნდა მოთავსდეს ცდის შემდეგ დარჩენილი ლითონებიც

ცდის ჩატარების დროს გაურკვევლობის შემთხვევაში სამუშაოს ჩატარება უნდა შეჩერდეს და განმარტებისათვის მივმართოთ მასწავლებელს

აკრძალულია ცდის ჩატარება ჭუჭყიან ჭურჭელში სასტიკად აკრძალულია მასწავლებლის გაუფრთხილებლად ისეთი ცდების ჩატარება

რომლებიც მოცემულ სამუშაოს არ მიეკუთვნება ახალი ან ხელახალი სამუშაოს შესრულება შეიძლება მასწავლებლის ნებართვით

სამუშაოს დასრულების შემდეგ სამუშაო ადგილი უნდა მოვიყვანოთ წესრიგში გამოვრთოთ ელექტროგამაცხელებელი ხელსაწყოები დავკეტოთ წყლის ონკანი (და გაზის ონკანი - თუ კი გვაქვს)

უსაფრთხოების ტექნიკა და თავდაცვის წესები ყოველი ლაბორატორიული სამუშაო რომელიც მიმდინარეობს მავნე აირების

გამოყოფით ან გამოყენებით უნდა ჩატარდეს ცეცხლისაგან მოშორებით გამწოვ კარადაში გამწოვ კარადაში სავენტილაციო დანადგარის მუშაობის შეწყვეტის შემთხვევაში ცდის შესრულება უნდა შეჩერდეს

სინჯარაში ხსნარის გასათბობად ან ასადუღებლად უნდა გამოვიყენოთ მომჭერი თანაც თვალყური უნდა ვადევნოთ რომ სინჯარის თავი არ იყოს მიმართული თავად ჩვენსკენ ან გვერდით მომუშავესაკენ აღნიშნული სამუშაოები უნდა ჩავატაროთ გამწოვ კარადაში

ხსნარის გათბობა-ადუღებისათვის საჭირო სინჯარა დავიჭიროთ მომჭერით და დახრილ მდგომარეობაში შევიტანოთ ალში სითხის მთელი მოცულობა თანაბრად შევათბოთ (აკრძალულია სითხის დენეზე მაღლა სინჯარის გაცხელება) არ შეიძლება სინჯარის შიგთავსის ერთ წერტილში გაცხელება რადგანაც გადახურების შედეგად შეიძლება მოხდეს სითხის ამოშხეფება

სითხის გაცხელების ან ადუღების დროს აკრძალულია ჭურჭელზე დახრა რომ ავიცილოთ სახეზე ან თვალებში შხეფის მოხვედრა

აკრძალულია მასწავლებლის ნებართვის გარეშე ნივთიერების გემოს გასინჯვა და ნივთიერებათა სუნის განსაზღვრა აკრძალულია ქიმიური ჭურჭლიდან წყლის დალევა

აკრძალულია ნებისმიერი ნივთიერების სუნის განსაზღვრა ჭურჭლიდან აირის უშუალო შეყნოსნით სუნის განსაზღვრა ხდება შემდეგნაირად ხელის მსუბუქი მოძრაობით ჩვენსკენ მოვმართოთ ჭურჭლიდან ამოსული აირი და ფრთხილად შევიყნოსოთ

3

გათბობის ან ადუღების შემდეგ ქიმიური ჭურჭელი ელექტროგამაცხელებლიდან უნდა გადმოვიღოთ ტილოთი ამასთან ერთი ხელით უნდა დავიჭიროთ ჭურჭლის ყელი ხოლო მეორე ხელით ndash ჭურჭლის ძირი ცხელი კოლბები უნდა დავდგათ სპეციალურ აზბესტის ბადეზე

ყოველი ლაბორატორიული სამუშაოს დროს უნდა დავიცვათ უსაფრთხოების წესები ხანძრის გაჩენის შემთხვევაში უნდა მივიღოთ შესაბამისი ზომები ხანძრის ჩასაქრობად

და მატერიალური ძვირფასეულობების გადასარჩენად გამოვიყენოთ ხანძარსაწინააღმდეგო საშუალებები ცეცხლმაქარი წყალი ქვიშა გამოვიძახოთ სახანძრო ჯგუფი (ყოველი მოქმედება უნდა მიმდინარეობდეს ორგანიზებულად მასწავლებლის ხელმძღვანელობით) უნდა დავიცვათ დისციპლინა და ვიმოქმედოთ უხმაუროდ

დაშავებულთათვის პირველი დახმარების გაწევაყოველი უბედური შემთხვევისას მივმართოთ მასწავლებელს ან ლაბორანტს

o ცხელი ხსნარით ან ცხელი მინით კანის დამწვრობისას დამწვარი ადგილი ბევრჯერ დავასველოთ 2-იანი კალიუმის პერმანგანატის (KMnO4) ხსნარით შემდეგ წავისვათ დამწვრობის საწინააღმდეგო მალამო

o მჟავას ტუტის ან სხვა რეაქტივების თვალში მოხვედრის შემთხვევაში საჭიროა სასწრაფოდ დავიბანოთ წყლის ჭარბი რაოდენობით 3-5 წთ-ის განმავლობაში და მივმართოთ ექიმს

o რეაქტივის კანზე მოხვედრისას საჭიროა მაშინვე კანის ეს ნაწილი ჩამოვიბანოთ წყლით ტუტის ხსნარის შემთხვევაში რეკომენდირებულია კანის დამუშავება 3-იანი ბორის მჟავათი (H3BO3) მჟავის ხსნარის შემთხვევაში საჭიროა კანის დამუშავება 5-იანი სოდის (NaHCO3) ხსნარით

o მინის ან სხვა საგნით კანის გაჭრის შემთხვევაში საჭიროა ჭრილობა ჩამოვიბანოთ წყლის ძლიერი ჭავლით სისხლდენისას მჭიდროდ შევიხვიოთ და მივმართოთ ექიმს

4

ლაბორატორიული სამუშაო 1ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება

თეორიული ნაწილიხსნარი ეწოდება ჰომოგენურ (ერთგვაროვან) სისტემას რომელიც შედგება ორი ან

რამდენიმე კომპონენტისაგან გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდის ანუ დისპერსიულობის ხარისხის მიხედვით არჩევენ ჭეშმარიტ და კოლოიდურ ხსნარებს ჭეშმარიტ ხსნარში გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე არ აღემატება 10 ანგსტრემს ასეთ ხსნარში არის მოლეკულები ან იონები ეი როცა გასახსნელი ნივთიერება გამხსნელში დანაწილდება მოლეკულებად ან იონებად მიიღება ჭეშმარიტი ხსნარები

კოლოიდური ხნარები ეწოდება ისეთ ხსნარებს რომელშიც გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღწევს 10-100 ანგსტრემამდე ასეთ ხსნარებში არის ეწ კოლოიდური ნალექები რომლებიც წარმოადგენენ მოლეკულათა აგრეგატებს ეს ნაწილაკები თანაბრადაა განაწილებული გამხსნელში რომელსაც სადისპერსიო არე ეწოდება

საერთოდ ყველა ხსნარი წარმოადგენს სისტემას რომელიც შედგება გასახსნელი ნივთიერებისაგან (დისპერსიული ფაზა) და გამხსნელი ნივთიერებისაგან (სადისპერსიო არე)

თუ გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღემატება 100 ანგსტრემს მაშინ მიიღება უხეში დისპერსიული სისტემები რომელთაც ეკუთვნის სუსპენზიები და ემულსიები

სუსპენზია ეწოდება ისეთ უხეშ დისპერსიულ სისტემას როცა დისპერსიული ფაზა წარმოადგენს მყარ ნივთიერებას და სადისპერსიო არე თხევად ნივთიერებას მაგალითად მღვრიე წყალი სუსპენზიას წარმოადგენს ამ შემთხვევაში თიხის პატარა ნაწილაკები განაწილებულია წყალში

აგრეგატული მდგომარეობის მიხედვით ხსნარები შეიძლება იყოს აირადი თხევადი და მყარი უფრო მეტად გავრცელებული და შესწავლილია თხევადი ხსნარები კერძოდ წყალხსნარები

მრავალი ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს ხსნარებში ქიმიური რეაქციებისათვის ხსნარებში შექმნილია ხელსაყრელი პირობები როგორც მოლეკულების გადანაცვლების ისე მათ ურთიერთდაახლოებისათვის რაც აუცილებელია მოლეკულათა შორის ქიმიური ურთიერთქმედებისათვის

ხსნარები განსხვავდება ქიმიური ნაერთებისაგან იმით რომ ქიმიურ ნართს ზესტად განსაზღვრული წონითი შედგენილობა აქვს ხსნარებს კი არა აქვთ მუდმივი შედგენილობა

ხსნარს ეწოდება განზავებული თუ ერთ-ერთი შემადგენელი კომპონენტის (გახსნილი ნივთიერების) რაოდენობა მცირეა მეორე შემადგენელ კომპონენტზე (გამხსნელზე)

კონცენტრირებული ეწოდება ხსნარს სადაც გამხსნელი ნაკლები რაოდენობითააიმისათვის რომ ნივთიერება გაიხსნას საჭიროა შემცირდეს გასახსნელი

ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა ურთიერთმიზიდვის ძალები რის შედეგად ნივთიერების ამგები ნაწილაკები შორდებიან ერთმანეთს გადადიან გამხსნელში და თანაბრად ნაწილდებიან მასში ამიტომ გახსნა არის გასახსნელი ნივთიერების გამხსნელში თანაბრად განაწილების პროცესი

გახსნის თბული ეფექტიგახსნის თბული ეფექტი ეწოდება (Q) ეწოდება სითბოს იმ რაოდენობას რომელიც

ნივთიერების ერთი მოლის გახსნის დროს გამოიყოფა ან შთაინთქმებაგახსნის სითბოს გამოყოფას თვლიან დადებითად და შთანთქმას უარყოფითადგასხნის დროს სითბოს გამოყოფა ან შთანთქმა დამოკიდებულია ერთის მხრივ

გასახსნელი ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალის შემცირებაზე რომლის დროსაც სითბო შთაინთქმება (-q1) და მეორეს მხრივ სოლვატაციის

5

სითბოზე ხსნარში გადასული გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკები შეიერთებენ წყლის მოლეკულებს და ხდება ეწ ჰიდრატაცია

გახსნის სითბო (Q) ტოლი იქნებაQ = (-q1) + (q2)

თუ q1 lt q2-ზე ხსნარი თბებათუ q1 gt q2 ხსნარი ცივდებათუ q1 = q2 ხსნარი სითბო არ შეიმჩნევაწყალი უნივერსალური გამხსნელია წყალში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები

არ არსებობს არსებობს მხოლოდ პტაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებებინივთერების ხსნადობას წყალში საზღვრავენ მათი ხსნადობის კოეფიციენტებით ხსნადობის კოეფიციენტი ეწოდება გახსნილი ნივთიერების რაოდენობას 100 გ

წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე მაგალითად შაქარი და NaCl წყალში კარგად ხსნადია მაგრამ CaSO4∙2H2O მირედ ხსნადია 100 გ წყალში იხსნება თაბაშირის მხოლოდ 02 გ

აირთა ხსნადობა სითხეებშიაირთა ხსნადობა სითხეებში დამოკიდებულია წნევაზე და გამხსნელის ბუნებაზე

ტემპერატურის მომატებით სითხეში აირთა ხსნადობა წყალში მცირდება წნევის გავლენას სითხეებში აირთა ხსნადობაზე გამოხატავს ჰენრის კანონი

მუდმივი ტემპერატურის პირობებში სითხის მოცემულ რაოდენობაში აირის ხსნადობა მისი წნევის პირდაპირპროპორციულია

აირთა ნარევის შემთხვევაში თითოეული აირი საკუთარი პარციალური წნევის პროპორციული რაოდენობით იხსნება

სითხის სითხეში ხსნადობა ტემპერატურის გაზრდით იზრდება ზოგჯერ სითხეები ერთმანეთში განუსაზღვრელი რაოდენობით იხსნებიან მაგალითად სპირტი და წყალი არის სითხეები რომლებიც ერთმანეთს არ ერევიან მაგალითად სპირტი და ბენზინი

მყარი ნივთიერების ხსნადობაზე საერთოდ დადებით გავლენას ახდენს ტემპერატურის გაზრდა მაგრამ არის შემთხვევები როცა ტემპერატურის ზრდა არ ახდენს გავლენას სხნადობაზე ან მცირდება კიდეც მაგ Ca(OH)2ndashის Li2SO4-ის ხსნადობა ტემპერატურის მომატებით ნცირდება მაგ NaCl-ის ხსნადობა 20ordmC-ზე ცივ წყალში უდრის 36 გრამს 100ordmC-ზე კი უდრის 391 გრამს ეი თითქმის ერთნაირია

ხსნარების მომზადებალაბორატორიაში საჭიროა მჟავათა ტუტეთა და მარილთა განსაზღვრული

კონცენტრაციის ხსნარები ქიმიურ პრაქტიკაში უფრო მეტად იხმარება პროცენტული მოლური და ნორმალური ხსნარები

პროცენტული ხსნარი გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 100 გრამში (წონითი პროცენტი) ასე მაგალითად სუფრის მარილის 20-იანი ხსნარის 100 გრამი შეიცავს 20 გრამ სუფრის მარილს (NaCl) და 80 გრამ წყალს

მოლური ხსნარი (M) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-მოლების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-მოლს ხსნარი ერთმოლურია (1M) თუ შიცავს 2 გრამ-მოლს ორმოლურია (2M) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-მოლეკულის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეციმოლურია (01M) და აშ

ნორმალური ხსნარი (N) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-ექვივალენტის რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ერთნორმალურია (1N) თუ შეიცავს 2 გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ორნორმალურია

6

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

გათბობის ან ადუღების შემდეგ ქიმიური ჭურჭელი ელექტროგამაცხელებლიდან უნდა გადმოვიღოთ ტილოთი ამასთან ერთი ხელით უნდა დავიჭიროთ ჭურჭლის ყელი ხოლო მეორე ხელით ndash ჭურჭლის ძირი ცხელი კოლბები უნდა დავდგათ სპეციალურ აზბესტის ბადეზე

ყოველი ლაბორატორიული სამუშაოს დროს უნდა დავიცვათ უსაფრთხოების წესები ხანძრის გაჩენის შემთხვევაში უნდა მივიღოთ შესაბამისი ზომები ხანძრის ჩასაქრობად

და მატერიალური ძვირფასეულობების გადასარჩენად გამოვიყენოთ ხანძარსაწინააღმდეგო საშუალებები ცეცხლმაქარი წყალი ქვიშა გამოვიძახოთ სახანძრო ჯგუფი (ყოველი მოქმედება უნდა მიმდინარეობდეს ორგანიზებულად მასწავლებლის ხელმძღვანელობით) უნდა დავიცვათ დისციპლინა და ვიმოქმედოთ უხმაუროდ

დაშავებულთათვის პირველი დახმარების გაწევაყოველი უბედური შემთხვევისას მივმართოთ მასწავლებელს ან ლაბორანტს

o ცხელი ხსნარით ან ცხელი მინით კანის დამწვრობისას დამწვარი ადგილი ბევრჯერ დავასველოთ 2-იანი კალიუმის პერმანგანატის (KMnO4) ხსნარით შემდეგ წავისვათ დამწვრობის საწინააღმდეგო მალამო

o მჟავას ტუტის ან სხვა რეაქტივების თვალში მოხვედრის შემთხვევაში საჭიროა სასწრაფოდ დავიბანოთ წყლის ჭარბი რაოდენობით 3-5 წთ-ის განმავლობაში და მივმართოთ ექიმს

o რეაქტივის კანზე მოხვედრისას საჭიროა მაშინვე კანის ეს ნაწილი ჩამოვიბანოთ წყლით ტუტის ხსნარის შემთხვევაში რეკომენდირებულია კანის დამუშავება 3-იანი ბორის მჟავათი (H3BO3) მჟავის ხსნარის შემთხვევაში საჭიროა კანის დამუშავება 5-იანი სოდის (NaHCO3) ხსნარით

o მინის ან სხვა საგნით კანის გაჭრის შემთხვევაში საჭიროა ჭრილობა ჩამოვიბანოთ წყლის ძლიერი ჭავლით სისხლდენისას მჭიდროდ შევიხვიოთ და მივმართოთ ექიმს

4

ლაბორატორიული სამუშაო 1ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება

თეორიული ნაწილიხსნარი ეწოდება ჰომოგენურ (ერთგვაროვან) სისტემას რომელიც შედგება ორი ან

რამდენიმე კომპონენტისაგან გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდის ანუ დისპერსიულობის ხარისხის მიხედვით არჩევენ ჭეშმარიტ და კოლოიდურ ხსნარებს ჭეშმარიტ ხსნარში გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე არ აღემატება 10 ანგსტრემს ასეთ ხსნარში არის მოლეკულები ან იონები ეი როცა გასახსნელი ნივთიერება გამხსნელში დანაწილდება მოლეკულებად ან იონებად მიიღება ჭეშმარიტი ხსნარები

კოლოიდური ხნარები ეწოდება ისეთ ხსნარებს რომელშიც გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღწევს 10-100 ანგსტრემამდე ასეთ ხსნარებში არის ეწ კოლოიდური ნალექები რომლებიც წარმოადგენენ მოლეკულათა აგრეგატებს ეს ნაწილაკები თანაბრადაა განაწილებული გამხსნელში რომელსაც სადისპერსიო არე ეწოდება

საერთოდ ყველა ხსნარი წარმოადგენს სისტემას რომელიც შედგება გასახსნელი ნივთიერებისაგან (დისპერსიული ფაზა) და გამხსნელი ნივთიერებისაგან (სადისპერსიო არე)

თუ გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღემატება 100 ანგსტრემს მაშინ მიიღება უხეში დისპერსიული სისტემები რომელთაც ეკუთვნის სუსპენზიები და ემულსიები

სუსპენზია ეწოდება ისეთ უხეშ დისპერსიულ სისტემას როცა დისპერსიული ფაზა წარმოადგენს მყარ ნივთიერებას და სადისპერსიო არე თხევად ნივთიერებას მაგალითად მღვრიე წყალი სუსპენზიას წარმოადგენს ამ შემთხვევაში თიხის პატარა ნაწილაკები განაწილებულია წყალში

აგრეგატული მდგომარეობის მიხედვით ხსნარები შეიძლება იყოს აირადი თხევადი და მყარი უფრო მეტად გავრცელებული და შესწავლილია თხევადი ხსნარები კერძოდ წყალხსნარები

მრავალი ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს ხსნარებში ქიმიური რეაქციებისათვის ხსნარებში შექმნილია ხელსაყრელი პირობები როგორც მოლეკულების გადანაცვლების ისე მათ ურთიერთდაახლოებისათვის რაც აუცილებელია მოლეკულათა შორის ქიმიური ურთიერთქმედებისათვის

ხსნარები განსხვავდება ქიმიური ნაერთებისაგან იმით რომ ქიმიურ ნართს ზესტად განსაზღვრული წონითი შედგენილობა აქვს ხსნარებს კი არა აქვთ მუდმივი შედგენილობა

ხსნარს ეწოდება განზავებული თუ ერთ-ერთი შემადგენელი კომპონენტის (გახსნილი ნივთიერების) რაოდენობა მცირეა მეორე შემადგენელ კომპონენტზე (გამხსნელზე)

კონცენტრირებული ეწოდება ხსნარს სადაც გამხსნელი ნაკლები რაოდენობითააიმისათვის რომ ნივთიერება გაიხსნას საჭიროა შემცირდეს გასახსნელი

ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა ურთიერთმიზიდვის ძალები რის შედეგად ნივთიერების ამგები ნაწილაკები შორდებიან ერთმანეთს გადადიან გამხსნელში და თანაბრად ნაწილდებიან მასში ამიტომ გახსნა არის გასახსნელი ნივთიერების გამხსნელში თანაბრად განაწილების პროცესი

გახსნის თბული ეფექტიგახსნის თბული ეფექტი ეწოდება (Q) ეწოდება სითბოს იმ რაოდენობას რომელიც

ნივთიერების ერთი მოლის გახსნის დროს გამოიყოფა ან შთაინთქმებაგახსნის სითბოს გამოყოფას თვლიან დადებითად და შთანთქმას უარყოფითადგასხნის დროს სითბოს გამოყოფა ან შთანთქმა დამოკიდებულია ერთის მხრივ

გასახსნელი ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალის შემცირებაზე რომლის დროსაც სითბო შთაინთქმება (-q1) და მეორეს მხრივ სოლვატაციის

5

სითბოზე ხსნარში გადასული გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკები შეიერთებენ წყლის მოლეკულებს და ხდება ეწ ჰიდრატაცია

გახსნის სითბო (Q) ტოლი იქნებაQ = (-q1) + (q2)

თუ q1 lt q2-ზე ხსნარი თბებათუ q1 gt q2 ხსნარი ცივდებათუ q1 = q2 ხსნარი სითბო არ შეიმჩნევაწყალი უნივერსალური გამხსნელია წყალში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები

არ არსებობს არსებობს მხოლოდ პტაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებებინივთერების ხსნადობას წყალში საზღვრავენ მათი ხსნადობის კოეფიციენტებით ხსნადობის კოეფიციენტი ეწოდება გახსნილი ნივთიერების რაოდენობას 100 გ

წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე მაგალითად შაქარი და NaCl წყალში კარგად ხსნადია მაგრამ CaSO4∙2H2O მირედ ხსნადია 100 გ წყალში იხსნება თაბაშირის მხოლოდ 02 გ

აირთა ხსნადობა სითხეებშიაირთა ხსნადობა სითხეებში დამოკიდებულია წნევაზე და გამხსნელის ბუნებაზე

ტემპერატურის მომატებით სითხეში აირთა ხსნადობა წყალში მცირდება წნევის გავლენას სითხეებში აირთა ხსნადობაზე გამოხატავს ჰენრის კანონი

მუდმივი ტემპერატურის პირობებში სითხის მოცემულ რაოდენობაში აირის ხსნადობა მისი წნევის პირდაპირპროპორციულია

აირთა ნარევის შემთხვევაში თითოეული აირი საკუთარი პარციალური წნევის პროპორციული რაოდენობით იხსნება

სითხის სითხეში ხსნადობა ტემპერატურის გაზრდით იზრდება ზოგჯერ სითხეები ერთმანეთში განუსაზღვრელი რაოდენობით იხსნებიან მაგალითად სპირტი და წყალი არის სითხეები რომლებიც ერთმანეთს არ ერევიან მაგალითად სპირტი და ბენზინი

მყარი ნივთიერების ხსნადობაზე საერთოდ დადებით გავლენას ახდენს ტემპერატურის გაზრდა მაგრამ არის შემთხვევები როცა ტემპერატურის ზრდა არ ახდენს გავლენას სხნადობაზე ან მცირდება კიდეც მაგ Ca(OH)2ndashის Li2SO4-ის ხსნადობა ტემპერატურის მომატებით ნცირდება მაგ NaCl-ის ხსნადობა 20ordmC-ზე ცივ წყალში უდრის 36 გრამს 100ordmC-ზე კი უდრის 391 გრამს ეი თითქმის ერთნაირია

ხსნარების მომზადებალაბორატორიაში საჭიროა მჟავათა ტუტეთა და მარილთა განსაზღვრული

კონცენტრაციის ხსნარები ქიმიურ პრაქტიკაში უფრო მეტად იხმარება პროცენტული მოლური და ნორმალური ხსნარები

პროცენტული ხსნარი გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 100 გრამში (წონითი პროცენტი) ასე მაგალითად სუფრის მარილის 20-იანი ხსნარის 100 გრამი შეიცავს 20 გრამ სუფრის მარილს (NaCl) და 80 გრამ წყალს

მოლური ხსნარი (M) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-მოლების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-მოლს ხსნარი ერთმოლურია (1M) თუ შიცავს 2 გრამ-მოლს ორმოლურია (2M) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-მოლეკულის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეციმოლურია (01M) და აშ

ნორმალური ხსნარი (N) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-ექვივალენტის რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ერთნორმალურია (1N) თუ შეიცავს 2 გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ორნორმალურია

6

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 1ცნობილი კონცენტრაციის ხსნარების მომზადება

თეორიული ნაწილიხსნარი ეწოდება ჰომოგენურ (ერთგვაროვან) სისტემას რომელიც შედგება ორი ან

რამდენიმე კომპონენტისაგან გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდის ანუ დისპერსიულობის ხარისხის მიხედვით არჩევენ ჭეშმარიტ და კოლოიდურ ხსნარებს ჭეშმარიტ ხსნარში გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე არ აღემატება 10 ანგსტრემს ასეთ ხსნარში არის მოლეკულები ან იონები ეი როცა გასახსნელი ნივთიერება გამხსნელში დანაწილდება მოლეკულებად ან იონებად მიიღება ჭეშმარიტი ხსნარები

კოლოიდური ხნარები ეწოდება ისეთ ხსნარებს რომელშიც გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღწევს 10-100 ანგსტრემამდე ასეთ ხსნარებში არის ეწ კოლოიდური ნალექები რომლებიც წარმოადგენენ მოლეკულათა აგრეგატებს ეს ნაწილაკები თანაბრადაა განაწილებული გამხსნელში რომელსაც სადისპერსიო არე ეწოდება

საერთოდ ყველა ხსნარი წარმოადგენს სისტემას რომელიც შედგება გასახსნელი ნივთიერებისაგან (დისპერსიული ფაზა) და გამხსნელი ნივთიერებისაგან (სადისპერსიო არე)

თუ გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკთა სიდიდე აღემატება 100 ანგსტრემს მაშინ მიიღება უხეში დისპერსიული სისტემები რომელთაც ეკუთვნის სუსპენზიები და ემულსიები

სუსპენზია ეწოდება ისეთ უხეშ დისპერსიულ სისტემას როცა დისპერსიული ფაზა წარმოადგენს მყარ ნივთიერებას და სადისპერსიო არე თხევად ნივთიერებას მაგალითად მღვრიე წყალი სუსპენზიას წარმოადგენს ამ შემთხვევაში თიხის პატარა ნაწილაკები განაწილებულია წყალში

აგრეგატული მდგომარეობის მიხედვით ხსნარები შეიძლება იყოს აირადი თხევადი და მყარი უფრო მეტად გავრცელებული და შესწავლილია თხევადი ხსნარები კერძოდ წყალხსნარები

მრავალი ქიმიური რეაქცია მიმდინარეობს ხსნარებში ქიმიური რეაქციებისათვის ხსნარებში შექმნილია ხელსაყრელი პირობები როგორც მოლეკულების გადანაცვლების ისე მათ ურთიერთდაახლოებისათვის რაც აუცილებელია მოლეკულათა შორის ქიმიური ურთიერთქმედებისათვის

ხსნარები განსხვავდება ქიმიური ნაერთებისაგან იმით რომ ქიმიურ ნართს ზესტად განსაზღვრული წონითი შედგენილობა აქვს ხსნარებს კი არა აქვთ მუდმივი შედგენილობა

ხსნარს ეწოდება განზავებული თუ ერთ-ერთი შემადგენელი კომპონენტის (გახსნილი ნივთიერების) რაოდენობა მცირეა მეორე შემადგენელ კომპონენტზე (გამხსნელზე)

კონცენტრირებული ეწოდება ხსნარს სადაც გამხსნელი ნაკლები რაოდენობითააიმისათვის რომ ნივთიერება გაიხსნას საჭიროა შემცირდეს გასახსნელი

ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა ურთიერთმიზიდვის ძალები რის შედეგად ნივთიერების ამგები ნაწილაკები შორდებიან ერთმანეთს გადადიან გამხსნელში და თანაბრად ნაწილდებიან მასში ამიტომ გახსნა არის გასახსნელი ნივთიერების გამხსნელში თანაბრად განაწილების პროცესი

გახსნის თბული ეფექტიგახსნის თბული ეფექტი ეწოდება (Q) ეწოდება სითბოს იმ რაოდენობას რომელიც

ნივთიერების ერთი მოლის გახსნის დროს გამოიყოფა ან შთაინთქმებაგახსნის სითბოს გამოყოფას თვლიან დადებითად და შთანთქმას უარყოფითადგასხნის დროს სითბოს გამოყოფა ან შთანთქმა დამოკიდებულია ერთის მხრივ

გასახსნელი ნივთიერების ამგებ ნაწილაკთა შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალის შემცირებაზე რომლის დროსაც სითბო შთაინთქმება (-q1) და მეორეს მხრივ სოლვატაციის

5

სითბოზე ხსნარში გადასული გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკები შეიერთებენ წყლის მოლეკულებს და ხდება ეწ ჰიდრატაცია

გახსნის სითბო (Q) ტოლი იქნებაQ = (-q1) + (q2)

თუ q1 lt q2-ზე ხსნარი თბებათუ q1 gt q2 ხსნარი ცივდებათუ q1 = q2 ხსნარი სითბო არ შეიმჩნევაწყალი უნივერსალური გამხსნელია წყალში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები

არ არსებობს არსებობს მხოლოდ პტაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებებინივთერების ხსნადობას წყალში საზღვრავენ მათი ხსნადობის კოეფიციენტებით ხსნადობის კოეფიციენტი ეწოდება გახსნილი ნივთიერების რაოდენობას 100 გ

წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე მაგალითად შაქარი და NaCl წყალში კარგად ხსნადია მაგრამ CaSO4∙2H2O მირედ ხსნადია 100 გ წყალში იხსნება თაბაშირის მხოლოდ 02 გ

აირთა ხსნადობა სითხეებშიაირთა ხსნადობა სითხეებში დამოკიდებულია წნევაზე და გამხსნელის ბუნებაზე

ტემპერატურის მომატებით სითხეში აირთა ხსნადობა წყალში მცირდება წნევის გავლენას სითხეებში აირთა ხსნადობაზე გამოხატავს ჰენრის კანონი

მუდმივი ტემპერატურის პირობებში სითხის მოცემულ რაოდენობაში აირის ხსნადობა მისი წნევის პირდაპირპროპორციულია

აირთა ნარევის შემთხვევაში თითოეული აირი საკუთარი პარციალური წნევის პროპორციული რაოდენობით იხსნება

სითხის სითხეში ხსნადობა ტემპერატურის გაზრდით იზრდება ზოგჯერ სითხეები ერთმანეთში განუსაზღვრელი რაოდენობით იხსნებიან მაგალითად სპირტი და წყალი არის სითხეები რომლებიც ერთმანეთს არ ერევიან მაგალითად სპირტი და ბენზინი

მყარი ნივთიერების ხსნადობაზე საერთოდ დადებით გავლენას ახდენს ტემპერატურის გაზრდა მაგრამ არის შემთხვევები როცა ტემპერატურის ზრდა არ ახდენს გავლენას სხნადობაზე ან მცირდება კიდეც მაგ Ca(OH)2ndashის Li2SO4-ის ხსნადობა ტემპერატურის მომატებით ნცირდება მაგ NaCl-ის ხსნადობა 20ordmC-ზე ცივ წყალში უდრის 36 გრამს 100ordmC-ზე კი უდრის 391 გრამს ეი თითქმის ერთნაირია

ხსნარების მომზადებალაბორატორიაში საჭიროა მჟავათა ტუტეთა და მარილთა განსაზღვრული

კონცენტრაციის ხსნარები ქიმიურ პრაქტიკაში უფრო მეტად იხმარება პროცენტული მოლური და ნორმალური ხსნარები

პროცენტული ხსნარი გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 100 გრამში (წონითი პროცენტი) ასე მაგალითად სუფრის მარილის 20-იანი ხსნარის 100 გრამი შეიცავს 20 გრამ სუფრის მარილს (NaCl) და 80 გრამ წყალს

მოლური ხსნარი (M) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-მოლების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-მოლს ხსნარი ერთმოლურია (1M) თუ შიცავს 2 გრამ-მოლს ორმოლურია (2M) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-მოლეკულის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეციმოლურია (01M) და აშ

ნორმალური ხსნარი (N) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-ექვივალენტის რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ერთნორმალურია (1N) თუ შეიცავს 2 გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ორნორმალურია

6

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

სითბოზე ხსნარში გადასული გახსნილი ნივთიერების ნაწილაკები შეიერთებენ წყლის მოლეკულებს და ხდება ეწ ჰიდრატაცია

გახსნის სითბო (Q) ტოლი იქნებაQ = (-q1) + (q2)

თუ q1 lt q2-ზე ხსნარი თბებათუ q1 gt q2 ხსნარი ცივდებათუ q1 = q2 ხსნარი სითბო არ შეიმჩნევაწყალი უნივერსალური გამხსნელია წყალში აბსოლუტურად უხსნადი ნივთიერებები

არ არსებობს არსებობს მხოლოდ პტაქტიკულად უხსნადი ნივთიერებებინივთერების ხსნადობას წყალში საზღვრავენ მათი ხსნადობის კოეფიციენტებით ხსნადობის კოეფიციენტი ეწოდება გახსნილი ნივთიერების რაოდენობას 100 გ

წყალში მოცემულ ტემპერატურაზე მაგალითად შაქარი და NaCl წყალში კარგად ხსნადია მაგრამ CaSO4∙2H2O მირედ ხსნადია 100 გ წყალში იხსნება თაბაშირის მხოლოდ 02 გ

აირთა ხსნადობა სითხეებშიაირთა ხსნადობა სითხეებში დამოკიდებულია წნევაზე და გამხსნელის ბუნებაზე

ტემპერატურის მომატებით სითხეში აირთა ხსნადობა წყალში მცირდება წნევის გავლენას სითხეებში აირთა ხსნადობაზე გამოხატავს ჰენრის კანონი

მუდმივი ტემპერატურის პირობებში სითხის მოცემულ რაოდენობაში აირის ხსნადობა მისი წნევის პირდაპირპროპორციულია

აირთა ნარევის შემთხვევაში თითოეული აირი საკუთარი პარციალური წნევის პროპორციული რაოდენობით იხსნება

სითხის სითხეში ხსნადობა ტემპერატურის გაზრდით იზრდება ზოგჯერ სითხეები ერთმანეთში განუსაზღვრელი რაოდენობით იხსნებიან მაგალითად სპირტი და წყალი არის სითხეები რომლებიც ერთმანეთს არ ერევიან მაგალითად სპირტი და ბენზინი

მყარი ნივთიერების ხსნადობაზე საერთოდ დადებით გავლენას ახდენს ტემპერატურის გაზრდა მაგრამ არის შემთხვევები როცა ტემპერატურის ზრდა არ ახდენს გავლენას სხნადობაზე ან მცირდება კიდეც მაგ Ca(OH)2ndashის Li2SO4-ის ხსნადობა ტემპერატურის მომატებით ნცირდება მაგ NaCl-ის ხსნადობა 20ordmC-ზე ცივ წყალში უდრის 36 გრამს 100ordmC-ზე კი უდრის 391 გრამს ეი თითქმის ერთნაირია

ხსნარების მომზადებალაბორატორიაში საჭიროა მჟავათა ტუტეთა და მარილთა განსაზღვრული

კონცენტრაციის ხსნარები ქიმიურ პრაქტიკაში უფრო მეტად იხმარება პროცენტული მოლური და ნორმალური ხსნარები

პროცენტული ხსნარი გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 100 გრამში (წონითი პროცენტი) ასე მაგალითად სუფრის მარილის 20-იანი ხსნარის 100 გრამი შეიცავს 20 გრამ სუფრის მარილს (NaCl) და 80 გრამ წყალს

მოლური ხსნარი (M) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-მოლების რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-მოლს ხსნარი ერთმოლურია (1M) თუ შიცავს 2 გრამ-მოლს ორმოლურია (2M) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-მოლეკულის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეციმოლურია (01M) და აშ

ნორმალური ხსნარი (N) გვიჩვენებს გახსნილი ნივთიერების გრამ-ექვივალენტის რაოდენობას ხსნარის ყოველ 1 ლიტრში ანუ 1000 მილილიტრში

თუ ერთი ლიტრი ხსნარი შეიცავს გახსნილი ნივთიერების ერთ გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ერთნორმალურია (1N) თუ შეიცავს 2 გრამ-ექვივალენტს ხსნარი ორნორმალურია

6

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

(2N) ხოლო თუ შეიცავს გრამ-ექვივალენტის ერთ მეათედს მაშინ ხსნარი დეცინორმალურია (01N) და აშ

ნორმალური ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია ვიცოდეთ რთულ ნივთიერებათა ექვივალენტის გამოანგარიშება

ერთნაირი ნივთიერების ხსნარის ტოლი მოცულობები შეიცავს გახსნილ ნივთიერებათა ექვივალენტურ რაოდენობებს რის გამოც იცინი ტოლი მოცულობებით შედიან ერთმანეთთან რეაქციაში

გარკვეული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გამოითვალოს გასახსნელი ნივთიერების საჭირო რაოდენობა თუ გასახსნელი ნივთიერება კრისტალჰიდრატია მაშინ მხედველობაში უნდა მივიღოთ კრისტალჰიდრატში არსებული წყლის რაოდენობა ეი ანგარიში უნდა ვაწარმოოთ უწყლო მარილზე

გაანგარიშების შემდეგ მოცემული კონცენტრაციის ხსნარისათვის საჭირო ნივთიერება უნდა აიწონოს თუ ის მყარი ნივთიერებაა ხოლო თუ სითხეა აუცილებელია გავიგოთ მისი მოცულობა რადგან სითხის აწონვა პრაქტიკულად ძნელია ამის შემდეგ საჭირო მოცულობის სითხე ჩავასხათ სათანადო მოცულობის კოლბაში თავდაპირველად დავუმატოთ მცირე მოცულობის წყალი შევანჯღრიოთ ფრთხილად და შემდეგ შევავსოთ კოლბა გამოხდილი წყლით ჭდემდე

თუ ხსნარი მზადდება უცნობი კონცენტრაციის ხსნარიდან აუცილებელია განვსაზღვროთ ხსნარის კუთრი წონა არეომეტრის საშუალებით კუთრი წონის მიხედვით კი სპეციალურ ცხრილში (იხ დანართი) შეიძლება გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტარცია

არომეტრით კუთრი წონის განსაზღვრისათვის კარგად გამშრალ 250-300 მილილიტრის მოცულობის ცილინდრში ასხამენ (მისი მოცულობის დაახლოებით 15) გამოსაკვლევ სითხეს და სითხეში ფრთხილად ჩაუშვებენ მშრალ და სუფთა არეომეტრს ისე რომ ის არ ეხებოდეს ცილინდრის კედლებს და სითხეში ცურავდეს შუა ადგილას ამის შემდეგ ჩაინიშნავენ არეომეტრის შკალის იმ დანაყოფს რომელიც თანხვდება ცილინდრში სითხის დონეს

ვთქვათ გოგირდმავას ხსნარის კუთრი წოის გაზომვის დროს ხსნარის დონე დაემთხვა არეომეტრის სკალის 1120 დანაყოფს ეს იმას ნიშნავს რომ მოცემული გოგირდმჟავას კუთრი წონა არის 1120 ამის შემდეგ ცხრილში მოვძებნით აღნიშნული კუთრი წონის მქონე გოგირდმჟავას პროცენტულ კონცენტრაციას აღმოჩნდება რომ 1120 კუთრ წონას პროცენტების სვეტში შეესაბამება რიცხვი 1701 რაც ნიშნავს რომ გოგირდმავას პროცენტული კონცენტრაცია უდრის 1701-ს ეი ხსნარის ყოველი 100 გრამი შეიცავს 1701 გრამ უწყლო გოგირდმჟავას

მაგალითი 1 გოგირდმავას 1N ხსნარის მომზადებავთქვათ გვინდა მოვამზადოთ გოგირდმავას 1N ხსნარი 250 მლ-ის რაოდენობით

1) გავიგოთ რამდენი გრამი უწყლო გოგირდმჟავა არის საჭირო აღნიშნული კონცენტრაციის ხსნარის დასამზადებლად აუცილებელია გავიგოთ გოგირდმჟავას გრამ-

ექვივალენტი გრამ-ექვივალენტი გ ამგვარად

ერთი ლიტრი ანუ 1000 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭიროა რა 49გ H2SO4 ცხადია 250 მლ ხსნარის დასამზადებლად საჭირო იქნება X გ H2SO4 ვადგენთ პროპორციას

1000 მლ ხსნარისათვის - 49 გ H2SO4

250 მლ ხსნარისათვის - X გ H2SO4

7

გ H2SO4

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ამდენად 1225 გ უწყლო H2SO4 უნდა გავხსნათ წყალში ასე რომ ხსნარის მოცულობა იყოს 250 მლ2) გავიგოთ გოგირდმჟავას მოცემული ხსნარის რამდენ გრამშია უწყლო 1225 გ H2SO4 ამისათვის აუცილებელია გავიგოთ ხსნარის პროცენტული კონცენტრაცია პროცენტული კონცენტრაციის გასაგებად კი უნდა განისაზღვროს ხსნარის კუთრი წონა

ვთქვათ H2SO4-ის კუთრი წონა აღმოჩნდა 184 ცხრილში ვპოულობთ რომ მას შეესაბამება 956 ამდენად

956 გ უწყლო H2SO4 - 100 გ ხსნარი 1225 გ უწყლო H2SO4 - X გ ხსნარი

ამგვარად თუ ავიღებთ 128 გ 956-იან H2SO4-ის ხსნარს მასში გვექნება 1225 გ უწყლო H2SO4 მაგრამ რაკი ხსნარის აწონვა ძნელია ვპოულობთ მის მოცულობას3) გავიგოთ რა მოცულობას დაიკავებს 128 გ H2SO4 რომლის კუთრი წონაა 184 ეი მოცემული ხსნარის ყოველი 1 მილილიტრი იწონის 184 გ ამგვარად

184 გ უწყლო H2SO4 - 1მლ128 გ უწყლო H2SO4 - X მლ

მლ

ამრიგად გავიგეთ რომ 250 მლ 01N ხსნარის დასამზადებლად საჭირო ყოფილა 695 მლ 956-იანი H2SO4 რომელიც შეიცავს 128 გ უწყლო H2SO4-ს ეი ავიღებთ 695 მლ H2SO4-ს 2 50 მლ-იან საზომ კოლბაში ჩავასხამთ მცირე რაოდენობით გამოხდილ წყალს და მასში გავხსნით ნელ-ნელა აღნიშნული მოცულობის H2SO4-ს ცილინდს რომლითაც მჟავა გავზომეთ რამდენჯერმე გამოვავლებთ გამოხდილ წყალს ჩავასხამთ კოლბაში რომელშიც მზადდება ხსნარი და ბოლოს კოლბას შევავსებთ ნაჭდევამდე წყლით

ასევე შეგვიძლია დავამზადოთ სხვადასხვა მოლურობისა და ნორმალობის ხსნარები

მაგალითი 2 პროცენტული ხსნარების მომზადებავთქვათ უნდა დავამზადოთ სუფრის მარილის 5-იანი ხსნარი 250 გ-ის

რაოდენობითგავიგოთ რამდენი გრამი NaCl-ია საჭირო 250 გ 5-იანი ხსნარის დასამზადებლად

100 გ ხსნარი - 5 გ NaCl250 გ ხსნარი - X გ NaCl

გ NaCl

ამგვარად უნდა ავწონოთ 125 გ NaCl და გავხსნათ (250-125=2375) 2375 გ გრამ ანუ 2375 მლ გამოხდილ წყალში (1 მლ წყალი იწონის 1გ-ს)

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 მარილის ხსნადობის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით დაახლოებით

40 მლ წყალი და გაზომეთ მისი ტემპერატურა გახსენით მასში KNO3 ნაჯერი ხსნარის მიღებამდე (ეი ფსკერზე უნდა იყოს გაუხსნელი ნაწილი)

ზუსტად აწონილ ფაიფურის ჯამში ჩაასხით 20-25 მლ აღებული ხსნარი და ხელახლა აწონეთ მეორე და პირველი წონათა სხვაობა იქნება ხსნარის წონა ჯამი მოათავსეთ წყლის აბაზანაზე და გაახურეთ ხსნარის გაშრობამდე აცალეთ გაცივება და ისევ აწონეთ თუ ამ წონას გამოაკლებთ ჯამის წონას მიიღებთ გახსნილი KNO3-ის წონას ამგვარად შეიძლება გამოიანგარიშოთ KNO3-ის ხსნადობა მოცემულ ტემპერატურაზე (ხსნადობა იანგარიშება 100 გამხსნელზე)

8

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ცდა 2 ხსნადობის თბური ეფექტის განსაზღვრა ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ წყალი გაზომეთ ტემპერატურა ჩაყარეთ მასში დაფხვნილი 10 გ ამონიუმის ნიტრატი NH4NO3 და იმავე თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ თან თვალი ადევნეთ თერმომეტრაიწერეთ

მეორე ქიმიურ ჭიქაში ჩაასხით 20 მლ გამოხდილი წყალი ჩაყარეთ 15 გ კრისტალური ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 ფრთხილად ურიეთ თერმომეტრით და თვალი ადევნეთ ტემპერატურის ცვლილებას შედეგი ჩაიწერეთ

იგივე ნივთიერება იმდენივე რაოდენობით მოათავსეთ ფაიფურის ჯამში და ფრთხილად გაახურეთ აირის ალზე თან მინის წკირით ურიეთ მარილი ჯერ თავის საკრისტალიზაციო წყალში გაიხსნება შემდეგ თანდათანა ამოშრება და მიიღება უწყლო ნატრიუმის სულფატი Na2SO4 აცალეთ მას გაცივება (ოთახის ტემპერატურამდე) დაფქვით როდინში და გახსენით 20 მლ წყალში თერმომეტრით ფრთხილად ურიეთ და თან თვალყური ადევნეთ ტემპერატურის ჩვენებას შეადარეთ კრისტალური და უწყლო ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 გახსნის სითბო

ცდა 3 ზენაჯერი ხსნარის მიღება სინჯარაში მოათავსეთ კარგად გაფხვიერებული 83 გ ნატრიუმის აცეტატი (ან 5 გ Na2B4O7∙10H2O) დაუმატეთ 5 მლ წყალი და გათბობით მთლიანად გახსენით შემდეგ ხსნარი ფრთხილად (შეუნჯღრევლად) გააცივეთ წყლით მიღებული ხსნარი იქნება ზენაჯერი ხსნარში გახსნილი ნივთიერების პატარა კრისტალი შეიტანეთ და დააკვირდით ზედმეტად გახსნილი ნივთიერების გამოკრისტალების პროცესს ამასთან აღნიშნეთ კრისტალიზაციის თბური ეფექტი

9

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 2ქიმიური წონასწორობა

თეორიული ნაწილიქიმიური რეაქციის ჩაწერის ჩვეულებრივი ხერხი მაგალითად 2H2+O2=2H2O არ

გვაძლევს საშუალებას ვიმსჯელოთ იმის შესახებ თუ როგორ ურთიერთქმედებენ მოლეკულები ეი რეაქციის მექანიზმის შესახებ მოცემული რეაქციის სიჩქარის რაოდენობრივი გამოკვლევა საშუალებას იძლევა გავაკეთოთ დასკვნა რომ წყლის წარმოქმნა ჟანგბადისა და წყალბადის აირადი ნარევისაგან ხდება სულ ცოტა 8 შაულედური სტადიისაგან შემდგარი პროცესის შედეგად ზოგიერთი მათგანი ძალიან სწრაფად მიმდინარეობს მეორენი პირიქით - ნელა ქიმიის ნაწილს რომელიც განიხილავს ქიმიური პროცესების სიჩქარეებსა და მექანიზმებს ასევე მათზე მოქმედ ფაქტორებს ქიმიური კინეტიკა ეწოდება ქიმიური კინეტიკის კანონების ცოდნა იძლევა რეაქციის სიჩქარის რეგულირების საშუალებას ეი ქიმიური პროცესის მართვის საშუალებას ქიმიური კინეტიკის ძირითად კანონზომიერებას წარმოადგენს მოქმედ მასათა კანონი რომლის თანახმად მუდმივი ტემპერატურის პირობებში ქიმიური რეაქციის სიჩქარე მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ნამრავლის პირდაპირპროპორციულია მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხად მაგალითად ზოგადი ტიპის aA+bB=cC რეაქციისათვის კინეტიკური განტოლება შეიძლება ჩაიწეროს შემდეგი სახით

სადაც CA და CB ndash A და B მორეაგირე ნივთიერებების კონცენტრაციებია მოლილ a და b ndash სტექიომეტრიული კოეფიციენტები k ndash რეაქციის სიჩქარის კონსტანტა

რეაქციებს რომლებიც მიმდინარეობენ მხოლოდ ერთი მიმართულებით და მთავრდებიან თუნდაც ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების მთლიანი გარდაქმნით საბოლოო პროდუქტად ეწოდება შეუქცევადი რეაქციები მაგალითად

2KClO3 = 2KCl + 3O2 ან 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

შექცევადი ეწოდება ისეთ რეაქციებს რომლებიც ერთდროულად მიმდინარეობენ ორი ურთიერთსაწინააღმდეგო მიმართულებით შექცევადი რეაქციის განტოლებებში მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ ორ ურთიერთსაწინააღმდეგოდ მიმართულ ისრებს ( )

H2+I22HI შექცევად სისტემაში დროის საწყისი მომენტისათვის იოდის წყალმადთან შერევისას შესაძლებელია მხოლოდ პირდაპირი რეაქცია მორეაგირე ნივთიერებათა ხარჯვასთან ერთად მისი სიჩქარე მცირდება ხოლო წყალბადის იოდიდის დაშლის საპირისპირო რეაქციის სიჩქარე მის დაგროვებასთან ერთად იზრდება დროის გარკვეული მომენტისათვის პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეები თანაბრდება და სისტემაში მყარდება ქიმიური წონასწორობის მდგომარეობა ამ დროს რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების კონცენტრაციას ეწოდება წონასწორული და აღინიშნება კვადრატულ ფრჩხილებში განხილული წონასწორობისათვის

საიდანაც

სადაც Kწ ndash ქიმიური წონასწორობის კონსტანტაKწ შექცევადი პროცესის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია რომელიც

დამოკიდებულია მორეაგირე ნივთიერებათა ბუნებაზე და ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული მათ კონცენტრაციაზე განსაზღვრული ტემპეტარურის პირობებში იგი პირდაპირი და შებრუნებული რეაქციების სიჩქარეთა კონსტანტების თანაფარდობის

10

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ტოლია ამრიგად შექცევადი რეაქციისათვის მოქმედ მასათა კანონის ფორმულირება შემდეგნაირად არის შესაძლებელი

ქიმიური წონასწორობა მყარდება მაშინ როდესაც რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციათა წარმოებული მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტებით ხარისხში შეფარდებული რეაგენტების კონცენტრაციების წარმოებულთან აყვანილება შესაბამის ხარისხში ხდება მუდმივი სიდიდე გარკვეული გარე პირობებისას

ზოგადი aA+bB=cC+dD რეაქციისათვის

tdeg=const

ქიმიური წონასწორობა წარმოადგენს სისტემის მდგომარეობას განსაზღვრის პირობებში თუნდაც ერთ-ერთი მათგანის (მორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაცია წნევა ან ტემპერატურა) შეცვლისას წონასწორობა ირღვევა და გადაინაცვლებს მარჯვნივ ან მარცხნივ კერძოდ კი იმ რეაქციის მიმართულებით რომლის სიჩქარე აღმიჩნდება მეტი წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება განისაზღვრება ლე-შატელიეს პრინციპით თუ წონასწორობაში მყოფ სისტემაზე მოვახდენთ გარე ზემოქმედებას წონასწორობა გადაინაცვლებს იმ მიმართულებით რომელიც ამცირებს ზემოქმედების ეფექტს

1) წონასწორობაში მყოფ სისტემაში ერთ-ერთი მორეაგირე ნივთიერების დამატებითი რაოდენობის შეყვანა აჩქარებს იმ რეაქციას რომლის დროს იგი იხარჯება ლე-შატელიეს პრინციპის შესაბამისად საწყისი ნივთიერებების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას გადაანაცვლებს რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის მხარეს ეი მარჯვნივ ანალოგიურად რეაქციის პროდუქტების კონცენტრაციის გაზრდა წონასწორობას საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნის მიმართულებით გადაანაცვლებს ეი მარცხნივ

2) წონასწორობის გადანაცვლებას წნევის ცვლილებისას შეიძლება ადგილი ჰქონდეს თუ კი რეაქციაში მონაწილეობს აირადი ნივთიერებები წნევის გაზრდა ხელს უწყობს იმ ნივთიერებების წარმოქმნას რომელთაც მოცემულ პირობებში უფრო მცირე მოცულობა უჭირავთ ეი წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მოლების ნაკლები რიცხვის წარმოქმნის მხარეს წნევის შემცირების გამომწვევი გარე ზემოქმედებისას წონასწორობა გადაინაცვლებს აირადი ნივთიერებების მეტი რიცხვის წარმოქმნის მხარეს იმ შემთხვევაში როდესაც რეაქცია მიმდინარეობს აირადი ნივთიერებების მოლების რიცხვის უცვლელად მაგალითად N2+O22NO სისტემაში წნევის ცვლილება წონასწორობის გადანაცვლებას არ იწვევს

3) ტემპერატურის აწევა წონასწორობას გადაანაცვლებს ენდოთერმული რეაქციისაკენ (ΔHgt0) ეი რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის შთანთქმა და პირიქით სისტემაში ტემპერატურის დაწევა იწვევს წონასწორობის გადანაცვლებას ეგზოთერმული რეაქციის (ΔHlt0) მიმართულებით ეი იმ რეაქციისაკენ რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა

ექსპერიმენტული ნაწილიმორეაგირე ნივთიერებათა კონცენტრაციის ცვლილების ზემოქმედება ქიმიური

წონასწორობის გადანაცვლებაზეშექცევად რეაქციაში

FeCl3 + 3KCNS Fe (CNS)3 + 3KClწარმოქმნილ რკინის როდანიდს Fe(CNS)3 აქვს სისხლისფერ-წითელი შეფერილობა ამიტომ მისი კონცენტრაციის ნებისმიერი ცვლილება იწვევს მთელი ხსნარის შეფერილობის შეცვლას ეს იძლევა წონასწორობის გადანაცვლებაზე დაკვირვების საშუალებას მორეაგირე და პროდუქტი ნივთიერებების კონცენტრაციის ცვლილებისას

11

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

სინჯარაში ჩაასხით რკინის ქლორიდის FeCl3 განზავებული ხსნარი სინჯარის დაახლოებით frac34-მდე დაამატეთ კალიუმის როდანიდის KCNS განზავებული ხსნარის 2-3 მლ მიღებული ნარევი შეანჯღრიეთ და თანაბრად გაანაწილეთ 4 სინჯარაში ერთი რომელიმე სინჯარა შეინახეთ შესადარებლად (ეტალონური ხსნარი) მეორეში ჩაამატეთ 2-3 წვეთი კალიუმის როდანიდის KCNS კონცენტრირებული ხსნარი მესამეში ndash რკინის ქლორიდის FeCl3 კონცენტრირებული ხსნარის 2-3 წვეთი მეოთხეში ndash მშრალი ლაკიუმის ქლორიდი KCl შპატელის წვეროთი შესაბამისი რეაგენტების დამატების შემდეგ სამივე სინჯარა შეანჯღრიეთ შეადარეთ მიღებული ხსნარების შეფერილობის ინტენსივობა ეტალონური ხსნარის შეფერილობას ხსნარის შეფერილობის ცვლილების მიხედვით (მუქი ან ღია ეტალონთან შედარებით) განსაზღვრეთ რომელი მიმართულებით გადაინაცვლა წონასწორობა დაკვირვების შედეგები და დასკვნები გააფორმეთ შემდეგი ცხრილის სახით

სინჯარის

მორეაგირე ნივთიერებათა ურთიერთქმედება

ხსნარის შეფერილობის

ცვლილება

Fe(CNS)3

კონცენტრაციის ცვლილება

წონასწორობის გადანაცვლების მიმართულება

1 ეტალონური ხსნარი2 ეტალონური ხსნარი +

KCNS3 ეტალონური ხსნარი + FeCl3

4 ეტალონური ხსნარი + KCl

ექსპერიმენტული მონაცემების საფუძველზე და ლე-შატელიეს პრინციპის გამოყენებით ახსენით წონასწორობის გადანაცვლების მიზეზები ჩაწერეთ წონასწორული კონსტანტის Ko გამოსახულება მოცემული შექცევადი რეაქციისათვის

12

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 3ელექტროლიტთა წყალხსნარები ელექტროლიტური დისოციაცია

თეორიული ნაწილიმრავალრიცხოვანი ფაქტორები მოწმობენ იმას რომ წყალში ხსნადი მრავალი

ნივთიერება წარმოქმნის იონების შემცველ წყალხსნარებს წყალში იონების არსებობის დადგენის უმარტივესი მეთოდი ხსნარის ელექტროგამტარობის განსაზღვრას უკავშირდება ელექტრული დენის გატარების უნარით ხასიათდებიან უმთავრესად არაორგანული მჟავების ფუძეებისა და მარილების წყალხსნარები ნათელია წყალში გახსნისას მჟავეები ფუძეები და მარილები განიცდიან გარდაქმნებს რომლებიც განაპირობებენ მიღებული ხსნარების ელექტროგამტარობას

არემიუსმა შეიმუშავა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია რომელმაც ახსნა ელექტროლიტების ქცევა და მათი მრავალი თვისება

ელექტროლიტები ეწოდება ნივთიერებებს რომელთა ნალღობები ან წყალხსნარები ატარებენ ელექტრულ დენს

ნივთიერებების იონებად დაშლის პროცესს ელექტროლიტური დისოციაცია ეწოდება ამ პროცესის დროს წარმოქმნილ დადებითად დამუხტულ იონებს კათიონები ხოლო უარყოფითად დამუხტელ იონებს ანიონები ეწოდება

ელექტროლიტებს ყოფენ ძლიერ საშუალო და სუსტ ელექტროლიტებად ძლიერ ელექტროლიტებს მიეკუთვნება თითქმის ყველა მარილი (NaCl Na2SO4 Na3PO4) ტუტეები და ზოგიერთი მჟავეები (HNO3 H2SO4 HClO4 HCl HBr HI) წყალხსნარებში ძლიერი ელექტროლიტები პრაქტიკულად მთლიანად დისოცირებენ იონებად მაგ

NaCl Na+ + Cl-

KOH K+ + OH-

სუსტ ელექტროლიტებს მიაკუთვნებენ წყალს ორგანული და არაორგანული მჟავების უმრავლესობას მაგ СН3COOH H2SO3 H2S HCN H2SiO3 ამონიუმის ჰიდროქსიდს NH4OH უმეტესი მეტალების ჰიდროქსიდებს (Cu(OH)2 Zn(OH)2 Al(OH)3) და ზოგიერთ მარილებს ZnCl2 CdCl2 Fe(CNS)3 სუსტი ელექტროლიტები ხსნარში არსებობენ როგორც იონურ ასევე მოლეკულურ ფორმაში ელექტროლიტების დისოციაციის განტოლეებები მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებს შორის სვამენ შექცევადობის ნიშანს () მაგ

NH4OH NH4+ + OH-

CH3COOH CH3COO- + H+

საშუალო სიძლიერის ელექტროლიტებს მიეკუთვნება ზოგიერთი არაორგანული მჟავები მაგალითად ფოსფორმჟავა H3PO4

რაოდენობრივად ელექტროლიტის სიძლიერეს აფასებენ დისოციაციის ხარისხით დისოციაციის ხარისხი გვიჩვენებს მოცემულ ხსნარში იონებად დისოცირებული ელექტროლიტის მოლეკულების რიცხვის ფარდობას ხსნარში მისი მოლეკულების საერთო რიცხვთან

ან სადაც n იონებად დისოცირებული ელექტროლირის მოლეკულების რიცხვი

N ხსნარში ელექტროლიტის მოლეკულების საერთო რიცხვიელექტროლიური დისოციაციის ხარისხი გამოისახება მთელის ნაწილებში ან

პროცენტებში დისოციაციის ხარისხი შეიძლება იცვლებოდეს ნულოდან (დისოცოაცია არ მიმდინარეობს) ერთამდე (სრული დისოციაცია) ელექტროლიტური დისოციაციის ხარისხი დამოკიდებულია გახსნილი და გამხსნელი ნივთიერებების ბუნებაზე ხსნარის კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე ხსნარის განზავებისას დისოციაციის ხარისხი ყოველთვის იზრდება ამიტომ ელექტროლიტების სიძლიერის შეფასება მნიშვნელობით საჭიროა ერთნაირი კონცენტრაციის ხსნარებისათვის ელექტროლიტს უწოდებენ ძლიერს

13

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

თუ კი მის ხსნარში -ს მნიშვნელობა 03-ზე ანუ 30 მეტია საშუალოს თუ კი =230 სუსტს თუ კი 002-ზე ანუ 2-ზე ნაკლებია

სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის უნარიანობის შეფასებისას მიზანშეწონილია Kდ ელექტროლიტის დისოციაციის კონსტანტით სარგებლობა მაგ ძმარმჟავას დისოციაციისათვის რომელიც შემდეგი განტოლებით გამოისახება

CH3COOH CH3COO- + H+

დისოციაციის კონსტანტას გამოსახულებას შემდეგი სახე აქვს

სადაც [CH3COO-] და [H+] არის იონთა კონცენტრაციები მოლილ [CH3COOH] იონებთან წონასწორობაში მყოფი ძმარმჟავას კონცენტრაცია

მოლილდისოციაციის კონსტანტა სუსტი ელექტროლიტების მნიშვნელოვან მახასიათებელს

წარმოადგენს ვინაიდან მიუთითებს მოცემულ ხსნარში მათი მოლეკულების სიმტკიცეზე რაც მცირეა დისოციაციის კონსტანტა მით უფრო სუსტად დისოცირებს ელექტროლიტი და შესაბამისად მით უფრო მდგრადია მისი მოლეკულები Kდ მნიშვნელონა დამოკიდებულია ელექტროლიტისა და გამხსნელის ბუნებაზე ტემპერატურაზე მაგრამ არ არის დამოკიდებული ხსნარში ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე

ზღვის წყალი წარმოადგენს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტროლიტების წყალხსნარს იგი შეიცავს NaCl K2SO4 MgCl2 ტიპის თითქმის მთლიანად დისოცირებული მარილების დიდ რაოდენობას და ამის გამო წარმოადგენს ელექტრული დენის გამტარს ზღვის წყალი ხასიათდება აგრეთვე H2CO3 H2S H3PO4 ტიპის სუსტი და საშუალო სიძლიერის მჟავების წარმოებულთა წონასწორობის რთული სისტემით ასე მაგალითად პირობებზე დამოკიდებულებით ზღვის წყალში შეიძლება იმყოფებოდეს ნახშირმჟავას სხვადასხვა ფორმები

H2CO3 H+ + HCO

HCO3- H+ + CO

ელექტროლიტების ხსნარებში მიმდინარე რეაქციას რომლის დროსაც არ ხდება იონთა მუხტების ცვლილება იონმიმოცვლითი რეაქცია ეწოდება მსგავსი რეაქციების მიმდინარეობისას რეაქციის მიმართულება განისაზღვრება წესით იონმიმოცვლითი რეაქციები პრაქტიკულად შეუქცევადად მიმდინარეობენ მცირედხსნადი ადვილად აქროლადი და მცირედდისოცირებადი ნივთიერების წარმოქმნის მიმართულებით პროცესების არსი სრულად გამოისახება მათი იონურ-მოლეკულური განტოლებების ფორმით ჩაწერისას პირველად წერენ რეაქციის განტოლებას მოლუკულური ფორმით შემდეგ კი რეაქციის იონურ განტოლებას იონურ განტოლებებში ძლიერი ელექტროლიტები ჩაიწერებიან იონების სახით ხოლო მცირედხსნადი და აქროლადი ნივთიერებები ასევე სუსტი ელექტროლიტები მოლეკულების სახით ფორმულასთან მდგომი ისარი ქვევით() აღნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს ნალექის სახით ხოლო ისარი ზევით () ნიშნავს რომ ნივთიერება სცილდება სარეაქციო სფეროს აირის სახით იონებს რომლებიც არ მონაწილეობენ რეაქციაში ეი გვხდებიან განტოლებების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში კვეცავენ შედეგად წერენ შეკვეცილ იონურ განტოლებას იონურ-მოლეკულური განტოლებების შესადგენად რეკომენდირებულია ხსნადობის ცხრილის (იხ ცხრილი 1) სარგებლობა ასევე ცხრილით სადაც მოცემულია ელექტროლიტთა წყალხსნარების დისოციაციის ხარისხები (იხ ცხრილი 1)

იონურ-მოლეკულური განტოლებების შედგენის მაგალითები1მცირედხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციები

14

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3

Ag+ + NO3- + Na+ + Cl- = AgCl + Na+ + NO3

-

რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ერთნაირი Na+ და NO3-

იონების შეკვეცით მიიღებაAg+ + Cl-= AgCl

2 ადვილად აქროლადი ნივთიერებების წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიNa2S + 2HCl = 2NaCl + H2S

2 Na+ + S2- + 2H+ +2Cl - = 2Na+ + 2Cl - + H2SS2- + 2H+ = H2S

3 მცირედდისოცირებადი ნივთიერებების ndash წყლის წარმოქმნით მიმდინარე რეაქციებიKOH + HCl = KCl + H2O

K+ + OH- + H+ + Cl- = K+ + Cl- + H2OOH- + H+ = H2O

ექსპერიმენტული ნაწილი

ცდა 1 სინჯარაში ჩაასხით 1 მლ ბარიუმის ქლორიდის BaCl2 ხსნარი და დაამატეთ ამდენივე ნატრიუმის სულფატის Na2SO4 ხსნარი

რას ამჩნევთ შეადგინეთ რეაქციის განტოლება მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) სახით

ცდა 2 ნატრიუმის კარბონატის Na2CO3 1 მლ ხსნარს დაუმატეთ კალციუმის ქლორიდის CaCl2 1 მლ ხსნარი რომელი ნივთიერება გამოილექება ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 3 სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის აცეტატის CH3COONa ხსნარის 1 მლ და დაამატეთ ამდენივე მარილმჟავას HCl 2N ხსნარი სუნის მიხედვით განსაზღვრეთ რომ რეაქცია მიმდინარეობს ძმარმჟავას წარმოქმნის მხარეს ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 4 ამონიუმის ქლორიდის NH4Cl ხსნარის 1 მლ-ს დაუმატეთ ნატრიუმის ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის დაახლოებით ტოლი მოცულობა მიაქციეთ ყურადღება სუნის წარმოქმნას ჩაწერეთ რეაქციის მოლეკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდა 5 სინჯარაში ჩაასხით სოდის Na2CO3 1 მლ ხსნარი და დაამატეთ 1 მლ მარილმჟავას HCl ხსნარი რას ამჩნევთ ჩაწერეთ რეაქციის მოლუკულური და იონური (სრული და შეკვეცილი) განტოლებები

ცდების დასრულების შემდეგ გააკეთეთ საერთო დასკვნა იონმიმოცვლითი რეაქციების მიმართულების შესახებ

15

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 4წყალბადური მაჩვენებელი

თეორიული ნაწილიდისტილირებული წყალი ხასიათდება ძალიან მცირე ელექტროგამტარობით აქედან

გამომდინარეობს რომ წყალი უმნიშვნელოდ დისოცირებს იონებად ეი მასში მყარდება წონასწორობა განტოლების შესაბამისად

H2O H+ + OH-

აღნიშნული რეაქციისათვის დისოციაციის კონსტანტა განისაზღვრება გამოსახულებით

ტემპერატურისას ეს სიდიდე შეადგენს 1810-16 წყლის წონასწორული კონცენტრაცია პრაქტიკულად მის საერთო კონცენტრაციის ეი 1 ლ-ში წყლის მოლეკულების რიცხვის ტოლია კერძოდ 100018=5556 მოლილ ეს გვაძლევს წყლის წონასწორული კონცენტრაციის დისოციაციის კონსტანტის განტოლებაში ჩასმის საშუალებით რასაც მივყავართ ახალ კონსტანტამდე პირობებში

=110-14 მოლილგანსაზღვრულ ტემპერატურაზე მუდმივ სიდიდეს წყლის იონური წარმოებული

ეწოდებავინაიდან სუფთა წყალი ელექტრონეიტრალურია მისთვის უნდა სრულდებოდეს

ტოლობა=110-7 მოლილ

ამრიგად სუფთა წყალში H+ და OH- იონების მოლური კონცენტრაციები ერთნაირია ხოლო ნებისმიერ წყალხსნარში ისინი იმყოფებიან ისეთი კონცენტრაციით რომ მათი წარმოებული 10-14 ტოლია ტემპერატურის გაზრდისას მნიშვნელობა იქრდება მაგრამ ოთახის ტემპერატურასთან მიახლოებული ტემპერატურისას მისი ზრდა არ ითვალისწინებდა

წყლის იონური წარმოებულის მუდმივობა ერთი სახის იონთა კონცენტრაციის გამოთვლის საშუალებას იძლევა თუ კი ცნობილია მეორე სახის იიონთა კონცენტრაცია კერძოდ

და

ჩვეულებრივ ხსნარში წყალბადიონთა კონცენტრაცია ძალიან მცირეა და მისი გამოსახვა მოსახერხებელია უარყოფითი ლოგარითმის სახით ამ სიდიდეს pH ხსნარის წყალბადური მაჩვენებელი ეწოდება

pH = ndash lg [H+]მსგავსად შეიძლება ჩაიწეროს

pOH = ndash lg [OHndash]გასაგებია რომ pH + pOH = 14

ნეიტრალური გარემოსათვის pH=7 მჟავა გარემოსათვის pHlt7 ტუტე გარემოსათვის pHgt7

ჩვეულებრივ გარემოს დახასიათებისათვის საკმარისია ერთი სახის იონების კონცეტრაციის აღნიშვნა მაგალითად H+ ასე თუ [H+]=10-4 მოლილ pH=ndashlg10-4 = 4 ეი მჟავა გარემოა

16

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

წყალბადური მაჩვენებელი შეიძლება განისაზღვროს თუ ცნობილია ხსნარის მოლური კონცენტრაცია

მაგალითი 1 განსაზღვრეთ HCl 001 M ხსნარის pHამოხსნა ბინარული ელექტროლიტების დისოციაციისას ცალკეული სახის იონების

წარმოქმნილი გ-იონების რიცხვი ელექტროლიტის დაშლილი მოლების რიცხვის ტოლია მარილმჟავას მოლის სრული დაშლისას ხსნარი შეიცავს წყალბადის 001 გ-იონსა და ქლორის 001 გ-იონს ეი [H+]=10-2 შესაბამისად pH=2

მაგალითი 2 გამოთვალეთ KOH 01 M ხსნარის pHამოხსნა KOH სრული დისოციაციისას ხსნარი შეიცავს კალიუმის 01 გ-იონსა და

ჰიდროქსო-ჯგუფის 01 გ-იონს ეი წყალნადიონთა კონცენტრაციას ვსაზღვრავთ თანაფარდობიდან =110-14

pH = ndash lg 10-13=13

ზღვის წყლის pH მნიშვნელობა იცვლება ვიწრო ზღვარში 77-დან 86-მდე მიუხედავად ამისა ზღვის წყლის pH სიდიდის მნიშვნელობა მოცემულ წყალსატევში მიმდინარე რიგი ქიმიური პროცესების სწორი აღქმის საშუალებას იძლევა ასე მაგალითად pH-ის მაქსიმალური მნიშვნელობა შეიმჩნევა ზღვის წყლის ზედაპირულ ფენებში (0-50 მ) ინტენსიური ფოტოსინთეზის პროცესების შედეგად წყალბადური მაჩვენებლის სიდიდე ახასიათებს წყლის ისეთ მნიშვნელოვან თვისებას როგორიცაა ბეტონზე მისი აგრესიული ზემოქმედება ეი სხვადასხვა სამშენებლო მასალების რღვევის უნარს და ყოველთვის ითვალისწინება სამშენებლო ტექნიკაში

წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრადღეისათვის ხსნარის წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრის ყველაზე

გავრცელებული მეთოდიკებს წარმოადგებს ელექტრომეტრული კოლორიმეტრული ხერხები

განსაზღვრის ელექტროქიმიური მეთოდი დაფუძნებულია ისეთი გალვანური ელემენტის ელექტრომემოძრავებელი ძალია განსაზღვრაზე რომელთაგან ერთი ელექტროდი შექცევადია წყალბადიონების მიმართ (მინის ელექტროდი) ხოლო მეორე ელექტროდს (შესადარებელს) გააჩნია მუდმივი პოტენციალი რომელიც არ არის დამოკიდებული განსაზღვრული ხსნარის თვისებებზე გაზომვებს აწარმოებენ ხელსაწყოთი pH-მეტრით

pH-ის მიახლოებით განსაზღვრისათვის სარგებლობენ ინდიკატორებით ეი ნივთიერებებით რომლებიც გარემოს მჟავიანობაზე დამოკიდებულებით იცვლიან თავიანთ შეფერილობას მათ განეკუთვნებია ლაკმუსი ფენოლფტალეინი მეთილნარინჯი სხვადასხვა ინდიკატორთა შეფერილობის ცვლილება ხდება ცალკეული მათგანისათვის pH-ის განსაზღვრული მნიშვნელობისათვის (იხ დანართი 3) pH-ის ცვლილების ფართო დიაპაზონში გარემოს მჟავიანობის განსაზღვრისათვის სარგებლობენ უნივერსალური ინდიკატორით

განსაზღვრის კოლორიმეტრული მეთოდი დაფუძნებულია საკვლევ ხსნარში გარკვეული ინდიკატორის განსაზღვრული რაოდენობის დამატებისას მიღებული შეფერილობის ეტალონური ხსნარების ფერად შკალასთან შედარებაზე

ფერადი შკალა წარმოადგენს სინჯარებს წყალბადიონთა ცნობილი კონცენტრაცის შემდეგი ხსნარებით რომლებიც წინასწარ იყო საკვლევი ხსნარის შეფერილობის შკალის ერთ რომელიმე სინჯარის შეფერილობასთან დამთხვევის შემთხვევაში მათი pH-ის მნიშვნელობები ერთნაირი იქნება

ექსპერიმენტული ნაწილიწყალბადური მაჩვენებლის სიდიდის განსაზღვრა კოლორიმეტრული მეთოდით

17

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

სამუშაო შესდგება ორი ნაწილისაგან1 ეტალონური ხსნარის ფერადი შკალის მომზადება2 საცდელ ხსნარში წყალბადური მაჩვენებლის განსაზღვრა

ფერადი შკალის მოსამზადებლად 5 სინჯარა შეავსეთ (დაახლოებით ნახევრამდე) ხსნარებით ქვემოთ მოყვანილი ცხრილის შესაბამისად შმდეგ თითოეულ სინჯარის შიგთავსს დაამატეთ უნივერსალური ინდიკატორის 5-6 წვეთი და სინჯარები გულდასმით შეანჯღრიეთ განსაზღვრეთ წყალბადის იონების კონცენტრაცია (შესაბამისად pH) თითოეული ხსნარისათის მონაცემები შეიტანეთ ცხრილში

სინჯარის ნომერი

გახსნილი ნივთიერება

ნორმალური კონცენტრაცია

წყალბად-იონთა კონცენტრაცია

მოლილხსნარის

pHხსნარის

შეფერილობა1 HCl 0012 HCl 000013 HCl 00000014 NaOH 0000015 NaOH 0001

18

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 5წყლის სიხისტის განსაზღვრა

თეორიული ნაწილიწყალი ფართოდ გამოიყენება ტექნიკაში მათ შორის ორთქლის ქვაბებში და

სხვადასხვა აგრეგატების გაგრილების სისტემებშიწყლის თვისებებზე მნიშვნელოვან ზეგავლენას ახდენს მასში გახსნილი

ნივთიერებები წყლის ხარისხის ერთ-ერთ მახასიათებელს წარმოადგენს სიხისტეწყლის სიხისტე არის თვისებათა ერთობლიობა რომელიც განპირობებულია

წყალში კალციუმისა Сa2+ და მაგნიუმის Mg2+ იონების შემცველობით თუ ამ იონების კონცენტრაცია დიდია წყალს ხისტს უწოდებენ თუ მცირეა _ რბილს სწორედ ეს იონები ანიჭებენ წყალს სპეციფიკურ თვისებებს

ორთქლის ქვაბებში კალციუმისა და მაგნიუმის ხსნადი მარილების შემცველი წყლები ადუღებისას ქვაბის კედლებზე წარმოქმნიან მინადუღის შრეს რომელიც ცუდად ატარებს სითბოს ეს იწვევს ენერგიის დამატებითი რაოდენობის ხარჯვას გარდა ამისა ხდება ქვაბის ადგილობრივი გადახურება რამაც შეიძლება განაპირობოს ქვაბების აფეთქება ანალოგიურად მინადუღის წარმოქმნა ხდება წყლიანი გაგრილების სისტემის მილების შიგა კედლებზე რომელიც აუარესებს თბომიმოცვლას და გამოყავს სისტემა მწყობრიდან

კალციუმის იონები განაპირობებენ კალციუმოვან სიხისტეს ხოლო მაგნიუმის იონები ndash მაგნიუმოვანს

ასხვავებენ დროებით და მუდმივ სიხისტესდროებითი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განპირობებულია წყალში

კალციუმისა და მაგნიუმის ჰიდროკარბონატების ndash Ca(HCO3)2 და Mg(HCO3)2

არსებობით კარბონატული სიხისტის მქონე წყლის დუღილის დროს ეს მარილები იშლება ნალექის წარმოქმნით რომელიც ჭურჭლის კედლებზე მინადუღის სახით გამოიყოფა

Ca(HCO3)2 = CaCO3darr + CO2uarr + H2OMg(HCO3)2 =Mg(OH)2darr +2CO2uarr

მუდმივი ანუ არაკარბონატული სიხისტე განისაზღვრება წყალში ძლიერი მჟავების კალციუმისა და მაგნიუმის მარილების უმთავრესად სულფატების ნიტრატებისა და ქლორიდების შემცველობით ადუღებისას ეს მარილები არ სცილდება წყალს

წყლის საერთო სიხისტე წარმოადგენს კალციუმოვანი და მაგნიუმოვანი სიხისტეების ჯამს და ისაზღვრება 1 ლ წყალში კალციუმისა და მაგნიუმის იონების მილიგრამ-ექვივალენტების ჯამით

Hსაერთო = Hკარბ + Hარაკარბ

წყლის სიხისტის შემცირების პროცესს წყლის დარბილება ეწოდება დარბილების პროცესი ხორციელდება ორი მეთოდით დალექვის და იონური მიმოცვლის მეთოდებით ისინი შეიძლება განხორციელდეს როგორც ფიზიკური ასევე ქიმიური მეთოდებით კერძოდ დროებით სიხისტეს ამცირებენ წყლის ხანგრძლივი (1 სთ) დუღილით წყლის ქიმიური დამუშავებისას იყენებენ კირს Ca(OH)2 სოდას Na2CO3 ნატრიუმის ფოსფატს Na3PO4

დროებითი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ კირსა და სოდასCa(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3darr + 2H2OMg(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2MgCO3darr + 2H2O Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3darr + NaHCO3

Mg(HCO3)2 + Na2CO3 = MgCO3darr + NaHCO3

19

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

მუდმივი სიხისტის ასაცილებლად იყენებენ სოდასა და ფოსფატებსCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3darr + Na2SO4

MgSO4+ Na2CO3 = MgCO3darr + Na2SO4

3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2darr + 3Na2SO4

3MgSO4+ 2Na3PO4 = Mg3(PO4)2darr + 3Na2SO4

სიხისტის მნიშვნელობის განსაზღვრას დიდი მნიშვნელობა ენიჭება სხვადასხვა ტექნიკური დანიშნულებით წყლის გამოყენების ვარგისიანობის დადგენისას რაოდენობრივად წყლის სიხისტე ისაზღვრება კომპლექსონო-მეტრული მეთოდით რომელიც ეფუძნება კალციუმისა და მაგნიუმის იონების კომპლექსონებთან შიდაკომპლექსური მარილების წარმოქმნას კომპლექსონად გამოიყენება ეთილენდიამინტეტრაძმარმჟავას ორნატრიუმიანი მარილი (კომპლექსონ III ანუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo)

HOOCH2C CH2CHOOH N mdash CH2 mdash CH2 mdash N + Ca2+

NaOOCH2C CH2CHOONa

O C C O O O H2C Ca CH2 + 2H+ N N

NaOOCH2C H2C CH2 CH2CHOONa

ექვივალენტობის წერტილის განსაზღვრისათვის გამოიყენება ინდიკატორი რომელიც კალციუმისა და მაგნიუმის იონების არსებობისას ხსნარს ვარდისფერ შეფერილობას ანიჭებს ხოლო აღნიშნული იონების არ არსებობისას mdash ლურჯს

ინდიკატორის შეფერილობის მკაფიო ცვლილება ხდება ხსნარში წყალბადის იონების განსაზღვრული კონცენტრაციისას (pH=92) რისთვისაც ამიაკის ბუფერული ხსნარი გამოიყენება

ექსპერიმენტული ნაწილიანალიზისათვის საჭირო ჭურჭელი

1) კონუსური კოლბა 250 მლ მოცულობის - 1 ცალი2) მორის პიპეტები 5 მლ მოცულობის -1 ცალი 100 მლ მოცულობის - 1 ცალი3) გრადუირებული პიპეტი 10 მლ მოცულობის - 1 ცალი4) შპატელი - 1 ცალი

ანალიზისათვის საჭირო რეაქივები და ხსნარები 1) ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo005 N ხსნარი ndash 93750 გ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo გადააქვთ 1 ლ-იან საზომ კოლბაში და ავსებენ ჭდემდე დისტილირებული წყლით2) ამონიუმის ბუფერული ხსნარი ndash 1 ლ-იან ცილინდრში შეაქვთ 20 გ ამონიუმის ქლორიდი NH4Cl უმატებენ 100-150 მლ დისტილირებულ წყალს 100 მლ ამონიუმის ჰიდროქსიდის NH4OH კონცენტრირებულ ხსნარს და მოცულობა დაჰყავთ ჭდემდე დისტილირებული წყლით3) ინდიკატორი შავი ერიოქრომი ndash 05 გ შავ ერიოქრომსა და 50 გ ნატრიუმის ქლორიდს სრისავენ ფაიფურის ჯამში ერთგვაროვანი მასის მიღებამდე ინდიკატორს ინახავენ მინის ან პოლიეთილენის მუქ ქილაში

20

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ანალიზის მსვლელობამორის პიპეტით აიღეთ 100 მლ საკვლევი წყალი და გადაასხით კონუსურ კოლბაში

გასატიტრად დაამატეთ 5 მლ ამიაკის ბუფერული ხსნარი და შპატელის წვერით ცოტა მშრალი ინდიკატორი მიღებული ხსნარი გატიტრეთ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარით ვარდისფერი შეფერილობის ლურჯში გადასვლამდე განსაზღვრა გაიმეორეთ ორჯერ და თუ ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo რაოდენობებს შორის სხვაობა 01 მლ არ აღემატება გამოთვალეთ გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo ხსნარის რაოდენობის საშუალო არითმეტიკული მნიშვნელობა ხოლო შემდეგ წყლის სიხისტე შემდეგი ფორმულით

სადაც ndash საერთო სიხისტე მგ-ექვლ ndash ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის ნორმალური კონცენტრაცია გ-ექვლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის საშუალო მნიშვნელობა

მლ1000 ndash გ-ექვ-ის მგ-ექვ-ში გადასაყვანი მამრავლი100 ვსაანალიზოდ აღებული წყლის (ხსნარის) მოვულობა მლვინაიდან ტრილონ lsquolsquoბrsquorsquo-ს ხსნარის კონცენტრაცია წყლის სიხისტის

განსაზღვრა შეიძლება შემდეგი ფორმულით

შედეგების განხილვასიხისტის მიხედვით ახდენენ წყლის კლასიფიკაციას

ძალიან რბილი ndash 15 მგ-ექვლ-მდე რბილი ndash 15-4 მგ-ექვლ საშუალო სიხისტის ndash 4-8 მგ-ექვლ ხისტი ndash 8-12 მგ-ექვლ ძალიან ხისტი ndash 12 მგ-ექვლ-ზე მეტი

21

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 6ქლორიდების შემცველობის განსაზღვრა წყალში (არგენტომეტრული მეთოდი)

თეორიული ნაწილიქლორწყალბადმჟავას (HCl) მარილების რაოდენობა მტკნარ წყალში როგორც წესი

არ აღემატება 40 მგლქლორიდების განსაზღვრის ერთ-ერთ მეთოდს წარმოადგენს მორის

(არგენტონომეტრული) მეთოდიმორის მეთოდი ემყარება ვერცხლის ნიტრატით AgNO3 ქლორიდების დალექვას

ინდიკატორის (კალიუმის ქრომატის K2CrO4 თანაობისას) ნეიტრალურ ან სუსტ ტუტე არეში NaCl + AgNO3 =AgCldarr + NaNO3

წყალში ქლორიდების თანაობისას AgNO3 ურთიერთქმედებს მასთან ნალექის წარმოქმნით ექვივალენტობის წერტილში AgCl დალექვის შემდეგ წარმოიქმნება ვერცხლის ქრომატი რის გამოც ხსნარის ყვითელი შეფერილობა ნარინჯისფერ-წითელი შეფერილობით შეიცვლება

AgNO3 + K2CrO4 = Ag2CrO4 darr + KNO3

მეთოდის სიზუსტე შეადგენს 1-3 მგლ

ანალიზისათვის საჭირო რეაქტივები და ხსნარები1) ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარი ხსნარის 1 მლ ლექავს 1 მგ ქლორს 4791 გ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 კრისტალებს წონიან და ხსნიან საზომ კოლბაში დისტილირებული 1 ლ მოცულობამდე ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 მასას ანგარიშობენ თანაფარდობიდან NaCl + AgNO3 =AgCl + NaNO3

AgNO3 ndash Cl16989 ndash 35457X ndash 10

გ AgNO3 1 ლ-ში2) კალიუმის ქრომატის K2CrO4 10-იანი ხსნარი 100 გ კალიუმის ქრომატს K2CrO4

ხსნიან დისტილირებული წყლის მცირე მოცულობაში წვეთობით უმატებენ ვერცხლის ნიტრატის AgNO3 ხსნარს წვეთობით ღია მოწითალო შეფერილობის წარმოქმნამდე (მასში არსებული ქლორიდების დასალექად) 1-2 დღის შემდეგ ხსნარს ფილტრავენ და ავსებენ 1 ლ-მდე

ანალიზის მსვლელობა100 მლ წყალს (pH 6-10) უმატებენ 1 მლ კალიუმის ქრომატის K2CrO4 5 ხსნარს და

ტიტრავენ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარითქლორიდების შემცველობა ისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash ქლორიდ-იონების შემცველობა მგლ ndash გატიტვრაზე დახარჯული AgNO3 ხსნარის მოცულობა მლ ndash Cl- რაოდენობა რომელიც შეესაბამება AgNO3 ხსნარის 1 მლ (=1) 100 ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ 1000 - გადათვლელი კოეფიციენტი მლ-დან ლ-ზე

22

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 7ტუტიანობის განსაზღვრა

მეთოდი ეფუძნება მარილმჟავათი კარბონატ-იონების ნეიტრალიზაციას ინდიკატორი ndash მეთილორანჟის თანაობისას

ხსნარების მომზადება1) მარილმჟავას 01 ხსნარი ndash 82 მლ ქიმიურად სუფთა მარილმჟავას (კუთრი წონა 119) ხსნიან დისტილირებულ ხსნარში და მოცულობას ავსებენ 1 ლ-მდე მარილმჟავას ზუსტი კონცენტრაციის ხსნარის მომზადება შეიძლება ფიქსანალით2) ინდიკატორი - მეთილორანჟის 01-იანი ხსნარი ndash 01 გ მეთილორანჟი გახსენით მცირე მოცულობის გამოხდილ წყალში და შეავსეთ 100 მლ-მდე

ექსპერიმენტული ნაწილი250 მლ მოცულობის კონუსურ კოლბაში ჩაასხით 50 მლ საანალიზო წყალი წყლის

მოცულობა შეავსეთ 100 მლ-მდე (სინჯს დაუმატეთ 50 მლ გამოხდილი წყალი) დაუმატეთ 2-3 წვეთი მეთილორანჟის ხსნარი და გატიტრეთ 01N მარილმჟავას ხსნარით ყვითელი შეფერილობის ვარდისფერში გადასვლამდე

ანალიზის შედეგების ანგარიშიHტუტიანობა (X მგლ) განისაზღვრება ფორმულით

სადაც ndash სინჯის გატიტვრაზე დახარჯული მარილმჟავას ხსნარის მოცულობა მლ N ndash მარილმჟავას ხსნარის ნორმალობა (01)61 ndash ჰიდროკარბონატ-იონების გრამ-ექვივალენტიV ndash საანალიზოდ აღებული წყლის მოცულობა მლ

მონაცემების გათვალისწინებით ვღებულობთ

თარიღი სინჯის დასახელება კოლბის ნომერი

HCl ნორმალობა

VHCl მლ

მგლ ( )

23

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 8ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით პროცესებს მიეკუთვნება ქიმიური რეაქციები რომელთა შედეგად

იცვლება მორეაგირე ნივთიერებათა შემადგენლობაში შემავალი ელემენტების დაჟანგულობის ხარისხები

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის უმარტივეს მაგალითს წარმოადგენს მარტივი ნივთიერებების - რკინისა და გოგირდისაგან რკინის სულფიდის წარმოქმნა

Fe + S = FeSამ რეაქციის პროცესში რკინის ატომი ორი ელექტრონის დაკარგვით იჟანგება

Fe0ndash 2e- = Fe+2

გოგირდის ატომი ორი ელექტრონის მიერთებით აღდგებაS0 + 2e- = S-2

ორივე პროცესი (ჟანგვა და აღდგენა) მიმდინარეობს ერთდროულადნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს იერთებენ ელექტრონებს

(დაჟანგულობის ხარისხი მცირდება) დამჟანგველი ეწოდება ამასთან დამჟანგველები ყოველთვის აღდგებიან

ნივთიერებებს რომელთა ატომები რეაქციის დროს გასცემენ ელექტრონებს (დაჟანგულობის ხარისხი იზრდება) აღმდგენელი ეწოდება აღმდგენელები იჟანგებიან

ამრიგად აღდგენა ელექტრონების მიერთების ხოლო ჟანგვა - ელექტრონების გაცემის პროცესია

დამჟანგველისა და აღმდგენელის როლი შეიძლება შეასრულოს როგორც მარტივმა ასევე რთულმა ნივთიერებებმა

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შესადგენად უპირველეს ყოვლისა

აუცილებელია მორეაგირე ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტი ნივთიერებების ქიმიური ფორმულის ცოდნა რეაქციის პროდუქტები განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ან ელემენტების ცნობილი თვისებების საფუძველზე შემდეგ საზღვრავენ დამჟანგავსა და აღმდგენს მოცემულ რეაქციაში და მათ დაჟანგულობის ხარისხებს რეაქციამდე და რეაქციის შემდეგ აღმდგენის მიერ გაცემული და დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვი განისაზღვრება ატომებისა და იონების დაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებით

არსებობს ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდი მას საფუძვლად უდევს წესი აღმდგენის მიერ გაცემული ელექტრონების რიცხვი დამჟანგავის მიერ მიერთებული ელექტრონების რიცხვის ტოლია

ჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლების შედგენის ელექტრონული ბალანსის მეთოდის არსი განვიხილოთ მჟავა გარემოში ორვალენტიანი რკინის სულფატის კალიუმის ბიქრომატთან ურთიერთქმედების რეაქციის მაგალითზე

FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ H2Oდაჟანგულობის ხარისხის ცვლილებას განიცდის რკინა Fe+2 და ქრომი Cr+6 ამასთან

რეაქციის სქემიდან ჩანს რომ რკინის დაჟანგულობის ხარისხი გაიზარდა +2-დან +3-მდე ხოლო ქრომის დაჟანგულობის ხარისხი შემცირდა +6-დან +3-მდე შესაბამისად FeSO4

აღმდგენია ხოლო K2Cr2O7 ndash დამჟანგავი1 ვადგენთ ელექტრონულ განტოლებებს და ვპოულობთ დამჟანგავისა და აღმდგენის

კოეფიციენტებს

Fe+2 ndash e- = Fe+3 62Cr+6 + 6e- = 2Cr+3 1

24

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ელექტრონული სქემიდან ჩანს ანგარიში მიზანშეწონილია ქრომის ორი ატომისათვის ~K2Cr2O7 მოლეკულაში ატომთა რიცხვის მიხედვით)

2 რეაქციის განტოლებაში დამჟანგავისა და აღმდგენის წინ ვსვამთ კოეფიციენტებს 6 და 1 ასევე მათი დაჟანგული და აღდგენილი ფორმების პროდუქტების წინ

6FeSO4 + K2Cr2O7 + H2SO4 rarr 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O3 განტოლების მარჯვენა ნაწილში მჟავური ნაშთების რიცხვის მიხედვით ვპოულობთ

კოეფიციენტს მჟავასათვის რეაქციის პროდუქტებში 13 მჟავური ნაშთია SO ამიტომ განტოლების მარცხენა და მარჯვენა ნაწილებში SO იონების რიცხვის გასატოლებლად აუცილებელია რეაქციაში გოგირდმჟავას H2SO4 7 მოლეკულის მონაწილეობა

6FeSO4 + K2Cr2O7 +7H2SO4 = 3Fe2(SO4)3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4+ 7H2Oჟანგვა-აღდგენითი რეაქციის განტოლებაში კოეფიციენტების სისწორის შემოწმება

ხორციელდება ჟანგბადური ბალანსის საშუალებით განტოლების მარჯვენა და მარცხენა ნაწილებში ჟანგბადის ატომების ჯამური რიცხვი უნდა იყოს ტოლი

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 სამ სინჯარაში ჩაასხით კალიუმის პერმანგანატის KMnO4 წყალხსნარის 1-2

მლ ერთ-ერთ მათგანში დაამატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ მეორეში - ამდენივე წყალი მესამეში - ტუტის NaOH კონცენტრირებული ხსნარის 1 მლ შემდეგ თითოეულ სინჯარაში შპატელის წვეროთი შეიტანეთ მშრალი ნატრიუმის სულფიტი Na2SO3სინჯარები შეანჯღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის ფერის ცვლილება თითოეულ სინჯარაში ახსენით მიმდინარე მოვლენები რომლებიც გამოისახებიან შემდეგი განტოლებებით

ა) KMnO4 + H2SO4 + Na2SO3 rarr MnSO4 + Na2SO4 + K2SO4 + H2O ბ) KMnO4 + H2O + Na2SO3 rarr MnO2darr + Na2SO4 + KOH გ) KMnO4 + NaOH + Na2SO3 rarr K2MnO4 + Na2MnO4 + Na2SO4 + H2O

შეადგინეთ ელექტრონული განტოლებები დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ აღმდგენი და დამჟანგავი მიუთითეთ როგორ არის დამოკიდებული KMnO4-ის მჟანგავი თვისებები ხსნარის მჟავურობაზე

ცდა 2 კალიუმის ბიქრომატის K2Cr2O7 ხსნარის 1-2 მლ-ს დაუმატეთ გოგირდმჟავას H2SO4 2N (2 ნორმალური) ხსნარის 1 მლ და შპატელის წვეროთი სინჯარაში შეიტანეთ ნატრიუმის სულფიტის Na2SO3 კრისტალები სინჯარა შეანჟღრიეთ აღნიშნეთ ხსნარის შეფერილობის ცვლილება რომელიც გამოწვეულია რეაქციით

K2Cr2O7 + H2SO4 + Na2SO3 rarr Cr2(SO4)3 + Na2SO4 + K2SO4 + H2Oელექტრონული განტოლებების საფუძველზე დასვით კოეფიციენტები მიუთითეთ

აღმდგენი და დამჟანგავი

25

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 9გალვანური ელემენტები

თეორიული ნაწილიჟანგვა-აღდგენით რეაქციებში ელექტრონების გადასვლა აღმდგენიდან

დამჟანგავისაკენ მიმდინარეობს რეაგენტების უშუალო კონტაქტის დროს ამასთან მსგავსი რეაქციების ჩატარება შეიძლება ისეთ პირობებშიც როდესაც ჟანგვისა და აღდგენის პროცესები სივრცობრივად გაყოფილია ეი აღმდგენი გადასცემს ელექტრონებს დამჟანგავს ელექტროგამტარებით შედეგად წარმოიქმნება ელექტრონების ნაკადი მეტალის გამტარში ეი ელექტრული დენი

მოწყობილობებს რომლებიც ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ ენერგიად გალვანური ელემენტები ეწოდება უმარტივესი გალვანური ელემენტი შეიძლება წარმოიქმნას გამტარით შეერთებული ორი მეტალური ფირფიტით რომელიც ჩაშვებულია ამ მეტალთა მარილების წყალხსნარებში ხსნარებს შორის კონტაქტი ხორციელდება ფოროვანი ტიხრით ან ელექტროლიტური ხიდით განვიხილოთ გალვანური ელემენტი რომელიც შესდგება ერთის მხრივ თუთიის სულფატის ZnSO4 ხსნარში ჩაშვებული თუთიის Zn ფირფიტისაგან მეორეს მხრივ სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარში ჩაშვებული სპილენძის Cu ფირფიტისაგან გარკვეული დროის შემდეგ შეიმჩნევა ქიმიური გარდაქმნები თუთიის ფირფიტა დაიწყებს გახსნას ხოლო სპილენძის ფირფიტაზე ხსნარიდან სპილენძის დალექვა ამის დადასტურება ადვილად შეიძლება მშრალი ფირფიტების აწონვით აღნიშნული ქიმიური გარდაქმნები წარმოადგენს ელექტრონების გადატანის შედეგს სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეში ეს ტიპიური ელექტროქიმიური პროცესია

გალვანური ელემენტის აღსანიშნავად ხშირად გამოიყენება სიმბოლური ჩანაწერი რომელიც მეტად ამარტივებს მის აღწერას მაგალითად განხილული გალვანური ელემენტისათვის

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cuაღნიშნული ჩანაწერის არსი იმაში მდგომარეობს რომ თუთიის ელექტროდი

ჩაშვებულია ორვალენტიანი თუთიის იონების შემცველ ხსნარში ხიდი (||) აკავშირებს პირველ ნახევარელემენტს ორვალენტიანი სპილენძის იონებია შემცველ ხსნართან რომელშიც ჩაშვებულია სპილენძის ელექტროდი

ელექტროქიმიური პროცესების ბუნების გასარკვევად მივმართოთ უფრო მარტივ შემთხვევას წარმოვიდგინოთ წყალში ჩაშვებული მეტალის ფირფიტა წყლის პოლარული მოლეკულების მოქმედებით მეტალის იონები წყდებიან ფირფიტის ზედაპირს და ჰიდრატირებული ფორმით გადადიან თხევად ფაზაში უკანასკნელი ამ დროს იმუხტება დადებითად ხოლო ფირფიტა ელექტრონების სიჭარბის გამო ndash უარყოფითად პროცესის მსვლელობასთან ერთად იზრდება როგორც ფირფიტის ასევე თხევადი ფაზის მუხტი ხსნარის კათიონებსა და ფირფიტის ჭარბ ელექტრონებს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ხარჯზე ფაზათა გაყოფის საზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ნათელია რომ იგი აფერხებს მეთალის იონების თხევად ფაზაში გადასვლის პროცესს ბოლოს მყარდება წონასწორობა რომელიც შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

Me Me +

სადაც ndash მეტალის ატომია ndash მეტალის კათიონი ndash ხსნარში იონების მუხტი და მოწყვეტილი ელექტრონების რიცხვიხსნარში იონების ჰიდრატაციის გათვალისწინებით

Me + H2O Me(H2O) +

26

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

სადაც Me(H2O) ndash მეტალის ჰიდრატირებული იონიამეტალის მისივე მარილის წყალხსნარში ჩაშვებისას წონასწორობა ლე-შატელიეს

პრინციპის შესაბამისად გადაინაცვლებს მარცხნივ და უფრო მეტად რაც უფრო მაღალია ხსნარში მეტალის იონების კონცენტრაცია აქტიური მეტალები რომელთა იონები ხსნარში გადასვლის მაღალი უნარიანობით ხასიათდებიან ამ შემთხვევაშიც დაიმუხტებიან უარყოფითად თუმცა უფრო ნაკლები ხარისხით ვიდრე სუფთა წყალში

როგორც უკვე აღვნიშნეთ ხსნარში მეტალის ჩაშვებისას ფაზათა გაყოფის ზედაპირზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე მეტალისა და მისი გარემომცველ თხევად ფაზას შორის წარმოქმნილ პოტენციალთა სხვაობას ელექტროდული პოტენციალი ეწოდება ეს პოტენციალი წარმოადგენს მყარ ფაზაში მყოფი მეტალის ჟანგვა-აღდგენითი უნარის მახასიათებელს

თუთია-სპილენძის გალვანურ ელემენტში მეტალ თუთიის ზედაპირიდან წყლის პოლარული მოლეკულების უარყოფითი პოლუსებით მიზიდვის გამო თუთიის კათიონები გადადიან ხსნარში მეტალის ზედაპირზე დარჩენილი ელექტრონები მას უარყოფით მუხტს ანიჭებენ შედეგად მეტალისა და ხსნარის გაყოფის ზღვარზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ამ დროს მეტალიდან გამოთავისუფლებული ელექტრონები გამტარის გავლით იწყებენ მოძრაობას სპილენძის ელექტროდისაკენ ეს პროცესები სქემატურად გამოისახება ნახევარრეაქციის განტოლებით ანუ ელექტროქიმიური განტოლებით

A(ndash) Zn0 - 2 = Zn2+

სპილენძის ელექტროდზე მიმდინარეობს საპირისპირო პროცესი კერძოდ კი სპილენძის იონების აღდგენის პროცესი თუთიის ელექტროდიდან გადმოსული ელექტრონები უერთდება ხსნარში არსებულ დეჰიდრატებულ სპილენძის კათიონებს წარმოქმნილი სპილენძის ატომები გამოიყოფა მეტალის სახით მეტალის ზედაპირი იმუხტება დადებითად ხოლო მიმდებარე სითხის შრე უარყოფითად (ანიონების სიჭარბის გამო) წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული შრე ეიგარკვეული პოტენციალთა სხვაობაც შესაბამის ელექტროქიმიურ განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

K(+) Cu2+ + 2 = Cu0

ყოველი ელექტროდის პოტენციალი დამოკუდებულია მეტალის ბენებაზე ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე და ტემპერატურაზე

მაშასადამე ჟანგვა (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ანოდზე ხოლო აღდგენა (ელექტრონების მიერთება) კათოდზე ეს წესი გამოიყენება გამონაკლისის გარეშე ყველა ელექტროქიმიური პროცესებისათვის გალვანურ ელემენტში ანოდი უარყოფითი ელექტროდია კათოდი ndash დადებითი ელექტროდი ჟანგვა-აღდგენითი პროცესების რაოდენობრივი დახასიათებისათვის სარგებლობენ ელექტროდული პოტენციალის სიდიდით ეი პოტენციალთა სხვაობით მეტალსა და მისი მარილის ხსნარს შორის ელექტროდული პოტენციალის უშუალო გაზომვა შეუძლებელია ამიტომ შეთანხმებით ელექტროდულ პოტენციალს საზღვრავენ ეწ სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში რომლის პოტენციალი ნულის ტოლად ითვლება პოტენციალთა სხვაობა გალვანური ელემენტისა რომლის ერთი ნახევარელემენტი სტანდარტული წყალბადის ელექტროდია ხოლო მეორე ndash მოცემულ ხსნარში არსებული მეტალი იწოდება მოცემულ ხსნარში მეტალის ელექტროდულ პოტენციალად მეტალთა აქტიურობის შედარება შეიძლება მაშინ როდესაც ისინი იმყოფებიან ერთნაირ პირობებში ამისათვის სარგებლობენ მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის ცნებით მეტალის სტანდარტული პოტენციალი ეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს რომელიც წარმოიქმნება მეტალის ჩაშვებით თავისი მარილის ხსნარში კათიონის კონცენტრაციით 1 მოლლ გამოთვლილს სტანდარტული წყალბადის ელექტროდთან მიმართებაში ~t=25 და p=1013 კპა) სტანდარტული ჟანგვა-აღდგენითი პოტენციალის სიდიდეები მოყვანილია ცხრილში (იხ ცხრილი 4)

27

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის ზრდის მიხედვითგანლაგებული მეტალები წარმოქმნიან ეწ მეტალთა დაძაბულობის ელექტროქიმიურ მწკრივს

Li Rb K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi Cu Hg Ag Pd Pt Au

მეტალთა დაძაბულობის მწკრივი ახასიათებს მეტალთა ქიმიურ თვისებებს1 ყოველ მეტალს შეუძლია გამოაძევოს (აღადგინოს) მარილთა ხსნარებიდან ის

მეტალები რომლებიც დაძაბულობის მწკრივში დგანან მის შემდეგ2 უარყოფითი სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალის მქონე ეწ დაძაბულობის

რიგში წყალბადამდე მდგომ მეტალებს შეუძლიათ მისი გამოძევება მჟავების ხსნარებიდან (გარდა HNO3)

3 რაც უფრო მცირეა მეტალის სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალი მით მაღალია მისი აღმდგენი თვისებები მაგ დაძაბულობის რიგირ დასაწყისში მდგომი აქტიური მეტალები წყალბადს აძევებენ წყლიდან მაგნიუმი წყალბადს აძევებს მხოლოდ ცხელი წყლიდან მაგნიუმის შემდეგ მდგომი მეტალები ჩვეულებრივ არ რეაგირებენ წყალთან ვინაიდან ზედაპირზე გააჩნიათ დამცავი ოქსიდური აბსკი წყლიდან წყალბადს ვერ აძევებენ წყალბადის შემდეგ მდგომი მეტალები

გალვანურ ელემენტში ანოდი იქნება უმდაბლესი სტანდარტული პოტენციალის მქონე მეტალი

მეტალთა სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობის ცოდნა იძლევა გალვანური ელემენტის ემძ-ის განსაზღვრის საშუალებას რომელიც კათოდისა და ანოდის პოტენციალთა სხვაობის ტოლია ასე მაგ თუთია-სპილენძის ელემენტის ემძ ( ვ)

მეტალის ელექტროდული პოტენციალი დამოკიდებულია ხსნარში მისი იონების კონცენტრაციაზე ეს დამოკიდებულება რაოდენობრივად ნერნსტის ფორმულით გამოისახება

სადაც ndash მეტალისსტანდარტული პოტენციალია ვ ndash პროცესში მონაწილე ელექტრონების რიცხვიndash მეტალის იონების კონცენტრაცია ხსნარში მოლილ

ექსპერიმენტული ნაწილიცდა 1 თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტი

ააწყვეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელენემტი ამისათვის ერთ ჭიქაში თითქმის პირამდე შეავსეთ თუთიის სულფატის ZnSO4 1M ხსნარი და მასში ჩაუშვით თუთიის ფირფიტა მეორეში ჩაასხით ნიკელის სულფატის NiSO4 1M ხსნარი და ჩაუშვით მასში ნიკელის ფირფიტა ხსნარები შეაერთეთ ელექტროლიტურიხიდით ხოლო ფირფიტები გამტარებით შეაერთეთ მგრძნობიარე გალვანომეტრს რა შეიმჩნევა ახსენით ელექტრული დენის წარმოქნა შექმნილ გალვანურ ელემენტში მიუთითეთ ელექტრონების მოძრაობის მიმართულება გარე ჯაჟვით დაწერეთ ელექტროდებზე მიმდინარე ქიმიური რეაქციების განტოლებები გამოთვალეთ თუთია-ნიკელის გალვანური ელემენტის ემძ

ცდა 2 მეტალთა ქიმიური აქტიურობაა) აიღეთ ორი წყლიანი სინჯარა ერთში ჩაუშვით კალციუმის ნაჭერი მეორეში -

თუთიის ნაჭერი რა შეიმჩნევა რომელი მეტალები აძევებენ წყალბადს წყლიდანბ) ერთ სინჯარაში მოათავსეთ თუთიის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის მესამეში -

სპილენძის ნაჭრები ყველა სინჯარაში ჩაამატეთ მარილმჟავას 2N ხსნარი რომელ 28

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

სინჯარაში შეიმჩნევა წყალბადის გამოყოფა დაწერეთ რეაქციის მოლეკულერი და ელექტრონული ფორმულები

გ) ორ სინჯარაში ჩაასხით სპილენძის ქლორიდის ხსნარის CuCl2 რამდენიმე მილილიტრი ერთში ჩაუშვით რკინის ნაჭერი მეორეში - ალუმინის რა წარმოიქმნება მეტალის ნაჭრებზე შეადგინეთ რეაქციის განტოლებები მიუთითეთ რა იჟანგება და რა აღდგება

გააკეთეთ საერთო დასკვნა ხსნარებში მეთალთა ქიმიური აქტიურობის შესახებ

29

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ლაბორატორიული სამუშაო 10მეტალთა კოროზია და მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდები

თეორიული ნაწილიგარემოსთან ურთიერთქმედების შედეგად თვითნებურად მიმდინარე მეტალების

რღვევის ჟანგვაndashაღდგენით პროცესს მეტალთა კოროზია ეწოდებასაზღვაო ტრანსპორტზე მეტალები განიცდიან კოროზიას მათი ზღვის წყალთან და

ზღვის ატმოსფეროსთან ურთიერთქმედების შედეგად კოროზიას განიცდის გემის კორპუსი განსაკუთრებით მისი წყალქვეშა ნაწილი ზედნაშენები და შიგა სათავსოების კონსტრუქციები ასევე გემის ენერგეტიკული დანადგარების დეტალები რომლებიც იმყოფებიან კონტაქტში მტკნარ წყალთან და შიგა წვის ძრავებში წვის პროდუქტებთან

კოროზიული პროცესის მექანიზმის საფუძველზე რომელიც დამოკიდებულია მეტალთან ურთიერთქმედი გარემოს ხასიათზე განასხვავებენ კოროზიის ორ ძირითად სახეს ქიმიურსა და ელექტროქიმიურს

ქიმიური კოროზია მიმდინარეობს მეტალების მშრალ აირებთან (საწვავის წვის პროდუქტებთან) ან თხევად არაელექტროლიტებთან (ბენზინი სოლიარი ნავთი შესაზეთი მასალები) ურთოერთქმედებისას

ქიმიური კოროზიის დროს მეტალი უშუალოდ ურთიერთქმედებს აგრესიულ გარემოსთან ხოლო მათი ურთიერთქმედების პროდუქტები რჩებიან მეტალთა ზედაპირზე (მაგ გოგირდოვანი ნაერთების შემცველი ნავთობპროდუქტების გადაზიდვისას ტანკების შიგა კედლებზე წარმოიქმნება მეტალთა გოგირდოვანი ნაერთები)

ქიმიური კოროზიის მნიშვნელოვან სახესხვაობას წარმოადგენს გაზური კოროზია მეტალების ურთიერთქმედება მაღალი ტემპერატურის პირობებში ისეთ აქტიურ აირებთან როგორიცაა ჟანგბადი O2 გოგირდწყალბადი H2S გოგირდ (IV)-ის ოქსიდი SO2 ჰალოგენები და ხსვა გაზური კოროზია შეიმჩნევა მეტალების მაღალტემპერატურული დამუშავებისას შიგა წვის ძრავებში რეაქტიულ ძრავებში და აშ

ქიმიური კოროზიის დროს მიმდინარეობს ჟანგვაndashაღდგენითი პროცესები რომელთა დროს მეტალთა ელექტრონები უშუალოდ გადადიან დამჟანგავისკენ გარემოს შემადგენელი კომპონენტებისაკენ გაზური კოროზიის ძირითად განტოლებას შემდეგი სახე აქვს

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3ელექტროქიმიური კოროზია ეწოდება ელექტროლიტის გარემოში მეტალის რღვევის

პროცესს ამ შემთხვევაში ქიმიურ პროცესსთან ერთად (ელექტრონების გადაცემა) მიმდინარეობს ელექტრული პროცესებიც (ელექტრონების გადატანა ერთი უბნიდან მეორეში)

ელექტროქიმიურ კოროზიას მიეკუთვნება წყალხსნარში მიმდინარე კოროზიის შემთხვევები ელექტროქიმიურ კოროზიას განიცდიან მაგალითად გემის წყალქვეშა ნაწილები ორთქლის ქვაბები მიწაში გაყვანილი მილები ტენიან ჰაერში არსებული მეტალის კოროზიაც წარმოადგენს ელექტროქიმიურ კოროზიას ელექტროქიმიური კოროზიის შედეგად მეტალთა ჟანგვისას შეიძლება მოხდეს როგორც უხსნადი პროდუქტების (მაგ ჟანგები) წარმოქმნას ასევე იონების სახით მეტალების გადასვლას ხსნარში

ელექტროქიმიური კოროზია გალვანოკოროზიის მექანიზმით მიმდინარეობსგალვანოკოროზია ეწოდება ისეთი მეტალის ჟანგვის პროცესს რომელიც

წარმოადგენს ანოდს თვითნებურად წარმოქმნილ გალვანურ ელემენტშიგემთსაშენი ფოლადი შეიცავს ელექტრონოგამტარ არამეტალურ კომპონენტებს

ცემენტისა და გრაფიტის მარცვლები და სხვა მეტალების მინარევებს რომელთა სტანდარტული პოტენციალი უფრო დადებითია ვიდრე რკინის ძირითადი მასისა

გენთსაშენი ფოლადის ზედაპირზე წყლის თანაობისას წარმოიქმნება მიკრიგალვანური ელემენტების დიდი რაოდენობა კოროზიის ასეთ სახეს

30

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

მიკროგალვანოკოროზია ეწოდება მიკროგალვანოელემენტის ანოდს წარმოადგენს რკინის ძირითადი მასა რომელიც იჟანგება და გარდაიქმნება კოროზიის პროდუქტებად

ანოდიFe ndash 2e- = Fe+2

კოროზიის პირველად პროდუქტს წარმოადგენს რკინა (II)ndashის ჰიდროქსიდი რომელიც წყალში იჟანგება რკინა (III)ndashის ჰიდროქსიდად

Fe+2 + 2OH- = Fe (OH)2darr4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3darr

ზღვის წყალი (pH=76-84) და ბუნებრივი მტკნარი წყალი შეიცავს გახსნილ ჟანგბადს ანოდზე გამოთავისუფლებული ელექტრონები გადაინაცვლებენ კათოდზე რომელიც წარმოადგენსარამეტალურ ელექტრონოგამტარ კომპონენტებს ან ფერადი მეტალების მინარევებს ახდენენ მის პოლარიზაციას და მონაწილეობას ღებულობენ კათოდზე ადსორბირებული ჟანგბადის ადგენის პროცესში

+ კათოდი2H2O + O2 + 4e- = 4OH-

(pH ge 7 ndash ნეიტრალური ან ტუტე გარემო)ჟანგბადი რომელიც ამცირებს კათოდის პოლარიზაციას იწოდება

დეპოლარიზატორად ხოლო ელექტროდულ პროცესებს მიკროგალვანოკოროზიას კათოდური ჟანგბადიანი დეპოლარიზაციით

უჟანგბადო მჟავა გარემოში კათოდზე დეპოლარიზატორს წარმოადგენს წყალბადიონი H+ ასე მაგალითად ნავთობმზიდი ტანკერებით ორგანული მჟავეების შემცველი პირველადი ნედლი ნავთობის გადატანისას მიმდინარეობს კოროზია კათოდური წყალბადიანი დეპოლარიზაციით

+ კათოდი2H + 2e- = H2

uarr(pH lt 7 ndash მჟავა გარემო)

ზღვის წყალი წარმოადგენს ძლიერ მაკოროდირებელ გარემოს ვინაიდან შეიცავს სხვადასხვა მარილების დიდ რაოდენობას ამასთანავე ინტენსიური ბუნებრივი შერევისა და ატმოსფეროსთან შეხების დიდი ზედაპირის გამო იგი შეიცავს გახსნილი ჟანგბადის მნიშვნელოვან რაოდენობას ზღვის წყლის როგორც კოროზიული გარემოს თავისებერებას წარმოადგენს დამჟანგავების ჟანგბადისა (O2) და ქლორის იონების (Cl-) ერთდროული არსებობა ქლორის იონის როლი დაიყვანება მეტალის ზედაპირული დამცავი ფენის დაშლამდე ამიტომ პასიური მდგომარეობისდამყარება მრავალი მეტალისათვის შეუძლებელია ზღვის წყალში

კოროზიას რომელიც წარმოიქმნება ორი სხვადასხვაგვარი მეტალის კონტაქტისას მაკროგალვანოკოროზია ანუ კონტაქტური კოროზია ეწოდება მაკროელემენტის ანოდს წარმოადგენს შედარებით უფრო უარყოფითი ელექტროდული პოტენციალის მქონე მეტალი (იხ დანართი)

მეტალების კოროზიისაგან დასაცავად გამოიყენება სხვადასხვა მეტალით დაფარვის მეთოდი მეტალების აგრესიული გარემოსაგან იზოლაციისათვის თუ კი მეტალი საფარი უფრო აქტიურია ვიდრე დასაცავი მეტალი საფარს ანოდურს უწოდებენ მაგალითად რკინის დაფარვა თუთიითან ქრომით

კათოდური დაფარვა ნაკლებაქტიური მეტალით დაფარვაა მაგალითად რკინის დაფარვა კალათი ან ნიკელით

იმ შემთხვევაში როდესაც დასაცავი კონსტრუქცია (მაგალითად გემის კორპუსი) იმყოფება ელექტროლიტის გარემოში (ზღვის წყალი) გამოიყენება პროტექტორული დაცვის მეთოდი ამისათვის გემის კორპუსზე ამაგრებენ იმ მეტალის ფირფიტებს (ბლოკებს) რომლის ელექტროდული პოტენციალი უფრო მცირეა ვიდრე კონსტრუქციული მეტალის ელექტროდული პოტენციალი ამ დროს წარმოიქმნება გალვანური ელემენტი

31

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

რომელშიც გემის კორპუსი წარმოადგენს კათოდს და არ განიცდის რღვევას პროტექტორი კი იხსნება პროტექტორება გემთმშენებლობაში გამოიყენება ალუმინის თუთიისა და მაგნიუმის შენადნობის ნაკეთობები (ბლოკები)

მეტალთა კოროზია შესამჩნევ ზარალს აყენებს სახალხო მეურნეობას თვლიან რომ ექსპლუატირებადი მეტალის საერთო მასის დაახლოებით 15 განიცდის რღვევას ყოველწლიურად კოროზიის შედეგად

ექსპერიმენტული ნაწილი1 მეტალთა ელექტროქიმიური კოროზია

ცდა 1 მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის წარმოქმნა სხვადასხვაგვარი მეტალების კონტაქტისას

სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ მარილმჟავას 2N ხსნარი და მასში მოათავსეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი დაწერეთ რეაქციის განტოლება ამავე ხსნარში მოათავსეთ სპილენძის ნავთული ისე რომ იგი არ ეხებოდეს თუთიას დარწმუნდით რომ წყალბადის წარმოქმნა სპილენძზე არ ხდება რა შეიმჩნევა ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მაკროგალვანური კოროზიული ელემენტის ელექტროდებზე მიმდინარე პროცესების რეაქციები რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს

ცდა 2 მიკროგალვანოწყვილების წარმოქმნათუთიის გრანულა მოათავსეთ სინჯარაში რომელშიც ჩასხმულია 2ndash3 მლ სპილენძის

სულფატი CuSO4 ხსნარი 2ndash3 წუთის შემდეგ ხსნარი გადაღვარეთ და გრანულა რამოდენიმეჯერ ფრთხილად გარეცხეთ წყლით ორ სინჯარაში ჩაასხით 2ndash2 მლ მარილმჟავას სხნარი ერთndashერთში მოათავსეთ გარეცხილი თუთიის გრანულა მეორეში სპილენძის სულფატის დაუმუშავებელი გრანულა რომელ სინჯარაში ხდება წყალბადის გამოყოფა უფრო ინტენსიურად ახსენით სინჯარაში მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ თუთიაndashსპილენძის მიკროგალვანური კოოზიული ელემენტის წარმოქმნის პროცესის რეაქცია ჩაწერეთ ამ ელემენტის მუშაობისას ელექტროდული პროცესების ამსახველი რეაქციები ცდა 3 ქლორndashიონის ზემოქმედება ელექტროქიმიური კოროზიის სიჩქარეზე

ორ სინჯარაში მოათავსეთ ალუმინის თითო ნაჭერი და დაამატეთ ერთში სპილენძის სულფატის CuSO4 ხსნარი ხოლო მეორეში სპილენძის ქლორიდის CuCl2 ხსნარი შეადარეთ მიმდინარე რეაქციების შეფარდებითი სიჩქარეები და ჩაწერეთ მათი განტოლებები

CuSO4 ხსნარის შემცველ სინჯარაში ჩაასხით ნატრიუმის ქლორიდის რამოდენიმე კრისტალი რა შეიმჩნევა

ახსენით მიმდინარე პროცესები ჩაწერეთ ელექტროდული პროცესების განტოლებები რომლებიც მიმდინარეობსალუმინიndashსპილენძის მიკროგალვანური კოროზიული ელემენტის მუშაობისას რომელი მეტალი წარმოადგენს კათოდს და რომელი ანოდს გააკეთეთ დასკვნა Clndashიონების ელექტროქიმიუ კოროზიის სიჩქარეზე ზემოქმედების შესახებ

2 მეტალების კოროზიისაგან დაცვის მეთოდებიცდა 4 მეტალური საფარის დამცავი თვისებებიაიღეთ მოკალული და მოთუთიებული რკინის ნაჭერი და ქლიბის საშუალებით გაკაწრეთ მათი ზედაპირები დამცავი ზედაპირის ერთიანობის დარღვევით ორ სინჯარაში ჩაასხით კოროზიული ხსნარის 2ndash2 მლ ერთ სინჯარაში მოათავსეთ მოკალული რკინის ნაჭერი ხოლო მეორეში მოთუთიებული რკინის ნაჭერი რომელ შემთხვევაში შეიმჩნევა უსაფაროდ

32

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

დარჩენილი რკინის ზოლის შეფერილობის ინტენსივობა რაც მოწმობს ორვალენტიანი რკინის იონების არსებობას

მიუთითეთ რომელი საფარი წარმოადგენს კათოდურს ხოლო რომელი ანოდურს ჩაწერეთ კათოდსა და ანოდზე მიმდინარე რეაქციის განტოლებები

ცდა 5 კოროზიის ინჰიბიტორის მოქმედებაორ სინჯარაში ჩაასხით 1ndash2 მლ კოროზიული ხსნარი და ერთndashერთ მათგანში ჩაამატეთ

უროტროპინის რანოდენიმე კრისტალიოპივე სინჯარაში მოათავსეთ რკინის მავთულები რა ხდება სინჯარაში ახსენით

მიმდინარე მოვლენები გააკეთეთ დასკვნა რკინის კოროზიის სიჩქარეზე უროტროპინის ზემოქმედების შესახებ

33

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ცხრილი 1 მჟავეების ტუტეებისა და მარილების ხსნადობის ცხრილი(ხსndashხსნადი უndashუხსნადი მხndashმცირედ ხსნადი)

ანიო ნები

კათიონები

H+ K+ Na+ NH Ba2+ Ca2+ Mg2

+ Al3+ Cr3+ Fe2

+ Fe3+ Ni2+ Zn2+ Ag+ Pb2+ Sn2+ Cu2+

OH- ხს ხს ხს ხს მხ უ უ უ უ უ უ უ - უ უ უCl - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხსBr - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ ხს ხსI - ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს ხს უ უ მხ -

S ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - - უ - უ უ უ უ უ უSO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SO ხს ხს ხს ხს უ მხ ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს მხ e ხს ხსPO ხს ხს ხს ხს უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უ უCO ხს ხს ხს ხს უ უ უ - - უ - უ უ უ უ - -SiO უ ხს ხს - უ უ უ უ - უ უ - უ - უ - უNO ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს ხს - ხს

ცხრილი 2 ზოგიერთი მჟავების ფუძეებისა და მარილების დისოციაციის ხარისხები წყალხსნარებში (01 N 18 )

მჟავები ფუძეები აზოტმჟავა HNO3 92 კალიუმის ჰიდროქსიდი KOH 89მარილმჟავა HCl 91 ნატრიუმის ჰიდროქსიდი NaOH 84ბრომწყალბადმაჟავა HBr 90 ამონიუმის ჰიდროქსიდი NH4OH 13იონწყალბადმჟავა HI 90 მარილებიგოგირდმჟავა H2SO4 58 ტიპის (მაგალითად KCl) 83ფოსფორმჟავა H3PO4 36 ტიპის (მაგალითად K2SO4) 75გოგირდოვანი მჟავა H2SO3 20 ტიპის (მაგალითად BaCl2) 75ძმარმჟავა CH3COOH 13 ტიპის (მაგალითად K3PO4) 65ნახშირმჟავა H2CO3 017 ტიპის (მაგალითად AlCl3) 65

გოგირდწალბადმჟავა H2S 007 ტიპის (მაგალითად

CuSO4)40

ბორმჟავა H3BO3 001

34

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

3 ცხრილი ძირითადი ინდიკატორებიინდიკატორის დასახელება

ინდიკატორის შეფერილობა სხვადასხვა გარემოში მჟავა ნეიტრალური ტუტე

ფენოლფტალეინი უფერო(рНlt80)

ღია-ჟოლოსფერი(80ltрНlt98)

ჟოლოსფერი (рНgt98)

ლაკმუსი წითელი(рНlt5)

იისფერი(5ltрНlt8)

ლურჯი(рНgt8)

მეთილნარინჯი წითელი (рНlt31)

ნარინჯისფერი(31ltрНlt44)

ყვითელი(рНgt44)

35

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36

ცხრილი 4 მეტალთა სტანდარტული ელექტროდული პოტენციალები წყალხსნარებში

ელექტროდი ვ

დაჟანგული ფორმა აღდგენილი ფორმა

Li+ Li -3045Rb+ Rb -2925K+ K -2925

Ca2+ Ca -2866Na+ Na -2714

Mg2+ Mg -2363Al3+ Al -1662Ti2+ Ti -1628

Mn2+ Mn -1180Cr2+ Cr -0913Zn2+ Zn -0763Cr3+ Cr -0744Fe2+ Fe -0440Cd2+ Cd -0403Co2+ Co -0277Ni2+ Ni -0250Sn2+ Sn -0136Pb2+ Pb -0126Fe3+ Fe -00362H+ H2 0Bi3+ Bi 0215Cu2+ Cu 0337Cu+ Cu 0521Ag+ Ag 0799Hg2+ Hg 0854Pt2+ Pt 12Au3+ Au 1498Au+ Au 1691

36