Судың негізгі көрсеткіштері туралы жалпы түсініктерді тұжырымдаңдар

Минералды тыңайтқыштар деп өсімдіктердің дамуына әсер ететін және тұрақты өнім алуға септігін тигізетін қосылыстар. Тыңайтқыштардың басым бөлігі егілмес бұрын топыраққа себіледі. Кейбір тыңайтқыш түрлерін өсімдіктердің тамырынсыз қоректендіру үшін қолданады.  Өсімдіктің тканін қалыптастыруға қажетті басты элементтер: оттек, сутек, азот, фосфор, магний, күкірт, кальций, калий және темір. Осылардың ішінде оттек және сутекті ауа және су арқылы алатын болса, азотты алатын тыңайтқыштар келесілер: аммиакты, нитратты, аммиакты-нитратты, амидті тыңайтқыштар.  Ал, фосфорға тоқталар болсақ, фосфор өсімдіктің дем алуына септігін тигізеді. Фосфорды: фосфатты тыңайтқыштан алады.

Өндірістік түрлі процесстерде тұздар кеңінен қолданыс табады. Барлық салалардың ішінде тұздарды ең қажет қылатыны және көп қолданатыны – химия өнеркәсібі. Химия өнеркәсібінде тұз шығарылып қана қоймайды, сонымен қатар, процесстерге өте көп мөлшерде қажет етіледі. Мұнда тұздар қышқыл, сілті, газ және басқа да тұздарды алу үшін шикізат және химиялық өндірістің көмекші материалы ретінде қолданыс тауып отыр. Мұндай химиялық өнеркәсіп ас тұзының аса көп мөлшерін қолданып отыр.

Металлургия өнеркәсібінде тұздарды қара, түсті және жеңіл металдарды дайындау үшін қолданады. Бұл кезде тұздарды шикізат, флюс, тұндырғыш, рудаларды өңдеу реагенттері, электролит компоненттері ретінде қолданады.

Мұнай өнеркәсібінде скважиналарды бұрғылау кезінде барий сульфатын, ал, мұнайды өңдеу кезінде минералды катализаторларды қолданады.

Түрлі тұздарды электроөнеркәсіпте, электродты, аккумуляторлы және элементті өнеркәсіпте, гальванотехникада қолданады.

Шыны өндірісі соданың және натрий сульфатының ірі қолданушысы б.т.

37. Берілген реакция теңдеулері бойынша материалдық баланс теңдеуін құрастыру әдістері

Теңдеу құру арқылы материалдық балансты есептеу кезінде реакцияға түсетін барлық заттар мен өнімдер бір-біріне теңдей (эквивалентті) мөлшерде  болуы керек. Бұл әдісті алғаш рет Вант-Гофф еру және кристаллизация процестерін талдау кезінде қолданған.

Мысалы, бір-біріне эквивалентті мөлшердегі K2SO4 және MgCl2 тұздарының шенит түзу конверсия процесі келесі тұрде жазылады:

K2SO4 +MgCl2 + aH2O = x K2SO4 + yK2Mg(SO4)2*6H2O + z(1000H2O + 25*2KCl + 11MgSO4 + 21 MgCl2)

Жақшаның ішінде 1000 моль суға сәйкес келетін тұздар қоспасы – маточный ерітінді.

Мұндағы белгісіз қоспалардың мөлшерін келесі теңдіктер құру арқылы анықтауға болады:

2Cl-  үшін 1=46z    =>   z=1/46

Mg2+ үшін   1 = y +32z =>   1 = y + 32*(1/46)   =>  y = 7/23

2K+ үшін 1 =x + y + 25z  => 1= x + 7/23  + 25*(1/46) => x=1/46

Қатты фазадағы тұздардың мөлшерін былай анықтайды:

x K2SO4 = 7/46 * 174.3  =26.5г

yK2Mg(SO4)2*6H2O = 7/23 * 402.8 = 122.6г

мұндағы, 174.3 және 402.8 - K2SO4 және K2Mg(SO4)2 тұздарының молекулярлы массалары

Біз, Вант-Гофф мысал ретінде көрген бастапқы және соңғы заттардың мольмен берілген жағдайын ғана қарастырдық. Алайда, материалдық балансты грамм және %-бен берілген кездеде қолданып, есептеуге болады.

38. Тұнбаға түспейтін компонент бойынша есептеу

Егер тұздардың булану немесе кристалдану процестері нәтижесінде бір немесе бірнеше тұз ерітіндіден бөлінбейтін болса, онда, осы тұнбаға түспейтін компоненттер бойынша басқа компоненттердің өзгерісін есептеуге болады.  Бұл есептеуи әдісін А. Финдлей және В. Блесдел ұсынған.

М г келесі құрамды: a% S1, b% S2, c1% S3 және d1% H2O бастапқы ерітіндіні буландыру кезінде S1, және  S2 тұздары бөлінді. Тұнбаға түспеген S3 компоненті бойынша қатты фазаға түсетін х г S1, және у г S2 мөлшерін анықтау керек.

Ол үшін келесі қатынасты тұрғызамыз:

  және

Бұл жерден х және у мәні анықталады.

Мысал келтірейік: 5,2 тонна 30%-тік KCl ерітіндісін 1000С-тан 00С-қа дейін суытқанда тұнбаға түсетін KCl мөлшерін анықтайық.

Бастапқы ерітінді құрамындағы нақты KCl массасын анықтаймыз:  0,30*5,2=1,56 тонна

Бастапқы ерітіндідегі су массасы: 5,2-1,56=3,64 тонна.

Ерігіштік диаграммасы бойынша 00С кезінде ерітіндіде 21% KCl және 79% су болады. Соңғы ерітіндідегі KCl мөлшері келесідей анықталады:

79/21=3,64/х,  бұл жерден  х = 0,967 тонна. Демек, 0,967 тонна KCl ерітіндіде  қалады. Ал, тұнбаға түскен KCl мөлшері: 1,52-0,967=0,593 тонна.

 

39. Судың құрамындағы еріген газдарды анықтау. Оттекті анықтау

Бұл әдіс марганец гидроксидінің сілтілік ортада суда еріген оттекті байланыстыра отырып, жоғары валентті қосылыстарға дейін тотығып, одан соң қышқылдық ортада йодтың (оттекпен байланысқан) эквивалентті мөлшерін тотықтыра отырып қайтадан екі валентті қосылысқа айналуына негізделген. Мұнда бөлінген йод тиосульфатпен титрлеу арқылы анықталады.

Анықтау барысы. Көлемі алдын ала белгілі қақпағы бар ыдысты су қоймасынан алынған сумен үш рет шайқайды да, резеңке түтіктің шыны кигізілген ұшын су төгілетіндей жағдайда ыдыс түбіне жетіп тұратындай етіп салады. Одан кейін (ыдысты тығынмен жаппай тұрып) өлшеуірмен 1 мл марганец хлоридін, 1 мл калий йодидінің сілтілік ерітіндісін қосады да,   ыдыстың ішінде ауа көпіршіктері қалмайтындай тығынмен жауып, жақсылап шайқап араластырады. Осылайша ыдысты титрлегенше қойып қояды (бір тәуліктен артық сақтауға болмайды). Титрлеу алдында 5 мл НСl (2:1) қосады. Сілтілік ортада тұнбаға түскен манганиттер тұнбасы ериді де, йодидтерді тотықтырады, бөлінген иодтан ерітінді сары түске боялады. Осыдан кейін ыдыстың ішіндегісін 250-500 мл құтыға құйып, 0,02 н натрий тиосульфатымен титрлейді. Титрлеуді сұйықтық түсі әлсіз сары болғанша жүргізеді де, оған 1 мл  жаңа дайындалған крахмал ерітіндісін қосып, көк түс жойылғанша титрлеуді жалғастырады.

Есептеу. Суда еріген оттек мөлшерін мына формула бойынша есептейді:

С = (8 .V1 . C1. 1000) : (V – 2),

мұндағы: С–оттек мөлшері, мг/л;  С1 – натрий тиосульфаты эквивалентінің молярлық концентрациясы, моль/л экв;  V1 – үлгіні титрлеуге кеткен Na2S2O3 ерітіндісінің көлемі, мл; V – ыдыс көлемі, мл; 2 –реактив қосқандағы (2 мл)  ыдыстан төгілген судың көлемі.

40. Су құрамындағы карбонаттар мен гидрокарбонаттарды анықтау

Карбонат және гидрокарбонат иондарын анықтау  тура және кері титрлеу әдісі бойынша жүргізіледі.

Тура титрлеу әдісі. Құрамында СО ионы бар суды фенолфталеин қатысында тұз қышқылымен (түссізденгенше) титрлегенде СО ионы: СО +Н+=НСО ауысады, яғни карбонат иондарының жартысы титрленеді. Әрі қарай метилоранж қатысында қышқылмен титрлегенде су құрамындағы НСО иондарының толық ыдырауы жүзеге асады:

НСО + Н+ = Н2О + СО2 .

Анықтау барысы. Конус тәрізді құтыға 50 – 100 мл зерттелетін суды құйып, 5 тамшы 1 %  фенолфталеин қосып, алқызыл түс пайда болса, түссізденгенше НС1 ерітіндісімен титрлейді. Жұмсалған қышқыл көлемін жазып алып, сол ерітіндіге әрі қарай 3 тамшы 0,1 % метилоранж қосып,  сары түстен әлсіз алқызыл түске (немесе шабдалы түстес болғанша) ауысқанша сол қышқыл ерітіндісімен титрлейді.

Есептеу:   Х1 = ,      Х2 = ,

мұндағы: Х1 –СО32- иондарының мөлшері, моль/л эквивалент; Х2 - НСО3- иондарының мөлшері, моль/л эквивалент; V1 – фенолфталеинмен титрлеуге кеткен НС1 ерітіндісінің  көлемі, мл; V2 - метилоранжбен титрлеуге кеткен НС1 ерітіндісінің  көлемі, мл; V – зерттелетін су көлемі, мл; N – тұз қышқылының концентрациясы, ммоль/л эквивалент.

Кері титрлеу әдісі карбонат және гидрокарбонат иондарының қосынды мөлшерін анықтауға мүмкіндік береді.

Анықтау барысы. 200 мл конус тәрізді құтыға өлшеуірмен 100 мл зерттелетін суды құйып, 5–7 тамшы Гроаг индикаторының ерітіндісін және осындай көлемде 0,05 н НС1 қосады, сонда ерітінді түсі қызыл түске ауысады. Тағы да  1–2 мл НС1 қосып, 10 минут қайнатады. 50 – 700С  дейін суытып, тұз қышқылының артық мөлшерін  ашық алқызыл түстен қызыл–сары түске (сарғыш-жасыл түс болса, онда бура көп қосылғаны) ауысқанша бурамен титрлейді.

Есептеу:             Х = ,

мұндағы: Х – НСО +СО мөлшері, ммоль/л экв; Н1 – концентрациясы С(1/Z х)=0,05 НС1; V1 –титрлеуге кеткен НС1 көлемі, мл; Н2–концентрациясы С(1/Z х) = 0,05 бура ерітіндісі; V2–титрлеуге кеткен бура ерітіндісінің көлемі, мл; V – зерттелетін су көлемі.

53. Берілген реакция теңдеулері бойынша материалдық баланс теңдеуін құрастыру әдістері.

Теңдеу құру арқылы материалдық балансты есептеу кезінде реакцияға түсетін барлық заттар мен өнімдер бір-біріне теңдей (эквивалентті) мөлшерде  болуы керек. Бұл әдісті алғаш рет Вант-Гофф еру және кристаллизация процестерін талдау кезінде қолданған.

Мысалы, бір-біріне эквивалентті мөлшердегі K2SO4 және MgCl2 тұздарының шенит түзу конверсия процесі келесі тұрде жазылады:

K2SO4 +MgCl2 + aH2O = x K2SO4 + yK2Mg(SO4)2*6H2O + z(1000H2O + 25*2KCl + 11MgSO4 + 21 MgCl2)

Жақшаның ішінде 1000 моль суға сәйкес келетін тұздар қоспасы – маточный ерітінді.

Мұндағы белгісіз қоспалардың мөлшерін келесі теңдіктер құру арқылы анықтауға болады:

2Cl-  үшін 1=46z    =>   z=1/46

Mg2+ үшін   1 = y +32z =>   1 = y + 32*(1/46)   =>  y = 7/23

2K+ үшін 1 =x + y + 25z  => 1= x + 7/23  + 25*(1/46) => x=1/46

Қатты фазадағы тұздардың мөлшерін былай анықтайды:

x K2SO4 = 7/46 * 174.3  =26.5г

yK2Mg(SO4)2*6H2O = 7/23 * 402.8 = 122.6г

мұндағы, 174.3 және 402.8 - K2SO4 және K2Mg(SO4)2 тұздарының молекулярлы массалары

Біз, Вант-Гофф мысал ретінде көрген бастапқы және соңғы заттардың мольмен берілген жағдайын ғана қарастырдық. Алайда, материалдық балансты грамм және %-бен берілген кездеде қолданып, есептеуге болады.

58. Тұнбаға түспейтін компоненттер бойынша есептеулер.

Егер тұздардың булану немесе кристалдану процестері нәтижесінде бір немесе бірнеше тұз ерітіндіден бөлінбейтін болса, онда, осы тұнбаға түспейтін компоненттер бойынша басқа компоненттердің өзгерісін есептеуге болады.  Бұл есептеуи әдісін А. Финдлей және В. Блесдел ұсынған.

М г келесі құрамды: a% S1, b% S2, c1% S3 және d1% H2O бастапқы ерітіндіні буландыру кезінде S1, және  S2 тұздары бөлінді. Тұнбаға түспеген S3 компоненті бойынша қатты фазаға түсетін х г S1, және у г S2 мөлшерін анықтау керек.

Ол үшін келесі қатынасты тұрғызамыз:

  және

Бұл жерден х және у мәні анықталады.

Мысал келтірейік: 5,2 тонна 30%-тік KCl ерітіндісін 1000С-тан 00С-қа дейін суытқанда тұнбаға түсетін KCl мөлшерін анықтайық.

Бастапқы ерітінді құрамындағы нақты KCl массасын анықтаймыз:  0,30*5,2=1,56 тонна

Бастапқы ерітіндідегі су массасы: 5,2-1,56=3,64 тонна.

Ерігіштік диаграммасы бойынша 00С кезінде ерітіндіде 21% KCl және 79% су болады. Соңғы ерітіндідегі KCl мөлшері келесідей анықталады:

79/21=3,64/х,  бұл жерден  х = 0,967 тонна. Демек, 0,967 тонна KCl ерітіндіде қалады. Ал, тұнбаға түскен KCl мөлшері: 1,52-0,967=0,593 тонна.

59. Ауырлық орталығы ережесінің гидрохимияда қолданылуы.

Әр түрлі мөлшерде алынған үш немесе одан да көп комплекстердің ығысуы кезінде қоспаның құрамын анықтау қажеттілігі туады. Бұл тапсырманы ауырлық орталығы ережесі немесе ығысу ережесі.

Келесі өрнектеулерді қолданамыз:

P1  K1  а1% S1   және b1% S2

P2  K2  а2% S1   және b2% S2  P =P1+P2+P3

P3  K3  а3% S1   және b3% S2  

P   L  а% S1    және b% S2

Барлық бастапқы комплекстердегі және қоспалардағы жекелей компоненттердің мөлшері бірдей болуы қажет. Сондықтан:

 

 

Соңғы формулалар үш комплекстің P1,P2,P3 массалы k1 ,k2 ,k3 ауырлық орталықтарының орнын анықтайды.

Ережеден шығаратын тағы бір қорытынды жүйенің құрамы үнемі сол жүйе ыдыраған комплекс құрамы берілген нүктелерден құралған фигура ішінде болады .

Тағы да бір атап өтетін нәрсе ол комплекстің Р мөлшерімен S ауданының арасындағы байланысы:

 

 

 

 

60. Үш компонентті жүйе мысалында рычаг ережесінің қолданылуын түсіндіріңіз.

Рычаг ережесі әртүрлі галургиялық есептеулерде кеңінен қолданыс тапқан ереже. Ол былай жазылады: егер берілген жүйе екі комплекс бөлінсе (немесе екі комплекстен құралса), соңғысының мөлшері бір-біріне сәйкес және екі комплекстің де фигуративті нүктесіне дейін орналасқан фигрутативті нүктеден құрамдар түзуіндегі кескініне кері пропорционалды болады.