Kimyoviy tahlil va laboratoriya ishlari

Kimyo — eksperimental fan: moddalarning xossalari laboratoriyada kuzatiladi, aralashmalar ajratiladi, ionlar va gazlar sifat reaksiyalari bilan aniqlanadi. Imtihonda xavfsizlik qoidalari, asboblar, ajratish usullari, gazlarni yig‘ish va «qaysi reaktiv bilan aniqlanadi?» turidagi savollar muntazam uchraydi. Har bir qoidaning sababini bilsangiz, ularni yodlash shart bo‘lmaydi.

§1. Xavfsizlik qoidalari

• Kislotani suvga quyiladi, aksincha emas. Konsentrlangan H₂SO₄ suv bilan aralashganda ko‘p issiqlik ajraladi. Suv kislotaga quyilsa, u yuzada qaynab, kislotani sachratadi.
• Moddalar tatib ko‘rilmaydi, yaqindan hidlanmaydi — hid qo‘l harakati bilan o‘ziga yelpib aniqlanadi.
• Probirka qizdirilganda og‘zi o‘ziga va boshqalarga qaratilmaydi; avval butun probirka bir tekis isitiladi.
• Yonuvchi suyuqliklar (spirt, efir, benzin) olovdan uzoqda saqlanadi. Spirt lampa qalpoqcha bilan o‘chiriladi, puflab emas.
• Teriga kislota tushsa — ko‘p suv, so‘ng NaHCO₃ (ichimlik sodasi) eritmasi; ishqor tushsa — ko‘p suv, so‘ng kuchsiz sirka yoki borat kislota eritmasi.
• Zaharli va hidli gazlar (Cl₂, H₂S, NO₂) bilan ishlar mo‘rili shkafda bajariladi; ko‘zoynak va xalat majburiy.

§2. Laboratoriya asboblari va eritma tayyorlash

• Idishlar: probirka, kimyoviy stakan, konussimon va yassi tubli kolba, chinni kosacha (bug‘latish uchun), tigel (kuchli qizdirish uchun).
• O‘lchov asboblari: menzurka (o‘lchov silindri), pipetka, byuretka (titrlashda), o‘lchov kolbasi, tarozi.
• Boshqa jihozlar: shtativ, spirt lampa, voronka, ajratgich voronka, Kipp apparati (gaz olish uchun), termometr.

Suyuqlik hajmi o‘qilganda ko‘z menisk sathida bo‘lishi kerak; suvli eritmalarda botiq meniskning pastki chizig‘i bo‘yicha o‘qiladi.
Eritma tayyorlashda massa ulushi formulasi ishlatiladi:

Misol

200 g 15% li NaCl eritmasini tayyorlash uchun qancha tuz va suv kerak?

1. m(NaCl) = 200·0,15 = 30 g.
2. m(suv) = 200 − 30 = 170 g (zichlik 1 g/ml bo‘lgani uchun 170 ml).
3. Tuz tarozida tortiladi, suv menzurkada o‘lchanadi, stakanda shisha tayoqcha bilan aralashtiriladi.

§3. Aralashmalarni ajratish usullari

Usul moddalarning fizik xossalari farqiga qarab tanlanadi:

• Tindirish va dekantatsiya — og‘ir erimaydigan qattiq modda cho‘kadi, suyuqlik ehtiyotkorlik bilan quyib olinadi.
• Filtrlash — erimaydigan qattiq modda + suyuqlik (qum + suv). Filtrda cho‘kma qoladi, filtrat o‘tadi.
• Bug‘latish — eritmadan erigan qattiq moddani ajratish (osh tuzi eritmasidan tuz).
• Kristallash — eruvchanlikning haroratga bog‘liqligidan foydalanish.
• Haydash (distillash) — qaynash harorati farq qiladigan suyuqliklar; distillangan suv shunday olinadi.
• Ajratgich voronka — o‘zaro aralashmaydigan suyuqliklar (yog‘ + suv).
• Magnit — temir kukunini ajratish; xromatografiya — bo‘yoqlar aralashmasini ajratish.

Misol

Osh tuzi, qum va temir qipiqlari aralashmasini qanday ajratish mumkin?

1. Magnit bilan temir qipiqlari olinadi.
2. Qolgan aralashma suvda eritiladi — tuz eriydi, qum erimaydi.
3. Filtrlanadi: qum filtrda qoladi.
4. Filtrat bug‘latiladi — osh tuzi olinadi.

§4. Gazlarni olish, yig‘ish va aniqlash

Yig‘ish usuli gazning havoga nisbatan zichligiga (M(havo) = 29) va suvda eruvchanligiga bog‘liq:

Laboratoriyada olinishi:

• Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑
• 2KMnO₄ → K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ (qizdirish); 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑ (MnO₂ katalizator)
• CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑
• 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O (qizdirish)

Gazlarni aniqlash:

• CO₂ — ohakli suvni loyqalatadi: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O;
• O₂ — cho‘g‘langan cho‘p alangalanadi;
• H₂ — olovga yaqinlashtirilsa, «pop» ovozi chiqadi;
• NH₃ — o‘tkir hid, ho‘l qizil lakmus qog‘ozni ko‘kartiradi;
• Cl₂ — sariq-yashil rang, yodid-kraxmal qog‘ozni ko‘kartiradi.

Misol

Xlor qaysi usulda yig‘iladi?

1. M(Cl₂) = 71, D(havo) = 71/29 ≈ 2,45 > 1 — havodan og‘ir.
2. Idish og‘zi yuqoriga qaratiladi; xlor zaharli bo‘lgani uchun ish mo‘rili shkafda bajariladi.

§5. Ionlarning sifat reaksiyalari va indikatorlar

Alanga rangi: Na — sariq, K — binafsha, Ca — g‘isht-qizil, Li — to‘q qizil, Ba — sarg‘ish-yashil, Cu — yashil.
Indikatorlar:

• Lakmus: kislotada qizil, neytral muhitda binafsha, ishqorda ko‘k.
• Fenolftalein: kislotali va neytral muhitda rangsiz, ishqorda to‘q pushti (malina rang).
• Metilloranj: kislotada qizil (pushti), neytralda to‘q sariq, ishqorda sariq.

Misol

Uchta probirkada NaCl, Na₂SO₄ va Na₂CO₃ eritmalari bor. Ularni qanday aniqlash mumkin?

1. Har biriga HCl qo‘shamiz: gaz ajralsa — Na₂CO₃.
2. Qolgan ikkitasiga BaCl₂: oq cho‘kma — Na₂SO₄.
3. Oxirgisiga AgNO₃: oq pag‘a-pag‘a cho‘kma — NaCl.

Tartib muhim: AgNO₃ karbonat va sulfat bilan ham cho‘kma berishi mumkin, shuning uchun u oxirida ishlatiladi.

§6. Laboratoriya hisoblari: suyultirish va gaz hajmi

Amaliy ishda ikki xil hisob eng ko‘p uchraydi. Birinchisi — eritmani suyultirish: tayyor konsentrlangan eritmaga suv qo‘shilganda erigan moddaning massasi o‘zgarmaydi, faqat eritma massasi ortadi. Ikkinchisi — reaksiyada ajraladigan gaz hajmi: moddaning miqdori (mol) topiladi, so‘ng normal sharoitda (n.sh.) molyar hajmga ko‘paytiriladi.

Misol

50 g 20% li NaCl eritmasidan 10% li eritma olish uchun qancha suv qo‘shish kerak?

1. Tuz massasi: 50·0,20 = 10 g — u o‘zgarmaydi.
2. Yangi eritma massasi: 10/0,10 = 100 g.
3. Qo‘shiladigan suv: 100 − 50 = 50 g.

Misol

13 g rux xlorid kislotada to‘liq eritildi. Necha litr vodorod (n.sh.) ajraladi?

1. Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑, n(Zn) = 13/65 = 0,2 mol.
2. Tenglama bo‘yicha n(H₂) = n(Zn) = 0,2 mol.
3. V(H₂) = 0,2·22,4 = 4,48 l.

Amalda gaz hajmi biroz kam chiqadi: bir qismi asbob ichida qoladi, rux sirtida oksid pardasi bo‘ladi. Shuning uchun laboratoriyada amaliy unum η = V(amaliy)/V(nazariy) ham hisoblanadi.

O‘zingizni tekshiring

1. H₂, CO₂, O₂ dan qaysi biri to‘nkarilgan idishga yig‘iladi?

2. Sulfat ionini aniqlash uchun qaysi reaktiv kerak?

3. Osh tuzi eritmasidan tuzni qanday ajratib olish mumkin?

4. Fenolftalein NaOH va HCl eritmalarida qanday rangda bo‘ladi?

5. 150 g 10% li eritma uchun necha gramm tuz va suv kerak?

6. Ohakli suvni loyqalatadigan gaz va reaksiya tenglamasi?

7. 31,6 g KMnO₄ qizdirilganda necha litr kislorod (n.sh.) ajraladi?

8. 100 g 30% li va 200 g 15% li eritmalar aralashtirildi. Massa ulushi qancha?

Ko‘p uchraydigan xatolar

• Fenolftalein kislotada qizaradi deb eslash — kislotada u rangsiz.
• NH₃ ni og‘zi yuqoriga qaratilgan idishda yoki suv ustida yig‘ish (u havodan yengil va suvda juda yaxshi eriydi).
• Suvni konsentrlangan kislotaga quyish.
• Filtrlash bilan erigan moddani ajratmoqchi bo‘lish — eritma filtrdan butunlay o‘tadi.
• Sifat reaksiyalarida AgNO₃ ni birinchi qo‘shib, natijani noto‘g‘ri talqin qilish.
• Eritma massasini hisoblashda suv massasi o‘rniga eritma massasini olish.
• Suyultirishda erigan modda massasi ham o‘zgaradi deb hisoblash — faqat suv qo‘shiladi.