Suvning tarkibi va tuzilishi Ushbu mavzuning maqsadi o‘quvchilarga suvning tabiatdagi va inson hayotidagi ahamiyati, tarkibi va tuzilishi, tabiiy va kimyoviy xossalari, uning vodorod va kislorodning turli izotoplari qo‘shilishidan hosil bo‘lgan gidrol, digidrol va trigidrol kabi ko‘rinishlari haqida bilim berishdir. Reja: 1. Suvning tabiat va inson hayotidagi ahamiyati; 2. Suvning tarkibi; 3. Suv molekulasining tuzilishi; 4. Gidrol, digidrol va trigidrol tushunchalari haqida; 5. Suv tarkibidagi vodorod ioni va uning miqdoriy o‘zgarishlarining suv sifatiga ta’siri. Suv tabiatda eng ko‘p tarqalgan modda hisoblanadi. Litosfera, biosfera va atmosferadagi barcha jarayonlar suvning ishtirokida kechadi. U erdagi barcha tirik mavjudotlarning, jumladan odamlar, hayvonot olami va o‘simliklarning yashashi uchun eng zarur modda hisoblanadi. Er shari yuzasining ¾ qismi suv bilan qoplangan. Tabiatdagi suvning katta qismi atmosferada gazsimon holatda, bug‘ tarzida mavjuddir. Suv faqat Er sirtidagina emas, balki uning qobig‘ida ham keng tarqalgan. Bunday suvlar tuproq va tog‘ jinslariga singiydi hamda ma’lum sharoitlarda er ostidan buloq va chashmalar ko‘rinishida oqib chiqadi. Tabiatda deyarli toza suv uchramaydi. Eng toza suv - yomg‘ir suvi, deb hisoblansa, uning tarkibida ham turli xil erigan gazlar, chang, mikroorganizmlar bo‘ladi. Tabiiy suvlar tarkibida ma’lum miqdorda kimyoviy moddalar mavjud. Toza suvni faqat labortoriya sharoitida olish mumkin. Oqar suvlar o‘zining harakati davomida turli xil moddalarni eritadi va ularga to‘yinib boradi. SHu sababli quduqlar, buloqlar. daryolar, ko‘llar, suv omborlari va kanallar suvlarida hamma vaqt ma’lum miqdorda erigan moddalar mavjud bo‘ladi. Tabiiy suvlarda erigan aralashmalardan tashqari, qum, gilning muallaq holatdagi qattiq zarrrachalari, o‘simlik va hayvonot olami qoldiqlari, turli xil mikroorganizmlar bo‘ladi. Oddiy sharoitda tabiiy suvlarni ulardagi muallaq zarrachalardan tozalash uchun, suv biror g‘ovak modda, maslan, qum, ko‘mir yoki sopolning mayda bo‘laklaridan tashkil topgan qoplamadan o‘tkaziladi. Bu jarayon suvni filtrlash deb ataladi. Filtrlash yo‘li bilan suvni erimaydigan qo‘shimchalardangina tozalash mumkin. Ichida erigan moddalar ham bo‘lmagan juda toza suvni tayyorlash uchun uni distirlash kerak bo‘ladi. Toza suv hidsiz, ta’msiz, rangsiz, tiniq suyuqlikdir. Ma’lumki, ko‘pchilik moddalarning zichligi ular sovutilgan sari ortib boradi. Suvda esa, aksincha, eng katta zichlik +4°S da kuzatiladi. Undan yuqori va past haroratlarda suvning zichligi kamayib boradi. Suvning ana shu anomaliyasi tabiatda kechadigan jarayonlarda juda katta ahamiyatga ega. SHu anomaliya tufayli qishda dengizlar, ko‘llar, suv omborlari va boshqa chuqur suv havzalari tubigacha muzlamaydi. Natijada ularda hayot saqlanib qoladi. Suvning yana bir anomaliyasi mavjudki, u ham tabiatda katta ahamiyatga ega. Jumladan, suv barcha qattiq va suyuq moddalar ichida eng katta issiqlik sig‘imiga ega bo‘lgan moddadir. SHu sababli ham suv qishda sekinlik bilan soviydi, yozda esa sekin - asta isiy boshlaydi. SHu tariqa Dunyo okeani Er sayyorasi haroratini tartibga solib turadi, aniqrog‘i uning keskin sovib ketishi yoki, aksincha, juda isib ketishdan saqlaydi. Suv - kislorod va vodorodning kimyoviy birikmasidan tashkil topgan bo‘lib, umumiy massasining 11,11 % qismi vodorodga va 88,89 % qismi esa kisloroda to‘g‘ri keladi. Suvning eng oddiy kimyoviy ifodasi N2O ko‘rinishda yoziladi. Suvning molekulyar massasi, suv bug‘ining yuqori haroratdagi zichligiga qarab aniqlanganda, 18 ga teng. Bu qiymat suvning eng oddiy ifodasiga to‘g‘ri keladi. Biroq, suv qaynash nuqtasiga yaqinlashgan sari, bug‘ning zichligi oshib boradi. Natijada, uning molekulyar massasi 18 dan oshib, 19, 20, 21 va 22 gacha ko‘tariladi. Molekulyar massaning bunday o‘zgarishlari suyuq holatdagi suvda, oddiiy, ya’ni N2O molekulalari bilan bir qatorda, murakkab molekulalar ham mavjudligidan dalolat beradi. Bunday molekulalarning tarkibi umumiy ko‘rinishda (N2O)x shaklida ifodalanadi. Oddiy molekulalarning o‘zaro birikib, bir muncha murakkabroq zarrachalar hosil qilish hodisasi molekulalarning assotsiatsiyasi deb ataladi. Assotsiatsiya jarayoni molekulalarning qutbli ekanligi sababli bo‘ladi. Murakkab kimyoviy tajribalar natijasida, laboratoriya sharoitida, tarkibida vodorod va kislorod izotoplari bo‘lgan suv yaratilgan. Bunday suv og‘ir suv deyiladi va D2O ifoda bilan belgilanadi. Alohida ta’kidlash lozimki, og‘ir suvda baliq qisqa vaqt ham yashay olmaydi. CHunki og‘ir suv oddiy suvdan farqli bo‘lgan bir qancha tabiiy xususiyatlarga ega bo‘ladi. Masalan, tarkibi D2O bo‘lgan og‘ir suv +20 0S haroratda 1,1050 g/sm3 zichlikka ega bo‘lsa, oddiy H2O tarkibli suvning zichligi 0,9982 g/sm3 ga teng bo‘ladi. SHuningdek, kristallanish, ya’ni muzlash harorati og‘ir suvda -3,8 0S, qaynash harorati esa +101,4 0S bo‘ladi ( 1.1-jadval). 1.1-jadval Oddiy va og‘ir suvlarning konstanta ko‘rsatkichlari Konstantalar Oddiy suv, H2O Og‘ir suv, D2O Molekulyar massasi 18 20 Muzlash harorati, 0S 0 3,8 Qaynash harorati, 0S 100 101,4 20 0S dagi zichligi, g/sm3 0,9982 1,1050 Bug‘simon ko‘rinishdagi suv asosan N2O ifodasiga ega bo‘lgan oddiy molekulalardan iborat bo‘ladi. Oddiy, boshqa molekulalar bilan birlashmagan N2O molekula gidrol deb ataladi. Ikki oddiy molekulalar birlashgan birikma, ya’ni (N2O)2 digidrol deb, uch molekulali (N2O)3 esa trigidrol deb nomlanadi. Tabiatda suyuq holatdagi suv gidrol, digidrol va trigidrollarning aralashmasidan iborat bo‘ladi. Suvning harorati o‘zgarishi bilan oddiy va birikmalarga birlashgan molekulalar nisbati ham o‘zgarib boradi. Masalan, muz asosan trigidrol molekulalaridan iborat bo‘ladi. Muzlagan suvning xossasidagi ba’zi bir anomal o‘zgarishlar muzning shunday strukturasi bilan bog‘liqdir. Suv xossalarini yuqorida aytib o‘tilgan anomaliyalari ham suv molekulalrining turli shakldagi assotsiatsiyasi tufayli vujudga keladi. Masalan, 0 °S haroratda suvning asosiy qismi (N2O) molekulalaridan iborat bo‘ladi. Suv 0 °S dan 4 °S gacha isitilganda uch qo‘shaloq molekulalar dissotsiatsiyalanib, (N2O)2 molekulalarini hosil qiladi va bu molekulalar suvning zichligini oshiradi. Suv yaxshi erituvchi bo‘lganligi uchun uning tarkibida doimo ma’lum miqdorda erigan moddalar bo‘ladi. Erigan moddalar konsentratsiyasi mg/l yoki g/l larda ifodalanadi. Suvda erigan magniy va kalsiy birikmalarining bo‘lishi uning qattiqligini ta’minlaydi. Qattiqlik darajasi graduslarda o‘lchanadi. Masalan, 1 l suvda 10 mg kalsiy oksidi va 14 mg magniy oksidi mavjud bo‘lsa, uning qattiqligi 1 gradusga teng bo‘ladi. Odatda 8 gradusdan kam qattiqlikka ega bo‘lgan suv yumshoq, 8 gradusdan 16 gradusgacha - o‘rtacha qattiq va 16 gradusdan katta bo‘lsa, qattiq suv deb hisoblanadi. Alohida qayd etish lozimki, qattiqligi 12 gradusdan kam bo‘lgan suv ichish uchun yaroqlidir. Qattiq suvlar texnik maqsadlar uchun yaroqsiz hisoblanadi, chunki ular metallar sirtida korroziyani tezlashtiradigan zararli qatlamlar hosil qiladi. Suvda vodorod ionlari juda kam miqdorda bo‘ladi. Kimyoviy toza suvda vodorod ionlari uning qisman dissotsiatsiyalanishi (N2O = N' + ON') natijasida paydo bo‘ladi. Tabiiy suvlarda vodorod ionlari konsentratsiyasi asosan ko‘mir kislotasi dissotsiatsiyasiga bog‘liq bo‘ladi, ya’ni bunda N2SO3 = NSO3' + N' jarayoni kechadi. Vodorod ioni (N') eritmada kislota xususiyatlarini ifodalovchi bo‘lsa, gidroksid ioni (ON') esa ishqoriy xususiyatlarni namoyon etadi. Kimyoviy toza suvda har ikki ionlar konsentratsiyalari bir xil miqdorda bo‘ladi. SHu sababli u neyt- raldir. Bu neytral reaksiyada vodorod ionlari konsentratsiyasi ] [  H bilan gidrooksid ionlar ] [  OH konsentratsiyasi o‘zaro teng, ya’ni ] [  H = ] [  OH =10-7 mol/l bo‘ladi. Demak, eritmaning kislotaliligi va ishqoriyligini  H ionlarining yoki  OH ionlarining konsentratsiyasi orqali ifodalash mumkin. Amalda birinchi usuldan foydalaniladi. U holda neytral eritma uchun, yuqorida qayd etilganidek ] [  H = 10-7 mol/l, kislotali eritmada ] [  H  10-7 mol/l va ishqoriy eritmada esa ] [  H  10-7 mol/l sharti bajariladi. Manfiy darajada ko‘rsatkichli sonlarni ishlatish bilan bog‘liq noqulayliklarni yo‘qotish uchun vodorod ionlari konsentratsiyasini vodorod ko‘rsatkich orqali ifodalab, pH simvoli bilan belgilash qabul qilingan. Vodorod ionlari konsentratsiyasining teskari ishora bilan olingan o‘nli logarifmi vodorod ko‘rsatkichi (pH) deyiladi: ] lg[    H pH yoki pH H  10 ] [ bunda ] [  H - vodorod ionlarining konsentratsiyasi, mol/l. SHunday qilib, neytral reaksiyali suvda pH = 7 bo‘ladi. Agar pH < 7 bo‘lsa, reaksiya kislotali (achchiq), pH > 7 bo‘lsa, ishqorli (nordon) bo‘ladi. Tabiiy suvlarni, ularda pH qiymatining o‘zgarishiga bog‘liq holda quyidagi etti guruhga ajratish mumkin: 1) kuchli kislotali suvlar (pH < 3); 2) kislotali suvlar (pH = 3 - 5); 3) kuchsiz kislotali suvlar (pH = 5 – 6,5); 4) neytral suvlar (pH = 6,5 – 7,5); 5) kuchsiz ishqoriy suvlar (pH = 7,5 – 8,5); 6) ishqoriy suvlar (pH = 8,5 – 9,5); 7) kuchli ishqoriy suvlar ( pH  9,5); Quruqlikdagi suvlar, ya’ni daryolar va ayrim ko‘llar suvining kimyoviy tarkibi okeanlar va dengizlar suvidan keskin farq qiladi. Bu farq quruqlik suvlarida karbonatlarning, okeanlar va dengizlar suvlarida esa xloridlarning ko‘pligida aks etadi. Sinov savollari va topshiriqlar: 1. Suvning tabiat va inson hayotidagi ahamiyatini qanday misollar bilan isbotlaysiz? 2. Suv necha gradusda eng katta zichlikka ega bo‘ladi? 3. Suvning umumiy massasida vodorod va kislorodning ulushlari necha foizidanga to‘g‘ri keladi? 4. Gidrol, digidrol va trigidrollarning farqi nimada? 5. Tabiiy suvlarda vodorod ko‘rsatkichi qanday qiymatlarda o‘zgaradi? 6. Tabiiy suvlar vodorod ko‘rsatkichiga bog‘liq holda nechta guruhga ajratiladi? 7. Quruqlik suvlari okean va dengizlar suvidan qanday farq qiladi?