Қышқылдық - негіздік реакциялар

Презентация қосу

Әрекеттесуші массалар заңы
арқылы реакциялардағы
тепе-теңдікті сипаттау
Жоспар

01 Қышқылдық-негіздік реакциялар.

02 Протолиттік теория.
03 Комплекстүзу реакциялары.
04 Комплекс түзілу реакцияларындағы
тепе-теңдік.
Аналитикалық химия практикасында химиялық
реакцияларды бірнеше түрге бөледі:

комплекстүзу
реакциялары

электронды жұптардың
қатысуымен және донор-
акцепторлы
байланыстардың тотығу-
қышқыл-
түзілуімен: тотықсызда
негіздік
ну
реакциялар
реакциялары
протон тасымалымен
сипатталады; электрон
тасымалымен
сипатталады;
Сонымен қатар, агрегаттық күйі өзгере жүретін процестер (тұндыру, айдау, еріту) мен
таралу процестері (экстракция, ион алмасу) де маңызды.
01
Аналитикалық химияда кездесетін құбылыстардың
ауқымы Н.Бренстед пен Т.Лоуридің протолиттік
теориясы тұрғысынан жақсы сипатталған (1923).

Протолиттік ілім бойынша, қышқылдар дегеніміз
иондану нәтижесінде протондар түзетін, ал негіздер
протонды қосып алатын қосылыстар. Протолиттік
теория ілеспелі қышқылдар мен негіздер деген
ұғымды енгізді.

Протондардың ауысуымен сипатталатын
реакцияларды протолиттік реакциялар деп, ал
түзілетін тепе-теңдікті протолиттік тепе-теңдік
деп атайды.
Аррениус теориясы
Қышқылдар мен негіздердің алғашқы теориялық концепциясы - ерітінділердегі
заттардың электролиттік диссоциациялануына негізделген Аррениус теориясы.

Аррениус теориясы бойынша қышқылдар дегеніміз - сулы ерітіндіде
диссоциацияланғанда H+ иондары түзетін заттар, HCl H+ + Cl-
ал негіздері – OH- иондары. NaOH Na+ + OH-

С. Аррениус ұсынған диссоциациялану ілімінің мәні мына қағидалармен
сипатталады:

1. Тұздар, қышқылдар, негіздер молекулалары суда еріген кезде иондарға
диссоциацияланады.
2. Иондар химиялық және электрохимиялық реакцияларға дербес бөлшектер
сияқты қатысады.
“
Қазіргі көзқарас бойынша заттардың еруі екі процестен тұрады.

1) Бірінші – электролиттердің еруі: иондық кристаллды торы бар электролиттердің
еруі ( мысалы, KCl, NaCl, BaCl2), бұл жағдайда кристалдық торда орналасқан
иондар ерітіндіге ауысады. Мұндай процесті диссоциациялану деп атайды.

2) Екіншіден- гетерополярлы молекулалардың еру процесі (H 2S, HCl т.б.).

Молекулалардың бұл түрінің кристалдық торларында бос иондар жоқ. Мұндай
молекулалардың еру процесін иондану деп атайды, себебі иондар тек еріткіште
еру нәтижесінде пайда болады. Жалпы айтқанда диссоциация мен иондану
арасында шекара жүргізуге болмайды. Бірақ коваленттік немесе гетерополярлы
молекулаларының ерітінділерін қарастырғанда көбіне иондану ұғымын
пайдаланады.
- chemistry
кемшіліктері

1) теорияға сәйкес, ерітіндіде Н+ катионының бар
екенін елестету мүмкін емес;
2) еріткіштің әсері ескерілмейді (еріткіштің
қышқылдар мен негіздердің реакцияларына қатысуы
туралы көптеген эксперименттік растамаларға
қарамастан);
3) сусыз еріткіштерге ауысқанда барлық есептеулер
дұрыс болмай шығады.

Яғни, қышқылдар мен негіздердің С.Аррениус
ұсынған электролиттік диссоциация ілімі
органикалық қосылыстардың аминдердің,
амидтердің т.б. қосылыстардың қышқылдық-негіздік
қасиеттерін түсіндіре алмады .
Льюис теориясы
Қышқылдар - электрондар жұбын қабылдайтын заттар
Негіздер - оны беретін заттар.

Бұл жағдайда ковалентті байланыстар түзіледі. Қышқыл класына сегіз электронды қабаты
толтырылмаған атомдар түзетін молекулалар жатады (BF3, SO3), комплекстүзгіш катиондары (Fe3+, Cо2+
және т.б.), қанықпаған байланыстары бар галогенидтер (TiCl 4), поляризацияланған қос байланысы бар
молекулалар (CO2, SO2). Негіздер класы құрамына бос электрон жұптары бар молекулалар (NH 3, H2O),
аниондар, қос және үш байланысы бар органикалық қосылыстар, ароматты қосылыстар.
Бұл тәсіл органикалық химияда кең қолданылады (Льюис қышқылдары мен негіздері). Алайда,
аналитикалық химия тұрғысынан теория тым жалпылама болып шықты. Люис теориясында қышқыл-
негіздік тепе-теңдігінің аналитикалық есептеулері үшін негіз болатын қышқылдар мен негіздердің
күшін бағалаудың сандық критерийі жоқ, ол (мысалы, рН-ті бағалау үшін).
Қышқылдар мен негіздердің
ең жалпы теориясы - Усановичтің
теориясы, оған сәйкес қышқылдар -
Пирсон қышқылдарының теориясына катиондар беретін немесе аниондарды
сәйкес қышқыл (-электрон жұбының (немесе электрондарды) қабылдайтын
акцепторы ) негізбен (-электрон заттар деп саналады, негіздер деп
жұбының доноры ) өзара әрекеттесуі аниондарды (немесе электрондарды)
міндетті түрде ковалентті байланыс беретін және катиондарды қабылдайтын
түзбейді, бірақ иондық және заттар деп саналады. Көріп
координациялық байланыстары пайда отырғанымыздай, Усановичтің
болуы мүмкін. Сонымен, қышқыл- қышқылдары мен негіздеріне Льюис
негіз реакцияларының қатарына қышқылдары мен негіздері,
комплекстүзу реакциясы кіреді. тотықтырғыштар және
тотықсыздандырғыштар жатады.
1 2 3

Қышқыл Негіз Амфолит
HCl Cl-
HCOOH HCOO-

NH4 + NH3
H2CO3 HCO3 - HCO3-

HCO3- CO32-
Н3О+ Н2О Н2О
Н2О ОН-
Протолиттік теория

Протолиттік теория сутегі иондарының сипаттамаларына негізделген. Протонның
электрон қабығы жоқ; протонның мөлшері басқа иондардың мөлшерінен бес реттік
кіші; протон өте мобильді. Протонды беруге қабілетті заттар қышқылдар деп
аталады; негіздер - протон қабылдауға қабілетті заттар. Протонның доноры да,
акцепторы да бола алатын заттар бар, оларды амфолиттер деп атайды.
Қышқылдар, негіздер мен амфолиттер зарядталмаған және зарядталған бөлшектер
болуы мүмкін
Протон р-ның HA қышқылынан В негізіне ауысуымен жүретін қайтымды
реакциялар қышқыл-негіздік жартылай реакциялар деп аталады:

HA p + (5.1)
B+p (5.2)
Қышқыл мен бір протонды беру кезінде пайда болған негіз ілеспелі жұп құрайды. (5.1),
(5.2) теңдеулерде бұл HA және A-, BH+ және B бөлшектері. Әрине, ерітінділердегі (5.1),
(5.2) реакциялар бөлек болуы мүмкін емес: қышқыл протонды тек протон акцепторы
қатысқан жағдайда бере алады. Барлық заттар тек қышқылдар немесе негіздер болуы
мүмкін; олар қышқылдық немесе негіздік қасиеттерін жартылай реакцияларды (5.1), (5.2)
біріктіретін протолиттік реакцияда ғана көрсете алады:

HA + B B +
қышқыл 1 негіз 2 қышқыл 2 негіз 1
Протолиттік реакцияның құрамдас компонентінің бірі еріткіш болуы мүмкін. Қышқыл-
негіздік қасиеттері тұрғысынан еріткіштерді үш топқа бөлуге болады.

Қышқылдық та және негіздік Қышқылдық та және негіздік те қасиеттері
те қасиеттері болмайтын бар амфипротикалық (амфипротты)
апротонды еріткіштер; еріткіштер: су, спирттер, карбон
Тек негіздік қасиеттерге ие
мысалы, көмірсутектер және қышқылдары, біріншілік және екіншілік
протофильді еріткіштер:
олардың галоген аминдер. Кейде протогендік деп аталатын
кетондар (ацетон), жай
туындылары: бензол, гексан, еріткіштер класы ажыратылады; бұл
эфирлер (диоксан, диэтил
тетрахлорметан. қышқылдық қасиеттері негіздік қасиеттеріне
эфирі), үшінші реттік
қарағанда басым болатын амфипротты
аминдер (пиридин).
еріткіштер (мысалы, сусыз H2SO4).
Амфипротты еріткіштердің маңызды ерекшелігі - протонды еріткіштің бір
молекуласынан екіншісіне ауыстыру мүмкіндігінің болуы:

2SH S- + SH2+

Еріткіштің бір молекуласының қышқылдық, екіншісінің негіздік қасиет
көрсететін мұндай процестерді автопротолиз деп атайды. Еріткіш
молекуласынан түзілген катион (SH2+) лионий, анион (S-) лиат деп аталады.
Автопротолиз тепе-теңдігінің сипаттамасы К0SH - автопротолиз константасы:

К0SH = aS- aSH2+
-lgaSH2+ мәніне тең шама рН деп белгіленеді.
Лионий мен лиаттың активтіліктерінің қатынасы ортаның
реакциясын анықтайды:

Бейтарап орта:
aSH2+ = aS-, pH = ½ p КSH

Қышқылдық орта:
aSH2+ aS-, pH ½ p КSH

Сілтілік орта:
aSH2+ aS-, pH ½ p КSH
Су үшін лионий ионы гидроксоний деп аталады және шартты түрде H+
деп белгіленеді.

Судың автопротолизінің константасы Kw немесе KH2O деп белгіленеді және
судың иондық көбейтіндісі деп аталады.

Амфипроттық еріткіштермен әрекеттесу кезінде еріген заттар
қышқылдық та негіздік де қасиеттер көрсете алады:

HA + HS ⇆ SH2+ + A- (5.4)
B + HS ⇆ S- + BH+ (5.5)
HA және B заттарын зарядталған және зарядталмаған болуы мүмкін;
мысалы суда:
HNO2 + H2O ⇆ H3O+ + NO2-

NH4 + + H2O ⇆ H3O+ + NH3

NH3 +- H2O ⇆ OH- +- NH4 +
CH3COO + H2O ⇆ OH + CH3COOH

Сусыз еріткіштерде, мысалы құмырсқа қышқылы мен метанолда тепе-теңдік жүзеге
асырылады:
NH3 + HCOOHсусыз ⇆ NH4+ + HCOO-

NH4+ + CH3OНсусыз ⇆ CH3OН2+ + NH3

HCOOHсусыз , CH3OНсусыз - сусыз еріткіштер
Қышқылдың протонды беретін, ал негіздің оны қабылдайтын
қабылетін тепе-теңдік константаларымен сипаттайды, оларды қышқылдық
константасы Кa және негіздік консантасы Кb деп атайды.
Еріткіш активтілігінің тұрақтылығын ескере отырып,

Коa = aSH2+ aА- / aНА (5.7)

Коb = aBH+ aS- / aB

Cоңғы кезде протондалу константасы қолданылуда Kh = 1/Ka.
Бірақ, көбіне практикада диссоциациялану реакциясына негілделген Кa және Кb тепе –теңдік
константалары қолданылады.
Қышқылдық Кa және негіздік Кb консанталары ілестірілген жұптар үшін бір бірімен
байланысқан.

Коa Коb = aSH2+ aA- aHA aS- / aHA aA- = aSH2+ aS- = К оSH (5.8)
5.8 теңдіктен қышқыл күшті болған сайын, оған ілеспелі негіз соғұрлым әлсіз болалы.
Мұнда, К a НА қышқылдың, ал Коb А- ілеспелі негіздің шамасын сипаттайды.
о
Комплекстүз
у
реакциялары
Жекелеген
компоненттерінің
дербес бола алуы
Құрамының
күрделілігі Комплекс
ті ерітіндідегі
қосылыс компоненттерге
ішінара
диссоциациялану
Лигандалардың белгілі
кеңістіктік орналасу оң зарядталған
геометриясының болуы орталық бөлшек пен
лигандалардың
болуы
Комплекс

Компоненттер
Ni ()
[Co ()
Ni, ()
Co (), , ,
Комплексті қосылыстардың химиялық формулаларын жазғанда ішкі және
сыртқы сфераны тік жақшаға алады.
Ішкі сфераның орталық атомы комплекстүзуші, ал оның төңірегіндегі
координацияланған молекулалар (иондар) — лигандалар деп аталады.
Комплекстүзушінің төңірегіндегі лигандалар саны координациялық санды
көрсетеді.
Ішкі сфера заряды комплекстүзуші мен лиганда зарядтарының
қосындысына тең және оң (комплексті катион жағдайында) теріс
(комплексті анион жағдайында) және нөлге немесе бейтарап болуы мүмкін.
Сыртқы сфера заряды ішкі координациялық сфера зарядына тең, бірақ
таңбасы бойынша оған қарама-қарсы.
Егер ішкі сфера заряды нөл болса, сыртқы сфера болмайды.
Комплекстүзуші-ион заряды барлық қалған иондар зарядының алгебралық
қосындысына тең, бірақ таңбасы жөнінен қарама-қарсы.
КОМПЛЕКСТІ қосылыстардағы лигандалар мынадай аниондар болуы
мүмкін.
F- -фторо;
SCN- - родано;
оксалато;
OH- - гидроксо;
NO3- - нитро;
CN- - циано;
CO32—карбонато.
Бейтарап молекулалар:
Н2О – акво;
NO – нитрито;
NН3 – амино;
F2 – фторо;
СО – карбонил;
NН2 – СН2 - СН2 - NН2 – этилендиамин, т.б.
Комплексті қосылыстардың жіктелуі

Комплекстің зарядына байланысты

Лигандалардың түрлеріне байланысты

Сыртқы сфера құрамына байланысты
Катионды
[Cr()] Комплексті Анионды
ң зарядына [Pt
байланыст
ы

Бейтарап Катионды-анионды
()] [Cu()]
Аквакомплекс
[Fe()] Лигандала Ацидокомплекс
рға [Au
байланыст
ы

Аралас
Аминокомплекс
[Zn()]
Қышқыл
Сыртқы Тұз
[] сфера
құрамына [
байланыст
ы

Негіз
Бейэлектролит
[Pt()]
Сыртқы және ішкі сфералар комплексті
қосылыстарда иондық байланыс арқылы
байланысқан, ал комплекс түзуші ионмен лигандалар
электровалентті (коваленттік, сутектік,
координациялық) байланыстар арқылы қосылған.
Сондықтан комплексті қосылыс ішкі және сыртқы
сфераларға ыдырауы күшті электролиттер
диссоциациясы сияқты толық өтеді. Ал ішкі
сфераның ыдырауы әлсіз электролиттердің
иондануына ұқсас, яғни бұл үрдіс қайтымды.
Мысалы, [Fe (CN) ішкі және сыртқы сфераларға ыдырауы күшті
электролиттер тәрізді толық диссоциацияланады:

[Fe (CN) ⇆ 4 K+ + [Fe (CN) 4-

[Fe (CN) 4- ыдырауы қайтымды үрдіс:
[Fe (CN) 4- ⇆ Fe2+ + 6 CN–

Қайтымды үрдіс болғандықтан, әрекеттесуші массалар заңын пайдаланып
тепе-теңдік тұрақтысын жазуға болады, оны тұрақсыздық тұрақтысы деп
атайды.
Жалпы алатын болсақ: M ⇆ M + nL

Мұндағы - тұрақсыздық тұрақтысы.
Тұрақсыздық тұрақтысы жоғары болса, комплексті ион тұрақсыз болып, тез
диссоциацияланады. Көп лигандты қосылыстардың иондану үрдісі сатылап жүреді, әр
сатысы өзіне, арнайы тұрақсыздық тұрақтысымен сипатталады.
M⇆ M +L
M ⇆ M +L

Ең соңғы сатысында:
ML ⇆ M + L
Жалпы тұрақсыздық тұрақтысы мына теңдеумен анықталады:

= ……..* =

Комплексті қосылыстың тұрақсыздық тұрақтысының кері
шамасы тұрақтылық тұрақтысы деп аталады.

=
Than
ks!
Тлемисова Тоғжан
1504-10
CREDITS: This presentation template was created by
Slidesgo, including icons by Flaticon, infographics &
images by Freepik and illustrations by Stories

Ұқсас жұмыстар

Кешенді қосылыстардың аналитикалық химиядағы маңызы

Льюистің қышқылдар мен негіздер теориясы

ҚЫШҚЫЛДАР МЕН НЕГІЗДЕР ТЕОРИЯЛАРЫ

Атропин сульфаты

Бактерияға қарсы зат

Бейорганикалық заттардың жіктелуі

Катиондардың аналитикалық топтары және элементтердің периодтық жүйесі

Натрий оксиді

Оксидтердің жіктелуі

Аминқышқылдар

Пәндер