Сулы ерітінділердегі иондық тепе - теңдік

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Сулы ерітінділердегі иондық тепе-теңдік

Ерітінділердегі қышқылды- негіздік тепе-теңдік.

САрренустың электролиттік диссоцилену/// теориясына сәйкес қышқылдық қасиетті сутек геондары (Н ⁺ ), ал негіздік қасиетті гидроксид-иондары (ОН ^-- ) көрсетеді. Алайда бұл теория гидроксид- иондары болмайтын заттардың кейбір заттардың лнеге негіздік қасиеті көрсететінін түсіндіре алмайды. Мысалы, аммиак кез- келген негіз сияқты тұз қышқылын бейтаптайды// да аммоний хлоридін түзеді.

1923 ж Бренстед пен Лоурн тағы бір қышқылдар мен негіздердің жалпы теориясын ұсынды.

Бұл теория бойынша протондар кез- келген доноры қышқыл, ал акцепторы - негіз болады, яғни қышқыл дегеніміз сумен иондарын беретін, ал негіздер- сутек ионан қосып алатын заттар. Мысалы, хлорсутек сумн әрекеттенгенде

HCL+K ₂ O=H ₃ O ⁺ +Cl

HCl молекуласы су молекуласына сутек ион береді, ал су оны қосып алады. Сондықтан, бұл жерде HCl қышқыл, ал су- негіз болып жүр. Кері реакцияны, яғни гидроксонит ионы протонды беріп, қышқылдың қасиет көрсетеді, ал Cl ^- протонды қысып алып негіздік қасиет көрсететін реакцияны былайша өрнектеуге болады:

Н ₃ О ⁺ +Cl ^-- ^{Equation. 3} H ₂ O+HCl

Мұндағы гидроксоний ионын (Н ₃ О ⁺ ) Н ₂ О негізімен қосақтасқан қышқыл ол хлорид ионын (Cl ^-- ) HCl қышқылмен қосақтасқан негіз деп атау қабылданған.

Сонда HCl-дың сумен әрекеттесуін мынадай тепе-теңдік реакция түрінде көрсетуге болады:

HCl + H ₂ O H ₃ O ⁺ + Cl ^-- (2)

қышқыл негіз қосақтасқан қышқыл қосақтасқан негіз

немесе HCl + H ₂ O H ₃ O ⁺ + Cl ^--

1 қышқыл+ 2 негіз 2-қышқыл 1 негіз

Қышқыл мен негіз арасындағы барлық реакциялар қышқылды- негіздік жұптар жүреді. /// бірнеше мысалдар қарастырып, оларды былайша көрсетуге болады:

HNO ₃ +H ₂ O H ₃ O ⁺ +NO ₃ ^- (a)

HCl+NH ₃ NH ₄ ⁺ +Cl ^- (ә)

Н ₂ О+NH ₃ NH ₄ +OH ^- (б)

H ₂ SO ₄ +CH ₈ COOH CH ₃ C (в)

CH ₈ COOH+H ₂ O H ₃ O ⁺ +CH ₃ COO ^-

1- қышқыл+2 негізгі 2-қышқыл+1 негізгі

Мұндағы а-және с-теңдеуінде Н ₂ О-негіз де, ол б-теңдеуінде Н ₂ О қышқыл болып тұр. Сірке қышқылының реакцияларында суға қарағанда қышқылдың/// (с-), ал күкірт қышқылына қарағанда негіздік (в-) // көрсетіп тұр.

Радиусы аз және қозғылғыштығы/// үлкен болғандықтан протон бір заттан екінші затқа оңай өте алады. Судың протонға деген антвықтылығы өте жоғары (Q _гурь =1087, 8 кДж/кг//) . Сол себепті көптеген заттар суға протон береді. Протонды беру процесі қамтылды. Мысалы, с- реакциясындағы тіке бағытта сірке қышқылының молекулясы протонды негіз ретінде болатын су молекуласына береді, ал кері бағыты реакцияда гидроксоний ионы (Н ₃ О ⁺ ) қышқыл болады да, ацетат-ионы негіз болады. Вонт- Госстың ұсынған химиялай реакция изотермасының теңдеуіне сәйкес диссоциациялау // протонда /// сипаттайды.

(1)

мұндағы квадраттық жақша соңғы және бастапқы заттардың концетрациялары, К _n*m - протолиттік тепе-теңдікті константасы.

1- қышқылдың протонға деген анықтылығы артқан сайын К _n-m артады. Сол себепті сірке қышқылы күшті қышқылдардан, мысалы күкірт қышқылынан (в- реакциясы қара) протонды алуға қабілетті. Мұндай реакцияларда сірке қышқылы негіздік қасиет көрсетеді.

Сонымен, заттың қышқылдан және негіздік қасиеттері оның молекуласының қасиетіне дене емес, сонымен қатар оның әрекеттестік заттарының молекулаларынан қасиеттеріне де байланысты. Ерітінділерде қышқылды- негіздік қасиет көрсетеді.

Сонымен, заттың қышқылды және негіздік қасиеттері оның молекуласының қасиетіне дене емес, сонымен қатар оның әрекеттестік заттарының молекулаларынан қасиеттеріне де байланысты. Ерітінділерде қышқылды-негіздік қасиеттер (ең алдымен) еріткішпен әрекеттесуімен анықталады. Мысалы, мұз қышқылында 100 %-дің сірке қышқылын күшті қышқылдардың қышқылдық қаситтері мына қатар бойынша кемиді:

HClO ₄ >HB ₂ >H ₂ SO ₄ >HCl>HNO ₃

Бұл осы қышқылдарға протонға интоқтылықты білуге мүмкіндік береді. Бұл көрсетілген қышқылдар мен негіздердің күші олардың протонды беру, иә қосып алу қаншалықты оңай болатынына байланысты. Қышқыл неғұрлым протонды оңай берсе, соғұрлым күшті болады, керісінше негіз неғұрлым протонды оңай қабылдаса, соғұрлым күшті болады.

Протонды алып-беру арқылы жүретін реакцияларды протолиттік ракциялар деп атайды. Олар әсіресе сулы ерітінділерді қышқылдар мен негіздерге тән болады.

2. Судың иондық көбейткіші. рН және рК туралы ұғым.

Сутектік көрсеткіш.

Химиялық таза судың -теңдігін былайша көрсетуге болады:

Судың протолиттік /// өте аз шама. Мысалы, 25 ⁰ С-да ол мынаған тең:

(3)

Сондықтан 3- теңдеудегі судың концетрациясы тұрақты шама. Оны 1 л-дегі моль мөлшеріме өрнектесек мынадай болады:

[H ₂ O] = Equation. 3 моль/л

2- теңдеу бойынша Н ₂ О ⁺ және ОН ^- иондарының концентрациясы өзара тең. Ендеше (3) - теңдеуді былайша жазуға болады.

[H ₃ O ⁺ ] [OH ^- ] =(55, 56) ² *K _EK =K _c (4)

бұл тұрақты шама су иондарының көбейтіндісі деп аталады. Су иондарының көбейтіндісі (К _с ) судың прополистік тепе- теңдігінің константасымен жөн, соңғы шама бірінелісінен (55, 56) ² есе аз.

Егер (4) - теңдеудегі К _ек мәнін қоятын болсақ, онда 25 ⁰ С К _с -ның сандық мәні мынаған тең болады.

К _с =(55, 56) ² *3, 24*10 ^-18 =10 ^-14

Пртолиттік тепе-теңдік константасы судың диссоациясының константасынан өзгеше болады. Ол өзгешілікті мынадан көруге болады. Протолиттік реакция мынадай түрде жазылады:

Н ₂ О+Н ₂ О=Н ₃ О ⁺ +ОН ^- , немесе НА+Н ₂ О Н ₃ О ⁺ А ^-

Мұндағы НА- қышқыл, А-анион, С. Аррениус теориясы бойынша электролиттік диссоциациялану реакциясының теңдеуі былайша жазылады:

Н ₂ О Н ⁺ ОН ^- (немесе Н ⁺ +А ^-- )

және болғандықтан К _бк және қышқылдың диссоциациясының термодинамикалық константасының қарым-қатынасы былайша өрнектеледі:

(5)

яғни К _қ К _ек -ке қарағанда 55, 56 есе көп болады.

К _кн2о =К _ек [H ₂ O] =3. 24*10 ^-18 *55. 56=1. 8*10 ^-18

К _қ -ның мәндері анықтамаларда беріледі.

Есептеулерде келесі К _қ шамасын және [H ₃ O ⁺ ] -ның орнына [H ⁺ ] -ны қойып жазамыз.

Судың диссоциалануы эндотермиялық процесс сондықтан температура артқан сайын К ₀ -ның мәні көбейеді. су диссоцияланғанда Н ⁺ және ОН ^- тың бірдей мөлшері жүзілетіндіктен 25 ⁰ С-де олардың коцентрациясы 10 ^-7 г/ион/л-ге тең.

[H ⁺ ] = Equation. 3 (г-ион/литр)

су иондарының көбейтіндісі - белг3л3 б3р температурада тек суда емес, кезкелген қышқыл, сілті және тұздардың сулы ерітінділерінде тұрақты шама. Ендеше, егер кейбір қышқылды қосқанда сутек иондарының концентрациясы қаншалықты артса, оған сәйкес гидроксид- иондарының концентрацясы соншалықты азаяды. Нәтижесінде иондарының конценттрациясының көбейтінісі өзгермейді. Сол себепті иодарының бірінің концентрациясын екіншісінің концентрациясы белгілі болған жағдайды мына формуламен есептейді:

Сонымен сулы ерітінділер сутек ионы да, гидроксид температурасында 25 ⁰ С-да тұрақты және 10 ^-14 -ке тең болады.

Әдетте [H ⁺ ] -тың шамасы аз болады. Мысалы, алам организмінің ең қышқыл сұйықтығы- сөлінде [H ⁺ ] концентрациясы 10 ^-1 г/ион/л, ол түкірікте [H ⁺ ] - тың концентрациясы шамамен 10 ^-5 г-ион/л және т. б.

1920 жылы В. Соренсен сутек иондарының коцентрациясы ыңғайлы етіп өрнеутеу үшін сутек иондарының концентрациясының ондық логарифмінің теріс таңбасын алуды ұсынады. Бұл шама сутектік көрсеткіш деп аталады және былай өрнектеледі. Яғни сутектің көрсеткіш сутек иондарының концетрациясының теріс ондық логарифмі.

Таза су үшін 25 ⁰ С-де рН=-lg10 ^-7 =7. Қышқылдық сұйықтар үшін pH<7, ал сілтілік сұйықтықтар үшін pH>7.

Химиялық және биологиялық процестерде басқа иондардың эішінде сутек иондарының орны ерекше. Мысалы, тірі клеткада химиялық заттардың синтезі мен ыдырауына қажет ферменттердің активтілігі сутек иондарының концентрацясына тікелей байланысты болады. әрбір ферментті әсер етуіне ыңғайлы рН-тың белгілі бір мәні болады. Мысалы, азоттың микробтармен фиксациясы (бекітілуі) рН=7, 2 болғанда байқалады. Өсімдіктердің дамуы топырақ рН-на байланысты әртүрлі болады. Мысалы, сұлы, картон рН-5 болғанда мол астық бреді, бидай, қызыоша және т. б. бейтарап, типті аздаған сілтілік ортада жақсы дамиды.

Ортаның рН-ын жасанды түрде әк немесе суперфосфат қосып өзгертуге болады.

Сутек иондарының концентрациясы жануарлар мен адамның кейбір органдарының функцияналдық қызметіне көп әсерін тигізеді. Сондай-ақ сутек иондарының концентрациясы заттар мен ертінділердің: еріткіштігі, диализі, беттік керілуі, тұтқырлығы тұрақтылығы осмостың қысымы, ісінуі және т. б. негізгі физика- химиялық қасиеттеріне де күшті әсерін тигізеді. Сол себептен сутек иондарының концентрациясымен анықтау химия, биология, физиология, бактериология, медицина, ауыл шаруашылығы мен техниканың барлық семинарында қолданыс табуда.

22. рК туралы ұғым

Протолиттік теорияға сәйкес қышқыл неғұрлым протонды жылдам берсе соғұрлым күшті болады. Қышқылдың күшін оның диссоциациялау константасыныңтеріс логарифмімен (рК _қ ) сипаттаған ыңғайлы:

Күшті қышқылдар үшін рК _қ теріс сан болады:

Әлсіз қышқылдар үшін рК _к он сан болады.

Бұл көрсетілгендер қышқыл неғұрлым әлсіз болса, соғұрлым рК-ның мәні жоғары болады.

Негіздердің күші пртон ионын Н ₃ О ⁺ қосып алу қабілеттілігімен анықталады:

Негіздер үшін олармен қосатасқан қышқылдың константасын К _к білген жеткілікті, яғни ВН ⁺ / жұбында негіз үшін:

3. Активтік және аналитикалық (тимтерлік) қышқылдылық.

Аналитикалық немесе титрлік қышқылдылық г-экв/л-мен өрнектелген қышқылдың концентрациясы ( кейде ерітіндінің нормалдылығы деп атайды) Бір нормальды ерітінділердің титрлік қышқылдылығы бірдей және 1 л ерітіндіде 0, 1 г/л Н ⁺ ионы болады және с. с.

Активтік қышқылдың блос гидроксоний Н ₂ О ⁺ иондарына тең, ол ерітіндінің рН-пен тікелей байланысты. рН сутек ионының активті концентрациясының теріс логарифміне тең болғандықтан әлсіз қышқыл үшін:

ол күшті қышқылдың үшін:

Q _H =fC _H ⁺

Мұндағы Q _H =активтік қышқылдылық: С _Н - аналитикалық қышқылдылық. және f- диссоциациялау дәрежесі және активтілік коэффициенті.

Төменгі кестеде кейбір бір нормалары қышқылдардың аналитикалық (титрлік) және активтік қышқылдары берілген.

Кейбір қышқылдардың аналитикалық жеке активтік қышқылдарында.

Қышқыл

Бір нормальда ерітіндегі қышқылдың

Бір нормальды ерітіндінің қышқылдылығы, г/л

аналитикалық

активтік

Қышқыл: HCl

Бір нормальда ерітіндегі қышқылдың: 0. 79

Бір нормальды ерітіндінің қышқылдылығы, г/л: 1

0. 79

Қышқыл: HNO ₃

Бір нормальда ерітіндегі қышқылдың: 0. 82

Бір нормальды ерітіндінің қышқылдылығы, г/л: 1

0. 82

Қышқыл: HCN

Бір нормальда ерітіндегі қышқылдың: 0. 38

Бір нормальды ерітіндінің қышқылдылығы, г/л: 1

0. 38

Қышқыл: CH ₃ COOH

Бір нормальда ерітіндегі қышқылдың: 0. 0034

Бір нормальды ерітіндінің қышқылдылығы, г/л: 1

0. 0034

Кестенің мәліметтерінен аналитикалық қышқылдылары бірдей әртүрлі қышқылдардың активтік қышқылдылығы әртүрлі болатынын көруге болады. Негіздерге байланысты олардың химиялық активтілігі ОН ^- тың аналитикалық концентрация емес, активтік концентрациясымен анықталады. Бұл айтылғандардан сутек бос иондарының концентрациясын (активтік концентрация) оның үшін кәдімгі титрлеу әдісін қолдануға болмайтынын және арнайы әрекеттер қажет екенін байқаймыз. Ондай әдістерге жататындар: инуикаторлық (көрсеткіштік), немесе колометрлік, элифметрлік және сутек иондарының концентрациясын буферлік қоспалар арқылы анықтау.

4. Буферлік қоспалар.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.