Тұздар гидролизіне жалпы сипаттама

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Тұздар гидролизіне жалпы сипаттама

Индикаторды қолдана отырып NaCl ас тұзының ерітіндісі бейтарап екеніне және сол мезетте NaC ₂ H ₃ O ₂ натрии ацетатының ерітіндісі негізгі қасиеттерге те болып, NH ₄ Cl аммонии хлориді ерітіндісінде қышқылдық қасиеттерге ие екенін анықтаймыз. Қалған көптеген дұрыс тұздар дәл солай қышқылдық және негіздік ерітінділерді құрып, тұз иондары сумен химиялық реакцияға түседі. Бұл құбылыс гидролиз деп аталады.

Суды әлсіз қышқыл деп те және әлсіз негіз ретінде қарауға болады, Н ⁺ және ОН ^- ионына молекулалық диссоциациясы әлсіз дәрежеде жүретін әлсіз негіз деуге де болады. Бренсед-Лаури өкілдерінің теорияларын қолдана отырып күшті негіз С ₂ Н ₃ О ₂ ^- Н ⁺ иондарымен әрекеттесе алады.

С ₂ Н ₃ О ₂ ^- + Н ₂ О ↔︎ НС ₂ Н ₃ О ₂ + ОН ^-

негіз ₂ қышқыл ₁ қышқыл ₂ негіз ₁

Қалыптасқан ерітінді негізгі қасиеттерге ие, өйткені оның ОН ^- иондары Н ⁺ иондарынан саны жағынан асып түседі. Дәл осылай NH ₄ Cl NH ₄ ⁺ ионға ие екендігін түсіну қиын емес, ол сумен негіз ретінде әрекеттесуі тиіс.

NH ₄ ⁺ + H ₂ O ↔︎ H ₃ O + NH ₃

қыш нег қыш нег

Сол уақытта хлорид-ион гидратталмайды, өйткені ол өте әлсіз негіз, өйткені ол өте әлсіз негіз болып табылады. Сондықтан NH ₄ Cl ерітіндісі қышқыл болады және гидролиз нәтижесінде құрамында NH ₄ болып OH ^- иондарына қарағанда H ⁺ иондары басым болады.

Тұздар гидролизіне тағы да бір мысал қарастырып көрелік. Күшті қышқыл мен әлсіз негізден алынған тұз, мысалы NH ₄ Cl қышқыл ерітіндісімен гидролизге түседі. Және керісінше әлсіз қышқыл мен күшті негізхдін алынған тұз негіздік ерітіндімен гидролизге ұшырайды.

Мысалы, суда NaC ₂ H ₃ o ₂ ерітіндісі бар делік. Ионы гидролизге ұшырамайды, себебі Бренстед-Лаури тұжырымдары бойынша ол портондармен салыстырғанда өте әлсіз қышқыл болып есептеледі. Бұл ион күшті қышқыл (NaOH) құрамына кіреді, бірақ сумен қосылысқа түскенде NaOH молекулаларын түзуі қиынға соғады. Ацетат ионы C ₂ H ₃ O ₂ негізінен күшті негіз, сумен әрекеттесу барысында әлсіз қышқыл HC ₂ H ₃ O ₂ түзеді.

C ₂ H ₃ O ₂ ^- + H ₂ O ↔︎ HC ₂ H ₃ O ₂ + OH ^-

NaC ₂ H ₃ O ₂ судағы ерітіндісі осындай жағдай бойынша басты болып табылады, себебі оның құрамында ОН ^- ионы түзіліп отырады. Жоғарыда жазылған теңдікке қарап гидролиз константасы деген түсінік қорытуға болады.

[HC ₂ H ₃ O ₂ ] [OH ^- ]

К _гидр = (15. 9)

[C ₂ H ₃ O ₂ ^- ]

Әдеттегідей су концентрациясы гидролиз константасына негізделген. Егер енді алынған теңдікті [H ⁺ ] /[H ⁺ ] -қа көбейтетін болсақ, онда:

[HC ₂ H ₃ O ₂ ] [OH ^- ] [H ⁺ ] K _H2O

К _гидр = = ─── (15. 10)

[C ₂ H ₃ O ₂ ^- ] [H ⁺ ] K _α

Ендігі кезекте біз суға аммоний хлоридін қосамыз. Сонда NH ₄ ⁺ ионы гидролизге ұшырайды, себебі ол суға қарағанда күшті қышқыл.

NH ₄ ⁺ + H ₂ O ↔︎ NH ₃ * H ₂ O + H ⁺

Түзілген ерітінді қышқылдық сипаттарға ие, себебі гидролиз нәтижесінде оның құрамында Н ⁺ иондары пайда болды. NH ₄ гтдролизі үшін константа теңдігі былай анықталады.

[NH ₃ *H ₂ O] [H ⁺ ]

K _гидр = (15. 11)

[NH ₄ ]

Бұл теңдікті [OH ^- ] /[OH ^- ] - қа көбейтсек мына теңдікті көреміз:

[NH ₃ *H ₂ O] [H ⁺ ] [OH ^- ] K _H2O

K _гидр = = ───

[NH ₄ ⁺ ] [OH ^- ] K _b

Гидролиздік константа бойынша олардың катионының сумен байланысының барысында К _H2O - константасының иондық бастаптылығымен анықталады. Егер тұзды құрайтын екі ион да әлсіз қышқыл және әлсіз негіз болса, екі ионда гидролизге ұшырап кетеді.

NH ₄ ⁺ +C ₂ H ₃ O ₂ ^- +H ₂ O↔︎NH ₃ *H ₂ O+HC ₂ H ₃ O ₂

[NH _3* H ₂ O] [HC ₂ H ₃ O ₂ ]

K _гидр =

[C ₂ H ₃ O ₂ ^- ] [NH ₄ ⁺ ]

Мұндай тұздарға арналған константа гидролизінің формуласын көрсетіп жазу қиындық туғызбайды.

K _H2O

K _гидр =

K _a K _b

Мұндай ерітіндінің РН-ы әлсіз қышқыл мен әлсіз негіздің көлеміне байланысты. Мәселен NH ₂ CN қосылысы басты болып табылады, NH ₄ C ₂ H ₃ O ₂ - нейтралды, ал NH ₄ F қышқылдық сиптты иеленеді.

Күшті қышқыл мен күшті негіздің тұздары, мысалы NaCl, гидролизге ұшырамайды, сондықтан мұндай ерітінділер нейтралды орта көрсетеді.

Мысал 8.

м NaCN ерітіндісінің рН есепте.

Шешуі: Бұл жағдайда ционид - ион гилролизге ұшырайды. CN ^- ионының концентрациясын 1. 0 -- х деп алайық, х ол жерде CN ^- ионының 1л ерітіндіде гидролизге ұшыраған моль саны. Сонда НСN және OH ^- концентрацияларын х-ке тең деп аламыз.

Гидролиз теңдеуі:

CN ⁺ + H ₂ O ↔︎ HCN + OH ^-

Концентрация теңдеуі: ^{1. 0 - x x x}

Бұл мәндерді гидролиз константасының формуласына қоя отырып мынны аламыз:

[HCN] [OH] К _Н2О 1*10 ^-14

К _гидр = = =

[CN ^- ] K _a 4*10 ^-10

осыдан

X * X 1 * 10 ^-14

1. 0 - X 4 * 10 ^-10

немесе

X ²

── = 2, 5 * 10 ^-5

1, 0

X = 5, 0 * 10 ^-3 моль/л = [OH ^- ]

Осыдан келіп

pOH = 2, 30

pH = 14 - pOH = 11, 70 береді.

Анион гидролизінің OH ^- және сондай мөлшерде әлсіз қышқылдың түзілуіне әсер ететінін еске ала отырып, рН-ты табудың тез жолын қарастырып көруге болады.

A ^- + H ₂ O ↔︎ HA + OH ^-

[HA] [OH ^- ] K _H2O

K _гидр = = ───

[A ^- ] K _a

[HA] =[OH ^- ] болғандықтан

[OH ^- ] [OH ^- ] K _H2O

[A ^- ] K _a

немесе K _H2O

[OH ^- ] ² = [A ^- ] (15. 14)

K _a

Бастапқы [A ^- ] еонцентрацияны С-ға тең деп алып, квадратты түбір астына алғанда иынаны көреміз:

K _H2O

[OH ^- ] = C

K _a

Кері логарифмді қолдана отырып

pOH = ½ pK _H2O - ½ pK _a + ½ pC аламыз.

½ pK _H2O =7 және pOH=14 - pH, болғандықтан

pH=14 - ( 7- ½ pK _a + ½ pC ) береді

және қорытындысында

pH = 7 + ½ pK _a - ½ C (15. 15)

Алынған теңдік гидролиз анионына мына жағдайларда қолданылған, егер К _а түзілген қышқылдар тәртіптерін 10 ^-10 немесе одан да көп теңдік дәрежесінде тең болып келсе.

Гидролиз катиондарының рН ерітіндісі мына фйормуламен анықталады:

pH = 7 - ½ pK _b + ½ pC (15. 16)

егер K _b -ның теңдік дәрежесі 10 ^-10 болса.

Мысал 9.

0, 01 м NaC ₂ H ₃ O ₂ ерітіндісінің рН-ын тап.

Шешуі: Берілген ерітіндіде анион гидролизінің теңдігі қолданылады.

C ₂ H ₃ O ₂ ^- + H ₂ O ↔︎ HC ₂ H ₃ O ₂ + OH ^-

РН ерітіндісін табуға қолданылатын теңдік ретінде мына теңдікті пайдаланамыз:

PH = 7 + ½ pK _a - ½ pC

Мысал 10

0, 1м NH ₄ Cl ерітіндісінің рН-ын тап.

Шешуі: Берілген ерітіндіде аммоний ионының гидролизі жүреді.

NH ₄ ⁺ + H ₂ O ↔︎ NH ₃ * H ₂ O + H ⁺

рК = 7 - ½ pK _b + ½ pC

pC=1, 00 беретін C=0, 1 моль ⁄ л, 15. 1 таб рК _b = 4, 74 тең екенін көріп, мынаны аламыз.

РН = 7 - ½ (4, 74) + ½ (1, 00)

Осыдан

РН = 5, 13

Енді нейтралды деген ұғымға анықтама берер болсақ - бұл қышқыл мен негіздің арасында жүретін реакция немесе су ерітінділерінде, Н ⁺ қышқылдан түзілген иондарының молекула ретінде қалыптасуы, ОН ^- негізден түзілген иондарымен қосылуы.

Нейтралдану, егер реакцияға түскен қоспа құрамында қышқыл мен негіздің грамм-эквиваленттігі тең болған жағдайда орнайды, теңдікке байланысты

H ⁺ + OH ^- → H ₂ O

Күшті қышқыл мен күшті негіз арасында.

Егер нейтралдану реакциясына әлсіз қышқыл мен әлсіз негіз қатысса онда олардың аниондары мен катиондары гидролизге ұшырайды. Мысалы

NaOH + HC ₂ H ₃ O ₂ ↔︎ NaC ₂ H ₃ O ₂ + H ₂ O

Сонымен қатар гидролиз сатыларының реакциясымен қарастырылады:

OH ^- + HC ₂ H ₃ O ₂ ↔︎ C ₂ H ₃ O ₂ ^- + H ₂ O

Көлемі 1м NaOH ерітіндісі көлемі 1м HC ₂ H ₃ O ₂ ерітіндісімен тең деп көрелік. Бұдан концентрациясы 0, 5 моль ⁄ л теңдік шығады. Бұның рН-ы

7 + 2, 37 - 0, 15 = 9, 18

тең екенін көруге болады.

Нейтралдау кезінде ерітінді рН-ы 7, 0-ге емес 9, 18 тең болуы мүмкін. Сондықтан берілген ерітіндіні титрлеу үшін өзінің құрамында ортасын өзгертумен бірге рН нейтралдауды бірге қосатын индикатор қолдану қажет.

2. Әлсіз еритін тұздар ерітіндісі.

Егер тұздың қанық ерітіндісін алу үшін суға тұзды көп мөлшерде салу қажет, сонда қатты фаза мен тұз иондары арасында тепе-теңдік орнайды.

MX (қат) ↔︎ M ⁺ (су) + X ^- (су)

Бұл теңдік гетерогендік болғандықтан константа теңдігін құру кезінде тең молярлық концентрациясы жоғары болатын заттарды қосу қажет.

K _т-т = E = [M ⁺ ] [X ^- ]

M ₂ X ₃ (қат) ↔︎ 2M ³⁺ (су) + 3X ^2- (су)

Е = [M ³⁺ ] ² [X ^2- ] ³

Мысал 11.

СаҒ ₂ ерігіштігін тап, егер бізге СаҒ ₂ тұзының 100мл суында 0, 00168 г бар екені белгілі болса.

Шешуі: СаҒ ₂ молі литрмен есептегенде мынаған тең.

1000мл ∕л 1

M = 0, 00168 г * * = 2, 15*10 ^-4 моль∕л

100 мл 78, 0 г∕моль

СаҒ ₂ ерітіндісі судағы тепе-теңдігі мына теңдікпен анықталады.

СаҒ ₂ (қат) ↔︎ Ca ²⁺ (су) + 2F ^- (су)

Осыдан келіп оның ерігіштігі мынаған тең:

E = [Ca ²⁺ ] [F ^- ] ²

СаҒ ₂ 2, 15 * 10 ^-4 моль\л қанық ерітіндісі түзілгеннен соң стихирметриялық теңдік бойынша ерітіндіде 2, 15*10 ^-4 моль\л Са ²⁺ ионының және 4, 30*10 ^-4 моль\л F ^- ионына қатысты. Осы концентрацияларды ерігіштікке қоя отырып, мынаны аламыз.

Е=(2, 15*10 ^-4 ) (4, 30*10 ^-4 ) ² =4, 0*10 ^-11

Таблица 15. 4. 20 ⁰ С кейбір тұздар ерігіштігі.

Тұз: Тұз

Ерігіштік: Ерігіштік

Тұз: Тұз

Ерігіштік: Ерігіштік

Тұз: Ag ₂ S

Ерігіштік: 1 * 10 ^-51

Тұз: Fe(OH) ₃

Ерігіштік: 1 * 10 ^-38

Тұз: Al(OH) ₃

Ерігіштік: 1 * 10 ^-33

Тұз: FeS

Ерігіштік: 1 * 10 ^-22

Тұз: BaCO ₃

Ерігіштік: 5 * 10 ^-9

Тұз: HgS

Ерігіштік: 1 * 10 ^-54

Тұз: Bi ₂ S ₃

Ерігіштік: 1 * 10 ^-72

Тұз: PbS

Ерігіштік: 1 * 10 ^-28

Тұз: CaCO ₃

Ерігіштік: 4, 8 * 10 ^-19

Тұз: SnCO ₃

Ерігіштік: 1 * 10 ^-9

Тұз: CaF ₂

Ерігіштік: 4 * 10 ^-11

Тұз: ZnS

Ерігіштік: 1 * 10 ^-23

Мысал 12.

Тұздар ерітіндісі моль литрмен есептегенде ерігіштікпен табуға болатынын көрсетейік.

Шешуі: мысал ретінде PbS тұзын алайық. Ерігіштігі 1 * 10 ^-28 .

Pb(қат) ↔︎Pb ²⁺ (су) + S ^2- (су)

х х

Концентрация теңдігі арқылы ерігіштігін есептейік.

Е = 1 * 10 ^-28 = [Pb ²⁺ ] [S ^2- ] = x * x

Осыдан

X = 1 * 10 ^-14 моль\л

Осылайша свинец сульфидінің ерігіштігі 1 * 10 ^-14 моль\л тең.

Жалғыз жеке дара иондардың ықпалы әлсіз қосылыс тұздарына да қатысты болып келкді. Мысалы, хлоридтің қосылысқа түсу қасиетін төмендету. Классикалық химиялық қосылыстар Фан Ваймаринаның теорияларында негізделген. Егер екі қосылысты бір-бірімен қосып, қосылысқа алып келер болсақ онда олардың арасында бір-біріне ықпал ету процесі байқалады.

3. Реакцияның соңғы сатысына әсер етуші факторлар.

Аналитикалық амалдың өңделуі, заттардың бөлінуі немесе өнеркәсіптік пайдалану барысында химялық реакциялар көп жағдайларда теңдіктің қосылуына және осы процесте жоғары өнімді тауар алу үшін мақсат жолдарына тап болады.

Ле-Шательенің принципіне сай теңдік дәрежеде тұрған реакция тауарлардың бірі жойылу дәрежесі арқылы аралас қосылысқа түсуі мүмкін. Сондықтан да тауарлардың бірі газ болса, онда реакция соңына дейін жүргізіліп отырады. Барлық реакциялар соңына дейін көрсетіледі.

Мысалы:СаСО ₃ қышқылда ериді:

СаСО ₃ (қат) +2Н ⁺ ↔︎ Са ²⁺ +Н ₂ СО ₃ ↔︎Н ₂ О+СО ₂ ↑

Қышқыл мен негіздің арасында жүргізілген әрбір реакция соңына дейін жүреді, себебі Н ₂ О әлсіз диссоциратталған зат.

Н ⁺ + ОН ^- →Н ₂ О

Екіншіден әлсіз қосылысқа түсетін сульфат уксустық қышқылда тез қосылысқа түсе алады. Осы көрсетілген реакция аналитикалық химия үшін маңызы зор.

Факторлар арасындағы әлсіз қосылыс тауарларына жақсы нәрсе бүктеп-бүктеп тексеріп көруге болады. Сонымен қатар көптеген тұздар металл өнімдері қосылыс аясында ең аз мағынаға ие болады.

Ғе ³⁺ + ОН ^- →Ғе(ОН) ₃ (қат)

Ва ²⁺ + СО ₃ ^2- →ВаСО ₃

Рb ²⁺ + СrO ₄ →РbСrО ₄ (қат)

Бұлар аналитикалық химияда кеңінен қолдануға болады немесе өнеркәсіп орындарында.

4. Жаттығулар.

1. Мыналарға арнап иондық константа жаз:

HCN; H ₂ S; HNO ₂ ; HCOOH;

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.