УМКД

Химиялық реакциялардың энергетикалық эффекттері

КАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ қаласындағы ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТ
3 деңгейлі СМЖ
құжаты
ПОӘК

ПОӘК 042-18-10.1.84/03-2014
ПОӘК
<<Химия>> пәнінің оқу-әдістемелік материалдары
<<_____ >> 2014 ж.
№ 1 басылым

ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

<<Химия>>

5В070100 - <<Биотехнология>> мамандығы үшін

ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

СЕМЕЙ
2014

МАЗМҰНЫ

* Глоссарий
* Дәрістер
* Практикалық және зертханалық сабақтар
* Студенттердің өздік жұмыстары

* Глоссарий

* Авогадро тұрақтысы NA - кез келген жүйенің ( N ) бөлшектер санының жүйе заттарының мөлшеріне қатынасы n: N/n = NA моль-1 = 6,021023 моль-1.
* Адиабатты процесс - сыртқы ортамен алмасу процесі жүрмейтін процесс.
* Атомдық (электрондык) орбиталь ( АО) - квант сандарының белгілі мәндеріне сәйкес келетін электрон күйі.
* Гетерогенді жүйелер - бөліктің айырым бетімен бөлінетін заттар жиынтығы.Мысалы, СаСО3(қ) және СО2(г).
* Гомогенді жүйе - бөліктің айырым беті болмайтын зат немесе заттар жиынтығы (ерітінділер, газдар қоспасы, ыдыстағы газ, мұз не металл кесегі,т.б.).
* Жүйе - зерттеу үшін, кеңістіктен және қоршаған ортадан жекелей алынған бөлщек.
* Заттың эквиваленті - 1 моль сутегі атомдарымен (0,5 моль оттегі атомдарымен) қосыла алатын не сондай сутегі ( оттегі ) атомдарының мөлшерін химиялық реакцияларда ығыстырып шығара алатын мөлшері.
* Иондану энергиясы: атомнан электронды жұлып алу үшін жұмсалатын энергия, эВ (1 эВ = 96,48 кДж/моль). Келесі электронды жұлып алуға көбірек энергия қажет,себебі оң зарядтың мәні артады: І1 І2 І3
* Изотонды коэффициент - іс жүзіндегі қысым, қайнау, қату температураларының өзгеруі, олардың теориялық мәндерінен қанша есе артық екенін көрсетеді.
* Ішкі энергия - жүйенің толық энергиясы, яғни жүйені құрған бөлшектердің зат мөлшерінің толық энергиясы.
* Моль - заттың мөлшерінің бірлігі, көміртегі-12 атомының 0,012 кг массасындағы атомдар санына тең, яғни 6,02 1023 .
* Парциалды қысым - газдар қоспасының жалпы қысымының сол газға келетін үлесі.
* Фаза - бірдей физикалық, химиялық қасиеттері бар және жүйенің басқа бөлімдерінен бөліп алынған біркелкі беттік қабаттан тұратын бөлік.
* Химиялық кинетика - химиялық реакцияның жылдамдығы мен механизмі туралы ілім.
* Эквивалент масса - заттың 1 эквивалентінің массасы.
* Электрондық аналогтар - элементтердің валенттілік электрондары элементтерге қатысты жалпы формуламен сипатталатындай болып орбиталдарға орналасады.
* Электртерістік ( ЭТ) - элемент атомының химиялық қосылыста басқа элементтің электрондық тығыздығын өзіне ығыстыра алатын қабілеттілігін көрсететін мән.
* Электрон қосылғыштық энергиясы: Бос атомға электрон қосылуы үшін қажет энергия, эВ. Оның мәні оң да, теріс те (теріс мән асыл газдар мен кей элементтерде) болады. Электрон қосылғыштық энергиясы ең көп галогендер мен оттегі.
* Энтальпия - қысым тұрақты болған жағдайдағы (изобаралық процесс кезіндегі) жылу эффектісі
* Энтропия - бөлшектің қозғалысын сипаттайтын заттың қасиеті, ретсіздік дәрежесі.

МОДУЛЬ 1. ХИМИЯНЫҢ НЕГІЗГІ ТҮСІНІКТЕРІ МЕН ЗАҢДАРЫ

Дәрістер № 1-3 Химияның негізгі түсініктері және заңдары

Химияның негізгі түсініктер
Химияның негізгі заңдары
Газдардың негізгі заңдары
ХИМИЯНЫҢ НЕГІЗГІ ТҮСІНІКТЕРІ
Химиялық элемент - ядро зарядтары бірдей болатын атомдар түрі.
Атом - химиялық реакция кезінде бөлінбейтін элементтің ең кішкене бөлшегі, бірақ сол элементтің химиялық қасиеттерін көрсетеді.
Молекула - сол заттың химиялық қасиетін көрсететін заттың ең кішкене бөлшегі.
Жай заттар - құрамына тек бір элементтің атомдары ғана кіретін заттар.
Күрделі заттар - құрамына әртүрлі элементтер атомдары кіретін заттар.
Массаның атомдық бірлігі - 1/12 көміртегі -12 атомының массасы (12С),
яғни 1,6666 10-27 кг.
Элементтің салыстырмалы атомдық массасы ( Аr ) - өлшемсіз шама, элементтің табиғи изотоптар құрамының орташа атомдық массасының көміртегі-12 атомының 1/12 массасына қатынасына .
Жай және күрделі заттардың салыстырмалы молекулалық массасы (Мr ) - өлшемсіз шама , заттың табиғи изотоптары құрамының орташа массасының көміртегі - 12 атомының 1/12 массасына қатынасы.
Моль - заттың мөлшерінің бірлігі, көміртегі-12 атомының 0,012 кг массасындағы атомдар санына тең, яғни 6,02 1023 .
Заттың эквиваленті - 1 моль сутегі атомдарымен ( 0,5 моль оттегі атомдарымен) қосыла алатын не сондай сутегі ( оттегі ) атомдарының мөлшерін химиялық реакцияларда ығыстырып шығара алатын мөлшері.
Эквивалент масса - заттың 1 эквивалентінің массасы.
Авогадро тұрақтысы NA - кез келген жүйенің ( N ) бөлшектер санының жүйе заттарының мөлшеріне қатынасы n: N/n = NA моль-1 = 6,021023 моль-1.
Осыдан : 1) әртүрлі газдардың бірдей жағдайда ( t, p ) бірдей көлемдеріндегі молекулаларының саны бірдей болады; 2) Қалыпты жағдайда ( қ.ж. ) газдардың молярлық көлемі 22,4л/моль болады. Олай болса, 1 моль газдың қ.ж. көлемі 22,4л.
Эквивалент көлем - заттың 1 эквиваленті алатын көлем. Сутегінің эквиваленті 1 моль , оттегінің эквиваленті 0,5 моль болғандықтан сәйкесінше эквивалент көлемдері 11,2 л/моль және 5,6 л/моль болады.

Химияның негізгі заңдары
Масса сақталу заңы; энергия сақталу заңы; құрам тұрақтылық заңы; еселік және көлемдік қатынастар заңдары; Авогадро заңы, эквиваленттер заңы.
Эквиваленттер заңы - әрекеттесетін заттардың массасы олардың эквивалент массаларына пропорционал.
Бұл заңдар стехиометриялық заңдар деп аталады, себебі олар барлық заттардың массалары мен көлемдерін есептеуге қолданылады.
Мысал 1. мына қосылыстардағы HCI, H2S, NH3, CO, CO2 элементтердің эквивалентін , эквивалент массаларын және эквивалент көлемдерін анықтау қажет болса, заттың эквивалент және эквивалент массалары анықтамасы бойынша хлордың, күкірттің, азоттың, көміртектің эквиваленті сәйкесінше 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль, 1/2 моль , 1/4 моль және эквивалент массалары 35,5г/моль, 16г/моль, 4,67 г/моль, 6 моль, 4 моль болады .
Элементтің эквивалентін және эквивалент массасын анықтау үшін олардың сутектік және оттектік қосылыстарына ғана қарамайды, қосылыстағы эквиваленті және эквивалент массасы белгілі басқа заттар арқылы да анықтайды. Мысал 2. 5,6г темір күкіртпен 8,8г темір сульфидін түзсе, темірдің эквиваленті және эквивалент массасы қанша болатынын есептеу керек, егер күкірттің эквивалент массасы 16г/моль екені белгілі болса. Есептің шарты бойынша 5,6г темірге 8,8 - 5,6 = 3,2г күкірт келіп тұр. Эквиваленттер заңы бойынша 5,6г темір ------- 3,2г күкіртке эквивалентті
Мэ г/моль ------- 16 г/моль
Осыдан, Мэ ( Fe ) = 28г/моль. Темірдің эквивалент массасы оның атомдық массасынан екі есе кіші болғандықтан, 1 моль темірде 2 эквивалент бар, сондықтан темірдің эквивалнті (1/2) моль болады.
Күрделі заттардың эквивалент массасын эквивалент заңына сүйеніп мына формулалармен анықтайды: Мэ ( оксидтің) = Моксид /элемент атомдарының саны оның валенттілігі
Мэ ( қышқыл) = Мқышқыл / қышқыл негіздігі
Мэ ( негіз) = Мнегіз / негіздің қышқылдығы
Мэ ( тұз ) = Мтұз / металл атомдар саны металл валенттілігі
мұндағы Мэ және М - эквиваленттің және қосылыстардың мольдік массалары. Қышқылдардың негіздігі қышқыл негізбен әрекеттескенде қышқыл молекуласының беретін протон санымен анықталады. Негіздердің қышқылдығы негіз қышқылмен әрекеттескенде негіз молекуласының қосып алатын протондар санымен анықталады. Тотықтырғыштың (тотықсыздандырғыштың) эквиваленті деп тотықсызданғанда ( тотыққанда)1 моль электрондарды қосып алатын (беретін) мөлшері. Тотықтырғыштың (тотықсыздандырғыштың) эквивалент массасы реакция кезінде қосып алған (берген )электрондар санына олардың молекулалық массасын бөлгенге тең. Мысал 3. 8г NaOH күкірт қышқылымен бейтараптанғанда түзілген натрий гидросульфатының массасын анықтау керек. Шешімі: Натрий гидроксидінің эквивалент массасы: Мэ = МNaOH / 1 = 40г/моль. Сонда, 8г: 8/40 = 0,2 натрий гидроксидінің эквивалентті массасын құрайды. Олай болса, эквивалент заңына байланысты түзілген тұздың массасы да оның 0,2 эквивалент массасын құрайды, яғни натрий гидросульфидінің массасы 1200,2 = 24г.
Мысал 4. Қалыпты жағдайда қышқылдан 0,7л сутегін эквивалент массасы 28г/моль болатын металл ығыстырған болса, оның массасы қанша болады?
Шешімі: Сутегінің эквивалент көлемі 11,2л болғандықтан пропорция бойынша 28 г металл ---------- 11,2л сутегіге эквивалентті
Х,г металл --------- 0,7л сутегімен әрекеттеседі
Х = 0,728/11,2 = 1,75г.
Мысал 5. Күкіртті сутек күкірт қышқылына дейін тотықса, оның эквиваленті және эквивалентінің молярлы массасы қанша болады? Шешуі:
H2S + 4 H2O = SO42- + 10H+ + 8e , Э = 1/8 моль, Мэ = 34/8 = 4.26г/моль.
Мысал 6, мына реакцияда:
2 HCl + Ca(OH)2--> CaCl2 + 2H2O
HCl- дың екі сутек атомына бір Са(ОН)2 сәйкес келіп тұр. Сондықтан сутегінің бір атомына 1/2 Са(ОН)2 молі сәйкес, яғни кальций гидроксидінің эквиваленті 0,5 моль болады. fэкв саны эквиваленттік фактор болып саналады, оны былай белгілейді fэкв(В) (В- белгілі бір зат). Келтірілген мысалда fэкв Са(ОН)2 =1/2. Кей заттардың эквиваленттік факторын формула арқылы табуға болады. Қышқылдар үшін эквиваленттік фактор оның негіздігіне қарама-қарсы негіздік-қышқыл молекуласындағы металл ионына алмасатын сутек ионының саны. Негіздердің эквиваленттік факторы олардың қышқылдығына қарама-қарсы қышқылдың-негіздігі қышқыл қалдығына алмасатын ОН- ионының саны:
fэкв(қышқыл)= 1/N(H+)
fэкв(негіз)= 1/N(OH-)
N - Н+ не ОН- саны
Эквиваленттік фактор бір зат үшін әр түрлі реакцияларда әр түрлі болады. Мысалы:
H3PO4 + 3 NaОН --> Na3РО4 + 3Н2О
N - (Н+)= 3. Сонымен эквиваленттік фактор фосфор қышқылы үшін мынаған тең: (H3PO4) = 1/N (Н+)= 1/3;
H3PO4 + 2 NaОН --> Na2НРО4 + 2Н2О
N (Н+)= 2, fэкв(H3PO4)= (1/2)
Тұздар үшін (мысалы орта) эквиваленттік фактор металл атомының санын оның тотығу дәрежесінің көбейтіндісін металл атомдарының санына бөлгенге тең:
fэкв(тұз)= 1/N(Ме)∙ Z (Ме)
N(Ме)- металл атомының саны;
Z (Ме)- металдың тотығу дәрежесінің мәні.
Мысалы: алюминий сульфатының эквиваленттік факторы: fэкв(Al2(SO4)3)=1/6;
Зат эквивалентінің молярлық массасы В (г/моль)- эквиваленттік факторды молярлық массаға көбейткенге тең:
М(fэквВ) = fэкв (В) ∙ М(В) (1)
Бір негізді қышқылдар мен бір қышқылдық негіздердің эквивалентінің молярлық массалары, олардың молярлық массаларына тең.
М(fэквВ) = М(В)
Мысалы: NaОН эквивалентінің молярлық массасы:
М(fэкв NaОН) = М(NaОН) = 40 г/моль
Тұздар үшін, мысалы: алюминий сульфатының Al2(SO4)3 эквивалентінің молярлық массасы:
М[fэкв Al2(SO4)3] = fэкв [Al2(SO4)3]∙ М[Al2(SO4)3] = 342/6
Зат эквиваленті (моль)- зат массасының эквивалентінің молярлық массасына қатынасы:
n(fэкв B) = m(B)/ M (fэкв B) (2)
Химиялық реакцияға түсетін заттар өзара бір-бірімен эквиваленттік қатынаста әрекеттеседі, яғни эквиваленттер заңына бағынады:
А + В = С + Д реакциясы үшін, мына қатынас орындалады:
n(fэкв А) = n(fэкв В) = n(fэкв С) = n(fэкв Д)
Сонымен А мен В заттары әрекеттесуі үшін:
n(fэкв А) = n(fэкв В)
(2) теңдеуді қолданып, эквивалент заңының салдары:
m(A) ‗ m(B) немесе m(A) ‗ M (fэкв А)
M (fэкв А) M (fэкв B) m(B) M (fэкв B)
ГАЗДАРДЫҢ НЕГІЗГІ ЗАҢДАРЫ
Газдардың физикалық күйін үш параметр - көлем V, қысым - р, температура - Т ( Т = 273 + t) анықтайды. Қысым 1,013105 Па ( 760мм сынап бағ.) , температура 273К не 0С газ күйінің қалыпты жағдайы (қ.ж.): р0, Т0 , t0 , V0 .
Бойль- Мариот заңы. Тұрақты температурада газдың берілген массасының көлемі қысымға кері пропорционал өзгереді: V1p1 = V2p2 = ...,
яғни Vp = const, V1/ V2 = p2 /p1.
Гей-Люссак заңы. Тұрақты қысымда газдың берілген массасының көлемі абсолютті температураға тура пропорционал өзгереді: V1/ V2 = T1/T2 Тұрақты көлемде: р1/ р2 = T1/ T2.
Менделеев- Клапейрон теңдеуі. Бойль-Мариот және Гей-Люссак заңдарын біріктіріп газ күйінің теңдеуін алады. V1p1/ T1 = V2p2/ T2 не
V p/ T = V0p0/ T0 , егер күйлердің бірі қалыпты болса.
Кез келген газ үшін заттың 1 моль мөлшеріне V0p0 /T0 тұрақты және бірдей, оны универсал газ тұрақтысы (R) деп атайды, сонда V p = RT, ал n моль газ үшін Vp = nRT Vp = nRT . Сонда Vp = mRT/ M - Менделеев-Клапейрон теңдеуі. R - мәні көлем мен қысым өлшем бірлігіне байланысты болады. Есептерде көбінесе мына мәндер алынады: 22,4 л; 273К, 8,31 Джмоль-1К-1. Мысал 1. 5 т құрамында 80% кальций карбиді бар ізбесті термиялық айырғанда 27С температурада 100м3 көміртегі (ІҮ) оксидін жинап алу үшін қажет қысым көлемі қанша? Шешімі: Айрылған карбонат массасы: 5т0,8 = 4т; М(СаСО3) = 100г/моль; Мына реакция теңдеуінен: СаСО3 СаО + СО2 400022,4 / 100 = 896м3 СО2 бөлінгенін есептейді. V p / T = V0p0 / T0 , p = V0p0T / T0V , сонда р ( СО2) = 8961,013105300 / 273100 = 9,97105 Па = 1 МПа.
Егер масса арқылы есептесе, 400044 / 100 = 1760кг.
р (CO2) = m RT / MV, p ( CO2) = 17608.31300 / 44100 = 9.97105 Па.
Мысал 2. Массасы 5,6г газ 17С температурада, қысым 0,997105 Па болғанда 4,84 л көлем алады. Осы газдың салыстырмалы молекулалық массасы қанша? Шешімі: Клапейрон-Менделеев теңдеуінен М = mRT/Vp
M(г) = 5.6 8.31290 / 0.9974,84 = 28 г/моль; Мr = 28. Мысал 3. 3 л газдың белгілі бір температурада қысымы 93,3 кПа ( 700 мм сынап бағ.). Температураны өзгертпей газдың көлемін 2,8 л - ге дейін төмендетсе, қысым қалай өзгереді? Шешімі: рх / 93,3 = 3/ 2,8; px = 93,33/ 2,8 = 100 кПа
Мысал 4. 27С температурада газ көлемі 600 мл болса, қысым тұрақты қалса, 57С қандай көлем алады. Шешімі: Есеп шарты бойынша V1 = 600 мл, Т1 = 273 + 27 = 300К және Т2 = 273 + 57 = 330К. Бұл мәндерді Гей-Люссак заңына қойып есептесе, 600/300 = V2 /330, V2 = 660 мл болады.
Газ не бу тәріздес заттардың молярлық массаларын олардың молярлық көлемін және тығыздығын пайдаланып та есептеуге болады.
Мысал 5. Көлемі 5,00 л ( қ.ж.) газдың массасы 9,80г. Осы газдың салыстырмалы молекулалық массасы қанша? Шешімі: = m/ V, сол газ үшін = 9.80/5.00 = 1.96 г/л. М(г) = Vm = 22.4 л/моль 1,96 г/л = 44г/моль ; Мr = 44.
Мысал 6. Көлемдік үлестері 30, 10, 60% азот, сутегі, аммиактан тұратын газ қоспасының сутегі және ауа бойынша тығыздығы қанша болады?
Шешімі: Молекулаларының орташа мәні 280,3 + 20,1 + 170,6 = 18,8;
D = M1/ M2. DH2 = 18,8 / 2 = 9,4; Dауа = 18,8 / 29 = 0,65. Газдың парциалды қысымы.
Газдар қоспасының жалпы қысымының сол газға келетін үлесін парциалды қысым деп атайды. Газдар қоспасының жалпы қысымы жеке газдардың парциалды қысымдарының қосындысына тең: ржалпы = р1+ р2 + р3 +... .Газдың парциалды қысымы оның қоспадағы көлемдік не молдік үлесіне тура пропорционал. Егер газ су үстінде жиналатын болса, ол су буымен қанығады , онда жалпы қысым сол газдың парциал қысымы мен су буы қысымы қосындысына тең болады: ржалпы = р(г) + р (Н2О), одан р(г) = ржалпы-рН2О . Мысал 1. Егер бөлме температурасында және 1105 Па қысымда ауа құрамында 14,5-26,8% аммиактың көлемдік үлесі болса, онда мұндай қоспа жарылғыш болады. Осы қоспада аммиактың парциалды қысымы қай шекте (аралықта) өзгереді? Шешуі: Қоспадағы газдардың парциалды қысымы олардың көлемдік үлесіне тура пропорционал болғандықтан , төменгі р(NH3) =11050.145 = 14500 Па = 14,5 кПа, жоғарғы р( NH3) = 1105 0.268 = 26800Па = 26,8 кПа.
1.0С температурада 5 л метан, 10 л сутегі, 25 л оттегі араластырылған. Газ қоспасындағы әр газдың концентрациясын әртүрлі бірлікте көрсету керек. Газдар қоспасының жалпы қысымы 101,3 кПа болса, әр газдың парциалды қысымы қанша болады?
( Жауабы көлем бойынша процент,%: 12,5СН4, 25Н2, 62,5О2; г/л: 0,0895СН4, 0,0225г/лН2, 0,893О2; моль/л: 0,00558СН4, 0,01116Н2, 0,0279О2 ).
2.Егер ауада 21% оттегі және 78% азот көлем бойынша болса, ауа қысымы 101,3 кПа болса, әр газдың парциалды қысымы қанша болады? (Жауабы 21,2 кПа оттегі, 78,8кПа азот).

Осы дәрістер материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды білу керек:
* Химияның негізгі стехиометриялық заңдарын қолдана білу;
* сонымен бірге заттың мөлшері <<моль>> деген ұғымды түсініп,
* газдардың заңдарын қолданып, олардың молярлық массаларын анықтауды білу қажет.
Өзін- өзі тексеру сұрақтары
1.Заттың эквиваленті дегеніміз не?
2.Эквиваленттің молярлық массасы дегеніміз не?
3.Күрделі заттардың (қышқылдар, негіздер, тұздар) және жай заттардың эквиваленттерінің молярлық массасы қалай анықталады?
4.Эквиваленттер заңы қалай оқылады? Математикалық өрнегі қандай?
5.Неше моль және неше грамм болады:
а) 6,02∙102 ацетилен С2Н2 молекулаларын.
6.30, 10, 60% азот, сутегі, аммиактан тұратын газ қоспасының сутегі және ауа бойынша тығыздығы қанша болады?
Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
* Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 5-26 беттер.
* Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 17-28 стр.
* Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 3-7 беттер.

МОДУЛЬ 2. АТОМ ҚҰРЫЛЫСЫ ЖӘНЕ ПЕРИОДТЫҚ ЗАҢ, ПЕРИОДТЫҚ ЖҮЙЕ
Дәрістер №4-6 Атом құрылысы және периодтық жүйе
1.Энергияның кванттануы туралы түсінік Бордың атом моделі
Материяның корпускулалы-толқындық екі жақтылығы. Белгісіздік принципі. Толқындық функция Квант сандары
2.Паули принципі, Хунд ережесі, ең аз энергия принципі. Электрондық формулалар, электрондық структуралық схемалар Радиоактивтілік. Ядролық реакциялар. Атом құрылысы тұрғысынан құрастырылған периодтық заң. Периодтық жүйенің құрылысы.
3.Иондану энергиясы, электрон тартқыштық, электртерістілік. периодтылығы, екінші ретті периодтылық. Атомдық және иондық радиустардың өзгеру заңдылықтары. Периодтық заң және периодтық жүйенің маңызы
1. Энергияның кванттануы туралы түсінік .Бордың атом моделі.
Материяның корпускулалы-толқындық екі жақтылығы. Белгісіздік принципі . Толқындық функция. Квант сандары
Атомнының ядролық моделін 1911 жылы Э.Резерфорд ұсынды, бірақ ол классикалық физика заңдарымен түсіндірілмеді, себебі орбитамен айналған электрон энергиясын электромагниттік сәулеге айналдырып жоғалтып, ядрода жұтылуы тиіс еді. Бұл моделдің кемістігін жоғалту үшін Н.Бор 1913 жылы атомды сипаттау үшін М.Планктің 1900жылы айтқан сәуленің кванттық теориясын және атомдағы электронның дискреттік ( секіріспен өзгеретін) энергетикалық күйі туралы ұғымды пайдаланады. Сутегі атомына айтылған Бор теориясы үш постулатамен көрсетілді: электрон ядроны тек стационар (белгілі радиустағы)орбитамен айналады, сонда электронның энергиясы тұрақты болып қалады. Квант энергияны h , ( - тербеліс жиілігі, һ - Планк тұрақтысы 6,6210-34 Джс) электрон жұтқанда ол ядродан алыстау орбитаға өтеді, сол квант энергия электрон кері секіргенде қайтадан бөлінеді. Бас квант саны 1,2,3,..., орбита номерін не электрон болатын энергетикалық деңгейді көрсетеді. Н.Бор стационар орбитаның радиусын және сол орбитадағы электрон қозғалысының жылдамдығын есептеді: rn = h2n2 / 42me2 және = 2e2 / hn , содан r1 = 0.053нм, 1 = 2187км/с .
Сонда Бор теориясы атом моделінің оның спектрлерімен сәйкестігін олардың шығу тегі мен структурасын түсіндірді.Әр спектралды сызық үшін тербеліс жиілігі мына теңдеуден есептеледі. h = E = E а - Е ж, мұндағы Еа және Еж ядродан алысырақ және жақынырақ орбиталдардағы электрон энергиясы. Электронның толық энергиясы оның кинетикалық және потенциалдық энергиялар қосындысына тең .
h = 22me4 / h2 ( 1/ n2ж - 1/ n2 a) = K ( 1/ n2ж - 1/n2а), = K/h( 1/ n2ж - 1/n2a),
K/h - Ридберг константасы R, 3.2810[15] c-1 ( Гц ).
Мысал 1. Бір жарық квантының ( фотон ) энергиясы 3,0610-19 Дж болса, ол қандай толқын ұзындығына, тербеліс жиілігіне, толқындық санға сәйкес келеді? Шешуі: Е=h= 3.0610-19 Дж, одан =Е/h=4.621014 c-1 = c/ = 3108/ 4.621014 = 64910-9 м = 649 нм. - - тербеліс саны ,
- = 1/ = 1/649 = 15400 см-1.
Мысал 2. Сутегі атомының 4-ші және 3-ші энергетикалық деңгейлері арасындағы секіру энергиясы қаншаға тең? Бұл секіріс нәтижесінде пайда болған сызық спектрдің қай сериясына жатады? Шешуі: Е = K(1/n2ж-1/n2а); К = 1312кДж/моль ( сутегі атомы үшін), Еи - иондану энергиясы, ол электрон максимал қозған күйдегі энергетикалық деңгейден (Е) негізгі энергетикалық деңгейге ( Е1) көшкендегі бөлінген энергия: Еи = Е - Е1 =К(1- 0)= 1312 кДж/моль; сонда Е = 1312(1/32 - (1/4)2 ) = 63.78 кДж/моль.
n a =3, ол Пашен сериясына жатады. Н.Бор теориясынан соң (1924ж.) Луи де Бройльдің материяның толқындық сипаты деген идеясы бойынша жарық энергиясы әрі толқын, әрі квант ( фотон )түрінде болады деп қаралды, яғни толқын ұзындығы бөлшектің массасымен, қозғалыс жылдамдығымен мына теңдеу арқылы байланысты: = h/mv = h/p, бұл теңдеуден массасы m бөлшек, v жылдамдығымен қозғалатын болса, оған ұзындығы толқын қозғалысы сәйкес деген түсінік шығады. В.Гейзенберг (1924ж.) белгісіздік принципі белгілі бір уақытта электрон импульсі мен оның кеңістіктегі орны анықталмайды деген. Оның математикалық өрнегі рххһ, мұндағы рх және х х осі бойынша бөлшектің импульсі мен оның координатасы мәнінің қателіктері. Мысал 1. Егер электрон қозғалысының жылдамдығын анықтағанда қателігі 1 см/с болса, оның орнының белгісіздігі неге тең?
Шешуі: m(электронның массасы) = 9,1110[-]31 кг; h = 6.6210[-34] Джс ;
рх h, x = h/px = h/mv,
x = 6.6210[-34] Джс / 9,1110-31кг 10-2мс-1 = 7,3см. Мысал 2. 50 г теннис добы 25м/с жылдамдықпен ұшса, толқын ұзындығы қанша болады?
Шешуі: = 6,6210-34 / 0,050 25 = 1,32410-32м.
2.Паули принципі, Хунд ережесі, ең аз энергия принципі
Электрондық формулалар, электрондық структуралық схемалар Радиоактивтілік. Ядролық реакциялар. Атом құрылысы тұрғысынан құрастырылған периодтық заң.
Периодтық жүйенің құрылысы
Атомдағы электронның кез келген тұрақты күйі белгілі квант сандарының мәнімен сипатталады. Квант сандарының белгілі мәндеріне сәйкес келетін электрон күйі атомдық электрондык орбиталь ( АО) деп аталады. n - (бас квант саны ) атомдағы электронның энергиясын және энергетикалық деңгейін, яғни АО өлшемін анықтайды. Бас квант саны 1- 7 мәндерін ( периодтық жүйедегі период номеріне сәйкес) қабылдайды. l - орбиталь квант саны атомдағы электронның энергиясын және электрондық орбитальдардың пішінін анықтайды,
мәні 0 - ( n - 1 ) қабылдайды. l = 0,1,2,3 сәйкес атомдық орбитальдар s- , p-, d-, f - орбитальдар деп аталады. Магнит квант саны ml - электронның магнит моментімен байланысты, электронның магнит өрісіндегі бағытын, электронның қабылдаған бағытына қатысты электрондық бұлттың ориентациясын (бағытын) көрсетеді. Оның қабылдайтын мәндері - l - ден +l, ноль мәнін қоса. Мысалы, l = 2, ml мәндері -2,-1,0,+1,+2 ,яғни 2l + 1 = 22 + 1 =5. Спин квант саны
ms - электронның ішкі қозғаласын сипаттайды. Оның мәні: +1/2 және -1/2.
Элементтер атомдарындағы электрондардың атомдық орбитальдарда орналасуы үш жағдаймен анықталады: Паули принципі, Клечковский және Хунда ережелері.
Паули принципі: атомда төрт квант сандарының мәндері бірдей болатын екі электрон болмайды, немесе атомда екі кез келген электрондар ең болмаса бір квант санының мәнімен айырмашылықта болуы керек.Сонымен , кванттық ұяшық атомдық орбиталдың ( АО ) кестесі болғандықтан, квант ұяшығында екі ғана электрон болады, спиндері қарама-қарсы . Паули принципі бойынша деңгейшедегі максимал электрон саны 2(2l +1) болады. Деңгейдегі максимал электрон саны N = 2n[2] .
Клечковский ережелері: Орбиталдардың электрондармен толтырылуы (n+l) қосынды мәні аз орбиталдан осы қосындының көп мәніне қарай жүреді;
Егер бұл қосынды мәні бірдей болса, алдымен n мәні кіші орбитал толтырылады. Мысалы,
4s ( n+l = 4+0 =4 ), 3d (n=3, l=2), 5p (n+l = 5+0 =5) сонда алдымен 4s сосын 3d,
сосын 5р электрондармен толтырылады.
Хунда ережесі: Электрондар орбиталдарға спиндер сандарының қосындысы максимал болатындай орналасады, яғни ( ms) максимал.
Электрондық аналогтар болады, егер элементтердің валенттілік электрондары барлық элементтерге қатысты жалпы формуламен сипатталатындай болып орбиталдарға орналасса: мысалы, хлор мен марганец электрондық аналог болмайды, сондықтан бір топшада болмайды,
ал кальций мен магний электрондық аналогтар.

Иондану энергиясы, электрон тартқыштық, электртерістілік. периодтылығы, екінші ретті периодтылық.
Атомдық және иондық радиустардың өзгеру заңдылықтары.
Периодтық заң және периодтық жүйенің маңызы.
Иондану энергиясы: атомнан электронды жұлып алу үшін жұмсалатын энергия, эВ (1 эВ = 96,48 кДж/моль). Келесі электронды жұлып алуға көбірек энергия қажет,себебі оң зарядтың мәні артады: І1 І2 І3
Электрон қосылғыштық энергиясы: Бос атомға электрон қосылуы үшін қажет энергия, эВ. Оның мәні оң да, теріс те ( теріс мән асыл газдар мен кей элементтерде) болады. Электрон қосылғыштық энергиясы ең көп галогендер мен оттегі.
Электртерістік : ( ЭТ) - элемент атомының химиялық қосылыста басқа элементтің электрондық тығыздығын өзіне ығыстыра алатын қабілеттілігін көрсететін мән. Оның мәні иондану энергиясы мен электрон қосылғыштық мәндерінің қосындысының жартысына тең. Практикада ЭТ - нің абсолютті мәнін емес, салыстырмалы мәнін қолданады. Сонда фтордың ЭТ = 4, ЭТ(О)=3,5; ЭТ( Li)= 0,98. Атомның құрамы - ядро және электрондар; олардың заряды және массасы. Атом ядросы протондар мен нейтрондардан тұрады, олардың арасында ядролық күш болады. Ядродағы протондар саны (Z) ядро зарядына және периодтық жүйедегі элемент номеріне тең. Протондар мен нейтрондардың жалпы қосындысы массалық сан (А), элементтің салыстырмалы атомдық массасына ( Аr) тең, айырымы А - Z ядродағы нейтрондар санын анықтайды.
Масса дефектісі ( m) - ядро массасы мен ядро құрамына кіретін протондар мен нейтрондардың арифметикалық қосындысының айырымы. Масса дефектісі ядро түзілгенде бөлінетін энергиямен Эйнштейн қатынасы Е = mc2 арқылы анықталады. Мысалы: салыстырмалы атомдық массалары 1Н2 (2,01410), 2Не3 (3,01603) және нейтрон массасы (1,00866), термоядролық реакция кезінде бөлінетін энергияны есептеу: 1Н2 + 1Н2 = 2Не3 + 0n1
m = 22.01410 - ( 3.01603 + 1.00866) = 0.00351 = 0.003511.6610[27] кг =
5,8261030 кг; Е = 5,82610[30] кг ( 3108 м/с)2 6,021023 = 3,151011 кгм2 /с2 = 3,151011 Дж/моль.
Ядролық реакциялар. Алғашқы ядролық реакция - бөлшектермен (гелий атомының ядросы) азот атомдарын атқылап протонды ашу болды.
( 1919жыл, Э.Резерфорд): 14N7 + 42 He = ( 189F) = 178O + 11H. Егер қысқартылған символ арқылы жазса, 147N(, p)178O.
Радиоактивтілік - өздігінен тұрақсыз бір химиялық элементтің изотобының екінші элемент изотобына айналуы, бұл кезде элементар бөлшек не ядролар бөлінеді. Ядроактивтілік құбылысын А.Беккерель 1896 жылы ашты, 1903жылы Э.Резерфорд пен Ф.Содди түсіндірді.
Радиоактивті бөлінудің бірнеше түрі бар. Мысалы, - бөліну және электронды не - бөліну процестері: 22688Ra [222]86Rn + [4]2He және
146C 147N + e. Позитронды не - бөлінуді 1934жылы Ирен және Фредерик Жалио-Кюри ашты: 2713Al + 42He 3115 P 3114Si +e . Мұндай бөліну - жасанды радиоактивтілік деп аталды, алынатын радиоактивті изотоптар әр түрлі зерттеулерде қолданылады.
СИ жүйесінде радиоактивті бөліну бірлігі ретінде беккерель- Бк алынады .
Бк - 1 секундтағы 1 бөліну акті (с-1 ). Кюри (Кu) = 31010 Бк ( 1 с аралығында массасы 1 г радийдің бөлетін - бөлшегі).
Жартылай бөліну периоды Т1/2 - радиоактивті элементтің алғашқы мөлшерінің жартысының бөліну уақыты. Мысалы, Ро үшін 3107 с, ванадий үшін 61015 жыл.
Алғаш энергия кванттануы туралы мәлімет 1900 ж Макс Планкпен ұсынылды. Бөлінетін не сіңірілетін квант энергиясы Планк теңдеуімен анықталады: ∆ E = hν, где h - пропорционалдық коэффициенті (Планк тұрақтысы), оның сандық мәні 6, 63·10-34 Дж·с. ν - толқын жиілігі. Толқын үзындығы және сәулелену жиілігі бір-бірімен мына қатынаспен λ·ν = с байланысты, мұнда с-жарықтың жылдамдығы.
Атомның тұрақтылығын түсіндіру үшін дания ғалымы Н.Бор үш постулат ұсынды:
1. Электрон ядроны кез келген орбитамен емес, оның энергиясына сай тұрақты орбита бойымен айналады. Стационар орбитада электрон айналып жүрген кезде энергия бөлінбейді не сіңірілмейді. Математикалық түрде Бор постулаты , мұнда n-натуралды саң, m-объект массасы, r-шеңбер радиусы. Осы формулаға сүйеніп Бор сутек атомының құрылысың қарастырды. Электрон орбитасының минималды радиусы, яғни минимальді потенциалды энергиясы бірге тең n мөлшеріне сәйкес келеді. n=2,3,4,..., мөлшерлеріне сәйкес сутегі атомының күйі қозған деп аталады
2. Электрон бір стационар орбитадан екінші стационар орбитаға өткен кезде энергия бөлінеді не сіңіріледі. Квантталған орбиталар радиустерінің мөлшерін, электрон қозғалысының жылдамдығын анықтайтын n саны бас кванттық сан деп аталады.
3. Энергия үздіксіз емес, тек белгілі бір порция - квант түрінде бөлінеді не сіңіріледі. Теорияның кемшіліктері: 1. атомдар спектрлердің кейбір сипаттамаларын толық түсіндірмейді. 2. Өте қарапайым молекулалардағы химиялық байланыстардың саңдық мәнін есептеуге мүмкіндік бермейді.
Зерттеулер классикалық механика заңдылықтарына өте ұсақ бөлшектердің бағынбайтының көрсетті. Мұндай өте ұсақ микробөлшектердің қасиеттерін кванттық немесе толқындық механика ғана түсіндіре алады. Кванттық механика бойынша электронның толқындық және бөлшектікіндей қасиеті болады. Яғни толқын сияқты оның толқындық жиілігі болады, ал бөлшек сияқты оның пішіні, массасы болады. Бөлшектік-толқындық дуализм математикалық түрде Луи де Бройль теңдеуімен өрнектеледі: λ = h / mv, мұнда m - бөлшек массасы, v - микробөлшек жылдамдығы.
Микробөлшектер дуализмін 1927 ж Вернер Гейзенбергпен ашылған белгісіздік принципі түсіндіреді: Бір уақытта микробөлшектердің жылдамдығын және координаторларын дәл анықтауға келмейді. Белгісіздік принципінің математикалық түрі: ∆g·∆v >= h/m. Атомда электрон ядроны толқын түрінде, ядроғп бірде жақындап, бірде алыстап белгілі бір толқын ұзындық және жиілікпен айналып отырады, яғни ядро айналасында электрондық бұлт түзеді. Оның ядродан белгілі бір қашықтықта тығыздығы жоғары болады. Сонымен электрондық бұлт - атомдағы электрон күйінің кванттық-механикалық моделі. Атом айналасында электрон бұлтының барлық жерде бірдей емес. Қай жерде электрон көбірек болатын болса, сол жерде электрон бұлтының тығыздығы жоғары болады. Атомдық орбиталь-электрондық бұлт орналасқан ядро маңындағы кеністік.
Кванттық механикада электрон толқындық функциямен сипатталады Ψ. толқын ядродан тарап, қайтадан ядроға қайтады, яғни тура және кері толқын болады.Екі толқын қосылған кезде (интерференция) тоқтаған толқын түзіледі. Австрия физигі Э.Шредингер 1926 ж тоқтаған толқын формуласындағы толқын ұзындығының орнына оның де бройль теңдеуіндегі мәнін қойып, Шредингердің толқындық теңдеуі деп аталатын тендеу алды:
d2 Ψ/ dx2 + d2 Ψ/ dy2 + d2 Ψ/ dz2 = (8PI2m / h2)· (E-U)·Ψ
Мұнда m-электрон массасы, x, y, z-электрон координаты, Е- электронның толқын энергиясы, U-потенциалды энергия. Толқындық функция оң, теріс және ноль мағыналарды қабылдай алады. Толқындық функциясының квадраты Ψ2 микробөлшектің кеңістіктің белгілі бір жеріндегі болу ықтималдығын сипаттайды.
Электронның атомдағы күйін төрт түрлі кванттық сандармен сипаттайды. 1. Бас кванттық сан п. Ол электронның ядродан қашықтығын, яғни энергиясын көрсетеді. Оның мәні тек нақты сан болады 1-ден infinity дейін өзгереді. Бас кванттық санды цифрмен және әріппен белгілейді: п = 1, 2, 3, 4 немесе К, L, М және т.б.Деңгей саны артқан сайын электронның энергиясы да жоғарлайды. Бас квант сан периодты жүйедегі период номеріне тең. 2. Орбиталь (қосымша) квант сан l. Ол электронның энергиялық күйін және орбитальдарының пішінін көрсетеді. Орбиталь квант саны бас квант санына байланысты, оның мәндері 0-ден n-1 дейін өзгеріп отырады. Мысалы n=3 болса l=0,1,2 болады. Орбиталь квант санын цифрмен немесе әріптермен белгілейді l=0,1,2,3 немесе s-, p-, d-и f- орбитальдар. 3. Магнит квант сан m орбиталь квант санға байланысты болады да орбитальдардың кеңістіктегі орнын көрсетеді. Ол орбиталь квант санының l барлық мәндеріне, 0-ді қоса ие болады, яғни l=1 болса, онда m=-1,0,+1. Әр орбиталь квант санына сәйкес магнит квант санын және орбитальдар (ұя) санын есептеуге болады:
s - орбитальда орбиталь саны 1,
p- орбитальда 3,
d- орбитальда 5,
f - орбитальда 7 электрондық күй болады. 4. Спинді квант саны s электронның өз осінен айналуын сипаттайды. Электрон өз осі бойымен біріне-бірі қарама-қарсы бағытта айнала алатындықтан онын тек екі мәні болады: + 1/2 және -- (1/2). Егер екі электронның басқа квант сандары бірдей болса, олардың спиндері әр түрлі болады. ондай электрондарды жұптасқан деп атайды да, қарама-қарсы айналатынын былай ↑↓ белгілейді. Егер ұяда бір электрон болса оны дара деп атап былай белгілейді ↑.

Көп электронды атомдарда электрондардың орналасу ережелері

Ережелер
Мысалдары
1. Паули принципі. 1925ж. Атомда барлық квант сандары бірдей екі электрон болмайды
7Li - 1s22s1
1s 2s
↑↓ ↑
n=1
N=1
N=2
l=0
L=0
L=0
=0
M=0
M=0
s=+1/2
s=-1/2
s=+1/2

2. Гунд ережесі. Бір деңгейшеде орналасқан электрондардың спин квант сандарының қосындысы максималь болуы шарт.
14N - 1s22s22p3

3. Энергиясы аз деңгейшеге электрондардың алдымен орналасу принципі.
Клечковский ережесі
А) Электрондардың деңгейшелерге орналасуы бас және қосымша квант сандарының қосындысының (n+l) арту ретімен болады.

Б) Егер бас және қосымша квант сандарының қосындысы бірдей болса, электрондарының деңгейшелерге толуы бас квант санының мәнімен анықталады

n+l=1
N=1
l=0 (1s)
n+l=2
N=2
l=0 (2s)

n+l=3
N=2
l=1 (2p)

N=3
l=0 (3s)

n+l=4
N=3
l=1 (3p)

N=4
l=0 (4s)
E (3p) < E (4s)

Осы дәрістер материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
1.Атомдағы электронның энергетикалық жағдайын сипаттайтын төрт квант сандарын;
2. олардың өзара байланысын;
3.атомдағы электрондардың энергетикалық орбитальдардың толтырылуы Паули принципі, Гунд және Клечковский ережелеріне сай жүретіндігін білу керек.

Өзін -өзі тексеру сұрақтары:
* Атом ядросы 12 протон және 12 нейтроннан тұрады, элементтің атомдық массасын, реттік номерін, валенттік электрондар санын анықтаңдар.
* Реттік номері 23 және 35 атомдардың электрондық деңгейлерінің санын анықта.
* Бас квант саны 3-ке тең электрондық қабатындағы электрондар саны нешеге тең?
* Қосымша квант саны 2,3-ке тең болғандағы деңгейлердегі магнит квант санының неше мәні болады?
* 3 бірдей квант саны атомдағы екі электронның спин квант санының мәні қандай?
* Қосымша квант санының мәні l=0,1,2,3 тең электрондар қалай аталады?
* Мыс атомының қозбаған жағдайдағы d-электрондарының қосынды санын көрсету керек.
* Азот атомының электрондарының қосынды спині нешеге тең?
* Неліктен көптеген элементтер атомдық массалары бөлшек мәндерге ие болады?
* Жаңа көзқарас бойынша периодтық жүйедегі аргон және кобальт элементтерінің орналасуын қалай түсіндіруге болады?
* Қандай элементтер ауыспалы деп аталады?
* Гелий, неон, аргон, ксенон сияқты газдардың химиялық инерттілігі қалай түсіндіріледі?
* Периодтық жүйедегі орнына байланысты калий, мыс, марганец, бромның қасиеттерін салыстыр.
* Хлорлысутек, бромдысутек, иодтысутек қышқылдарының қайсысы күштірек, неліктен?
* Төмендегі қосылыстардағы химиялық байланыстың полюстілігін көрсет: а)су немесе селенді сутек; б)хлорлысутек немесе иодты сутек; в)метан немесе аммиак?
* Төменде берілген элементтердің ішінен донорлар және акцепторларды көрсетіңдер: В, Сl, S, N (бор, хлор, күкірт, азот).
* Мына сұйықтардың қайсысы сутектік байланыс нәтижесінде ассоциацияланған: күкірттісутек қышқылы, су, балқытқыш қышқыл, төртхлорлы көміртек? Бұл құбылыс осы сұйықтардың қасиеттеріне қалай әсер етеді?
* Төртхлорлы көміртек, бор хлориді, бериллий хлориді молекулаларында гибридтенудің қандай түрі болады, осы молекулалардың пішіні қандай?
* Сутектен 0,8 г атомдық сутекті алу үшін 174,4 кДж энергия жұмсау керек, сутек молекуласындағы байланыс энергиясын есепте.
* Сілтілік металдардың жұмсақтығының және балқу температурасының төмен болу себебі неде? Неліктен магнийдің қаттылығы мен балқу температурасы натрийге қарағанда жоғары?

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 54--96 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 33-51 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 9-15 беттер.

МОДУЛЬ 3. ХИМИЯЛЫҚ ПРОЦЕСТЕР ЖҮРУІНІҢ НЕГІЗГІ ЗАҢДЫЛЫҚТАРЫ

Дәрістер № 7-9. Химиялық процестердің энергетикасы

1.Химиялық реакциялардың энергетикалық эффекттері. Термохимиялық заңдар. Энтальпия. Энтропия.
2.Гиббс энергиясы. Реакцияның бағыты
1.Химиялық реакциялардың энергетикалық эффекттері. Термохимиялық заңдар. Энтальпия. Энтропия.
Химиялық процестер жүрген кезде - бір зат екінші затқа айналғанда - энергетикалық өзгерістер болады, яғни энергия ( жылу) не сіңіріледі , не бөлінеді, себебі реакцияға түскен заттардағы байланыстар үзіліп , реакция нәтижесінде түзілген заттарда жаңа байланыстар түзіледі. Химиялық процестердің жылу эффектілерін термохимия оқиды. Термохимиялық теңдеулерде жылу эффектісі көрсетіледі. Реакция кезінде жылу бөлінсе , экзотермиялық (+) , жылу ( энергия) сіңірілсе - эндотермиялық () реакциялар деп аталады. Химиялық реакциялардың жылу эффектілерін калориметрде өлшейді. Термохимияның заңын 1840 жылы Г.И.Гесс ашқан: Химиялық процесс тікелей жүрсе де, бірнеше сатымен өтсе де оған керекті жылу (тұрақты қысымда не тұрақты көлемде жүрген реакциялар үшін) әрқашан бір мөлшерде болады. Бұл заң энергия сақталу заңының салдары: жүйенің жұтқан энергиясы ( Q) оның ішкі энергиясының өзгеруіне ( U) және жасауға жұмсалады: Q = U + A. Ішкі энергияның (U) абсолют мәні белгісіз, себебі жүйені энергиясы жоқ күйге әкелуге болмайды. Ішкі энергия да басқа энергиялар сияқты күй функциясы, яғни оның өзгерісі жүйенің алғашқы ( U1) және соңғы ( U2) күйлерінің анықталады, процестің жүру жолына байланысты емес: U = U2 - U1 . Жылу мен жұмыс жүйе күйінің функциясы болмайды, олар тек процеспен байланысты, яғни энергия беру түрі болып табылады. Химиялық процесс кезінде А - сыртқы қысымға қарсы жұмыс , А = pV , V2 - V1 = V - жүйе көлемінің өзгерісі. Көбінесе химиялық процестер тұрақты қысымда өтетіндіктен , изобара- изотермиялық процесте ( p = const, T = const) Qp = U + pV ; егер мына қосынды U + pV = H деп белгіленсе, Qp = H2 - H1 = H. Н - энтальпия деп аталып, изобара- изотермиялық процестегі жылу, процестің жүру жолына байланысты емес, яғни жүйенің алғашқы және соңғы күйімен анықталады, күй функциясы болады: Qp = H.
Изохора- изотермиялық процесте ( V = const , T = const) V = 0 болғандықтан, реакция жылуы U болады, яғни жүйенің ішкі энергиясының өзгеруіне тең: Qv = U . Qp және Qv жылу эффектілер. Термодинамика - энергияның бір түрінің екінші түріне ауысуын зерттейді , сонымен бірге осы ауысулардың заңдылықтарын және сол жағдайлардағы әр түрлі процестердің өздігінен жүретін бағытын көрсетеді. Термодинамикада керісінше, химиялық реакция кезінде жылу бөліну () , жылу сіңірілу (+) белгіленеді. Түзілу жылуы - берілген жағдайларда жай заттардан 1 моль химиялық қосылыс түзілгендегі бөлінген не сіңірілген жылу; айрылу жылуы - 1 моль химиялық қосылыс жай заттарға айрылғанда бөлінген не сіңірілген жылу; жану жылуы - 1 моль зат жанғанда бөлінетін жылу. Стандартты жағдайда ( 25С не 298Кжәне 1,013105 Па) осы көрсетілген мәндерді былай белгілейді: U , H 1 моль заттар үшін оларды << Анықтамалардан >> алады. Термохимиялық есептеулерде көбінесе Гесс заңынан шығатын қорытынды қолданылады: химиялық реакцияның жылу эффектісі реакция нәтижесінде шыққан заттардың жылу эффектілерінің қосындысынан реакцияға түскен заттардың жылу эффектілерінің қосындысын алып тастағанға тең және сол заттар формулалары алдындағы коэффициенттер ескерілуі қажет: Нх.р = Нтүз. Нтүс., түз. және түс. - түзілген, түскен заттар
2. Гиббс энергиясы және химиялық реакциялар бағыты
Химиялық процестердің өздігінен жүру мүмкіндігі екі фактормен анықталады: экзотермиялық реакция әсерінен жүйенің ішкі энергияны азайтуға ұмтылуымен ( Н) және жылу қозғалысы әсерінен (энтропия - күй функциясының бірлігі) бөлшектер орналасуының ретсіздігінің өсуіне жүйенің ұмтылуымен.
Егер Н температураға аз ғана тәуелді болса, ал энтропия температура өссе, қатты өседі, сондықтан ретсіздіктің өлшемі деп ТS алуға болады. Сонда процестің қозғаушы күші екі күштен тұрады: реттілікке ұмтылу (Н) және ретсіздікке ұмтылу ( ТS). p = const , T = const болғанда процестің жалпы қозғаушы күші G = H TS ; G - Гиббс энергиясы не изобара-изотермиялық потенциал, энтальпиялық және энтропиялық факторлар әсерін біріктіреді.
Жүйе күйін көлем тұрақты болғанда Гельмгольц энергиясы деп аталатын функция анықтайды: F = U - T S.
Гиббс энергиясының өзгерісі процестің өздігінен жүру- жүрмеу мүмкіндігін анықтайды : G 0 , процесс термодинамикалық мүмкін; G 0 , процесс термодинамикалық мүмкін емес; G = 0 , реакциялық жүйе тепе- теңдік күйде.
Гиббс энергиясы да, энтропия да жүйе күйінің функциясы:
S х.р = Sтүз. - S түс. ; Gх.р = Gтүз. - G түс.
Сонымен, G мәні аз болған сайын осы процестің өздігінен жүруге ұмтылуы көбірек болады, тепе-теңдік күйден алысырақ болады. Мына қатынастан
G = H - T S: a. эндотермиялық реакция (Н 0) өздігінен жүреді, егер S 0 және абсолюттік мәндері ТS H , G 0; б. экзотермиялық реакциялар ( Н 0) өздігінен жүреді, егер S 0 , ал егер S 0 болса - жүрмейді , себебі G 0 болады.
Химиялық тепе - теңдік кезінде жүйеде Гиббс энергиясының өзгерісі болмайды, яғни G = 0 , оның мәнімен химиялық реакция тепе - теңдігінің константасы мына теңдеумен байланысады: GT = 2,3 RT lg KT , 298 К (25С) бұл теңдеу G298 = 5,69 lg K298 . G 0 болу үшін lg K 0 , яғни К 1, ал Гиббс энергиясы оң болса, lg K 0 , яғни К 1 . Бұл жағдай Гиббс энергиясы теріс болса , тепе - теңдік тура реакция жағына ығысқан, яғни реакция өнімі жоғары; оң болса, тепе - теңдік кері реакция жағына ығысқан, яғни тура реакция өнімі аз болатынын көрсетеді.
1. Химиялық өзгерістер нәтижесінде атомдардың, иондардың, молекулалардың құрылысы өзгертіліп, құрылуымен қатар жылу, жарық, электр энергиясы бөлінеді, яғни химиялық энергия басқа энергия түріне айналады.
Реакцияның энергетикалық эффектісін термохимия зерттейді. Белгілі бір тұрақты қысымда жүретін процесстерді- изобаралы, ал тұрақты көлемді жүретін процесстерді- изохоралы процесстер деп айтады.
Жүйенің ішкі энегиясы (U) - молекуланың, атом ядросының, электрондарының қозғалысының толық энергиясынан, молекулалық әрекеттесу энергиясынан және т.б. энергиялардан тұрады.
Термодинамиканың бірінші заңы- энергия сақталу заңының жеке көрінісі болып есептеледі және оған мынадай анықтама беруге болады.
ӘР ТҮРЛІ ЭНЕРГИЯ БІР-БІРІНЕ ТЕК ҚАНА ЭКВИВАЛЕНТТІ МӨЛШЕРДЕ ЖӘНЕ ӘРҚАШАН БІРДЕЙ ҚАТЫНАСТА АУЫСАДЫ.
Мысалы: берілген жүйе жылу сіңіру нәтижесінде І жағдайдан 2 жағдайға ауысады делік. Сіңірілген жылу жүйенің ішкі энергиясының өзгеруіне және сыртқы күштерге қарсы жұмыс (А) атқару үшін жұмсалады.
Q= ΔU + A
Келтірілген теңдеу термодинамиканың бірінші заңының математикалық өрнегі немесе термодинамикаға қолданылған энергия сақтау заңының көрінісі.
Изобаралы-изотермиялық процесс үшін жұмсалатын жылу мөлшері жүйенің энтальпиясын өзгертуге, ал изохоралы-изотермиялық реакциялар жүрген кезде-жүйенің ішкі энергиясының өзгеруіне ΔU жұмсалады: Qp= ΔH Qv= ΔU.
Химиялық реакциялар жылу шығару не жылу сіңіру арқылы жүреді. Жылу шығара жүретін реакцияларды,экзотермиялық жылу сіңіре жүретін реакцияларды эндотнрмиялықдеп атайды.
Химиялық реакцияларға қатысатын және түзілетін заттармен бірге реакцияның жылу эффектісі көрсетілген теңдеулерді термохимиялық теңдеулер дейді.
Реакциялардың жылу эффектілерін сан жағынан зерттейтін химияның бір бөлімін термохимия деп атайды.
2. Термохимияның негізгі заңын 1840 жылы орыс ғалымы Г.И.Гесс ашты, Гесс заңы былай айтылады: РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІ - РЕАКЦИЯНЫҢ ҚАНДАЙ ЖОЛМЕН ЖҮРУІНЕ БАЙЛАНЫСТЫ ЕМЕС, ТЕК РЕАКЦИЯҒА ҚАТЫСАТЫН БАСТАПҚЫ ЗАТТАРДЫҢ ЖӘНЕ РЕАКЦИЯ НӘТИЖЕСІНДЕ ТҮЗІЛЕТІН ЗАТТАРДЫҢ ТҮРІНЕ ЖӘНЕ КҮЙІНЕ ҒАНА БАЙЛАНЫСТЫ.
Мысалы: Сграфит + О2 (г) = СО2(г) ΔН1 1-әдіс
Сграфит +1/2 О2(г) = СО(г) +1/2 О2(г) = СО2(г) 2-әдіс
ΔН2 ΔН3
Екі әдісте де графит және газ күйіндегі оттегі қосылады, нәтижесінде көміртегі (СО2) оксиді түзіледі, сондықтан:
ΔН1 = ΔН2 + ΔН3
Г.И.Гесс заңынан біршене салдар шығады:
1.ТУРА РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІ КЕРІ ТАҢБАМЕН АЛЫНҒАН КЕРІ РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІНЕ ТЕҢ.
2.РЕАКЦИЯНЫҢ ЖЫЛУ ЭФФЕКТІСІ ОНЫҢ НӘТИЖЕСІНДЕ ТҮЗІЛГЕН ЗАТТАРДЫҢ ТҮЗІЛУ ЖЫЛУЛАРЫНЫҢ (энтальпияларының) ҚОСЫНДЫСЫНАН РЕАКЦИЯҒА ҚАТЫСАТЫН ЗАТТАРДЫҢ ТҮЗІЛУ ЖЫЛУЛАРЫНЫҢ ҚОСЫНДЫСЫН АЛЫП ТАСТАҒАНҒА ТЕҢ:
ΔНх.р. = ΣΔН0түз. + ΣΔН0түск.
3. Жай заттардан химиялық қосылыстың 1 моль түзілгенде бөлінетін немесе сіңіретін жылудың мөлшерін сол заттың түзілу энтальпиясы дейді.
Термохимиялық есептеулерге қолайлы болу үшін, барлық химиялық қосылыстардың түзілу энтальпияларын бірдей жағдайға келтіреді. Температура 2980К, қысым 1 атм жағдайда тұрақты болатын химиялық қосылыстардың түзілу энтальпияларын олардың стандартты түзілу энтальпиясы деп аталады және оларды ΔН0298 таңбасымен белгілейді. Стандартты жағдайда тұрақты болатын жай заттардың түзілу энтальпиялары (мысалы: О2 (газ), N2 (газ), Br2(сұйық) т.б.) нольге тең деп қабылданған.
4. Реакция бағытын болжау үшін энтальпиямен қатар энтропия (S) деген ұғым енгізілген.
Молекулалар, атомдар мен иондар әдетте тәртіпсіз қозғалыста болғандықтан жүйе реттік жағдайдан ретсіз жағдайға көшуге бейім болады. Ретсіздіктің сандық мөлшері энтропиямен өлшенеді.
Энтальпия мен ішкі энергия сияқты энтропияның да абсолют мәнін өлшемейді, тек өзгерісін анықтайды (ΔS).
Жүйе ретсіз жағдайдан реттік жағдайға өткенде энтропиясы кішірейді (ΔS<0), ал керісінше, ретсіздік жағдайда өткенде энтропия өседі (ΔS>0).
Зат сұйық күйден бу күйге өткенде, кристалды зат ерігенде энтропия өседі. Керісінше, конденсациялану және кристалдану процестерінің нәтижесінде энтропия кемиді. Заттың энтропиясының сандық шамасын 250С (2980К) және қысым 1 атм есептейді. Бұл жағдайларда энтропия Дж/моль немесе кал/моль*град өлшенеді де ол энтропияның бірлігі (э.б.) деп аталады да S0298 деп белгіленеді стандартты энтропия. Кез келген химиялық процестің энтропиясының өзгеруін Гесс заңы бойынша мына теңдеумен есептейді:
ΔSх.р. = ΣS0түз. + ΣS0түск.

5. Химиялық процестерде бір уақытта екі тенденция қатар жүреді: бөлектердің өзара бірігіп, іріленуге ұмтылуы энтальпияны кемітеді, ал бөлшектердің ыдырауы энтропияны өсіреді. Бұл екі қарама-қарсы жүретін тенденциялардың қосындысының эффектісі Т мен Р жағдайда жүретін процестерде изобаралық-изотермиялық потенциалдардың G өзгеруін көрсетеді.
ΔG = ΔH + TΔS
Изобаралы потенциалдардың өзгеру сипаты бойынша процестердің іс-жүзінде жүретін-жүрмейтіндігін анықтауға болады. Егер теңсіздік ΔG<0 орындалса, процесс жүреді, яғни реакция нәтижесінде G кемитін болса, процесс жүруі мүмкін және ол басталса, өздігінен жүреді.
Егер ΔG>0 болса, берілген жағдайда процесс жүрмейді. ΔG =0 болса, жүйе тепе-теңдік жағдайда болған. Процесс өздігінен жүру үшін ΔG = ΔH + TΔS теңдеуінде ΔH<0 және ΔS>0 болулары керек, яғни энтальпияның кемуі, энтропияның өсуі керек.

Осы дәрістер материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Термодинамиканың 1-ші заңын, термохимия түсінігін, Гесс заңын, термодинамиканың 2-ші заңын, энтальпия, энтропия, Гиббс энергиясын білу керек.

Өзін- өзі тексеру сұрақтары:
1.Термохимия нені зерттейді?
2.Экзотермиялық және эндотермиялық деп қандай реакцияларды айтады?
3.Гесс заңын және оның салдарын айтып беріңіз.
4.Ішкі энергия деген не?
5.Энтальпия деген не және оның физикалық мәні қандай?
6.Термодинамиканың бірінші заңын айтып беріңіз.
7.Энтропия деген не? Стандартты энтропия деген не? Энтропиялық бірлік деген не?
8.Изобаралы-изотермиялық потенциал деп немесе Гиббс энергиясы деп қандай шаманы айтады? ∆G қандай бірлікпен өлшенеді?
9.Жүйенің энтропиялық және энтальпиялық факторлары деген не?
10.ΔН пен ΔS байланысы қандай теңдеумен өрнектеледі?

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 294--330 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 104-121 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 20-24 беттер.

3. Химиялық кинетика. Химиялық тепе-теңдік
Химиялық реакциялар жылдамдығы және механизмі. Әрекеттесуші массалар заңы. Температура әсері
Гетерогенді және гомогенді жүйелердегі химиялық тепе-теңдік.
Ле-Шателье принципі
Химиялық реакциялар жылдамдығы және механизмі. Әрекеттесуші массалар заңы. Температура әсері
Химияда жүйе деп ойша кеңістіктен бөлініп алынған, затпен не өзара бір-бірімен әрекеттесетін заттармен толтырылған , бөлігін айтады. Гомогенді не гетерогенді жүйе болады. Гетерогенді жүйе екі не бірнеше бөлімнен тұрады, ол бөлімдердің физикалық және химиялық қасиеттерінің айырмашылығы болады , беттері ғана жанасады, бір - бірімен араласпайды ( мұз , су). Гетерогенді жүйенің басқа бөлімдерімен араласпай тұрған біртекті бөлімі фаза деп аталады. Сонда, гомогенді жүйе бір фазалы, гетерогенді жүйе екі не көп фазалы болады. Химиялық реакциялар жылдамдығына көптеген факторлар әсер етеді, негізгілері - реагенттердің концентрациясы және физикалық күйі, температура және катализаторлар қатысуы. Химиялық реакциялар жылдамдығы әр түрлі болады. Кейбіреулері өте тез өтеді, кей реакциялар айлар, жылдар, ғасырларды керек етеді ( геохимиялық реакциялар). Химиялық реакциялардың жылдамдығы да уақытпен өлшенеді. Химиялық реакциялар кезінде реакцияға түсетін заттардың концентрациялары өзгереді. Гомогенді ( гетерогенді) реакциялар жылдамдығы - процесс кезінде реакцияға түсетін не түзілетін заттардың белгілі ( кесімді) уақыт ішінде ( секунд, сағат, жыл) көлем бірлігіндегі ( қатты заттың бет бірлігіндегі не масса не көлем бірлігіндегі ) мөлшері ( концентрацияларының өзгерісі): = n / Vt , = n / St , n - зат мөлшері,
= с2 - с1 / 2 - 1 = с / . Жылдамдықты алғашқы заттардың концентрациясының азайуымен есептесе, онда минус мәні қойылады. Химиялық реакциялардың жылдамдығына температура, реакцияға түсетін заттардың концентрациясы және катализатор әсерін зеттейтін ғылым - деп аталады. Реакциялардың кинетикасын зерттеудің теориялық , практикалық маңызы зор. Теориялық мәні - заттың құрылысы мен химиялық байланысы энергетикалық сипаттамаларының сол заттың реакцияласу қабілетіне тигізетін әсерін ашады, сонымен бірге химиялық әрекеттесулердің механизмі мұқият зерттеліп , оған жоғарыда аталған жағдайлардың әсері анықталады. Практикалық мәні - адам қажеті үшін іске асырылатын химиялық реакциялардың жылдамдығы меңгеріліп отырады.
Температура әсері. Заттар әрекеттесу үшін олардың молекулалары кездесіп, түйісуі керек. Температураны көтергенде молекулалардың қозғалыс жылдамдығы артады, олардың кездесуі де артады. Тәжірибе жүзінде температураны 10 өсіргенде реакцияның жылдамдығы 2 - 4 есе артатындығы анықталған (Вант-Гофф ережесінің дұрыстығы дәлелденген): Т2 = Т1 Т2 - Т1 /10 , - температуралық коэффициент, көптеген реакциялар үшін 2 - 4 арасында болады. Мысалы, =2,8 болса, температураны 20 - дан 75С көтерсе, реакция жылдамдығы неше есе артатынын есептеу керек. Шешуі: Т2 - Т1 = 55С, сонда 2 /1 = 2,855/10 = 2,85,5 , lg2 /1 = 5,5lg2,8 = 5,50.447 = 2,458, одан 2 / 1 = 287, яғни реакция жылдамдығы 287 есе артады. Реакция молекулалар түйіскен сайын жүрмейді , тек актив молекулалар ғана ,яғни энергия қоры көп болатын молекулалар , әрекеттеседі. Заттардағы актив молекулалар саны сол заттың қасиетіне байланысты, температураны көтергенде жалпы молекулалардың кинетикалық энергиясы өседі, сонда актив молекулалар саны да артады, молекулалардың түйісуі де көбейеді, сондықтан реакция жылдамдығы да артады. Реакцияға түсетін заттардың бір моліндегі молекулалардың барлығын актив молекулаға айналдыру үшін жұмсалатын энергияны активтендіру энергиясы деп атайды , оны кДж/моль бірлігімен көрсетеді. Бұл энергия көп болған сайын , ондай энергиясы бар актив молекулалар аз болады, сондықтан реакция баяу жүреді. Реакция жылдамдығы константасының активтендіру энергиясына ( Е а ) байланыстылығын Аррениус теңдеуі арқылы көрсетуге болады: k = Z P eE a / RT , Z - көлем бірлігінде бір секундта соқтығысатын молекулалар саны . Активтену энергиясы теңдеуде дәреже көрсеткішінде тұрғандықтан, оның азғана ғана азаюы реакция жылдамдығын бірсыпыра жоғарылатады. Мысалы, катализатор қатысынсыз жүрген реакцияның активтену энергиясы 75,24 кДж / моль болса, катализатор қатысында - 50,14 кДж / моль болған. Реакция 25С температурада ктатализатор қатысында жүргенде жылдамдығы неше есе артады? Шешуі: катализатор қатысынсыз активтену энергиясы Е а , катализатор қатысында - Е а деп белгіленсе, сәйкесінше реакция жылдамдығының константалары k және k . Аррениус теңдеуін пайдаланып k /k = e E a /RT / e Ea / RT = e ( Ea E a) /RT жазсақ, одан lg k / k = Ea - E a / 2.30 RT, бұл теңдеудегі энергияны джоульмен алып, Т = 298 К десе, lg k / k = ( 75,24 - 50,14)103 / 2,30 8,314 298 = 4,40 , сонда k /k = 2.5 104 болады. Сонымен, активтену энергиясын 25,1 кДж азайтса, реакция жылдамдығы 25 мың есе көбейеді.
Концентрацияның әсері. Химиялық реакциялар тез жүруі үшін түйісетін молекулалар саны көп болуы керек, яғни концентрацияны өсіру керек. Реакцияның жылдамдығына әрекеттесуші заттардың концентрацияларының әсерін зерттеген Норвегияның екі ғалымы Гульдберг және Вааге 1867 жылы мынадай қорытындыға келген: химиялық реакцияның жылдамдығы реакцияласушы заттардың концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал - әрекеттесуші массалар заңы. Егер химиялық реакциялар жалпы түрде былай жүрсе: а А + b В = сС + d D , молярлы концентрация С деп белгіленсе, = k CAa CB b , мұндағы k - пропорционалдық коэффициент, реакция жылдамдығының константасы деп аталады. Егер реакцияға қатты зат қатысатын болса, олар бар массасымен емес, тек сыртқы бетімен ғана реакцияласады, сондықтан реакцияның жылдамдығын анықтағанда оның концентрациясы есепке алынбайды; газ және еріген заттардың концентрациясы ғана есептеледі. Мысалы, С + СО2 = 2СО , = k C СО2 және Ғе2О3 + 3Н2 = 2Ғе + 3Н2 О , = k C Н2 .
Егер реакцияға түсетін заттардың концентрациясы бірге тең болса, онда = k, яғни жылдамдық константасының физикалық мәні - реакцияға түсетін заттардың концентрациясы бірге тең болғандағы реакция жылдамдығы. k - әрекеттесетін заттардың концентрациясына тәуелді емес, тек оның табиғатына және температураға тәуелді. Газ тәріздес заттар әрекеттескенде қысым қанша рет өссе не азайса, концентрация да сонша рет өседі не кемиді, олай болса, реакция жылдамдығы қысымға тәуелді.
Катализатордың әсері. Катализатор деп - реакцияның жылдамдығын өзгертіп, бірақ реакция нәтижесінде өздері химиялық өзгермей қалатын заттар.
Катализаторлар реакция жылдамдығын миллион есеге дейін өсіре алады. Әрбір реакцияға өзіне тән катализаторлары да болады, олар басқа реакцияларға әсер етпеулері де мүмкін. Мысалы, катализатор ретінде АІ2 О3 алынса, этил спиртінен этилен алынады, ал фосфор қышқылы катализатор болса - диэтил эфирі алынады.
Катализатор ролі - актив молекулалар саны артады және активтендіру энергиясы кемиді, яғни реакцияға түсетін заттардың молекулаларының байланысын әлсіретеді. Катализаторлар қатты, сұйық, газ күйінде де болады. Реакция жылдамдығын баяулататын қасиеті бар заттар да болады, оларды кері катализатор-ингибитор деп атайды. Катализатор әсерінен жылдамдығы өзгеретін процестерді каталитикалық процесс - катализ деп атайды. Гомогенді және гетерогенді катализ болады. Катализатор да, реакцияласушы заттар да бір фазада болса, гомогенді катализ; катализатор мен реакцияласушы заттар әртүрлі фазада болса, гетерогенді катализ болады.
Гомогенді катализдегі катализатордың әсері аралық қосылыстар түзілуі арқылы (активті комплекс, тұрақсыз қосылыс, ол реакцияласатын молекулалардың активтену энергиясын төмендетеді , яғни молекулалар байланысын әлсіретеді) түсіндіріледі.
Гетерогенді катализде катализатордың әсері адсорбция арқылы, яғни реакцияласушы заттардың молекулаларын катализатор өз бетіне жинап сіңіруі арқылы түсіндіріледі. Адсорбция әсерінен катализатордың бетінде реакцияласушы заттар молекулаларының концентрациясы өседі, сондықтан молекулалардың өзара соқтығысуы артады, сонда реакция жылдамдығы жоғарылайды.
Катализатор қатысымен жүретін процестер жаратылыста да, өнеркәсіпте де өте көп. Тірі организмде болатын көптеген процестер ферменттер ( органикалық катализаторлар) қатысында жүреді.
Гетерогенді және гомогенді жүйелердегі химиялық тепе-теңдік.
Ле-Шателье принципі.
Гетерогенді және гомогенді жүйелердегі химиялық тепе-теңдік. Ле Шателье принципі .
Көптеген реакциялар бір бағытта жүреді. Мысалы, 2КСІО3 2 КСІ + 3 О2 ,
2Na + 2 H2 O 2 NaOH + H2 , оларды қайтымсыз реакциялар деп атайды. Бірдей жағдайда қарама - қарсы екі бағытта жүретін реакцияларды қайтымды деп атайды. N2 + 3 H2 2 NH3 , Fe3 O4 + 4H2 3 Fe + 4 H2 O
Солдан оңға қарай жазылған реакцияны тура , оңнан солға жазылған реакцияны кері реакция деп атайды. Қайтымсыз реакция деп атау тек шартты түрде ғана. Химиялық реакция жүрген кезде алғашқы заттардың концентрациялары азаяды , олай болса, әрекеттесуші массалар заңы бойынша реакция жылдамдығы да азаяды. Егер реакция қайтымды болса, белгілі бір уақыт өткен соң кері реакцияның жылдамдығы арта бастайды , себебі реакция нәтижесінде пайда болған заттар концентрациялары артады. Тура және кері реакциялар жылдамдықтары теңескенде химиялық тепе- теңдік орнайды, енді реакцияға қатысатын заттардың концентрациялары ары қарай өзгермейді. Егер жалпы теңдеуді былай жазса а А + b В с С + d D , онда тура реакция жылдамдығы = k Aa Bb ; = k Cc Dd тепе - теңдік кезінде = , олай болса, k Aa Bb = k Cc Dd сонда, k / k = К т - реакцияның тепе-теңдік константасы болады. Тепе-теңдік константасына кіретін концентрацияларды тепе-теңдік концентрациялары деп атайды. Сонымен, тепе-теңдік константасы сол температурада тұрақты шама , реакция нәтижесінде түзілген заттардың тепе-теңдік концентрациялары көбейтіндісінің реакцияға түскен заттардың тепе-теңдік концентрациялары көбейтіндісіне қатынасын көрсетеді: К т = Cc Dd / Aa Bb Тепе-теңдік константасы - реакцияның маңызды сипаттамасы, оның мәні көп болған сайын , реакция <<тереңірек>> жүреді, яғни реакция нәтижесінде түзілген заттардың шығымы жоғары болады. Гетерогенді реакциялар үшін тепе-теңдік константасы мәніне де қатты заттардың концентрациясы кірмейді, реакциялар жылдамдығы мәніне кірмеген сияқты.
Химиялық тепе-теңдік кезінде реакциялар тоқтамайды, тек қарама-қарсы реакциялардың жылдамдықтары теңеседі, уақыт бірлігінде түзілген заттар молекулаларының саны реакцияға түскен заттар молекулалары санына тең болады. Олай болса, химиялық тепе-теңдік динамикалық, жылжымалы болады. Химиялық тепе-теңдік кезінде жүйеде Гиббс энергиясы өзгермейді, G = 0, H = T S , G = RT ln K , G298 (кДж) = 5,71 lg K298 не G298 (кДж) = 19,1 Т lg K - тепе-теңдік константасы мен Гиббс энергиясы арасындағы қатынас. Тепе-теңдік константасы реакцияласатын заттар табиғатына және температураға тәуелді , ал концентрацияларына тәуелді емес. Эндотермиялық реакциялар үшін температураны көтерсе, тепе-теңдік константасы жоғарылайды, ал экзотермиялық реакцияларда - азаяды. Тепе-теңдік константасы (егер қысым онша жоғары болмаса) қысымға тәуелді емес. Тепе-теңдік константасының энтальпиялық және энтропиялық факторларға тәуелділігі оған реагенттер табиғаты әсер ететіндігін көрсетеді. Сонымен бірге, тепе-теңдік костантасы мәніне катализатор қатысы да әсер етпейді, ол тура және кері реакциялардың активтену энергияларын бірдей өзгертетіндіктен олардың жылдамдықтарын да бірдей өзгертеді. Катализатор тек жүйенің тепе-теңдік жағдайына келуін тездетеді, бірақ реакция нәтижесінде түзілетін заттардың шығымына әсер етпейді. Әлсіз электролиттердің (электролиттік диссоциация) диссоциация константасы, комплекс иондардың тұрақсыздық константасы, судың иондық көбейтіндісі, ерігіштік көбейтіндісі - бұл шамалар қайтымды процестерді сипаттайтындықтан тепе-теңдік константалары болады.
Ле Шателье принципі. Жағдайды өзгертпесе тепе-теңдікке келген жүйенің күйі сақталады. Сыртқы жағдайдың ( реагенттер концентрацияларының, қысымның , температураның )өзгеруінің тепе-теңдікке әсерін Ле Шателье принципін (жылжымалы тепе-теңдік принципін) қолдану арқылы анықтауға болады: Химиялық тепе-теңдік күйге келіп тұрған жүйенің жағдайының біреуін өзгерту, тепе-теңдікті сол өзгертуге қарсы әрекет туғызатын реакция бағытына қарай ығыстырады:
Температура әсері. Температура көтерілгенде тепе-теңдік эндотермиялық реакция бағытына қарай, ал температура төмендегенде экзотермиялық реакция бағытына қарай ығысады(Вант-Гофф заңы - Ле Шателье принципінің жеке бір түрі 2СО + О2 2СО2 , Н 0 ; N2O4 2 NO2 , H 0 .
Қысымның әсері. Тепе-теңдікте тұрған жүйенің сыртқы қысымын көбейткенде тепе-теңдік жүйедегі молекулалардың жалпы саны азаятын реакцияның бағытына қарай , яғни жүйенің ішкі қысымы кемитін жаққа қарай ығысады. Керісінше, сыртқы қысымды кеміткенде тепе-теңдік жүйедегі молекулалардың жалпы саны көбейетін бағытына қарай , яғни ішкі қысымның өсуі жағына қарай ығысады. Мысалы,
N2 + 3 H2 2 NH3 тепе-теңдіктің сол жағында 4 молекула, оң жағында 2 молекула , сонда сыртқы қысым арттқанда тепе-теңдік оң жаққа , аммиак түзілетін жаққа ығысады.
Тепе-теңдіктің екі жағындағы молекулалар саны бірдей болса, N2 + O2 2NO , онда қысымды өзгерту тепе-теңдікке әсер етпейді.
Концентрацияның әсері. Реакцияға түсетін заттардың концентрацияларын арттырса, тепе-теңдік сол концентрациялардың азаятын жағына, яғни реакция өнімі түзілетін жаққа ығысады (тура реакция жүреді). Керісінше, азайтса, реакция нәтижесінде түзілген өнімнің айрылуы жүреді, кері реакция жүреді.
Реакция нәтижесінде түзілген заттар айрылмас үшін оларды ( не біреуін)реакциядан шығарса, тепе-теңдік сол шығарылған заттың орнын толтыратын жаққа қарай ығысады, яғни реакция аяғына дейін жүреді. Мысал 1: 2СО2 2СО + О2 реакциясы үшін 2000С температурада тепе-теңдіктегі қоспадағы заттардың көлемдік үлестері, % : 85,2 СО2 ; 9,9 СО және 4,9 О2 болса, жүйенің жалпы қысымы 1,013105 Па болса, а. реакцияласатын заттардың парциалды қысымдары арқылы көрсетілген (Кр ) ; б. молярлы концентрациялары арқылы көрсетілген ( Кс) тепе-теңдік константалары нешеге тең? Шешуі: газдың парциалды қысымы жалпы қысымды қоспадағы газдың көлемдік үлесіне көбейткенге тең: а) р( СО2) = 1,013105 0,852 = 0,863105 Па;
б) р( СО) = 1,013105 0,099 = 0,1105 Па; в) р( О2) = 1,013105 0,049 = 0,050105 Па;
Кр = р (СО)2 р (О2) / р(СО2)2 = 67,1 Па; Кс = Кр / RT = 67,1/ 8,312273 = 3,6103 моль/л. Кр мен Кс арасындағы байланыс идеал газдар үшін Менделеев - Клапейрон теңдеуі арқылы көрсетіледі:
Кр = Кс (RT)n мұндағы n - реакция нәтижесінде түзілген газ тәріздес заттардың моль саны мен реакцияға түскен газ тәріздес заттардың моль сандарының айырымы, осы реакция үшін ол n = 3 - 2 = 1 болады. Мысал 2: Газ тәріздес мына заттар А + 2 В = C әрекеттескенде , тепе-теңдік ол заттардың концентрациялары сәйкесінше мына сандарға тең болғанда 0,06 моль/л, 0,12 моль/л, 0,216 моль/л орнаған болса, реакцияның тепе-теңдік константасын және А мен В заттарының алғашқы концентрацияларын табу керек. Шешуі: К = С / А В2 ; К = 0,216 / 0,06(0,12)2 = 2,5. 1 моль А және 2 моль В заттарынан 1 моль С заты түзіледі. Есеп шарты бойынша жүйенің әр литрінде 0,216 моль С заты түзіледі, сонда 0,216 моль А және
0,2162 = 0,432 моль В заты түзіледі. Олай болса, алғашқы концентрациялар
А0 = 0,06 + 0,216 = 0,276 моль/л; В0 = 0,12 + 0,432 = 0,552 моль/л.
Мысал 3: Егер НІ қышқылының белгілі бір температурада диссоциация константасы 6,25102 болса, осы температурада қышқылдың қанша пайызы диссоциацияға түседі? Шешуі:
2НІ Н2 + І2 қышқылдың диссоциациялану реакциясы. Егер қышқылдың алғашқы концентрациясын С,моль/л деп белгілеп тепе-теңдік орнаған кезде қышқылдың әр С мольдерінен х моль диссоциациаланса, онда теңдеуден көрініп тұрғандай 0,5 х моль Н2 және 0,5х моль І2 түзіледі. Олай болса, тепе-теңдік концентрациялар: НІ = (С- х) моль/л ; Н2 = I2 = 0,5 x моль/л. Тепе-теңдік константасы К = Н2 I2 / НІ2 ; 6,25 = 0,5х 0,5х / ( С - х)2 , одан
х = 0,333С. Олай болса, тепе-теңдік орнағанда иодты сутектің алғашқы мөлшерінің 33,3% ыдыраған. Сонымен, сыртқы жағдай (температура, қысым, концентрация) өзгермесе, химиялық тепе-теңдік ұзақ уақыт сақталады. Сыртқы жағдайлардың өзгеруі тура реакция мен кері реакцияның жылдамдығына түрліше әсер ететіндіктен, тепе-теңдік реакция тура реакцияның немесе кері реакцияның бағытына қарай ығысады. Сыртқы жағдайдың өзгеруіне байланысты химиялық тепе-теңдік белгісі бір бағытқа ығысуын Ле-Шателье принципі анықтайды.
4. ТЕПЕ-ТЕҢДІК КҮЙДЕ ТҰРҒАН ЖҮЙЕНІҢ СЫРТҚЫ ЖАҒДАЙЛАРЫНЫҢ БІРІ ӨЗГЕРСЕ ТЕПЕ-ТЕҢДІК СОЛ ӨЗГЕРІСКЕ ҚАРСЫ ӘСЕР ЕТЕТІН ПРОЦЕСТІҢ БАҒЫТЫНА ҚАРАЙ ЫҒЫСАДЫ.
N2(г) + 3H2(г) <--> 2NH3 (г) + Q
Тура реакция жылу бөліп шығара жүретін (экзотермиялық), ал кері реакция жылу сіңіре жүретін (эндотермиялық) екені көрсетілген. Сондықтан температураны жоғарылатса, Ле-Шателье принципі бойынша, химиялық тепе-теңдік бұл өзгеріске қарсы әсер ететін бағытта, яғни температураны төмендететін эндотермиялық реакцияның бағытына қарай ығысады. Егер жүйенің температурасын төмендетсе, онда химиялық тепе-теңдік оны төмендететін, яғни жылу шығара жүретін NH3-тің түзілу бағытына қарай ығысады.
Ле-Шателье принципі бойынша, жүйенің қысымын жоғарылатса, химиялық тепе-теңдік осы қысымды азайтатын, яғни газдардың көлемдері немесе моль сандары аз заттар түзілетін реакцияның бағытына қарай ығысады, яғни NH3 түзілу бағытына қарай ығысады.
Ле-Шателье принципі бойынша бір заттың концентрациясының кебеюі химиялық тепе-теңдікті сол заттың концентрациясын азайтатын реакцияның бағытына қарай ығысады.
Ле-Шателье принципіне сәйкес аммиакты алу реакцияны тура бағытта, яғни қайтымсыз етіп жүргізу үшін, оны жоғары қысымда, төмен температурада және N2 мен H2 жеткілікті мөлшерде, ал NH3-ті бөліп алу арқылы азайта отырып, жүргізу керек.

Осы дәрістер материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Гомогенді, гетерогенді жүйелер деген ұғымдарды, реакцияның жылдамдығы, оған әсер ететін факторлар, әсер етуші массалар заңын, химиялқ тепе-теңдік, Ле Шателье принципі туралы ұғымдарды білу керек.

Өзін - өзі тексеру сұрақтары:
1.Қандай реакцияларды гомогенді, гетерогенді деп атайды?
2.Химиялық реакциялардың жылдамдығы дегеніміз не?
3.Гомогенді, гетерогенді реакциялардың жылдамдығы қандай факторларға байланысты?
4.Массалар әсерлесу заңын оқыңдар. Жылдамдық қонстантасының мәнін анықтаңдар.
5.Химиялық реакциялардың жылдамдығы температураға байланысты неге және қалай өзгереді?
6.Активтену энергиясы деген не?
7.Химиялық тепе-теңдік дегеніміз не? Тепе-теңдіктің ығысуына қандай факторлар әсер етеді? Мысал келтіріңдер.
8.Ле-Шателье принципінің маңызы.
Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 330--360 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 121-138 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 24-34 беттер.

МОДУЛЬ 4. ЕРІТІНДІЛЕР. ЭЛЕКТРОЛИТТЕР ЕРІТІНДІСІ

Дәрістер № 10-12. Ерітінділер
Ерітінділер. Ерітінділер концентрациясы . Заттар ерігіштігі.
Күшті және әлсіз электролиттер. Сутектік көрсеткіш

1.Ерітінділер. Ерітінділер концентрациясы. Заттар ерігіштігі
Ерітінді - екі не одан көп компонентерден ( құрамына кіретін заттар) тұратын гомогенді жүйе. Ерітінділер сұйық , қатты, газ тәріздес болады. Ең маңызды ерітінділер - сұйық ерітінділер, олар газ, сұйық, қатты заттардың сұйықтағы ерітіндісі. Адам, жануарлар, өсімдіктер ерітіндісіз өмір сүре алмайды (ас қорыту - көректік заттар ерітіндіге айналады; қан, лимфа - ерітінді). Химиялық процестермен байланысты өндіріс салаларының барлығы ерітіндіні пайдаланады. Ерітінді еріген зат пен еріткіштен тұрады . Еріткіш еріген заттан көп болады. Көбінесе еріткіш ретінде
су алынады. Ерітінділердегі бөлшектердің мөлшеріне қарай ерітінділер жүзгін ( суспензия, эмульсия) , бөлшек мөлшері (радиустары) - 105 - 103 см; коллоидты ерітінділер - 107 - 105 см; шын (нағыз), молекулалық ерітінділер - 108 - 107 см аралығында болады. Нағыз ерітінділерде таралып жүрген зат жеке молекулаларға не жеке иондарға дейін ұсақталады. Олар өте тұрақты, ұзақ уақыт дисперстік фаза мен дисперсиялық ортаға ыдырамайды. Біз нағыз сулы ерітінделерді қарастырамыз. Ерітінділердің қасиеттері ерітіндіні құрайтын компоненттердің концентрациясына тәуелді болады.
Концентрация - еріген заттың ерітіндідегі мөлшерін көрсетеді. Егер ерітіндінің концентрациясын сандық мөлшермен көрсетпесе, оларды қанықпаған , қаныққан, аса қанық , сұйық , қою, концентрленген деп бөледі.
Қанықпаған ерітінді - еріген заттың жаңа мөлшерін әлі еріте алатын ерітінді.
Қанық ерітінді - белгілі бір температурада затты одан әрі еріте алмайтын ерітінді.
Аса қанық ерітінді - сол температурадағы ерігіштігіне сәйкес еруге тиісті мөлшерден артық затты еріген күйде ұстай алатын ерітінді. Аса қанық ерітінді тұрақсыз, еріген заттың аз мөлшерін ғана ерітіндіге салса, артық еріген зат тез кристалданады.
Сұйық ерітінді - еріген зат аз ерітінді.
Қою ерітінді - еріген зат көп ерітінді
Концентрленген ерітінді - өте қою ерітінділер.
Ерітіндідегі еріген заттың мөлшерін өлшемсіз бірлікпен - үлес не пайызбен, не өлшемді шамамен - концентрациялармен көрсетеді:
Массалық үлес ( С) - еріген заттың массасының ерітіндінің жалпы массасына қатынасы;
Мольдік үлес ( Ni ) - еріген заттың ( не еріткіштің) мөлшерінің ерітіндідегі барлық заттар мөлшерлерінің қосындысына қатынасы , егер n1 және n2 - еріткіш пен еріген зат мөлшері болса
( тек бір ғана зат еріген болса) , онда N2 = n2 /(n1 + n2) ; N1 = n1 / ( n1 + n2 ) мұндағы N2 және N1 еріген зат пен еріткіштің мольдік үлесі.
Молярлы концентрация ( См) не молярлылық ( М) - еріген заттың мөлшерінің ерітінді көлеміне қатынасы , моль/л
Моляльды концентрация не моляльдылық ( m ) - еріген заттың мөлшерінің еріткіш массасына қатынасы , моль / кг ( Н2 О)
Эквиваленттің молярлы концентрациясы ,Сн ( нормальность) - еріген заттың эквивалентінің санының ерітінде көлеміне қатынасы, моль / л.
Мысалы1. 250 г суда 50 г темір (ІІ) сульфатының кристаллогидратын FeSO4 7 H2 O еріткен. Ерітіндідегі кристаллогидрат пен сусыз темір (ІІ) сульфатының массалық үлесін есептеу керек.Шешуі: Алынған ерітіндінің массасы 300 г. Кристаллогидраттың массалық үлесі
300 г ерітінді ----------- 100%
50 г кристаллогидрат --- х% х = 16,7%.
50 г кристаллогидраттағы сусыз тұздың массасы 278 г/моль ----- 152 г /моль
50 г ------------- х х = 27,4 г сусыз тұз массасы. 300 г ерітіндідегі сусыз тұздың массалық үлесі сонда : С = 27,4 100 / 300 = 9,1%.
Мысал 2. 8% ( масс.) сусыз тұздың бір литр ерітіндісін дайындау үшін қанша су және мыс(ІІ) купоросын алу қажеттігін есептеу керек , ерітінді тығыздығы 1,084 г /л. Шешуі:1 литр ерітіндінің массасы 1,084 1000 = 1084 г. Осы ерітіндіде 8% сусыз тұздың массасы 1084 0,08 = 86,7 г. CuSO4 5 H2 O 86,7 г сусыз тұзы бар массасын пропорциядан анықтайды: 249,7 : 159,6 = х : 86,7; Одан, х = 135,6 г. Ерітінді дайындау үшін қажет су массасы 1084 - 135,6 = 948,4 г.
Мысал 3. 15% күкірт қышқылының ерітіндісінің ( = 1,10 г / мл) моляльді, нормальдылығын , молярлылығын табу керек. Шешеуі: 1000 г суға санағанда келетін күкірт қышқылының моляльдығын анықтау үшін қажет қышқыл массасы 1000 : 85 = х : 15; х = 176,5 г. Күкірт қышылының мольдік массасы 98 г/ моль , сонда m = 176,5 / 98 = 1,80 моль / кг.
Молярлы және нормальды концентрациясын анықтау үшін 1000 мл ( яғни 1000 1,1 = 1100г) ерітіндідегі қышқыл массасын табады: 1100 : 100 = у : 15; у = 165 г.
Күкірт қышқылының эквивалент массасы 49 г /моль, олай болса, Сн = 165/49 = 3,37 моль/л , См = 165 / 98 = 1,68 моль /л.
Мысал 4. 42 мл күкірт қышқылын бейтараптау үшін 14 мл 0,3 н. сілті қажет болса, қышқыл ерітіндісінің молярлылығын анықтау керек. Шешуі : заттар өзара эквивалентті мөлшерде әрекеттесетіндіктен , былай жазуға болады:
Сн ,қ Vқ = Сн ,с Vс , мұндағы қышқыл мен сілті концентрациялары мен көлемдері.
Олай болса, Сн ,қ 42 = 14 0,3 ; Сн ,қ = 0,1 н. Қышқылдың эквиваленті 0,5 моль , сонда молярлылығы 0,1 0,5 = 0,05 моль/л болады.
Мысал 5. 100 мл 15% - ті ( массасы бойынша ) күкірт қышқылынын дайындау үшін 96 % - ті ( массасы бойынша) ( = 1,84г/мл ) қышқылдың қанша көлемін және қанша масса су алу керек? Шешуі: 15% - ті 100 мл қышқылды дайындау үшін қажет массасы 100 мл 1,10 г / мл = 110 г.
16,5 г күкірт қышқылы бар 96 % -ті ерітінді көлемін табу керек, ол үшін 1 мл ерітінді массаы 1,84 г болғандықтан ,онда 1,84 0,96 = 1,77 г H2SO4 болады. Олай болса, H2SO4 ерітіндісінің табу керек көлемі 16,5 / 1,77 = 9,32 мл.
Сонымен, 100 мл 15% -ті H2SO4 ерітіндісін дайындау 9,32 мл 96 % -ті ерітінді және
110 - 16,5 = 93,5 г су алады.
Мысал 6. 10% -ті сілті ерітіндісін дайындау үшін 200 мл 30% - ті (масса бойынша) NaOH ерітіндісіне ( = 1,33 г / мл ) қанша су құю керек? Шешуі: 200 мл NaOH ерітіндісінің массасы 200 мл 1,33 г/мл = 266 г, сонда бұл ерітіндіде 266 0,3 = 79,8 г 30% - ті NaOH болады. Есеп шарты бойынша бұл масса (79,8г) сұйытылған ерітіндінің жалпы массасының 10% - ін құрайды. Сонда алынған ерітінді массасы (79,8/10) 100 = 798 г болады. Олай болса, алғашқы ерітіндіге
798 - 266 = 532 г су қосу керек.
Мысал 7. 500 мл 3 М тұз қышқылының ерітіндісін дайындау үшін 2М және 6М ерітінділерінің қандай көлемдерін араластыру керек. Араластырған кезде көлемдер өзгерісін есептемеу керек. Шешуі: 500 мл 3М тұз қышқылында 0,53 = 1,5 моль НСІ болады, 6М ерітінді көлемін х деп белгілесе, 2М ерітінді көлемі
( 0,5 - х ) л, сонда х л 6М ерітіндіде 6х моль НСІ болады, ал (0,5 - х) л 2М ерітіндіде - 2( 0,5 - х) моль НСІ болады.
Ерітіндідегі НСІ - дың жалпы мөлшері 1,5 моль болатындықтан, былай жазамыз:
6х + 2( 0,5 - х) = 1,5; х = 0,125 л .
Олай болса, қажет ерітіндіні дайындау үшін 125 мл 6М және 375 мл 2М НСІ ерітінділерін алып, араластырады.
Ерігіштік. Қаныққан ерітіндідегі еріген заттың шамасы - ерігіштік деп аталады.Заттардың ерігіштігі еритін зат пен еріткіштің табиғатына, температураға, ал газдар үшін қысымға да тәуелді болады. Қатты және сұйық заттың ерігіштігін ерігіштік коэффициентімен (К) көрсетеді, яғни 100 г еріткіште қанық ерітінді түзгенге дейін ери алатын заттың массасы.
Газдардың ерігіштігін абсорбция коэффициентімен сипатталады, ол - еріткіштің бір көлемінде қанық ерітінді түзілгенге дейін еритін газдың көлемі көрсетеді. Генри заңы бойынша тұрақты температурада сұйықтың берілген көлемінде еріген газ массасы сол газдың парциал қысымына тура пропорционал. Оның математикалық өрнегі : с = k P , мұндағы с - газдың ерігіштігі, моль/л; Р - газдың парциал қысымы , атм; k - пропорционалдық коэффициент, не Генри коэффициенті, моль/латм. Генри заңынан газдың еритін көлемі (яғни абсорбция коэффициенті) сол (берілген) температурада газдың парциал қысымына тәуелді емес екендігін көруге болады.
Газдар қоспасының еруі Дальтон заңына бағынады: қоспадағы әр газдың ерігіштігі оның парциал қысымына тура пропорционал.
Қатты заттардың суда еруі көбінесе эндотермиялық процесс, себебі көп жағдайда гидратация кезінде кристалдық торларды бұзуға жұмсалатын энергиядан аз энергия бөлінеді. Осы екі шаманың қатынасы ерудің жалпы жылу эффектісін ( Q) анықтайды. Егер Q мәні оң болса, қатты заттардың ерігіштігі температураны көтергенде , азаяды, теріс болғанда - артады. Ерігіштіктің температураға тәуелділігін график түрінде бейнелесе - ерігіштік қисығы тұрғызылады , одан заттарды қайта кристалдап тазалағанда алынған заттың шығымын не жоғалтылған мөлшерін анықтайды.
Мысал 1. 500г калий селитрасын қайта кристалдап тазалау үшін 600г суда қыздырып еріткен. Алынған ерітіндіне 0С температураға дейін суытқан. Сонда алынған таза тұздың және тұздың жоғалған мөлшерінің массалық үлестерін қанша болатынын есептеу керек. Шешуі: Ерігіштік қисығы графигінен бұл тұздың 100 г суда 0С температурада 17 г еритіндігін табады. Олай болса, кристалданған соң ерітіндіде 17 6 = 102 г тұз қалады.
Тазаланған тұз массасы ( шығымы) 500 - 102 = 398 г болады, ол тазалауға алынған селитра массасының 398 100/500 = 79,6% құрайды.
0С температурада еру әсерінен тұздың жоғалған шамасы 102 100/500= 20,4% .
Мысал 2. 1 л суда 20С температурада және 1,013105 Па қысымда H2 S газының 2,91л көлемі ерісе, сонда оның қанық ерітіндідегі массалық үлесі нешеге тең? Шешуі: қ.ж. күкіртті сутектің көлнмі 2,91273/293 = 2,71л, ал осы көлемдегі массасы 342,71 /22,4 = 4,11г.
Алынған ерітіндінің массасы: m (H2 O) + m (H2 S) = 1000 + 4,11 = 1004,11г, сонда H2 S осы ерітіндідегі массалық үлесі 4,11100/1004,11 =0,4%.
Мысал 3. 60С температурада калий селитрасының қанық ерітіндісінде 52,4% (масса бойынша) тұз болса, осы температурадағы тұздың ерігіштік коэффициентін табу керек. Шешуі: Мына пропорция бойынша
47,6 г суға ------- 52,4 г KNO3 келеді
100 г суда ------- х , сонда х = 110г . Сонымен тұздың 60С температурада 100г судағы ерігіштігі 110г болады.
Мысал 4. 15% -ті 300 г ерітіндіні суытқанда еріген заттың бір бөлігі тұнбаға түскен соң, ерітінді концентрациясы 8% болған. Заттың тұнбаға түскен массасын анықтау керек. Шешуі: 300 г 15% -ті ерітіндіде 45 г еріген зат және 255г еріткіш бар. Ерітіндіні суытқанда еріткіш мөлшері өзгермейді. 255 г еріткіштегі еріген затты пропорция құрып анықтайды:
92 г еріткіште -------- 8 г еріген зат бар
255 г еріткіште -------- х г х = 22,2 г. Сонымен, ерітіндіні суытқанда
45 - 22,2 = 22,8 г еріген зат тұнбаға түскен

2. Күшті және әлсіз электролиттер. Сутектік көрсеткіш

Электролиттер - негіздер, қышқылдар, тұздар, олардың балқымалары мен ерітінділері электр тоғын өткізеді. Электролиттер молекулаларының иондарға ыдырау процессін электролиттік диссоциация дейді. Оң зарадталған иондар-катиондар, теріс зарядталған иондар-аниондар деп аталады. Диссоциация қайтымды процесс: молекулалардың иондарға ыдырауы тура реакция (диссоциация), ал иондардың қайтадан молекулаларға бірігуі кері реакцияға (ассоциацияға) жатады.
Диссоциациялану дәрежесі. Электролиттік диссоцияция кері процесс болғандықтан, ерітіндіде иондар мен молекулалар бірге болады. Сондықтан электролиттер диссоциациялану дәрежесімен сипатталады (α).
Диссоциациялану дәрежесі - иондарға ыдыраған молекулалар санының (Ng) жалпы ерітілген молекулалар санына (Nε) қатынасы α=Ng/Nε немесе α=Ng/Nε∙100%. Диссоциациялану дәрежесінің сан мәніне қарай электролиттер шартты түрде күшті (α>30%) әлсіз (α<3%) және орташа (α>3-30%) болып үш топқа бөлінеді.
Диссоциациялану константасы. Әлсіз және орташа электролиттер молекулаларының иондарға ыдырауы аз мөлшерде жүретін қайтымды процесс. Сондықтан басқа да қайтымды химиялық процесстер сияқты әлсіз электрлиттер диссоциациясына да массалар әсерлесу заңын қолдануға болады: КА<-->К++А-
К= [К+][ А-]/[КА]
К- диссоциациялану константасы деп аталатын химиялық тепе-теңдік константасы. Электролиттік диссоциация константасының (К) мәні неғұрлым көп болса, электролит молекулалары соғұрлым иондарға көп ыдырайды. Диссоциациялану константасы электролит күшін диссоциация дәрежесінен көбірек сипаттайды.
Диссоциациялану константасы мен дәрежесінің арасында тығыз байланыс бар. КА электролит бір катионға, бір анионға ыдырайтындықтан бұл иондардың концентрациясы өзара тең болады. [К+]=[ А-]=СМ∙α
СМ- ерітіндісінің молярлық концентрациясы; α - диссоциациялану дәрежесі; Иондарға ыдырамаған молекулардың концентрациясын [КА] былай көрсетеді:
[КА] = См - См∙α = См(1-α)
К= (См∙α∙См∙α)/См(1-α)= (См∙α[2])/(1-α)
Әлсіз электролиттердің диссоциациялану дәрежесі өте аз болғандықтан 1-α=1 болады. Сондықтан диссоциациялану константасы мынандай болады:
К= См∙α2 немесе α= √К/СМ
Бұл теңдеу электролит ерітіндісінің концентрациясының азаюына, яғни сұйылуына байланысты оның диссоциациялану дәрежесінің артатынын көрсетеді (Оствальдтың сұйылту заңы).
Электролиттер ерітіндіде иондарға ыдырайтындықтан, электролиттер арасындағы реакция иондар арасындағы реакция болады.
3.Сутектік көрсеткіш: Химиялық таза су электр тогын өте нашар өткізеді. Судың иондарға диссоциациялануы: Н2О <-->Н+ + ОН-. Массалар әсерлесу заңын қайтымды процеске қолдануға болады: К= [Н+]∙[ОН-]/[Н2О] (1). Мұндағы: К- судың диссоциация тұрақтысы. Оның 220С- дағы мәні 1,8∙10-16 тең, яғни К=1,8∙10-16.
<<К>> шамасы өте аз болғандықтан Н+ және ОН- концентрациялары да өте аз, сондықтан су концентрациясын Н2О тұрақты шама деп есептеуге болады, ол 1 л массасын судың молярлық массасына бөлгенге тең: [Н2О]= 1000:18 = 55,56 моль.
Енді жоғарыдағы теңдеуді (1) былай да жазуға болады:
[Н[+]]∙[ОН[-]]= К[Н2О]= Кс= 1,8∙10-16∙55,56= 1∙10-14 (220С). Кс- судың иондық көбейтіндісі деп аталатын тұрақты шама. Кс= [Н[+]]∙[ОН[-]]=10-14. Кс мәні тұрақты температурада ғана тұрақты болады. Кез келген ерітіндіде сутегі мен гидроксид иондарының әрқайсысының концентрациясы нольге тең болмайды. Кез келген ерітіндіде әрі сутегі ионы Н+, әрі гидроксид ионы ОН- болады. Таза суда [Н[+]]= [ОН[-]]= √Кс = √10-14 = 10-7, бұдан 220С да 1 л суда 10-7 моль сутегі иондары,
10-7 моль гидроксид иондары болғандығын көреміз. Егер [Н[+]]!=[ОН[-]] онда ерітінді [Н[+]]>[ОН[-]] қышқыл, [Н[+]]<[ОН[-]] сілтілі болады. Көп жағдайда ерітіндінің қышқылдығын немесе сілтілігін анықтау үшін сутегі иондарының концентрациясы қолданылады. Бұл жағдайда нейтрал орта
[Н[+]]= 10-7, сілтілік ортада [Н[+]]<10-7, қышқылдық ортада [Н[+]]>10-7 болады.
Осындай дәреже көрсеткіші теріс болып келетін сандарды қолданып есептер шығару қолайсыз болғандықтан, сутегі иондарының концентрациясы сутектік көрсеткіш (рН) арқылы белгілеу қабылданған.
Сутектік көрсеткіш деп, сутек иондары концентрациясының теріс таңбамен алынған ондық логарифмін атайды:рН=-lg[H+].
Ерітіндінің ортасын индикаторлар көмегімен анықтайды. Индикаторлар - ерітіндіге тамызғанда немесе батырғанда сутегі не гидроксид иондарының әсерінен түсін өзгертетін органикалық заттар

Осы дәрістер материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Ерітінділер туралы жалпы ұғымдарды, еріген зат, еріткіш, еру процесі, қаныққан, қанықпаған ерітінділер, ерітінділер концентрациясы, электролиттер, бейэлектролиттер, электролиттік диссоциация туралы ұғымды, сутектік, гидроксидтік көрсеткіштер туралы ұғымдарды білу керек.

Өзін - өзі тексеру сұрақтары:
1. Ерітінділер дегеніміз не?
2. Концентрацияның өлшем бірліктері қандай?
3. Электролиттік диссоциация дегеніміз не?
4. Көмір қышқылының диссоциациялану сатылап теңдеулерін жазындар.
Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 400--428 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 138-170 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 34-40 және 45-55 беттер.
Дәріс № 12. Тұздар гидролизі
Гидролиз,өндірістік маңызы
Гидролиз түрлері. Гидролиз дәрежесі және константасы
Гидролиз, өндірістік маңызы

ГИРОЛИЗ ДЕГЕНІМІЗ ӘР ТҮРЛІ ЗАТТАРДЫҢ СУДЫҢ ӘСЕРІНЕН ЫДЫРЫАУ РЕАКЦИЯСЫ. Гидролиз процесіне көптеген химия өнеркәсібі негізіделген: сабын алу, глицерин, май қышқылын алу, крахмалдың қанттануы, гидролиз нәтижесінде тау жыныстары бұзылады.Көптеген тұздарды суда еріткенде кей тұздардың ерітіндісі сілтілік орта, кейбірі қышқылдық орта, енді бірі нейтрал орта көрсетеді. Бұл фактілерді тұздар мен су арасындағы әрекеттесуге байланысты түсіндіруге болады. Мысалы натрий ацетатын суда ерітсе, бұл тұз күшті электролит болғандықтан суда толық диссоциацияланады: СН3СООNa --> СН3СОО- + Na+
Аздап су да диссоциацияға түседі: Н2О<--> Н+ + ОН-
Сонымен, СН3СООNa ерітіндісінде су молекуласы Н2О және Н+, ОН-, Na+, СН3СОО- иондары болады. Na+ және СН3СОО- иондары Н+ және ОН-, иондарымен әрекеттеседі. Бірақ Na+ ионы өзіне ОН- ионын қосып ала алмайды, себебі NaОН күшті электролит, сондықтан ерітіндіде тек иондар түрінде болады. СН3СОО- ионы Н+ ионын қосып алып сірке қышқылын- әлсіз электролит түзеді, сондықтан судың жаңа молекулалары диссоцоацияға түседі. Сонымен мына екі процесс тепе-теңдік болғанға дейін жүреді: СН3СОО- + Н+ <--> СН3СООН; Н2О<--> Н+ + ОН-
Осы екі процестің қосынды теңдеуі былай болады:
СН3СОО- + Н2О<-->СН3СООН + ОН-
Бұл теңдеуден әлсіз электролит СН3СООН түзілгендіктен, судың диссоциациялануының иондық тепе-теңдігі ығысып, ОН- ионының артық иондары пайда болады, сондықтан ерітінді сілтілік реакция көрсетеді. Сонымен тұздар гидролизі деп (<<гидро>>-су, <<лизис>>- айрылу, грек тілінен) тұз иондарымен су иондары әрекеттескенде әлсіз электролит түзіле жүретін реакцияны айтады. Гидролиз жүру үшін нәтижесінде нашар диссоциацияланатын зат, ұшатын зат, не тұнба түзілуі керек. Тұз гидролизі нейтралдау реакциясына кері процесс.
Гидролиз
МА + Н2О <--> МОН + НА
бейтараптау
Тұздардың табиғатына байланысты гидролиздің үш жағдайы бар:
а)күшті негіздің катионымен әлсіз қышқылдың анионынан түзілген тұз.
А- + Н+ОН- <--> НА + ОН- рН>7
әлсіз қышқыл
б)әлсіз негіз катионы мен күшті қышқыл анионынан түзілген тұз:
М+ + Н+ОН- <--> МОН + Н+ рН<7
әлсіз негіз
в)әлсіз негіз және әлсіз қышқыл иондарынан түзілген тұз:
М+ + А- + Н+ОН- <--> МОН + НА
әлсіз негіз әлсіз қышқыл

Реакция ортасы реакция нәтижесінде түзілген негіз бен қышқылдың күшіне байланысты, яғни қайсысы көбірек диссоциацияға түсуіне байланысты. Сонымен гидролизге тек құрамында әлсіз электролит қалдығы бар тұздар түседі. Сондықтан күшті негізбен күшті қышқыл қалдығынан түзілген тұздар гидролизге түспейді.Көп негізді қышқылдар мен көп қышқылды негіздерден түзілген тұздар гидролизге сатылап түседі. Бірінші сатысы көбірек, жүреді. Саты саны катион пен анионнның зарядына байланысты. Гидролизді жазғанда (сатылы гидролиз үшін де) үш теңдеу жазу керек:
1.гидролиздің қысқаша иондық теңдеуі;
2.толық иондық теңдеуі;
3.молекулалық теңдеуі.
Өте әлсіз қышқыл мен негіздерден тұрған тұздар гидролизі аяғына дейін жүреді:
Cr2S3 + 6 HOH <--> 2 Cr(OH)3↓ + 3H2S↑
2Cr3+ + 3S2-+ 6 HOH <--> 2Cr(OH)3↓ + 3H2S↑

Гидролиз түрлері. Гидролиз дәрежесі және константасы

Тұздар гидролизін гидролиз константасы (Кгидр) және гидролиз дәрежесі (һ) арқылы сипаттауға болады.Гидролиз константасы тұздың гидролиз түзу жағдайын сипаттайды. Кгидр көп болған сайын тұз гидролизі көп жүреді. Кгидр= Кс/Кқышқыл немесе Кгидр = Кс/Кнегіз ;
Кгидр = Кс /( Кқышқыл∙ Кнегіз)
Кс- судың иондық көбейтіндісі, Кқышқыл және Кнегіз - қышқылдың және негіздің диссоциациялану дәрежесі.Бұл теңдеуден Кқышқыл/ Кнегіз аз болған сайын, Кгидр көп болатыны көрініп тұр, яғни қышқыл не негіз неғұрлым әлсіз болса, соғұрлым тұз көбірек гидролизге түседі. Егер тұз сатылап гидролизге түссе, онда әр саты гидролиз константасымен сипатталады. Гидролиздің қаншалықты толық жүретіндігін гидролиз дәрежесі көрсетеді.
ГИДРОЛИЗ ДӘРЕЖЕСІ ДЕП ГИДРОЛИЗГЕ ТҮСКЕН МОЛЕКУЛА САНЫНЫҢ ЕРІГЕН МОЛЕКУЛАЛАРДЫҢ ЖАЛПЫ САНЫНА ҚАТЫНАСЫН АЙТАДЫ.
Һ=√КС/Кқышқыл∙Стұз Һ=√КС/Кнегіз∙Стұз Һ= √КС/Кнегіз∙Кқышқыл
Бұл теңдеулерден:
1.Кс көп болған сайын, яғни температура үлкен болған сайын (Кс температура өссе, өседі);
2.Кқышқыл, Кнегіз аз болған сайын (неғұрлым әлсіз қышқыл және әлсіз негіз болса);
3.Тұз концентрациясы (Стұз) аз болған сайын не ерітінді көбірек сұйылған сайын, гидролиз дәрежесі көп болады. Сонымен һ жоғары температурада және сұйытылған ерітіндіде һmax жетеді.

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Тұздардың гидролизі, оның дәрежесі, константасының мағынасын ұғу, қолданылуын білу қажет.
Өзін- өзі тексеру сұрақтары
1.Төмендегі тұздардың гидролиз реакциясының теңдеуін иондық және молекулалық түрде жазыңдар: K2S, Na3PO4, Mg(NO3)2, ZnSO4, AlCl3, CH3COONH4, (NH4)2CO3, Cu(CH3COO)2, Al2S3. Бұл тұздардың ерітіндісіндегі реакция ортасын көрсетіңдер.
2.Гидролиз деген не? Қандай тұздар гидролизге көбірек түседі?
Қандай тұздар гидролизге түспейді?
3.Гидролиз дәрежесі деген не және ол неге байланысты?
4.Қайтымсыз гидролиз деген не? Мысал келтіру керек.
Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 428--433 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 170-179 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 55-59 беттер.

МОДУЛЬ 5. ТОТЫҒУ-ТОТЫҚСЫЗДАНУ РЕАКЦИЯЛАРЫ. ЭЛЕКТРОДТЫҚ ПОТЕНЦИАЛДАР

Дәрістер № 13-15. Тотығу-тотықсыздану реакциялары
Тотығу тотықсыздану реакциялар. Жіктелуі
Электрондық баланс әдісімен химиялық реакциялар теңдеулерін құру.
ТТР жүруіне факторлар әсері
Тотығу тотықсыздану реакциялар. Жіктелуі.
Тотығу-тотықсыздану реакцияларына (ТТР) заттардың құрамындағы элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүретін химиялық процестер жатады.
Кальций фосфаты Ca3(PO4)2 қосылысындағы кальцийдің тотығу дәрежесі +2, оттегінікі -2. Осы мәліметтерді пайдаланып, теңдеу құрамыз да фосфордың тотығу дәрежесін табамыз.
(+2)∙3 + 2х + (-2)∙8=0 ; 2х=+10; х=+5
Фосфордың кальций фосфатындағы тотығу дәрежесі +5.
Тотығу-тотықсыздану реакциялары жүруінің басты шарты оған міндетті түрде тотықзыздандырғыш пен тотықтырғыш қатысуы қажет.
Реакция кезінде электрондарын беретін бөлшектерді (атомдарды, ионды немесе молекуланы) тотықсыздандырғыш дейді, ал электронды қосып алатын бөлшекті тотықтырғыш деп атайды. ТТР кезінде тотықсыздандырғыш тотығады, ал тотықтырғыш тотықсызданады. ТТР молекулааралық, молекула ішінде жүретін, диспропорцияланатын болып үш топқа бөлінеді:
1.Молекулааралық ТТР әр түрлі молекулалардағы элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүреді. Мысалы: Mn4+O2 + 4HCl <--> Mn2+Cl2 + Cl20 + 2H2O
2.Молекула ішіндегі ТТР бір молекула ішіндегі әр түрлі элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүреді. Мысалы: 2KCl5+O32- <--> 2 KCl- + 3O02
3.Диспропорциялану ТТР бір элементтің тотығу дәрежесі әрі жоғарылау, әрі төмендеу арқылы жүреді. Мысалы: 4KCl5+O3 <--> 3 KCl7+О4 + KCl-
Электрондық баланс әдісімен химиялық реакциялар теңдеулерін құру
Тотықсыздандырғыштың берген электрондарының жалпы саны тотықтырғыштың қосып алған электрондарының жалпы санына тең. Теңдеуді құру бірнеше сатыда жүреді:
1.Реакция теңдеуін коэффициентсіз жазады: Br2 + H2S + H2O --> HBr + H2SO4
2.Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың тотығу дәрежелерін көрсетеді:
Br20 + H2S2- + H2O --> HBr- + H2S6+O4
3.Электрондық теңдеу құрады, яғни тотығу және тотықсыздану процестерін көрсетеді:
Br20 +2ē --> 2Br- - тотықсыздану процесі, Br2- тотықтырғыш.
S2- - 8 ē --> S6+ - тотығу процесі, S2- - тотықсыздандырғыш.
4.Тотықсыздандырғыш берген электрон саны тотықтырғыштың қосып алған электрон санына тең болу керек.
10287003175004 Br20 +2ē --> 2Br-
1 S2- - 8 ē --> S6+
Осылай тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш үшін коэффициенттерді анықтайды.
5.Реакцияға қатысқан басқа қосылыстар үшін коэффициенттерін іздейді:
4Br2 + H2S + 4H2O <--> 8HBr + H2SO4
Тотықсыздандырғыш пен тотықтырғыш бір-бірімен өздерінің тотығу-тотықсыздану эквиваленттері қатысында әрекеттеседі. Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың эквивалентінің молярлық массасы былай есептеледі: тотықтырғыштың не тотықсыздандырғыштың молярлық массасын (М(В) эквиваленттік факторға (fэкв(В)) көбейтеді:
М(fэквВ)= fэкв(В)∙М (В)
fэкв(В) эквиваленттік фактор, ол тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа ауысқан электрон санының кері мәніне тең. Мысалы: М(fэкв KMnO4)= 1/5 ∙158 = 31,6 г/моль
ТТР жүруіне көптеген факторлар әсері
Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың химиялық табиғаты, олардың активтіктері, рН, температура т.б.
ТТР жүру-жүрмеуін изобаралық-изотермиялық потенциалды (ΔG) есептеу арқылы анықтайды. ΔG=ΔH- TΔS немесе ΔG= -RT lnK.
ΔH, ΔS- энтальпия мен энтропия өзгеруі,
К - қайтымды реакцияның тепе-теңдік константасы,
R - универсалды газ тұрақтысы, 8,31 л∙кПа (моль∙К)
T - абсолютті температура, К.

Осы дәрістер материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Тотықтырғыш, тотықсыздандырғыш, олардың эквиваленті, эквивалент массалары туралы ұғымдарды, тотығу-тотықсыздану потенциалы, теңдеулерді құру әдістері (электронды баланс әдісі, ионды-электронды әдіс) туралы ұғымдарды білу керек.

Өзін- өзі тексеру сұрақтары:
1.Тотығу дәрежесі деген не? Оны қалай анықтайды?
2.Реакция кезінде тотықтырғыштың және тотықсыздандырғыштың тотығу дәрежесі қалай өзгереді?
3.Периодтық жүйедегі қай топта және қай топшаларда тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш орналасқан?
4.Элементтердің тотығу-тотықсыздану қасиеттері:
а)период бойынша (солдан оңға қарай)
б)негізгі топшаларда (жоғарыдан төмен қарай) қалай өзгереді?
5.Эквиваленттің молярлық массасын тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш үшін қалай есептейді?

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 437--445 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 183-190 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 59-63 беттер.

Электрохимиялық процесстер
Электродты потенциалдар туралы түсінік
Электр қозғаушы күш және оның өлшем бірлігі
Электродты потенциалдар туралы түсінік

Электрохимия - ТТР нәтижесінде электр тогы пайда болуын (гальвани элементтері) және электр тоғы әсерінен ТТР-ларының (электролиз) жүру заңдылығын зерттейтін химияның бір бөлімі.
Металдар тотықсыздандырғыштар, бірақ әр металдың электрон бергіштігі әр түрлі. Металдардың тотықсыздандырғыш қабілетін Н.Н.Бекетов зерттеп, олардың бұл қабілетінің азаюына байланысты орналастырып, металдардың кернеулік қатарын құрған.
Металды суға батырғанда полюсті су молекулалары әсерінен металдардың беті ептеп ериді. Осынын нәтижесінде электрондар металл пластинкасының бетінде қалып, ал катиондар ерітіндіге көшеді. Бірақ металдардың еру процесі көпке бармайды, аздан кейін тепе-теңдік күй орнайды, яғни белгілі бір уақыт ішінде қанша катион ерітіндіге көшсе, сонша катион қайтадан металл пластинкасына ауысады: Ме + mH2O <--> Men+ ∙ nH2O + nē
Металдардың бетінде қалған электрондардың есебінен металл пластинкасы теріс зарядталады, ал ерітіндіге көшкен металл катиондары оны оң зарядтайды. Судың орнына металдардың өз тұздарын да алуға болады. Бұл жағдайда активті металдар тұздар ерітінділеріне батырғанда еріп, теріс зарядталады, ал активтігі кем металдар тұздар ерітінділеріне батырғанда, металл ерімейді, керісінше, ерітінділердегі катиондар металдың бетіне көшеді де оны оң зарядтайды, ал қалған аниондар оң пластинкаға тартылып, ерітіндіні теріс зарядтайды. Сонымен, металл мен ерітіндінің жанасқан бетінде потенциалдар айырмасы пайда болады, оны металдардың электродтық потенциалы (Е0) деп атайды. Е0 мәні аз болған сайын, металдың тотықсыздандырғыш қабілеті көбірек болады. Е0 сандық мәні металдардың табиғатына (активтігіне), ерітіндідегі иондардың концентрациясына, температураға байланысты болады.
Е0 абсолюттік мәндерін тікелей өлшеу осы уақытқа дейін мүмкін болмай отыр, тек салыстырмалы потенциалдарын өлшейді. Салыстырмалы электрод ретінде стандартты сутектік электрод қолданылады да оның потенциалы нольге тең деп алынады.
Электродтық потенциал мына Нернст теңдеуі арқылы табылады:
Е= Е0 + (0,059/n) lgC Me n+
C Me n+ - металл иондарының молярлы концентрациясы
n- металл иондарының заряды.
Гальвани элементтері - химиялық электр энергиясының көзі, электр тогы ТТР нәтижесінде пайда болады. Гальваникалық элементтерде тотығу процессі бір электродта (анодта), тотықсыздану процесі екінші электродта (катодта) жүреді. Мұның өзі электродтарда әр түрлі потенциалдар айырмасы болып тұруын қамтамасыз етеді
Электр қозғаушы күш және оның өлшем бірлігі
Элементтің электр қозғаушы күші (э.қ.к.)-де сол потенциалдар айырмасына байланысты болады. Анод ретінде электродтардың потенциал мәні төменірек металды алады: Еа < Ек.
Мысалы: мыс-мырыш элементінде немесе Даниель-Якоби элементтерінде
(-)Zn/Zn2+ ║Cu2+/Cu (+)
Cu- оң электрод, катод. Элементте мына процесс жүреді:
(A) Zn -2ē --> Zn2+- тотығу процесі
(K) Cu +2ē --> Cu0- тотықсыздану процесі
Zn- анод, электрондар көзі.
Э.Қ.К. табу үшін мәні үлкен электродтық потенциалдан (оң электродтың потенциалы) мәні кіші /терісірек/ потенциал алынады: Э.Қ.К. = ΔЕ= Ек - Еа
ΔЕ=Е0Cu2+/Cu - E0Zn2+/Zn
Δ= 0,34 - (-0,76) =1,10 В
Сонымен мыс-мырыш гальвани элементі 1,10 В электр тогын береді. Екі бірдей электрод концентрациясы әр түрлі ерітінділерге салынған болса, концентрациялы гальвани элементін құрайды. Мысалы, мыс электродының концентрациясы әр түрлі (С1Cu2+< СІІCu2+) мыс сульфаты ерітіндісіне батырса, схеманы былай жазуға болады: (-)Cu/Cu2+С1 ║ Cu2+СІІ /Cu (+)
Осылай гальвани элементін алуға болады. Мұндай гальвани элементінде анод концентрациясы төмен ерітіндідегі электрод болады. Гальвани элементі жұмыс істегенде:
(А) Cu0 -2ē --> Cu2+ (K) Cu2+ +2ē --> Cu0
Концентрациялық гальвани элементінің электролит иондарының концентрациясының қатынасына байланысты: ΔЕ= (0,059/n) lgCІІ/СІ
Химиялық тоқ көзі ретінде гальвани элементі техникада көп қолданылады. Бірақ гальвани элементтері өте аз уақыт жұмыс істейді, себебі электродтардың потенциалдары өзгереді, поляризациаланады. Мысалы, мырыш пен мыс пластиналары күкірт қышқылына батырылып жасалған Вольт элементтеріндегі мыс электроды потенциалының азаюы оның бетінде сутегінің адсорбцияланып, сутегі электроды сияқты жұмыс істеуіне байланысты, ал мырыш электроды потенциалының оңға қарай ауысуы, оның ерітіндідегі иондарының көбейіп, мырыштың еруінің азаюына байланысты. Электродтардың поляризациясын жою үшін оған әр түрлі заттар - деполяризаторлар қосады.

Осы дәрістер материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Сутекті электрод, оның қолданылуын, Нернст теңдеуін, Гальваникалық элементтер туралы, металдардың кернеу қатарын, оның практикадағы маңызын білу қажет.

Өзін -өзі тексеру сұрақтары:
1.Гальвани элементі мен стандартты сутек электрод схемаларын көрсетіп, қалай жұмыс істейтінін түсіндіріңдер.
2.Гальвани элементі жұмыс істеу үшін қандай реакциялар қолданылады?
3.Металл электродтарының потенциалына қандай факторлар әсер етеді?
4.Гальвани элементтерінің э.қ.к. қалай өлшенеді?
5.Концентрациялық гальвани элементі қалай жасалады?

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 442--445 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 193-201 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 63-67 беттер.
Электролиз. Катодтық және анодтық процестер.Электролиз заңдары. Коррозия және металдарды коррозиядан қорғау
Электролиз.Катодтық және анодтық процестер. Электролиз заңыдары
Коррозияның негізгі түрлері. Коррозия активаторлары және ингибиторлары
Электролиз.Катодтық және анодтық процестер. Электролиз заңыдары
Электролиттің балқымасы немесе электролиттің ерітіндісі арқылы тұрақты электр тоғы өткенде жеке электродтарда жүретін тотығу-тотықсыздану реакцияларын ЭЛЕКТРОЛИЗ дейді. Катодта (теріс электрод) тотықсыздану процесі, анодта (оң электрод) тотығу процесі жүреді.Электролиз жүргізуге көбінесе металл электродтары және металл емес электродтар да (мысалы графит) қолданылады. Металдан жасалған анодтар еритін (мысалы, мыстан, никельден жасалған) және ерімейтін (платинадан жасалған) болып бөлінеді.
Сұйытылған су ерітінділерінің электролизі кезінде КАТОДТЫҚ ПРОЦЕСС катионның электродтық потенциалымен анықталады.Оны судан тотықсызданатын сутегі ионының потенциалымен (-0,41 В) салыстырады:
1.Потенциалдары бұл саннан кем болса, металл ионы тотықсызданбайды. Катодта сутегі судан бөлінеді.
2 Н2О + 2 ē = Н2 + 2 ОН-
2.Потенциалдары бұл саннан көп болса, катодта металдар ионы тотықсызданады: Меn+ + nē --> Me0
3.Металл потенциалы (-0,41 В) жақын болса, катодта сутегі де металл да тотықсызданады.
Анодтық процесс: Анод ерімейтін болса, онда анодта оттегісі жоқ қышқыл қалдығы(I-, Cl-, Br-, S2-, CN-) тотығады. Егер ерітіндіде оттегісі бар қышқыл қалдығы болса (SO42-, SO32-, NO3-, CO32-) онда анодта су молекуласы тотығады: 2 Н2О + 4 ē = О2 + 4 Н+
Егер анод еритін болса, онда анодтың өзі тотығады: Cu - 2ē= Cu2+. Электродта бөлініп шығатын заттардың массасын (m) Фарадей заңы бойынша, мына формуламен есептейді:
m= (I∙τ∙M (fэкв.B))/ F
I- тоқ күші, А; τ- электролит арқылы өткен тоқтың уақыты, с; M(fэкв.B)- затының эквивалентінің молярлық массасы, г/моль; F- Фарадей тұрақтысы, 96500 Кл/моль;
Электролиз кезінде электродта түзілген заттың мөлшері әр уақытта Фарадей заңдары бойынша алынуға тиісті теориялық мөлшерінен аз болады. Оның себебі электродтық ТТР қатар қосымша процестер де жүреді. Сондықтан электролиз кезінде негізгі өнімді алуға кеткен тоқ мөлшерін анықтау үшін тоқ бойынша шығым (Тш) деген түсінік қолданылады. Ол электролиз жағдайында алынған зат массасын (m1) Фарадей заңы бойынша алынуға тиісті массаға (m) қатынасына тең:
Тш =m1/m∙100
Осы формула бойынша тоқтың неше проценті негізгі затты алуға жұмсалғаны анықталады.
Өзін- өзі тексеру сұрақтары:
1.Электролиз деген не?
2.Анод және катодта жүретін процестерді түсіндіріңдер.
3.Металды рафинадтау деген не? Ол қалай жүреді?
4.Электролиз заңдары?
Коррозияның негізгі түрлері. Коррозия активаторлары және ингибиторлары

Коррозия деп металдардың және олардың құймаларының өзін қоршаған ортамен химиялық немесе электрохимиялық жолмен әрекеттесуі нәтижесінде бүлінуін айтады.
Коррозия процесінің механизмі химиялық және электрохимиялық болып екі топқа бөлінеді.
Жүйеде электр тоғы түзілмей металдардың бүлінуін химиялық коррозия дейді. Химиялық коррозия кезінде металдар өзін қоршаған әр түрлі газдармен, электролит емес заттармен әрекеттесіп, бүлінеді. Электрохимиялық коррозия металдар сумен, электролиттер ерітіндісімен не дымқыл ауамен жанасқанда жүреді. Техникада қолданылатын металдарда әр уақытта қоспалар болады. Сондықтан мұндай металдар электролитпен жанасқанда көптеген микрогальвани элементтер жұмыс істеп, активті металл электрондарын беріп, бүлінеді. Активті металл-анод, қоспа-катод болса, анодта тотығу процессі Ме- nē --> Men+, катодта сутегінің не оттегінің тотықсыздануы жүреді: 2 Н++ 2ē --> 2 Н0 - Н2, егер рН<7
О2+ 4ē +2 Н2О -->4 ОН-, егер рН>7
Металдың бұзылу жылдамдығы электродтық потенциалдар айырмасы неғұрлым көп болған сайын және ауа дымқылдығы көп болған сайын тез жүреді. Металдар өте таза болса (метеориттік темір) коррозияға ұшырамайды.
2. Стимулятор мен активаторлар деп аталатын кей заттар (хлоридтер, фторидтер, сульфидтер, нитраттар, бромидтер, иодидтер) коррозияны тездетеді. Мысалы, теңіз суында хлорид болғандықтан өзен суы мен көл суынан көп есе коррозия тез жүреді.
Ингибиторлар керісінше коррозияны тежейді. Халық шаруашылығына металл коррозиясы өте көп зиян келтіреді. Коррозияны толық болдырмауға болмайды, бірақ оның жылдамдығын көпке азайтуға болады. Ол үшін мынандай әдістер қолданылады: ортаның құрамын өзгерту, түрлі затпен металдарды қаптау (металл мен металл емеспен), электрохимиялық қорғау, металдарға басқа металдар қосу.
Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Пирометаллургия, гидрометаллургия, бұл саладағы электролиздің маңызын, Фарадей заңдарының қолданылуын, металдар коррозиясы және металдарды коррозиядан қорғау әдістерін білу керек.

Өзін- өзі тексеру сұрақтары:
1.Металдар коррозиясы деген не?
2.Коррозияның қандай түрлерін білесіңдер?
3.Электрохимиялық коррозияның химиялық коррозиядан айырмашылығы неде?
4.Коррозиялық микрогальвани элементтері неге пайда болады?
5.Қандай факторлар коррозия жылдамдығына әсер етеді?
6.Металдарды коррозиядан қорғау әдістері.Қысқаша әр әдісті сипатта.
7.Қандай заттарды ингибиторлар деп атайды?

МОДУЛЬ 6. ХИМИЯЛЫҚ БАЙЛАНЫС. КОМПЛЕКСТІ ҚОСЫЛЫСТАР

Дәріс № 16. Химиялық байланыс
16.1 Химиялық байланыс туралы жалпы мағлұматтар
16.2 Коваленттік байланыс. Ковалентті байланыстың негізгі қасиеттері
16.3 Иондық байланыс
Химияның негізгі мәселерінің бірі - химиялық байланыстың табиғаты жөніндегі мәселе. Химиялық қосылыстардың көп түрлілігін, түзілу мәнісін, құрамы мен құрылысын және қасиеттерін білу үшін түрлі элементтердің атомдарының бірімен-бірінің қосылып молекула түзілуінің, молекула мен молекуланың қосылуының себебін , яғни химиялық байланыстың табиғатын білу қажет. Химиялық байланыс түзуге валенттілік электрондар қатысады:
s- p- элементтерінде сыртқы, d- элементтерде сыртқы s пен қоса ішкі
d - қабатшасындағы электрондар.
Химиялық қосылыстарда валенттілік электрондардың орналасу тәртібіне байланысты ковалентті, ионды, металдық байланыстар деп бөледі.
Коваленттік байланыс. Молекулалардың атомдардан электрондар жұбы арқылы (бір, екі, үш) түзілуін ковалентті байланыс деп атайды. Бұл айланыс екі түрлі механизм бойынша түзіледі: алмасу механизмі - әр элемент байланысқа өзінің эектронын береді, мысалы,сутегі молекуласы түзілгенде Н + Н Н Н; донорно-акцепторлық механизм - бір атомның электрон жұбы (донор) ортақ болады, ал екінші атомнан бос орбитал ( акцептор) болады: Н+ + NH3 NH+4 .
Кез келген химиялық байланыс түзілгенде жүйенің энергиясы төмендейді. Химиялық байланыс түзілгенде атомдардың алғашқы және соңғы күйлерінің энергияларының айырымы байланыс энергиясы деп аталады, оның мәні 125-1050 кДж/моль арасында. Екі атом ядроларының арасы байланыс ұзындығы деп аталады - d. Ортақ электрондар жұбын сызықпен де белгілейді, байланыстың еселігі артқан сайын байланыс ұзындығы азайып, байланыс энергиясы артады:
С - С, С =С , С С сәйкесінше (нм және кДж) 0,154 және 348 ; 0,135 және 598; 0,120 және 838. Ковалентті байланыстың қасиеттері: қанығу, бағытталу және поляризациялану. Ковалентті байланыстың қанығуын элемент атомындағы жұптаспаған электрондардың болуымен түсіндіреді. Атомдағы жұптаспаған электрондар санымен не қозған кезде пайда болған жұптаспаған электрондар санымен анықталған валенттілікті спинваленттілік деп атайды. Сонымен валенттілік деген элементтің химиялық байланыс түзе алу қабілеті. Паули принципі бойынша АО - да тек екі электрон ғана бола алады, ал химиялық байланыс түзілгенде электрондар жұптасады, яғни бір ұяшықта тек 2 электрон болады (қанығады).
Молекула ішіндегі атомдардың химиялық байланыстарының бағытталуы деп қосылушы атомдардың валенттілік электрондары бұлттарының (орбитальдары) тұйықтасып бірін-бірі қаптау бағыттары. Электрон бұлттарының пішіні әр түрлі болатындықтан олардың өзара қауышуы әр түрлі әдістермен іске асады. Қауышу әдістеріне байланысты - , - , - байланыстар болады.
Сигма - байланыста ( -) атомдар қосылатын сызық бойымен электрон бұлттары қауышады.
Пи - байланыс ( - ) атомдар қосылатын сызықтың екі жағынан электрон бұлттары қауышса, түзіледі. Дельта- байланыс (-) параллель жазықтықта орналасқан d - электрон бұлттарының барлық төрт қалқаншаларының қауышуымен түзіледі. Сонымен , s - орбитальдар тек - байланыс, р - электрондар - және - байланыстар, ал d - орбитальдар - , - , - байланыстар түзеді.
Гибридті байланыстар . Элементтердің көпшілігі химиялық байланыс түзу үшін, энергетикалық күйі әр түрлі электрондарды пайдаланады. Мысалы, Ве, В, С атомдарының негізгі күйі мен қозған күйге көшкендегі сыртқы электрондық қабатының формулалары:
Ве ... 2 s2 2p Ве* ... 2 s1 2p1 ; В ... 2s2 2p1 B* 2s1 2p2; С ...2s2 2p2 C* ...2s12p3 . Бұл электрондар әр күйде болғандықтан, олардың электрон бұлттары (орбитальдары) да әр түрлі, бірақ бұл жалқы электрондар басқа реакцияласатын атомдардың электрондарымен қосақтасып жаңа орбиталь түзгенде бір-біріне әсерінен алғашқы орбитальдардың пішіні өзгеріп, жаңа, бірақ барлығы бір түрлі орбитальдар түзеді.Осы өзгерісті гибридизация деп атайды. Гибридизация нәтижесінде түзілген химиялық байланыс берігірек болады, әр молекуладағы электрон тығыздығы симметриялы орналасқандықтан жалпы энергия ұтымы болады, сондықтан энергетикалық жағынан тиімді. sp - гибридтелу бериллий, мырыш, кадмий, сынап сияқты элементтер галогенидтер түзгенде байқалады, арасындағы бұрыш 180 болады. sp2 - гибридтелу бор қосылыстарында болады, байланыстар бір жазықтың бетінде үш жаққа бағытталған, арасындағы бұрышы 120 болады, ал sp3 - гибридтелуді СН4 молекуласында, түзілетін төрт гибрид бұлт кеңістікте симметриялы түрде орналасып, тетраэдрдың төрт ұшына қарай бағытталады, арасындағы бұрыш 109 тең .
Түзілген молекуланың ішінде ортақ электрон жұбының орналасу симметриясына байланысты ковалентті байланыстың екі түрі: полярлы (полюсті) және полярсыз (полюссіз), яғни таза ковалентті, байланыс болады. Полярсыз молекулаларда электрон жұптары ядролар арасында симметриялы орналасады: НН, СІСІ, ал полярлы молекулаларда ядроаралық электрондық тығыздық электртерістігі жоғарырақ атомға қарай ығысады: Н СІ, Н О Н. Зарядтардың ауырлық орталығы (+) және (-) сәйкес келмейді , екі мәндері бірдей, бірақ зарядтар белгісі қарама-қарсы жүйе (электр диполі) пайда болады: + және - , бұл зарядтардың ара қатынасы диполь ұзындығы l деп аталады. Байланыстың полярлылығының дәрежесін дипольдың электр моментінің мәнімен анықтайды () : = q I . q - электрон заряды, мәні 1,6010-19 Кл.
Тәжірибе арқылы дипольдың электр моментін анықтап, сол мән бойынша диполь ұзындығын табады: l = / q.
Диполь моменті - векторлық шама, яғни бағыттылығымен сипатталады (шартты түрде оң зарядтан теріс зарядқа қарай).
Ковалентті байланыстың поляризациялануы - сыртқы электр өрісі әсерінен полярлы болу қабілеттілігі.
Ионды байланыс. Ядроаралық электрон тығыздығы электртерістігі жоғары атомға қарай толық ығызса, диполь ұзындығы байланыс ұзындығына тең болады: l = d , сонда атомдар оң және теріс зарядты иондарға айналады, олардың араларында электростатикалық тартылу күші пайда болады. Осындай байланысты ионды деп атайды. Полярлылық дәрежесі не байланыс иондылығы ( і ) мына қатынаспен l/d анықталады: шеткі мәндері 0 мен 1 арасында, яғни таза ковалентті және таза ионды. Көп жағдайда ортадағы мәнде болады, мысалы, НСІ үшін d = 0.128 нм және
l = 0,0225нм, сонда і = l/d = 0,0225/0,1280 = 0,18(0,2) . Сонымен, Н- СІ байланыс иондығы 20%
( 18%) , атомдардың эффективті заряды : +0,2 және -0,2.
Атомдар жұбы үшін электртерістік (ЭТ) мәндерінің айырымы , диполь ұзындығы және эффективті зарядтар мәні көп болған сайын , байланыс иондығы да көп болады. Толық, яғни 100% электрондық тығыздықтың ығысуы болмайды, себебі иондардың өзара поляризациясы әсер етеді, ең көп иондылық сілтілік металдардың галогандермен қосылыстарында.
Ионды байланыстың (ковалентті байланыстан айырмашылығы) 1) кесімді бағыты жоқ , ионды қосылыстарда иондарды шар тәрізді деп , олардың күш өрісі кеңістікте барлық жаққа біркелкі тараған деп , әрбір ион қарсы мәнді ионды қай жағынан келсе де өзіне тартып ала береді деп қарауға болады;
2) қанықпаған, қарсы мәнді екі ион кездескенде олардың күш өрістері бірін-бірі толығымен қанықтырмайды, сондықтан ол иондардың бос бағыттарының , қарсы мәнді басқа иондарды өзіне тарту қабілеті болады.

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Ковалентті байланыстың табиғатын квантты-механикалық ұғымдарды қолдана отырып түсіндіре білу, валенттілік байланыс теориясының (ВБТ) қағидаларын байланыстар табиғатын түсіндіруге қолдана білу, ВБТ мен МОТ ұқсастығы мен айырмашылығын көрсете білу керек.

Өзін- өзі тексеру сұрақтары:
Коваленттік байланыстың табиғатын түсіндіретін валенттілік байланыс теориясының (ВБТ) және молекулярлық орбитальдар теориясының (МОТ) ерекшелігі мен айырмашылығын мысалдар арқылы көрсету керек;
2.Химиялық байланыстың сандық сипаттамаларын - байланыс энергиясы, байланыс ұзындығы, валенттілік бұрышы, байланыс реті - мысалдармен түсіндіру керек;
3.Химиялық байланыстың негізгі типтерін көрсетіп, - , - байланыстарды мысалдар арқылы түсіндіру керек;
4.Ковалентті байланыстың қанығуы, бағытталуы, полюстілігі;
5.Иондық байланыстың қасиеттері.

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 185--254 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 70-92 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 15-20 беттер.

Дәріс №17,18. Комплексті қосылыстар

17. Комплексті қосылыстардың құрлысы. Комплексті қосылыстардың жіктелуі және номенклатурасы
18. Комплексті қосылыстардың диссоциациясы , тұрақсыздық константасы

17 Комплексті қосылыстардың құрлысы. Комплексті қосылыстардың жіктелуі және номенклатурасы
Коваленттік не иондық байланыс арқылы атомдардан молекулалық қосылыс түзілсе, олар бірінші ретті деп аталады. Бірінші ретті қосылыстардың электронейтрал молекулаларының өзара әрекеттесуінен түзілген көптеген қосылыстар болады. Оларды жоғары ретті молекулалар немесе комплексті қосылыстар деп атайды: NH3 + HCl --> NH3::HCl --> NH4Cl
Комплекс қосылыстағы химиялық байланыстың түзілу механизмін қарастырып, комплекс қосылысқа анықтама беруге болады. Мысалы: NH4Cl молекуласы қалай түзіледі
Барлық комплекс қосылыстарда донорлы-акцепторлы (д.-а.) байланыс болады. Комплексті қосылыстар дегеніміз донорлы-акцепторлы байланыс арқылы түзілетін жоғарғы ретті қосылыстар.
Комплексті қосылыстарда:
1.Комплекс түзуші, олар көбінесе оң зарядталған металл иондары болады, көбінесе d-элементтері жатады.
2.Комплекс түзушінің маңайында лигандтар орналасады, олар теріс зарядталған аниондар немесе электронейтрал молекулалар.
3.Лигандтар саны координациялық сан деп аталады.
4.Комплекс түзуші мен лигандтар комплексті қосылыстарының ішкі сферасын түзеді, ол квадрат жақшаға алынады.
5.Ішкі сфераға кірмеген иондар сыртқы сфераны құрайды.
2. Катионды комплексті қосылысты атағанда, алдымен катионның, одан соң анионның атын атайды. Ішкі сферада лигандалар түрінде электронейтрал молекулалар болса, олардың аттарын өзгеріссіз атайды. Мысалы: С6Н6- бензол, С2Н4- этилен, N2Н4- гидразин, Н2О- аква, NН3-аммин.
Саны бірнешеу болса, олардың санын грек тілінде көрсетеді: 2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента,
6-гекса,7-гепта, 8-окта. Ішкі сфераға кіретін анион- лигандтарының аттарын атау үшін олардың әрқайсысының аттарына <<О>> жұрнағы қосылып айтылады. Мысалы, бромо-Br[-], О2 -- оксо,
N3 -- нитридо, ОН -- гидроксо, СN -- циано, СО32 -- карбонато, РО43 -- фосфато, S2O32--тиосульфато,
С2О42- оксалато т.б.
Осыдан кейін комплекс түзушінің атын ілік септігінде атап, оның атынан кейін рим сандарымен жақша ішінде комплекс түзушінің зарядын көрсетеді. Ең соңында сыртқы сфераның анионның атына <<ы>> деген жалғау қосып айтылады.
[Ag(NH3)2]Cl- диаммин күміс (І) хлориді;
[Cu(H2O)4]SO4∙H2O- тетрааква мыс (ІІ) сульфат гидраты;
[Pt(H2O)(NH3)2OH]NO3- гидроксодиамминаква платина (ІҮ) нитраты;
[Ru(SO2)(NH3)4Cl]Cl- хлоротетраммин күкірт диоксид рутений (ІІ) хлориді.
Құрамында комплексті анионы болатын қосылысты былай атайды: алдымен сыртқы сферасының катионының атын ілік септікте айтады. Бұдан соң жоғарғы айтылған ретімен лигандтардың атын атайды. Комплекс түзушінің латын атына <<аты>> деген жұрнақ қосады.
K[Ag(CN)2]- калий дицианоаргентаты (ІІ);
Na3[Co(NO2)6]- натрий гексанитрокобальтаты (ІІ);
K3[Ni(NO)2(S2O3)2]- калий дитиосульфатодинитрозилникеляты (ІІ).
Сыртқы сферасы жоқ нейтрал комплекстерінің аттарын атау үшін алдымен лигандтардың аты, онан кейін атау септігіндегі комплекс түзушінің қазақша аты келтіріледі де, оның тотығу дәрежесі көрсетілмейді.
[Co(NH3)3Cl]- трихлоротриаммин кобальт;
[Ru(H2O)(NH3)4SO3]- сульфиттетраамминаква рутений.
10.2 Комплексті қосылыстардың диссоциациясы.Тұрақсыздық константасы.
Комплексті қосылыстардың сыртқы және ішкі сфераларының арасындағы байланыстар иондық болғандықтан, суда еріткенде, олар комплексті ион мен қарапайым сыртқы сфераның иондарына ыдырайды:
[Ag(NH3)2]Cl--> [Ag(NH3)2]+ + Cl-
K[Ag(CN)2] --> K+ + [Ag(CN)2]-
Түзілген комплексті иондар өте аз мөлшерде өздерінің құрамына кіретін бөлшектерге (иондарға, молекулаларға) ыдырайды.
[Ag(NH3)2]+ <--> Ag+ + 2NH3
[Ag(CN)2]- <--> Ag+ + 2CN-
Комплексті иондардың диссоциациясы аз мөлшерде жүретін қайтымды процесс болғандықтан оларға массалар әсерлесу заңын қолдануға болады және процестер сан жағынан диссоциация константасы арқылы анықталады:
Кт.з.= ([Ag+]∙[NH3]2)/[Ag(NH3)2]+ =6,8∙10-8
Кт.з. = ([Ag+]∙[CN-]2)/[Ag(CN)2]- =1,0∙10-21
Келтірілген комплекс иондарының диссоциациялану константаларын тұрақсыздық константасы Кт.з. деп атайды. Тұрақсыздық константаларының сандық мәндері комплексті иондардың тұрақтылығын немесе беріктігін көрсетеді. Кт.з. пайдаланып, комплексті қосылыстың арасындағы реакция қай бағытта жүретінін анықтауға болады.

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Комплекс түзгіштер, лигандалар, координациялық сандар, ішкі, сыртқы сфералар, тұрақсыздық константасы ұғымдарын білу керек. Комплексті қосылыстардың жіктелуін, аталуын білу және олардың қолданылу облысын білу қажет.

Өзін- өзі тексеру сұрақтары:
1.Комплекс түзуші заттың тотығу дәрежесі мен координациялық санын көрсетіңдер. Комплекс қосылыстарды атаңдар: K[AuBr4], K2[Cd(CN)4], [Pt(NH3)2Cl2], K[Cr(SO4)2], Na3[Ag(S2O3)2]. Комплекс қосылыстың диссоциацияларын жазыңдар.
2.Комплекс қосылыстар жазып, оларды атаңдар: PtCl4∙6NH3, PtCl4∙5NH3, PtCl4∙∙4NH3, Co(NO3)3∙6NH3, Co(NO2)3∙KNO2∙2NH3.
3.Қай негіз күштірек: [Cu(NH3)4](OH)2 не Cu(OH)2 ме?
4.Қай комплекс ион тұрақтырақ: [Zn(NH3)4]2+ не [Cd(NH3)4]2+? [Co(NH3)4]2+ не [Co(NH3)4]3+?

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2008. 445--451 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 92-104 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 69-72 беттер.

МОДУЛЬ 7. ЭЛЕМЕНТТЕР ХИМИЯСЫ

ДӘРІС №19,20. Бейметалдардың жалпы қасиеттері. р- элементтер. VA топша элементтері (Азот,Фосфор ) Жалпы сипаттамасы. Азотты алу, химиялық және физикалық қасиеттері, қосылыстары,алу, қасиеттері , қолданылуы
Фосфорды алу, қолданылуы, қосылыстары, қасиеттері

Жалпы сипаттамасы. Азотты алу, химиялық және физикалық қасиеттері, қосылыстары, алу, қасиеттері , қолданылуы
2 типті элемент - N, P - және мышьяк пен ванадий топшасы - V топта. Азот - газ, фосфор - қатты зат. VIA топта оттегі күкіртке қарағанда активтігі жоғары, алVA топта әсіресе ақ фосфор азотқа қарағанда активтігі жоғары. N2 молекуласын атомға бөлу үшін көп энергия керек. Ал азот атомы фосфор атомынан активті. ЭТ N =3,0; ЭТ Р =2,1. Осы 2 элемент те жануарлар мен өсімдік организмде кездеседі.
7 N )2)5 ...2s22p3 ↑↓ ↑ ↑ ↑ :N + 3H -->:NH3 үш байланыс алмасу механизмі бойынша, бір байланыс донорлы-акцепторлы байланыс .Азоттың max валентілігі IV. N+ катионында 4 байланыс та алмасу механизмі бойынша болады. Азот қосылыстарда -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 тотығу дәрежелерін көрсетеді, көп кездесетін қосылыстары -3, +5, +3 тотығу дәрежесіне сәйкес. Кездесуі, алу. Жер қыртысында 0, 01 %, 75% ауада азот болады. NaNO3 - чилий, KNO3 - индий, Ca(NO3)2 - норвегия селитралары кен күйінде кездеседі,сонымен бірге ақуыз құрамында, мұнайда, тас көмірде болады. Азоты бар органикалық заттар шірігенде, отынды жаққанда қосылыстағы азот бос азотқа айналады. Ауадағы азот N2 +О2 -->NO-->NO2+H2O-->HNO2+HNO3, судағы металл иондарымен нитратқа айналадыда, яғни өсімдік алады, өсімдік арқылы тірі организмдегі ақуызға (белокқа) айналады, органикалық қалдықтар айрылғанда азот молекулалық күйде қайтадан атмосфераға өтеді. Алу. (Өндірісте) Сұйық ауадан алады, оттегіден тазалау үшін балқытылған мыс арқылы өткізеді , сонда мыс, мыс(ІІ) оксидіне CuO айналады. Зертханада алу:
1) NaNO2 + NH4Cl -->NaCl + NH4NO2-->N2 + 2H2O; 2) 2NH3 + 3Br2 = 6HBr + N2
Таза азот металдар азидтерін термиялық айыру арқылы алады: 2NaN3=2Na+3N2
Физика-химиялық қасиеттері: N2-суда, органикалық еріткіште ерімейді. N=N болғандықтан өте берік, жанбайды және жануды қолдамайды. Li +N2 -->Li3N бөлме температурасында тек литий нитриді алынады. Ме (активті металл) + N2 нитрид , реакция тек қыздырғанда жүреді. N2 --> N+N электр тоғымен айырады. Азот атомы: N+S, P, Hg--> әрекеттеседі, нитридтер түзіледі. N2 +H2, O2, C және басқа элементтер -->2500-30000C ; Сутекті қосылыстары. N2 +3H2 <-->2 NH3 2s22p3 sp3-гибридті орбиталь ; NH3-улы, түссіз, өткір иісті газ. -330С - NH3 сұйық, -78 0С қатты болады, (болат баллонда) р=7,1.105 -8,1.105 сұйық күйінде қысымда тасымалдайды. NH3 сұйық және қатты күйінде молекуласында сутектік байланыс болады. Суйық аммиакта сілтілік, сілтілік -жер металдар, күкірт, фосфор, иод, көптеген тұздар мен қышқылдар ериді. Сұйық аммиактың өзінің ионизациясы 2NH3 сұйық <-->NH4+ + NH2 - ; NH3 суда өте жақсы ериді: 00С 1көлем суда 1200 көлем NH3 ериді, сутектік байланыс әсерінен. NH3+H2O<-->NH4OH<-->NH4+ + OH- Kd = 1.8 10-5 ;NH4+ - аммоний ионы, тұздары суда жақсы ериді, калий тұздарына ұқсас, себебі радиустары жақын: (NH4+)=0,142 нм, К+ (0,133 нм); тек гидролиз реакциясында айырмашылық болады,себебі КОН күшті негіз. NH4+ тұздары термиялық тұрақсыз, түзілетін өнімдері анионның қасиеттеріне байланысты. Егер анион тотықтырғыш болса, NH3 - құрамындағы азот тотығады: NH4 NO3 -->N2О + 2H2O Бұл реакция формула ішіндегі конпропорциолану реакциясы. 2N-3 - 8e-->2N+1;
2N5+ + 8e -->2N+
Егер анион -тотықтырғыш болмаса, тұз аммиакка және қышқылға айналады.( NH3) PO4=3NH3+H3PO4 ;N2+3H2<-->2NH3, t0=450-5000C, p=30 мПа, Fe-катализатор. 4NH3+3O2=2N2+6H2O 2N3- -6e-->N2 ;NH3 - молекуласында тотырғыш болса ( Н+): Na+NH3-->NaNH2 + 1/H2 ;
Na-1e---> Na+ ; 2H++2e---> H2 ;NH3 - бұл жерде қышқылдық қасиет көрсетіп тұр. NH3 тұздары- амидтер NaNH2; NaNH-имид ; Na3N-нитрид. 2) Азоттың басқа сутекті қосылысы
N2H4 - гидразин (диамид)
2N-3H3 + Na+O-2Cl+ -->N2-2H4+ + NaCl +H2O; 2N3- - 4e- -->N2-2 N3- - 2e--->N-1
2| Cl+ +2e- -->Cl- Cl++2e--->Cl-
N2H4 - түссіз, ұшқыш сұйықтық, аммиакқа ұқсас; N2H4 + H2SO4-->N2H6SO4 гидразин сульфаты - N2H2 H2SO4 . 2NH3 + H2SO4-->(NH4)2SO4 ; N2H4 - те NH3 сияқты тотықсыздандырғыш.
N2H4 + О2=N2+2H2O; N2H4+2I2=N2+4HI ; Гидразин металдармен әрекеттескенде гидразинид түзіледі: 2 N2H4 +2Na-->2NaN2H3+H2 ; 3) Азот қышқылын атомдық сутегімен тотықсыздандырып, гидроксиламин : HNO3+6H=NH2OH+2H2O алады. Ол түссіз кристалл, тұрақсыз, 1000С қопарылыс береді. NH3, N2H4, NH2OH молекулалары арасында сутектік байланыс болады, негіздік қасиеті NH3 --> N2H4--> NH2OH азаяды. Тұздары гидроксиламмоний деп аталады. NH2OH+ HCl--> NH2OH HCl-->[ NH3OH]Cl N-1H2+OH- - тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та болады, бірақ ол реакция ортасына байланысты:
HI-+N-1H2OH--> I2 + N2H4 +2H2O pH~8 :2I- -2e--->I2 ; 2NH2+ +2e--->N2H4
I2+2NH2OH=2HI+N2+2H2O pH ~9: I2+2e--->2I- ; 2N- - 2e--->N20
3) HN3 - сутегі азиді. H+ -N-=N+=N- ; азот атомдары II, III, IV валентті.
Судағы ерітіндісі азотты сутек қышқылы, оны мына реакция арқылы алады:
N-22H+4+HN+3O2=HN3+2H2O НN3 - әлсіз қышқыл, диспропорциялану реакциясына түседі HN3+H2O-->N20+N-1H2OH 2| N3- - 1e--->3N0
N3- +2e--->3N-1 , сусыз жағдайда HN3 қыздырғанда, шайқағанда жарылады: 2 HN3 =3N2+H2 ;
3N+3+10e--->N-3
2| 3N2- - 5e--->N-3
HN3 қышқылы - тотықтырғыш ретінде
HN3 +2HI=I2+N-3H3+N2 ; 2I- -2e--->I2
N3- +8e--->3N3-
N3- - 1e- -->N0
HN3 +3HCl - бағалы металдарды да еріте алады, себебі атомдық хлор бөлінеді HN3 +3HCl=2Cl+N2+NH4Cl ; Азотты қышқыл тұздары азид деп аталады, ерігіштігі галогенидтерге ұқсас. Сілтілік металдар азидтері суда жақсы ериді, тек AgN3, Pb(N3)2, Hg(N3)2 - жаман ериді. Сілтілік және сілтілік - жер металдар азидтері қыздырғанда балқығанға дейін тұрақты. Ауыр металдар азидтері тез жарылады: Pb(N3)2 --> Pb+3N2
Азоттың оттекті қосылыстары. N2O, NO- түссіз газдар, тұз түзбейді, N2O3 - көкшіл қатты зат , NO2 - қоныр газ ,N2O4 , N2O5 - түссіз кристалл заттар. N2O-"көңілдендіргіш газ", наркотикалық әсері бар. Алу: N-3H4N+5O3 -->N+2O + 2H2O
N3- - 4e--->N+1
N5++4e--->N+1
N-1H2OH + HNO2 -->[NH3OH]NO2 (қыздырғанда)--> N2O +2H2O Нитрит гидроксиламмония N2O бөлме t0-да активтігі төмен, қыздырса, Ме, H2, Р, С, S, органикалық заттармен әрекеттеседі, оларды тотықтырады: Cu + N2O = N2+CuO
Cu-2e--->Cu20
2N++2e--->N2
Күшті тотықтырғыштармен тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді:
8KMnO4 + 5N2O + 7H2SO4=5Mn2+(NO3)2+3MnSO4+4K2SO4+7H2O
8| Mn7++5e--->Mn2+
5|2N+ - 8e- -->2N5+
700 0C жоғары болса, N2O диспропорциялану реакциясы жүреді: 2N2O=2NO+N2 2N++2e--->N2
2N+ - 2e- -->2N2+
N2O суда ерімейді, тұз түзбейтін оксид. N2 +О2 -->3000 0C 2NO
Зертханада: Сu + HNO3 сұйық =Cu(NO3)2+NO+H2O
өндірісте: 4NH3+5O2-->к 4NO+6H2O катализатор:Pt, Fe, V ;2NO+O2-->2NO2 ауада өте тез тотығады , N+2O + Г20-->N+3O-2Г- - нитроэтилгалогенид; Күшті тотырғыштар NO-ны HNO3 - ке айналдырады: 5NO + 3KMnO4+6H2SO4=3MnSO4+5HNO3+3KHSO4+H2O
5|N 2+ - 3e- -->N+5
3|Mn 7+ + 5e- -->Mn2+
N+2O тотықсыздандырғыштың күшіне байланысты N2O, N2, NH2OH, NH3
2N+2 +2e- -->2N+, тотықсызданады (SO2)
N 2+ +3e- -->N- (CrCl2+H2+O)-->
2N 2+ +4e- -->N2 0 (H2, Cu)
N2+ +5e- -->N3- (CrCl2+ H2O)
NO + Cu(H2)-->CuO+N2 ; CrCl2+NO+HCl-->NH2OH+CrCl3 CrCl2+NO+ H2O-->NH3+Cr(OH)Cl2 ; NO+SO2-->N2O+SO3 ; Сілтілік ортада NO диспропорцияланады: NO+NaOH-->N2O+NaNO2+H2O; NO+NaOH-->N2+NaNO2+H2O NO - суда ерімейді, тұз түзбейтін оксид. N2 O3 - (-100 0C) қатты күйінде болады. N2+3 O3 (сұйық газ) <-->N+2O + N+4O2 (диспропорцияланады);
Лаб. HNO3(50%) + As2O3 =HAsO3 +NO+NO2 ; HNO2 - азотты қышқыл a.NO+NO2+H2O=2HNO2 ; б.АgNO2+HCl=HNO2+AgCl↓ Сақтағанда және қыздырғанда HNO2 диспропорцияланады:
HN+3O2 =HN+5O3+N+2O+H2O; HN+O2 тотықтырғыш қасиеті басымырақ: HNO2 +HI=I2+NO+H2O ; Күшті тотықтырғыштар HNO2 - ні HNO3 ауыстырады: HN+2O2 + KMn+7O4 + H2SO4 =Mn+2SO4+HN+5O3+H2O+K2SO4
Тұздары нитриттер. HNO2 амфолит, яғни амфотерлі қасиет көрсетеді:
H++NO2-<-->HNO2<-->NO+(нитрозил) +OH- ; H2SO4 -->NOHSO4 - нитрозилкүкірт қышқылы; N+4O2(парамагнитті, қоныр газ)<-->N2O4(диамагн.түссіз) ΔH0 х.р =-58кДж;
Лаб. Cu+HNO3(конц.)=Cu(NO3)2+NO2+H2O
Pb(NO3)2 -->t0 PbO+NO2+O2 ; NO2 - күшті тотықтырғыш
5NO2+2P(S,C)-->P2O5(SO3,CO2)+5NO
5|N+4 +2e--->N+2O
2|P-5e--->P 5+
NO2 суда еріп 2NO2+H2O=HNO2+HNO3 қышқылдарын түзеді, егер O2 қатысында NO2 суда ерітсе, 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 , егер ыстық суда NO2 ерісе, 3NO2+H2O=2HNO3 + NO түзіледі.
N2O5 алу a)2HNO3+P2O5(суды алады)-->2HPO3+N2O5; 6NO2+O3=3N2O5 ; N2O5 суда жақсы ериді, күшті тотықтырғыш H2O+N2O5=2HNO3 ; HNO3 күшті қышқыл, тек HClO4 - ден төменірек күші сусыз, <<түтінденетін>> HNO3 түссіз, ұшқыш сұйық зат,сақтағанда, қыздырғанда айрылады 4HNO3 =4NO2+O2+2H2O; Зертханада алу: 2NaNO3+H2SO4(конц.)=Na2SO4+2HNO3 Өндірісте 1) N2+3H2<-->2NH3 ; 2) NH3+O2=кNO+H2O; 3) 2NO+O2=2NO2
4) 3NO2+H2O(ыстық)=2HNO3+NO Ыстық су алынатын себебі НNO2 түзілмес үшін. HNO3 күшті тотықтырғыш, металлдарды да, металл еместерді де ерітеді: As+HNO3+H2O=H3AsO4+NO; S+HNO3=H2SO4+NO2+H2O; Au, Pt, Os, Jr,Nb, Ta, W + HNO3 --> ерімейді. Fe, Al, Cr + HNO3(конц.)-->пассивтеледі, яғни оксид қабатымен жабылады. HNO3 сұйық болған сайын, тотықсыздану тереңірек жүреді, себебі сұйық HNO3 - те NO3 - иондары аз, сондықтан әр N5+ атомы тотықсыздандырыштан көп электрон алуға тырысады, ал конц. HNO3 - те , керісінше, N5+ иондары көп болғандықтан, әр HNO3 тотықсыздандырыштан аз электрон алады.
2NO3- + 10e- +12H+ -->N2+6H2O
2NO3- + 8e- +10H+ -->N2O+5H2O
NO3- + 3e- +4H+ -->NO+2H2O
NO3- + 2e- +3H+ -->HNO2+H2O
NO3- + 8e- +10H+ -->NH4++3H2O
NO3- + e- +2H+ -->NO2+H2O
NO3- + e- +H2O -->NO2+2OH
а. конц. HNO3, сутегіден соң металдармен (6) теңдеу бойынша
Cu(Ag, Hg)+HNO3=Cu(NO3)2+NO2+H2O;
Сұйытылған HNO3 (3) теңдеу бойынша ; Cu(Ag, Hg)+HNO3=Cu(NO3)2+NO+H2O;
б. активтігі орташа металдар (H2 маңайындағы Fe, Cd, Ni, Sn, т.б. конц.
HNO3(3) теңдеу бойынша Cd+HNO3(конц.)= NO+Cd(NO3)2+H2O
Өте сұйық HNO3+ Cd= Cd(NO3)2+NH4NO3+H2O (5)теңдеу
в) активтігі орташа металдар ішінен Со (ерекше) (1) теңдеу бойынша Co+HNO3-->N2+Co(NO3)2+H2O Күшті тотықтырғыш ретінде <<патша арағы>> HNO3+3HCl, ол Pt, Au ерітеді. HNO3+3HCl=2Cl(атомдық) + NOCl (нитрозилхлорид) +H2O түзілуі, олар күшті тотықтырғыштар Au+HNO3+3HCl=AuCl3+NO+H2O HNO3 тұздары нитраттар, суда жақсы ериді. Нитраттардың ыдырауы:
* Сілтілік, сілтілік - жер металдар нитраттары 2KNO3=2KNO2+O2
* Активтігі орташа металдар нитраттары Pb(NO3)2=PbO+2NO2+1|2O2
* Активтігі өте төмен металдар нитраттары Hg(NO3)2=Hg+NO2+O2

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар: 1.Элементтердің электрондық құрылысы.
2.Азот оксидтері, алу, қасиеттері
3.Қосылыстары, алу, қасиеттері S+4HNO3 конц. -->Cu(NO3)2 +S+NO2+2H2O коэффициенттерін қою керек

Жалпы сипаттамасы. Фосфорды алу. Фосфордың оттекті және сутекті қосылыстары,қасиеттері, алу. Фосфор қышқылы, қасиеттері, алу, тұздары, қасиеттері
15P )2 )8 )5 ... 3s23p33d ЭТ бойынша 6-шы орында (F, O, Cl, N, S) промотталып V валентті болады ( проматталу - қос электронның даралануы,яғни бос орбиталға өтуі). P5+ қосылыстары тотықтырғыш емес, N5+ сияқты емес, қалған т.д. қосылыстары тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді. Фосфордың оттекті қосылыстары азоттың оттекті қосылыстарына қарағанда тұрақты, ал керісінше сутекті қосылыстары тұрақсыздау. Фосфор бес электрондары бойынша алмасу механизмі бойынша , сонымен бірге бос 3d-орбиталь бойынша, донорлы-акцепторлы механизм бойынша байланыс түзеді.
Кездесу Р тек қосылыс түрінде кездеседі:апатит Cа5X(PO4)3(X-F, Cl, OH), фосфорит Ca3(PO4)2
Алу. Ca3(PO4)2 +5C + 3SiO2-->3CaSiO3+5CO+P2
SiO2 - CaO-ны CaSiO3 шлагіне айналдыру үшін қосады. СО, P2 - бу күйінде,су бар тоңазытқышта ақ фосфорға айналады.
Қасиеттері: 10000C - тан төмен t0-да Р4 болады. Одан жоғары болса, P2 болады,
2500 0C-тан жоғары - Р. Ақ Р реакцияға түскіш, жұмсақ. Ақ Р+O2, Г2, S. Ақ Р судың астында ұсталады, онымен реакцияға түспейді. Ақ Р өте улы, 0,15 г адамды өлтіреді. Ақ Р -->300C қызыл Р, улылығы аздау. Тұрақты модификациясы қара Р.
Ақ Р -->220C 1200МПа қара Р . Ақ , қызыл Р - диэлектрик.
Қара Р- полупроводник, реакцияластығыштығы бойынша ең әлсіз Р қара.
3Ca+2P-->Ca3+2P2-3 ,
Ca-2e--->Ca2+
P+3e--->P3- - тотықтырғыш
Тотықсыздандырғыш : P+O2-->P2O3 ; P+O2-->P2O5 ; P+Cl2 --> PCl3 P+Cl2 --> PCl5 ; P+S-->P2S3 ; P+S-->P2S5 ;P+HNO3 конц.-->H3PO4+NO2+H2O.
Сілті ерітінділерінде диспропорциялану реакциясына түседі:
P0+Ba(OH)2+H2O=P-3H3+Ba(H2P+1O2)2
P+3e--->P3-
P-1e--->P+1
Қосылыстары:P2O3 -->димері P4O6 , P2O5-->димері P4O10 P2O3 +H2O-->H3PO3 - фосфорлы қышқыл, суда жақсы еритін кристалды зат РГ3+H2O-->H3PO3 +НГ Еритін кристалды зат
H-O-P-H-O-H=O , 2 негізді, соңдықтан оны былай жазу керек. H2[HPO3], тұздары фосфиттер: 2NaOH+P2O3-->Na2HPO3 ; 2 NaOH+ P2O3--> 2NaH2 PO3 + H2 O
Сілтілік металдар мен Са фосфиттері суда жақсы ериді. H3P+3O3--> t0 P-3H3+H3P+5O4 диспропорциялану реакциясы. H3PO3 тотықсыздандырғыш ретінде ;
H3P+3O3 +Cl20 + H2O--> H3P+5O4 +HCl
2NaH2PO3 --> t0 Na2H2P2O5 (пирофосфит)+H2O ; H4P2O5 - пирофосфор қышқылы, 2-негізді
P2O5 су жұтқыш P2O5 + H2O= (HPO3) 2 ; H3PO4<-->H++H2PO4- pK1=2,2;
H2PO4-<-->H++HPO42- pK2=7,3 ; HPO42-<-->H++PO43- pK3=12,4; P4+5O2-->2P2O5--> P2O5 + H2O-->2H3PO4 ; Ca3(PO4)2+3H2SO4 --> H3PO4 +CaSO4 ;
P+H2O-->700C H3PO4 + H2 ; Алынған 3 H2 +N2-->2NH3 сонда азот- фосфор тыңайтқышы түзіледі. Сонда ресурсты сақтау және қалдықсыз технология іске асады.
(HPO3) 2 + H2O--> H4P2O7 - дифосфор қышқылы; Тұзы полифосфаттар: 2Na2HPO4-->t0 Na4P2O7 + H2O; Ортофосфаттар суда гидролизге ұшырайды Na3PO4+H2O<-->NaOH+Na2HPO4 pH= 12,1; Na2HPO4 +H2O<-->NaOH+NaH2PO4 pH= 8,9; P4+-ке сәйкес H4+P2+4O6-2 - фосфорлылау қышқылы (фосфорноватая) Тұздары гипофосфатар, сілті металдары тұздары суда жақсы ериді. H3+P+1O2-2 фосфорлылау қышқылы, тұздары гипофосфиттер күшті тотықтырғыш
V валентті, +1 т.д., күшті қышқыл
Фосфордың металл еместермен қосылыстары
1.P+H2--> жүрмейді.
Ca3P2+6HCl-->CaCl2+2PH3-фосфин, газ, улы, шіріген балық иісі сияқты, суда ериді.
H3+O+PH2-<-->PH3+H2O<-->PH4++OH- фосфоний ионы ;PH3-амфотерлі зат
рК=28,7 рК=28,4 өзара тең. PH3+O2= H3 PO4
1.Р+Г2--> РГ3 Р+Г2--> РГ5 улы заттар РСl5+ H2O-->POCl3+2HCl РСl5+ 4H2O-->H3PO4+5HCl судың артық мөлшерінде ; РГ5 - sp3d - гибридтелу болады.
PF3-газ, PCІ3, PBr3 түссіз, сұйық J3-кристалл; PJ3 + H2O--> H3PO3+HJ, PJ3 - қышқыл түзгіш зат
Фосфордың металлмен қосылыстары
Ме+P-->Me3Pn фосфид, балқу температуралары өте жоғары. Сілтілік және сілтілік- жер металдар фосфидтері суда жақсы ериді. Көптеген фосфидтер полупроводниктер, шала өткізгіштер. Қолдану. Ақ фосфор -->t0 қызыл фосфор , ол сіріңке өңдірісіңде қолданады. H3PO4 алады. Р2О5 --> H3PO4 алады, спирт алу үшін қолданады. Фосфаттар - тыңайтқыштар. <<қос суперфосфат>> Ca3(PO4)2+H3PO4-->Ca(H2PO4)2
преципитат Ca3(PO4)2+H2SO4+4H2O-->2 CaHPO4.2 H2O+CaSO4
Ca3(PO4)2+ H3PO4+6H2O-->3 CaHPO4.2 H2O; Аммофос NH4H2PO4, (NH4)2HPO4 ; Me3Pn - жартылай өткізгіштер CaP-ZnP - лазерлы сәуле алу үшін.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары
1. Фосфордың оттекті қосылыстары, қасиеттері, алу.
2. Фосфордың қышқылдары, алу, қасиеттері
3. Фосфордың металл еместермен қосылыстары, қасиеттері
Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Нұрақметов Н.Н., Ташенов Ә.К. Бейметалдар химиясы.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2011. 240-308 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 209-226 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 98-107 беттер.

Галогендер , халькогендер Галогендердің жалпы сипаттамасы
Алу, қасиеттері, қолданылуы
Қосылыстары, алу, қасиеттері, қолданылуы
Халькогендердің жалпы сипаттамасы
Алу, қасиеттері, қолданылуы
Қосылыстары, алу, қасиеттері, қолданылуы
Галогендердің жалпы сипаттамасы . Галоген - <<тұзтудырушы>>.
Тотығу дәрежесі : -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 сәйкес қосылыстары болады. Электрон қосылғыштық F...At ( фтордан астатқа дейін) азаяды, радиус артады, иондану энергиясы азаяды, металл еместік қасиеті кемиді, тотықтырғыш қасиеттері азаяды.
Жер қыртысында кездесу: көбінесе галогенид ретінде кездеседі (%массалық үлесі): F - 6,5.10-2; Cl - 4,5.10-2; Br - 3.10-5; J - 1.10-4. Флизорит - CaF2 , криолит - AlF3 3NaF , фтороапатит 3Ca3(PO4)2 CaF2 ; NaCl - теңіз, мухит суларында, KCl MgCl2 6H2O - карналит, KCl- сильвит. Теңіз суында KBr, NaBr, MgBr2, KJ, J2 ;
Алу, қасиеттері, қолданылуы
F, Cl - электролиз арқылы ; KF2HF (балқыма(бифторид)) -->F2 ;
NaCl (конц.ерітіндісі) -->Cl2 ; Теңіз суынан NaJ (NaBr) + Cl2 --> J2(Br2) + NaCl
Лаб.: 2NaBr + 2H2SO4+MnO2=Na2SO4+MnSO4+2H2O+Br2 ;
10 HCl+2KMnO4-->2MnCl2+5Cl2+2KCl
5| 2Cl- - 2e- -->Cl2
2| Mn7+ +5e- -->Mn2+
At: 1940 ж 209 83 Bi + 42He -->21185At + 210n
<<Астат>> - <<тұрақсыз>>.
Физикалық қасиеттері F2, Cl2 -газдар , Br2- сұйық, J2-қатты. Г-Г=151 кДж/моль
Е Cl-Cl = 238 кДж/моль; Бірақ басқа элементтермен қосылыстарында фтор берігірек (H, Cl, Si және басқа ), себебі фтор өлшемі кіші және ЭТ (электртерістігі) үлкен. F2 қыздырғанда инертті газдармен де әрекеттеседі: Хе +3F2-->XeF6 ; Г2 металдармен әрекеттеседі:
F2 + Au, Pt -->AuF3, PtF4 ; Fe, Cu, Ni, Al, Zn + F2 -->жай температурада әрекеттеспейді, себебі бетінде фторид қабаты пайда болады. F2 + O2, N2, C --> F2O ( NF3 , CF4); F2 +H2--> 2HF қопарылыспен Фтор атмосферасында мынандай тұрақты қосылыстар , SiO2, H2O жанады: SiO2 + 2 F2 SiF4 + O2 2H2 O + 2 F2 4 HF + O2 ;
Cl2+O2, N2, C --> CI2 O ( CI3N, CCI4) Cl2+H2 -->hυ түзбекті реакция.
Г - Н арасындағы байланыс энергиясы үлкен болғандықтан көптеген сутекті қосылыстардан сутегін алады. NH3, B2H6, SiH4 т.б. C10H16 - скипидар хлормен әрекеттескенде жанады :
C10H16 + 8Cl2-->16HCl + 10C ; SiO2 берік қосылыс, бірақ F2 әрекеттеседі SiO2 + 2F2-->SiF4+O2 ; F2-->J2 тотықтырғыш қасиеті кемиді; F- -->J- тотықсыздандырғыш қасиеті артады. 2KBr +Cl2 -->2KCl+Br2 активті жоғары НГ, МеГ қосылыстарынан ығыстырады, ал керісінше активтігі төмеңірек галоген активтігі жоғарырақ галогенді оттекті қосылысынан ығыстырады: Br2+2KClO3-->2KBrO3+Cl2 ; J2+2HClO4=4HJO4+Cl2 ; F2 сумен әрекеттескенде, оны ыдыратады. 2F2+2H2O=4HF+O2 ↑, сонымен бірге O3, OF2, H2O2 түзіледі .
Cl2, Br2, J2 суда аз ериді (полярлы болғандықтан) аздап реакцияға түседі .
Cl2, (Br2, J2) +H2O <-->НГО+HГ(1) HClO- (хлорноватистая -хлорлылау) күшті тотықтырғыш,
(1)- реакцияны Н.А. Яковкин 1899 ж. ашқан. HClO-->HCl+O, хлордың ағартушылық қасиетін түсіндіреді. J2 судан гөрі KJ ерітіндісінде жақсы ериді J2+KJ-->K[J3] комплексі түзіледі.
Br2, J2 органикалық еріткіштерде ( CS2, этанол, хлороформ, бензол т.б.) ериді. F2 олармен әрекеттеседі.(Н.А.Зубович). ( Жараны емдеуге сулы - спиртті 5% және спиртті 10% J2 ерітіндісі қолданылады ).
Қосылыстары, алу, қасиеттері, қолданылуы
а) H2+Г2-->2НГ б) CaF2+ H2SO4 конц. -->CaSO4+H2F2
2NaCl +H2SO4 конц.--> Na2 SO4 + 2 НСІ ; НF--> HJ тотықсыздандырғыштық қасиеті артады, қышқылдық қасиеті де артады. HJ +O2 -->2H2O+2J2 тотықсыздандырады. HBr+O2-->2H2O+2Br2 өте ақырын жүреді. HCl+O2--> жүрмейді. Ас қорытуға асқазандағы HCl -асқазан сөлі, рН~1-3. ~0,3 % НСІ болады. (HF)n Бөлме t0 (HF)2 ; t0 төмен болған сайын "n" мәні көбірек. HBr, HJ бұл реакциялар арқылы алынбайды, себебі олар күшті тотықсыздандырғыштар, соңдықтан Br2, J2- ге айналды. Оларды(HBr,HJ) РГ 3гидролизі арқылы алынады: РГ 3 + 3H2O=H3PO3+3HГ HJ-ты мына реакция арқылы да алады: J2 + H2S=2HJ+S↓ Судағы ерітінділері HГ қышқылдар; HF, F2 сияқты шынымен (кварцпен) әрекеттеседі 4HF+SiO2-->2H2O+SiF4↑; SiF4 + 2HF =H2[SiF6] - кремний фторсутек қышқылы. HF - қышқылының шынымен әрекеттесу қасиетін шыны бетіне сурет салуға қосады. HF - (плавиковая) балқытқыш қышқылы ~38%- ті болады. HF<-->H++F- ;
КД =7.10-4 , тұздары фторидтер - улы. HCl-тұз қышқылы ~37%, ρ=1,19 г/мл ; HBr, HJ - күшті қышқылдар, тұздары да суда жақсы ериді, тек BiJ3, AgГ,PbГ2 суда ерімейді.
Оттекті қосылыстар
Г2 + O2--> тек F2+O2--> F2-O2+ -газ, улы .
2F2+2Na-2OH-->2NaF-+O+2F2-+H2O
2|F2+2e--->2F-
O2- -4e--->O2+
F2O - ға сәйкес қышқылы жоқ. F2O- күшті тотықтырғыш :
1) 2H2+O+2F-2=2H+F-+H2+O-2
2|H2-2e--->2H+
O2+ +4e--->O2-
Si+4O2-2 + O+2F2- -->Si+4F-4 +O20
2O 2+ +4e--->O2
2O 2- - 4e--->O2
Cl2O - газ, улы. 2Cl20 +2 Hg+2O-2=Hg+22O-2Cl2-+Cl2+O-2↑
Cl2 +2e--->2Cl-
Cl2 -2e--->2Cl+
Cl2+O + H2O=2HCl+O -(хлорноватистая) хлорлылау қышқылы; Cl 4+O2 - қоңыр, иісті, улы газ. 2NaCl+5O3 (хлорат)+ S+4O2 + H2SO4 = 2Cl+4O2+2NaHS+6O4
2| Cl 5+ + 1e- -->Cl4+
S4+-2e--->S6+
Cl 4+O2 + H2O<-->HCl+3O2+HCl+5O3 HClO2 - хлорлы қышқылы ;
ClO2 +NaOH=NaClO2(хлорит)+NaClO3 (хлорат) HClO3 - хлорлау қышқылы
Cl+4+1e--->Cl3+
Cl+4+1e--->Cl5+ диспропорциялану реакциясы
Cl6+O3 2Cl+4O2 + O20 = 2Cl+6O3
2| Cl 4+-2e--->Cl6+
O2+4e--->2O2-
ClO3 - қоныр, сұйық зат.2Cl+6O3 + H2O-->HCl+5O3 + HCl+7O4
Cl6+ + 1e- -->Cl5+
Cl6+ -1e- -->Cl7+
HClO4 - хлор қышқылы, оксиді Сl27+O7 - май тәріздес сұйық зат 2 HClO4 + P2O5-->2HPO3+Cl2O7 ; Cl2O7 +H2O-->2 HClO4 хлор қышқылы Бром мен иод тұрақсыз Br2O, BrO2, BrO3, Br2O7 , JO2, J2O5 оксидтері бар, бірақ аз зерттелген, себебі олар тұрақсыз. Бұл оксидтерге сәйкес қышқылдар мен тұздар бар. НОСl - хлорлылау, НОBr - бромлылау, НОJ - иодтылау қышқылдары. Г2+H2O<-->HOГ+HГ (Яковкин Н.А. реакциясы).
Г2+2KOH<-->KOГ+KГ+ H2O; HOГ - әлсіз қышқылдар. HOCl-->HOBr-->HOJ қышқыл күші, тұрақтылығы азаяды. HOCl+ -->hυ HCl +O Тұздары гипохлорит, гипобромит, гипойодит деп аталады. Қышқылдары да, тұздары да тотықтырғыш, HOCl--> HOJ, KOCl-->KOJ тотықтырғыш қасиеттері төмендейді. Cl2 +2NaOH -->NaOCl + NaCl + Н2O - жавель суы, Cl2 + Сa(OH)2-->CaОСІ2 СІ2+H2O ағартқыш ,хлор ізбесі - CaOCl2 . Дезинфекцияға, матаны ағарту үшін қолданады. Хлор ізбесінің сапасы << актив хлордың>> проценттік мөлшерімен анықталады ( << актив хлор >> дейтініміз ізбестің хлор эквивалентіне шағылған тотықтырғыштық қабілеті). Cl+4O2 сәйкес қышқыл, тұз жоқ. HCl+3O2, хлорлы қышқыл, тұзы хлорит. 2ClO2+ 2NaOH = NaCl+5O3 + NaCl+3O2 +H2O 4HClO2 = HCl + HClO3 + 2ClO2 +H2O; HCl 5+O3 хлорлау, HBrO3 бромдау, HJO3 - иодтау қышқылы. Тұздары хлораттар, броматтар, иодаттар. HCl 5+O3 - HBrO3 - HJO3 тұрақтылығы артады, күші қышқыл ретінде кемиді. Г2O5 - оксидтері белгісіз;
Br2+5Cl2+6H2O<-->2HBrO3+10HCl
3J2+10HNO3конц. <--> 6HJO3+10NO+2H2O
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1.Электролиз арқылы алу процесі, механизмі, галогендердің хим.қасиеттері
2.Оксидтері, гидроксидтері, қасиеттері, алынуы
3.Сутектік қосылыстары, қасиеттері.
Халькогендердің жалпы сипаттамасы
Халькогендер - << кен түзушілер >>
Оттегі - жердегі ең көп тараған элемент - 50% массалық үлесі. ЭТ ~ 3,5 болғандықтан барлық зерлік элементтермен әрекеттеседі. VI A топша элементтерінің V A топша элементтеріне қарағанда сутекті қосылыстары берігірек, себебі олардың ЭТ- гі (электр терістігі) жоғары, керісінше VI A топша элементтерінің оттекті қосылыстарының беріктігі азырақ.
Табиғатта кездесу. Оттегісі бар 1400 минерал кездеседі (кварц, слюда, дала шпаты, саз, ізбес). Оттегінің өте көп мөлшері химиялық байланысқан, еріген күйінде суда болады.
Атмосферада 1015 т., адам организмінде 65%. 1) 1.ауаны айдап ; 2) 2H2O -->электролиз 2H2 + O2
Лаб. 2CrO3 -->t02Cr+3O2 ; BaO2(пероксид) -->t0 Ba+O2 ; 2KNO3 -->t0 2KNO2+O2 ; 2KClO3-->t0 2KCl+3O2 ; 2 KMnO4 -->t0 K2MnO4+O2+MnO2 ; O2 суда аз ериді 100:3. 100 км жер бетінен жоғары атом күйінде болады, УФ-сәулесі О2 -->фотолиз О+O.
О3 - озон оттегінің аллотропиялық түр өзгерісі, молекуласы диамагнитті. O2 - түссіз, О3 - көк түсті газ, полярлығы және полярлылануы жоғары O2 - ге қарағанда 3O2 -->эл.разряд 2О3
Атмосферада 3O2 найзағай 2О3 О3 +2H++2e---> O2 +H2O E0=+2,07в
O2 +4H++4e- -->2 H2O E0=+1,23в, соңдықтан О3 өте күшті тотықтырғыш Химиялық активтігі бойынша O2 тек F2 кейін. Г2 , инертті газ, Pt, Au +O2 --> жүрмейді. Oттегі коваленттілігі - 4, max валенттілігі II. Металл еместер оксиді: He+O2--> жүрмейді; Ne+O2--> жүрмейді;
Ar+O2--> жүрмейді. Қалған металл еместер O2 әрекеттеседі. ЭТ оттегі және металл еместер айырмашылығы аз болғандықтан, оксидтері ковалентті байланыс түзеді. Соңдықтан металл емес оксидтері - газдар, ұшқыш сұйықтар, тез еритін қатты заттар. Металл емес оксидтері суда еріп, қышқыл түзеді. СО, NO, N2O тұз түзбейтін оксидтер, суда ерімейді, себебі ол молекулалар өте берік. Металл еместің оксидтегі тотығу дәрежесі өскен сайын, олардың қышқылдық қасиеті артады: P4O10(к)+6H2O(су)=4H3PO4
SO3(к)+H2O(с)=H2SO4
Cl2O7(г)+H2O(с)=2HClO4 Металлдардың оксидтері : негіздік, қышқылдық, амфотерлік. Сілтілік және сілтілік- жер металдар оксидтері суда ериді, бұл оксидтерде иондық байланыс. Металдардың тотығу дәрежесі өскен сайын оксидтерде коваленті байланыс болады.
Пероксидтер, супероксидтер, озонидтер
K+O3-->K+O3- oзонидтер қызыл түске боялады. K-1e--->K+ O3+1e--->O3-
K+O2-->K+O2- супероксидтер
K-1e--->K+ O2+1e--->O2-
2K2+O2-->K2O2 перосксид
2K-2e--->2K+
O2+2e--->O2 2-

19.5 Алу, қасиеттері, қолданылуы
3d- орбиталь болғандықтан, IV, VI валенттілік көрсетеді. Күкірт атомдары арасындағы байланыс өте берік, жер бетінде 0,05 % : самород (бос) күйінде, сульфидтер FeS2-пирит , PbS-галонит, CaSO4- ангидрит, BaSO4- барит кездеседі. Минералды су көздерінде - H2S газ күйінде болады. Алу. Самород ( бос ) кендерден.
440626535877500Физикалық қасиеттері: бөлме t0-ромбалық (α-күкірт), сары суда ерімейді. S-ромб -->940 моноклинді, ß- күкірт (S8), корона сияқты.
sp3 - гибридтелу
S8 <-->4500C<-->S6 <-->6500C<-->S4 <-->9000C<-->S2<-->15000C<-->S
S2 парамагнитті О2 сияқты, қалғандары диамагнитті.
S+Me--> t0 сульфидтер Ме2 Sn - металл валенттілігіне байланысты.
S+ О2--> SО2
S+ Г2--> SCl2 ...
3S+6NaOH=2Na2S2-+Na2SO3+4 +3H2O диспропорциалану реакциясы.
S+2e--->S2-
S-4e--->S4+ Қосылыстары, алу, қасиеттері, қолданылуы
S+ О2--> SО2 (4+) т.д. SО2 +H2O<--> H2 SO3<-->H++HSO3-<-->2 H++SO32- SО2 + NaOH--> NaHSO3-гидросульфит ; SО2 + 2NaOH--> Na2SO3(сульфит) +H2O S4+ тотықтырғыш та, тотықсыздандырғышта болады SО2 +2H2S-->3S+ 2H2O ;
2 Na2SO3 + О2-->2Na2SO4 ; 2 NaHSO3-гидросульфиттер --> t0 Na2S2O5+H2O пиросульфитке айналады, бірақ H 2S2O5 - пирокүкірт қышқылы жоқ.
SО2 +PCl5-->POCl3(оксихлорид) + S+4O-2Cl2- (тионилхлорид) тотықсыздандырғыш SОCl2+2H2O-->2HCl+H2SO3 ; Na2SO3 +S--> Na2S2O3 - тиосульфат Na2S2O3+HCl -->2NaCl + H2S2O3 - тиокүкірт қышқылы күкірт қышқылы сияқты күшті қышқыл, бірақ тұрақсыз
H2S2O3--> S+ SО2 + H2O Тиосульфаттар тотықсыздандырғыш, Na2S2O3+J2-->2NaJ+Na2S4O6 S+4O2 +Cl2-->hυ S+6O-22Cl2- -хлорлы сульфурил . Ыстық суда ыдырайды SОCl2+2H2O-->2HCl+H2SO4 SО2 + О2-->NO2 2SO3 ; SO3 + H2O--> H2SO4 ; H2SO4 - май тәріздес, түссіз, иіссіз моногидрат; H2SO4 - күшті тотықтырғыш ; Сілтілік және сілтілік- жер металдар сульфаттары термиялық тұрақты, ал активтігі төмен металдар сульфаттары айрылады: ZnSO4 -->ZnO +SO3 ;
AgSO4 -->2Ag+SO2+O2 ; Гидросульфаттарды балқытса:
2NaHSO4--> t0 Na2S2O7 + H2O дисульфат (пиросульфат) ; H2S2O7--> H2SO4+SO3 ерітсе. Егер H2SO4-те SO3 ерітсе, олеум (май тәріздес деген сөз) түзіледі. Олеум күшті тотықтырғыш, су тартқыш. H2SO4 алу: контакт әдісі ( V2 O5 -катализатор ) , нитроза әдісі ( NO2 - катализатор ). Al, Fe, Cr суық конц. H2SO4 пассивтеледі, оксид қабаты пайда болады.
Жеңіл металдар (ρ<5 г/см3) + H2SO4 конц. -->MeSO4+ H2S+ H2O ; (Pt- тобы металдарынан басқа)
Ме + H2SO4 ыстық конц. --> SO2 (S, H2S) металл активтігіне байланысты +MeSO4+H2O ;
H2SO4 конц. +Me --> H2 шықпайды, не SO2 , не S, не H2S түзіледі. H2SO4 конц. HJ, HBr тотықтырады, HCl - ды тотықтырмайды. H2SO4 +8 HJ--> H2S+J2 +4H2O; H2SO4 +4 HBr--> SO2+2Br2+2H2O; H+2SO4 сұйытылған +Me--> H2 бөлінеді + металл сульфаты.
Сұйытылған күкірт қышқылы + Pb--> жүрмейді, себебі Pb беті PbSO4↓ жабылады.
H2SO4 тұздары --> сульфат, гидросульфат түзіледі. Көп сульфаттарда кристалданған суы болады: Na2SO4 10 Н2О глаубер тұзы. CaSO42H2O - гипс ; CaSO4H2O - алебастр; CuSO45H2O;FeSO47H2O - мыс, темір купоростары; қос тұздары асудас (квасцы) деп аталады KAl(SO4)212H2O; KCr(SO4)212H2O
S 2- - қосылыстары: H2 S газ, судағы ерітіндісі, Н2 + S H2 S ; Әлсіз қышқыл
H2 S<--> H++HS-<--> H++S2- H2 S газ, улы газ , гемоглобин құрамындағы Fe 2+ әрекеттеседі. H2 S -->сульфид -->гидросульфидтер суда жақсы ериді
Тұздары түсті HgS-қызыл, CdS- тоқ сары; ZnS - сары.
1). суда еритін сульфидтер: сілтілік, сілтілік- жер металдар сульфидтері, гидролизге ұшырайды.
2) cуда ерімейді, бірақ қышқылдарда (HCl, H2SO4) ериді. ЕК <10-26
3) азот қышқылда еритін CuS+4HNO3 конц. -->Cu(NO3)2 +S+NO2+2H2O
Өзін - өзі тексеруге арналған сұрақтар
1.Элементтердің жалпы сипаттамасы.
2. Оттегінің металдармен, металл еместермен қосылыстары, қасиеттері
3. Күкіртті сутек, алу, қасиеттері, тұздары, қасиеттері

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Нұрақметов Н.Н., Ташенов Ә.К. Бейметалдар химиясы.Алматы: ЖШС РПБК <<Дәуір>>, 2011. 127-223 беттер.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 209-226 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 112-127 беттер.

Металдардың жалпы қасиеттері. d - элементтер. VIII B , VII B топша элементтері VIII B топша элементтерінің жалпы сипаттамалары Элементтердің физикалық, химиялық қасиеттері . Оттекті қосылыстары, қасиеттері , Тұздары, гидролизі
VII B топша элементтері Элементтердің жалпы сипаттамасы. Марганецтің оттекті қосылыстары, ерекшеліктері. Рений қосылыстары, қасиеттері, қолданылуы

VIII B топша элементтерінің жалпы сипаттамалары Элементтердің физикалық, химиялық қасиеттері . Оттекті қосылыстары, қасиеттері , Тұздары, гидролизі Fe ...3d64s2 Co ...3d74s2 Ni...3d84s2
Ерекшелік:а) Со пен Ni валенттілік электрон саны топ номерінен үлкен; б) бұл элементтер топ номеріне сәйкес валенттілік көрсетпейді; в) бір топша да горизонтальды 3 элемент орналасқан.
Атомдық радиустары, нм 0,126; 0,125; 0,124
И.э., в 7,89 7,87 7,63
ЕЭ2+/Э,в -0,44 -0,277 -0,25
Бұл көрсеткіштерден 3 элементтің қасиеттері жақын екендігі көрінеді. Бұл элементтерге тән т.д. +2,+3. Темір үшін +3 т.д. сәйкес қосылыстар тұрақтырақ. d5 болғанда берік конфигурация болады, темірде тек 1 ғана артық электрон болғандықтан 3d64s2 , ал Со 2 электрон артық 3d74s2 , соңдықтан +3, +2 қосылыстар тұрақтылығы бірдей, ал никельде +2 қосылыс тұрақты. Fe max. т.д. +6, Co +5, Ni +4, бірақ Co 5 + және Ni 4 + сәйкес қосылыстар әлі белгісіз. Бұл элементтерде т.д. << ноль>> болатын карбонилдер белгілі [Fe(CO)5] .
Кездесу:O2, Si, Al, Fe- төртінші орында. Fe мен Ni негізгі массасы жер ядросында. Fe оксид, сульфид ретінде: Fe3O4- магнетит, Fe2O3-гематит, Fe2O3H2O -лимонит, FeS-пирротин, FeS2-пирит, FeAsS -арсенопирит, FeCO3-сидерит.Метеоритте, вулкандарда темір бос күйінде болады.
Темір O2, Si, Al, Fe-4-ші орында табиғатта кездеседі. Co, Ni көбінесе бірге кездеседі.
Co,Ni көбінесе сульфидті қосылыс түзеді.
Алу. Fe2O3 +3C-->2Fe+3CO карботермия (кокс).
Fe2O3 + CO-->2Fe+3CO2 шойын, болат (домна пештерінде).
Физикалық, химиялық қасиеттері: үш металл да ферромагнитті.
Тб Fe(1536); Co(1493); Ni (14530C) қиын балқитын металлдар, балқу t0-сы азаяды, себебі
3d- қабатта жұпталмаған электрон саны азаяды. Бұл металлдар активтігі орташа. Сутегіге дейін тұрғандықтан, қышқылдан H2 ығыстырады. Концентрациясы H2SO4>70% болса,Fe пассивтеледі. Концентрлі HNO3 Fe, Co, Ni үшеуінде пассивтейді, Co + қымыз қышқылында ериді,
[Co(C2O4)3]3- қосылыс түзеді. Егер Fe құрамында қоспалар (примесь) болса, коррозияға тез түседі. 4Fe+6H2O+3O2=4Fe(OH)3
Қосылыстары: ЭО және Э2O3 ; Э+O2-->себебі оксидтер қоспасы түзіледі. Э(ОН)2--> t0 ЭО+H2O ; Э(ОН)3--> t0 Э2О3+H2O ; Co2O3 және Ni2O3 тұрақсыз, айрылып ЭО береді. Ni2O3 -->2NiO+1/2O2 ; Co3O4 және Fe3O4 болады, бірақ олар оксидтер қоспасы , Fe2O3FeO ;
ЭО +қышқыл --> Э2+ ( тұзы) + Н2 О ЭО + H2O--> жүрмейді. Fe(OH)2-ақ, Co(OH)2-алқызыл, Ni(OH)2- жасыл. 4Fe(OH)2+O2+2H2O-->4Fe(OH)3↓ қоңыр ; Fe3+-->Co3+-->Ni3+ оттегіне тұрақтылығы артады, себебі +3 т.д. тек Fe3+ тән. 2Ni(OH)2+2NaOH+HBr2-->2Ni(OH)3+2NaBr 2Fe(OH)3+3H2SO4-->Fe2(SO4)3+6H2O; Ал Co(OH)3+H2SO4-->CoSO4+O2+H2O
Co3++e--->Co2+
4OH- -4e--->2H2O+O2 молекула ішіндегі ТТР, H2SO4 тотықтырғыш емес Ni(OH)3+НCl-->NiCl2+Cl2+H2O
Ni3++e--->Ni2+
2Cl- - 2e--->Cl2 ; Fe2+ --> Fe3+ -->Fe6+ : FeO Fe2O3 FeO3 - жоқ Fe(OH)2 Fe(OH)3 H2FeO4
негіздік амфотер. қышқылдық қасиет көрсетеді
Fe(OH)3 + NaOH-->t0 Na+Fe+3O22- (феррит)+H2O ;HFeO2 - темірлі қышқыл.
Fe2O3 +Na2CO3-->балқытып NaFeO2+CO2
Fe(OH)3 + 3NaOH--> Na3[Fe(OH)] сулы ортада
Fe(OH)3 + КOH+Br2-->K2FeO4(феррат)+KBr+H2O; HFeO4 - темір қышқыл. Фераттар күшті тотықтырғыш. Металл еместермен қосылыстары тек Г2, S валенттіліктеріне сәйкес қосылыстар түзеді Fe +Cl2-->FeCl3 Co, Ni +Cl2-->ЭCl2 ; Fe+S -->FeS ; Э+S --> ЭS ; Э(ЭО)+HCl -->ЭCl2+H2O ЭF2 ғана суда ерімейді , Co +S-->CoS ; CoCl2+(NH4)2S-->CoS↓+2NH4Cl Сульфаты: Э+H2SO4(сұйыт.)--> ЭSO4 +H2 ; Ерітіндіден олар кристаллогидрат ретінде бөлінеді: ЭSO4 7H2O(купорос): FeSO4 7H2O - ашық жасыл, CoSO47H2O- қызыл , NiSO47H2O - жасыл.
Fe2O3 + H2SO4(конц.)--> Fe2(SO4)3+3Н2О; Fe2(SO4)36Н2О не Fe2(SO4)310Н2О
Нитраттар: Э+HNO3(сұйыт.)--> Э(NO3) 2+NO+H2O
Э(NO3) 26Н2О тек Fe(NO3)3 белгілі ; Fe+HNO3(25%)--> Fe(NO3)3 6H2O+NO2+H2O;
Карбонаттар: FeCO3; CoCO3 .6H2O, NiCO3 .6H2O
Қос тұздар (шениттер): (NH4)2[Fe(SO4)2]: (NH4)2[Fe(SO4)2] Мор тұзы,
Ашудастар (NH4)2SO4 Fe2(SO4)324 H2O ; (NH4)2SO4Co(SO4)324 H2O ; Fe3+ аңықтау үшін (сапалық реакция) . Fe3+ +NH4CNS - роданид: Fe(CSN)3 ; Ni+2 + диметилглиоксим-->қызыл↓Чугаев реактивы; Fe2+ + гем.-->гемоглобин;
He, Ne- инертті, Ar, Kr, Xe, Rn- асыл газдар

Өзін-өзі тексеру сұрақтары:
1. Электрондық формулалары арқылы қосылыстарын анықтау
2. Физикалық және химиялық қасиеттері
3. Оксидтері, гидроксидтері, қасиеттері
VII B топша элементтері . Элементтердің жалпы сипаттамасы. Марганецтің оттекті қосылыстары, ерекшеліктері. Рений қосылыстары, қасиеттері, қолданылуы

Mn, Tc, Re (n-1)d5ns2 электрондық формалалары d5 - жартылай толған d-орбиталь , тұрақты, соңдықтан бұл элементтерге +2 т.д. көбірек тән.
Mn ... 3d54s2 Tc...4d55s2 Re ... 5d56s2
r=0,130нм 0,136 нм 0,137нм
Радиусына байланысты қарасақ, Tc мен Re қасиеттері ұқсас болуы керек. Tc - жасанды элемент, жер қыртысында жоқ. Mn~9.10-2 %(темірден кейін), Re - 1.10-7 %
tбС 1244 2200 3180 0C
ρ 7,44 11,49 21,04 г/см3
γЭ2+/Э -1,18 0,4 γЭ+3/Э 0,3
0, +1, +2, +3, +4, +5, +6, +7 тотығу дәрежесіне сәйкес қосылыстары бар.Карбонил Mn, Re т.д. ноль болады. Mn +2, +4, +7 т.д. сәйкес қосылыстары көбірек. Re +7 т.д. сәйкес қосылыстары тұрақты ; Tc +4, +6, +7 т.д. көбірек тән.
Кездесу MnO2H2O - пиролюзит, Mn көбінесе темірмен бірге кездеседі. Mn3O4 - гаусмонит, магнитный железняк Fe3O4- пен бірге, Mn2O3Fe2O3 - бикстит MeCO3 -родохрозит FeCO3 - сидеритпен бірге, MnS-марганец алдамышы FeS-пирротонмен бірге, MnS2 - Mn - колчеданы; FeS2 колчеданмен бірге. Re, молибден, вольфрам, Pt-кендерінде қоспа ретінде кездеседі,
өзінің кені жоқ.
Алу. Mn оксидіне +Al-->Al2O3+ Mn 3Mn3O4+8Al-->4Al2O3+9Mn Mn3O4 - 2MnO Mn2O3
3| 8Mn2++2e--->Mn0
|2Mn3++6e--->Mn0
8| Al- 3e--->Al3+ Алюмотермия
Кендегі Re Re2O7 айналады, Re2O7 +2KOH-->2KReO4(перренат)+H2O
2KRe+7O4+7H2O -->2Re0(порошок-ұнтақ)+2KOH+6H2+O
2|Re7++7e--->Re0
7|H2-2e--->2H+
Re ұнтағын -->t0(дуга) металл спиткасына айналады
9842Mo +10n(нейтрон)-->9942Mo-->-ß 9943Tc
10444Ru +10n-->10443Tc+11H
Ядерлық реакторларда 1кг плутонийден (Pu) 25 г Tc алады.
Қолдану: Mn-қара түсті металлургия (легирующий металл); Tc - нейтронды жұтады, катализатор құрамына қосылады, радиациялық диагностикада; Re - электроникада, Тб ( балқу температурасы) үлкен болғандықтан, ыстыққа төзімді құймалар құрамына кіреді, соңдықтан самолеттер мен ракеталардың детальдарын жасайды. Қасиеттері: 3Mn +2O2(ауа)-->t0 Mn3O4 ; Tc, Re+O2-->300C Э2O7 ; Mn+2HCl (конц., сұйық), H2+SO4(сұйыт.)--> H2 +Mn2+Cl2, MnSO4 Tc, Re+HCl, H2+SO4 -->γ>0.
Mn+4HNO3(сұйық) -->Mn (NO3)2 +2NO+2H2O
2 Tc, Re+7 HNO3 -->HЭO4 +7NO+2H2O
HTcO4-технеций қышқылы ; HReO4-рений қышқылы
Mn+Г2--> Mn+2Г2 Tc, Re+F2, Cl2-->100C+Br2-->300C Mn элементы т.д. байланысты оксидтер мен гидроксидтердің қышқыл негіздік қасиетінің өзгеруін көрсететін <<модельді>> элемент ретінде қарауға болады. Элемент төменгі т.д. - де негіздік, жоғары т.д. қышқылдық қасиет көрсетеді. MnO, Mn2O3 - негіздік; MnO2, Mn2O5-амфотерлік; MnO3, Mn2O7 Mn(OH)2,Mn(OH)3 MnO(OH)2, Mn(OH)4 H2MnO4 H2+Mn+4O3-2 HMnO4 H+Mn+5O3-2 Mn+5O-2(OH-)3 Сонымен бірге т.д. байланысты бұл элемент ТТ-қасиеттерінің өзгеруін және
т.д.-не әр түрлі орта әсерін де көруге болады.
H+-->+5e- Mn2+
Mn7+O4- -->OH--->+1e- MnO42-
H2O-->+3e- MnO2
Mn+4O2+H2-->Mn+2O+H2O
4MnO4-->300C 2Mn+32O3+O2
2KMnO4+2H2SO4(конц.)-->Mn2O7(жасыл сұйық зат)+2KHSO4+H2O
Tc, Re+O2-->t0 Э2O7
Re2O7+CO-->2ReO3+CO2
3Re+6O3 -->t0 Re2 +7O7+ Re+4O2
тек Э2O7 +H2O-->H ЭO4 ~10%
HMnO4-->HTeO4-->HReO4 күші азаяды, себебі металдық қасиет артады. HMnO4 күші HCl күшіне жақын, яғни диссоциацияға толық түседі. Бұл қышқылдар тұздары перманганат, пертехнат, перренат. Сілтілік ортада Н2ЭO4 тұрақтырақ. Бейтарап, қышқыл ортада диспропорция реакциясына түседі: 3ЭO42-+2H2O-->2 ЭO4-+ ЭO2+4OH- тұздары манганат, технат, ренат. Н2ЭO4 - бос күйінде жоқ, тек тұзы ғана болады.
2KMnO4+Na2SO3+2KOH-->2K2MnO4+Na2SO4+H2O ;
2|Mn7++1e--->Mn6+
|S4+-2e--->S6+
ЭO42- - жасыл. MnO4- қызыл, TcO4- қызыл-сары , ReO4- - түссіз. MnO2+KOH+O2-->K2MnO4+H2О ; Re+KOH+O2-->K2ReO4+H2O
Зертханада O2 алу үшін KMnO4 -->t0 K2MnO4 + MnO2+O2
MnO2 (қышқылдық қасиет) +BaO(негіз)-->BaMn4O3(гаусманит)
Тұздары: Mn2+ тұздары суда ериді , тек MnCO3, Mn3(PO4)2
25Mn )2 )8 )13 )2 ...3s23p63d54s24p
Mn-2e--->Mn2+ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ □ □ □ □
sp3 -гибридтелу, координациялық сан 4, sp3d2 - гибридтелу, координациялық сан 6.
Өзін-өзі тексеру сұрақтар:
1.Перманганаттың реакция ортасына байланысты т.д. өзгеруі
2.Марганецтің тотығу дәрежесіне байланысты оксидтерінің, гидроксидрерінің қасиеттерінің өзгеруі
3.Рений қосылыстарын алу, қасиеттері.

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1.Угай Я.А. Неорганическая химия. - М.: Высш.шк. , 1988. 398 - 416 с., 371 -387 с.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 209-226 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 127-136 беттер.

VI B , II B, ІВ топша элементтері
VI B топша элементтері. Элементтердің жалпы сипаттамасы . Алу, қасиеттері . Тұздары, алу, қасиеттері, қолданылуы.
I B топша элементтері. Жа лпы сипаттамасы, электрондық формулалары. Тотығу дәрежелеріне байланысты қосылыстары. Комплексті қосылыстары, алу, қасиеттері.
II B топша элементтері. Табиғатта кездесуі, алу .Элементтердің химиялық қасиеттері, қолданылуы. Қосылыстары, алу, қасиеттері .Комплексті қосылыстары, алу, қасиеттері

... 3d54s1 24 Cr )2 )8 )12 )2 d5 орбиталь тұрақты болғандықтан 3d44s2 болу керек, орбитальдар 3d54s1 Cr, Мо 4d55s1 болып 1электрон <<секіреді>>. Аяқталған 4f14 соң болғандықтан W 4f145d46s2 болады. Cr жер қыртысында 2.10-2% ; Мо, W~10-4%
r0 0,127 0,139 0,140 болғандықтан, W ,Мо қасиеттері ұқсас. Тб 1875 2620 3395 0C.
γЭ3+/Э = -0,744 ( хром) -0,20 - ( молибден) Алу: Хлористый железняк (хромит) FeO.Cr2O3 , қорғасын хроматы PbCrO4 MoS2 молибден жылтыры; CaWO4-шеелит, PbWO4-штольцит, Fe4Mn1-x WO4, WS2 ; Тұздарының балқымасы-->эл-з Э ; Э2О3+C карботермия, ( АІ, мырыш), металлотермия. Қара металлургияда қолданылады, феррохром, ферромолибден. Таза металлдары Э2О3+Al, H2--> 2Э + АІ2 О3 , Н2 О;
Қасиеттері: Бұл металлдардың сыртында жұқа оксид қабаттары болғандықтан (Cr2O3 , WO3, MoО3 ) элементтер инертті, яғни суда, ауада өзгеріске ұшырамайды, оксидтік қабатты еріткен соң реакцияға түседі. Э(Cr, Mo ) + HCl (H2SO4)--> ЭCl3+H2 Қышқылдар қоспасында жақсы ериді, егер бір қышқыл тотықтырғыш болса: Э+HNO3+HF-->H2[ЭF8]+NO2+H2O ; Э+ O2--> Cr2O3 , MoО3, WO3 .
Қосылыстары: +2, +3, +4, +6 т.д. сәйкес қосылыстары бар - хромда: CrO, Cr2О3, СrО2, СrО3 Мо +4, +5, +6. МоО2, МоО5, МоО3, W +4, +6: WO2 , WO3 ;
(NH4)2 Cr2O7 -->t0 Cr2О3 +N2+H2O ; Молекула ішіндегі ТТР: Cr(ОН)3 ↓ , соңдықтан жанама жолмен алады CrCl3+3NaOH-->... ; Cr2(SO4)3 + 6NH4OH--> Cr(ОН)3 +(NH4)2SO4
CrO-қара негіздік оксид Cr2О3 СrО3
Cr(ОН)2 сары амф. Cr(ОН)3 НсrO2 H2CrО4
CrОН)3 ↓+3HCl--> ; Cr(ОН)3 ↓+3NaOH--> CrCl2+2NaOH--> ЭO3 алу: W, Мо+O2-->t0 ЭO3 ( Вольфрам, молибден),
ал хром - СrО3 алынбайды, оны K2 Cr2O7+H2SO4конц.--> K2 SO4 + 2СrО3(қызыл кристалл)+H2O ; ЭO3+H2O-->↓ H2CrО4-хром қышқылы; ↓ H2МоО4 - молибден қышқылы; ↓ H2WО4 - вольфрам қышқылы күші әлсірейді, әлсіз қышқылдар : Тұздары : CrО4 2- сары , МоО42-, WО42- - түссіз, хромат, молибдат, вольфрамат.
VI B топша элементтері жоғарғы т.д. полиқосылыстар түзеді. Ерітінді концентрациясы өскен сайын алдымен дихромат Cr2О72- , сосын трихромат Cr3О102- - қызыл, тетрахромат Cr4О132- - қызыл-қоңыр болады, қышқылдары тұрақсыз, тұздары бар: дихромат суда жақсырақ ериді: H2O+ Cr2О72- (тоқ сары)<--> 2 CrО42- (сары) )+ 2H+ қышқыл ортада , сулы не сілті ортада.K2Cr2O7+2КОН-->2К2CrО4 +H2O; К2CrО4 + H2SO4--> K2 Cr2O7+ K2 SO4 + H2O Хроматтар күшті тотықтырғыш, әсіресе қышқыл ортада.
Н2CrО4 + H2O2--> H2O+ CrО5(СrО3+ O2) пероксид, көк 2H+ + CrО42- --> CrО5 + H2O O22- + 2е- --> О2- O22- - 2е- --> О20
W, Мо изополиқышқылдар, гетерополиқышқылдар түзеді: (NH4)6Mo7O24; Na10W12O41 (NH4)3(PMo12O40)- аммонийдің фосфомолибдаты. [(NH4)3(PMo3O10)4] H2ЭO4 - қышқылдары; ЭO2(OH)2+HCl--> ЭO2 Cl2+2H2O ЭO22+ - хромил, молибденил, вольфрамил ; SO2Cl2 - сульфурил CrО2Cl2 өзара ұқсас Э+Г2--> ЭГ3 ; Э + S --> Э2 S3
Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Хромның тотығу дәрежесіне байланысты қосылыстарының қасиеттері
2. Элементтердің қышқылдарының қасиеттерінің өзгеруі, сәйкес тұздары
3. Қосылыстарының қолданылуы

I B топша элементтері. Жа лпы сипаттамасы, электрондық формулалары. Тотығу дәрежелеріне байланысты қосылыстары. Комплекс қосылыстары, алу, қасиеттері

Cu, Ag, Au элементтерінің химиялық активтігінің төмендегі 2 себебпен: I: (n-1) d-қабатқа бір s-электронның өтуі, (Au(n-2)f қабаты бар): Cu IV период 3d94s2 болуы керек, 3d104s1 Ag V период 4d95s2 болуы керек, 4d105s1Au VI период 5d96s2 болуы керек, 5d106s1 II: I A топ элементтеріне қарағанда радиустары өте аз. (0,236) rk >rCu(0,128 нм); (0,248)rRb>rAg(0,144 нм); (0,267)rCs>rAu(0,144 нм) ; IB топ элементтері +1,+2, +3 т.д. көрсетеді ; Cu+1,+2; Ag+1; Au+1,+3. ; Бұл элементтер комплекс қосылыс түзуге өте бейімді. Ag -ақ сұр түсті , жылтыр. Cu-қызыл,
Au - сары.
Кездесу, алу. 3.10-3 % - Cu; 6.10-6 % Ag; 4.10-7 % Au . Cu2S, CuFeS2 - мыс колчеданы ;
Cu2O - куприт; (CuOH)2CO3 - малахит. Ag2S -аргентин ; Ag-полиметалл кендерінде;
AuTe2-кавалерит, самородный.
Алу: Cu2S+2O2-->2CuO+SO2 2|2Cu+-2e--->2Cu2+
Пирометаллургия : O2+4e--->2O2-
2SO2+O2<-->2SO3 ; Өндірістен шыққан күкіртті газды күкірт қышқылына айналдырады. SO3+H2O-->H2SO4 , пирометаллургия нәтижесінде түзілген мыс оксиді күкірт қышқылымен әрекеттесіп, мыс сульфатын түзеді: CuO+H2SO4-->CuSO4+H2O , бұл тұз ерітіндісінен гидрометаллургия (сулы тұз ерітіндісінің электролизі) арқылы мыс алынады. 2CuSO4(ерітінді)--> эл-з Cu0+O2+H2SO4
Қалдықсыз технология.
Қалған қалдықтарды (шлам) Ag, Au, Te, Se, т.б. алады.
Ag, Au. Ag, Au + NaCN-->ауаNa[Ag(CN)2] , Na[Au(CN)2]; 2Na[Au(CN)2]+Zn-->Na2[Zn(CN)4]+2Au - цементация деп аталады, алтынды мырышпен ығыстыру.
II алу. Металдар Hg ериді - амальгама, Ag|Hg--> t0 Hg +Ag
Қасиеттері: Cu Ag Au
Е0Э1/Э, в: 0,521 0, 799 1, 691
Е0Э2+/Э, в: 0, 337 - -
Е0Э3+/Э, в: - - 1, 50
E плюс мәні көп болған сайын тотықтырғыш ретінде күштірек. Тб ~1000 0С Электр өткізгіштіктері өте жоғары. Ауада: Cu ,Ag түсі өзгереді Ag2S қара , СuS, яғни ауадан күкіртпен қосылып.
Қосылыстары: Э2O: Cu2O; Ag2O; Au2O
2Cu+O2--> t0 Cu2O; не күміс пен алтынды: 2 ЭOH --> t0 Ag2O, Au2O + H2O
AgOH болады-->негіздік қасиет көрсетеді , CuOH, AuOH болмайды : Ag2O; Au2O + H2O;
CuO, Au2O3 тұрақты 2Cu+O2-->2CuO;
2Au(OH)3--> t0 Au2O3+3H2O CuCl2+2NaOH-->Cu(OH)2↓+2NaCl AuCl3+3NaOH-->Au(OH)3↓+3NaCl
арқылы алып, гидроксидтерді айырады. Cu(OH)2 және Au(OH)3 амфотерлі ;
Cu(OH)2 ↓+NaOH--> Na2[Cu(OH)4] Au(OH)3↓+NaOH=Na[Au(OH)4]
Тұрақсыз Cu2O3 алу үшін 2CuSO4+2NaOH+H2O2-->Cu2O3(гранатовокрасн.)+Na2SO4+H2SO4+H2O
2|Cu2+-1e--->Cu3+ 1|O22-+2e--->2O2-
Cu2O3 - күшті тотықтырғыш. Cu2O3 -->120С Сu2O+O2
|Cu3++4e--->2Cu+
|2O2--4e--->O02
Cu2O3 +6HCl-->Cl2+2CuCl2+3H2O
2Cu3++2e--->2Cu2+
2Cl- -2e--->Cl2 , тотығу дәрежесі +1 тұрақты тек Ag+ Ag Г↓ белгілі : AgCl ЕК=10-10;
AgBr ЕК =10-13; AgI ЕК =10-16 ; +2 т.д. тұрақты тек Cu2+ бірақ CuI2 жоқ , +3 т.д. тұрақты Au3+ барлық галогенидтері бар, бірақ қыздырғанда AuГ3--> t0 AuГ+Г2 айрылады ;
Э+S-->Cu2S(CuS) бұл қосылыстар табиғатта да бар. Ag2S, Ag2Se, Ag2Te түзеді,
ал 2Au+3S-->Au2S3
Комплексті қосылыстар: [Ag(CN)2]- pK=21,1 [Ag(CN)2]-<-->Ag++2CN- ;
Kтз = [Ag+][CN-]2/[Ag(CN)2]- = 910-22 [H+]=10-11 моль/л ;
рН = -lg[H+] = -lg10-11 = 11; pK = -lgK = - lg910-22 = 22- lg9 = 21,1; [Cu(CN)2]- pK=16,0 [Ag(CN)2]- pK=21,1 [Au+(CN)2]- pK=38,3 [Au3+(CN)4]- pK=56,0 -->тұрақтылық артады. [Ag(S2O3)2]3- күміс комплекстерінің ішіндегі маңыздысы (керектісі),
фотоматериалдарды бекіту үшін. AgBr+2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]+NaBr Аммиакаттар тұрақты:
[Ag(NH3)] + pK=3,2 ; [Ag(NH3)2]+ pK=7,0 лиганда саны артқан сайын , тұрақтылығы артады. Ал тек <<патша арағында>> ериді. Au+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+NO+H2O Қолдану: 50%-тен астамы мыс сымы ретінде; балқымасы- жез(латунь) Cu+Zn,бронза
(Cu+Al, не Cu+Be, Cu+Sn); мельхиор Cu+Ni (20%); константан Cu+40% Ni. Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар:
1. Табиғатта кездесетін қосылыстары, алу
2. Оксидтері, гидроксидтері, алу, қасиеттері, ерекшеліктері
3. Комплекс қосылыстары, қасиеттері, алу, қолданылуы
4. Элементтердің және қосылыстарының қолданылуы

II B топша элементтері. Табиғатта кездесуі, алу .Элементтердің химиялық қасиеттері, қолданылуы. Қосылыстары, алу, қасиеттері . Комплексті қосылыстары, алу, қасиеттері

Zn, Cd, Hg (n-1)d10 ns2 d-элементтерді аяқтайды. Zn 10-3%; Cd~10-5%; Hg~ 10-6% жер қыртысында Э2+ тұрақты:
r 0,139нм 0,156нм 0,160 нм
Е0Э2+/Э, в: -0,763 -0,403 +0,854
Тб0C 420 321,3 -38,7
ZnS- сфалерит ; ZnCO3-галмей ; CdS-гринокит. ; Zn+Cd- көбінесе бірге болады. HgS-киноварь.
Алу: пирометаллургия ZnS(CdS)+O2-->ZnO(CdO)+SO2 ЭО+СО(С)--> Zn (Cd); карботермия + СО(СО2) ZnO+H2SO4-->ZnSO4+H2O CdO+H2SO4-->CdSO4+H2O
Қасиеттері: Cd , Zn - жұмсақ металлдар, Hg-сұйық металл Э: Cd , Zn +О2(S)--> CdS, ZnS, ЭO.Hg +S--> Hg S; ZnО- амфотерлі, CdO, HgО- негіздік оксид.
Zn(ОH)2↓ pEK 11- амфотерлі, ерігіштік көбейтіндісінің көрсеткіші.Cd(OH)2 pEK 14;
Hg(ОH)2 pEK 16 ; бұл гидроксид тұрақсыз. Zn(ОH)2↓+2NaOH-->Na2[Zn(OH)4] ZnO+Na2CO3-->балқытып Na2ZnO2+CO2
ЭГ2- түссіз, кристалды заттар, суда ерйді, гидролизге түседі. ZnS pEK 24; CdS pEK 27,
сондықтан мырыш сульфиді тұз қышқылында ериді, кадмий сульфиді - ерімейді.
(Cd2+)Zn2+ +S2---> ZnS↓ , CdS↓ ZnS , CdS- люминофорлар, шамда қолданылады. ZnSe, HgSe (ZnTe, HgTe)-шала өткізгіштер; Э(NO3)2, ЭSO4 суда жақсы ериді, гидролизге ұшырайды.
ЭCO3 тек CdCO3, ZnCO3 белгілі , суда ерімейді. HgCO3 белгісіз.
6Hg+8HNO3=3Hg(NO3)2+2NO+4H2O
2Hg-2e--->Hg22+
N5++3e--->N2+
NO3- - Hg+-Hg+-NO3- , т.д. +1, валенттілігі II
Hg22+ = Hg2++Hg диспропорциялану
Hg22+ -2e-=2Hg2+
Hg22+ +2e--->2Hg
Комплекс қосылыс тары: [Zn(OH)4]2- pK тз 15,5; [Zn(NH3)4]2+ pKтз 9,46;
[Cd(NH3)4]2+ pK тз 7,12 ; [Hg(NH3)4]2+ pKтз 19,28 . Бұл элементтерге тән комплекс қосылыстардың тұрақтылығы артады.
Қолдану: Zn 40% темірді жабуға қолданады. Cd нейтрон ұстауға атом реакторларында,
Cd-сілтілік аккумуляторда қолданады. ZnO - ақ болғандықтан, бояу ретінде қолданылады.
CdS, ZnS- шала өткізгіштер. Тұздары гидролизге ұшырайды. Бейорганикалық химияны оқығанда элементтердің периодтық жүйедегі сипаттамаларын, жай қосылыстарының құрылысын, олардың алыну жолдарын, элементтер қосылыстарының қышқылдық-негіздік және тотығу-тотықсыздану қасиеттерін оқумен қатар, элементтердің табиғатта таралу формалары мен адам өміріне қолданылуын, қатынасын қарау керек.
Адам ағзасында периодтық жүйенің 70-ке жуық элементі табылған.
Мына 6 элемент: С, О, Н, N, P, S- ағза массасының 97,4% құрайды. Тірі заттағы химиялық элементтердің мөлшеріне байланысты оларды макро- және микроэлементтер деп бөлуге болады. Макроэлементтерге С, О, Н, N жатады. Бұлардың үлесіне тірі зат массасының 96% және І, Сl, Fe, N, Mo, Cu, Co, Zn (1% массасының) жатады.
Биологиялық неғұрлым керек металдарға (биометалдарға) мына 10 элемент: К, Nа, Са, Мg, Fe, Cu, Co, Mn, Zn, Mo; металл еместерден О, Н, S, С, N, Р, Сl, І жатады, сондықтан осы элементтердің қасиеттерін бейорганикалық химия пәнінің зертханалық сабағында да оқисыздар. Көміртегі мен сутегі органикалық заттардың негізін құрайтын болғандықтан, ол элементтерді органикалық химия пәнінде тереңірек оқисыздар.

Осы дәрістер материалдарымен (элементтер химиясы) танысқан соң, мына мағлұматтарды :
Биогенді элементтердің физиологиялық ролін, металдар мен бейметалдардың атомдарының электрондық құрылысы бойынша салыстырмалы сипаттамаларын, элементтер қосылыстарының қышқыл-негіздік қасиеттерінің, тотығу-тотықсыздану қасиеттерінің ұқсастықтары мен айырмашылығын салыстыра білу керек.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары
1.Биометалдардың ролі
2. d - металдарына неге көп тотығу дәрежелері сәйкес келеді?
3. d - металдары гидроксидтерінің қышқыл-негіздік қасиеттерін көрсетіңдер
4. d - металдарына сәйкес комплекс қосылыстарды көрсетіңдер, олардың ағзадағы ролі.

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:
1. Угай Я.А. Неорганическая химия. - М.: Высш.шк. , 1988. 334 - 349 с., 133 - 137 с.,119 - 125 с.
2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 209-226 стр.
3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. - Семей,2012 - 138-157 беттер.
Модуль 8. Гомогенді жүйедегі тепе-теңдік

Дәрістер № 21-37. Титриметриялық анализ.
Стандартты заттар, олардың ерітінділерін дайындау
Титриметрияда қолданылатын ыдыстар

Титриметрлік әдіс тез орындалады, яғни анализдің нәтижесін тез алады.
Титриметрлік анализ әдісі анықталатын затпен реакцияға түсуге кеткен реактивтің мөлшерін өлшеуге негізделген. Титр - ерітіндінің концентрациясын көрсетеді, яғни титр - 1 мл ерітіндідегі еріген заттың грамын көрсетеді - Т.
Егер ерітіндінің титрі дәл анықталған болса, ондай ерітінді титрленген (не стандартты ерітінді) деп аталады, оны титрант дейді.
Титрленген ерітіндіні анықталатын заттың ерітіндісінің эквивалент мөлшеріне дейін қосса, оны титрлеу дейді.
Титрант қосқанда оның мөлшері титрленетін заттың мөлшеріне дәл келсе, ол эквивалент нүктесі (э.н. ) деп аталады.
Кез келген химиялық реакция титриметрлік әдіске қолданылмайды.
Титриметрлік әдісте қолданылатын реакциялар мынандай талаптарды қанағаттандырулары керек:
* Реакция аяғына дейін жүруі керек, яғни реакцияның тепе-теңдік константасы өте үлкен болуы керек;
* Реакция өте үлкен жылдамдықпен жүруі керек;
* Керек реакция жүрген кезде қосымша реакциялар жүрмеуі керек;
* Реакция аяқталғанын анықтайтын әдіс болуы керек.
Бұл талаптардың біреуіне ғана жауап бере алмасада, ол реакция титриметрлік әдіске қолданылмайды.
Титрант ретінде қолданылатын ерітінділерді стандарттау
Титранттардың өте дәл концентрацияларын дайындайды не анықтайды.
* Титрантарды дайындағанда өте жоғарғы дәлдікпен титрантқа керек затты аналитикалық таразыда өте жоғары дәлдікпен өлшеп (g,г), судың белгілі көлемінде (V, мл) ерітеді, яғни сонда титрі белгі болады Т= g/V;
* Бірақ көп заттардан былай титрант дайындау қиын, себебі мына айтылған талаптар сақталмайды, ол үшін титрант дайындалатын заттар мынандай талаптарға жауап берулері керек:
а) заттар химиялық таза (х.т., техн.т., т.а.ү., ас.т.) болулары керек;
б) заттың құрамы оның формуласына сәйкес келуі керек;
в) заттарды ерітінді күйінде не қатты күйінде сақтағанда құрамы өзгермеуі керек;
* Жоғарыда көрсетілген талаптар орындалмаса, титранттың концентрациясын жуықтап дайындап, басқа концентрациясы дәл анықталған затпен стандарттайды, яғни анықтайды. Ол үшін көбіне фиксаналдар қолданылады.
* Фиксаналдар заттардың тура өлшенген көлемі не қатты күйіндегі мөлшері шыны ампулада сақталады, сосын ол мөлшерді 1 л көлемде ерітіп, стандартты ерітінді дайындайды.
Титриметрлік әдісте эквивалент нүктені табу үшін индикаторлар қолданылады. Индикаторларға лакмус, фенолфталеин, метилоранж т.б. органикалық заттар жатады.
Титриметрлік әдістің жіктелуі.
Титриметрлік әдістерді қолданылатын химиялық реакцияларға байланысты және титрлеу әдісіне байланысты жіктейді:
Реакция түріне байланысты:
* Қышқыл-негіздік титрлеу;
* Комплексонометрлік титрлеу;
* Тұнбаға түсіріп титрлеу;
* Тотығу-тотықсыздану әдісі бойынша титрлеу (редоксиметрия)
Титрлеу әдісіне байланысты:
* Тура титрлеу әдісі;
* Кері титрлеу әдісі (не қалдық бойынша титрлеу әдісі)
* Орын басу арқылы титрлеу.
Титриметрлік әдісте негізгі бірлік л (дм3), оның мындық үлесі мл (см3)
Титриметрияда қолданылатын ыдыстар
Титриметрлік әдісте мынандай өлшегіш ыдыстар қолданылады: бюретка, өлшегіш колбалар, өлшегіш цилиндрлер, пипеткалар.
Бюреткаға титрленген (стандартты) ерітінділерді құяды да, одан біртіндеп анықталатын заты бар ерітіндіге эквивалент нүктеге дейін тамшылатады. Бюретканы жақсылап жуады, оны кептіру керек емес, бюреткаға оған құятын титрленген ерітіндіні воронка арқылы құйып, артынан воронканы алып тастау керек. Төменгі түтікте (трубкада) ауа болмауы керек. Бюреткадағы сұйықтың беті шұңғылданып тұрады, оны мениск деп атайды. Сол мениск нольге не белгілі бір цифрға дәл келуі керек. Бюретканың дәлдігі 0,02-0,03 мл, сондықтан бюреткадан құйылған көлемді былай жазу керек; мысалы, 22,25 не 22,23 деп, яғни ондық белгімен, егер былай жазылса, 22,2 не 22 деп, ол қате болады.
Титрлеу кезінде стандартты ерітіндіден 20-30 мл кететіндей болуы керек, сонда бұл әдістің қатесі аз болады.
Анықталатын зат бар ерітіндінің дәл көлемін өлшеп алу үшін пипеткалар қолданылады. Олардың көлемі 100,50,25,20,10,5 және 1 мл-лік болады. Пипеткаларды жақсылап жуып, егер олар құрғақ болмаса, анықталатын заты бар ерітіндімен бір-екі рет шайқау керек. Пипеткадағы ерітінді толық ағып болған соң, пипетканың ұшын ыдыстың қабырғасына тигізіп 15 секундтай ұстау керек. Пипетканың ұшында қалған ерітіндіні үрлеуге болмайды, себебі: пипеткадан барлық ерітіндіні үрлеп түсіре алмайды, сондықтан ерітінді көлемі әртүрлі болып кетеді.
Жұмыс аяқталған соң, пипеткаларды жуып, штативтерге кептіруге қояды.
Өлшегіш колбаларды анықталатын зат бар ерітіндіні белгілі көлемге дейін сұйылтуға және титрленген ерітінділер (титрант) жасауға қолданады. Өлшегіш колбаларды жақсылап жуады, бірақ оларды пипеткалар мен бюреткалар сияқты анықталатын зат бар ерітіндімен шайқауға болмайды. Өлшегіш колбаға алдымен ерітіндіні воронка арқылы құйып, соңынан пипетка арқылы тамшылатып құйып, белгіге дейін жеткізу керек. Ерітінді көлемі өлшегіш колбаның белгісіне жеткен соң, ерітіндіні жақсылап шайқау керек, ол үшін колбаны жауып, 4-5 рет төнкеріп, шайқайды.
Өлшегіш цилиндлер титриметрлік әдісте дәл көлем алу үшін қолданылмайды. Олардың көмегімен тек қосымша керек ерітінділердің көлемін өлшейді.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары:
1. Титр, титрлеу, эквивалент нүкте, титрант деген не?
2. Титриметрия әдісінде қолданылатын ыдыстар және оларға қойылатын талаптар.
3.Титритетриялық әдістің жіктелуі.

Дәріс №22. Титрлеу әдісінің түрлері
Титрлеу әдісінің түрлері
Қышқыл-негізді титрлеу, әдістің мәні, қолданылуы
Тура титрлеу. Мысалы, сілтіні қышқылмен (не керісінше) титрлеу. Бұл жағдайда анықталатын зат бірден титрантпен титрленеді, яғни бір ғана стандарт ерітінді керек. Егер қышқыл-негізді титрлеуде (нейтралдау әдісі) қышқылдың мөлшерін анықтаса, онда ол әдіс алкалиметрия ( титрант - негіз) деп, негіз мөлшерін анықтаса - ацидиметрия ( титрант - қышқыл) деп аталады.
* Кері титрлеу, не қалдық бойынша титрлеу. Бұл жағдайда екі титрленген ерітінді керек: бірі негізгі, екіншісі қосымша. Мысалы, қышқыл ортадан хлорид-ионын кері титрлеу. Анализге түсетін хлорид-ионы бар ерітіндіге алдын ала титрленген күміс нитратының ерітіндісінің белгілі мөлшерін құяды (Vж) (негізгі ерітінді): Бұл кезде мына реакция жүреді:
Ag + + Cl- = AgCl Реакцияға түспей қалған күміс нитратының артық мөлшерін (Vа) аммоний тиоцианат ерітіндісімен (қосымша ерітінді) титрлейді: Ag + +SCN- = AgSCN Хлоридтің мөлшерін ерітіндіге құйылған күміс нитратының жалпы көлемінен реакцияға түспей қалған күміс нитраты ерітіндісінің көлемін алып тастау арқылы анықтайды, яғни хлорид-ионымен реакцияға түскен күміс нитратының көлемін V деп белгілесек
V= Vж -Vа а)Кері тирлеу әдісін көбінесе анықталатын затты титрлеуге қажет индикатор болмаса, не негізгі реакция баяу жүретін болса , қолданады.
* Орын басу реакциясын қолданып титрлеуді көбінесе анықталатын зат стандартты затпен әрекеттеспесе, не стехиометриялық қатынаста әрекеттеспесе ғана қолданады. Бұл жағдайда анықталатын ионды стандартты ерітіндімен әрекеттесетін химиялық қосылысқа айналдырады. Мысалы, калий дихроматымен анықтағанда калий дихроматы мен натрий тиосульфатының арасында реакция стехиометриялық қатынаста жүрмейді. Сондықтан калий дихроматының ерітіндісіне калий иодиді ерітіндісін құяды, сонда дихроматқа эквивалент йод бөлінеді:
Cr2O7 2- + 14 H+ + 6I- = 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
Бөлінген йодты натрий тиосульфатымен титрлеп, тиосульфат мөлшері арқылы дихроматтың мөлшерін есептейді: 3 I2+6S2O3 2- =3S4O6 2- +6 I-
Титрлеу әдісінде қолданылатын есептеулер
Барлық есептеулерге қолданылатындай етіп мынандай белгілеулер кіргізейік: анықталатын зат - х; жұмысшы, яғни стандартты ерітінді Ес ; анализге түсетін заттың өлшеніп алынған мөлшері - m1,г ; пипетканың көлемі Vх, мл; анықталатын зат дайындалған өлшегіш колба көлемі- Vк мл, анализге түсетін заттың құрамындағы анықталатын компоненттің массасы - mх ,г ; анықталатын затқа кеткен стандартты ерітіндінің көлемі - VЕс, мл.
Егер анықталатын заттың белгісіз мөлшері mх ,г ; көлемі Vк , мл, өлшегіш колбада ерітілген болса, одан Vх мл көлем пипеткамен алынып (аликвот), оған VЕс, мл стандартты ерітінді мөлшері жұмсалса, анықталатын заттың эквивалентінің молярлық концентрациясын (яғни нормальды концентрациясын) мына формула бойынша анықтайды:
С(Эх)= С(ЭЕс) VЕс / Vх , моль/л (1)
Одан Т(х) = С(Эх)М(Эх)/1000 М(Эх) - анықталатын заттың эквивалентінің молярлық массасы, г/моль.
mх= Т(х) Vк не mх= С(Эх)М(Эх) Vк /1000 ( 2 )
С(Эс) - стандартты ерітіндінің эквивалентінің молярлы концентрациясы, моль/л
N х Vх = NV ( 3 ) ; Nх = NV/Vх ; T=NхM(Эх)/1000 (4)
mх- үлгі массасы,г
Анықталатын заттың концентрациясын анықталатын зат бойынша есептелген стандарт ерітіндінің титрі Т (Е/х) арқылы анықтау.
mх= T(Е/х) VЕ Vк/ Vх
Кері титрлеу әдісі арқылы заттың мөлшерін есептеу
Т В/А =NBm Э,А /1000 (5)
Анықталатын заттың mх мөлшері бар Vк мл ерітіндінің жалпы көлемінен титрлеуге кеткен Vх мл алынды. Бұл көлемге VЕ 1 мл бірінші стандартты ерітіндінің артық мөлшері құйылды. Бұл ерітіндінің белгілі мөлшері анықталатын затпен әрекеттессе, қалған бөлігіне VЕ2 мл екінші стандартты ерітіндінің көлемі кетеді. Сонда анықталатын затты мына формуламен есептейді.
mх,г=[c(ЭЕ1)] VЕ1 -с(ЭЕ2) VЕ2]М(Эх)/1000 Vк/ Vх (6)
7.2 Қышқыл-негізді титрлеу, әдістің мәні, қолданылуы
Қышқыл-негіздік титрлеу - қышқыл мен негіздің әсерлесуіне негізделген:
НА + МОН =МА+Н2О не Н+ + ОН- = Н2О
Титрант ретінде күшті қышқыл не күшті негіз қолданылады. Егер қышқылмен титрлесе, онда ацидиметрия деп, ал негізбен титрленсе - алкалиметрия деп аталады. Тура титрлеу әдісі арқылы қышқыл мен негіздің, не олардың құрамына кіретін элементтердің мөлшерін анықтайды.
Кері титрлеу әдісі арқылы кей тұздардың (М, кальций не аммоний тұздарының) мөлшерін анықтайды. Қышқыл-негіздік титрлеу арқылы заттың 0,10% массасын анықтайды, бұл әдіс 0,5% салыстырмалы қате жібереді.
Бұл әдісте қышқыл-негізді индикаторлар қолданылады:
1.Күшті қышқылды күшті негізбен титрлеу;
2. Әлсіз қышқылды күшті негізбен титрлеу;
3. Күшті негізді күшті қышқылмен титрлеу;
4. Әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлеу;
5. Әлсіз қышқылды әлсіз негізбен(не керісінше)титрлеу.
Бұл әдісті қолданып, тамақтық қышқылдардың (сірке қышқылының, лимон қышқылының, сүт қышқылы және алма қышқылдарының) мөлшерін анықтауға болады.
Заттың мөлшерін анықтау үшін бюреткадағы титранттан (қышқылдың, не негіздің стандартты ерітіндісі) анықталатын затқа индикатор түрі өзгергенше тамшылатылады. Күшті қышқыл мен күшті негіз әрекеттескенде эквивалент нүктеде рН7, әлсіз қышқылды күшті негізмен титрлегенде эквивалент нүкте рН>7(неге?), әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлегенде э.н. рН<7 болады (неге?).
CH3COOH+NaOH CH3COONa +H2O
әлсіз қышқыл
CH3COO- + H2O<--> CH3COOH+ОН- рН>7
NH4OH + HCl NH4Cl + H2O
әлсіз негіз
NH4+ + H2O<-->NH4OH + H+ рН<7
HCl+NaOHNaCl + H2O рН7
Қышқыл-негізді титрлеу кезінде индикаторды дұрыс таңдап алу қажет, себебі олар түстерін әртүрлі рН-да өзгертеді. Ол үшін титрлеу қисығын құру керек. Титрлеу қисығын құру үшін оны 4 бөлікке бөледі: а) титрлеуге дейінгі; б) титрлеу секірісінің басталуына дейінгі; в) титрлеудің секірісі және эквивалент нүктесін қосып; г) титрлеудің секірісінен кейінгі.
а) титрлеуге дейінгі бөлік үшін рН-ты титрленуге тиісті заттың (қышқылдың, негіздің) концентрациясы арқылы ( күшті электролиттер үшін) не диссоциация константасы (әлсіз электролиттер үшін) арқылы табады.
рН -lg[H+] = -lgС НА күшті қышқыл үшін
рОН -lg[ОH-] = -lgС МОН күшті негіз үшін, рН14- рОН [H+]=Ксу/ С МОН
әлсіз қышқыл [H+] = √КНА/ СНА (7)
әлсіз негіз [H+] = Ксу/√К МОН С МОН (8)
Титрлеудің осы 4 түріндегі рН-ты есептеуді қарастырайық:
I,II - күшті қышқылды күшті негізбен титрлеу және күшті негізді күшті қышқылмен титрлеу (титрлеу қисықтары бір-біріне қарама-қарсы болады).
а) титрлеуге дейінгі рН-ты: рН -lg[H+] = -lgС НА ; рОН -lg[ОH-] = -lgСМОН
рН 14- рОН
* Эквивалент нүктесіне дейін рН мына формулалармен есептеледі:
[H+] = (VНА-VМОН)/VНА+ VМОН (9); [ОH-] = (VМОН- VНА) СМОН / VМОН + VНА (10)
* Эквивалент нүктеде рН7
* Эквивалент нүктеден кейін рН мына формулалармен есептеледі:
[H+] = Ксу (V НА + V МОН)/ V МОН (артық мөлшері) СМОН(11)
[ОH-]= Ксу (V МОН + V НА)/ V НА (артық мөлшері) С НА(12)
III, IY - әлсіз қышқылды күшті негізбен ( не керісінше) титрлегендегі титрлеу қисығын құру үшін рН есептеу: рН-ты есептегенде Н+- концентрациясын ерітіндідегі қышқылдың жалпы концентрациясына теңестіруге болмайды, себебі оның негізгі массасы иондалмаған молекула күйінде болады да тек аз бөлігі ғана Н+ ионы күйінде жүреді. Титрлеу қисығын құру үшін 3 формула қолданылады: а) титрлеуге дейінгі рН - ты есептеу, яғни әлсіз қышқыл ерітіндісіндегі; б) титрлеу процесі кезіндегі рН есептеу, яғни ерітіндіде әлсіз қышқыл мен оның тұзы болғанда; в) эквивалент нүктедегі рН-ты есептеу, яғни ерітіндіде тек әлсіз қышқыл мен күшті негіздің тұзы болғанда. Сонымен: а)қышқыл да ерітіндіде аздап диссоциацияға түсетіндіктен, оның диссоциация константасы - Кd . Н+ және An- концентрациялары өзара тең , ал HAn концентрациясы ерітіндідігі қышқылдың жалпы концентрациясына тең , яғни CHАn . (7) формуладан H+ - концентрациясын есептеп, рН табады: pH = 1/2 pKHAn - 1/2 lg CHAn (13), мұндағы pKHАn = - lgKHAn . б) тұз толық диссоциацияға түсетіндіктен,
CAn- = CMeAn , олай болса, pH = pKHAn - lg CHAn/CAn- (14). Осы формула арқылы титрлеу қисығының ортадағы нүктелерін есептейді. в) MeAn әлсіз қышқыл мен күшті негіз тұзы гидролизге ұшырайтындықтан, эквивалент нүктедегі рН-ты, гидролиз реакциясының константасын жазып, Ксу арқылы
pOH = 7 - 1/2 pKHAn + 1/2lgCAn- (15) есептеп, рН = 14- рОН табады,
Кгидр. = КН2О / КНan . Эквивалент нүктедегі рН мәнін былай да есептеуге болады: рН = 7 + 1/2 pKHAn + 1/2 lgCAn- (16)
Эквивалент нүктеге дейін титрлеу кезіндегі ерітінді буферлі қоспа болады, яғни қышқыл + қышқылдың тұзы, сондықтан титрлеу процесінде рН ақырын және біртіндеп өзгереді. Титрлеу қисығының секіріс облысының ерекше практикалық маңызы бар. Ол облыс 0,1мл титрленбеген әлсіз қышқыл қалған және 0,1 мл сілті ерітіндісінің артық мөлшері құйылған аралықтағы рН мәндерін қамтиды. Сонда секіріс басталатын нүктеде
рН = 4.76 - lg 0.1/99.9 = 4.76 - (-3) = 7.76; pKHAc =4.76
Егер 0,1 н. сірке қышқылын (НАс) 0,1н. натрий гидроксидімен титрлесе, эквивалент нүктедегі рН = 7+4,76/2+1/2lg0,1=8,88 болады. Енді NaOH-тың артық мөлшері құйылғанда рН мәні ОН- концентрациясы арқылы анықталады, яғни секіріс аяғында 0,1н. сілтінің 0,1мл - де 10-4 моль/л ОН- болады, онда рН = 10. Келесі нүктелер де сілтінің артық мөлшерімен анықталады. Сонымен секіріс нүктесі рН 7,76-10 аралығында, сондықтан индикатор ретінде тек фенолфталеин алынады, оның рТ=9. Сонымен, қышқыл әлсізірек болған сайын титрлеу қисығындағы рН-тың секіріс мәні де аз болады. Сол сияқты әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлегенде де титрлеу қисығындағы секіріс мәні аз болады, бұл жағдайлар индикатор таңдауының мүмкіндігін азайтады.
V - әлсіз қышқылды әлсіз негізбен(не керісінше) титрлеу кезінде тирлеу қисығын құрғанда қышқылдық бөлігі әлсіз қышқылды күшті негізбен титрлеуге, сілтілік бөлігі титрлеу қисығының әлсіз негізді күшті қышқылмен титрлеген бөлігіне сәйкес келеді. Ал эквивалент нүктедегі рН мәні тұз гидролизінің константасы арқылы анықталады: Кгидр.= Ксу/Кнег.Кқышқ. ;
Кгидр.= Снег. С қышқ. /Стұз . Осы 2 формуланы пайдаланып,
рН = 7 + 1/2 pKқышқ.- 1/2 рКнег.. Егер титрлеу қисығын сызса, рН секіріс мәні жоқ деуге болады, яғни индикатор таңдау өте қиын, сондықтан қышқыл-негіз титрлеу әдісінде ең болмаса бір электролит күшті болуы керек.
Титрлеу әдісінде ерітінділердің нормальды концентрациясы қолданылады.
Сонымен, титрлеу қисығына қарап мынандай қорытындылар жасауға болады:
* Түсін тек рН=7 де өзгертетін индикаторды ғана таңдамауға болады. (HCl+NaOH - үшін э.н. рН=7 де болады).
* Тым концентрациясы жоғары, не тым концентрациясы төмен ерітінділерді титрант ретінде алуға болмайды. Концентрациясы көп болса, титрлеу әдісінің қатесі көбейеді, концентрациясы аз болса, титрлеудің секірісі аз болады, сондықтан ерітінді концентрациясы 0,1н оптимальды деп есептеледі.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары:
+ Титрлеуге қажет индикаторлар қалай таңдалады?
+ Титрлеу қисығын не үшін құрады?
+ Әлсіз қышқылды (НСN) күшті негізбен (KOH) титрлеу қисығын сызыңдар.
+ Әлсіз негізді (NH4OH) күшті қышқылмен титрлеу қисығын құрыңдар.
5. Көп негізді қышқылдарды титрлеу қисығын құрыңдар.
6. Кері титрлеу әдісі қай уақытта қолданылады ?
7.Орын басу реакциясын қолданып титрлеуді қай жағдайда жүргізеді?
8 Титрлеу әдісінде қолданылатын есептеулерді көрсету керек

Дәрістер № 23,24 . Қышқыл-негіздік индикаторлар
Қышқыл-негіздік индикаторлар
Тамақ өндірісінде қышқыл-негізді титрлеуді қолдану
Қышқыл-негіздік индикаторлар
Қышқыл-негіздік индикаторлар- әлсіз органикалық қышқылдар не негіздер. Олардың иондары мен молекулалары әр түрлі түсті болады(боялады).
Егер қышқыл индикаторды HInd деп, негіз индикаторды IndOH деп белгілесек:
HInd<--> H+ + Ind- - лакмус
NaOH қосса --> қызыл түс көкке; HCl қосса,көк түс қызылға ауысады, сондықтан лакмустің судағы ерітіндісі күлгін түсті (қызыл+көк).
Егер индикатордың ионы да, молекуласы да боялатын болса, ондай индикаторларды екі түсті деп атайды, егер не молекуласы, не ионы ғана боялатын болса, ондай индикаторлар бір түсті деп аталады.
Сонымен, индикаторлардың молекуласы мен иондарының әр түсті болғандығы, олардың түсінің ерітіндінің рН-на байланысты өзгеретіндігін түсіндіреді
Сонымен, қышқылдық индикатор үшін HInd<--> H+ + Ind- , негіздік индикатор үшін IndOH Ind+ + OH- тепе-тендіктерін жазуға болады. Бұл тепе-теңдіктер үшін әрекеттесуші массалар заңын қолданса,
Кдисс =[ H+][ Ind-]/[ HInd], Кдисс =[ Ind+][ OH- ]/ [ IndOH- ]
Қышқылдық индикаторлардың молекулалары қышқыл ортада, ал сілтілік ортада ион күйінде Ind- жүретіндіктен [ Ind-] - сілтілік түрі (Сс.т) [ HInd] - қышқылдық түрі (Сқ.т) деп белгілесе: Кдисс =[ H+] Сс.т / Сқ.т , одан
[ H+]= Сқ.т/ Сс.т рН = рК - lg Сқ.т/ Сс.т (1) рК = - lgК - индикатор көрсеткіші.
Әр индикатор үшін рК - тұрақты шама, тек температураға байланысты ғана өзгереді. Олай болса, ерітіндінің рН-ның өзгерісі Сқ.т/ Сс.т қатынасы өзгеруіне әкеледі, яғни индикатор түсі өзгереді, себебі оның молекуласы мен ионының түсі әр түрлі. Адамның көзі индикатордың түсінің өзгергенін Сқ.т мен Сс.т екеуінің концентрациялары бір-бірінен тек он есеге айырмашылығы болса ғана, ажырата алады.
рН1 = рК- lg10/1 = рК-1; рН2 = рК- lg1/10 = рК+1
Сонымен, индикатор түсі кез-келген ерітіндінің рН-ның өзгерісіне байланысты өзгермейді, тек индикатордың өзгеру интервалында ғана түсін өзгертеді, яғни мынандай формула қолданылады рН = рК1 .
Мысалы, фенолфталеиннің Кдисс =10-9 , яғни рК=9. Олай болса, оның түсі рН = 9+1 не рН = 9 - 1, яғни 8-10-да арасында, яғни рН = 8-10-да өзгереді. Практикада индикатордың көрсеткіші деген түсінік қолданылады. Ол индикатор түсі өзгеретін интервал ортасына сәйкес келеді, мысалы ол фенолфталеин үшін рТ = 9. Неге индикаторлардың молекуласы және ионы әр түрлі түске боялады? Оған индикаторлардың хромофорлық теориясы жауап береді. Бұл теория бойынша органикалық қосылыстар, яғни индикаторлардың түсінің өзгеруі - олардың молекуласының құрылысына байланысты, яғни олардың молекулаларында хромофорлар деген ерекше атомдық топтар болады, солардың молекула ішінде құрылыстарының өзгертуіне байланысты индикатор түсі де өзгереді. Мысалы, метилоранж (м.о.) формуласы: (СН3)2 N - N=N- SO3- (Ind-) +H2O pH>7 сары
(СН3)2 N+ = N-NH-SO3- (HInd ) +OH- pH<7 қызыл
Титриметриялық әдістің нәтижесінің дұрыс болуы индикаторды дұрыс таңдағанда көп байланысты. Ол үшін: 1) индикатордың рТ-сы эквивалент нүкте болатын рН-тың мәніне жақын болуы керек; 2) индикатордың түсі өзгеретін интервал шамасы титрлеу шегіне өте жақын болуы керек не соның мәніне кіруі керек; 3) индикаторлардың өздеріде қышқыл не негіз болғандықтан қышқыл-негіздік титрлеу кезінде оның көп мөлшерін алуға болмайды, себебі титранттың артық мөлшері жұмсалуы мүмкін, сондықтан 1-2 тамшы ғана тамызу керек және параллель жүргізілген тәжірибелерде әрқашан индикатордың бірдей мөлшерін алу керек;
4)индикатор концентрациясы да оның түсіне әсер етеді.
Егер осы талаптар орындалмаса, анализ нәтижесінде қате кетуі мүмкін, ондай қателерді индикаторлық қате деп атайды. Оны анықтау үшін мынандай формулалар қолданылады:
∆Н+ =10-рТ V2 /Cн V1 100% - титрлеудің сутектік қатесі, егер күшті қышқыл аяғына дейін титрленбесе, не әлсіз не күшті негіздерді күшті қышқылмен артық титрлесе.
∆ОН- =10-(14- рТ) V2 / Cн V1100% - титрлеудің гидроксильдік қатесе, егер күшті негіз аяғына дейін титрленбесе не күшті не әлсіз қышқыл күшті негізбен артық титрленсе.
∆НА =10рК - рТ /1+10рК - рТ 100% -қышқылдық қате, егер әлсіз қышқыл НА молекуласы аяғына дейін титрленбесе.
∆МОН = 10рК + рТ-14/ 1+10 рК + рТ-14100% -сілтілік қате, егер әлсіз негіз МОН молекуласы аяғына дейін титрленбесе.
V1 - титрлеуге алынған анализге түсетін заттың көлемі ,мл;
V2 - титрлеудің аяғындағы ерітінді көлемі,мл;
Сн - анализге түсетін заттың нормальды концентрациясы;
рК - әлсіз электролиттің диссоциация константасы;
рТ - индикатор көрсеткіші. Мысалы:
* 0,1 н құмырсқа қышқылын 0,1 н NaOH титрлегенде м.о. индикаторын қолданған. Оның рТ=4 болса, рН = 8,22 эквивалент нүктеде (э.н.), олай болса, титрлеу рН=4-те бітеді, сондықтан титрленбеген НСООН ерітіндіде қалады. Сонда қышқылдық қате ∆НА =103,75-4 /1+103,75-4 100=64% ,рК = 3,75.
* Ал егер индикатор ретінде фенолфталеин қолданылса, рТ=9, онда э.н. үшін рН=8,22 болғандықтан әлсіз қышқыл аяғына дейін титрленбеді, олай болса, гидроксильдік қате кетеді, ол 0,022% болады.
Тамақ өнеркәсібінде техника-химиялық тексеруге қышқыл-негіздік титрлеуді қолдану
Көптеген тамақ өнімдерінің технологиясы биохимиялық және микробиологиялық процестерге негізделген. Ал бұл процестер ортаның қышқылдығына өте байланысты. (Ферменттер мен бактериялардың жағдайлары ортаның қышқылдығына өте байланысты).
Шикізат пен дайын тағамның сапасының басты сипаттамасы - қышқылдықтың мәні. Қышқылдықтың көрсеткіші (мәні) технологиялық процестің дұрыс жүріп жатқанын көрсетеді.
Активті және жалпы (титрленетін) қышқылдық болады. Активті қышқылдықты ортаның рН-ын анықтау арқылы табады. Жалпы қышқылдық қышқыл мен қышқыл тұздардың шамасына байланысты. Шикізаттағы, дайын тамақ өнімдеріндегі (ұнда, ашытқыда, крахмалда, макарон және кондитер тағамдарында, қанда, сусындарда, сүтте, етте т.б.) жалпы қышқылдықты қышқыл-негіздік титрлеу әдіс арқылы анықтайды.
Қышқыл-негіздік титрлеуде стандарт ерітінді ретінде тұз қышқылын және натрий не калий гидроксидтерінің ерітінділері қолданады. Бірақ тұз қышқылының стандартты ерітіндісін жасау әдістемесі жоқ болғандықтан, оның титрін стандарт заттар арқылы анықтайды. Стандарт зат ретінде бураны ( натрий тетрабораты) Na2B4O710H2O, сусыз натрий карбонатын Na2CO3 , калий иодатын KIO3 алуға болады.
Көбінесе натрий тетраборатын (бура) алады. Ол суда ерігенде, гидролизге ұшырайды:
Na2B4O7 + 7H2O<-->4 H3ВО3 + 2 NaОН
B4O7 2- + 7H2O<-->4 H3ВО3 + 2ОН-
Негіздік орта пайда болды, сондықтан қышқылмен титрлеуге болады. Тетраборатты тұз қышқылымен титрлеуді мынандай теңдеу арқылы көрсетуге болады:
Na2B4O7 +2 HCl+5H2O=2NaCl+4H3ВО3 (1)
Яғни тетрабораттың гидролизінен пайда болған 2 NaОН молекуласына
2 молекула HCl керек. Реакция нәтижесінде әлсіз бор қышқылы түзіледі, сондықтан эквивалент нүктедегі рН-ты былай табуға болады:
рН= 1/2рК қышқ. -1/2 lgСқышқ. = 9,24/2- 1/2lg10-1
рК бор қышқ =9,24 ; рН=9,24/2 + 0,5 = 5,12
Тетраборат концентрациясы 0,1н етіп дайындайды.
Олай болса, титрлеуге метилқызыл не метилоранж индикаторларын алу керек, олардың түстерін өзгертетін интервалдары осы мәнге жақын.
Тетрабораттың эквивалент массасы 1/2( М Na2B4O7 ) , себебі (1) теңдеу бойынша оның молекуласы 2 моль HCl-мен әрекеттеседі. Жұмысты орындау техникасы зертханалық жұмысты орындау нұсқауында беріледі.
Ерітінділерде қышқылдар мөлшерін анықтау үшін натрий не калий гидроксидтері қолданылады, бірақ олар ауадан көмір (IV) қышқыл газын жұтады, сондықтан олардың ерітінділерінде Na2СО3 қоспасы болатындықтан, олардың концентрациялары есептеп табылған концентрацияға сәйкес болмайды. Сондықтан натрий гидроксидінің концентрациясын стандартты заттар (қымыз қышқылы, бензол қышқылы, калий бифталаты т.б.)арқылы анықтауға болады: 2 NaОН +Н2С2О4 = Na2С2О4 +2 H2O
Эквивалент массасы 1/2 М(Н2С2О42 H2O) . Қымыз қышқылының ерітіндісін СО2-сі жоқ дистилденген суда дайындау керек, себебі фенолфталеин индикаторымен титрлегенде (ол өте СО2-ге сезімтал, яғни ерітіндіде тағы Н2СО3 қышқылы пайда болады, сондықтан NaОН-тың артық мөлшері кетеді), дұрыс мән алынбайды.
Өзін өзі тексеру сұрақтары:
* Қышқыл-негіздік индикаторлар деген не, мысал келтіріңдер.
* Индикатор түсі өзгеретін интервал деген не, индикаторлық көрсеткіш деген не?
* Неге индикаторлық қателер пайда болады?
* Тамақ өнеркәсібінде қышқыл-негіздік титрлеудің қолданылуы.

Дәріс № 25 Редоксиметрия
Тотығу-тотықсыздану реакциясын пайдаланып титрлеу әдісі
Перманганатометрия, бихроматометрия, иодометрия
Тотығу-тотықсыздану реакциясын пайдаланып титрлеу әдісі
Редоксиметрияда тотығу-тотықсыздану реакциясы қолданылады, яғни жүйеде тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш болады. Мысалы,
Fe3+ + e --> Fe2+,
2CI- - 2e --> CI2, сондықтан тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбы
( Ox/Red) болады, яғни Fe3+/Fe2+ , CI2/2CI- т.б.
Тотығу-тотықсыздану реакциясының бағытын анықтау үшін редоксиметрияда сандық сипаттама ретінде тотығу-тотықсыздану потенциалы ( Е0Ox/Red) алынады.
Егер металл пластинкасын ( табақшасын) оның катионы бар
ерітіндіге батырса, металдың кристалдық торынан катиондар ерітіндінің жақын тұрған қабатына көшеді (тотығу процесі) не, керісінше, ерітіндіден катиондардың біраз бөлігі металл пластинкасы бетіне бөлініп, зарядсызданады ( тотықсыздану процесі). Осы 2 процестің қайсысы басымырақ болса, металл пластинкасында оң не теріс зарядтардың артық мөлшері пайда болады, ал металл бетіне жақын жердегі ерітінді қарама-қарсы зарядталады. Сондықтан металл-ерітінді шекарасында потенциалдар айырымы пайда болады, бірақ оның мәнін тікелей өлшеуге болмайды. Ол үшін гальваникалық элемент құру керек. Гальваникалық элемент (тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбынан тұратын) 2 жартылай элементтен құрылады. Тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбы потенциалының мәні тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш күшіне ғана байланысты емес, сонымен бірге олардың концентрациясына да байланысты. Егер концентрациялары бірдей және 1 моль/л болса, t = 25С, р = 1атм болса, ЕOx/Red деп белгілейді. Стандартты сутектік электродтың
E2H+/H2 = 0 деп алса, кез-келген тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбын сутектік электродпен салыстырып EOx/Red анықтайды. Ол мәндер <<Анықтамада>> болады. Стандартты сутектік электрод былай жасалады: шыны түтікке концентрациясы 1моль/л болатын күкірт қышқылын құйып,
<< борпылдаған>> платинамен жабылған платина электродын батырады да, газ тәріздес сутегін үрлейді, ол платина бетінде адсорбциаланады. Сонда ол сутектен жасалған электрод сияқты болады. Мысалы, Fe3+ +e --> Fe 2+ реакциясы үшін EFe3+/Fe2+ анықтауға оны стандартты сутектік электродпен гальваникалық элеменке біріктіреді. Бұл гальваникалық элемент жұмыс істегенде мына реакция жүреді:
2Fe3+ + H2 <--> 2Fe2+ + 2H+, электродтық потенциал 0,77в сонда
э.қ.к. = EFe3+/Fe2+ - E2H+/H2 = 0,77в, ал E2H+/H2 = 0 болғандықтан,
EFe[3+]/Fe[2+] = 0,77в болады. Сонымен, тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбының стандартты потенциалы көп болған сайын, оның тотықтырғыш түрі күштірек тотықтырғыш болады, ал тотықсыздандырғыш түрі әлсіз болады, яғни стандартты потенциалдың оң мәні көп болған сайын, жұптың тотықтырғыш түрі күшті тотықтырғыш, ал теріс мәні көп болған сайын, тотықсыздандырғыш түрі күшті тотықсыздандырғыш болады. Күшті тотықтырғыштарға қышқыл ортада MnO-4, E = 1.51в; Cr2O7 2-, E = 1.33в жатады. Мысалы, мына реакция бағытын анықтағанда CI2 + 2Fe2+ --> 2CI- + 2 Fe3+ стандартты потенциалдарын салыстырады: ECI2/ 2CI- = 1.33в, EFe3+ / Fe2+ = 0,77в, сондықтан СI2 тотықтырғыш болады, реакция оңға қарай жүреді. Тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш жұбының потенциалы олардың концентрацияларына, температураға да байланысты, бұл байланысты Нерст теңдеуі арқылы көрсетеді: EOx/Red = EOx/Red + RT/nF lnCOx /CRed
R = 8.313Дж/мольК; Т = 273К; Ғ = 96500Кл - Фарадей саны; n - электрон саны; 20С кезінде EOx/Red = EOx/Red + 0.058/n lg COx/Red , мысалы Fe3+/Fe2+ жұбы үшін: EFe3+ /Fe2+ = 0.77 + 0.058/1 lg CFe3+ /CFe2+, мына жұп
үшін Br2 /2Br- : EBr2/2Br- = 1.08 + 0.058/2 lgCBr2 /C2Br- . Zn2+/Zn жұбы үшін, Zn - суда ерімейді, оның концентрациясы тұрақты, сондықтан Е мәніне кіреді. Олай болса, EZn2+/Zn = - 0.76 + 0.058/2 lg CZn2+ . Егер реакциялар былай жүрсе:
MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O.
Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7 H2O.
EMnO-4/Mn2+ = 1.51 +0.058/5 lg CMnO4- C8 H+ /CMn2+ .
ECr2O72- /2Cr3+ = 1.33 + 0.058/6 lg CCr2O72- СН+ /С2Сr3+ Бұл теңдеулерден ерітінділердегі Н+ концентрациясы EOx/Red мәніне әсер ететіндігі көрінеді. Егер реакция былай жүрсе, 2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2
ECu2+/Cu+ = 0.15в деп қарамай ECu2+/CuI = 0.86в деп қарау керек, сонда
E = E + 0.058 lg CCu2+ CI- . EI2/2I- = 0.54в, сондықтан тотықтырғыш ретінде Сu2+ алынады.
Тотығу-тотықсыздану реакциясы қайтымсыз болу үшін, реакцияның тепе-теңдік константасы үлкен шама болуы керек.
Fe3+ + Sn2+ <--> Fe2+ + Sn4+ , бұл реакцияда Fe3+ , Sn4+ - тотықтырғыш бола алады; Sn2+ , Fe2+ - тотықсыздандырғыш.
EFe3+/Fe2+ = 0.77в; ESn4+/Sn2+ = 0.15в, бұл мәндерден Fe3+ күшті тотықтырғыш екені көрінеді. lg K = ( E1Ox/Red - E2Ox/Red ) n / 0.058; lgK 0 және К 1 болса, тура реакция ; lg К0 және К 0 болса, кері реакция жүреді.
Қышқыл-негіздік титрлеу әдісі сияқты, редоксиметрияда да индикатор таңдау үшін титрлеу қисығын құрады. Титрлеу процесінде қосылған тотықтырғыштың не тотықсыздандырғыштың көлеміне байланысты ЕOx/Red өзгереді. Редоксиметрияда индикатор қолданбай да анализ жүргізуге болады. Мысалы, MnO4- - қызыл; Mn2+ - түссіз; I2 - бурыл; I- - түссіз. Бірақ редоксиметрия көбінесе индикатор қатысында жүреді. Индикаторларды 2 топқа бөледі:
* Тотықтырғышпен не тотықсыздандырғышпен арнайы (ерекше) реакцияға түсетін индикаторлар. Мысалы,
Fe3+ + 3 NH4 SCN --> Fe(SCN)3 - қызыл +3 NH4+; I2 + крахмал --> көк түсті комплекс қосылыс.
* Редокс-индикаторлар: дифениламин; N-фенилантранил қышқылы; ферроин.

Перманганатометрия. Бихроматометрия. Иодометрия.
KMnO4 --> K+ + MnO4- , MnO4- - күшті тотықтырғыш , ол реакция ортасына байланысты тотықсызданады: қышқыл ортада
MnO4- + 5e + 8H+--> Mn2+ + 4H2 O E = 1.51в, mэ = M(KMnO4)/5 = 31.5г/моль. Негіздік, бейтарап ортада MnO4- + 3e + 3H2O-->MnO(OH)2 +4OH-
mэкв. = M( KMnO4)/3 = 52.68г/моль, E = 0.59в.
Бұл реакциялардан KMnO4 - тің қышқыл ортадағы тотықтырғыш қабілетінің жоғарылылығын көруге болады. Сонымен бірге түссіз Mn2+ - ионы түзіледі,сондықтан эквивалент нүктені анықтау қиындық туғызбайды. Перманганатометрия әдісі индикаторсыз жүреді. Перманганатта әр уақытта MnO2 қоспасы болады және күн сәулесінен, тотықсыздандырғыштар әсерінен тез айрылады,сондықтан оның концентрациясы алғашқы уақытта тез азаяды. Перманганат концентрациясын 7-10 күн өткен соң ғана анықтайды. Перманганат ерітіндісін қоңыр түсті шыны ыдыста, қараңгы жерде сақтау қажет. Перманганаттың 0,02-0,05н. ерітіндісін титрлеуге қолданады.
KMnO4 ерітіндісінің титрін H2C2O4 2H2O, Na2C2O4 ерітінділері арқылы анықтайды.
2MnO4- + 5C2 O42- + 16H+ --> 2 Mn2+ +8H2O + 10CO2
C2O42- - 2e --> 2CO2
MnO4- - 5e +8H+ --> Mn2+ + 4H2O
mэкв.Na2C2O4 = 134/2; mэкв.H2C2O4 2H2O = 126.06/2.
Бихроматометрия әдісінің негізінде мына реакция жатыр:
Cr2O72- + 14H+ +6e --> 2Cr3+ + 7H2O. E = 1.33в.
Қышқыл орта ретінде HCI ,H2SO4 ерітінділерін алады.
ECI2/2CI- = 1.36в. Потенциалдар мәні жақын болғандықтан, хлорид-ионы тотығуы мүмкін, сондықтан қышқыл орта жасау үшін 2н. күкірт қышқылы қолданылады. (Перманганатометрияда тұз қышқылы ерітіндісін қышқыл орта жасауға алуға болмайды).
Калий бихроматының калий перманганатына қарағанда артықшылығы:
* Қайда кристалдау әдісін қолданып, химиялық таза, формуласына сәйкес K2Cr2O7 алуға болады, сондықтан өлшенген сынамадан оның титрленген(стандартты) ерітіндісін дайындауға болады.
* Калий бихроматы тұрақты қосылыс, қайнатқаннан, ерітіндіге қышқыл құйғаннан, көп уақытқа сақтағаннан оның титрі өзгермейді. Бихромат түсі тоқ сары, бірақ тотықсызданғанда жасыл түсті Cr3+ - ион түзіледі, сондықтан эквивалент нүктені анықтағанда қиындық туады.
Иодометрия әдісінде I2 + 2e <--> 2I- тотығу-тотықсыздану процесі қолданылады. Стандартты потенциалы 0,54в, сондықтан бұл жұпты тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш ретінде де қолдануға болады, себебі потенциалдар кестесінің орта шенінде орналасқан. Иодометриялық анықтауды жүргізу жағдайлары:
* I2 /2I- жұбының потенциалы үлкен емес болғандықтан көптеген иодометриялық реакциялар қайтымды.
* Йод - ұшқыш зат болғандықтан, титрлеуді суық жағдайда жүргізеді, сонымен бірге температура жоғарылағанда крахмалдың сезімталдығы кемиді.
* Иодометриялық титрлеуді сілтілік ортада жүргізуге болмайды, себебі йод сілтімен әрекеттеседі: I2 +2OH--->IO- + I- + H2O. Бөлінген гипоиодид иодометрияда қолданылатын натрий тиосульфатымен әрекеттеседі:
S2O32- +4IO- + 2OH- --> 4I- + 2SO42- + H2O, сондықтан анализ нәтижесі дәл болмайды.
* Анықталатын тотықтырғыш пен I- -ионы арасындағы реакция баяу жүреді, сондықтан реакция аяқталу үшін 5 минуттай қараңғы жерде ұстау керек, сонымен бірге қараңғы жерде ұстағанда жарық әсерінен жүретін мына реакция 4I- +4H+ +O2 <-->2 I2 +2H2O болмайды.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары:
+ Тотығу-тотықсыздану потенциалдары деген не, олар қалай анықталады және нені сипаттайды?
+ Тотығу-тотықсыздану индикаторлары деген не, олардың түсінің өзгеруіне қандай химиялық процесс әсер етеді?
+ Тотығу-тотықсыздану реакцияларының жылдамдығына қандай факторлар әсер етеді?
4.Не себепті перманганат концентрациясын 7-10 күн өткен соң ғана анықтайды?
5. Бихроматометрия әдісінің перманганатометрия әдісінен артықшылығы.
6.Неге иодометрияда йод-иодид-иондары жұбы тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та бола алады?
7.Не себепті иодометрияда титрлеуді тек 5 минуттай уақыт өткен соң ғана жүргізеді?
8.Тотығу-тотықсыздану потенциалдары деген не, олар қалай анықталады және нені сипаттайды?
9.Тотығу-тотықсыздану индикаторлары деген не, олардың түсінің өзгеруіне қандай химиялық процесс әсер етеді?
10.Тотығу-тотықсыздану реакцияларының жылдамдығына қандай факторлар әсер етеді?
Дәріс №26. Комплексонометрия
Комплексонометриялық титрлеу

Коваленттік не иондық байланыс арқылы атомдардан молекулалық қосылыс түзілсе, олар бірінші ретті деп аталады. Бірінші ретті қосылыстардың электронейтрал молекулаларының өзара әрекеттесуінен түзілген көптеген қосылыстар болады. Оларды жоғары ретті молекулалар немесе комплексті қосылыстар деп атайды: NH3 + HCl --> NH3::HCl --> NH4Cl
Комплекс қосылыстағы химиялық байланыстың түзілу механизмін қарастырып, комплекс қосылысқа анықтама беруге болады. Мысалы: NH4Cl молекуласы қалай түзіледі
Барлық комплекс қосылыстарда донорлы-акцепторлы (д.-а.) байланыс болады. Комплексті қосылыстар дегеніміз донорлы-акцепторлы байланыс арқылы түзілетін жоғарғы ретті қосылыстар.
Комплексті қосылыстарда:
* Комплекс түзуші, олар көбінесе оң зарядталған металл иондары болады, көбінесе d-элементтері жатады.
* Комплекс түзушінің маңайында лигандтар орналасады, олар теріс зарядталған аниондар немесе электронейтрал молекулалар.
* Лигандтар саны координациялық сан деп аталады.
* Комплекс түзуші мен лигандтар комплексті қосылыстарының ішкі сферасын түзеді, ол квадрат жақшаға алынады.
* Ішкі сфераға кірмеген иондар сыртқы сфераны құрайды.
2. Катионды комплексті қосылысты атағанда, алдымен катионның, одан соң анионның атын атайды. Ішкі сферада лигандалар түрінде электронейтрал молекулалар болса, олардың аттарын өзгеріссіз атайды. Мысалы: С6Н6- бензол, С2Н4- этилен, N2Н4- гидразин, Н2О- аква, NН3-аммин. Саны бірнешеу болса, олардың санын грек тілінде көрсетеді: 2-ди, 3-три, 4-тетра, 5-пента, 6-гекса, 7-гепта, 8-окта. Ішкі сфераға кіретін анион- лигандтарының аттарын атау үшін олардың әрқайсысының аттарына <<О>> жұрнағы қосылып айтылады. Мысалы, бромо-Br[-], О2 -- оксо, N3 -- нитридо, ОН -- гидроксо, СN -- циано, СО32 -- карбонато, РО43 -- фосфато, S2O32--тиосульфато, С2О42 -- оксалато т.б.
Осыдан кейін комплекс түзушінің атын ілік септігінде атап, оның атынан кейін рим сандарымен жақша ішінде комплекс түзушінің зарядын көрсетеді. Ең соңында сыртқы сферадағы анионның атына <<ы>>, <<і>> деген жалғаулары қосып айтылады.
[Ag(NH3)2]Cl- диаммин күміс (І) хлориді;
[Cu(H2O)4]SO4∙H2O- тетрааква мыс (ІІ) сульфат гидраты;
[Pt(H2O)(NH3)2OH]NO3- гидроксодиамминаква платина (ІҮ) нитраты;
[Ru(SO2)(NH3)4Cl]Cl- хлоротетраммин күкірт диоксид рутений (ІІ) хлориді.
Құрамында комплексті анионы болатын қосылысты былай атайды: алдымен сыртқы сферасының катионының атын ілік септікте айтады. Бұдан соң жоғарғы айтылған ретімен лигандтардың атын атайды. Комплекс түзушінің латын атына <<аты>> деген жұрнақ қосады.
K[Ag(CN)2]- калий дицианоаргентаты (ІІ);
Na3[Co(NO2)6]- натрий гексанитрокобальтаты (ІІ);
K3[Ni(NO)2(S2O3)2]- калий дитиосульфатодинитрозилникеляты (ІІ).
Сыртқы сферасы жоқ нейтрал комплекстерінің аттарын атау үшін алдымен лигандтардың аты, онан кейін атау септігіндегі комплекс түзушінің қазақша аты келтіріледі де, оның тотығу дәрежесі көрсетілмейді.
[Co(NH3)3Cl]- трихлоротриаммин кобальт;
[Ru(H2O)(NH3)4SO3]- сульфиттетраамминаква рутений.
10.2 Комплексті қосылыстардың диссоциациясы.Тұрақсыздық константасы
Комплексті қосылыстардың сыртқы және ішкі сфераларының арасындағы байланыстар иондық болғандықтан, суда еріткенде, олар комплексті ион мен қарапайым сыртқы сфераның иондарына ыдырайды:
[Ag(NH3)2]Cl--> [Ag(NH3)2]+ + Cl-
K[Ag(CN)2] --> K+ + [Ag(CN)2]-
Түзілген комплексті иондар өте аз мөлшерде өздерінің құрамына кіретін бөлшектерге (иондарға, молекулаларға) ыдырайды.
[Ag(NH3)2]+ <--> Ag+ + 2NH3
[Ag(CN)2]- <--> Ag+ + 2CN-
Комплексті иондардың диссоциациясы аз мөлшерде жүретін қайтымды процесс болғандықтан, оларға массалар әсерлесу заңын қолдануға болады және процестер сан жағынан диссоциация константасы арқылы анықталады:
Кт.з.= ([Ag+]∙[NH3]2)/[Ag(NH3)2]+ =6,8∙10-8
Кт.з. = ([Ag+]∙[CN-]2)/[Ag(CN)2]- =1,0∙10-21
Келтірілген комплекс иондарының диссоциациялану константаларын тұрақсыздық константасы Кт.з. деп атайды. Тұрақсыздық константаларының сандық мәндері комплексті иондардың тұрақтылығын немесе беріктігін көрсетеді. Кт.з. пайдаланып, комплексті қосылыстың арасындағы реакция қай бағытта жүретінін анықтауға болады.
Комплексонометриялық титрлеу
Комплексонометриялық титрлеу тәсілі анықталатын қосылыстың титрантпен комплекс тұзу реакциясына негізделген, реакция жоғары жылдамдықпен, стехиометриялық және санды(толық) жүруі тиісті.
1944 ж. Шварценбах комплекс түзуші реагент ретінде аминокарбон қышқылдарының туындыларын пайдалануды ұсынған. Оларды комплексондар деп атаған. Комплексондарды титрант ретінде пайдалану анықталатын қосылыстардың санын көбейтті және іс жүзінде кеңінен қолданылатын болды. Бұл тәсіл пайдаланылатын титранттарға байланысты комплексонометрия деп аталады.Комплексонометрия тәсілінде ең жиі пайдаланылатын титрант комплексон III, немесе трилон Б, немесе ЭДТА-этилендиаминтетра сірке қышқылының екі натрийлі тұзы. Ол көптеген металл-иондарымен тұрақтылығы жоғары комплекстер түзеді. Комплекстердің тұрақтылығы ерітіндінің рН -ына тәуелді, соңдықтан титрлеуде бұл факторды еске алған жөн. Титрлеудің соңғы нүктесін анықтау үшін металлохромды индикаторлар қолданылады, олар анықталатын металл-иондарымен комплексонға қарағанда тұрақтылығы төмен комплекстер түзеді, сонымен қатар комплекстердің түсі индикатордың өз түсіне қарағанда өзгеше болуы тиісті.
Комплексонометриялық тәсіл өте сезімтал, дәл және тез орындалады, іріктеу қасиеті де жоғары, сондықтан химиялық анализде кеңінен пайдаланылады. Оны құймаларды, кендерді, тағам өнімдерін зерттеуге қолданады. Оның бір ерекше қасиеті - ерітіндінің рН-ын өзгерте отырып, бір ерітіндіден бірнеше катионды анықтауға мүмкіндік беретіндігі. Осы қасиеті Са2+ мен Мg2+ иондарын олардың қоспасынан комплексонометриялық тәсілмен анықтауға мүмкіндік береді.
Комплексонометриялық тәсілмен аниондарды да анықтауға болады, ол үшін оларды бір катионмен тұнбаға түсіріп алу қажет, сосын катионның артық мөлшерін комплексон ерітіндісімен титрлейді.
Өзін- өзі тексеру сұрақтары:
* Комплексондардың формулаларын, құрылымын, металл-иондарымен реакцияларын, комплекстердің құрылымын айту керек.
* Әрекеттесетін қосылыстардың эквиваленттік факторын және эквиваленттің молярлы массасын есептеу керек.
* Металлохромды индикаторлар деген не?
* Комплексонометриялық титрлеуде рН әсері;
* Комплексонометриялық тәсілдер: тура, кері, орынбасу т.б.
* Комплексонометриялық тәсілдің мүмкіншілігі.
7.Комплекс түзуші заттың тотығу дәрежесі мен координациялық санын көрсетіңдер. Комплекс қосылыстарды атаңдар: K[AuBr4], K2[Cd(CN)4], [Pt(NH3)2Cl2], K[Cr(SO4)2], Na3[Ag(S2O3)2]. Комплекс қосылыстың диссоциацияларын жазыңдар.
8.Комплекс қосылыстарды жазып, оларды атаңдар: PtCl4∙6NH3, PtCl4∙5NH3, PtCl4∙∙4NH3, Co(NO3)3∙6NH3, Co(NO2)3∙KNO2∙2NH3.
9.Қай негіз күштірек: [Cu(NH3)4](OH)2 не Cu(OH)2 ме?
10.Қай комплекс ион тұрақтырақ: [Zn(NH3)4]2+ не [Cd(NH3)4]2+?
[Co(NH3)4]2+ не [Co(NH3)4]3+?

Дәріс № 27,28 Потенциометрия. Потенциометриялық титрлеу

Потенциометриялық әдіс гальваникалық элементтердің электр қозғаушы күшін өлшеуге негізделген. Гальваникалық элементте бір ерітіндіге не екі әртүрлі ерітіндіге батырылған 2 электрод болады. Екі ерітінді өзара сұйық контакт арқылы қосылады. Анықталатын ионның концентрациясына потенциалы тәуелді электрод - индикаторлы деп аталады, оның потенциалын өлшеу үшін ерітіндіге салыстырмалы электрод салады. Салыстырмалы электродтың потенциалы анықталатын ион концентрациясына тәуелді емес. Потенциометрия әдісі Нернст теңдеуіне сүйенеді.
Потенциометрияда индикаторлық электродтың 2 класы қолданылады: 1) электрон алмасатын электродтар - фазалар арасындағы шекарада электрондар қатысында реакциялар жүреді; 2) ионалмасатын, ионселективті электродтар - фазалар арасындағы шекарада ионалмасу реакциялары жүреді. Ионселективті электродтар ішіндегі ең маңыздысы - шыны электродтар: шар тәрізді, өте жұқа, құрамы 22% Na2O, 6% CaO, 72% SiO2 тұратын шыны ыдысқа 0,1М НСІ құйып, AgCI - мен жабылған хлор күміс электродын батырады. Сонда оның кестесі:
Ag,AgCI│HCI (0,1М) ║шыны ║анықталатын ерітінді ║КСІ│AgCI,Ag
Шыны электродты жұмыс алдында 0,1М НСІ ерітіндісінде 8 сағаттай ұстайды. Шыны электродтың қалыңдығы 0,1мм, сондықтан оны сүртуге болмайды. Потенциалды өлшеу үшін потенциометрлер қолданылады: шкаласы милливольтты, рН-ты көрсетеді. Потенциометрия әдісінде тура потенциометрия және потенциометриялық титрлеу қолданылады. Титрлеу әдісінің дәлдігі жоғары, себебі эквивалент нүкте (э.н.)тұсында аз ғана концентрацияның өзгеруіне индикатор электроды потенциалының үлкен өзгерісі сәйкес келеді. Э.н. - ге жақындағанда титранттан аздап құю керек. Потенциометрия әдісінде де реакцияның барлық түрін қолдануға болады: бейтараптау, тотығу-тотықсыздану, комплекс түзу, тұнбаға түсіру. Э.н. анықтау үшін Е = f ( V) не рН = f (V) графиктерін құрады (интегралды қисық), ал дәлірек э.н. табу үшін ∆Е/∆V = f (V) не ∆рН/∆V = f (V) (дифференциалды қисық) графиктерін құрады. Бұл әдістің жетістіктері: тез және қарапайым , лай және түсті ерітінділерде де анализ жасауға болады. Әдістің қатесі 0,5-1% арасында. Қазіргі кезде көптеген иондарға арналған ионселективті электродтар бар.

Дәріс №29,30. Вольтамперометрия. Амперометриялық титрлеу. Кулонометриялық анализ

Вольтамперометрия. Амперометриялық титрлеу
Сырттан берген кернеуге байланысты электролиттік ұяшық арқылы өткен тоқты тіркеуге және оны зерттеуге арналған әдіс - вольтамперометрия (полярография). Бұл әдістің негізінде электролиз процесі жатыр. Полярографияда да 2 электрод қолданылады: бір электродтың бет өлшемі өте кішкене (микроэлектрод), екіншісінікі - үлкен болады. Анықталатын зат бір электродтың бетінде не тотығады, не тотықсызданады. Салыстырмалы электрод ретінде қаныққан каломель (Hg2CI2) электроды не электролизер түбінде жататын сынап қабаты қолданылады. Индикаторлық электрод ретінде тамшылайтын сынап электроды, микродискалық платина электроды, айналатын не стационар графит электроды қолданылады. Осы электродтарға сыртқы тұрақты тоқ беретін электр көзінен бір қалыпты өзгеретін кернеу беріледі. Беті үлкен электродта тоқ тығыздығы (I,А/S,см2) өте аз болады, сондықтан оның потенциалы тұрақты деуге болады, ал микроэлектродта (беті өте кішкене болғандықтан), тоқ тығыздығы (I/S) бірсыпыра болады. Олай болса, полярография кезінде тек микроэлектрод поляризацияланады, яғни өзінің тепе-теңдік потенциалын өзгертеді. Сонымен сырттан кернеу (Е) катод потенциалының (тамшылайтын электрод), анод потенциалының (салыстырмалы электрод) өзгеруіне және ерітінді кедергісін жеңуге жұмсалады: Е = ЕК - ЕА + IR .
Анализге түсетін ерітіндінің кедергісін азайту үшін индифферентті электролит - фон ( қышқыл, сілті, тұз, буфер ерітінділер) қосады, сонымен сыртқы кернеу тек ЕК өзгерісіне жұмсалады. Егер индикатор электродында (тамшылайтын сынап электроды) кернеу мен тоқ байланысы арасында график тұрғызса, оны полярограмма деп атайды. Толқынның ортасына сәйкес келетін потенциалды (Е1/2)- жартылай толқын потенциалы деп атайды, ол анықталатын зат табиғатына байланысты, сондықтан сапалық анализде қолданылады, ал толқын биіктігі оның концентрациясына тәуелді. Сондықтан полярография аналитикалық химияда сапалық және сандық анализде қолданылады. Полярография әдісінде сандық анализ жасау үшін Илькович теңдеуі қолданылады. Imax = Id =605nC0D1/2m2/3τ1/6.
D-диффузиялық коэффициент, m - капиллярдан 1 секундта ағатын сынап массасы,г; τ тамшы периоды; С0 - концентрациясы; m2/3 τ1/6 - капилляр сипаттамасы; m, τ - капилляр диаметріне байланысты: Id = kC0 .
Катодта жүретін процесс: Men+ + ne Me (сынапта еру,амальгама). Анодта : Hg - 2e = Hg2+ түзілген сынап ионы ерітіндідегі CI--мен Hg2CI2 түзеді. Егер ерітіндіде бірнеше элемент катиондары болса, полярограммада сонша толқын болуы мүмкін, егер Е1/2 мәндерінде айырмашылық болса. Сандық анализде анықталатын затты табу үшін 1. градуирлік график әдісі;
2. стандарттар әдісі; 3. концентрациясы белгілі катион ерітіндісін қосу әдісі қолданылады: 1. Градуирлік график әдісінде 4-5 концентрациясы белгілі ерітінділер дайындап, полярограммаларын түсіреді де һ = f (C) графигік құрады, анықталатын зат ерітіндісінің полярогаммасынан һ тауып, графиктен С, яғни концентрациясын табады. 2.Стандарттар әдісінде градуирлік график құрмай, тек стандартты ерітінді мен анализденетін ерітінді үшін полярограмманың һ салыстырады: Сх = Сстһх/һст.
* Полярограмма түсіріп алған соң, анықталатын ерітіндінің белгілі мөлшерін қосып тағы да полярограмма түсіреді. Анықталатын зат концентрациясын Сх деп, оның биіктігін һ1 деп, стандартты ерітіндіден қосылған концентрацияны Сқос. деп (Сх+Сқос.), оның биіктігін һ2 деп
Сх = Сқос.һ1/ һ2-һ1 анықтайды.
Полярография әдісінің жетістіктері: 1. әдіс сезімтал - 10-5 - 10-6М концентрация анықталады; 2. дәлдігі жоғары ( 3% салыстырмалы қате);
3. егер Е1/2 мәндерінде үлкен айырмашылық болса, онда бір ерітіндіден бір уақытта бірнеше катион анықталады.
Амперометриялық титрлеуде Id = f (C) графигін құру арқылы анықталатын заттың концентрациясын табады. Индикатор электродына Id мәніне сәйкес потенциалды не Е1/2 потенциал мәнін қояды. Электролизердегі тотығатын не тотықсызданатын (электроактивті) анықталатын затқа онымен әрекеттесіп, концентрациясын азайтатын титрант қосады да, тоқтың өзгерісін жазады, сонда амперометриялық титрлеу қисығы пайда болады. Екі қисықтың қилысқан жері э.н. сәйкес келеді. Амперометриялық титрлеу әдісінде электроактивті тек анықталатын зат қана болуы қажет емес, сол сияқты титрант та, реакция нәтижесінде түзілген зат та электроактивті болулары мүмкін, сондықтан титрлеу қисықтары әртүрлі болады. Бұл әдісте индикаторлық электрод ретінде айнымалы платинадан, графиттен жасалған электродтар қолданылады. Амперометриялық титрлеуде реакцияның барлық түрлері ( комплекс түзу, тұнбаға түсіру, тотығу-тотықсыздану) қолданылады. Жұмысты бастамас бұрын реостат арқылы Id мәніне сәйкес потенциалды не Е1/2 мәнін вольтметрге қояды. Титрлеуде э.н. соң тағы 2-3 нүкте алса жеткілікті. Мысалы, амперометриялық титрлеу арқылы мысты(II) анықтағанда Е1/2 = 0,53в, сол кезде Cu2+ + e --> Cu+ реакциясы жүреді. Ерітіндіде еріп жүрген оттегі О2 + 4е --> 2О2- процесіне түспес үшін
2н. 25 мл H2 SO4 (фон) құяды. Мына реакция әсерінен мыс(II) мөлшеріне сәйкес келетін йод бөлінеді: 2Cu2+ + 4KI = Cu2I2 + I2 + 4 K+ ; Cu2+ +e --> Cu+ болғандықтан mэкв. = А(Сu)/1, яғни 63,5г/моль. Бөлінген йодты натрий тиосульфатымен титрлеу арқылы мыс массасы анықталады.
Әдістің жетістігі: экспресс әдіс; қарапайым әдіс; аппаратуралары - миллиамперметр, реостат, тұрақты тоқ көзі - 1,5-2 в беретін аккумулятор, вольтметр.
3)Амперометриялық әдіс.
Ерітіндіге тамшылы сынап капиллярды немесе қатты электрод батырады да полярографиялық токты өлшейді. Ток күші заттың ерітіндідегі концентрациясына пропорционал. Электролиз соңында зат түгелдей электролизденіп біткен соң ток күші нольге дейін азаяды. Эквивалентті нүктеге жеткен кезде секундомерді тоқтатады.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары:
* Полярография әдісінің негізі, қолданылатын электродтар ерекшеліктері.
* Жарты толқын потенциалының мәні, оған әсер ететін факторлар.
* Илькович теңдеуіне кіретін өлшемдер.
* Полярографияда сандық анализ жүргізу үшін қолданылатын әдістер.
Амперометриялық титрлеу әдісінің негізі, алынатын графиктер түрі
Дәріс 31,32 Абсорбционды спектроскопия. Фотометриялық (спектрофотометриялық)титрлеу
Абсорбционды спектроскопия.Фотометриялық ( спектрофотометриялық)титрлеу
Абсорбционды спектроскопия. Жарық ( микробөлшектер) 2 түрлі табиғат көрсетеді: толқындық және корпускулдық. Толқындық қасиеті интерференциялық, дифракциялық, шағылу, шашырау, сыну құбылыстарын береді. Электромагнитті толқын мынадай параметрлермен сипатталады:
ν - жиілік - электр өрісінің 1 секунтта тербелу саны, с-1 ( герц);
λ - толқын ұзындығы, нм;
Корпускулдық (кванттық) қасиет - микробөлшектер (сәуле) фотоннан тұрады. Фотонның энергиясы, массасы, толқын ұзындығы өзара байланысты. Е = mc2 = һν не Е = һс/λ , һ - Планк тұрақтысы,
һ = 6,62710-27 эрг. с = 6,610-34 Джс = 4,110-15 эВс
Электромагнитті сәуле толқын ұзындығына байланысты ультракүлгін (10- 380нм), инфрақызыл (750 - 105 нм), көрінетін жарық (380- 750нм) т.б. болып бөлінеді.
Заттардың УК, ИҚ, көрінетін сәулелермен әрекеттесуіне (сәулелерді жұтуына) негізделген әдісті абсорбционды спектроскопия (спектрофотометрия) деп атайды.
Толқын ұзындықтарының ( не жиіліктерінің) жиынтығы - сәуленің электромагнитті спектрі деп аталады.
Біртекті жүйелердің электромагнитті сәулені жұтуы.
Молекуланың ішкі энергиясы Е = Еэл. + Еқоз.+ Еайн.
Еэл - электрондар қозғалысының энергиясы;
Еқоз. - ядролардың бір-біріне қатысты қозғалу энергиясы;
Еайн. - бүкіл молекуланың айналу энергиясы.
Молекулаға сырттан әсер етілсе, ол жоғарғы энергетикалық деңгейге көшеді. Осы кезде электрондық жүйеде өзгеріс болады, спектр пайда болады. Молекула (атом ) сырттан энергия алғанда оның белгілі спектр аймағын жұтса, абсорбционды , ал өзінен спектрдің белгілі аймағын шығарса, эмиссионды спектральды анализ деп аталады. Көзге көрінетін сәуле 380 ... 750 нм аралығында, яғни қызыл, тоқ сары, сары, жасыл, көгілдір, көк, күлгін болып 7 түске бөлінеді - полихроматты шоқ.
Абсорбционды спектральдық анализде монохроматты шоқпен жұмыс істейді. Затқа (объектке) монохроматты электромагнитті сәуле түскенде оның бір бөлігі жұтылады, бір бөлігі шағылады, бір бөлігі сол заттан өтеді:
I0 = Il + Ia + Ir , мұндағы I0 - объектке түскен алғашқы сәуле интенсивтігі;
Il - өткен сәуле интенсивтілігі; Ia - жұтылған сәуле интенсивтілігі; Ir - кювета қабырғалары мен ерітіндіден (еріткіштен) шағылған сәуле интенсивтігі. Әр уақытта бірдей кювета алып және салыстырмалы ерітінді дайындап Ir есепке алмауға болады. Монохроматты сәуле алу үшін светофильтрлер, монохроматорлар қолданылады.
Il /Io - өткізу, Т деп белгілейді, ол ерітінді түскен сәуленің қанша бөлігін өткізгенін көрсетеді. Егер ерітінді мөлдір болса, Т 100% болады, абсолютті мөлдір болмаса, Т= 0. Егер lg Io / Il деп алса, оптикалық тығыздық ( А не D деп белгіленеді) болады. Абсолютті мөлдір ерітінді үшін А = 0, өткізу мен оптикалық тығыздық арасындағы байланысты былай көрсетеді: А = lg 1/T , бұдан А = 2 - lg T. 1729ж. Бугер, 1760ж. Ламберт жұтатын ерітіндінің қалыңдығы мен монохроматты электромагнитті сәуленің арасындағы байланысты айтты (жұтудың 1 заңы): Жарықтың жұтылуы түскен сәуле интенсивтігіне байланысты емес. Сәуле жұтуының II заңын 1852ж. Бер ашты: Электромагнитті сәуленің жұтылуы жұтатын заттың бөлшектерінің санына тура пропорционал. Осы 2 заңды біріктіріп, электромагнитті сәуле жұтылуының негізгі заңы деп атайды, не Бугер-Бер-Ламберт заңы деп аталады. Il = Io10- lc не
lg Io/Il = lc, А = lc. Егер l = 1 см, С = 1моль/л болса, А = , жұтудың молярлы коэффициенті деп аталады, оның мәні кювета қалыңдығы ( l) мен концентрацияға ( С) тәуелді емес. А = lC байланысын графикалық түрде көрсетсе, градуирлік график алынады. = A/ lC, заттың жарықты жұту қабілеттілігін көрсетеді, оның максимал мәні 105 - ке дейін жетеді. мәні әр түрлі түсті ерітінділер үшін <<Анықтамаларда>> беріледі, оның мәні жоғары болған сайын әдістің сезімталдығы жоғары болады. Бугер-Бер- Ламберт заңына қосымша аддитивтік заң бар: ерітіндіде болатын басқа заттарға (оларда электромагнитті сәулені жұтса да) әр заттың электромагнитті сәулені жұтуы тәуелді емес. Өзара әрекеттеспейтін компоненттер қоспасының белгілі бір толқын ұзындығындағы оптикалық тығыздығы
А = ilCi - жеке компоненттердің оптикалық тығыздықтарының қосындысына тең. Толқын ұзындығына байланысты жұту әр түрлі болатындықтан, мәні λ байланысты өзгереді.
Фотометриялық ( спектрофотометриялық) титрлеу
Бұл әдісте де Бугер-Бер-Ламберт заңы қолданылады, ол үшін не титрант, не анықталатын зат ерітіндісі, не титрант та, анықталатын заттың ерітіндісі де жарық жұтыуы керек, яғни түсті ерітінді болуы қажет. Оптикалық тығыздықтың көлемге тәуелділігі арасындағы байланыс бойынша график құрылады. Эквивалент нүктені анықтап, кеткен көлемді табады.
Абсорбционды спектроскопияның жетістіктері:
1. Сезімталдылығы;
2. Анализ нәтижесінің қайталанылулығы, яғни қатенің аз болуы, ол үшін ерітінді концентрациясы оптикалық тығыздық мәні А = 0,2 - 1,2 арасында болатындай етіп дайындалуы керек.
3. Әдіс тез орындалады және өте көп заттарды анықтауға болады, яғни бір элементтің өзіне көптеген түсті ерітінді беретін реактивтер белгілі.
Фотометриялық әдістің нәтижесі дұрыс болуы үшін жарық монохроматты болуы керек, ерітіндіде басқа реакциялар жүрмеуі қажет.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары:
* Абсорбционды және эмиссионды спектральды анализ қалай орындалады?
* Монохроматты жарық қалай алынады?
* Фотометрияның негізгі заңын айтыңдар.
* Бугер-Бер-Ламберт заңынан қандай жағдайда ауытқу байқалады?
Аддитивтік заңды қандай жағдайда қолданады?
Дәріс № 33 Хроматография
Хроматография, негізгі түсінікте
Хроматографиялық анализ

Хроматография, негізгі түсініктері
Хроматография - араласпайтын екі фазадан - жылжитын және жылжымайтын - тұрады. Хроматография - заттарды бөлу, айқындау, анықтау әдісі. Хроматографиялық процесс заттардың табиғатына және концентрациясына байланысты.
Хроматографиялық процесс - қозғалмайтын фаза арқылы бөлінетін компоненттері бар қозғалатын фазадағы қоспаның жылжуы.
Қозғалатын фаза анализденетін заттары бар ерітінді не газ болуы мүмкін. Қозғалмайтын фаза қатты зат не қатты затта (носитель)адсорбциаланған сұйық зат болуы мүмкін. Қозғалмайтын фаза арқылы қозғалатын фаза жылжығанда оның құрамындығы заттар қозғалмайтын фазада сорбциалану қабілетіне байланысты жұтылады. Сондықтан қозғалмайтын фазаны сорбент деп атайды. Сорбциалану қабілеттеріне байланысты заттар бөлінеді.
Хроматографиялық әдіс бағаналы (колонкалы) және жазықтықты болып бөлінеді. Бағаналы әдісте бағаналар, жазықты хроматографияда арнайы қағаз не сорбенттің жұқа қабаты қолданылады.
Заттарды бағаналардағы сорбентте бөлудің бірнеше тәсілдері бар. Ерітінді не газ күйіндегі сынаманы (қоспаны) сорбенті бар бағана арқылы өткізгенде сорбциалануына байланысты заттар зона түзіп орналасады, оны ішкі хроматография деп атайды. Егер заттар түсті зоналар түзсе, қоспадағы заттарды сапалық анализдеуге болады.
Егер қоспа компоненттері түссіз болса және әр зонадағы компоненттерді сандық анализдеу керек болса, фронтальды және элюентті хроматографиялар қолданылыды. Фронтальды хроматографияда алдымен сорбент арқылы бағанадан еріткішті өткізеді де толассыз заттар қоспасының ерітіндісін өткізеді. Бағанадан шыққан ерітіндіні элюат деп атайды. Алдымен таза күйінде ең нашар сорбциаланатын компонент шығады, келесі өлшемде (порция) көбірек сорбциаланатын компоненттер қоспасы шығады. Сонымен, таза күйінде тек ең нашар сорбциаланатын бір ғана затты бөліп алуға болады. Сондықтан бұл әдіс негізінен заттарды бөлуге емес, концентрлеуге қолданылады.Элюентті хроматографияда бағанадан қоспаны өткізеді де еріткішпен (элюентпен) жуады.
Заттардың сорбциалануына байланысты элюентпен бағана бойымен компоненттер жылжиды, алдымен бағанадан ең нашар сорбциаланатын зат шығады, солай кезекпен заттар шығып отырады. C = f ( t) графигін, элюентті хроматограмма алады.
Қозғалатын фазаға байланысты газды және сұйықты хроматограмма болады. Қозғалмайтын фаза қатты не сұйық болады, сондықтан газ-қатты фазалы және газ-сұйық фазалы, сұйық-қатты фазалы және сұйық-сұйық фазалы хроматография болады.
Сорбент және анализденетін заттар қоспалары табиғатына байланысты заттардың бөлінуі әр түрлі механизммен жүреді. Заттар мен сорбенттің әрекеттесу механизміне байланысты таралу заңына негізделген сорбционды әдістер және бөлінетін заттар молекулаларының өлшемдері айырымына негізделген гель-фильтрационды әдістер болады.
Сорбционды әдістер адсорбционды, таралу, ионалмасу және тұнбаға түсу хроматографиясы болып бөлінеді.
Хроматография түрлерінен ең маңыздысы - элюенті бағаналы хроматография. Хроматография әдісінің негізгі сипаттамалары:
Сыйымдылық коэффициенті (К) - А заты қаншалықты сорбентте берік ұсталатындығын көрсетеді.
К = n жылжитын/ n жылжымайтын , n - А затының моль саны;
Таралу коэффициенті (D) - А затының қозғалатын және қозғалмайтын фазаларда таралғандағы орнаған тепе-теңдікті көрсетеді.
D = C қозғалмайтын/ С қозғалатын, С - А затының концентрациясы, моль/л.
Хроматография түріне байланысты таралу коэффициенті әр түрлі аталады. Ионалмасу және таралу хроматографиясында - таралу коэффициенті деп, адсорбционды хроматографияда - адсорбционды коэффициент деп, гель-фильтрационды хроматографияда - бойлау , кіру (проницаемость) коэффициенті деп аталады.
Бөліну коэффициенті ( ) - екі бөлінетін ( А және В заттары) заттардың бөліну дәрежесі. = КА/ КВ не = DA / DB
Хроматографиялық анализ
Хроматография процесі кезінде заттарды бөледі де сапалық және сандық анализ жүргізеді. Ол үшін 2 тәсіл қолданылады: 1) хроматографиялық бағанадан шыққан фракцияларды жинап, белгілі бір аналитикалық әдіспен анықтайды. 2) хроматографиялық бағанадан шығатын фракциалардың аналитикалық көрсеткіштерін (концентрация, оптикалық тығыздықты, электр өткізгіштікті т.б.) өлшейді не өздері жазатын құралдармен
( детекторлар) тіркейді. Нәтижесінде хроматограмма алынады. Хроматограммадағы шыңның күйіне байланысты сапалық анализ жасауға, биіктігі (һ) мен ауданына (S) байланысты сандық анализ жасалады. Көбінесе заттар концентрациясын градуирлік график құру арқылы табады: һ = f (C), яғни биіктік (аудан) пен концентрация байланысы бойынша график құрады. Кең қолданылатын хроматография түрлеріне : сұйықтық ( ионалмасу, таралу, жоғары тиімді сұйықтық) және газды.
Хроматографияда ионит ( катионит, анионит) деп аталатын синтетикалық полимерлерлі заттар, ионалмасатын шайырлар қолданылады. Олар матрицадан ( R) және активті топтардан (жылжитын иондары бар) тұрады. Катиониттерде қышқылдық мысалы, сульфо- не карбоксил- топтары
( RSO3H, RCOOH), аниониттерде - негіздік, мысалы, аминотоптары (RNH2, RNH) болады. Ионалмасу тепе-теңдігі тепе-теңдік константасымен сипатталады: RKt + M+ <--> RM + Kt+
K = CRM CKt+ / CRKt CM+ ; RAn + A- <--> RA + An-
K = CRA CAn- / CRAn CA- ; СAn- , CKt+ ,CA- , CM+ - ерітіндідегі иондар концентрациясы; CRKt, CRM , CRAn , CRA - иониттегі иондар концентрациясы.
Әр ионит алмасу сыйымдылығымен сипатталады: 1 г ионит алмаса алатын иондар эквивалентінің мөлшері.
Иондар ионитте таралу коэффициентіне байланысты (D) ұсталады. Көп зарядты иондар бір зарядты иондарға қарағанда ионитте күштірек ұсталады, яғни олардың D мәні үлкендеу. Көп жағдайда катиондарды бөлу үшін иониттерді Н+ - түрге, ионит арқылы НСІ өткізіп, айналдырады. Содан соң иондар қоспасы бар ерітіндіні ақырындап өткізеді. Әр ион өзінің сорбциалануына (жұтылуына ) байланысты ионитте ұсталады. Хроматографиялық бағана арқылы қышқылдарды ақырындап жібергенде D мәніне байланысты иониттегі Н+ - ионымен алмасып, бағанадан белгілі ионы бар ерітінді шыға бастайды.
Ионалмасу хроматографиясы кедергі келтіретін иондарды бөлу үшін, суды тұзсыздандыру үшін, сұйытылған ерітінділерден аз мөлшердегі заттарды концентрлеу үшін қолданылады. Мысалы, көптеген металдар иондарын айқындау (обнаружение) және анықтау үшін фосфат-ионы кедергі келтіреді, себебі олармен фосфат-ионы тұрақты комплекстер не аз еритін қосылыстар түзеді. Фосфат-иондарынан арылу үшін ерітіндіні Н+ - түрдегі катиониті бар бағана арқылы өткізгенде металл-катиондары катионитте қалып, фосфат-ионы өтіп кетеді. Күшті қышқыл ерітіндісімен бағананы жуып, металл катиондары ерітіндісін алады.
Суды тазалау үшін Н+ катиониттен, сосын ОН- - аниониттен өткізеді, сонда суда Н+ және ОН- қалады. Бағаналы хроматография кей жағдайда ұзақ жүреді, тездету үшін қысым қолданса, оны жоғары эффектілі сұйықтық хроматография деп атайды.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары:
* Хроматография әдісі қалай орындалады?
* Катиониттерде, аниониттерде қандай процестер жүреді?
* Хроматографияның түрлері.
* Хроматографиялық әдістің негізгі сипаттамалары (сыйымдылық ,таралу, бөліну коэффициенттері).

Модуль 11-13 дәрістері толық түрде оқу құралы <<Органикалық химиядан практикумде>> авторлар К.К.Кабдулкаримова, Л.К.Оразжанова, Н.М.Омарова жазылған.
Практикалық сабақтарға арналған тапсырмалар оқу құралы <<Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар>> авторлар К.К.Кабдулкаримова, Н.М.Омарова, Р.С.Абекова берілген.

Зертханалық практикум
Модуль 1.
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 1. Бейорганикалық қосылыстар кластары

Сабақтың мақсаты: Бейорганикалық заттардың жіктелуін, қасиетін оқып-үйрену, олардың арасындағы генетикалық байланысты көрсету.

№1 Тәжрибе. Кальций оксиді мен гидроксидін және мыс гидроксидін алу.Бордың СаСО3 аз мөлшерін муфель пешінде қатты қыздырыңдар (900-10000С) сосын суытыңдар. Алынған заттарды фарфор ыдысына салып, су тамызыңдар, 2-3 тамшы фенолфталеин тамызып, ерітіндінің ортасын (қышқылдық па, негіздік пе екенін) анықтаңдар.Борды қыздырғандағы алынған заттардың сумен әрекеттескендегі реакция теңдеулерін жазыңдар. Соңғы заттың электролиттік диссоциациясын жазыңдар. Алынған заттарды атаңдар.
Мына сұрақтарға жауап беріңдер:
1.Барлық негіздік оксидтер сумен әрекеттеседі ме? Егер барлық негіздік оксидтер сумен әрекеттеспесе, сумен әрекеттесетін оксидтерді атаңдар.
2.Мыстың гидроксидін мыс оксидін сумен әрекеттестіріп алуға бола ма?
Мыс сульфатынан мыс гидроксидін алыңдар және оның амфотерлі гидроксид емес екендігін дәлелдеңдер. Реакция теңдеуін жазыңдар.
№2 Тәжрибе. Амфотерлі гидроксидтерді алу және олардың қасиеттері. Бір пробиркаға 3-5 мл мырыш сульфатын, екінші пробиркаға алюминий сульфатын құйыңдар. Әр пробиркаға бір тамшыдан натрий гидроксидін тұнба түзілетіндей құйыңдар. Реакция теңдеулерін жазыңдар.
Мырыш пен алюминий гидроксидінің амфотерлі екендігін дәлелдейтін тәжірибелер жасаңдар. Реакция теңдеулерін жазыңдар. Алынған заттарды атаңдар.
№3 Тәжрибе. Орта тұздарды нейтралдау реакциялары арқылы және өзара әрекеттесу арқылы алу.
а) Пробиркаға 10 тамшы натрий гидроксидін құйыңдар. Фенолфталеин тамызыңдар. Ерітінді түсін қараңдар. Ақырындап тамшылап тұз қышқылын, ерітінді түсін өзгерткенге дейін құйыңдар. Индикатор түсін не өзгертеді? Реакция теңдеуін молекулалық және иондық түрде жазып, жауаптарыңды дәлелдеңдер.
б) Үш пробиркада: күміс нитратына, барий хлоридіне, алюминий сульфатына мына ерітінділердің темір хлоридінің (ІІІ), натрий сульфатының, калий нитратының әсерін байқаңдар. Реакция теңдеулерін молекулалық және иондық түрде жазыңдар. Қандай жағдайда тұздар өз-ара әрекеттесетіндігі туралы қорытынды жасаңыздар.
№4 Тәжрибе. Қышқыл тұздар алу және олардың қасиеттері.
а) пробиркаға кальций гидроксидін және оған көміртегі қос оксидін Кипп аппаратынан жіберіңдер. Орта тұз түзілген кездегі тұнбаның пайда болғанын және қышқыл тұз түзілуінің әсерінен оның ерігендігін байқаңдар. Орта тұз түзілуінің реакциясының теңдеуін жазыңдар, сосын орта тұздың көмір қышқылының артық мөлшерімен әрекеттесуінің теңдеуін жазыңдар. Алынған ерітіндіні сақтаңыздар.
б) алдындағы тәжірибеде алынған кальций гидрокарбонатына кальций гидроксидінің ерітіндісін қосыңдар. Қышқыл тұздың орта тұзға айналуы реакция теңдеуін жазыңдар.
в) пробиркаға 5 мл кальций гидроксиді ерітіндісін құйыңдар, оған тамшылатып сұйытылған фосфор қышқылының ерітіндісін құйыңдар. Түзілген орта тұздардың тұнбасын алыңдар. Бұл тұнбаға фосфор қышқылының артық мөлшерін құйыңдар, шыны таяқшамен араластырып, тұнбаны ерітіңдер. Тұнба неге ериді? Орта тұз түзілу реакциясы теңдеуі мен оның қышқыл тұзға айналу реакция теңдеуін жазыңдар (Са(Н2РО4)2).
№5 Тәжрибе. Негіздік тұздар алу және олардың қасиеттері.
а) Кобальт сульфаты (ІІ) ерітіндісіне натрий гидроксидін тамшылап құйып көк түсті тұнба алыңдар. Орта тұз түзілу реакция теңдеуін жазыңдар. Тұнбаны сақтаңдар.
б) Тұнбаны екіге бөліңдер. Біреуіне натрий гидроксидін тұнбаның түсі өзгергенше қосыңдар, екіншісіне- күкірт қышқылын тұнба ерігенге дейін қосыңдар. Алынған тұнба мен ерітінді түрін атаңдар. Негізгі тұздың негізге айналған және орта тұзға айналған реакциялар теңдеуін жазыңдар.

Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1.а)Оксидтерге-(негіздік,қышқылдық,амфотерлі). б)қышқылдарға (олардың негізгі, әлсіз және күшті электролиттер) в) гидроксидтерге (сілтілер, негіздер, амфотерлі гидроксидтер) г) тұздарға (орта, қышқыл, негіздік)анықтама беріңдер және олардың қасиеттерін көрсетіңдер.
2.Қышқылдардың, тұздардың, гидроксидтердің диссоциациялану теңдеулерін жазыңдар.
3.Барлық кластардың номенклатурасын біліңдер.
4.Мына тұздарды атаңдар: FeCl3, FeOHNO3, Zn(HSO4)2, NaHS, CrCl3, Fe(HS)2, K2SO3, AlOHCl2, CrOHSO4, Al(H2PO4)3.
5.Әрекеттесуші заттар қатынасын өзгертіп, Са(ОН)2 + H3PO4 <--> қышқылдық, негіздік және орта тұздар алыңдар.
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 2
Заттардың эквивалентін анықтау

Сабақтың мақсаты: Металл эквивалентінің молярлық массасы М қосылыстан бөлінген сутегі көлемі арқылы анықтау әдісін үйрету.
Жұмысты жүргізу:
1.№1 суретте көрсетілген құралды жинап, оның газ өткізбейтіндігін тексеру керек. Ол үшін пробиркалардан тығынын алып, екінші бюретка арқылы пробиркамен қосылған бюреткадағы судың деңгейін белгілі бір деңгейге қою керек, сосын пробирканы тығындап, екінші бюретканы 10-15 см төмен түсіру керек.
Егер судың деңгейі пробиркамен қосылған бюреткада өзгермесе, бұл құрал газ шығармайды.
2.Аналитикалық таразыда 0,2 г жуық металл (Ғе, Zn, Mg, Al) өлшеп алу керек.
3.Пробиркаға 10 мл тұз қышқылын құйыңдар. Пробирканы еңкейтіп ұстап, өлшенген металды пробирканың жоғары жағында сақтаңдар. Пробирканы тығындаған кезде металл қышқылға түсіп кетпеуін қадағалаңдар.
4.Судың деңгейі бірдей деңгейде тұратындай етіп екі бюретканы орналастырыңдар. Бастапқы деңгейді зертханалық дәптерге жазыңдар (V1). Металды қышқылға түсіріңдер. Металл мен қышқыл арасында реакция жүре бастайды, сутегі бөлініп, су ығыса бастайды.
5.Металл еріп болған соң және пробирка суыған соң, сутегінің көлемі анықталады. Бөлінген сутегінің көлемі V пробирка қосылған бюреткада көрсетілген соңғы судың деңгейінен (V2) бастапқы деңгейді алу арқылы анықталады.
6.Атмосфера қысымы Ратм,кПа, тәжірибе температурасы- tтәжірибе 0С, тәжірибе температурасына сәйкес келетін су буының қысымы (№1 кестеге қара)- РН2О, кПа және сутегінің қысымы РН2, кПа (РН2О, кПа= Ратм - РН2О) өлшеңдер.
Бөлінген сутегі көлемін қалыпты жағдайға мына формула арқылы келтіріңдер:
V ‗ V∙РН2∙273
101,3∙(273+tтәжірибе)
40005001905000V- сутегі көлемі.

Металл эквивалентінің молярлық массасы қалыпты жағдайда есептеңдер:

m, г металл - V мл сутегін ығыстырады.

M (fэкв Ме)- 11200 мл сутегін ығыстырады. Барлық өлшемді №2 таблицаға жазыңдар.
№1 сурет Металл эквивалентінің молярлық массасын анықтауға арналған құрал.
№1 кесте Қаныққан су буының сумен тепе-теңдігі қысымы.
Температура 0С
Будың қысым Па*103 (мм сынап бағанасы)
0
0,61 (4,58)
5
0,87 (6,54)
10
1,23 (9,20)
15
1,70 (12,79)
16
1,82 (13,63)
19
2,20 (16,48)
20
2,37 (17,53)
21
2,48 (18,65)
22
2,64 (19,82)
23
2,80 (21,09)

№2 кесте Қорытынды кесте
m, г
tтәжірибе 0С
Р, кПа
РН2О, кПа
Vтәж
V0, мл
M (fэкв Ме)

Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1.Заттың эквиваленті дегеніміз не?
2.Эквиваленттің молярлық массасы дегеніміз не?
3.Күрделі заттардың (қышқылдар, негіздер, тұздар) және жай заттардың эквиваленттерінің молярлық массасы қалай анықталады?
4.Эквиваленттер заңы қалай оқылады? Математикалық өрнегі қандай?
5.Неше моль және неше грамм болады: а) 6,02∙102 ацетилен С2Н2 молекулаларын.
б) 2,00∙1023 азот молекулаларын.
Модуль 3.
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 3
Химиялық заттардың энергетикасы

Сабақтың мақсаты: Химиялық реакция энергетикасын калориметрия өлшеп және термодинамикалық есептеу арқылы анықтау.
Жұмысты жүргізу:
Химиялық реакцияның энтальпиясын калориметр деген құрал арқылы өлшейді. 1- сыртқы стакан, 2- реакция жүретін стакан, 3- қақпақ, 4- воронка, 5- ерітінді араластыратын құрал, 6-термометр.
38101079500Күшті қышқылды күшті негізбен нейтралдау реакциясының энтальпиясы және реакцияның Гиббс энергиясын есептеу. Электролиттік диссоциация теориясы бойынша күшті қышқыл мен күшті негіз арасында мынадай реакция жүреді:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O

№4 сурет Калориметр

Нейтралдау реакциясының термохимиялық теңдеуін былай жазуға болады:
Н+ + ОН- =Н2О: ΔН=-57 кДж
Нейтралдау реакциясы үшін бірдей көлемдер алу керек, мысалы: 100 мл қышқыл, 100 мл негіз.
Реакция жүретін стаканға (2) негіздің белгілі көлемін (20 мл концентрациясы 1 М) құйыңдар да температурасын 0,10К дәлдікке дейін өлшеңдер (Т1), оны зертханалық дәптерге жазыңдар. (Қышқылдыңда температурасын осындай дәлдікпен өлшеңдер, екі температура тең болуы керек). Сондай көлем (20 мл) қышқылды кұйып (1М) араластырып, ең жоғары температураны өлшеңдер (Т2).
Тәжірибе нәтижесін кестеге жазыңдар:
Жүйе
Стакандағы жалпы көлем, V мл
Т1, К
Т1, К
Т = Т2- Т1
NaOH
HCl

NaOH
HNO3

Тәжірибе нәтижесінен мыналарды анықтаңдар:
1.Температуралар айырмашылығын ΔТ = Т2- Т1
2.Стакандағы ерітіндінің массасын (m) (ерітінді тығыздығын бірге тең деп алыңдар).
3.Реакция нәтижесінде бөлінген жылуды (q): q= C∙m∙ΔT
C- ерітіндінің жылу көлемі 4,18 кДж (кг∙К)
m- ерітінді массасы
Тәжірибе нәтижесінде табылған жылу мөлшері 0,1 моль сілтіні нейтралдағандағы жылу мөлшері болып табылады.
4.1 моль үшін нейтралдау энтальпиясы (кДж/моль);
ΔНнейтралдау = -q/0,1 кДж/моль
5.Теория бойынша нейтралдау энтальпиясы ΔНнейтралдау = -57 кДж/моль болса, салыстырмалы қате %қате = ((ΔНтеор. - ΔНтәж.)/ ΔНтеор.)∙100
6.Энтропия мәндерін кестеден тауып, нейтралдау реакциясының энтропиясының өзгеруін табыңдар
7.Нейтралдау реакциясының Гиббс энергиясын есептеңдер.
ΔG = ΔH + TΔS
Күшті қышқыл мен күшті негіз әрекеттескенде неге энтропия азаяды, соны түсіндіріңдер.
Табылған ΔН, ΔS, ΔG мәндеріне сүйеніп, нейтралдау реакциясы өздігінен жүретіндігі туралы қорытынды жасаңдар.
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1.Термохимия нені зерттейді?
2.Экзотермиялық және эндотермиялық деп қандай реакцияларды айтады?
3.Гесс заңын және оның салдарын айтып беріңіз.
4.Ішкі энергия деген не?
5.Энтальпия деген не және оның физикалық мәні қандай?
6.Термодинамиканың бірінші заңын айтып беріңіз.
Энтропия деген не? Стандартты энтропия деген не? Энтропиялық бірлік деген не?
7.Изобаралы-изотермиялық потенциал деп немесе Гиббс энергиясы деп қандай шаманы айтады? ∆G қандай бірлікпен өлшенеді?
8.Жүйенің энтропиялық және энтальпиялық факторлары деген не?
9.ΔН пен ΔS байланысы қандай теңдеумен өрнектеледі?

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 4
Химиялық кинетика.Химиялық тепе-теңдік
Сабақтың мақсаты: Химиялық реакцияның жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсерін тексеру.
№1 Тәжрибе. Әрекеттесуші заттардың концентрациясының реакция жылдамдығына әсері.
Әрекеттесетін заттардың концентрациясының реакция жылдамдығына әсерін мына реакция арқылы, яғни натрий тиосульфатының концентрациясын өзгерту арқылы қарауға болады.
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 + H2O + S↓
Реакцияның жүргендігін ерітіндінің күкірт бөлінуі нәтижесінде тұнбалануы арқылы анықтайды.
Үш пробиркада натрий тиосульфатының әр түрлі концентрациялы ерітіндісін дайындаңдар. Бірінші пробиркаға 9 мл натрий тиосульфатын, екінші пробиркаға 6 мл Na2S2O3 және 3 мл су, үшінші пробиркаға 3 мл натрий тиосульфатын және 6 мл дистильденген су құйыңдар.

Көлем, мл
Na2S2O3 салыстырмалы концентрациясы
Реакцияның жүру уақыты, Δt
Реакцияның салыстырмалы жылдамдығы, I/Δt
Na2S2O3
Н2О
Н2SO4

9
-
3

6
3
3

3
6
3

Төртінші пробиркаға 3 мл концентрлі күкірт қышқылын өлшеп алып бірінші пробиркаға тез қосыңдар, пробиркадағы ерітінділерді араластырыңдар, қышқылды құйысымен секундомерді қосыңдар. Тұнба байқалысымен уақытты жазыңдар. Қалған екі пробиркағада осындай қышқыл құйып уақытты жазыңдар. Тәжірибе нәтижесінен график сызыңдар. Абцисса осіне Na2S2O3 концентрациясын, ординатаға υ=I/Δt қойыңдар.
Натрий тиосульфаты концентрациясының реакция жылдамдығына әсерін қорытындылаңдар.
№2 Тәжрибе. Реакция жылдамдығына температураның әсері.
Үш пробиркаға 5 мл-ден натрий тиосульфатын, үш пробиркаға 5 мл-ден күкірт қышқылын құйыңдар. Пробиркаларды қышқыл-тиосульфат етіп үш жұпқа бөліңдер.
Бірінші жұпты су құйылған стаканға қойыңдар, стаканға термометр салыңдар. 3-5 минут өткен соң, яғни пробиркадағы ерітінділер температурасы теңескен соң, температураны анықтаңдар. Екі ерітіндіні біріктіріп, араластырыңдар. Екі ерітіндіні бір-біріне құйғаннан соң, секундомерді қосыңдар. Тұнба байқалысымен уақытты жазыңыздар Стакандағы суды 100С-қа көтеріп (ыстық су қую арқылы), екінші пробиркалардың жұбын орналастырыңдар да алдынғы тәжірибе сияқты тәжірибе жасаңдар. Осылай үшінші пробирканың жұбымен стакандағы суды 100С-қа көтеріп, тәжірибе жасаңдар.

№
Температура, 0С
Тұнба пайда болғандағы уақыт, Δt
Реакцияның салыстырмалы жылдамдығы υ=I/Δt
Температураны 100С көтергендегі реакция жылдамдығының өзгеруі γ= υТ1/υТ2

Реакция жылдамдығына тигізген температураның әсері туралы қорытынды жасаңдар.
№3 Тәжрибе. Химиялық реакцияның жылдамдығына катализатордың әсері.
Пробиркаға 6 мл күкірт қышқылын (1:3) құйыңдар, оған 5-6 тамшы калий перманганатын тамызыңдар. Ерітіндіні араластырып, бірдей етіп 5 пробиркаға бөліңдер. Бір пробиркадағы ерітіндіні салыстыруға қалдырыңдар. Екінші пробиркаға аз мөлшерде мырыш ұнтағын салып, араластырып, ерітіндіні түссізденгенше уақытты секундомер арқылы анықтаңдар. Үшінші пробиркағада сонша мырыш салып 1 тамшы КNO3 ерітіндісін тамызыңыз. Ерітіндіні араластырып тағы уақытты анықтаңдар. Төртінші пробиркаға 2 тамшы, бесінші пробиркаға 3 тамшы КNO3 құйып тәжірибені қайталаңдар.

№
Тамшы саны КNO3
Ерітінді түссізденгенге дейінгі уақыт, Δt
Салыстырмалы реакция жылдамдығы υ=I/Δt

Тәжірибе нәтижесінен график сызыңыздар. Абсцисса осіне КNO3 тамшысының санын, ордината осіне салыстырмалы жылдамдықты қойыңдар.
№4 Тәжрибе. Гетерогендік процестің реакция жылдамдығы.
0,2 граммнан бор (СаСО3) өлшеңдер (2 рет). Біреуін сол қалыпта пробиркаға салыңдар, екінші өлшеген борды ұнтақтап екінші пробиркаға салыңдар. Екі пробиркаға да 0,5 мл-ден тұз қышқылын құйыңдар. Секундомерді қосып, бордың екі пробиркадағы толық ерігеніне дейінгі уақытты анықтаңдар. Реакция теңдеуін және әрекеттесуші массалар заңының математикалық өрнегін жазыңдар. Әрекеттесетін заттардың бетінің көлемінің реакция жылдамдығына әсері туралы қорытынды жасаңдар.
№5 Тәжрибе. Химиялық тепе-теңдіктің ығысуына зат концентрациясының әсер.
Пробиркаға өте сүйытылған ҒеСl3 және NH4CNS ерітінділерін төрт тамшыдан құйыңдар. Сонда мынандай теңдеумен реакция жүретіндігін көрсетуге болады:
ҒеСl3 + 3NH4CNS <--> Ғе (CNS)3 + 3NH4Сl
Алынған ерітіндіні сумен тағы сұйылтыңдар (1:2), оны бірдей етіп 5 пробиркаға бөліңдер. Біреуіне 2 тамшы ҒеСl3 ерітіндісін екіншісіне 2 тамшы NH4CNS ерітіндісін, үшінші пробиркаға 2 тамшы NH4Сl ерітіндісін, төртінші пробиркаға 2 тамшы алғашқы ерітінді (NH4CNS + ҒеСl3) қоспасын қосыңдар. Алғашқы үш пробиркадағы ерітінді түсінің өзгеруін төртінші пробиркадағы ерітінді түсімен салыстырыңдар:

№
Не қосылды
Ерітінді түсінің өзгеруі
Тепе-теңдіктің ығысу бағыты (оңға, солға)
1

Темір хлориді мен аммоний роданиді арасында жүретін қайтымды реакция үшін тепе-теңдік константасын жазыңдар. Байқаған құбылыстарды Ле-Шателье принципі тұрғысынан түсіндіріңдер.
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1.Қандай реакцияларды гомогенді, гетерогенді деп атайды?
2.Химиялық реакциялардың жылдамдығы дегеніміз не?
3.Гомогенді, гетерогенді реакциялардың жылдамдығы қандай факторларға байланысты?
4.Массалар әсерлесу заңын оқыңдар. Жылдамдық қонстантасының мәнін анықтаңдар.
5.Химиялық реакциялардың жылдамдығы температураға байланысты неге және қалай өзгереді?
6.Активтену энергиясы деген не?
7.Химиялық тепе-теңдік дегеніміз не? Тепе-теңдіктің ығысуына қандай факторлар әсер етеді? Мысал келтіріңдер.
9.Ле-Шателье принципінің маңызы.
Модуль 4.
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 5
Ерітінділер. Ерітінділер концентрациясы.Электролиттер
Сабақтың мақсаты: Белгілі концентрациялы ерітінділер дайындап үйрену. Титрлер әдісі бойынша ерітінділер концентрациясын анықтау.
№1 Тәжрибе.06413500 Ерітінді концентрациясын оның тығыздығы арқылы анықтау. Концентрациясын анықтайтын ерітінділерді ~ 100 мл цилиндрге құйыңдар, оның температурасын анықтаңдар. Егер ерітінді температурасы 200С-қа тең болмаса, цилиндрді не жылы суға салып, не суық суға салып, ерітіндіні шыны таяқшамен араластырып, 200С жеткізіңдер. Ерітінді тығыздығын ареометр арқылы анықтаңдар. Таза, құрғақ сүртілген ареометрді ақырындап цилиндрдегі ерітіндіге түсіріңдер. Ареометр цилиндр қабырғаларына тимеу керек. Ерітінді ернеуіне сәйкес келген ареометр шкаласы ерітіндісінің тығыздығын көрсетеді. Тығыздықты анықтауды тағы да екі рет қайталаңдар.
№5 сурет
Ерітінді тығыздығын анықтайтын ареометр
Ол үшін ареометерді 1-2см көтеріп, қайта ерітіндіге түсіріп, ареометрдің шкаласын жазыңдар. Үш рет өлшеген соң ареометриялық орта санын жазыңдар. №4 таблицадан [3] бұл тығыздыққа сәйкес келетін заттың ерітіндідегі массалық үлесін (%) анықтаңдар. Егер анықталған тығыздық таблицада екі тығыздық ортасына сәйкес келсе, массалық үлесті мына формула бойынша интерполяциялау арқылы табады:
Сх = С1 + (С2 - С1)∙ ((ρх -ρ1)/(ρ2 -ρ1))
ρх- өлшеген тығыздық
ρ1 және ρ2- таблицадағы өлшенген тығыздыққа жақын тығыздықтар;
Сх, С1, С2- оларға сәйкес концентрациялар.
№2 Тәжрибе. Массалық үлесі (%) белгілі тұздың ерітіндісін дайындау.
Оқытушыдан тапсырма алыңдар. Қанша тұз және су керек екенін есептеңдер.
Таразыда есептелген тұзыдың мөлшерін өлшеңдер де 300 мл колбаға салып ерітіңдер. Судың мөлшерін цилиндрмен өлшеңдер. Ерітінді жасау үшін суды аздап құйыңдар, ерітіндіні араластыра отырып тұзды ерітіңдер. Дайындалған ерітіндіні колбадан цилиндрге құйып, ареометр арқылы оның тығыздығын анықтаңдар.Дайындалған ерітіндінің молярлы, нормальды концентрацияларын және титрін анықтаңдар.

Тәжірибе нәтижесін мына кестеге жазыңдар:
Масса
Ерітіндінің тығыздығы
Дайындалған ерітіндінің концентрациясы
Тұз
су

молярлы
нормальды
Т, г/мл

№3 Тәжрибе. Электролиттердің электр өткізгіштігін тексеру.

Көмір электродтарды стаканға салып, оны электр шамымен қосып, тоққа қосу керек.
* 381012128500Стаканға 20-30 мл дистильденген су құйыңдар. Шам жана ма?
* Стаканға 2-4грамм қант салып дистильденген суда ерітіңдер. Шам жана ма?
* Электродтарды жақсылап жуып құрғатыңдар да стакандағы құрғақ ас тұзына (NaCl) тигізіңдер. Шам жана ма? Енді 20-30 мл дистильденген су құйып тұзды ерітіңдер. Шам жана ма? Жеке дистильденген су және құрғақ тұз электр тоғын өткізбейді, ал ас тұзының ерітіндісі тоқ өткізеді. Неге?
* Төрт стаканға 20-30 мл 0,1 н мына ерітінділерді құйыңдар: бірінші стаканға- тұз қышқылын, екіншіге- натрий гидроксидін, үшіншіге- сірке қышқылын, төртіншіге- аммиак ерітіндісін. Осы ерітінділердің электр өткізгіштігін тексеріңдер. Электродтарды ерітіндіге салған сайын алдын-ала жеке стаканда тұрған дистильденген сумен жақсылап жуып отыру керек. Тәжірибе кезінде шамның жарықтығына қарап, қышқылдар мен негіздердің күші туралы айтыңдар.
* Соңғы екі стакандағы ерітінділерді (сірке қышқылы мен аммиакты) бір-біріне құйып, шамның жарықтығын салыстырыңдар. Неге шамның жарықтығы әр түрлі?
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1. Ерітінділер дегеніміз не?
2. Концентрацияның өлшем бірліктері қандай?
3. Электролиттік диссоциация дегеніміз не?
4. Көмір қышқылының диссоциациялануын сатылы теңдеулерін жазындар.

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 6
Тұздар гидролизі

Сабақтың мақсаты: Гидролиз реакциясының жүру заңдарын оқып үйрену. Ерітінді ортасын анықтауды үйрену.
№1 Тәжрибе. Ерітіндінің рН-ын универсиал индикатор қағазымен анықтау.
Натрий карбонаты және гидрокарбонаты ерітіндісінің, қорғасын нитраты ерітіндісінің рН-ын анықтаңдар. Ол үшін 3 пробиркаға 2-3 мл осы ерітінділерден құйыңдар, универсал индикатор қағазын бір-екі секундтай осы ерітіндіде ұстаңдар. Қағазды алып, индикатор шкаласымен салыстырыңдар. Тексеріп отырған ерітіндінің рН-ын анықтап, реакция ортасын жазыңдар және сутегі ионының концентрациясын есептеңдер.
№2 Тәжрибе. Тұздар ерітіндісінің ортасын анықтау.
4 пробиркаға 5-6 мл дистильденген су құйып, 2-6 кристалдан мына тұздарды салыңдар да, ерітіңдер: 1-ге натрий ацетатын, 2-ге натрий силикатын, 3-ге күміс нитратын, 4-ге алюминий сульфатын. Бірінші және үшінші пробиркадағы ерітінділердің рН-ын универсал индикатор қағазымен, екінші пробирканы фенолфталеинмен, төртінші пробирканы метилоранжбен тексеріңдер. Сосын бірінші пробиркаға 1-2 тамшы фенолфталеин, ал үшінші пробиркаға 1-2 тамшы метилоранж тамызыңдар. Бірінші және үшінші пробиркаларда ерітінділер түсі өзгереді ме? Көрген құбылыстарыңды жазып түсіндіріңдер. Алынған тұздардың гидролиз реакцияларының теңдеуін молекулалық және иондық түрде жазыңдар.
№3 Тәжрибе. Қышқыл тұздар гидролизі.
2 пробиркаға 2-3 мл-ден мына тұздардың ерітіндісін құйыңдар: біреуіне натрий карбонатын, біреуіне- натрий гидрокарбонатын Екі пробиркаға да 1-2 тамшыдан фенолфталеин тамызыңдар. 2-ерітіндінің түсі көбірек өзгереді. Қай тұз көбірек гидролизге түсті, яғни қай ерітінді де ОН- ионы көбірек, неге? Гидролиз теңдеуін жазыңдар.
№4 Тәжрибе. Ақырына дейін жүретін гидролиз.
Алюминий сульфаты ерітіндісіне натрий карбонаты ерітіндісін құйыңдар. Түзілген алюминий карбонаты алюминий гидроксидінің тұнбасын және көмір қышқыл газын түзе гидролизге түседі. Реакция теңдеуін жазыңдар. Алюминий карбонаты тұнба құрамына кірмейтіндігін дәлелдеңдер. Ол үшін тұнбаны судан бөліп алып, жуып, тұнбаға тұз қышқылын құйыңыздар. Егер көмірқышқыл газы бөлінбесе, тұнбада Al2(CO3)3 жоқ.
№5 Тәжрибе. Ерітіндіні сұйылтқанда гидролиз тепе-теңдігінің ығысуы. Концентрлі қорғасын нитратының түссіз екенін бірінші көріп алыңдар.
Пробиркаға 10-15 мл краннан су ағызыңдар да, оған 1-2 тамшы концентрлі қорғасын нитратының ерітіндісін (Pb(NO3)2) тамызыңдар. Тұнба пайда болғанын байқаңдар. Гидролиз теңдеуін жазыңдар, неге концентрлі Pb(NO3)2 ерітіндісі түссіз, тұнбасыз екенін түсіндіріңіздер. Метилоранж арқылы ортасын анықтаңыздар. Гидролиз реакциясына ерітіндісінің сұйылту әсері туралы қорытынды жасаңыздар.
№6 Тәжрибе. Температураны өзгерту нәтижесінде гидролиз тепе-теңдігін ығыстыру.
Пробиркаға 5-6 тамшы фенолфталеин тамызыңдар, түсін байқаңдар. Пробирканы ерітінді қайнағанға дейін қыздырыңыздар. Ерітінді түрі қалай өзгереді? Фенолфталеин түсінің өзгеруі арқылы ОН- ионының концентрациясының өзгеруі туралы қорытынды жасаңдар. Гидролиз теңдеуі қай жаққа ығысады? Температура өзгеруіне байланысты неге гидролиз дәрежесі өзгереді? ...
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1.Төмендегі тұздардың гидролиз реакциясының теңдеуін иондық және молекулалық түрде жазыңдар: K2S, Na3PO4, Mg(NO3)2, ZnSO4, AlCl3, CH3COONH4, (NH4)2CO3, Cu(CH3COO)2, Al2S3. Бұл тұздардың ерітіндісіндегі реакция ортасын көрсетіңдер.
2.Гидролиз деген не? Қандай тұздар гидролизге көбірек түседі? Қандай тұздар гидролизге түспейді?
3.Гидролиз дәрежесі деген не және ол неге байланысты?
4.Қайтымсыз гидролиз деген не? Мысал келтір.
Модуль 5.
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 7
Тотығу-тотықсыздану реакциялары

Сабақтың мақсаты: Қосылыстардың тотығу-тотықсыздану қасиеттерін оқу және тотығу-тотықсыздану реакцияларының теңдеулерінің құрып үйрену.
№1 Тәжрибе. Әр түрлі ортадағы калий перманганатының тотығуы.
Үш пробиркаға 3 мл калий перманганаты ерітіндісін құйыңдар. Бірінші пробиркаға 2 мл күкірт қышқылын, екіншіге 2 мл калий гидроксидін құйыңдар, үшіншісіне 2 мл су. Әр пробиркаға 3 мл натрий сульфитін құйыңдар.
Калий перманганатының түрінің қалай өзгеретіндігін байқаңдар. ТТР-ның теңдеуін жазыңдар.
MnO4- -қызыл көк, Mn2+- түссіз, MnO42 -- жасыл, MnO2 қоңыр тұнба.
№2 Тәжрибе. Тотығу-тотықсыздану реакцияларындағы күкірт (ІҮ) қосылыстары.
Бір пробиркаға калий дихромат K2Cr2O7 ерітіндісін, екінші пробиркаға натрий сульфиді ерітіндісін Na2S құйыңдар. Екі пробиркаға да 3 мл күкірт қышқылын және 3 мл натрий сульфиті Na2SО3 ерітіндісін құйыңдар. Бірінші пробиркадағы ерітінді түрі қалай өзгереді? Екінші пробиркадағы ерітінді түрі неге бұлыңғырланды? Екі ТТР-ның да теңдеуін жазыңдар.
№3 Тәжрибе. Темір (ІІІ) хлоридінің калий иодидымен тотығуы.
Пробиркаға 5 мл темір хлоридінің және 3 мл калий иодиды ерітінділерін құйыңдар. Ашық сары түске боялғанша бұл ерітіндіні сумен сұйылтыңдар да 2-3 тамшы жаңадан жасалған крахмал ерітіндісін тамызыңдар. ТТР теңдеуін жазып, тәжірибе нәтижесін түсіндіріңдер.
№4 Тәжрибе. Диспропорциалану реакциясы.
Екі пробиркаға 2-3 тамшы натрий сульфиті кристалдарын салыңдар. Бір пробирканы салыстыруға қалтырыңдар. Екінші проибрканы 5-6 минут қыздырыңдар. Пробирканы суытыңдар. Екі пробиркаға да 5-6 тамшы дистильденген су құйыңдар да тұздарды ерітіңдер. Әр пробиркаға 2-3 тамшы мыс (ІІ) сульфаты құйыңдар. Екі пробиркадағы да тұнбаның түсін салыстырыңдар. Екінші пробиркада пайда болған қара тұнба мыс сульфиді.
Натрий сульфитін қыздырғанда екінші шыққан зат натрий сульфаты. Натрий сульфитін қызыдрғанда жүрген ТТР теңдеуін жазыңдар.
№5 Тәжрибе. Молекулааралық ТТР.
Пробиркаға бірнеше мыс нитраты Cu(NO3)2∙3H2O кристалдарын салыңдар. Пробирканы ақырындап. Кристалл түрі өзгереді және одан газ бөлініп шығады. Мыс нитратының ыдырауы нәтижесіндегі ТТР-ның теңдеуін жазыңдар.
Cu(NO3)2- ақ; Cu(NO2)2- болмайды; CuO- қара; Cu- қызыл; N2, NO, O2- түссіз; NO2- буырыл. Мыс нитраты молекуласындағы тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты көрсетіңдер.
Өзін- өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
1.Тотығу дәрежесі деген не? Оны қалай анықтайды?
2.Реакция кезінде тотықтырғыштың және тотықсыздандырғыштың тотығу дәрежесі қалай өзгереді?
3.Периодтық жүйедегі қай топта және қай топшаларда тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш орналасқан?
4.Элементтердің тотығу-тотықсыздану қасиеттері:
а)период бойынша (солдан оңға қарай)
б)негізгі топшаларда (жоғарыдан төмен қарай) қалай өзгереді?
5. Эквиваленттің молярлық массасын тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш үшін қалай есептейді?

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 8
Электрохимиялық процестер

Сабақтың мақсаты: Металдардың электродтық потенциалдарын өлшеп үйрену және есептеу. Нернст теңдеуін пайдаланып гальваникалық элементтің э.қ.к. есептеу.
№1 Тәжрибе. Мыс-мырыш гальваникалық элементтің э.қ.к. өлшеу.
010477500Суретте көрсетілгендей етіп, мыс пен мырыштың электродынан тұратын гальваникалық электрод жинаңдар. Бұл металдардың тұздарының концентрациясын оқытушы айтады. №7 сурет. Гальваникалық элемент.

1-мыс электроды, 2- мырыш электроды, 3- мыс сульфаты ерітіндісі, 4- мырыш сульфатының ерітіндісі, 5- электролиттік кілт, 6- өткізгіш сым.
Өткізгіш сым потенциометр клемасымен жалғасады. Мырыш-теріс, мыс-электродын оң полюске қосып, элементтің э.қ.к. есептеңдер.
ΔЕтеор. = Е Cu2+/Cu - E0Zn2+/Zn
Салыстырмалы қатені табыңдар: % қате= ((ΔЕтеор.-ΔЕтәж.)/ΔЕтеор.)∙100%

№2 Тәжрибе. Концетрациялы гальваникалық элементтің э.қ.к. есептеу.
Мыс электродынан немесе мырыш электродынан тұратын гальваникалық элементтің схемасын жинақтаңдар. Электродтарды концентрациясы әр түрлі өз тұздарының ерітіндісіне батырыңдар. Ерітінділер концентрациясын мұғалім көрсетеді.
Тәжірибе жүзінде ΔЕтәж. өлшеңдер және теориялық ΔЕтеор. мына формула бойынша есептеңдер:
ΔЕтеор. = (0,059/n) lgCІІ/СІ, CІІ<СІ
Салыстырмалы қатені табыңдар.
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмысты қорғауға арналған сұрақтар:
1.Гальвани элементі мен стандартты сутек электрод схемаларын көрсетіп, қалай жұмыс істейтінін түсіндіріңдер.
2.Гальвани элементі жұмыс істеу үшін қандай реакциялар қолданылады?
3.Металл электродтарының потенциалына қандай факторлар әсер етеді?
4.Гальвани элементтерінің э.қ.к. қалай өлшенеді?
5.Концентрациялық гальвани элементі қалай жасалады?

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 9
Электролиз. Коррозия
Сабақтың мақсаты: Электролиз процесінің жүруін көру және оның әр түрлі жағдайының схемасын құру. №1 Тәжрибе.381039941500Тұрақты тоқ көзінің теріс полюсін анықтау. Зертханада электролизер ретінде U тәріздес шыны ыдыстан тұрақты екі электрод салынған прибор қолданылады.
1-тұрақты тоқ көзі; 2- U тәріздес шыны ыдыс; 3- электродтар; 4- электролит ерітіндісі. U- тәріздес шыны ыдысқа натрий сульфатының ерітіндісін құйып, 1-2 тамшы фенолфталеин тамызыңдар. Мыс электродтары тоқ көзімен қосыңдар. 30-40 секундтан кейін теріс полюс қосылғанэлектродтың жанында ерітінді қызыл түске боялады. Электрлиз схемасын жазыңдар. № 6 сурет.Электролизер.
№2 Тәжрибе. Калий иодиді ерітіндісінің электролизі. Электролизерге калий иодиді ерітіндісін құйыңдар, графит электродтарын батырыңдар да оларды тұрақты тоқ көзіне қосыңдар. 3 минуттай электролиз жүргізіңдер, катодта газ тәріздес сутегі бөлінеді, ал анодта бос иод бөлінеді. Электролиз схемасын жазыңдар. Тәжірбие біткен соң электродтар мен электролизерді жақсылап кранның астына жуыңыздар.
№3 Тәжрибе. Мыс (ІІ) сульфатының ерітіндісінің электролизі.
Электролизерге мыс сульфаты ерітіндісін құйыңдар, оған графит электродтарын батырыңдар, тұрақты тоқ көзімен қосыңдар. 3-5 минут электролиз жүргізіңіздер. Анодта оттегінің бөлінгенін байқаңдар. Тәжірибе біткен соң катодта мыс бөлінгенін байқаңдар.Енді тоқ көзінің полюсін ауыстырыңдар. Нені байқайсыңдар? Электролиздің схемасын жазып, байқаған құбылыстарыңды түсіндіріңдер.Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмысты қорғауға арналған сұрақтар: 1.Электролиз деген не?2.Анод және катодта жүретін процестерді түсіндіріңдер.3.Металды рафинадтау деген не? Ол қалай жүреді?4.Электролиз заңдары?
Коррозия
Сабақтың мақсаты: Электрохимиялық коррозия жылдамдығына әр түрлі факторлар әсерін көру.
№1 Тәжрибе. Хлор-ионының коррозияны жылдамдатуы.
Екі пробиркаға 6 мл мыс сульфатын, 2 мл күкірт қышқылын құйыңдар. Бір пробиркаға 5 мл натрий хлоридін құйыңдар. Екі пробиркаға да алюминий сымын батырыңдар. Қай пробиркада газ интенсивті бөлінеді?
Анодтық, катодтық және жалпы процестердің теңдеулерін жазыңдар. Реакция жылдамдығына хлор-ионының әсерін түсіндіріңдер.
№2 Тәжрибе. Оттегінің концентарциясына байланысты коррозия.
Болат пластинканы наждак қағазымен тазалаңдар. Кранның астына қойып жуыңдар. Фильтр қағазымен сүртіп кептіріңдер. Содан кейін таза пластинканың бетіне мынандай ерітінділер: натрий хлориді, калий гексацианоферрат (ІІІ) және фенолфталеин қоспасынан тұратын ерітіндіні тамызыңдар. 3-5 минут уақыттан соң тамшының ортасында көк түсті, ал шетінде қызыл түсті ерітінділер пайда болады. Тамшының арасында гальваникалық элемент түзіледі. Тамшының ортасында оттегі аз болғандықтан анодтық, шетінде оттегі көп болғандықтан катодтық зона пайда болады. Тамшының ортасында темір екі валентті ионға тотығады, сондықтан турнбулевая синь (көк түсті) пайда болады. Тамшының шетінде судың әсерімен оттегі тотықсызданып, гидроксид-ион түзеді, сондықтан фенолфталеин қызылға боялады.
Катодтық және анодтық процесстердің теңдеуін жазыңдар: Ғе2+ және ОН- иондарын анықтау реакцияларының және темірдің тат басу (ржавчина) реакциясының теңдеуін жазыңдар.
№3 Тәжрибе. Металдарды коррозиядан протектор әдісімен қорғау.
Пробиркаға сүйытылған сірке қышқылын құйыңдар. Оған бірнеше тамшы калий иодиді ерітіндісін тамызыңдар, бір-бірімен контактқа келтіріп мырыш және қорғасын пластинкаларын батырыңдар.
І- ионы Pb[2+] ионына индикатор болып саналады. PbІ2 сары түсті тұнба. Салыстыру үшін басқа пробиркаға осы ерітінділерді құйып, тек қорғасынды салыңдар. Қай пробиркада қорғасын иодиді тез түзіледі? Pb - Zn гальваникалық элементтің схемасын жазыңдар. Қай металл протектор болып саналады?
№4 Тәжрибе. Коррозия жылдамдығына ингибитор әсері.
Екі пробиркаға 5-6 мл күкірт қышқылын құйыңдар. Әр пробиркаға жұқа темір пластинкасын салыңдар. Бір пробиркаға уротропин не басқа ингибитор қосыңдар. Ингибитордың коррозия жылдамдығына әсерін қорытындылаңдар.
Өзін- өзі бақылауға және зертханалық жұмысты қорғауға арналған сұрақтар:
1.Металдар коррозиясы деген не?
2.Коррозияның қандай түрлерін білесіңдер?
3.Электрохимиялық коррозияның химиялық коррозиядан айырмашылығы неде?
4.Коррозиялық микрогальвани элементтері неге пайда болады?
5.Қандай факторлар коррозия жылдамдығына әсер етеді?
6.Металдарды коррозиядан қорғау әдістері.Қысқаша әр әдісті сипатта.
7.Қандай заттарды ингибиторлар деп атайды?
Модуль 6.
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 10
Комплексті қосылыстар

Сабақтың мақсаты. Катионды, анионды, бейтарап комплекс қосылыстарды алу және қасиеттерін зерттеу
№1 Тәжрибе. Тетраамин мыс (ІІ) сульфаты комплекс қосылысын алу және оны зерттеу.
Екі пробиркаға 5 мл 1 н мыс сульфатын құйыңдар. Бір пробиркаға 2 тамшы барий хлоридін құйыңдар, екінші пробиркаға гранулды қалайы (Sn) салыңдар. Бірінші пробиркада тұнба пайда болғанын, екінші пробиркада қалайының бетінде мыс бөлінгенін байқайсыңдар. Реакция теңдеуін жазыңдар.
Үшінші пробиркаға 5-7 мл мыс сульфатын құйып, біртіндеп 25% -аммиак ерітіндісін құйыңдар. Басында ақ тұнба (негіздік мыс сульфаты) пайда болады, ол біртіндеп ериді. Ерітінді түсі көкке боялады, яғни мыс (ІІ) тетраамин сульфаты комплексі пайда болады. Теңдеулерін жазыңдар. Бұл комплекс қосылысты екіге бөліп, біреуіне барий хлоридін тамызыңдар, екіншісіне қалайы тастаңдар. Тұнба түзіледі ме? Мыс бөлінеді ме? Неге?

№2 Тәжрибе. Аниондық комплекс қосылыс.
Пробиркаға 3-4 мл висмут нитраты ерітіндісін құйыңдар. Тамшылап калий иодиді ерітіндісін бурыл тұнба болғанша құйыңдар. Содан кейін бұл тұнба ерігенше (висмут иодиді) калий иодиді ерітіндісін құйыңдар. Реакция теңдеулерін жазыңдар. Алынған қосылыстың формуласы: ВіІ3*КІ.Оны комплекс қосылыс ретінде жазыңдар, оның диссоциациясын көрсетіңдер.
№3 Тәжрибе. Катиондық комплекс қосылыс.
Пробиркаға 3-4 тамшы никель сульфаты ерітіндісін құйып, оған күйдіргіш натр ерітіндісін тамызып, никель гидроксиді тұнбасын алыңдар. Тұнбаның үстіндегі сұйық ерітіндіні төгіп, тұнбаға 25%-аммиак құйып, ерітіңдер. Реакциялар теңдеуін жазыңдар. (Комплекс қосылыста никельдің координаталық саны 6-ға тең) комплекс қосылыстың диссоциациясын жазыңдар.
Өзін- өзі бақылауға және зертханалық жұмысты қорғауға арналған сұрақтар:
* Комплекс түзуші заттың тотығу дәрежесі мен координациялық санын көрсетіңдер. Комплекс қосылыстарды атаңдар: K[AuBr4], K2[Cd(CN)4], [Pt(NH3)2Cl2], K[Cr(SO4)2], Na3[Ag(S2O3)2]. Комплекс қосылыстың диссоциацияларын жазыңдар.
* Комплекс қосылыстар жазып, оларды атаңдар: PtCl4∙6NH3, PtCl4∙5NH3, PtCl4∙4NH3, Co(NO3)3∙6NH3, Co(NO2)3∙KNO2∙2NH3.
* Қай негіз күштірек: [Cu(NH3)4](OH)2 не Cu(OH)2 ме?
* Қай комплекс ион тұрақтырақ: [Zn(NH3)4]2+ не [Cd(NH3)4]2+?
[Co(NH3)4]2+ не [Co(NH3)4]3+?

Модуль 8.
Зертханалық сабақтың тақырыбы № 11

КРИСТАЛЛОГИДРАТ ҚҰРАМЫНДАҒЫ КРИСТАЛИЗАЦИЯЛАНҒАН СУДЫ АНЫҚТАУ
Сабақтың мақсаты: Кептіргіш пеште жұмыс орындауды үйрену, бюксті тұрақты массаға келтіруді білу
Зерттелетін кристаллогидрат құрамындағы кристаллизациаланған су мөлшері химиялық формулаға сәйкес болуы керек. Кристаллогидраттарды қыздырғанда кристаллизацияланған су бөлініп шығады. Әр кристаллогидраттың кептіру температурасы әртүрлі,мысалы,
H2C2O4 2H2O - 110-1120C, CuSO4 5Н2О -140-1500,
BaCI2 2 H2O -120-1250C т.c.с.
Барий хлориді құрамындағы кристаллизацияланған суды анықтау сынама массасын кептіргенге дейін және кептіргеннен соң анықтауға негізделген.
Жұмысты орындау. Таза, құрғақ бюксті аналитикалық таразыда өлшейді. Бюкске 1,5г жуық кристаллогидратты салып, қайта өлшейді. Бюкстегі сынаманы кептіргіш шкафқа 2 сағаттай уақытқа 120-1250С қақпақсыз қалдырады да, эксикаторда 20 минуттай суытқан соң, аналитикалық таразыда өлшейді. Сосын қайтадан 1 сағаттай уақыт кептіргіш шкафқа қойып,эксикаторда суытып, аналитикалық таразыда өлшейді. Егер 2 рет өлшенген мәндер арасында 0,0002г айырмашылық ғана болса, кристаллизацияланған су толық ұшты деп есептеуге болады.
Жүргізілетін есептеулер:
1.Сынамадағы кристаллизацияланған су мөлшерін ( г, %) анықтау керек.
2.Анықтаудың абсолютті және салыстырмалы қатесін көрсету.
Сабақтан алған тексеру сұрақтары мен есептер
1.Ерітіндінің иондық күші деген не? Мына заттардың 1 л ерітіндідегі иондық күшін анықтандар: а/0,1М КСl, б/0,1 М K2SO4 в/ 0,1 М AlCl3 Жауабы: а/0,1; б/0,3; в/0,6
2.Мына көрсетілген тұздардың қайсысы кальцийді анықтауға көбірек тиімді.CaSO4 (ЕК=2,3710-5); CаCO3 (ЕК=4,810-9)
3.Кальций оксалатының суда ерігіштігі 0,01 М аммоний оксалаты ерітіндісіндегі ерігіштігінен қанша есе артық? Жауабы: 200 есе.
4. Егер PbSO4 ерігіштігі 0,045 г/л, ал PbI2 ерігіштігі 300 г/л болса, бұл қосылыстардың ерігіштік көбейткіштері /ЕК/ қанша болады? Жауабы: 2,210-6 және 1,110-9

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 12
Ацидиметриялық титрлеу. Тұз қышқылының нормальды концентрациясы мен титрін бура /Na2B4O710H2O/ арқылы анықтау.
Қышқыл - негіздік титрлеу әдісі. Стандартты ерітінді даярлау және жұмыс ерітінділерінің титрін анықтау.
Тақырыптың маныздылығы: Қышқыл-негіздік титрлеу/нейтралдау/ әдісі көптеген бейорганикалық, органикалық химиялық қосылыстарды, тамақ өнімдерін (сүт, нан қышқылдығын) және фармпрепараттарды анализдеуге кеңінен қолданылады. Бұл тәсілмен су және су емес ерітінділерде қышқылдық немесе негіздік қасиет көрсететін қосылыстарды анықтайды. Бұл әдіспен күшті қышқылдар мен негіздерді, әлсіз қышқылдар мен негіздерді, әлсіз негіздің тұздары мен әлсіз қышқылдардың тұздарын, қышқыл немесе негіздік тұздарды, органикалық қосылыстарды /карбон қышқылдары мен олардың тұздарын, қышқылдар ангидридтерін, аминдерді/ титрлейді. Сонымен, бұл әдіспен көптеген қосылыстарды тез және жоғары дәлдікпен /салыст.қатесі 0,1-0,2 %. Тақырыптың мақсаты /жалпы/:
Теориялық білімдерге сүйене отырып титриметриялық анализ тәсілдерін, әдістің негізгі ұғымдарын меңгеру; нейтралдау әдісін қышқылдарды, негіздерді, тұздарды анықтауда пайдалану, жұмыста пайдаланылатын ерітінділердің титрін, нормальды концентрациясын анықтау, анықталатын компоненттің массасын және массалық үлесін есептеу.
ҚЫШҚЫЛ - НЕГІЗДІК ТИТРЛЕУ, ПРОТОЛИТОМЕТРИЯ
Жұмысқа байланысты сұрақтар:
* Бюретка мен пипетка арқылы жұмыс үшін қолданылатын ерітінділермен оларды шайқау керек. Неге? Титрлеуге қолданылатын колбаны алдын ала оған құйылатын (титрленетін) ерітінділермен шайқауға бола ма (§69 [2.4.2.5] )?
* Қышқылдардың концентрациясын анықтау үшін натрий тетраборатын стандарт ерітінді ретінде қолдану ыңғайлы. Неге? (10.1. [2.4.2.2]; §69 [2.4.2.5] ).
* Тұз қышқылын натрий тетраборатымен титрлегенде жүретін реакция теңдеуін жазыңдар. Натрий тетраборатының эквиваленттік массасы неше тең? ( 10.1. [2.4.2.2]).
* Индикатор ретінде неге метилоранж қолданылады? (10.2.1. [2.4.2.2]; §69 [2.4.2.5] ).
* Титрлеуге неге индикатордың көп мөлшерін алуға болмайды? (§60 [2.4.2.5] ).
ЖҰМЫСТЫ ОРЫНДАУ
* Көлемі 100 (250) мл болатын 0,05н натрий тетраборатының ерітіндісін дайындау үшін қажет Na2B4O710H2O мөлшерін есептеп шығарыңдар.
Техникалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г _____
Аналитикалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г___
Аналитикалық таразыда өлшенген Na2B4O710H2O массасы, г__________
Техникалық таразыда өлшенген Na2B4O710H2O массасы, г__________
Үлгі массасы,г _________
* Өлшеніп алынған натрий тетраборатын құрғақ воронка арқылы көлемі белгілі колбаға /өлшегіш колба/ толық түрде ауыстырады. Колбаны алдын ала жақсылап жуып, дистильденген сумен шайып алу керек. Ыстық дистильденген сумен натрий тетраборатын бюкс пен воронкадан колбаға ерітіп, өткізу керек. Воронка мен бюксті бірнеше рет ыстық сумен шайып, колбаға құяды.
* Колбаның 2/3 бөлігіне дейін тағы ыстық дистильденген су құйып, воронканы алып, ақырындап шайқап, натрий тетраборатын еріту керек.
* Ерітінді суыған соң колбаның белгісіне дейін дистильденген су құйып, колбаның аузын жақсылап жауып, колбаны бір-екі рет төңкеріп, ерітіндіні араластыру керек. Неге?
* Бюретканы жақсылап жуып, дистильденген сумен шайқап, концентрациясын анықтайтын тұз қышқылының ерітіндісімен тағы да шайқау керек. Сосын осы тұз қышқылымен бюретканы толтырады.
* Титрлеуге арналған колбаға дайындалған натрий тетрабораты ерітіндісінің 10,00 см[3] пипетка көмегімен құяды. Бұл пипетка алдын ала осы ерітіндімен шайқалған болуы керек. Ерітіндіге 1-2 тамшы индикатор метилоранж қосады.
* Осы сияқты тағы бір колбаға салыстыруға арналған ерітінді дайындау керек. Ол үшін 20,00 см[3] дистилденген су алады да, оған 1-2 тамшы метилоранж құяды. Ерітінді түрі сары болады. Титрлеу кезінде титрленетін ерітінді түсінің өзгеруін осы ерітіндіге қатысты тез анықтауға болады.
* Титрлеуді ерітінді түсі әлсіз қызғылт тартқанға дейін жүргізу керек. Титрлеуді үш рет жүргізу керек, яғни тұз қышқылы көлемінің үш рет титрлегенде тек 0,1 см[3] ғана айырмасы болуы керек. V1 = ; V2 = ; V3= ; Орта көлем мөлшерін табу керек, ол мән есептеуге қолданылады.
Vорта = V1+ V2 + V3 / 3
* Оқытушыға жүмыстың нәтижесін өткізу керек.
Натрий тетраборатының массасы, г ---------------
Натрий тетраборатының титрі, г/мл ---------------
Натрий тетраборатының нормальды концентрациясы -
Тұз қышқылының нормальді концентрациясы,-----------
Тұз қышқылының титрі, г/мл ---------------------
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:
* Қышқыл-негіздік титрлеудің мәні.
* Титриметриядағы пайдаланылатын реакцияларға қойылатын шарттар.
* Титриметрия әдісінің негізгі ұғымдары: стандартты ерітінді, титрант /жұмыс ерітіндісі/, титрлеудің түрлері, аликвоттық бөлшек, индикатор, эквивалентті нүкте және титрлеудің соңғы нүктесі.
* Нейтралдау әдісіндегі стандартты ерітінділер даярлайтын бастапқы қосылыстар/олардың формулалары/; оларға қойылатын талаптар.
* Қышқыл-негіздік тәсілдегі титранттар, оларды даярлайтын тәсілдер.
* Алкалиметрия, ацидиметрия.
* Әдісте пайдаланылатын индикаторлар, оларды таңдау, түсінің өзгеру интервалы.

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 13

АЛКАЛИМЕТРИЯЛЫҚ ТИТРЛЕУ
НАТРИЙ ГИДРОКСИДІНІҢ НОРМАЛЬДЫ КОНЦЕНТРАЦИЯСЫ МЕН ТИТРІН ҚЫМЫЗДЫҚ ҚЫШҚЫЛЫ АРҚЫЛЫ АНЫҚТАУ
ЖҰМЫСҚА БАЙЛАНЫСТЫ СҰРАҚТАР
1. Сілтінің ертіндісін дайындағанда оны неге карбонаттың(Na2CO3) қосындысынан тазалау керек?.
2. Натрий гидроксидін қымыз қышқылы арқылы титрлегенде жүретін реакция тендеуін жазындар. Қымыздық қышқылы /Н2 С2 О4 . 2 Н2 О / мен натрий гидроксидінің эквиваленттік массалары неше тең ?
3.Титрлеу үшін неге индикатор ретінде фенолфталеин алынады?
ЖҰМЫСТЫ ОРЫНДАУ
* Көлемі 100 мл/250 мл/ болатын колбада 0,1 н қымыздық қышқылын дайындау үшін оның қанша мөлшерін алу керек екенін есептеп шығарындар.
Техникалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г ___________
Аналитикалық таразыда өлшенген бюкс массасы, г __________
Техникалық таразыда өлшенген бюкстегі қымыздық қышқылының массасы, г __________
Аналитикалық таразыда өлшенген бюкстегі қымыздық қышқылының массасы, г _____________
Үлгі массасы,г _________
* Қымыздық қышқылын құрғақ воронка арқылы көлемі белгілі колбаға /100 мл не 250 мл/ толық түрде салындар. Дистильденген сумен бюксті де, воронканы да бірнеше рет жуып, колбаға құйындар. Колбаның белгіленген жеріне дейін дистильденген сумен қымыздық қышқылы ерітіндісінің көлемін жеткізіндер.
* Колбаның аузын жақсылап тығындап, колбаны бір-екі рет төңкеріп, ерітіндіні жақсылап араластырындар.
* Бюретканы натрий гидроксиді ерітіндісімен шайып, осы ерітіндімен толтырыңдар.
* Титрлейтін колбаға 10,00 см[3] қымыздық қышқылының ерітіндісін пипеткамен құйыңдар. Пипетканы осы қышқылмен алдын ала шайып алу керек. 1-2 тамшы индикатор фенолфталеин құйыңдар.
* 30 секунд уақытта өзгермейтіндей қызыл түске дейін титрлеуді 3 рет жүргізу керек. V1 = ; V2 = ; V3= ;
Vорта = V1+ V2 + V3 / 3
* Оқытушыға жұмыстың нәтижесін өткізу керек:
Қымыздық қышқылының массасы, г__________
Қымыздық қышқылының титрі, г/мл __________
Қымыздық қышқылының нормальды концентрациясы, _______
Натрий гидроксидінің нормальды концентрациясы, ______
Натрий гидроксидінің титрі, г/мл ___________
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмыстарды қорғауға арналған сұрақтар:

1. Қышқыл- негіздік титрлеу кезінде қандай қателер болады? Егер: а) әлсіз қышқылды рТинд < рНэ.н. ; рТинд > рНэ.н. титрлегенде; б) әлсіз негізді рТинд < рНэ.н. ; рТинд > рНэ.н. титрлгенеде қандай қателер болады?
2. Кері титрлеу әдісі деген не? Ол қай жағдайларда қолданылады?
3. Мына ерітінділердің а) 2,0*10[-4] моль/л Н[+]; б) 0,008 моль/л ОН[-] болса, ерітіндінің рН-ын анықтаңдар.
4. Егер рН мына мәндерге тең болса: а) 2,50; б) 12,00, онда ерітіндідегі Н[+] және ОН- иондарының концентрациялары неге тең?
5. Мына жағдайдағы: а) 0,1 н НСІ ерітіндісін 0,1 н NaOH ерітіндісімен метилқызылы (рТ=5,5) индикаторларымен; б) 0,1 н NaOH ерітіндісін 0,1 н НСІ ерітіндісімен нитроамин (рТ=12) индикатормен титрлегендегі индикаторлық қате нешеге тең?

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 14

ХЛОРЛЫ СУТЕК ҚЫШҚЫЛЫН ПОТЕНЦИОМЕТРИЯЛЫҚ ТИТРЛЕУ
Аппаратура және реактивтер.
рН- метр милливольтметр-121.
Шыны индикатор электроды.
Салыстырмалы хлоркүміс электроды.
Титрлеуге қажет стақан, сыйымдылығы 100мл, бюретке 25мл, пипеткалар.
HCl стандарт ерітіндісі 0,1 моль/ л, фиксаналдан дайындалады.
Зерттелетін HCl ерітіндісі 0,1 моль/ л,
NaOH ерітіндісі 0,1 моль/ л.
рН- метрді тексеретін буфер ерітінділер.
Жұмысты орындау.
Шыны электродты дайындау (алдын ала 8 сағат 0,1н НСІ ерітіндісінде ұсталған) және рН- метрді буфер ерітінділермен тексеру.
Натрий гидроксидінің дәл концентрациясын анықтау үшін титрлеуге қажет стақанға 10 мл HCl стандартты ерітіндісін пипеткамен құйып, оған сонша су қосады, сонда электродтар толық ерітіндіге батып тұрады. Магнит араластырғышпен ерітінді белгілі бір жылдамдықпен араластырады.
Бюретканы титрантпен толтырады. рН- метр шкаласының <<1-4>>, сосың <<4-9>> т.б. диапазондарында титрлеуді жүргізеді. Титранттың әр порциясын(өлшемін) қосқан сайын ерітінді рН- ын өлшеп, жазып отырады.
Титрлеу қисығының бастапқы бөлігінде титранттан 0,5 мл- ден, секіріс маңында 0,1-0,2 мл- ден құю керек. Титрлеу нәтижесін кестеге түсіреді. Кемінде 3 рет титрлеу жүргізеді.
Алынған нәтиже бойынша титрлеу қисығын рН= f (VNaOH) сызады.
VNaOH , орта мәнін тауып, СNаOH формула бойынша табады.
СNаOH ,VNаOH - титрлеуге алынған HCl ерітіндісінің концентрациясы және көлемі. VNаOH - титрлеуге кеткен NаOH ерітіндісінің орта мәні, мл.
Титрлеудің соңғы нүктесін табу үшін титрлеудің дифференциалдық қисығын сызады. Максимумға сәйкес нүкте эквиваленттік нүкте болады.
Анализденетін HCl ерітіндісін 100 мл өлшегіш колбаға құйып, дистильденген сумен колба белгісіне дейін сұйылтып, жақсылап араластыру керек. Оның 10 мл аликвотын титрлейтін стақанға құйып, электродтар толық бататындай етіп дистильденген су қосып, титрлеуді кемінде үш рет жүргізеді. Әр титрлеу үшін титрлеу қисығын сызып, титранттың орташа көлемін табады.
Зерттелетін ерітіндідегі HCl мөлшерін мына формуламен есептейді:
m HCl = (C NаOH * V NаOH * Vk * 36.5) / (VHCl * 100)
C NаOH - натрий гидроксиді ерітіндісінің концентрациясы, моль/л;
V NаOH - титрлеуге кеткен натрий гидроксиді ерітіндісінің орта көлемі, мл;
VHCl - зерттелетін қышқылды еріткен көлем (өлшегіш колба көлемі),мл;
36,5- HCl- дың эквиваленттік массасы, г/ моль.
Өзін өзі бақылауға және зертханалық жұмысты қорғауға арналған сұрақтар
1 Платинадан жасалған электрод мына жағдайда индикаторлық
электрод болады:
А.нейтралдау реакциясында,
В.тұнбаға түсіру реакциясында,
С.тотығу-тотықсыздану реакциясында,
D.комплекс түзу реакциясында,
Е.дұрыс жауабы жоқ.
2. Құрамында 20мл (305г/л) натрий хлориді бар анализденетін ері-
тіндінің 5мл-ін потенциометриялық титрлеуге эквивалент нүктесінде 0,1н. 10,5 мл HCI жұмсалады. Анализденетін ерітіндіде қанша (г/л) натрий гидроксиді бар?
А.84,0 В.8,4 С.0,21 D.0,84 Е.840.
3. Нейтралдау әдісі бойынша потенциометрлік титрлеуде қолданылатын электродтар:
А.платина, В.хлор-күміс, С.шыны,
D.күміс, Е.алтын.
4. Иодид-,бромид-,хлорид-иондары қоспасын күміс нитраты ері-
тіндісімен (күміс электрод) потенциометрлік титрлегенде алы-
натын қисықтың түрі:
А.потенциал азаяды, қисықта иодид-, бромид-, хлорид- иондарына
сәйкес бір секіріс болады,
В.потенциал артады, қисықта иодид-, бромид-, хлорид- иондарына
сәйкес үш секіріс болады,
С.потенциал азаяды, қисықта бір секіріс болады,
D.потенциал артады, қисықта бір секіріс болады,
Е.дұрыс жауабы жоқ.
5. Мына электрод тотықтырғыш-тотықсыздандырғыш болады:
А.Cu/Cu[2+] В.Ag/AgBr C.(Pt)Ti[3+]/Ti[2+] D.шыны,
Е.дұрыс жауабы жоқ.
6. II-ші ретті электрод:
А.Co3+,Co2+/Pt B.H+,MnO4-,Mn2+/Pt
C.I2,2I-/Pt D.Hg,HgSO4/H2SO4
E.дұрыс жауабы жоқ.
7. 20,00мл күміс нитратын потенциометрлік титрлеуге 21,64мл
0,05н. натрий хлориді жұмсалса, 1литр ерітіндіде неше грамм
күміс болғанын анықтау қажет:
А.0,116 В.116,2 С.0,0058 D.5,81 Е.0,10
8. Темір мен марганецтің сутектік электродқа қатысты стандартты
потенциалы 0,77В және 1,52В болса, олардың қаныққан каломель
электродқа қатысты тотығу-тотықсыздану потенциалын анықтау
керек (E[0]Hg/HgCI=0.2415B).
А.0,52В және 1,27В В.1,02В және 1,77В С.0,52В және 1,77В D.1,02В және 1,27В
Е.1,77В және 1,27В.
9. Техникалық натрий гидроксидінің 0,3251 грамын 100мл өлше-
гіш колбада еріткенде, оның 25,00мл ерітіндісін потенциометр-
лік титрлеуге 18,80мл 0,1н. HCI жұмсалған. Үлгідегі натрий
гидроксидінің процентті мөлшерін анықтау қажет:
А.90,05 В.88,59 С.92,52 D.8,59 Е.9,01

Зертханалық сабақтың тақырыбы № 15

МЫСТЫ АМПЕРОМЕТРИЯЛЫҚ ТИТРЛЕУ

Жұмыстың мақсаты:
Мыс (ІІ) анықтау оның иодид- ионымен тотықсыздануына және мыс мөлшеріне эквивалентті мөлшерде бөлінген I2 тиосульфат ерітіндісімен титрлеуге негізделген.
2Cu2+ + 4I- = Cu2I2 + I2
I2 + 2S2O32- = 2I-+ S4O62-
Бұл әдіс арқылы мыстың өте аз мөлшерін (10-3 мг) анықтауға болады. Реостатқа +0,53 В потенциал мәнін қойып, платина және хлоркүміс электродтарын ерітіндіге салады. Платина электродында йод тотықсызданады.
Жұмысты орындау.
Амперометриялық құралда барлық бөліктері дұрыс қосылып тұрғанын тексереді.
Титрлейтін стаканға 10 мл мыс (ІІ) ерітіндісін құйып, 25 мл күкірт қышқылын қосады, электродтарды салып, тізбекті қосады. Сол кезде катодта мыстың тотығуы жүреді. Гальванометр стрелкасы бір жаққа қарай бұрылады.
0,3-0,5 г калий иодидін салып, магнит араластырғышты қосады. Бұл кезде диффузиялық тоқ бірден азайып, гальванометр нольді көрсетеді. Бұл жағдай мыс ионының толық иодидпен Cu2I2 қосылысын бергенін көрсетеді. Бұдан соң бос йодтың бөлінуі байқалады, тоқ күші өсе бастайды, тоқ күші максимумға келгенде ерітіндіде йод толық бөлініп бітеді. Тағы да 2-5 минут реакция аяқталғанын тосып, титрлеуді бастайды.
Тиосульфат ерітіндісінен 1 мл қосып, ерітіндіні араластырып отырып, тоқ күшін жазып отырады. Титрлеу соңында тоқ күші өзгеріссіз қалады.

V, мл

I, мА

q = V N mэкв.Cu mэкв.Cu = 63.64 г/ моль
Титрлеуді екі рет жүргізеді.

Сабақтан алған білімді тексеру (тест) сұрақтары

1. Индикатор қатысында амперометриялық титрлеудің артықшлығы:
А.титрлеу дәлірек болады; В.артықшылығы жоқ;
С.оңырақ потенциалда титрленеді;
D.терісірек потенциалда титрленеді;
Е.дұрыс жауабы жоқ.
2. Жарты толқын потенциалы неге тәуелді?
А.тотықсызданатын ион концентрациясына,
В.тотықсызданатын ион табиғатына,
С.индиферентті ерітінді концентрациясына,
D.электрод табиғатына,
Е.дұрыс жауабы жоқ.
3.Тотықсызданатын ионның валенттілігін қалай анықтайды?
А.I=605D[1/2]*m[2/3]*t[1/6]*c теңдеуі бойынша;
B.Е1/2 арқылы анықтауға болады;
C.lgI/Id-E тәуелділігі қисығының тангенсіне кері мән бойынша;
D.lgId/Id-I-E тәуелділігі қисығының тангенсіне кері мән бойынша;
E.дұрыс жауабы жоқ.
4. Полярографияны және амперометриялық титрлеуді неге индиферентті фон-электролит
қатысында жүргізеді?
А.cутегінің толқынын жоғалту үшін;
В.I-ші ретті максимумді жоғалту үшін;
С.миграциялық толқынды жоғалту үшін;
D.қайталанатын поляризациялық қисық алу үшін;
Е.дұрыс жауабы жоқ.
5. Полярографиялық анализ әдісі неге негізделген?
А.электродтық потенциалдарды өлшеуге;
В.электродтардың поляризациялану құбылысына, яғни берілген кернеу әсеріне ұяшық
арқылы өткен тоқ күшінің тәуелділігін зерттеуге;
С.ерітінді электрөткізгіштігінің құрамына тәуелділігіне;
D.ерітіндінің кедергісін өлшеуге;
Е.осы көрсетілгендердің барлығына.
6. Илькович теңдеуі:
А.I=605 nD1/2*m2/3* 1/6*Cm ;
B.Id=605 nD1/2*m2/3* 1/6*Cm ;
C.Id= nD1/2*m* *C;
D.I=605 D1/2*m2/3* 1/6*C;
Е. Дұрыс жауабы жоқ.
7. Поляризациялық қисықтар деген:
А.тоқ күші-кернеу тәуелділігінің қисығы;
В.тоқ күші-кедергі тәуелділігінің қисығы;
С.кедергі-көлем тәуелділігінің қисығы;
D.lg I/IdI-E тәуелділігінің қисығы;
Е.дұрыс жауабы жоқ.

4.Студенттің өздік жұмысы бойынша тапсырмалар берілген:

+ К.К. Кабдулкаримова, Н.М. Омарова, Р.С. Абекова Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. Семей -2012, 138б.
2.Кабдулкаримова К.К., Мусабаева Б.Х., Омарова Н.М. Аналитикалық химиядан зертханалық жұмыстар, 2009 - 80 б. - 50экз.

Модуль 9 Органикалық химия

Дәріс 31. Органикалық заттар және олардың жіктелуі. Изомериясы және номенклатурасы (аталуы)
Органикалық химия көміртегі қосылыстарын зерттейді. Органикалық заттардың негізгі көздері: мұнай, табиғи газ, тас көмір, ағаш және өсімдік қалдықтары.
Органикалық химия өнеркәсіптің әр түрлі салаларындағы технологиялық процестердің негізгі болып табылады. Атап айтқанда: отын өндірісі, бояғыш заттар өнеркәсібі, витаминдер, химиялық талшықтар, пластмасса, дәрі- дәрмек, қопарылғыш заттар және т.б. Ауыл шаруашылығында органикалық тыңайтқыштар: арам шөпке қарсы заттар (гербицидтер), саңырауқұлақтар мен зиянкестерге қарсы заттар (инсектофугицидтер) және т.б. Органикалық химияның дамуына үлкен үлес қосқан орыс ғалымы А.М.Бутлеров болды. Ол 1861 жылы химиялық құрылыс теориясын ашты. Бұл теория химиктерге молекуланың ішкі құрылысын түсінуге, химиялық процестердің мәнін білуге, органикалық заттарды алудың жаңа жолдарын жобалауға, сол арқылы өнеркәсіпті дамытуға үлкен көмегін тигізді.
Теорияның негізгі қағидалары:
Органикалық қосылыстардың молекуласын құрайтын атомдар белгілі бір реттілікпен байланысады, бір- бірімен байланысуға бір немесе бірнеше валенттілік жұмсалады.
Органикалық заттардың қасиеттері молекуласының құрылысына, яғни атомдардың
қосылу реттілігіне және байланыс сипатына тәуелді болады. Сонымен органикалық заттардың қасиетін зерттеу арқылы оның молекула құрылысын анықтап және белгілі формуламен көрсетуге болады.
Атомның немесе атомдар топтарының химиялық қасиетіне молекуладағы басқа
атомдар мен топтар әсер етеді, әсіресе өзара байланысқан атомдардың әсері үлкен
болады.
Химиялық құрылыс теориясы изомерия құбылысын түсіндіруге мүмкіншілік береді.
Изомерлер деп құрамы және молекулалық массалары бірдей, бірақ құрамы мен қасиеттері әр түрлі заттарды айтады.
Органикалық қосылыстардың негізгі етіп көмірсутекті алады да, қалған қосылыстарды, олардың туындылары ретінде қарайды. Көміртек тізбегінің құрылысына қарай органикалық қосылыстар ашық тізбекті (алифаттық) және циклді (тұйық) қосылыстарға бөлінеді.
Ашық тізбекті қосылыстар екіге бөлінеді: қаныққан көмірсутектер (формуласы СnH2n+2) және қанықпаған көмірсутектер (формуласы СnH2n бұлардың құрамында қос үш байланыс та болады).
Тұйық тізбекті қосылыстар екіге бөлінеді: карбоциклді және гетероциклді.
Карбоциклді қосылыстардың тұйық тізбегі тек көміртегі атомынан тұрады және өз алында алициклді және ароматты болып екіге бөлінеді.
Гетероциклді қосылыстардың тұйық тізбекті көміртегі мен сутегі атомдарымен қоса басқа да атомдардан құралады. Гетероциклді қосылыстар түзуге көбінесе азот, күкірт, оттегі атомдары қатысады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Органикалық химия нені зерттейді?
* Органикалық заттардың шығу көздері қандай?
* А.М.Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясының негізгі қағидаларын атаңыздар.
4 Изомерлер дегеніміз не?
5 Органикалық қосылыстар қалай жіктеледі?
6 Құрамы: а) С6Н8 ә) С6Н14 болып келетін қосылыстардың барлық изомерлерінің структуралық формуласын жазыңыздар?
* Құрамы С3Н8 болып келетін заттардың структуралық формуласын жазыңыздар.
* Метандағы көміртегі мен сутегінің массалық үлесін анықтаңыздар.

Дәріс 32. Органикалық қосылыстардың реакциялары.
Химиялық байланыстардың түрлері. Химиялық байланыстың түрлері өте көп,
олар табиғаты бойынша бөлінеді. Молекулалар арасындағы байланыстар электроваленттік және коваленттік болып екіге бөлінеді.
Электрваленттік байланыс қарама- қарсы зарядталған бөлшектердің арасында пайда болады. Мұнда үш түрлі әрекеттесу болады: иондық байланыс, ион мен диполь, диполь мен диполь арасындағы байланыс.
Иондық байланыс деп катион мен анион арасындағы тартылу күшінің әсерінен пайда болатын байланысты атайды.
Иондық қосылыстардың балқу температурасы жоғары және олар қатты заттар болып келеді.
Коваленттік байланыс. Екі не одан да көп атомдардың арасында жұп электрондар болса, байланыс пайда болады. Демек, екі атом орбитальдарының бүркесуі арқылы түзілетін байланысты коваленттік байланыс деп атайды.
Сутектік байланыс коваленттік байланысқан сутек атомымен екінші молекуланың бос электроны арқылы түзіледі. Бұл байланыстың энергиясы аз, 3- 10 ккал/ моль, сондықтан мұндай байланыстар тез үзіледі, бірақ заттың физикалық қасиеттеріне әсері болады.
Органикалық қосылыстардың реакциялары төрт топқа бөлінеді:
* Орын басу реакциялары. Мұнда атом немесе атомдар топтарының орнын басқа атомдар басады.
Мысалы: С2Н5СI + OH[-] --> C2H5OH + CI[-]
Хлорэтан гидроксид этанол хлорид
ионы ионы

* Қосылу реакциялары. Екі молекула қосылып, бір молекула түзеді.
Мысалы: СН2 = СН2 + Вг2 --> ВгСН2СН2Вг
Этилен бром 1,2- дибромэтан

* Бөліну (элимирлену) реакциясы. Молекула екі немесе одан да көп басқа
молекула түзеді.
Мысалы: С2Н5ОН --> СН2 = СН2 + Н2О
Этанол этилен су

* Қайта топтасу. Бір молекула екінші молекулаға айналады.
Мысалы: СН3- СН- СН = СН2 --> СН3- СН = СН- СН2СI
│
CI
3- хлорбутен-1 1- хлорбутен - 2

Көптеген органикалық реакциялар екі молекуланың арасында, молекула мен ионның арасында немесе молекула мен радикалдың арасында жүреді. Қандай бөлшектің арасында жүретіндігіне байланысты оларды иондық, радикалдық механизм деп атайды, оны R- деп белгілейді.
Ионның қатынасында жүрген реакцияны иондық механизм деп атайды.
Шабуыл жасайтын реагенттің табиғатына байланысты иондық реакция электрофильді және нуклеофильді болып бөлінеді.
Реакцияға қатысатын реагент өзінің электрон жұбын байланыс түзеуге басқа молекулаға берсе, онда нуклеофильді (электродонорлы) реагент деп атайды.
Нуклеофильдің қатысында жүретін реакцияларды нуклеофильдік реакциялар деп атайды. Nu деп белгілейді.

Мысалы: Rδ+ --> Хδ- + : Nu --> R - Nu + : Х- нуклеофильдік орын басу реакциясы.
..
Нуклеофильдер: Н- : ; NH-2 ; : ОН- ; : ОR

Егер молекула басқа молекуланың жұп электронын қосып алса, оны электрофильді (электронакцепторлы) реагент деп атайды. Электрофильдің қатысында жүретін реакцияларды электрофильдік реакциялар деп атайды, Е деп белгілейді.
Мысалы: R - У - Е[+] --> R - Е + У+ электрофильдік орын басу реакциясы.
Электрофильдер: Н+ ; Н3О+; NO2[+]; NO.

Өзін-өзі бақылауға арнаған сұрақтар: 1. Химиялық байланыстың қандай түрлері бар?
* Коваленттік байланыс дегеніміз не?
* Иондық байланыс дегеніміз не?
* Органикалық қосылыстарға тән реакцияларды атаңыздар.
* Нуклеофильдік, электрофильдік реагенттер дегеніміз не?
* СН3СI + CI2 --> CH2CI2 + HCI. Реакциясының барлық сатыларының теңдеуін жазыңыздар.
* Бромсутек молекуласын мысалға алып, коваленттік байланысты түсіндіріңіздер.
* Электрофильді механизммен әрекеттесетін органикалық қосылыстарға мысал келтіріңіздер.
Дәріс 33 Қаныққан көмірсутектер (алкандар).
Көміртегі мен сутегіден тұратын және өзара жай байланыспен қосылған қосылыстарды қаныққан көмірсутектер деп атайды. Жалпы формуласы- СnH2n+2
Ең қарапайым өкілі- СН4- метан. Барлық көмірсутектердің метанмен ұқсас екенін көрсету үшін, олардың барлығының аттарына <<ан>> деген жалғау жалғанады.
Қаныққан көмірсутектердің бір сутегісін алғанда, қалған қалдықты радикалдар деп атайды. Радикалдарды атау үшін, көмірсутектердің <<ан>> жалғауын <<ил>> жалғауына өзгертеді.
СН4 - метан- СН3- метил
С2Н6- этан- С2Н5-этил
С3Н8- пропан- С3Н7- пропил т.б.

Көмірсутектерді жүйелік (ИЮПАК) номенклатура бойынша атау үшін, алдымен ең ұзын тізбекті тауып алады да, тізбекке ең жақын тармақ (радикал) тұрған шетінен бастап нөмірлейді. Затты атағанда алдымен санмен радикалдар тұрған жерін шетінен бастап нөмірлейді. Затты атағанда алдымен санмен радикалдар тұрған жерін көрсетеді де аттарын атап, содан кейін ең ұзын тізбек атын атайды.
Қаныққан көмірсутектердегі С- С және С- Н байланыстары σ- байланыс болып табылады. Мұндай байланыстар берік және аз поляризацияланған, сондықтан қаныққан көмірсутектердің реакцияласу қабілеттілігі төмен. Олар қосылу реакциясына қатыспайды, тек қана орын басу реакциясына түседі.
а) нитрлеу реакциясы
р, t0
СН4 + НОNO2 --> H2O + CH3NO2
Нитрометан
ә) галогендеу
СН4 + СI2 --> HCI + CH3CI - хлорлы метил
CH3CI + CI2 --> HCI + CH2CI2 - хлорлы метилен
СН2CI2 + CI2 --> HCI + CHCI3 - хлороформ
CHCI3 + CI2 --> HCI + CCI4 - төртхлорлы көміртек

Қаныққан көмірсутектер катализатор қатысында жоғары температурада және қысымда тотығу реакциясына қатысып альдегидтер, спирттер, кетондар, карбон қышқылдарын түзеді.
[o] CH3- (СН2)n - СН2ОН
Мысалы: СН3 - (СН2)n - CH3 -->
катализатор СН3- (СН2)n - СООН

Қаныққан көмірсутектерді өндірісте қанықпаған көмірсутектерінен немесе қаныққан көмірсутектің галоген туындыларын катализатор (платина, палладий) қатынасында тотықсыздандыру арқылы, А. Вюрц реакциясы бойынша (галоген туындыларын металл натриймен әрекеттестіру) немесе жоғары молекулалы қаныққан көмірсутектерді жоғары температурада, қысымда крекингілеу (ыдырау) арқылы алады.
А. Вюрц реакциясы (1855 ж.)

2R - Вг - 2Na --> R - R + 2NaВг
3R - Вг + 3R - Вг + 6Na --> R - R + R - R + R - R + 6NaВг

Мұндағы: R мен R - әр түрлі алкилдік радикалдар.
Зертханада көбінесе қаныққан көмірсутектеріне сәйкес келетін карбон қышқылдарының тұздарына күдіргіш сілті (натронды ізбес) қосып, қыздыру арқылы алады.
СН3СООNa + NaOH --> Na2CO3 + CH4 ↑
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Алкандардың жалпы формуласы.
* Алкандарға тән реакциялар.
* Изомерия түрлері.
* Номенклатуралар ( тривиальды, рационалды, систематикалық)
* Алу тәсілдері және химиялық қасиеттері.
* Жеке өкілдері және қолданылуы.

Дәріс 34. Қанықпаған көмірсутектер (алкендер). Диендер.
Алкендер деп, молекуласында көміртектің атомдар саны қаныққан көмірсутектермен бірдей, бірақ сутегі атомдарының саны аз, σ - байланысынан басқа бір PI- байланысы бар қосылыстарды атайды. Жалпы формуласы- СnH2n . Ең қарапайым өкілі- этилен (этен) С2Н4. Этилен молекуласындағы көміртек атомдары қос байланыспен байланысқан. Қос көміртек- көміртек байланысы алкендердің құрылысының ерекше белгісі болып саналады.
Жүйелік номенклатура бойынша алкендерді атау үшін сәйкес қаныққан көмірсутек атауындағы <<ан>> жұрнағын <<ен>> жұрнағына алмастырады. Қос байланыстың орнын көмірсутек атауының алдында, қос байланыс басталған көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді.
Мысалы: СН2 = СН - СН2 - СН3
Қанықпаған көмірсутектерінің изомериясы көміртегі тізбектерінің құрылысына ғана емес, онымен қатар қос байланыстың орнына да байланысты. Бұдан басқа, қанықпаған көмірсутектер қатарында кеңістік (геометриялық) изомериясы цис- транс изомерлері бар.
Химиялық қасиеттері. Метанмен салыстырғанда, алкен қатарындағы көмірсутектер өте активті қосылыстар. Олар тотығу және қосылу реакцияларына өте жеңіл түседі. Себебі этиленнің қос байланысының орнына қосылу, тотығу, полимерлену реакциялары жеңіл жүреді.

* Галогенді қосып алу.
Галогендер алкендерге радикалдық немесе иондық механизм бойынша қосылады.
│ │
С = С + Х2 - С - С - Х Мұндағы: Х = СI, Вг
│ │

* Галогенсутекті қосып алу (Марковников ережесі).
Алкендер күші қышқылдарымен: НСI, НВг, Н2SO4 әрекеттеседі.
Қосылу реакциясы қос байланыс бойынша жүреді.

С = С + Н - Х --> С - Х Мұндағы: Х = СI, I[-] , Вг-, ОSO3H[-]
H H
Симметриялы емес алкендер жағдайында қышқылды қосып алудың екі бағыты болуы мүмкін. Мысалы тұз қышқылымен пропен әрекеттескенде, екі түрлі өнім түзілуі мүмкін.
CH3 - CH - CH3 2- хлорпропан
│
СН3 - СН = СН2 + НСI --> CI

CH3 - CH2 - CH2CI 1-хлорпропан

Қышқылдар симметриялы емес алкендерге қосылғанда қышқылдың сутегі атомы сутек атомдарының саны ең көп көміртекке қосылады. Бұл заңдылықты ашқан
В.В. Марковников болғандықтан, ол Марковников ережесі деп аталады.
* Суды қосып алу.
Алкендер катализатор қатынасында сумен әрекеттесіп, спирттер түзіледі.
СН2 = СН2 + Н2О --> СН3 - СН2ОН

* Тотығу реакциясы.
Алкендер оңай тотығады. Тотықтырғыштың табиғатына және реакция жағдайларына байланысты PI- байланыстың немесе PI- мен σ- байланысының үзілуі нәтижесінде түрлі өнімдердің түзілуі мүмкін: екі атомды спирттер (гликольдер), эпоксидтер, альдегидтер, кетондар, карбон қышқылдары.

3СН2 = СН2 + 2КМnO4 + 4H2O --> 3CH2 - CH2 + 2MnO2 + 2KOH
│ │
OH OH
Бұл реакцияны Е.Е. Вагнер (1888 ж) реакция деп атайды.

* Полимерлену реакциясы.
Қазіргі заман техникасы үшін қанықпаған көмірсутектер реакцияларының ішіндегі ең маңыздылығының бірі- полимерлену реакциясы. Алкендер бір- бірімен өзара қосылып, ұзын тізбек, яғни полимерлер түзуге қабілетті. Мысалы:

СН2 = СН2 + СН2 = СН2 --> - (- СН2 - СН2-)n

Диен көмірсутектері.
Молекуласында екі қос байланысы бар көмірсутектерді диен көмірсутектері дейді. Жалпы формуласы СnH2n-2 Диен көмірсутектерді жүйелік номенклатура бойынша атау үшін <<диен>> деген жалғау қосып, қос байланыстың орны көрсетіледі.

Мысалы: СН2 = СН - СН = СН2 бутадиен- 1,3

Диендер қос байланыстың орналасуына қарай үшке бөлінеді.
1. Егер екі байланыс бір көміртегі атомында орналасса, кумулирленген диен немесе аллендер деп аталады.

Мысалы: СН2 = СН = СН2 пропадиен

2.Егер екі қос байланыс бір жай байланыспен бөлінсе, онда қосарланған
диендер деп аталады.

Мысалы: СН2 = СН - СН = СН2 бутадиен- 1,3

3.Егер екі қос байланыс бір жай байланыспен бөлінсе, онда олар оқшауланған
диендер деп аталады.
Мысалы: СН2 = СН - СН2 - СН = СН2 пентадиен- 1,4
Диендердің ішіндегі аса маңыздысы қосарланған түрі, олар өте тез полимерленеді, сондықтан синтетикалық каучук алуға пайдаланады.
Химиялық қасиеттері.
Диендердің химиялық қасиеттері қос байланыстардың орналасуына байланысты.
Оқшауланған қос байланыстардың бір- біріне әсері аз болады, яғни әрқайсысы молекуладағы жалғыз қос байланыс тәрізді әрекеттеседі. Сол себепті қосарланбаған диендердің химиялық қасиеттері қарапайым алкендердің химиялық қасиеттерімен бірдей.
Диен көмірсутектеріне қосылу, тотығу, полимерлену реакциялары тән.
* Қосылу реакциясы:

СН2= СН- СН = СН2 + Вг2 --> СН2 - СН СН - СН2
│ │
Вг Вг

* Полимерлену реакциясы:
│ │
n C = C - C = C --> (- С - С = С - С-)n │ │

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

* Изомерия түрлері, мысалдар.
* Алу тәсілдері.
* Структуралық формуласын жау керек: транс-2-гексен, цис-2,3- дихлоро-2-бутен.
* Егер 3,6 г су алкенге қосылып 12 г спирт түзілсе, алкен формуласы қандай болады?
* 18,4 г этил спиртінен неше литр ( қ.ж.) этилен түзіледі?
* Диен көмірсуларының химиялық қасиеттері.
* 9,2 г этил спиртінен алынған этиленді тотықтыруға 40%- ті KMnO4 ерітіндісі жұмсалаған, тотықтырғыш массасы есептеу керек . Жауабы: 52,5г.

Дәріс 35. Ацетилен көмірсутектері. Алкиндер.
Алкиндер деп- ашық тізбекті С ≡ С үш еселік көміртек- көміртек байланысы бар көмірсутектерді айтады. Жалпы формуласы: СnH2n+2. Алкендер қатарының бірінші өкілі С2Н2- ацетилен, сондықтан алкиндерді ацетилен көмірсутектері деп те атайды. Үш еселі байланыстың біреуі σ- байланыс, екеуі PI- байланыс. Жүйелік номенклатура бойынша алкендерді атау үшін, қаныққан көмірсутектердегі <<ан>> жалғауын <<ин>> жалғауына ауыстырып үш, байланыстың орнын, байланыс басталатын көміртегі атомының нөмірімен белгілейді.

Мысалы: НС ≡ СН этин
НС ≡ С - СН3 пропин-1
НС ≡ С - СН2 - СН3 бутин- 1
Ацетилен көмірсутектерінің изомериясы көміртегі тізбегінің құрылысы мен үш байланыстың орнына байланысты.

Мысалы: НС ≡ С - СН2 - СН3 бутин-1
СН3- С ≡ С - СН3 бутин- 2
Химиялық қасиеттері.
Молекуласында үш байланысы (1σ , 2PI) болғандықтан Ацетилен көміртектері қосылу, тотығу, полимерлену реакциясына қатысады.

* Қосылу реакциялары:
а) сутегіні қосып алу. Платина, никель катализаторлары қатысында Ацетилен сутегін қосып алады.
Ni Ni
НС ≡ СН + Н2 --> Н2С = СН2 + Н2 --> СН3 - СН3

ә) галогенсутектерді қосып алу. Ацетилен галогенсутектермен баяу әрекеттеседі, нәтижесінде винилхлориді түзіледі.

НС ≡ СН + НСI --> H2C = CHCI винилхлориді

Реакцияға тез түсетін ацетиленнің алкил туындылары үшін бұл реакция Марковников ережесіне сай жүреді.

в) суды қосып алу. (Кучеров реакциясы)
Ацетилен көмірсутектеріне судың қосылу реакциясы сынап тұздарының қатысуымен жүреді. Бұл реакцияны алғаш рет орыс ғалымы Кучеров ашқан, сондықтан Кучеров реакциясы деп атайды.
Hg2+
НС ≡ СН + НОН --> СН2 = СНОН винил спирті

О
CH2 = CHOH --> CH3 - C сірке альдегиді
Н

Кучеров реакциясының практикалық маңызы зор. Өнеркәсіпте сірке қышқылын, этил спиртін алу үшін қолданылады.

* Тотығу реакциясы. Алкиндер тотықтырғыш реагенттермен (калий перманганаты, қышқылдық ортадағы дихромат, озон) тотығады.
Үш еселі байланыс бойынша молекуланың үзілуі жүреді де, алкин екі карбон қышқылына айналады.
R - C ≡ C - R, --> R - COOH + R, - COOH

Шеткі үш еселі байланыс бар алкин жағдайында карбон қышқылы мен көміртек диоксиді түзіледі. Мысалы:
[O]
СН3 - СН2 - С ≡ СН --> СН3 - СН2 - СООН + СО2
Бутин-1 пропан қышқылы

* Полимерлену реакциясы.
Ацетилен көмірсутектері бірнеше бағытта полимерленеді. Егер катализатор ретінде хлорлы мыс (II) қолданылса, онда ацетилен тізбектеліп полимерленеді.
СuCI2
НС ≡ СН + НС ≡ СН --> СН2 = СН - С ≡ СН

Түзілген винилацетилен хлорлы сутекті қосып алып, хлоропрен түзеді. Хлоропрен синтетикалық каучук алу үшін қолданылады.

СН2 = СН - С ≡ СН + НСI --> CH2 = CH - C = CH2
│
CI
хлоропрен

Егер катализатор ретінде активтелген көмір қолданылса, онда ацетиленнен бензол түзіледі.
t 0
2НС ≡ СН + НС ≡ СН --> бензол

* Металл туындыларын алу.
Ацетилендегі сутегі атомы өте қозғалғыш, сондықтан ол металдармен алмасып, ацетиленидтер түзіледі.
Мыс, күміс ацетиленидтері өте қопарылғыш заттар.

НС ≡ СН + 2АgOH + 2NH3 --> AgC ≡ CAg + 2 NH4OH
Алкиндердің ішінде ең маңыздысы- ацетилен, ол түссіз газ, қара қою күйелі жалынмен жанады.
Өнеркәсіпте ацетиленді кальций карбидінен, соңғы кезде табиғи газдарды пиролиздеу арқылы алады. Ацетилен оттекте жанғанда өте жоғары (30000 С) температураны береді, сондықтан оны металдарды пісіруге, кесуге қолданады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Изомерия. Номенклатура. Мысалдар.
* Алу тәсілдері, физикалық қасиеттері.
* Химиялық қасиеттері. Қолданылуы.
* IUPAC жүйесі бойынша структуралық формуласын жазу керек: 3-метил-1-бутин; 2,5-диметил-3-гексин.
* 6,4 г кальций карбидінен алынған ацителинді жағуға жұмсалатын оттегі көлемі ( қ.ж. ) және массасы. Жауабы: 5,6л., 8г.
* Мына теңдеулер бойынша жүретін реакциялар теңдеулерін жазу керек: а. 3- гексин + CI2 ---- ; б. 2- пентин + HCI ----- ; в. Пропин + H2O ( H+ , Hg2+) ----- ;

Дәріс 36. Көмірсутектердің галоген туындылары.
Көмірсутегі молекуласындағы бір немесе бірнеше сутегі атомдарының орнын галоген атомдары басқан қосылыстарды көмірсутектердің галоген туындылары деп атайды. Олар көмірсутектегінің құрамына қарай қаныққан және қанықпаған көмірсутектердің галоген туындылары болып екіге бөлінеді. Бұл қосылыстар молекуладағы галоген атомының санына қарай моно- (құрамында бір галоген атомы), ди-(екі галоген атомы), поли-(үш және одан да көп) галоген туындылары деп бөлінеді.
Аталуы: Галоген туындыларын көбінесе тарихи қалыптасқан атаулармен атайды.
Мысалы: СНСІ3- хлороформ, СНІ3- йодоформ. Халықаралық номенклатура бойынша, галоген туындыларың атау үшін, көміртегі тізбегінің ең ұзынын алып, галогенге жақын жағынан бастап нөмірлейді. Алдымен радикалдың орны мен атын, содан кейін галоген атомының тізбектегі орны мен атын, соңынын ұзын тізбекті атайды. Мысалы:
4 3 2 1
СН3 - СН2 - СН - СН3
│
СI 2- хлорбутан

Галоген туындыларының изомериясы көміртегі тізбегінің құрылысына және галоген атомдарының орнына байланысты болады.
Физикалық қасиеттері.
Қаныққан галоген туындыларының көпшілігі бөлме температурасында түссіз сұйықтар. Хлорлы метил (СН3СI), хлорлы этил (С2Н5СI), бромды метил (СН3Вг), газ тәрізді заттар, йодоформ (СНI3)- қатты зат.
Галоген туындылар суда өте нашар ериді, бірақ органикалық еріткіштерде (спиртте, эфирде) жақсы ериді. Өздеріне тән иісі бар. Әр түрлі органикалық қосылыстарды синтездеу үшін еріткіш ретінде қолданылады.
Химиялық қасиеттері.
Көмірсутектердің галоген туындыларының реакция түсу қабілеттілігі өте жоғары.
Оның негізінде галоген атомының орнын басқа немесе әртүрлі радикалдар басу реакциясы жатыр.
* Спирттер алу. Галоген алкилдерді сумен қосып қайнатқанда, галоген атомының орнын гидроксил тобы басады:
СН3 - СН2 - Вг + Н - ОН <--> СН3- СН2 - ОН + НВг
Бромды этил этил спирті
Бұл қайтымды реакция.

* Аминдер алу. Галоген туындыларына аммиакпен әсер етсе маңызды қосылыс- аминдер түзіледі.

СН3 - СН2 - I + NH3 <--> CH3 - CH2 - NH2 + HI
Йодты этил этиламин

* Цианидтердің әсері. Галоген алкилдерге калий цианидімен әсер еткенде, цианидтер түзіледі.

СН3 - СН2 - I + K - CN <--> CH3 - CH2 - CN + KI
Этил цианиді
* Галогенсутектің үзілуі. Галоген алкилдерге концентрлі сілтілермен әсер еткенде, галогенсутек үзіліп, этилен көмірсутектер түзіледі. Мысалы:

СН3 - СН2 - I + NaOH --> CH3 = CH2 + NaI + H2O

Галоген туындыларына сілтінің спирттегі ерітіндісімен немесе натрий амидімен (NaNH2) әсер еткенде, ацетилен көмірсутектері түзіледі.

Мысалы: СН2Вг - СН2Вг --> НС ≡ СН + 2НВг

* Галоген туындыларының тотықсыздануы.
Иодты сутекпен әсер еткенде, галоген алкил көмірсутекке дейін тотықсызданады.

СН3 - СН2 - I + HI <--> CH3 - CH3 + I2
Йодты этил этан

* Магнийдің әсері. Егер галоген алкилге сусыз этил эфирі қатысында тазартылған магниймен әсер етсе, құрамында магний органикалық қосылыс бар ерітіндісі түзіледі:

СН3I + Mg <--> CH3MgI
магний йодметил
Бұл реакцияны алғаш рет зерттеген француз химигі Гриньяр болғандықтан, Гриньяр реакциясы деп атайды.
Органикалық заттарды синтездеуде Гриньяр реакциясының маңызы өте зор.
Алу әдістері.
* Қаныққан көмірсутектерді галогендермен әрекеттестіру арқылы алады:
hv
С2Н6 + СI2 --> C2H5CI + HCI
Этан хлорэтан
* Таза монохлоридтерді алу үшін, хлорсутекті алкендермен әрекеттестіреді:
НСI
СН3СН = СН2 --> СН3 - СН - СН3
пропен /
CI 2-хлорпропан

* Спирттердегі гидроксил тобын галогенге ауыстыру арқылы алады, Ол үшін спирт пен хлорсутектің буын қыздырылған катализатор үстінен өткізеді.

СН3ОН(г) + НСI(г) --> СН3СI(г) + Н2О(г)
Метанол хлорметан
Галоген туындыларының маңызды өкілдерін қарастырамыз.
* Хлорлы этил (хлорэтан) С2Н5СI. Түссіз газ, суытқан кезде сұйыққа айналады, қайнау температурасы +13,10С. Суда нашар, бірақ органикалық еріткіштерде жақсы ериді.
Хлорлы этил- этил сұйығының негізгі құрамдас бөлігі болып табылатын тетраэтил қорғасынды алу үшін қолданылады. Этил сұйығы бензинге қосылатын антидетонациялық зат ретінде кеңінен пайдаланылады.

Тетраэтилқорғасынды алу реакциясының теңдеуі:

4С2Н5СI + 4Na + Pb --> Pb(C2H5)4 + 4NaCI
Хлорлы этил тез буланатындықтан медицинада жергілікті анестетик ретінде
пайданылады.
* Хлорлы метилен (метиленхлорид) СН2СI2. Түссіз, хлороформ тәріздес иісі бар сұйықтық, қайнау температурасы 420С, жанбайды. Метилен хлориді өндірісте өте бағалы еріткіш болып табылады. Ол майды, каучукты, целлюлоза эфирлерін жақсы ерітеді. Сондай- ақ майлағыш майларын тазалау үшін қолданылады.

* Хлороформ (үшхлорлы метан) СНСI3. Түссіз ауыр сұйықтық, өзіне тән иісі бар, қайнау температурасы 61,20С. Спиртте, эфирде жақсы ериді. Оттегі қатысында хлороформ ыдырап, фосген түзіледі.
1
СНСI3 + ─ O2 --> COCI2 + HCI
Фосген

Фосгеннің түзілуін болдырмау үшін, хлороформге 1% - тік сусыз этил спиртін
қосады.
Хлороформ каучукты, шайырларды жақсы ерітеді. Сондықтан органикалық еріткіш ретінде қолданылады. Сондай- ақ медицинада наркоз ретінде пайданылады.

4.Төртхлорлы метан (тетрахлорметан) ССI4.
Түссіз сұйықтық, қайнау температурасы 76,50С. Шайырларды, битумды, каучук пен майларды жақсы ерітеді. Жанбайды, содықтан арнайы өрт сөнгіштерді төртхлорлы метанмен толтырады. Өндірісте төртхлорлы метанды металл сурьма ұнағының қатынасында күкіртті көміртегі мен хлорды әрекеттестіру арқылы алады.

СS2 + 3CI2 --> CCI4 + S2CI2

5.Фреон (дихлордифтор метан) ССI2F2. Түссіз, иіссіз газ. Қысым әсерінен -340С температурада қайнайды, сұйыққа оңай айналады. Фреон жанбайтын және зиянсыз болғандықтан, хладоагент ретінде суытқыштарда қолданылады. Өндірісте фреон- 12-ні төртхлорлы метанды фторсутекпен әрекеттестіру арқылы алады. Реакцияны бесхлорлы сурьма катализаторы қатысында жүргізеді.
SbCI5
ССI4 + 2HF --> CF2CI2 + 2HCI

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Изомерия. Номенклатура. Мысалдар келтіру керек.
2 Алу, физикалық, химиялық қасиеттері.
3. Структуралық формулаларын жазу керек: 1,1,1,2,2-пентахлорэтан; 1,4-дибромбутан; 3-хлор-1-пропен; поливинилхлорид; гексахлорэтан.

Дәріс 37. Ароматты көмірсутектер (Арендер).
Ароматты көмірсутектер (арендер) деп - молекуласында циклогексатриендік цикл бар, физикалық және химиялық қасиеттерімен ерекшеленетін көмірсутектерді атайды.
Ароматты қосылыстардың барлығына циклдік құрылыс және жоғары қанықпаушылық тән.
Жалпы формуласы: СnH2n-6.
Ароматты көмірсутектердің қарапайым өкілі- бензол- С6Н6. Бензол молекуласында көміртек пен сутек атомдары бір жазықтықтың бойында орналасқан. Көміртек атомдар арасындағы барлық байланыстардың ұзындығы бірдей- 1,4А0, байланыстар арасындағы бұрыш 1200 тең болады. Бензол молекуласы С6Н6.
Бензолдың қарапайым моноорынбасқан туындыларын атау үшін, <<Бензол>> деген сөздің алдында орынбасарды атайды. Мысал: нитробензол С6Н5NO2; Этилбензол С6Н5С2Н5
Бензолдың кейбір орынбасарлы туындыларын тривиалдық атаулармен атайды.
Мысалы: метилбензол- толуол С6Н5СН3; аминобензоланилин С6Н5NH2
Екі орынбасарлы бензолдар.
Бензол сақинасында екі орынбасар болса, оларды атағанда, орынбасардың тұрған орнын да көрсету қажет. Үш мүмкін изомерлерді орто- мета, пара (қысқаша о-, м-, n-) деп белгілейді.
Егер екі орынбасар көрші көміртегі атомдарында қатар орналасса, ондай изомерді орто- изомер дейді.
Егер орынбасар бір көміртегі атомынан кейін орналасса, ондай изомерді мета- изомер дейді.
Егер орныбасар екі көміртегі атомынан кейін орналасса, ондай изомерді n- изомер дейді.

Химиялық қасиеттері. Барлық ароматты көмірсутектер орынбасу реакциясына бейімді, ал қосып алу реакциясына өте қиын түседі. Арендер галогендеу, нитерлеу, сульфирлеу реакцияларына, ал гомологтары тотығу реакциясына қатысады. Бензол сақинасында PI- электрон бұлттары бір келкі таралғандықтан нуклеофильдік реакциялар қиын, ал электрофильдік орынбасу реакциялары оңай жүреді.
Нитрлеу реакциясын жүргізу үшін, концентрлі азот пен күкірт қышқылдарының қоспасын алады. Бұл нитрлейтін агент нитроний ионы NO2.

НО - NO2 + 2H2SO4 <--> NO2+ + H3O+ + 2HSO4-

Электрофильдік орын басу реакциясы екі сатыда жүреді. Алдымен электрофильдік топ бензол сақинасының PI- орбитальдарын шабуылдап, PI- комплекс түзеді.
Екінші сатыда PI- комплекс, тұрақсыз σ- комплекске өтеді. Содан кейін пайда болған тұрақсыз карбокатионнан протон бөлініп, нитробензол түзіледі.
H2SO4
С6Н6 + НОNO2 --> C6H5NO2 + H2O

Галогендеу реакциясы. Бензол және оның гамологтары хлорланады, бромданады, иодталады.Реакция жүру үшін галогенді полярлайтын катализатор қажет: темір немесе алюминий галогенидтері.
катализатор
С6Н6 + Х2 --> НХ + С6Н6СI

Сульфирлеу реакциясы:

C6H6 + HOSO3H --> H2O + C6H5SO3H

Алкилдеу реакциясы.
Бензол сақинасына алкил тобын енгізу үшін бензолды галогеналкандармен әрекеттестіреді.
катализатор
С6Н6 + С2Н5Вг --> НВг + С6Н5С2Н5

Реакция тек катализатор қатысында жүреді. Катализатор ретінде алюминий хлориді немесе темір (III) бромиді қолданылады. Бұл катализатордың тиімділігін бірінші рет III.
Фридель мен Дж. Крафтс ашқандықтан, мұндай реакцияларды Фридель- Крафте реакциялары деп атайды.

Тотығу реакциясы.
Бензол гомологтарын катализатор (КМnO4, К2Сг2О7) қатысында тотықтырса, ароматты қышқылға айналады.
[o]
С6Н5СН3 --> С6Н5СООН + Н2О

Бензол сақинасындағы бағытталу ережесі.
Бензол сақинасындағы барлық көміртегі атомдары бір- бірімен тең, сондықтан электрофильді агенттер сақинадағы кез келген көміртегі атомын шабуылдайды. Егер бензол сақинасында бір орынбасар болса, онда келесі жаңа орынбасар белгілі орынға ие болады. Бензол қатарындағы көмірсутектердің электрофильдік орын басу реакцияларын зерттеу нәтижесінде орынбасар химиялық табиғаты және бағыттаушы қабілеті бойынша екі топқа бөлінеді.
* о-, n- бағыттаушы орынбасарлар бірінші текті орынбасарлар (ориентанттар) деп аталады. Олар электрон беруге (электрондонорлар) бейім топтар: алкил
(СН3, -СН2R), галогендер жатады, тағы
- .. - .. ..
- CH = CH2 , C6H5-, OH , NH2 , -NHR, -NR2 , OR
* м- бағыттаушы орынбасарлар екінші текті орынбасарлар (ориентанттар)деп
аталады. Олар электрон қабылдауға (электрон акцепторлы) бейім топтар:
-
СN, - COOH, - COOR, NO2, SO3H, CHO, COR жатады.
Мысалы: толуолды нитрлеу реакциясын қарастырайық. Толуолда метил тобы бар, ол бірінші текті орынбасарға жатады. Метил тобы электрон бұлттарын сақинадағы көміртегіне ығыстырып индуктивтік эффект көрсетеді. Сондықтан о- және
n- орындарында электрон тығыздығы өсіп, сол жерде орын басу реакциясы жүреді.
CH3 NO2 CH3

C6H5CH3 + HNO3 H2SO4 --> +

NO2
Толуол о- нитротолуол 58% n- нитротолуол 38 %

Ал екінші текті орынбасарлар, керісінше сақинадағы көміртегі атомдарының электрон бұлттарын өзіне тартып қосарлану (мезомерлік) эффект көрсетеді. Сондықтан м- орында электрон тығыздығы өсіп, осы жерде орынбасу реакциясы жүреді.

NO2 NO2
+ CI2 --> + HCI

нитробензол м- хлорбензол

Жиі кездесетін ароматты көмірсутектері: С6Н6- бензол, С6Н5-СН3- толуол,
С6Н4-(СН3)2- ксилол т.б.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Изомерия, номенклатура, мысалдар.
* Алу, химиялық қасиеттері.
* Бензол, қасиеттері.
* Структуралық формуласын жазу керек: м-нитротолуол; м-динитробензол; о-бромфенол; 2,6-дибром-4-хлортолуол; о-хлоранилин.
* 7,2 г бензоат натрий 600мл 0,5М натрий гидроксиді ерітіндісімен әрекеттескенде неше грамм бензол түзіледі? Жауабы: 3,9г.
Дәріс 38. Спирттер мен фенолдар
Спирттерде құрамындағы бір немесе бірнеше сутегі атомдары гидроксил топтарына ауысқан көмірсутектерді айтады. Гидроксил тобының (-ОН) санына қарай спирттер бір атомды, екі атомды, үш атомды және көп атомды болып бөлінеді
Бір атомды спирттердің жалпы формуласы: R - OH. Мысалы: СН3ОН- метил спирті метанол.
Екі атомды спирттер гликольді- молекуласында екі гидроксил тобы бар.
Молекуласындағы үш гидроксил тобы бар, үш атомды спирт- глицерин. Спирттер гидроксил тобының қай көміртегі атомына байланысқанына орай біріншілік спирттер
СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - ОН. Екіншілік спирттер СН3- СН2- СН- СН3, үшіншілік спирттер. │
ОН ОН
│
СН3─ С ─ СН3 болып бөлінеді
│
СН3
Сондай- ақ спирттер қаныққан және қанықпаған спирттер бөлінеді.
Спирттерді жүйелік номенклатура бойынша атау үшін сәйкес көмірсутектердің атауына <<ол>> жалғауы қосып, гидроксил тобы тұрған көміртек атомының нөмірін көрсету арқылы атайды.
Мысалы:
СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - ОН СН3 - СН2 - СН - СН3
Бутанол- 1 │
ОН
Бутанол- 2

Спирттердің изомериясы олардың көміртегі тізбегінің құрылысы мен гидрокил тобының орнына байланысты.
Химиялық қасиеттері. Спирттердің химиялық қасиеттері оның құрамындағы гидроксил тобы анықтайды, көптеген реакциялар осы топ бойынша жүреді.
* Алкоголяттардың түзілуі. Спирттер сілтілік металдармен әрекеттесіп, алколяттар түзіледі.
2СН2 - СН2 - ОН + 2Na --> 2CH3 - CH2 - ONa + H2

* Күрделі эфирлердің түзілуі.
Миниралдық немесе органикалық қышқылдармен әрекеттесіп, спирттер күрделі эфирлер түзіледі.

О
С2Н5 - ОН + СН3СООН --> С2Н5 - О - С < + Н2О
СН3
Этанол сірке қышқылы сірке қышқылының этил эфирі

* Жай эфирдің түзілуі.
Спирттер сусыздандыратын (Н2SO4) заттармен әрекеттесіп, жай эфирлер түзеді.
H2SO4
СН3 - ОН + СН3 - ОН --> СН3 - О - СН3 + Н2О
Диметилэфирі

* Тотығу реакциясы.
Спирттерді тотықтырғыштар: КМnO4, К2Сг2О7 аздап қыздырғанда тотығады.
Нәтижесінде біріншілік спирттерден альдегидтер, ал екіншілік спирттерден кетондар түзіледі.
[O]
СН3 - СН2 - ОН --> СН3СНО + Н2О
сірке альдегиді
[O]
СН3 - СН - СН3 --> СН3 - С - СН3 + Н2О
│ ││
OH O
ацетон (кетон)

Екі атомды спирттер (гликольдер)
Молекуласында екі гидроксил тобы бар спирттерді екі атомды спирттер немесе гликольдер деп атайды. Гликольдерді халықаралық номенклатура бойынша атау үшін, көмірсутектің атауына <<диол>> деген жалғауды қосып, гидроксил топтарының орнын көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді.
Мысалы: СН2ОН - СНОН - СН2 - СН3 бутандиол- 1,2

Химиялық қасиеттері.
Гликольдердің химиялық қасиеттері бір атомды спирттерге ұқсас, бірақ олар реакцияға бір немесе екі гидроксил топтары арқылы түседі.
Үш атомды спирттер.
Бұлардың ең қарапайым өкілі- глицерин.

СН2ОН - СНОН - СН2ОН

Үш атомды спирттерді халықаралық номенклатура бойынша атау үшін, көмірсутектің атауына <<триол>> деген жалғауды қосып, гидроксил топтарының орнын көміртегі атомының нөмірімен көрсетеді.
Мысалы: СН3 - СНОН - СНОН - СН2ОН бутантриол- 1,2,3

Глицериннің химиялық қасиеттерін үш гидроксил топтары анықтайды. Көп атомды спирттердің бір қасиеті ауыр металдардың гидроксидтерін ерітеді.

Мысалы: Глицерин мыс (II) гидроксидтермен әрекеттесіп, көк түсті мыс глицератын түзеді.

СН2 - ОН СН2 - О
│ ОН │ Cu + 2H2O
CH - OH + Cu --> CH - O
│ OH │
CH2 - OH CH2 - OH
Мыс глицераты

Фенолдар.
Фенолдар деп бензол сақинасындағы сутегінің біреуі немесе бірнешеуі гидроксил тобымен алмасқан қосылыстарды айтады.
Құрамындағы гидроксил тобының санына қарай бір, екі, үш атомды фенолдар болып бөлінеді.
Бір атомды фенолдардың ішіндегі ең қарапайымы- фенол- С6Н5ОН
Гидроксил тобының электрондарының сақинаға ығысуына байланысты, фенол әлсіз қышқылдық қасиет көрсетеді.
Химиялық қасиеттері.
Фенолдар сілтілермен әрекеттесіп, феноляттар түзіледі.

С6Н5ОН + NaOH --> C6H5ONa + H2O
натрий феноляты

* Нитрлеу реакциясы.
Фенолдар нитрлеу реакциясына жеңіл түседі. Егер фенолды концентрлі азот қышқылымен әрекеттестірсе, пикрин қышқылы (үш нитрофенол) түзіледі.

С6Н5ОН + 3НОNO2 --> C6H2(NO2)3OH + 3H2O
пикрин қышықлы

Сондай- ақ фенолдар сульфирлену, галогендену, бірігу, жай күрделі эфирлер түзу реакцияларына қатысады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Изомерия,номенклатура, мысалдар келтіру керек.
* Физикалық, химиялық қасиеттері.
* Алу, қолданылуы.
* Мына қосылыстардың структуралық формулаларын келтіру керек: 3-пентен-2-ол; 2-хлор-1-пропанол; 3-метил3-пентанол;
* Егер бір негізді спирт құрамында 60% көміртегі болса, оның формуласы қандай болады?
* Мына реакциялар теңдеулерін жазу керек: 1-бромбутаннан 1-бутанол алу; 2-бутеннен 2-бутанол алу; толуолдан бензил спиртін алу.

Дәріс 39. Альдегидтер мен кетондар

Көмірсутек радикалдарымен байланысқан карбонил (- СНО)
тобы бар органикалық заттарды альдегидтер немесе кетондар деп атайды. Альдегидтерде карбонил тобы сутек атомымен және көмірсутек радикалымен байланысады.

Жалпы формуласы R - CНО
Ал кетондарда карбонил тобы екі көмірсутек радикалымен байланысады. Жалпы формуласы R - C - R
││
O
Альдегидтер мен кетондар қаныққан, қанықпаған, ашық және тұйық тізбекті болып бөлінеді.
Қаныққан альдегидтер мен кетондар
Альдегидтерді жүйелік номенклатура бойынша атау үшін қаныққан көмірсутектердің атауына альдегидтер үшін <<аль>> деген жалғау, ол кетондар үшін <<он>> жалғауын қосу арқылы атайды.

O
││
СН3 - СНО этаналь СН3 - С - СН2 - СН3 бутанон

CH3 - CH2 - CНО пропаналь

Альдегидтердің изомериясы көміртегі атомдарының тізбегінің құрылысына байланысты, ал кетондардың изомериясы радикалдың құрылысына және карбониль тобының орнына байланысты.
Химиялық қасиеттері. Альдегидтер мен кетондар көптеген химиялық реакцияға белсенді қатысады. Бұл карбонил тобындағы қос байланыстың біреуі σ- байланыс, ал екінші PI- байланыс болғандықтан, электрон тығыздығы көміртек атомынан оттегі атомына қарай ығысып, поляризациялануынан болады.
Сондықтан химиялық реакция кезінде карбонил тобы жоғарғы белсенділік көрсетеді.
Олар қосып алу, алмасу, тотығу, полимерлену, конденсация реакцияларына қатысады.
* Қосып алу реакциялары.
а) Альдегидтер мен кетондар никель катализаторы қатысында сутегіні қосып алады.
Бұл реакция бойынша альдегидтерден біріншілік спирт, ал кетондардан екіншілік спирт түзіледі.
Nі
СН3СНО + Н2 --> СН3 - СН2ОН

Этаналь этанол
Ni
СН3 - С - СН3 + Н2 --> СН3 - СН - СН3
││ ││
O OH
Бутанол- 2 пропанол- 2

ә) Альдегидтер аммиакпен әрекеттеседі, кетондар әрекеттеспейді

OH
СН3СНО + NH3 --> CH3 - C - NH2
H

б) Көгерткіш қышқылды (НСN) қосып алу
OH
│
СН3СНО + НСN --> CH3 - C - CN
│
H оксинитрил
в) Альдегидтер спирттерді қосып алып, жартылай ацетальдар түзіледі.

О ОСН3
СН3 - С + СН3ОН --> СН3 - С - ОН
Н │
Н жартылай ацеталь

Егер реакцияны хлорлы сутек қатысында қыздыру арқылы жүргізсе, толық ацеталь түзіледі.

О ОСН3
СН3 - С + 2СН3ОН --> СН3 - С - Н
Н ОСН3
ацеталь
Кетондар спирттермен киынырақ әрекеттеседі.
* Тотығу реакциясы. Альдегидтер жеңіл тотығып, қышқылдар түзеді, ал кетондар қиын тотығады.
Егер тотықтырғыш ретінде күміс оксидінің аммиактағы ерітіндісін алып, альдегидпен әрекеттестірсе, бос күйінде күміс бөлінеді. Бұл реакцияны күміс айна реакциясы деп атайды және альдегидтерге сапалық реакция болып табылады.

O
СН3 - С + Ag2O --> CH3 - COOH + 2Ag
H сірке қышқылы
Кетондарды күшті тотықтырғыштармен әрекеттестіргенде, көміртегі тізбегі үзіліп, әр түрлі қышқылдар түзіледі.

* Орын басу реакциялары. Орын басу реакциялары карбонил тобы арқылы жүреді.
а) альдегидтер гидроксиламинмен әрекеттесіп,оксимдер түзіледі.
O N - OH
СН3 - С + Н2N - OH --> CH3 - C
H H
Альдоксим
Бұл реакцияға кетондар да түседі.
ә) альдегидтер фенилгидразинмен әрекеттесіп, фенилгидразондар түзеді.

O N - NH - C6H5
СН3 - С + Н2N - NH - C6H5 --> CH3 - C + H2O
H H

* Конденсациялану реакциясы.
Бұл реакция әлсіз сілтінің қатысында, альдегидтің немесе кетонның екі- үш
молекуласының қосылуы арқылы жүреді. Реакция нәтижесінде альдоль түзіледі. Альдоль деп, құрамында гидроксил және карбонил топтары бар қосылысты атайды. Сондықтан оларды альдольды конденсация дейді.
ОН
О О │ О
СН3 - С + СН3 - С --> СН3 - СН - СН2 - С альдоль
Н Н Н

* Полимерлену реакциясы.
Күкірт қышқылының аз мөлшерінің әсерінен альдегидтер полимерленеді.
О СН - СН3
Н2SO4
3СН3 - С --> О О
Н │ │
Н3С - НС СН - СН3
О паральдегид
Кетондар полимерленбейді.

6. Канниццаро реакциясы
Концентрлі сілтілердің әсерінен α- сутегі атомы жоқ және альдольға димерленбейтін альдегидтер Канниццаро реакциясына түседі. Мұнда альдегидтер жарты молекуласы қышқылға дейін тотығады, ал жарты молекуласы спиртке дейін тотықсызданады.

2С6Н5СНО + NaOH --> C6H5COONa + C6H5CH2OH
Бензальдегид натрий бензоаты бензил спирті

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Изомерия, номенклатура, мысалдар келтіру керек.
* Алу, қолданылуы.
* Физикалық және химиялық қасиеттері.
* Структуралық формуласын құру керек: 2-хлорпентаналь; 2-метилпропаналь; бензальдегид; 2-пентанон; метилфенилкетон.
* 2 атм. қысымда, 27оС температурада 4.92 литр ацетилен суды қосып алса, неше грамм ацетальдегид түзіледі? Жауабы: 17,6г.
* Егер метил спирті 400мл 0,1М перманганат ерітіндісімен қышқыл ортада тотықса, неше грамм формальдегид түзіледі? Жауабы: 3г
Дәріс 40. Карбон қышқылдары.

Молекуласында көміртек радикалымен байланысқан бір немесе бірнеше карбоксил тобы
бар органикалық қосылыстарды карбон қышқылдары деп атайды.
Жалпы формуласы -СnH2nO2. Карбон қышқылдары қаныққан, қанықпаған және ароматты болып бөлінеді.
Құрамындағы карбоксил тобының санына байланысты бір негізді, екі негізді, көпнегізді болып бөлінеді.
Бір негізді карбон қышқылдарының молекуласында бір карбоксил тобы бар. Мысалы:
СН3СООН , СН3 - СН2 - СООН.
Қаныққан бірнегізді, карбон қышқылдарын жүйелік номенклатура бойынша атау үшін, қаныққан көмірсутектердің атына <<қышқыл>> деген сөзді қосады.
Мысалы: Н- СООН- метан қышқылы
СН3- СООН- этан қышқылы
Қаныққан бір негізді карбон қышқылдарының изомериясы көміртегі тізбегінің құрылысына байланысты.
Химиялық қасиеттері. Карбон қышқылдарының қышқылдық қасиеті карбоксил тобына байланысты.
R - CООН

Көміртегі атомының электрон бұлттары оттегі атомына қарай ығыстырылған.
Сондықтан көміртегі атомы оң зарядталып, көрші гидроксил тобындағы оттегі атомының электрон бұлттарын өзіне тартады. Сөйтіп, гидроксил тобындағы оттек пен сутектің арасындағы байланыс әлсірейді, бұл сутек ионының бөлінуіне әкеліп соғады.
* Тұз түзу. Карбон қышқылдары металдармен, сілтілермен, карбонаттармен әрекеттесіп тұздар түзеді.
2R - COOH + Mg --> (RCOO)2 Mg + H2 ↑
R- COOH + NaOH --> RCOONa + H2O
2R - COOH + Na2CO3 --> 2RCOONa + CO2 ↑ + H2O
Мысалы: СН3СООН + Мg --> (CH3COOH)2Mg + H2 ↑
Магний ацетаты
* Күрделі эфир түзу. Карбон қышқылдары спирттермен әрекеттесіп, күрделі эфирлер
түзіледі.
СН3СООН + СН3ОН <--> СН3 - С - ОСН3 + Н2О
││
О сірке қышқылының метил эфирі

3. Аминдер түзу. Карбон қышқылының аммоний тұзын қыздырғанда, амид су түзіледі.

2000C
СН3 - СОО NH4 --> СН3 - СО NH2 + HCI
Сірке қышқылының амиді

Карбон қышқылдарының хлорангидридтері аммиакпен әрекеттескенде аминдер түзіледі.

СН5-СОСІ + NH3 --> CH3 - CО NH2 + HCI
Сірке қышқылының амиді

* Галогендеу реакциясы. Карбон қышқылдары галогендермен орын басу реакциясына түседі. Орын басу реакциясы карбоксил тобына жақын жердегі сутегі атомында жүреді.
СН3- СООН + СI2 --> CH2CI - COOH + HCI

* Ангидридтер түзу. Карбон қышқылының екі молекуласы қосылып, ангидридтер түзеді.
⁄ О
СН3 - СООН СН2 - С
\ О + Н2О
СН3 - СООН СН2 - С ⁄
\ О

* Тотықсыздандыру реакциясы.
Күшті тотықсыздандырғыш (LiAIH4) әсерінен карбон қышқылдары спирттерге дейін тотықсызданады. LiAIH4
СН3СООН --> СН3СН2ОН

Қаныққан бір негізді карбон қышқылдары өсімдіктерде бос күйінде немесе күрделі эфир күйінде кездеседі.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
Изомерия,номенклатура.
* Алу әдістері, қолданылуы.
* Физикалық және химиялық қасиеттері.
* дихлорсірке қышқылы; о-хлорбензил қышқылы ; 1,3-пропандиоқышқылы ( малон қышқылы), n- бутанолдан n- бутил қышқылын алу, бензил йодидтен бензил ацет қышқылын алу.
* 13,8 грамм этил спиртін күкірт қышқылы қатысында 0,5 М калий дихроматы ерітіндісінің неше миллилитрімен тотықтыруға болады? Жауабы: 400мл.

Дәріс 41. Күрделі эфирлер. Майлар.
Күрделі эфирлер иондарға ыдырамайтын қосылыстар.
Олар гидролиздену, тотықсыздану реакцияларына қатысады. Күрделі эфирлер қатарына, биологиялық маңызы өте зор майлар жатады.

Майлар дегеніміз үш глицеридтердің күрделі қоспалары. Үш глицеридтер деп үш атомды глицерин мен жоғарғы май қышқылдарының күрделі эфирлерін айтады.
(Майлардың құрылысын былай көрсетуге болады)
(глицеридтердің күрделі қоспалары. Үш глицеридтер деп үш атомды глицерин мен жоғарғы май қышқылдарының күрделі эфирлерін айтады).
Майлардың құрылысын былай көрсетуге болады:

СН2 - ОН СН2 - СООС17Н35
│ │
СН- ОН + 3 НООСС17Н35 --> СН- СООС17Н35
│ -3Н2О │
СН2- ОН СН2- СООС17Р35
Глицерин үшстеарин

Табиғи майлардың құрамында үнемі глицерин және әр түрлі қышқылдар болады.
Майлардың физикалық қасиеттері олардың құрамындағы қышқылдарға байланысты.
Егер майдың құрамында қанықпаған қышқылдар көп болса, онда майлар сұйық болады
(зығыр, мақта, күнбағыс майы). Егер қаныққан қышқылдар көп болса, онда майлар қатты болады (жануар майы).
Майлар судан жеңіл және суда ерімейді.
Химиялық қасиеттері.
Майларды гидролиздеу.
Майларды сумен автоклавта қыздырса, олар глицерин мен карбон қышқылдарына ыдырайды.

СН2- О- С ОС17Н35 СН2- ОН
│ │
СН- О- СОС17Н35 + 3Н2О --> СН- ОН + 3С17Н35СООН
│ │ стеарин қышқылы
СН2- О- СОС17Н35 СН2- ОН
Глицерин

Майлар гидрлеу реакциясына түседі, гидрленген май сабын алу үшін де қолданылады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Эфирлеу реакциясындағы күкірт қышқылының ролі.
* Эфирлер номенклатурасы.
* Эфирлерді алу және химиялық қасиеттері.
* Дифенил эфир, метил изопропил эфир, метил этил эфир, ди-н-пропил эфир формулаларын жазу керек.
* CH3OCH2CH2CH3 эфирін синтездеу реакциясының теңдеуін жазу керек.
* 0,2 моль эфирді жағуға 268,8 литр ауа ( қ.ж.) жұмсалған болса, эфирдің формуласы қандай?
* 14,8 грамм бутил спирті мен метил пропил эфирінің қоспасы натрий металымен әрекеттескенде, 0,025 моль сутегі газы бөлінген болса, қоспадағы спирттің массалық үлесі канша болады? Жауабы: 25%.
Дәріс 42. Гетероциклді қосылыстар.
Құрамында көміртегіден басқа да элемент атомдары бар сақиналы қосылыстарды гетероциклді қосылыстар деп атайды. Олар көбінесе: азот, оттегі, күкірт атомдары.
Гетероциклді қосылыстар өте маңызды органикалық қосылыстарға жатады, себебі олар нуклеин қышқылдарының, алкалоидтардың, бояулардың, дәрі- дәрмек заттарының, ферменттердің құрамына кіреді. Гетероциклді қосылыстар циклдегі атомдардың жалпы саны бойынша, содан кейін гетероатомының саны мен түрі бойынша топтарға бөлінеді.
* Бес мүшелі.
а) бір гетероатомды: фуран, тиофен, пиррол.
ә) екі гетероатомды: пиразол, имидазол, тиазол
* Алты мүшелі.
а) бір гетероатомды: пиран, пиридин, пиперидин
ә) екі гетероатомды: тиазин, пиразин, пиримидин
* Басқа циклдермен біріккен: индол (бензпиррол), кумарон (бензфуран), пурин, хинолин.
Фуран, тиофен, пирролдың ұқсастықтарын Ю.К. Юрьев реакциясы арқылы көруге болады.
Пиррол және оның туындылары гемоглобиннің (адам және жануарлар ағзаларында оттегіні тасымалдаушы рөлін атқаратын, қанды бояушы зат), сондай-ақ хлорофиллдің
құрамына кіреді.
Тиофен қалыпты жағдайда түссіз сұйық зат, қайнау температурасы 840С, суда ерімейді. Тиофен тас көмір шайырының құрамында болады. Оның туындылары ихтиол, медицинада тері ауруларын емдеу үшін қолданылады.
Фуран түссіз сұйық зат, 320С температурада қайнайды. Фуранның маңызды туындыларының бірі фурфурол болып табылады. Фурфуролды қағаз өнеркәсібі қалдықтарының құрамындағы пентозаларды минералды қышқылдармен қыздыру арқылы алады. Фурфурол- өткір иісті, майлы сұйықтық, қайнау температурасы 1620С.
Фурфурол пласмасса алуда қолданылады.
Екі гетероатомы бар бес мұшелі гетероциклді қосылыстарға пиразол мен имидазол жатады.
Пиразол пиррол сияқты әлсіз қышқыл, оңай сульфирлеу, нитрлеу, галогендеу реакциясына түседі. Электрофильді орынбасарлар 4- орынға барады.
Пиразолдың туындылары медицинада дәрі- дәрмек ретінде қолданылады. (антипирин, пирамидон т.б.)
Имидазол- күшті негіздік қасиет көрсетеді. Электрофильді орын басу реакциясы,
4- орында жүреді.
Имидазолдың маңызы табиғи туындыларының бірі ақуыздың (белоктың) амин қышқылы- гистидин. Гистидин ферменттердің әсерінен ыдырап, гистаминге айналады.
Гистамин- күшті физиологиялық әсерлі зат. Оның аз концентрациясы қан қысымын төмендетеді және қан тамырларын ұлғайтады.
Құрамында бір гетероатомды бар алты мүшелі гетероциклдерге пиридин, ал біріккен гетероциклге хинолин жатады.
Түссіз, өткір иісті сұйықтық, қайнау температурасы 115,40С. Сумен, органикалық еріткіштермен жақсы араласады, сондықтан органикалық және бейорганикалық заттарға еріткіш болып табылады.
Пиридин және оның туындылары әлсіз негіздер, органикалық, минералдық қышқылдармен әрекеттесіп, крисалды тұздар түзеді.
Пиридинді тотықсыздандырғанда, пиперидин түзіледі.
Пиридин және оның туындыларын тас көмір шайырынан немесе жануарлар сүйектерін
Құрғақ айдау арқылы алады. Синтетикалық пиридинді ацетилен мен көгерткіш қышқылды әрекеттестіру арқылы алады.
Пиридин ядросы көптеген алкалоидтардың құрамына кіреді. Пиридиннің маңызды өкілдерінің бірі РР витамині. Бұл витамин организмде зат алмасу процесінде өте күшті роль атқарады. Сондай- ақ пиридиннің туындысы (сульфидин) медицинада жұқпалы ауруларды емдеуге қолданылады.
Хинолин- бензол және пиридин сақиналарынан тұратын біріккен гетероциклді қосылыс.
Хинолин- түссіз, ерекше иісі бар, майлы сұйық зат, суда ериді. Хинолин пиридинге ұқсас, негіздік және ароматтық қасиеттер көрсетеді.
Хинолинді тотықтырғанда, қышқылға айналады.
Хинолинді тотықтырғанда, қышқылға айналады.
Хинолин ядросы кейбір алкалоидтардын молекулаларының, дәрі- дәрмек құрамына кіреді.
Алты мүшелі екі гетероатомы бар гетероциклді қосылысқа пиридин жатады.
Пиримидин- өте тұрақты кристалды зат, әлсіз негіздік қасиет көрсетеді.
Пиримидиннің туындылары ағзалардың өмір сүру процесінде өте маңызды роль атқаратын нуклеин қышқылының құрамына кіреді. Олар: урацил, тимин, цитозин.
Пурин- пиримидин және имидазол сақиналарының біріккен гетероцикл. Пуриннің маңызды туындыларына аденин және гуанин жатады. Пуриннің туындылары: аденин, гуанин нуклеин қышқылының құрамына кіреді.
Дәріс 43. Көмірсулар.
Көмірсулар табиғатта өте кең таралған және адам өмірінде аса маңызды роль атқарады. Олар қоректі заттардың құрамына кіреді, адамға қажетті энергия негізінен осы көмірсулармен толтырылады.
Ақуыздың биосинтезіне және тұқым қуалау қасиеттерінің берілуіне қажетті нуклеин қышқылдары осы көмірсулардың туындыларынан құралған. Әсіресе көмірсулар туындыларының фотосинтез процесінде маңызы зор.
Фотосинтез процесі деп қарапайым заттардан (Н2О және СО2) күн сәулесінің энергиясын пайдаланып жасыл пигмент хлорофильдің қатысуы арқылы көмірсулардың түзілуін айтады.
Фотосинтездің сызба нұсқасы:
hv
6СО2+ 6Н2О --> С6Н12О6 + 6О2
Реакция нәтижесінде түзілген глюкоза өсімдік организмінде түзілетін басқа заттардың
(крахмал, май) негізі болып табылады.
Барлық өсімдіктер әлемінде жүріп жатқан фотосинтез процесінің үлкен экологиялық маңызы бар. Себебі жер шарының өсімдіктері 550 млрд тонна СО2 сіңіріп, 400 млрд тонна оттегіні бөліп шығарады.
Кейбір көиірсуларды химиялық жолмен өңдеу арқылы маталар, қопарылғыш заттар және т.б. алады.
Көмірсулардың жалпы формуласы: СmH2nOn.
Көмірсулардың жіктелуі.
Көмірсулар негізінен үш топқа бөлінеді: моносахаридтер, дисахаридтер, полисахаридтер.
* Моносахаридтер деп молекуласында бір карбонил (альдегид немесе кетон) және бірнеше гидроксил топтары бар қосылыстарды атайды. Альдегид тобы бар моносахаридтер альдоздар, ал кетон тобы бар моносахаридтер кетоздар деп аталады.
Молекуласында көміртегі атомының санына байланысты былай бөлінеді:
3 көміртегі атомы болса- триоза
4 көміртегі атомы болса- тетроза
5 көміртегі атомы болса- пентоза
6 көміртегі атомы болса- гектоза
Бұлардың ішінде ең көп тарағандары пентозалар мен гексозалар.
Биологиялық маңызы зор гексозаларға: глюкоза (жүзім қанты), фруктоза (жеміс қанты) жатады. Моносахаридтер- қатты заттар, суда жақсы ериді, дәмі тәтті, бейтарап орталы.
Циклді формаға ауысатын моносахарид ерітінділері ерекше қасиетке ие: олардың ерітінділері тұрған кезде моносахаридтің бір формасы екінші формаға біртіндеп ауысады.
Мұндай жаңадан дайындалған моносахарид ерітіндісінің оптикалық белсенділігінің өзгеру құбылысын мутаротация деп атайды.
Химиялық қасиеттері. Моносахаридтердің химиялық қасиеттері оның құрамындағы гидроксо- және альдегид (немесе фруктозадағы кето-) топтарына байланысты.
* Спирттер сияқты моносахаридтер сілтілермен әрекеттесіп, алкоголяттар немесе сахараттар түзеді. Мысалы: қалыпты температурада глюкоза мыс (II) гидроксидімен әрекеттесіп, көк түсті мыс сахаратын түзеді.
* Тотығу реакциясы.
Барлық гексоза- альдозалар, жеңіл тотығады.
Олар альдегидтер күміс айна реакциясына түседі және Фелинг сұйығын тотықсыздандырып қызыл түсті мыс (ІІ) тотығын береді. Бұл реакция альдоздар мен кетоздарды анықтауға қолданылатын сапалық реакцияларға жатады.
* Қосып алу реакциясы.
Гексоза- альдозалар қосып алу реакциясына бейімді. Олар сутегіні қосып алып, көп атомды спирттер түзеді.
Альдоза + Н2 --> сорбит
Моносахаридтерді тотықсыздандыруға сутек, нарий боргидриді және катализатор (палладий, никель) қолданылады.
* Орын басу реакциясы.
Моносахаридтерді фенилгидразинмен қыздырғанда, суда қиын еритін- озазондар түзеді.
Бұл реакция карбонил тобын алу үшін пайданылады.
ІІ. Дисахаридтер деп гидролиздегенде екі молекула моносахаридтерге ыдырайтын көмірсуларды атайды. Дисахаридтерге сахароза (тағам ретінде қолданылатын қант), мальтоза, лактоза (сүт қанты) және целлюбиоза жатады. Олардың жалпы формуласы С12Н22О11. Табиғатта ең көп тараған дисахарид- сахароза. Осы дисахаридтер гидролизденгенде келесі моносахаридтер түзіледі.
Сахароза +Н2О --> Д- глюкоза+ Д- фруктоза
Лактоза +Н2О -->Д- глюкоза+ Д- галактоза
Мальтоза+ Н2О -->Д- глюкоза+ Д- глюкоза
Сахароза табиғатта өсімдіктерде өте жиі кездеседі. Ол гидролизденіп, глюкоза мен фруктозаға ыдырайды.
С12Н22О11 + Н2О --> С6Н12О6 + С6Н12О6
Сахароза глюкоза фруктоза
Сахароза ақ түсті, дәмі тәтті, суда жақсы еритін кристалды зат.
Сахарозада бос жартылай ацетальды гидроксил топтары болмағандықтан, оның тотықсыздандырғыш қасиеті жоқ. Сахароза тотықсыздандырылмайтын дисахаридке жатады.
Сахорозаның химиялық қасиеттері оның құрамындағы функционалдық топтарға байланысты. Сахарозаның құрамында гидроксотоптарының болуына байланысты ол глюкоза сияқты мыс гидроксидімен әрекеттесіп, көк түсті мыс сахаратын түзеді. Ал қышқылдарымен әрекеттесіп, күрделі эфирлер түзіледі. Сахарозада альдегид тобы болмағандықтан ол күміс (І) оксидімен әрекеттеспейді.
Лактоза (сүт қанты). Тек сүтте ғана кездесетін дисахарид. Лактоза сүт сарысуын кристалдау арқылы алады. Лактозаның тәттілігі қанттан 6 есе төмен, суда жақсы еритін, өте нәрлі зат. Лактоза гидролизденген глюкоза мен галактозаға ыдырайды.
Лактозаның молекуласындағы альдегид тобын тотықтырып, лактобион қышқылын алуға болады. Қыздырғанда лактоза күміс оксидінің аммиактағы ерітіндісімен күміс айна реакциясына түседі, ал Фелинг сұйығымен әрекеттескенде реакцияның нәтижесінде мыс (І) оксиді бөлініп шығады. Сондықтан ол тотықсыздандырылатын дисахаридке жатады.
ІІІ. Полисахаридтер деп гидролизденгенде n- молекула моносахаридтерге ыдырайтын жоғары молекулалық көмірсуларды атайды.
Полисахаридтердің маңызды өкілдеріне крахмал, гликоген, клетчатка жатады. Жалпы формуласы (С6Н10О5)n. Полисахаридтер үлкен молекулалы қосылыстар, суда ерімейді.
* Крахмал (С6Н10О5)- табиғатта ең көп тараған көмірсу, адамдар мен жануарлар үшін негізгі қоректік зат. Крахмал суда ерімейтін ақ ұнтақ, ыстық суда ісініп, клейстер түзеді, йодпен әрекеттескенде көк түс пайда болады. Крахмал түйіршіктері екі полисахаридтен: амилозадан (10-20%) және амилопектиннен (80-90%) тұрады.
Крахмал гидролизденгенде аралық заттар, ерімтал крахмал декстриндерге, содан
кейін мальтозаға ыдырайды.
(С6Н10О5)n + nH2O --> декстриндер + Н2О --> С12Н22О11 + Н2О --> 2С6Н12О6
Крахмал мальтоза глюкоза
Организмде крахмал ас қорытатын жолдарда ферменттердің әсерінен гидролизденіп
Глюкоза мен мальтозаға ыдырайды.
* Гликоген. Бұл көмірсу крахмалдың аналогы. Крахмал негізінде өсімдіктерде болса, гликоген адам мен жануарлар бауырының тканьдерінде глюкозадан түзіледі. Гликоген ақ түсті ұнтақ, йодпен әрекеттескенде қою қызыл түске боялады. Ол крахмал тәрізді гидролизденеді.
* Клетчатка. Клетчатка немесе целлюлоза формуласы (С6Н10О5)n барлық
өсімдіктердің құрамында болады, олар клетка қабықшасын түзеді.
Клетчатка суда, эфирде, спиртте ерімейді, сұйытылған қышқылдар мен сілтілердің ерітінділеріне төзімді болады.
Клетчатка тек қана Швейцар реактивінде (сұйытылған Сu(OH)2 , концентрлі NH3 және
концентрлі H2SO4) ериді. Таза клетчатка молекулалық массасы 100 000 және одан да астам, түссіз, иіссіз, талшықты, ақ түсті зат.
Минералды қышқылдарымен гидролизденеді:
(С6Н10О5)n + nН2О --> амилоид --> С12Н22О11 --> 2 С6Н12О6
Клетчатка целлюбиоза
Клетчатканы алуан түрлі өсімдіктерден алады. Ол адам организмінде қорытылмайды, ал жануарлар организмінде ас қорту органдарындағы микроорганизмдердің ферменттерінің әсерімен қорытылады.Клетчатка өнеркәсіпте кең қолданылады.
Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:
* Көмірсулардың жіктелуі.
* Көмірсулардың химиялық қасиеттері.
* Мына көмірсулардың структуралық формулаларын жазу керек: альдогексоза, кетогексоза, моносахарид, полисахарид, дисахарид, мальтоза.
* 3,6 грамм альдоза ( жалпы формуласы CnH2nOn ) мыс(11) гидроксидімен әрекеттескенде, 2,86 грамм Cu2O түзілген болса, альдозаның формуласы қандай болады? Жауабы: C6H12O6.
* Мына жауаптардың қайсысы глюкозаға тән: а. Феллинг ерітіндісімен тотығады; б.оптикалық активті; в. Қант тобына жатады, қанның құрамына кіреді.
* 38 грамм 90% сахарозаны қышқыл катализатор қатысында гидролизге ұшыратса, неше грамм глюкоза түзіледі? Жауабы: 18грамм.
№ 44 Дәріс
Азотты органикалық қосылыстар. Амин қышқылдары. Ақуыздар (белоктар).
Азотты органикалық қосылыстарға аминдер, аминоспирттер, амин қышқылдары, қышқылдардың амидтері, ақуызды заттар, цианды қосылыстар, ароматты аминдер, диазоқосылыстар жатады.
Аминдер.
Аминдер деп- аммиак молекуласындағы сутегінің бір немесе бірнеше атомының орнын көмірсутек радикалдары басқан органикалық қосылыстарды айтады.
Құрамындағы алмасқан радикалдардың санына қарай аминдер біріншілік: СН3NH2, С2Н5NH2.
Екіншілік: (СН3)2NH
Үшіншілік: (CH3)3N болып бөлінеді.
Аминдерді жүйелік номенклатурасы бойынша атау үшін құрамындағы радикалдың атауына амин деген сөзді қосып атайды.
Мысалы: СН3NH2- метиламин CH3-NH- C2H5- метилэтиламин
Аминдер табиғатта ақуыздар мен амин қышқылдары шіріген кезде пайда болады.
Химиялық қасиеттері:
Аминдер аммиак тәрізді негіздік қасиет көрсетеді.
* Аминдердің судағы ерітінділері айқын негіздік қасиет көрсетеді.
СН3- СН2 - NH2 + HOH --> [CH3- CH2- NH3+]OH-

* Тұз түзу реакциялары.
Аминдер минералды қышқылдармен әрекеттесіп, тұз түзеді.

СН3- СН2 - NH2 + HСІ --> CH3- CH2- NH3 СІ

* Азотты қышқылымен әрекеттесуі. Біріншілік аминдер азотты қышқылмен әрекеттесіп, спирттер, ал екіншілік аминдер нитрозоаминдер түзіледі. Үшіншілік аминдер реакцияға түспейді.

СН3- СН2 - NH2 + HОNО --> CH3- CH2- ОН +N2 + Н2О
Этиламин этил спирті
CH3
(CH3)NH + HONO --> N - N = O + H2O
Диметиламин CH3 диметилнитрозоамин

Амин қышқылдары. Ақуыздар (белоктар).
Амин қышқылдары деп- карбон қышқылының молекуласындағы көмірсутегідегі
сутегінің орнын амин тобы басқан органикалық қосылыстарды айтады.
Амин қышқылдарының физиологиялық маңызы өте зор, өйткені олардың қалдықтарынан ақуыздар құрылады және олардан ферменттер, витаминдер, гормондар түзіледі. Амин қышқылдарын көбінесе тривиалды (шығу тегі бойынша) атаумен айтады.
Мыаслы: NH2 - СН2 - СООН- глицин. Сонымен қатар, амин қышқылдарын атау үшін сәйкес карбон қышқылының атына <<амино>> деген сөз қосып, амин тобының орнын грек алфавитімен көрсетіп атайды.Мысалы:

СН3- СН- СООН- аланин немесе α- аминопропион қышқылы.
│
NH2
Амин қышқылдарының жіктелуі.
Амин қышқылдары құрылысы бойынша үш топқа бөлінеді:
* Ациклді
* Карбоциклді
* Гетероциклді
Ациклді амин қышқылдары карбоксил- СООН және - NH2 топтарының санына қарай бөлінеді.
* Моноаминкарбон қышқылдары: аланин СН3- СН(NH2) - СООН
* Моноаминкарбон қышқылдары: аспарагин қышқылы НООС- СН2- СН(NH2)- СООН
* Диаминмонокарбон қышқылдары: Н2N (СН2)4 СН(NH2) СООН
Химиялық қасиеттері.
Амин қышқылдарының құрамында негіздік аминді және қышқылды карбоксил топтары болғандықтан, олар амфотерлік қасиет көрсетеді.
* Тұздар түзу реакциялары.
Амин қышқылдары қышқылдармен де, негіздермен де әрекеттесіп, тұздар түзіледі.
NH2 - СН2- СООН + НСІ --> NH3СІ - СН2 - СООН
Глицин тұз қышқылды глицин

NH2 - СН2- СООН + NаОН --> NH2 - СН2 - СООNа + Н2О
Глицин глициннің натрий тұзы
* Амин қышқылдары қышқылдар сияқты күрделі эфирлер, хлорангидритер, аминдер түзіледі.

СН3- СН - СООН + СН3ОН --> СН3 - СН - СО ОСН3 + Н2О
│ │
NH2 NH2
* Амин қышқылдары декарбоксилденіп, аминдер түзеді.
СН3- СН - СООН --> СН3 - СН - NН2 + СО2↑
│
NН2
* Амин қышқылына азотты қышқылымен әсер етсе, оксиқышқылды және азот түзіледі.
NH2 - СН2- СООН + НNО2 --> НО - СН2- СООН + N2 + Н2О + Н2О
* Амин қышқылдары дезаминдеу реакциясына түседі, нәтижесінде амин тобы жойылады. Бұл реакция организмдерде ферменттердің әсерінен жүреді.
ферменттер
СН3- СН - СООН --> СН3 - СН - СООН + NН3
│ │
NН2 ОН

* Амин қышқылдарының құрамында негіздік қасиет беретін амин тобы және қышқылдық қасиет беретін карбоксил тобы болғандықтан олардың молекулалары өзара әрекеттесіп, полимерлер түзіледі.

nH2N - CH2- CООН --> (-HN - CH2- CО- )n
-nH2O

Екі немесе бірнеше амин қышқылдарынан су бөлінгенде, түзілетін заттарды пептидтер деп атайды. Бұл жағдайда амин қышқылдарының арасында пептидтік байланыс пайда болады.
(-С - НN-). Егер пептидтер екі амин қышқылынан түзілсе дипептид, үшеуден түзілсе
││ трипептид, ол көп амин қышқылдарынан түзілсе- полипептид деп аталады.
О Пептидтердің аталуы қатысқан амин қышқылдарының атымен аталады
және бірінші амин қышқылының атына <<ил>> жалғауы қосылады. Полипептидтердің құрылысы тізбекті болады, кез келген амин қышқылдары бір- бірімен әр түрлі қосыла алады.
Ақуыздар (белоктар).
Ақуыздар (белоктар) деп молекуласы бір- бірінен пептидтік байланыспен қосылған
α- амин қышқылдарының 20-ға жуық түрінің қалдықтарынан құралған жоғары молекулалы қосылыстарды атайды. Ақуыздар организм құрамының ең маңыздысы, олар өсімдіктер мен жануарлардың клеткаларының протоплазмасында және ядросында болады. Ақуыз жоқ жерде тіршілік жоқ, ол- тіршіліктің негізгі нышаны.
Табиғатта ақуыздардың көптеген түрлері кездеседі. Олардың атқаратын функцияларына және қасиеттеріне байланысты молекулалық массалары бірнеше мыңнан бірнеше миллионға дейін барады.
1839 жылы Голландия ғалымы Мульдер ақуыздарды <<протеин>> деп атауды ұсынды.
Ақуыздар бұлшық еттердің, қанның, сүттін, жұмыртқаның, өсімдіктердің, жүннің, жібектің және шаштың құрамына кіреді. Барлық ақуыздардың химиялық құрамы шамамен мынадай:

С- 50- 55 % О- 21,5- 23,5 % S- 0,2- 2,4 %
Н- 6,5- 7,3 % N- 15- 17 % Р- 0,8 %
Ғе- 0,4 %
Соңғы кезде ақуыздың құрамында басқа да элементтер (магний, кобальт, сынап, күміс, қорғасын, йод, мыс т.б.) болатыны анықталады.
Өзін-өзі бағалауға арналған сұрақтар:
* Аминдердің номенклатурасы және структурасы.
* Аминдердің физикалық қасиеттері.
* Аминдердің химиялық қасиеттері. Аминдерді алу және қолданылуы.
* Мына аминдердің формулаларын жазу керек: а. Метилэтил амин; б. Диметил амин
С. Анилин; д. 1,4-диаминобутан; е. Метанитроанилин.
5. Амин құрамында 53,33 % С, 31,11% N және 15,56 % H болса, амин формуласы қандай болады?
6. пара-нитротолуолға сутегімен ( катализатор қатысында ) әсер етсе, түзілетін заттың аты мен формуласын жазу керек.
№ 45 Дәріс
Жоғарғы молекулалы қосылыстар.
Жоғарғы молекулалы қосылыстар немесе полимерлер деп молекулалары жүздеген немесе мыңдаған көміртегі атомдарынан, соған сәйкес молекулалық массалары мыңдаған, тіпті миллиондаған массаның атомдық бірлігіне тең болатын және өзіне тән бірқатар қасиеттері бар қосылыстарды атайды. Полимерлердің атомдары бір- бірімен химиялық байланыс арқылы қосылады.
Полимерлер табиғи және синтетикалық болып бөлінеді. Полимерлер табиғатта кеңінен таралған. Өсімдік және жануарлар ағзаларының құрамына жоғары молекулалы қосылыстар: целлюлоза, ақуыз, крахмал, нуклеин қышқылдары кіреді.
Синтетикалық полимерлерге мономерлерден жасанды жолмен алынатын полиаминдер, полиэтилен, полистирол, синтетикалық талшықтар және т.б. жатады.
Ең қарапайым органикалық полимер- полиэтилен, ол этиленнің полимеризациялануынан түзіледі.
Н2С- СН2- Н2С= СН2 --> СН3- СН2- СН =СН2
Этилен бутилен
Бастапқы зат этилен- мономер деп, ал түзілген бутилен- димер деп аталады. Егер мономердің n молекуласы қосылса, полимер түзіледі (<<поли>>- көп деген сөз).
nН2С = СН2 --> [-CH2- CH2-]n
Мономерлердің негізгі бөлігінен тұратын топтар буындар деп, ал буындардан құралған үлкен молекула- макромолекула деп аталады.
Макромолекуланың құрамына кіретін буындар саны жоғары молекулалық қосылыстардың полимерлену дәрежесін көрсетеді, оны Р әріпімен белгілейді.
Полимерлену дәрежесі (Р) жоғары молекулалық қосылыстың молекулалық массасымен (Мn) мынандай қатынаста:
Р= Мn/ m болады.
Мұнда, m - буынның молекулалық массасы.
Химиялық табиғатына байланысты полимерлер органикалық, бейорганикалық және элемент органикалық болып бөлінеді.
Полимерлердің төмен молекулалық қосылыстармен салыстырғанда бірқатар ерекше қасиеттері бар. Атап айтқанда, полимерлер ұшқыш зат емес, ерудің алдында ісінеді, макромолекула ерітінділерінің тұтқырлығы өте жоғары, полимерлер иілгіш күйде бола алады.
Макромолекула тізбектерінің құрылымына байланысты полимерлер: сызықты, тармақталған, торланған (үш өлшемді) болады.
Егер әрбір элементер буынды А деп белгілесек, онда сызықты құрылымды макромолекуланың түрі мыңандай:
... А- А-А- А ... болады.
Бұл жағдайда элементар буын тек екі көрші буынмен байланысады.
Егер макромолекуланың негізгі тізбегінде қосалқы тізбек болса, онда мұндай құрылымды полимерлер тармақталған болады.
Тармақталған полимерлерде кейбір буындар үш көрші буындармен байланысқан.
Торланған құрылымды полимерлерде ұзын тізбекті макромолекулалар бір- бірімен көлденең байланыстар арқылы қосылып, торлар түзеді. Мысалы:
│
... А- А- А- А- А-...
│ │
А А
│ │
... - А-А- А-А- А-...
Полимерлерді алу әдістері. Полимерлерді әдетте полимеризация және поликонденсация реакцияларының негізінде алады.
Полимеризация деп төмен молекулалы заттардың (мономерлердің) қосылып, жоғары молекулалы қосылыстарды түзу реакциясын атайды.
Полимеризация реакциясы жалпы түрде былай жазылады:
nM --> (-M-)n
Реакция нәтижесінде қосалқы заттар бөлінбейді, ал алынған полимердің құрамы мономерге сәйкес келеді.
Полимеризация реакциясына мономер ретінде қос немесе үш байланысты қосылыстар.

С = С , - С ≡ С-, - С ≡ N- , C = O, C = N -

немесе циклді тобы бар қосылыстар қолданылады.
Полимеризация процесі кезінде мономерлерде қос байланыстар үзіліп немесе циклдер ашылып, топтар арасында химиялық байланыстардың пайда болуынан макромолекулалар түзіледі.
Өндірілетін барлық полимердің (3/4) бөлігі полимеризация әдісі арқылы алынады.
* Поликонденсация деп, қосымша заттар бөле жүретін төмен молекулалы
қосылыстардан жоғары молекулалы қосылыстардың түзілуі реакциясын айтады.
Поликонденсация әдісі бойынша полимер алу үшін әртүрлі химиялық реакциялар қолданылады. Олар: этерификациялау, аминдеу, ароматикалық орынбасу және т.б.
Поликонденсация екі функционалдық топтардың әрекеттесуінен жүреді.
Жалпы түрдегі теңдеуі:
n(a- A- a) + n(b- B - b) --> a- [-AB-]n - b + (2n-1) ab
Мұндағы: а- А- а, b- B - b бастапқы мономерлер, а және b функционалдық топтар, а b-
бөлінетін қосымша зат.
Поликонденсация реакциясына балқымада, ерітіндіде немесе екі фазаның бөліну шекарасында жүргізіледі. 1
Барлық шығарылатын полимердің ─ бөлігі поликонденсация әдісімен алынады.
4
Поликонденсация реакциясында тізбек біртіндеп өседі: алғашында бастапқы мономерлер бір- бірімен, содан кейін түзілген қосылыстар жеке- жеке сол мономерлердің молекулаларымен әрекеттесіп, нәтижесінде жоғары молекулалы қосылыс түзіледі.
Мысалы: фенол- формальдегид шайларының негізінде алынатын пластмассалар, сатылы поликонденсация реакциясы арқылы синтезделінеді.
Қолданылатын әдебиеттер:
* А. Н. Несмеянов, А. Н. Несмеянов <<Начало органической химии>>, том І, ІІ, М.,
<<Химия>>, 1974.
2..А.А. Петров, и др. <<Органическая химия>>, М.; <<Высшая школа>> , 2000, -540б.
3.Е. М. Шайхүтдінов. <<Органикалық химия>>; Алматы, << Химия>>; 2001.-208б.
4.Лабораторные работы по органической химии, под редакцией проф. О.Ф.Гинзбурга и А.А.Петрова М.: <<Высшая школа>> 2003г.

Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.

Ақпарат

Қосымша

Email: info@stud.kz

Іздеу
Файл қосу
Презентациялар
Тегін
Кабинет
Баланс
Таңдаулы жұмыстар
Cатып алған жұмыстарыңыз
Менің файлдарым
Презентацияларым
Сатылым статистикасы