Судың диссоциациясы. Сутегілік көрсеткіш
Электролиттік диссоциация теориясы Диссоциациялану константасы және дәрежесі Әлсіз және күшті электролиттер Ерігіштік көбейтіндісі Судың иондық көбейтіндісі Сутегілік көрсеткіш Тұздардың гидролизі
Электролиттер - ерітінділері немесе балқымалары электр тогын өткізетін заттар ( қышқылдар, негіздер, тұздар ) ; Электролитеместер - ерітінділері немесе балқымалары электр тогын өткізбейтін заттар ( оксидтер ) ; С. Аррениус – электролиттік дисссоциация теориясының авторы;
Қышқылдар – сутегі катиондарына және қышқыл қалдығының аниондарына диссоциацияланатын электролиттер: Н An ↔ Н + + An - Негіздер – металл катиондарына және гидроксид иондарға диссоциацияланатын электролиттер: Kt ОН ↔ Kt + + ОН - Тұздар – металл катиондарына және қышқыл қалдығының аниондарына диссоциацияланатын электролиттер: KtAn ↔ Kt + + An -
Электролиттік диссоциация – заттардың еріткіште ерігенде оң және теріс зарядталған иондарға ыдырауы; Катиондар – оң зарядталған, аниондар – теріс зарядталған иондар; Аррениус теориясының кемшілігі – иондар еркін, еріткіш молекулаларына тәуелсіз бөлшектер ретінде қарастырылады; Ерітінділердің химиялық ( гидраттық ) теориясы ( Д. И. Менделеев ) – еріген заттың еріткішпен әрекеттесуіне негізделген теория;
Біріккен теория ( И. А. Каблуков ) – иондардың сольватациясына немесе гидратациясына негізделген; Сольватация ( гидратация ) – еріген зат пен еріткіш ( су ) бөлшектерінің арасындағы әрекеттесу; Сольваттар ( гидраттар ) – сольваттану ( гидраттану ) барысында түзілетін молекулалық агрегаттар; Сольваттық ( гидраттық ) қабықша – орталық бөлшекті қоршайтын еріткіш ( су ) молекулаларының қабаты;
Электролиттік диссоциация константасы ( К ) – электролиттің еріткіште иондарға ыдырау қабылетінің сипаттамасы; Диссоциациялану константасы ( К ) жоғары болса, электролиттің диссоциациялану қабылеті жоғары; Диссоциациялану константасы ( К ) еріген заттың, еріткіштің табиғатына және температураға тәуелді; Диссоциациялану константасы ( К ) температура көтерілгенде, жоғарылайды; Электролиттің концентрациясы шекті шамада әсер етпейді.
KtAn ↔ Kt + + An - [ Kt + ] · [ An - ] K = ----------------- [ KtAn ] Kt m An n ↔ m Kt n+ + nAn m- [ Kt n+ ] m · [ An m- ] n K = ----------------- [ Kt m An n ]
Электролиттік диссоциация дәрежесі ( α ) – иондарға диссоциацияланған молекулалар санының (n) жалпы молекулалар санына (N) қатынасы: α = (n / N) · 100% Диссоциациялану дәрежесі ( α ) еріген заттың, еріткіштің табиғатына және температураға тәуелді; Электролиттің концентрациясы жоғарылағанда, оның диссоциациялану дәрежесі төмендейді.
Ерітінді сұйытылғанда, диссоциациялану дәрежесі жоғарылайды; Температура жоғарылағанда,кейде диссоциациялану дәрежесі жоғарылайды; Кейбір электролиттер үшін температура жоғарылағанда, диссоциациялану дәрежесі тұрақты шамаға дейін жоғарылайды, содан соң төмендейді; Әлсіз электролиттің диссоциациялану дәрежесі оның кез келген ионымен аттас иондар қосқанда төмендейді.
Күшті электролиттер ( α > 30%) : НСІ, HBr, H 2 SO 4, HNO 3, HClO 4, HClO 3, сілтілер, суда жақсы еритін тұздар Орташа электролиттер ( α = 3 - 30%) : H 2 SO 3, HF, H 3 PO 4, H 2 C 2 O 4, шарап, янтарь, лимон, сүт қышқылдары; Әлсіз электролиттер ( α < 3%) : H 2 S, H 2 CO 3, HNO 2, HCN, H 3 В O 3, H 2 SiO 3, органикалық негіздер, NH 4 OH, кейбір суда еритін тұздар, H 2 O, суда ерімейтін және нашар еритін негіздер мен тұздар;
Күшті электролиттер – ерітінділері немесе балқымалары иондарға толық ыдырайтын электролиттер; Әлсіз электролиттер – ерітінділері немесе балқымалары иондарға нашар ыдырайтын электролиттер;
В. Оствальдтың сұйылту заңы: әлсіз электролиттердің диссоциациялану дәрежесі электролиттің концентрациясына кері, ал сұйылтуға тура пропорционал: α 2 C K = --------------- 1 – α Әлсіз электролиттер үшін 1 – α = 1, осыдан K = α 2 C, олай болса α = √ K/C
Дебай-Гюккель теориясы: күшті электро - литтердің ерітінділерінде бір аттас иондар өзара тебіседі, әр аттас иондар тартылады. Әрбір ионның айналасында қарсы заряд - талған иондардан иондық атмосфера пайда болады; Концентрация жоғарылаған сайын иондық атмосфера тығыздалып, иондардың қозғалысы қиындайды; Күшті электролиттердің ерітінділеріндегі иондардың мөлшері өздерінің нақты шамасынан төмен болып көрінеді;
Белсенділік ( а ) – күшті электролиттер үшін қолданылатын шартты әсерлі концентрация: а = γ · С γ – белсенділік коэффициенті – күшті электролиттердің қасиеттерінің ауытқуын сипаттайтын шама; Белсенділік коэффициенті электр өрісіне, ерітіндінің иондық күшіне тәуелді: І = 0, 5 ∑Ci Zi 2 lg γ = – 0,5 Z 2 √ I
Ерігіштік көбейтіндісі (ЕК ) - әлсіз электролиттердің қаныққан ерітінділеріндегі иондардың концентрацияларының көбейтіндісі, ол белгілі температурада тұрақты шама. Әлсіз электролиттер ерігенде, ерітіндіге иондар ауысады, сондықтан тепе - теңдік қатты тұз бен ерітіндіге ауысқан иондардың арасында орнайды;
CaSO 4 ↔ Ca 2+ + SO 4 2- [ Ca 2+ ] [ SO 4 2- ] K = ------------------ [ CaSO 4 ] K · [ CaSO 4 ] = [ Ca 2+ ] [ SO 4 2- ] EK CaSO4 = [ Ca 2+ ] [ SO 4 2- ]
Қаныққан ерітінді: EK CaSO4 = [ Ca 2+ ] [ SO 4 2- ] Қанықпаған ерітінді: EK CaSO4 > [ Ca 2+ ] [ SO 4 2- ] Аса қаныққан ерітінді: EK CaSO4 < [ Ca 2+ ] [ SO 4 2- ]
Н 2 0 ↔ H + + OH - [ H + ] [ OH - ] K = ------------------ [ H 2 O ] K · [ H 2 O ] = [ H + ] [ OH - ] K H2O = [ H + ] [ OH - ] = 1·10 -14
Бейтарап орта: [ H + ] = [ OH - ] = 1·10 -7 моль / л Қышқылдық орта: [ H + ] > [ OH - ] [ H + ] > 1·10 -7 моль / л Негіздік орта: [ H + ] < [ OH - ] [ H + ] < 1·10 -7 моль / л
Сутегілік көрсеткіш ( рН ) – сутегі иондары концентрациясының теріс ондық логарифмі: pH = - lg [ H + ] Бейтарап орта: pH = 7 Негіздік орта: pH > 7 Қышқылдық орта: pH < 7 рН + pOH = 14, осыдан pH = 14 – pOH Гидроксильдік көрсеткіш pOH = - lg [O H - ]
Күшті қышқылдар үшін: pH = - lg [ H + ] Күшті негіздер үшін: pH = 14 – pOH = 14 + lg [OH - ] Әлсіз қышқылдар үшін: pH = ½ (pK – lgC) Әлсіз негіздер үшін: pH = 14 – ½ (pK – lgC)
