29. Сул электролит. Хүчиллэг ба суурь чанарын тогтмол. Освалдын шингэрүүлэх хууль.
Сул электролитууд нь химийн нэгдлүүд бөгөөд тэдгээрийн молекулууд нь маш шингэрүүлсэн уусмалд ч үл хуваагдаагүй молекулуудтай динамик тэнцвэрт байдалд байгаа ионуудад бага зэрэг задардаг. Сул электролитууд нь ихэнх органик хүчил ба усан болон усан бус уусмал дахь олон тооны органик суурийг агуулдаг.
Сул электролитууд нь:
бараг бүх органик хүчил ба ус;
зарим органик бус хүчил: HF, HClO, HClO 2, HNO 2, HCN, H 2 S, HBrO, H 3 PO 4, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 2 SO 3 гэх мэт;
зарим муу уусдаг металлын гидроксид: Fe(OH) 3, Zn(OH) 2 гэх мэт.
Хүчлийн диссоциацийн тогтмол (Ka) нь хүчлийн үлдэгдлийн устөрөгчийн ион ба анион болох хүчил задрах урвалын тэнцвэрийн тогтмол юм.
Диссоциаци нь хэд хэдэн үе шаттайгаар явагддаг олон суурьт хүчлүүдийн хувьд салангид тогтмолуудыг диссоциацийн янз бүрийн үе шатанд ашигладаг бөгөөд тэдгээрийг K a1, K a2 гэх мэтээр тэмдэглэдэг.
Хоёр суурьт хүчлийн тооцооны жишээ:
Ихэнх тохиолдолд диссоциацийн тогтмол K-ийн оронд pK утгыг ашигладаг бөгөөд энэ нь тогтмолын сөрөг аравтын логарифм гэж тодорхойлогддог.
Суурь нь протонтой (Бронстедийн суурь) эсвэл өөр химийн нэгдлийн (Льюисын суурь) сул орбиталтай ковалент холбоо үүсгэж болох химийн нэгдэл юм. Нарийн утгаараа суурь гэдэг нь үндсэн гидроксид - нийлмэл бодисууд бөгөөд усан уусмалд задрахад зөвхөн нэг төрлийн анионууд хуваагддаг - гидроксидын ионууд OH-.
Бронстед-Лоури онол нь суурийн хүчийг, өөрөөр хэлбэл хүчлээс протоныг ялгах чадварыг тоон байдлаар тодорхойлох боломжийг олгодог. Үүнийг ихэвчлэн суурийн тогтмол Kb - усыг сонгосон суурь хүчилтэй урвалын тэнцвэрийн тогтмолыг ашиглан хийдэг. Суурийн тогтмол нь өндөр байх тусам суурийн бат бэх, протоныг хийсвэрлэх чадвар нь нэмэгддэг. Ихэнхдээ үндсэн байдлын тогтмолыг суурь байдлын тогтмол илтгэгч pKb хэлбэрээр илэрхийлдэг. 
Энд K нь электролитийн диссоциацийн тогтмол, c нь концентраци, λ ба λ∞ нь c концентраци ба хязгааргүй шингэрүүлэлтийн үед тус тус тэнцүү цахилгаан дамжуулах чанарын утгууд юм. Энэ харилцаа нь массын үйл ажиллагааны хууль ба тэгш байдлын үр дагавар бөгөөд α нь диссоциацийн зэрэг юм.
30. Ус бол сул электролит юм. Усны ионы бүтээгдэхүүн. PH. Өө
Усны ионы бүтээгдэхүүн нь ус эсвэл усан уусмал дахь устөрөгчийн ион H+ ба гидроксил ионуудын OH−-ийн концентрацийн үржвэр, усны автопротолизын тогтмол хэмжээ юм.
Ус нь сул электролит боловч бага хэмжээгээр задалдаг.
Энэ урвалын тэнцвэрт байдал зүүн тийш хүчтэй шилждэг. Усны диссоциацийн тогтмолыг дараах томъёогоор тооцоолж болно.
Гидроний ионуудын концентраци (протон);
Гидроксидын ионы концентраци;
Усан дахь усны концентраци (молекул хэлбэрээр);
Усан дахь усны концентраци нь түүний бага диссоциацийн түвшинг харгалзан үзэхэд бараг тогтмол бөгөөд (1000 г/л)/(18 г/моль) = 55.56 моль/л байна.
25 ° C температурт усны диссоциацийн тогтмол нь 1.8·10−16 моль/л байна.
Тэгшитгэл (1)-ийг дараах байдлаар дахин бичиж болно.
K· = K үржвэрийг = 1.8·10−16 моль/л·55.56 моль/л = 10−14 моль²/л² = · (25 °C-д) гэж тэмдэглэе.
Протон ба гидроксидын ионуудын концентрацийн үржвэртэй тэнцүү K in тогтмолыг усны ионы бүтээгдэхүүн гэж нэрлэдэг. Энэ нь зөвхөн цэвэр ус төдийгүй бодисын шингэрүүлсэн усан уусмалд тогтмол байдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр усны диссоциаци нэмэгддэг тул температур буурах тусам Кв нэмэгддэг - эсрэгээр.
Устөрөгчийн индекс, рН - уусмал дахь устөрөгчийн ионуудын идэвхжлийн хэмжүүр бөгөөд түүний хүчиллэгийг тоон утгаар илэрхийлдэг устөрөгчийн ионуудын идэвхжилийн сөрөг (эсрэг тэмдгээр авсан) аравтын логарифмыг литр тутамд мольоор илэрхийлнэ.
Урвуу рН-ийн утга нь арай бага тархсан байдаг - уусмал дахь OH - ионы концентрацийн сөрөг аравтын логарифмтай тэнцэх уусмалын суурь байдлын үзүүлэлт, pOH:
Холболтын түвшин:
1. Протолиз (иончлох) урвалууд.
Үүнд хүчил, суурь ба усны хоорондох урвалууд орно.
Иж бүрдэл 1 үндсэн 2 иж бүрдэл 2 үндсэн 1
1 үндсэн 2 багц. 1 2. Автопротолизын урвалууд
, протоныг нэг усны молекулаас нөгөөд шилжүүлэхтэй холбоотой.
Гидролизийн урвал
CH 3 COONa+ H 2 O ←→ CH 3 COOH + NaOH
CH 3 COO - + H 2 O ←→ CH 3 COOH + OH -
үндсэн 2 багц 1 багц 2 үндсэн 1
Хүчил шүлтийн урвал
NH 3 + HCl → NH 4 + + Cl -
үндсэн 2 багц 1 багц 2 үндсэн 1
Аналитик үүднээс авч үзвэл дараахь төрлийн урвалуудыг ялгадаг.
2) электрон дамжуулалттай - OB урвал;
3) донор-хүлээн авагч механизмын дагуу холбоо үүсэх замаар электрон хосыг шилжүүлэх замаар - цогцолбор үүсэх урвал.
2.2.2 Тогтмол хүчиллэг ба суурьтай. рН-ийн тооцоолол
Хүчил нь протоныг өгөх, суурь нь түүнийг хүлээн авах чадварыг (жишээ нь хүчил ба суурийн хүч) тэнцвэрийн тогтмол үзүүлэлтээр тодорхойлж болно.
HS - уусгагч
гэж нэрлэдэг хүчиллэг тогтмол (K А ) ба суурь чанар (К б ).
Уусгагчийн үйл ажиллагаа нь тогтмол утга (хүснэгтийн өгөгдөл)
Хүчил-суурь тэнцвэрийн байрлал
харгалзах хүчиллэг ба суурийн тогтмолуудын утга нь уусгагчийн шинж чанараас хамаарна.
Хэрэв уусгагч нь уснаас (жишээлбэл, аммиак) илүү хүчтэй протон хүлээн авагч бол түүний доторх хүчлүүдийн хүч нэмэгддэг. Тиймээс усан уусмалд сул хүчил нь аммиакт хүчтэй байж болно.
Уусгагчийн үндсэн шинж чанар нь илүү хүчтэй байх тусам түүний доторх хүчиллэг түвшин нэмэгддэг.
Үүний нэгэн адил уусгагчийн хүчиллэг шинж чанар нь илүү хүчтэй байх тусам суурь нь саармагждаг.
Илүү үндсэн уусгагчаас бага үндсэн уусгагч руу шилжих үед хүчтэй хүчлүүд суларч болно (жишээлбэл, усан дахь HCl ба HClO 4 нь хүчтэй хүчил боловч мөстлөгийн цууны хүчилд тэдгээр нь сул болдог).
рН-ийн тооцоо
Хүчил-суурь тэнцвэрийн тооцоог дараахь зорилгоор ашигладаг.
1) мэдэгдэж буй тэнцвэрийн концентрацийг ашиглан уусмалын рН-ийг олох;
2) мэдэгдэж буй рН-ийн утга дээр үндэслэн тэнцвэрийн концентрацийг тодорхойлох
рН нь биологийн шингэний чухал үнэлгээ юм.
Амьд организмууд нь хүчил-суурь төлөвийг тодорхой түвшинд байлгаснаар тодорхойлогддог. Энэ нь биологийн орчны рН-ийн нэлээд тогтмол утгууд болон протолитуудад өртөх үед хэвийн рН-ийн утгыг сэргээх чадвараар илэрхийлэгддэг.
Протолит гомеостазыг хадгалах систем нь зөвхөн физиологийн механизм (уушигны болон бөөрний нөхөн олговор) төдийгүй физик-химийн үйл ажиллагаа, ионы солилцоо, тархалтыг агуулдаг.
Аналитик химийн хувьд тэнцвэрт байдал тогтоосны дараа хүчил эсвэл суурийн уусмал дахь бүх хэсгүүдийн концентрацийг, ялангуяа H + ионы концентрацийг (рН) мэдэх нь чухал юм.
- сул электролит
- хүчтэй электролит
Цэвэр ус
Цэвэр ус гэж байхгүй. Далайн ус бараг бүх химийн элементүүдийг агуулдаг.
Сул хүчлийн уусмал
Учир нь 
, Тэр
Сул суурийн шийдэл
Хүчтэй хүчлүүдийн уусмал
Ионуудын электростатик харилцан үйлчлэлийн нөлөөг харгалзан үзэх, үзэл баримтлал уусмалын ионы хүч. Энэ нь ионы концентраци ба түүний цэнэгээс хамаарна.
Хүчтэй электролитийн хувьд үйл ажиллагаа ашигласан тохиолдолд массын үйл ажиллагааны хууль хангагдсан байдаг. Үйл ажиллагаа нь урвалжуудын концентраци, ион хоорондын харилцан үйлчлэл (ион-ион, ион-диполь, диполь-диполь, устөрөгчийн холбоо) зэргийг харгалзан үздэг.
Дебай, Хюкель нарын онолын дагуу
- хөдөлгөөнт байдлын коэффициентийн ионы хүчээс хамаарах хамаарал
А нь уусгагчийн диэлектрик тогтмол ба системийн температураас хамаарна. t=25°C үед A=0.512 ба хоёртын электролитийн хувьд
Хүчтэй суурийн шийдэл
3.3Буфер уусмал дахь протолитийн тэнцвэр
Өргөн утгаараа буфер систем нь найрлага өөрчлөгдөх үед параметрийн тодорхой утгыг хадгалж байдаг систем юм.
Буферийн уусмалууд нь хүчил-суурь байж болно - тэдгээр нь хүчил эсвэл суурь нэвтрүүлэх үед тогтмол рН-ийн утгыг хадгалдаг; redox - исэлдүүлэгч эсвэл бууруулагч бодисыг нэвтрүүлэх үед системийн потенциалыг тогтмол байлгах; металлын буферийн уусмалууд мэдэгдэж байна.
Буферийн уусмал нь коньюгат хос юм; ялангуяа хүчил-суурь буфер нь хүчил-суурь хосолсон хос юм:
Бүлэг 20. Химийн тэнцвэрт байдлын тоон тодорхойлолт
20.1. Массын үйл ажиллагааны хууль
Та урвуу химийн урвалын тэнцвэрт байдлыг судалснаар массын үйл ажиллагааны хуультай танилцсан (9-р бүлэг, § 5). Урвуу урвалын хувьд тогтмол температурт гэдгийг санаарай
а A+ бБ г D+ еФмассын үйл ажиллагааны хуулийг тэгшитгэлээр илэрхийлнэ
Массын үйл ажиллагааны хуулийг хэрэглэхдээ урвалд оролцож буй бодисууд ямар агрегацын байдалд байгааг мэдэх нь чухал гэдгийг та мэднэ. Гэхдээ зөвхөн энэ биш: тухайн химийн систем дэх фазын тоо, харьцаа чухал юм. Фазын тооноос хамааран урвалыг хуваана гомофаз, Мөн гетерофаз.Гетерофазуудын дунд байдаг хатуу фазурвалууд.
| Гомофазын урвал– бүх оролцогчид нэг үе шатанд байгаа химийн урвал. |
Энэ үе шат нь хийн хольц (хийн фаз) эсвэл шингэн уусмал (шингэн фаз) байж болно. Энэ тохиолдолд урвалд оролцож буй бүх бөөмс (A, B, D, F) бие биенээсээ үл хамааран эмх замбараагүй хөдөлгөөн хийх чадвартай бөгөөд урвуу урвал нь урвалын системийн бүх эзэлхүүний туршид явагддаг. Мэдээжийн хэрэг, ийм хэсгүүд нь хийн бодисын молекулууд эсвэл шингэнийг үүсгэдэг молекулууд эсвэл ионууд байж болно. Урвуу гомофазын урвалын жишээ бол аммиакийн синтезийн урвал, устөрөгч дэх хлорыг шатаах, усан уусмал дахь аммиак ба хүхэрт устөрөгчийн хоорондох урвал гэх мэт.
Хэрэв урвалд оролцож буй ядаж нэг бодис бусад бодисоос өөр үе шатанд байгаа бол буцах урвал нь зөвхөн интерфэйс дээр явагдах бөгөөд үүнийг гетерофазын урвал гэж нэрлэдэг.
| Гетерофазын урвал- оролцогчид нь өөр өөр үе шаттай байдаг химийн урвал. |
Урвуу гетерофаз урвалд хийн ба хатуу бодис (жишээлбэл, кальцийн карбонатын задрал), шингэн ба хатуу бодис (жишээлбэл, барийн сульфатын уусмалаас тунадас үүсэх эсвэл цайрын давсны хүчлийн урвал), түүнчлэн хийн урвал орно. болон шингэн бодисууд.
Гетерофазын урвалын онцгой тохиолдол бол хатуу фазын урвал, өөрөөр хэлбэл бүх оролцогчид нь хатуу бодис байдаг урвал юм.
Үнэн хэрэгтээ (1) тэгшитгэл нь жагсаасан бүлгүүдийн алинд нь хамаарахаас үл хамааран аливаа урвуу урвалын хувьд хүчинтэй байна. Гэхдээ гетерофазын урвалын хувьд илүү эмх цэгцтэй үе дэх бодисын тэнцвэрт концентраци нь тогтмол утгатай бөгөөд тэнцвэрийн тогтмол байдалд нэгтгэгдэж болно (9-р бүлэг, § 5-ыг үзнэ үү).
Тиймээс гетерофазын урвалын хувьд
а A g + б B cr г D g + е F crмассын үйл ажиллагааны хуулийг хамаарлаар илэрхийлнэ
Энэ харилцааны төрөл нь урвалд оролцож буй бодисууд нь хатуу эсвэл шингэн төлөвт (үлдсэн бодисууд нь хий бол шингэн) байхаас хамаарна.
Массын үйл ажиллагааны хуулийн (1) ба (2) илэрхийлэлд дөрвөлжин хаалтанд байгаа молекулууд эсвэл ионуудын томъёо нь хий эсвэл уусмал дахь эдгээр хэсгүүдийн тэнцвэрийн концентрацийг илэрхийлдэг. Энэ тохиолдолд концентраци нь өндөр (0.1 моль/л-ээс ихгүй) байх ёсгүй, учир нь эдгээр харьцаа нь зөвхөн хамгийн тохиромжтой хий болон хамгийн тохиромжтой уусмалд хамаарна. (Өндөр концентрацитай үед массын үйл ажиллагааны хууль хүчинтэй хэвээр байх боловч концентрацийн оронд хий эсвэл уусмалын хэсгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийг харгалзан өөр физик хэмжигдэхүүнийг (үйл ажиллагаа гэж нэрлэдэг) ашиглах шаардлагатай. Үйл ажиллагаа нь тийм биш юм. төвлөрөлтэй пропорциональ).
Массын үйл ажиллагааны хууль нь зөвхөн буцах боломжтой химийн урвалуудад хамаарахгүй, жишээлбэл, нэг агрегат төлөвөөс нөгөөд шилжих явцад бие даасан бодисуудын үе хоорондын тэнцвэрт байдалд хамаарна. Тиймээс ууршилтын урвуу процесс - усны конденсацийг тэгшитгэлээр илэрхийлж болно.
H 2 O f H 2 O g
Энэ процессын хувьд бид тэнцвэрийн тогтмол тэгшитгэлийг бичиж болно:
Үүний үр дүнд үүссэн харилцаа нь, ялангуяа агаарын чийгшил нь температур, даралтаас хамаардаг гэсэн физикийн мэдэгдлийг баталж байна.
20.2. Автопротолизын тогтмол (ионы бүтээгдэхүүн)
Таны мэддэг массын үйл ажиллагааны хуулийн өөр нэг хэрэглээ бол автопротолизын тоон тодорхойлолт юм (Бүлэг X § 5). Цэвэр усанд гомофазын тэнцвэр ажиглагддаг гэдгийг та мэдэх үү?
2H 2 O H 3 O + + OH -
Тоон тайлбарын хувьд бид массын үйл ажиллагааны хуулийг ашиглаж болох бөгөөд математик илэрхийлэл нь: автопротолизын тогтмол(ионы бүтээгдэхүүн) ус
Автопротолиз нь зөвхөн усанд төдийгүй молекулууд нь устөрөгчийн бондоор холбогдсон бусад олон шингэн, тухайлбал аммиак, метанол, устөрөгчийн фторын шинж чанартай байдаг.
| 2NH 3 NH 4 + + NH 2 - | К(NH 3) = 1.91. 10-33 (-50 хэмд); |
| 2CH 3 OH CH 3 OH 2 + + CH 3 O - | К(CH 3 OH) = 4.90. 10-18 (25 хэмд); |
| 2HF H 2 F + + F - | К(HF) = 2.00. 10-12 (0 хэмд). |
Эдгээр болон бусад олон бодисын хувьд тодорхой химийн урвалын уусгагчийг сонгохдоо харгалзан үздэг автопротолизын тогтмолуудыг мэддэг.
Энэ тэмдгийг ихэвчлэн автопротолизын тогтмолыг тэмдэглэхэд ашигладаг К С.
Автопротолизийн тогтмол нь автопротолизийг авч үзэх онолоос хамаардаггүй. Тэнцвэрийн тогтмолуудын утгууд нь эсрэгээр нь батлагдсан загвараас хамаарна. Усны автопротолизийн тайлбарыг протолитийн онолын дагуу (зүүн талд байгаа багана) болон хуучирсан боловч өргөн хэрэглэгддэг электролитийн диссоциацийн онолын дагуу (баруун талд байгаа багана) харьцуулж үүнийг баталгаажуулцгаая.
Электролитийн диссоциацийн онолын дагуу усны молекулууд устөрөгчийн ион ба гидроксидын ионуудад хэсэгчлэн задардаг (задардаг) гэж үздэг. Онол нь энэхүү "модрал"-ын шалтгаан, механизмыг тайлбарлаагүй. Протолитийн онолд ихэвчлэн "автопротолизын тогтмол" гэсэн нэр, электролитийн диссоциацийн онолд "ионы бүтээгдэхүүн"-ийг ашигладаг.
20.3. Хүчиллэг ба суурийн тогтмолууд. рН-ийн утга
Массын үйл ажиллагааны хуулийг янз бүрийн бодисын хүчил-суурь шинж чанарыг тоон байдлаар тодорхойлоход ашигладаг. Протолитийн онолд хүчиллэг ба суурийн тогтмолыг ашигладаг бөгөөд электролитийн диссоциацийн онолд - диссоциацийн тогтмолууд.
Протолитийн онол нь химийн бодисын хүчил шүлтийн шинж чанарыг хэрхэн тайлбарлаж байгааг та аль хэдийн мэддэг болсон (XII бүлэг § 4). Энэ хандлагыг электролитийн диссоциацийн онолын хандлагатай харьцуулж үзье циан хүчил HCN - сул хүчил (зүүн талд - протолитийн онолын дагуу, баруун талд - онолын дагуу) устай урвуу гомофазын урвалын жишээн дээр электролитийн диссоциацийн):
HCN + H 2 O H 3 O + + CN -
К К(HCN) = K C. |
= = 4.93. 10-10 моль/л
Тэнцвэрийн тогтмол K CЭнэ тохиолдолд үүнийг дууддаг диссоциацийн тогтмол(эсвэл иончлолын тогтмол), тэмдэглэсэн TOба протолитийн онолын хүчиллэгийн тогтмолтой тэнцүү байна. K = 4.93. 10-10 моль/л |
Электролитийн диссоциацийн онолд сул хүчлийн протолизийн зэрэг () гэж нэрлэдэг диссоциацийн зэрэг(энэ онол нь бодисыг хүчил гэж үзэхгүй бол).
Протолитийн онолд суурийн шинж чанарыг тодорхойлохын тулд та түүний суурийн тогтмолыг ашиглаж болно, эсвэл коньюгат хүчлийн хүчиллэг байдлын тогтмолыг ашиглаж болно. Электролитийн диссоциацийн онолд зөвхөн уусмалд катион ба гидроксидын ион болгон задрах бодисыг суурь гэж үздэг байсан тул аммиакийн уусмал нь "аммонийн гидроксид", дараа нь аммиакийн гидрат агуулдаг гэж үздэг.
NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH -
K O (NH 3) = K C .
= |
NH3. H 2 O NH 4 + + OH –
Тэнцвэрийн тогтмол K Cба энэ тохиолдолд диссоциацийн тогтмол гэж нэрлэдэг, тэмдэглэсэн TOсуурь тогтмолтай тэнцүү байна. K = 1.74. 10-5 моль/л Энэ онолд коньюгат хүчлийн тухай ойлголт байдаггүй. Аммонийн ионыг хүчил гэж үзэхгүй. |
1.74. 10-5 моль/л
Аммонийн давсны уусмал дахь хүчиллэг орчинг гидролизээр тайлбарладаг.
Электролитийн диссоциацийн онолд илүү их бэрхшээлүүд нь гидроксил агуулаагүй бусад бодис, жишээлбэл, амин (метиламин CH 3 NH 2, анилин C 6 H 5 NH 2 гэх мэт) -ийн үндсэн шинж чанарыг тайлбарласнаас үүдэлтэй. Уусмалын хүчиллэг ба үндсэн шинж чанарыг тодорхойлохын тулд өөр физик хэмжигдэхүүнийг ашигладаг.рН-ийн утга
(рН-ээр заасан, "peh" гэж уншина уу). Электролитийн диссоциацийн онолын хүрээнд устөрөгчийн индексийг дараах байдлаар тодорхойлно.
рН = –lg
Уусмал дахь устөрөгчийн ион байхгүй, хэмжлийн нэгжийн логарифмыг авах боломжгүй байдлыг харгалзан илүү нарийвчлалтай тодорхойлолт:
рН = –lg()
Энэ хэмжигдэхүүнийг устөрөгчийн индекс гэхээсээ илүү "оксониум" гэж нэрлэх нь илүү зөв байх болно, гэхдээ энэ нэрийг ашигладаггүй. Устөрөгчтэй адил тодорхойлогддоггидроксидын индекс
(pOH гэж тэмдэглэсэн, "pe oash" гэж уншина уу).
pOH = –lg()
Устөрөгч ба гидроксидын индикаторуудын илэрхийлэл дэх хэмжигдэхүүний тоон утгыг харуулсан буржгар хаалтуудыг ихэвчлэн байрлуулдаггүй бөгөөд физик хэмжигдэхүүнийг логарифм хийх боломжгүй гэдгийг мартдаг.
Усны ионы бүтээгдэхүүн нь зөвхөн цэвэр усанд төдийгүй хүчил, суурийн шингэрүүлсэн уусмалд тогтмол байдаг тул устөрөгч ба гидроксидын үзүүлэлтүүд хоорондоо холбоотой байдаг.
K(H 2 O) = = 10 –14 моль 2 / л 2
lg() = lg() + lg() = –14
Цэвэр усанд = = 10 –7 моль/л, тиймээс рН = pOH = 7.
Хүчиллэг уусмалд (хүчиллэг уусмалд) оксонийн ионууд илүүдэлтэй, тэдгээрийн концентраци 10-7 моль/л-ээс их байдаг тул рН< 7.
Суурийн уусмалд (шүлтлэг уусмал) эсрэгээр гидроксидын ионууд илүүдэлтэй байдаг тул оксонийн ионы концентраци 10-7 моль/л-ээс бага байна; энэ тохиолдолд рН > 7.
20.4. Гидролизийн тогтмол
Электролитийн диссоциацийн онолын хүрээнд урвуу гидролиз (давсны гидролиз) нь тусдаа процесс гэж тооцогддог бөгөөд гидролизийн тохиолдлуудыг ялгадаг.
- хүчтэй суурь ба сул хүчлийн давс;
- сул суурь ба хүчтэй хүчлийн давс, түүнчлэн
- сул суурь ба сул хүчлийн давс.
Эдгээр тохиолдлуудыг протолитийн онолын хүрээнд болон электролитийн диссоциацийн онолын хүрээнд зэрэгцүүлэн авч үзье.
Хүчтэй суурь ба сул хүчлийн давс
Эхний жишээ болгон хүчтэй суурийн давс ба сул моносультын хүчил болох KNO 2-ийн гидролизийг авч үзье.
| K + , NO 2 - ба H 2 O. NO 2 - сул суурь, H 2 O нь амфолит тул буцах урвал боломжтой. NO 2 - + H 2 O HNO 2 + OH -, Тэнцвэрийг нитрит ионы суурийн тогтмолоор тодорхойлдог бөгөөд азотын хүчлийн хүчиллэг байдлын тогтмолоор илэрхийлж болно. K o (NO 2 -) = |
Энэ бодис уусах үед K + ба NO 2 - ионуудад эргэлт буцалтгүй задалдаг. KNO 2 = K + + NO 2 - H 2 O H + + OH - Уусмал дахь H + ба NO 2 - ионууд нэгэн зэрэг орсноор урвуу урвал явагдана. H + + NO 2 - HNO 2 NO 2 - + H 2 O HNO 2 + OH - Гидролизийн урвалын тэнцвэрийг гидролизийн тогтмол ( К х) ба диссоциацийн тогтмолоор илэрхийлэгдэж болно ( TOд) азотын хүчил: K h = K c .
= |
Таны харж байгаагаар, энэ тохиолдолд гидролизийн тогтмол нь үндсэн бөөмийн суурийн тогтмолтай тэнцүү байна.
Урвуу гидролиз нь зөвхөн уусмалд явагддаг ч усыг зайлуулах үед бүрэн "дарагдсан" байдаг тул энэ урвалын бүтээгдэхүүнийг олж авах боломжгүй байдаг ч электролитийн диссоциацийн онолын хүрээнд гидролизийн молекулын тэгшитгэлийг хийдэг. бичсэн:
KNO 2 + H 2 O KOH + HNO 2
Өөр нэг жишээ болгон, хүчтэй суурийн давс, сул хоёр үндсэн хүчлийн Na 2 CO 3-ийн гидролизийг авч үзье. Энд байгаа үндэслэл нь бүрэн төстэй юм. Хоёр онолын хүрээнд ионы тэгшитгэлийг олж авна.
CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH -
Протолитийн онолын хүрээнд карбонатын ионы протолизын тэгшитгэл, электролитийн диссоциацийн онолын хүрээнд натрийн карбонатын гидролизийн ионы тэгшитгэл гэж нэрлэдэг.
Na 2 CO 3 + H 2 O NaHCO 3 + NaOH
TED-ийн хүрээнд карбонатын ионы суурийн тогтмолыг гидролизийн тогтмол гэж нэрлэдэг бөгөөд үүнийг "нүүрстөрөгчийн хүчлийн хоёр дахь шатны диссоциацийн тогтмол" буюу гидрокарбонатын ионы хүчиллэг байдлын тогтмолоор илэрхийлдэг.
Эдгээр нөхцөлд HCO 3 нь маш сул суурь тул устай бараг урвалд ордоггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь уусмал дахь маш хүчтэй суурийн тоосонцор - гидроксидын ионууд агуулагдаж болзошгүй протолизийг дарангуйлдаг.
Сул суурь ба хүчтэй хүчлийн давс
NH 4 Cl-ийн гидролизийг авч үзье. TED-ийн хүрээнд энэ нь сул нэг хүчлийн суурь ба хүчтэй хүчлийн давс юм.
| Энэ бодисын уусмал нь бөөмсийг агуулдаг: NH 4 +, Cl - ба H 2 O. NH 4 + нь сул хүчил, H 2 O нь амфолит тул буцах урвал явагдах боломжтой. NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O +, Тэнцвэрийг аммонийн ионы хүчиллэгийн тогтмолоор тодорхойлдог бөгөөд аммиакийн суурийн тогтмолоор илэрхийлж болно. KK(NH4+) = |
Энэ бодис уусах үед NH 4 + ба Cl - ионуудад эргэлт буцалтгүй задалдаг. NH 4 Cl = NH 4 + + Cl - Ус нь сул электролит бөгөөд буцах замаар задалдаг. H 2 O H + + OH - NH 4 + + OH - NH 3 . H2O Эдгээр хоёр урвуу урвалын тэгшитгэлийг нэмж, ижил төстэй нэр томъёог оруулснаар бид гидролизийн ионы тэгшитгэлийг олж авна. NH 4 + + H 2 O NH 3 . H2O+H+ Гидролизийн урвалын тэнцвэрийг гидролизийн тогтмолоор тодорхойлсон бөгөөд аммиак гидратын диссоциацийн тогтмолоор илэрхийлж болно. K h = |
Энэ тохиолдолд гидролизийн тогтмол нь аммонийн ионы хүчиллэг тогтмолтай тэнцүү байна. Аммиак гидратын диссоциацийн тогтмол нь аммиакийн суурийн тогтмолтай тэнцүү байна.
Гидролизийн молекулын тэгшитгэл (TED-ийн хүрээнд): NH 4 Cl + H 2 O NH 3 . H2O+HCl
Энэ төрлийн давсны гидролизийн урвалын өөр нэг жишээ бол ZnCl 2-ийн гидролиз юм.
| Энэ бодисын уусмал нь бөөмсийг агуулдаг: Zn 2+ ак, Cl - ба H 2 O. Цайрын ионууд нь 2+ устай, сул катион хүчил, H 2 O нь амфолит тул буцах урвал явагдах боломжтой. 2= + H 2 O + + H 3 O + , Тэнцвэрийг цайрын усан катионы хүчиллэгийн тогтмолоор тодорхойлдог бөгөөд триаквагидроксоцинк ионы суурийн тогтмолоор илэрхийлж болно. K K ( 2+ ) = = | Энэ бодис уусах үед Zn 2+ ба Cl - ионуудад эргэлт буцалтгүй задалдаг. ZnCl 2 = Zn 2+ + 2Cl - Ус нь сул электролит бөгөөд буцах замаар задалдаг. H 2 O H + + OH - Уусмал дахь OH - ба Zn 2+ ионууд нэгэн зэрэг орсноор урвуу урвал явагдана. Zn 2+ + OH - ZnOH + Эдгээр хоёр урвуу урвалын тэгшитгэлийг нэмж, ижил төстэй нэр томъёог оруулснаар бид гидролизийн ионы тэгшитгэлийг олж авна. Zn 2+ + H 2 O ZnOH + + H + Гидролизийн урвалын тэнцвэрийг гидролизийн тогтмолоор тодорхойлсон бөгөөд үүнийг "цайрын гидроксидын хоёр дахь шатны диссоциацийн тогтмол"-оор илэрхийлж болно. K h = |
Энэ давсны гидролизийн тогтмол нь цайрын усны хүчиллэгийн тогтмолтай тэнцүү бөгөөд хоёр дахь шат дахь цайрын гидроксидын диссоциацийн тогтмол нь + ионы суурийн тогтмол юм.
.+ ион нь 2+ ионоос сул хүчил тул уусмалд оксонийн ионууд агуулагдаж байгаа тул энэ урвал дарангуйлдаг тул устай бараг урвалд ордоггүй. TED-ийн хүрээнд энэхүү мэдэгдэл нь "хоёр дахь шатанд цайрын хлоридын гидролиз бараг тохиолддоггүй" гэсэн үг юм.
Гидролизийн молекулын тэгшитгэл (TED дотор):
ZnCl 2 + H 2 O Zn(OH)Cl + HCl.
Сул суурь ба сул хүчлийн давс
Аммонийн давсыг эс тооцвол ийм давс нь ерөнхийдөө усанд уусдаггүй. Иймд аммонийн цианид NH 4 CN ашиглан ийм төрлийн урвалыг жишээ болгон авч үзье.
| Энэ бодисын уусмал нь бөөмсийг агуулдаг: NH 4 +, CN - ба H 2 O. NH 4 + нь сул хүчил, CN - сул суурь, H 2 O нь амфолит тул дараахь урвуу урвал явагдах боломжтой. NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O + , (1) CN - + H 2 O HCN + OH - , (2) NH 4 + + CN - NH 3 + HCN. (3) Сүүлчийн урвал нь эхний хоёроос ялгаатай нь сул хүчил ба сул суурийг хоёуланг нь үүсгэдэг тул илүү тохиромжтой. Цианидыг аммонийн усанд уусгах үед энэ урвал голчлон тохиолддог боловч уусмалын хүчиллэгийг өөрчлөх замаар үүнийг илрүүлэх боломжгүй юм. Уусмалыг бага зэрэг шүлтжүүлэх нь циан хүчлийн (HCN) хүчиллэг байдлын тогтмол нь аммиакийн суурийн тогтмолоос хамаагүй бага байдаг тул хоёр дахь урвал нь эхнийхээс арай илүү тохиромжтой хэвээр байгаатай холбоотой юм.
Энэ систем дэх тэнцвэрт байдал нь циан хүчлийн хүчиллэг тогтмол, аммиакийн суурийн тогтмол, гурав дахь урвалын тэнцвэрийн тогтмолоор тодорхойлогддог.
|
Эхний тэгшитгэлээс цианы хүчлийн тэнцвэрийн концентрацийг, хоёр дахь тэгшитгэлээс аммиакийн тэнцвэрийн концентрацийг илэрхийлж, эдгээр утгыг гурав дахь тэгшитгэлд орлуулъя. Үүний үр дүнд бид авдаг Энэ бодис уусах үед NH 4 + ба CN - ионуудад эргэлт буцалтгүй задалдаг. Ус нь сул электролит бөгөөд буцах замаар задалдаг. H 2 O H + + OH - NH 4 CN = NH 4 + + CN - NH 4 + + OH - NH 3 . H2O Уусмал дахь OH - ба NH 4 + ионууд нэгэн зэрэг орсноор урвуу урвал явагдана. H + ба CN - ионууд нэгэн зэрэг байх үед өөр нэг урвуу урвал явагдана Эдгээр гурван урвуу урвалын тэгшитгэлийг нэмж, ижил төстэй нөхцлүүдийг нэмснээр бид гидролизийн ионы тэгшитгэлийг олж авна. NH 4 + + CN - + H 2 O NH 3 . H2O+HCN K h = Үүнийг аммиак гидратын диссоциацийн тогтмол ба циан хүчлийн диссоциацийн тогтмолоор илэрхийлж болно. K h = |
Гидролизийн молекулын тэгшитгэл (TED-ийн хүрээнд):
NH 4 CN + H 2 O NH 3 . H2O+HCN
20.5. Уусах тогтмол (уусах чадварын бүтээгдэхүүн)
Усанд (зөвхөн усанд биш) хатуу бодисыг химийн аргаар уусгах үйл явцыг тэгшитгэлээр илэрхийлж болно. Жишээлбэл, натрийн хлоридыг уусгах тохиолдолд:
NaCl cr + ( n+м)H 2 O = + + -
Энэ тэгшитгэл нь натрийн хлоридыг уусгах хамгийн чухал шалтгаан нь Na + ба Cl - ионуудын усжилт гэдгийг тодорхой харуулж байна.
Ханасан уусмалд гетерофазын тэнцвэрийг тогтооно.
NaCl cr + ( n+м)H 2 O + + -,
Энэ нь массын үйл ажиллагааны хуульд захирагддаг. Гэхдээ натрийн хлоридын уусах чадвар нэлээд чухал тул энэ тохиолдолд тэнцвэрийн тогтмол байдлын илэрхийлэлийг зөвхөн ионуудын үйл ажиллагааг ашиглан бичиж болно, энэ нь үргэлж мэдэгддэггүй.
Бага зэрэг уусдаг (эсвэл бараг уусдаггүй бодисын) уусмал дахь тэнцвэрт байдлын хувьд ханасан уусмал дахь тэнцвэрийн тогтмол байдлын илэрхийлэлийг тэнцвэрийн концентрацийг ашиглан бичиж болно. Жишээлбэл, мөнгөний хлоридын ханасан уусмал дахь тэнцвэрт байдлын хувьд
AgCl cr + ( n+м)H 2 O + + -
Шингэрүүлсэн уусмал дахь усны тэнцвэрийн концентраци бараг тогтмол байдаг тул бид бичиж болно
K G (AgCl) = K C . n+м = .
Үүнтэй адил хялбаршуулсан
K G (AgCl) = эсвэл К G (AgCl) =
Үр дүнгийн утга ( К D) гэж нэрлэдэг чийгшүүлэх тогтмолууд(зөвхөн усан уусмал биш аливаа тохиолдолд - шийдлийн тогтмолууд).
Электролитийн диссоциацийн онолын хүрээнд AgCl уусмал дахь тэнцвэрийг дараах байдлаар бичнэ.
AgCl cr Ag + + Cl –
Харгалзах тогтмолыг дуудна уусах чадварын бүтээгдэхүүнба PR үсгээр тэмдэглэгдсэн байна.
PR(AgCl) =
Томъёоны нэгж дэх катион ба анионуудын харьцаанаас хамааран уусмалын тогтмол (уусах чадварын бүтээгдэхүүн) илэрхийлэл өөр байж болно, жишээлбэл:
Зарим муу уусдаг бодисын усжилтын тогтмол (уусах бүтээгдэхүүн) утгыг Хавсралт 15-д өгсөн болно.
Уусах чадварын бүтээгдэхүүнийг мэдэхийн тулд ханасан уусмал дахь бодисын концентрацийг тооцоолоход хялбар байдаг. Жишээ:
1. BaSO 4cr Ba 2+ + SO 4 2-
PR(BaSO 4) = = 1.8. 10 –10 моль 2 /л 2.
c(BaSO 4) = = = = 
= 1.34. 10-5 моль/л.
2. Ca(OH) 2cr Ca 2+ + 2OH -
PR = 2 = 6.3. 10 –6 моль 3 /л 3.
2 PR = (2) 2 = 4 3
c = = 
= 
= 1.16. 10-2 моль/л.
Хэрэв химийн урвалын явцад уусмалд муу уусдаг бодисын нэг хэсэг болох ионууд гарч ирвэл энэ бодисын уусах чадварын бүтээгдэхүүнийг мэдсэнээр тунадас үүсэх эсэхийг тодорхойлоход хялбар болно.
Жишээ:
1. 100 мл 0.01 М кальцийн гидроксидын уусмалыг 0.001 М зэсийн сульфатын уусмал дээр нэмэхэд зэсийн гидроксидын тунадас үүсэх үү?
Cu 2+ + 2OH - Cu(OH) 2
Cu 2+ ба OH - ионуудын концентрацийн бүтээгдэхүүн нь энэхүү муу уусдаг гидроксидын уусах чадварын бүтээгдэхүүнээс их байвал зэсийн гидроксидын тунадас үүснэ. Ижил эзэлхүүнтэй уусмалыг нэгтгэсний дараа уусмалын нийт эзэлхүүн нь анхны уусмал бүрийн эзэлхүүнээс хоёр дахин их болох тул урвалд орж буй бодис бүрийн концентраци (урвал эхлэхээс өмнө) хоёр дахин буурна. Үүссэн уусмал дахь зэсийн ионуудын концентраци
c(Cu 2+) = (0.001 моль/л) : 2 = 0.0005 моль/л.
Гидроксидын ионы концентраци -
c(OH -) = (2 .0.01 моль/л) : 2 = 0.01 моль/л.
Зэсийн гидроксидын уусах бүтээгдэхүүн
PR = 2 = 5.6. 10-20 моль 3 / л 3.
c(Cu 2+) . ( в(OH -)) 2 = 0.0005 моль/л. (0.01 моль/л) 2 = 5. 10 –8 моль 3 /л 3.
Концентрацийн бүтээгдэхүүн нь уусах чадварын бүтээгдэхүүнээс их байдаг тул тунадас үүснэ.
2. 0.02 М натрийн сульфатын уусмал ба 0.04 М мөнгөний нитратын уусмалыг тэнцүү хэмжээгээр нийлүүлэхэд мөнгөний сульфатын тунадас үүсэх үү?
2Ag + + SO 4 2- Ag 2 SO 4
Үүссэн уусмал дахь мөнгөний ионуудын концентраци
c(Ag +) = (0.04 моль/л) : 2 = 0.02 моль/л.
Үүссэн уусмал дахь сульфатын ионуудын концентраци
c(SO 4 2-) = (0.02 моль/л) : 2 = 0.01 моль/л.
Мөнгөний сульфат уусдаг бүтээгдэхүүн
PR(Ag 2 SO 4) = 2. = 1.2. 10 –5 моль 3 /л 3.
Уусмал дахь ионы концентрацийн бүтээгдэхүүн
{в(Ag +)) 2. в(SO 4 2-) = (0.02 моль/л) 2. 0.01 моль/л = 4. 10 –6 моль 3 /л 3.
Концентрацийн бүтээгдэхүүн нь уусах чадвараас бага байдаг тул тунадас үүсэхгүй.
20.6. Хувиралтын зэрэг (протолизийн зэрэг, диссоциацийн зэрэг, гидролизийн зэрэг)
Урвалын үр ашгийг ихэвчлэн урвалын бүтээгдэхүүний гарцыг тооцоолох замаар үнэлдэг (5.11-р хэсэг). Үүний зэрэгцээ хамгийн чухал (ихэвчлэн хамгийн үнэтэй) бодисын аль хэсэг нь зорилтот урвалын бүтээгдэхүүн болж хувирсан, жишээлбэл, SO 2-ийн аль хэсэг нь SO 3 болж хувирсныг тодорхойлох замаар урвалын үр ашгийг үнэлж болно. хүхрийн хүчил үйлдвэрлэх явцад, өөрөөр хэлбэл, олох хувиргах зэрэганхны бодис.
Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O
хлор (урвалж) нь калийн хлорид ба калийн гипохлорит болгон хувиргадаг. Энэ урвалд KClO-ийн 100% гарцтай байсан ч хлорыг түүнд хувиргах түвшин 50% байна.
Таны мэддэг хэмжигдэхүүн - протолизийн зэрэг (12.4-р хэсэг) - хувиргах түвшний онцгой тохиолдол юм.
TED-ийн хүрээнд ижил төстэй хэмжигдэхүүнүүдийг дууддаг диссоциацийн зэрэгхүчил эсвэл суурь (протолизын зэрэг гэж бас тодорхойлсон). Диссоциацын зэрэг нь Оствальд шингэрүүлэлтийн хуулийн дагуу диссоциацийн тогтмолтой холбоотой.
Ижил онолын хүрээнд гидролизийн тэнцвэрт байдал нь тодорхойлогддог гидролизийн зэрэг (h), мөн бодисын анхны концентрацтай холбоотой дараах илэрхийлэлүүдийг ашигласан болно ( -тай) ба гидролизийн явцад үүссэн сул хүчлүүд (K HA) ба сул суурийн диссоциацийн тогтмолууд ( КЭМЯ):
Эхний илэрхийлэл нь сул хүчлийн давс, хоёр дахь нь сул суурийн давс, гурав дахь нь сул хүчил ба сул суурийн давсны гидролизд хамаарна. Эдгээр бүх илэрхийлэлийг зөвхөн 0.05 (5%)-аас ихгүй гидролизийн зэрэгтэй шингэрүүлсэн уусмалд ашиглаж болно.
Массын үйл ажиллагааны хууль, гомофазын урвал, гетерофазын урвал, хатуу фазын урвал, Автопротолизын тогтмол (ионы бүтээгдэхүүн), диссоциацийн (иончлолын) тогтмол, диссоциацийн (иончлолын) зэрэг, устөрөгчийн индекс, гидроксидын индекс, гидролизийн тогтмол, уусалтын тогтмол (уусалтын бүтээгдэхүүн) ), хувиргах зэрэг.
- Химийн тэнцвэрт байдлыг өөрчлөх, тэнцвэрийн тогтмолыг өөрчлөх хүчин зүйлсийг жагсаа.
- Тэнцвэрийн тогтмолыг өөрчлөхгүйгээр химийн тэнцвэрт байдлыг өөрчлөх боломжийг танд олгодог ямар хүчин зүйлүүд вэ?
- 1 литрт 0.5 моль NaCl, 0.16 моль KCl, 0.24 моль K 2 SO 4 агуулсан уусмал бэлтгэх шаардлагатай. Үүнийг зөвхөн натрийн хлорид, калийн хлорид, натрийн сульфатаар яаж хийх вэ?
- Децимоляр, центимоляр, миллимоляр уусмал дахь цууны, гидроциан ба азотын хүчлүүдийн протолизийн зэргийг тодорхойлно.
- 0.2 М уусмал дахь бутирик хүчлийн протолизийн зэрэг нь 0.866% байна. Энэ бодисын хүчиллэг байдлын тогтмолыг тодорхойлно уу.
- Уусмалын ямар концентрацид азотын хүчлийн протолизийн зэрэг 0.2-тэй тэнцүү байх вэ?
- 300 мл 0.2 М цууны хүчлийн уусмалд хэр хэмжээний ус нэмэх шаардлагатай бөгөөд ингэснээр хүчлийн протолизийн зэрэг хоёр дахин нэмэгддэг вэ?
- Хэрэв уусмал нь рН = 6 байвал гипобромын хүчлийн протолизийн зэргийг тодорхойл. Энэ уусмал дахь хүчлийн концентраци хэд вэ?
- Уусмалын устөрөгчийн индекс 3. Үүний тулд a) азот, б) цууны хүчлийн концентраци ямар байх ёстой вэ?
- Уусмалын рН-ийн утга нэгээр нэмэгдэхийн тулд уусмал дахь a) оксонийн ион, б) гидроксидын ионуудын концентрацийг хэрхэн өөрчлөх вэ?
- рН = 12 1 мл уусмалд хэдэн оксонийн ион агуулагдах вэ?
- 10 литрт 0.4 г NaOH нэмбэл усны рН хэрхэн өөрчлөгдөх вэ?
- Дараах усан уусмал дахь оксон ба гидроксидын ионуудын концентраци, түүнчлэн устөрөгч ба гидроксидын үзүүлэлтүүдийн утгыг тооцоолно: а) 0.01 М HCl уусмал; b) CH 3 COOH-ийн 0.01 М уусмал;
- в) 0.001 М NaOH уусмал; d) 0.001 М NH 3 уусмал.
- Хавсралтад өгөгдсөн уусах бүтээгдэхүүний утгыг ашиглан а) мөнгөний хлорид, б) кальцийн сульфат, в) хөнгөн цагаан фосфатын уусмал дахь ууссан бодисын концентраци ба массын хувийг тодорхойлно.
- 1 г жинтэй барийн сульфатыг 25 oС-т уусгахад шаардагдах усны хэмжээг тодорхойл.
- 25 хэмд ханасан бромидын 1 литр мөнгөний уусмалд ион хэлбэрээр агуулагдах мөнгөний масс хэд вэ?
- 25oС-т ханасан мөнгөний сульфидын уусмалд 1 мг ууссан бодис агуулагдах вэ?
- Pb(NO 3) 2-ын 0,05 М уусмал дээр 0,4 М KCl-ийн уусмалыг тэнцүү хэмжээгээр нэмбэл тунадас үүсэх үү?
- 5 мл 0,004 М CdCl 2 уусмал, 15 мл 0,003 М KOH уусмал асгасны дараа тунадас үүсэх эсэхийг тодорхойлно.
Дараах бодисууд таны мэдэлд байна: NH 3, KHS, Fe, Al(OH) 3, CaO, NaNO 3, CaCO 3, N 2 O 5, LiOH, Na 2 SO 4. 10H 2 O, Mg(OH)Cl, Na, Ca(NO 2) 2. 4H 2 O, ZnO, NaI. 2H 2 O, CO 2, N 2, Ba(OH) 2. 8H 2 O, AgNO 3.
Эдгээр бодис бүрийн хувьд тусдаа карт дээр дараах асуултуудад хариулна уу.
1) Хэвийн нөхцөлд (молекул эсвэл молекул бус) энэ бодис ямар бүтэцтэй байдаг вэ?
2) Өрөөний температурт энэ бодисыг нэгтгэх ямар төлөвт байна вэ?
3) Энэ бодис ямар төрлийн талст үүсгэдэг вэ?
4) Энэ бодис дахь химийн холбоог тайлбарла.
7) Энэ бодисыг давсны хүчилтэй урвалд оруулах боломжтой юу? Боломжтой бол ямар нөхцөлд? Урвалын тэгшитгэлийг өг. Яагаад ийм хариу үйлдэл гардаг вэ? Энэ нь буцах боломжтой юу? Хэрэв буцаах боломжтой бол ямар нөхцөлд? Энэ урвалын гарц хэрхэн өсөх вэ? Хэрэв давсны хүчлийн оронд хуурай устөрөгчийн хлорид хэрэглэвэл юу өөрчлөгдөх вэ? Харгалзах урвалын тэгшитгэлийг өг.
8) Энэ бодисыг натрийн гидроксидын уусмалаар урвалд оруулах боломжтой юу? Боломжтой бол ямар нөхцөлд? Урвалын тэгшитгэлийг өг. Яагаад ийм хариу үйлдэл гардаг вэ? Энэ нь буцах боломжтой юу? Хэрэв буцаах боломжтой бол ямар нөхцөлд? Энэ урвалын гарц хэрхэн нэмэгдэх вэ? Хэрэв та натрийн гидроксидын уусмалын оронд хуурай NaOH хэрэглэвэл юу өөрчлөгдөх вэ? Харгалзах урвалын тэгшитгэлийг өг.
9) Энэ бодисыг олж авахын тулд мэддэг бүх аргыг зааж өгнө үү.
10) Танд мэдэгдэж байгаа энэ бодисын бүх нэрийг хэлнэ үү.
Эдгээр асуултад хариулахдаа та ямар ч лавлах ном зохиолыг ашиглаж болно.
Молекул ба ионуудын хоорондох сул электролитийн уусмалд тогтсон тэнцвэрт байдалд бид химийн тэнцвэрийн хуулийг хэрэглэж, тэнцвэрийн тогтмол байдлын илэрхийллийг бичиж болно. Жишээлбэл, усны молекулын нөлөөн дор цууны хүчлийн электролитийн диссоциаци (протолиз) -ийн хувьд.
CH 3 COOH + H 2 O ↔ H 3 O + + CH 3 COO –
тэнцвэрийн тогтмол нь хэлбэртэй байна
Хүчиллэг ба суурийн тогтмолуудын утгыг бичих хоёр арга бий. Эхний аргын хувьд тогтмол ба температурын утгыг урвалын тэгшитгэл ба таслалын дараа ижил мөрөнд зааж өгсөн болно, жишээлбэл,
HF + H 2 O ↔ H 3 O + + F – , K k = 6.67·10 –4 моль·л –1 (25°С).
Хоёрдахь аргын хувьд эхлээд тогтмол утгыг бичиж, дараа нь электролитийн хүчил ба суурь хэлбэр, уусгагч (ихэвчлэн ус), температурыг хаалтанд бичнэ.
Kk = 6.67·10 –4 (HF, F – , H 2 O, 25°C) моль L –1.
Хүчиллэг ба суурийн тогтмол хэмжээ нь электролит, уусгагч, температурын шинж чанараас хамаардаг боловч уусмалын концентрацаас хамаардаггүй. Эдгээр нь өгөгдсөн хүчил эсвэл өгөгдсөн суурийн ион болгон задрах чадварыг тодорхойлдог: тогтмол утга өндөр байх тусам электролит нь амархан задрах болно.
Олон суурьт хүчлүүд, түүнчлэн хоёр ба түүнээс дээш валент металлын суурь нь алхам алхмаар хуваагддаг. Эдгээр бодисын уусмалд янз бүрийн цэнэгийн ионууд оролцдог нарийн төвөгтэй тэнцвэрт байдлыг бий болгодог. Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн хүчлийн диссоциаци нь хоёр үе шаттайгаар явагддаг.
H 2 CO 3 + H 2 O ↔ H 3 O + + HCO 3 – ;
HCO 3 – + H 2 O ↔ H 3 O – + CO 3 2–.
Эхний тэнцвэрт байдал протолизын эхний үе шат- K k1 гэж тэмдэглэсэн хүчиллэг байдлын тогтмолоор тодорхойлогддог.
Нийт тэнцвэр
H 2 CO 3 + 2H 2 O ↔ 2H 3 O + + CO 3 2 –
Нийт хүчиллэгийн тогтмол K нь дараахтай тохирч байна.
| K k = |
K k, K k1, K k2 хэмжигдэхүүнүүд хоорондоо дараах хамаарлаар холбогдоно.
K k = K k1 K k2.
Бодисыг үе шаттайгаар задлах явцад дараагийн үе шатанд задрал нь өмнөхөөсөө бага хэмжээгээр явагддаг (хоёр дахь нь эхнийхээс бага гэх мэт) Өөрөөр хэлбэл дараахь тэгш бус байдал ажиглагдаж байна.
K k > K k2 > K k3 ба K 01 > K 02 > K 03. . .
Энэ нь ионыг арилгахад зарцуулах шаардлагатай энерги нь саармаг молекулаас тусгаарлагдахад хамгийн бага байх ба дараагийн үе шат бүрт диссоциацийн үед ихэсдэгтэй холбон тайлбарладаг.
Хэрэв бид хоёр ион болгон задрах электролитийн концентрацийг c in-ээр, өгөгдсөн уусмал дахь диссоциацын зэргийг α-аар тэмдэглэвэл ион бүрийн концентраци α-д c байх ба салаагүй молекулуудын концентраци нь α-д байх болно. c in (1 – α). Дараа нь протолизийн тогтмол K k,ω (хүчиллэгийн тогтмол эсвэл суурийн тогтмол) тэгшитгэл нь дараах хэлбэртэй байна.
Энэ тэгшитгэл нь Ostwald-ийн шингэрүүлэлтийн хуулийг илэрхийлдэг. Хэрэв диссоциацийн тогтмол нь мэдэгдэж байгаа бол янз бүрийн электролитийн концентрацид диссоциацийн зэргийг тооцоолох боломжтой болгодог. Энэ тэгшитгэлийг ашиглан та тодорхой концентраци дахь диссоциацийн зэргийг мэдэж, электролитийн диссоциацийн тогтмолыг тооцоолж болно.
Электролитийн диссоциаци маш бага байдаг уусмалуудын хувьд тэгшитгэлийг Оствалдын хуулиар хялбаршуулсан болно. Ийм тохиолдолд α<<, то величиной α в знаменателе уравнения для К к,ω можно пренебречь. При этом уравнение принимает вид.
Ерөнхий тохиолдолд, Бронстед-Лоуригийн протолитийн онолын дагуу (4.2) тэгшитгэлийн дагуу сул монопротик хүчлийн диссоциацийн хувьд:
Жинхэнэ термодинамик тогтмол TOэнэ тэнцэл байх болно
Энд бүх үйл ажиллагаа тэнцвэртэй байдаг. Энэ харьцааг дараах хэлбэрээр төсөөлье.
Өмнөх тохиолдлын адил хоёр тогтмолын үржвэрийг тэмдэглэе TOба a(H 2 O) -аас (H 2 O) = const at T= const. Дараа нь
эсвэл ойролцоогоор:
Энд бүх концентраци тэнцвэртэй байна. Энд үнэ цэнэ TO Адуудсан хүчлийн диссоциацийн (иончлолын) тогтмол эсвэл зүгээр л хүчиллэг байдлын тогтмол.
Олон сул хүчлийн хувьд тоон утгууд TO Амаш жижиг тул хэмжээ биш TO Аөргөдөл гаргах хүч чадлын үзүүлэлт (эсвэл зүгээр л үзүүлэлт):
rK А =- lg TO А .
Илүү их TO А(өөрөөр хэлбэл, бага х TO А ), хүчил илүү хүчтэй.
Нэг суурь хүчлийн NV-ийн анхны концентраци нь уусмал дахь диссоциацийн (иончлолын) зэрэгтэй тэнцүү байна. Тэгвэл [H 3 O + ] ба [B - ] ионуудын тэнцвэрт концентраци нь [H 3 O + ] = [B - ] = -тэй тэнцүү байх болно. αс А , хүчлийн тэнцвэрт концентраци [НВ] = -тай А - α -тай А = -тай А(1 - α). Тэнцвэрийн концентрацийн эдгээр утгыг тэнцвэрийн тогтмол байдлын илэрхийлэлд (4.10) орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.
Хэрэв анхаарлаа төвлөрүүлэхийн оронд -тай Атүүний урвууг ашигла В- шингэрүүлэлт (шингэрэлт), л/моль-ээр илэрхийлсэн, V=1/-тай А , Дараа нь томъёо TO Ахарагдах болно:
Энэ хамаарал, мөн илэрхийлэл
дүрслэх Оствальд шингэрүүлэх хууль (эсвэл шингэлэх хууль)сул хоёртын электролитийн хувьд. a1 үед (олон аналитик систем дэх ердийн тохиолдол)
Ерөнхий тохиолдолд схемийн дагуу ион болгон задалдаг ямар ч найрлагатай K n A m сул электролитийн хувьд үүнийг харуулахад хялбар байдаг.
K n A m = n TO t+ +тА n -
Оствальд шингэрүүлэлтийн хуулийг хамаарлаар тайлбарлав
Хаана -тай- сул электролитийн анхны концентраци, жишээлбэл, сул хүчил. Тиймээс ортофосфорын хүчлийн хувьд H 3 PO 4 (х = 3,
Т= 1), энэ нь схемийн дагуу ион болж бүрэн задардаг
.
Хоёртын электролитийн хувьд хамаарал нь (4.11) болно. a1-ийн хувьд бидэнд:
Нэг суурь хүчлийн NV уусмалын тэнцвэрийн рН утгыг олъё. Устөрөгчийн ионуудын тэнцвэрт концентраци
Тэмдэглэгээг ашигласнаар бид дараахь зүйлийг авна.
рН = 0.5(r TO А+х -тай А). (4.12)
Тиймээс сул монопротик хүчлийн уусмалын тэнцвэрт рН-ийн утгыг тооцоолохын тулд энэ хүчлийн хүчиллэг байдлын тогтмолыг мэдэх шаардлагатай. TO Аба түүний анхны концентраци -тай А .
Анхны концентраци 0.01 моль/л цууны хүчлийн уусмалын рН-ийг тооцоолъё.
Цууны хүчлийн хувьд өрөөний температурт TO А = 1.74·10 -5 ба х TO А = 4,76.
(4.12) томъёоны дагуу бид дараахь зүйлийг бичиж болно.
рН = 0.5(х TO А+х -тай А) = 0,5(476-0,01) = 0,5(4,76+2) = 3,38.
Аливаа сул уусмал дахь тэнцвэрт байдлын хувьд ижил төстэй тооцоог хийж болно олон суурьхүчил.
Олон суурьт хүчлүүд нь хэд хэдэн үе шаттайгаар ионуудад хуваагддаг бөгөөд тус бүр нь өөрийн тэнцвэрийн тогтмол хэмжигдэхүүнээр тодорхойлогддог. алхам алхмаар хүчлийн диссоциацийн тогтмол.Жишээлбэл, ортоборын хүчлийн H 3 BO 3 уусмалд тэнцвэрийг тогтоодог (тогтмол утгыг 25 ° C-д өгсөн):
H 3 VO 3 + H 2 O = H 3 O + +, TO 1
= 
H 2 O = H 3 O + +, TO 2
= 
H 2 O = H 3 O + +, TO 3 =
Дараагийн алхам бүрийн хүчлийн диссоциацийн тогтмол нь өмнөх алхамын диссоциацийн тогтмолоос бага байдаг - ихэвчлэн хэд хэдэн дарааллаар.
Бүх шаталсан диссоциацийн тогтмолуудын үржвэр нь нийт хүчлийн диссоциацийн тогтмол K-тэй тэнцүү байна.
TO 1 TO 2 ...TO n =К.
Тиймээс ортоборын хүчлийн хувьд үнэ цэнийг ойлгоход хялбар байдаг
TO 1
TO 2
TO 3
=K= 
схемийн дагуу бүрэн хүчлийн диссоциацийн тогтмол байдаг.
4.3.2 Сул суурийн уусмалын суурийн тогтмол ба рН
Бронстед-Лоуригийн хүчил ба суурийн протолитик онолын дагуу ерөнхий тохиолдолд усан уусмал дахь нэг хүчлийн сул суурь В-ийг ионжуулахын тулд бид дараахь зүйлийг бичиж болно.
B + H 2 O = HB + + OH -
Хэрэв суурийн иончлолын зэрэг нь a1 бол концентрацийн тогтмолыг энэхүү химийн тэнцвэрийн тогтмол гэж үзэж болно.
Өмнөхтэй адилаар бид дараахь зүйлийг авна.
TO = =К б = const хэзээ Т= const
хоёр тогтмолын үржвэр TO=const ба [H 2 O] = const.
Тоо хэмжээ гэж нэрлэе К б , тэнцүү, тиймээс
К б = , (4.13)
сул нэг хүчлийн суурийн диссоциацийн (иончлолын) тогтмолэсвэлзүгээр л суурь байдлын тогтмолэнэ суурь ба хэмжээ
х К б = К б ,
Үндсэн тогтмол байдлын бат бэхийн үзүүлэлт (эсвэл зүгээр л үзүүлэлт).
Хэлэлцэж буй хэргийн Ostwald шингэрүүлэх хуулийн дагуу (харилцаа (4.11)-тэй төстэй)
К б =,
Энд нэг хүчлийн сул суурийн иончлолын зэрэг ба түүний анхны концентраци. Учир нь сул суурийн хувьд a1, тэгвэл
Өрөөний температурт моно хүчлийн суурийн усан уусмалын тэнцвэрийн рН-ийн утгыг олъё. (4.7) томъёоны дагуу бид:
рН = p TO w - pOH = 14 - pOH.
pOH = [OH - ] утгыг тодорхойлъё. Мэдээжийн хэрэг
[OH - ] = = 
Үзүүлэлтүүдийг ашиглан pOH = [OH - ], p TO б =К бТэгээд
p = , Бид авна: pOH = 0.5 (х TO б+ p). Энэ илэрхийлэлийг рН-ийн хувьд дээрх томъёонд орлуулснаар бид хамааралд хүрнэ
рН = 14 - pOH = 14 - 0.5 (х TO б+ p).
Тиймээс сул нэг хүчлийн суурийн уусмал дахь тэнцвэрийн рН-ийн утгыг (4.15) томъёог ашиглан тооцоолж болно.
рН = 14 - 0.5(х TO б+ p). (4.15)
Өрөөний температурт аммиакийн 0.01 моль/л усан уусмал дахь рН-ийг тооцоолъё. TO б= ба х TO б = 4,76.
Аммиакийн усан уусмалд дараахь тэнцвэрийг тогтооно.
ихэвчлэн зүүн тийш шилждэг тул аммиакийн иончлолын зэрэг нь . Тиймээс рН-ийн утгыг тооцоолохын тулд та (4.15) хамаарлыг ашиглаж болно:
рН = 14 - 0.5(х TO б+ p) =
Үүнтэй төстэй асуудлыг аливаа сул дорой хүмүүст хийж болно поли хүчилүндэслэл. Энэ нь илүү төвөгтэй илэрхийлэлд хүргэдэг нь үнэн.
Сул полихүчиллэг суурь нь сул олон суурьт хүчлүүд шиг алхам алхмаар хуваагддаг ба диссоциацийн үе шат бүр нь суурийн өөрийн гэсэн шаталсан суурьтай тогтмол байдаг.
Жишээлбэл, усан уусмал дахь хар тугалганы гидроксид Pb(OH) 2 нь хоёр үе шаттайгаар ион болж задардаг.
Үүнтэй ижил тэнцвэрийг өөр аргаар бичиж болно (протолитийн онолын хүрээнд) суурь нь протоныг хавсаргадаг бодис гэж тодорхойлсон бөгөөд энэ тохиолдолд үүнийг усны молекулаас хүлээн авч болно.
Үе шаттай суурь байдлын тогтмолуудыг дараах хэлбэрээр илэрхийлж болно.
Заасан тэнцвэрт байдлыг тэмдэглэснээр усны молекулаас протон нь усны молекул () үүсэх замаар гидроксил бүлэгт шилждэг бөгөөд үүний үр дүнд хар тугалга (II) атомын ойролцоох усны молекулуудын тоо нэмэгддэг гэж үздэг. нэгээр нэмэгдэж, хар тугалга (II) атомтай холбоотой гидроксил бүлгийн тоо ), мөн диссоциацийн үе шат бүрт нэгээр буурдаг.
Ажил TO 1 TO 2 =K=[Pb 2+ ][OH - ] 2 /[Pb(OH) 2 ] =
2.865, хаана TO- схемийн дагуу нийт диссоциацийн тогтмол
эсвэл бичсэн өөр схемийн дагуу
Энэ нь эцсийн дүндээ ижил үр дүнд хүргэдэг.
Өөр нэг жишээ бол усан уусмал дахь иончлолыг хоёр үе шаттайгаар явуулдаг органик суурьтай этилендиамин юм. Эхний шат:
Хоёр дахь шат:
Ажил 
-
нийт диссоциацийн тогтмол. Энэ нь тэнцвэрт байдалд нийцдэг
Тэнцвэрийн тогтмолуудын тоон утгыг тасалгааны температурын хувьд дээр өгөв.
Полиуситын хүчлүүдийн нэгэн адил сул поли хүчлийн суурийн хувьд дараагийн үе шат бүрийн диссоциацийн тогтмол нь өмнөх шатны диссоциацийн тогтмолоос хэд хэдэн дарааллаар бага байдаг.
Хүснэгтэнд Хүснэгт 4.2-д зарим сул хүчил ба суурийн хүчиллэг ба суурийн тогтмолуудын тоон утгыг харуулав.
Хүснэгт 4.2. Зарим хүчил ба суурийн усан уусмал дахь жинхэнэ термодинамик иончлолын тогтмолууд.
TO А- хүчиллэг тогтмол, TO б- үндсэн байдлын тогтмол,
TO 1 - эхний алхамын диссоциацийн тогтмол,
TO 2
- хоёр дахь шатны диссоциацийн тогтмол гэх мэт.
| Сул хүчлийн диссоциацийн тогтмолууд |
||
| Хүчил | TO А | r TO А=-lg TO А |
| Азот агуулсан Амин цууны бодис Бензойная Борик (ортобор) Тетраборик | ||