Հիմքեր (հիդրօքսիդներ)- բարդ նյութեր, որոնց մոլեկուլները պարունակում են մեկ կամ մի քանի հիդրօքսի OH խմբեր: Ամենից հաճախ հիմքերը բաղկացած են մետաղի ատոմից և OH խմբից: Օրինակ՝ NaOH-ը նատրիումի հիդրօքսիդ է, Ca(OH) 2-ը՝ կալցիումի հիդրօքսիդ և այլն։
Կա հիմք՝ ամոնիումի հիդրօքսիդ, որում հիդրօքսի խումբը կցվում է ոչ թե մետաղին, այլ NH 4 + իոնին (ամոնիումի կատիոն)։ Ամոնիումի հիդրօքսիդը ձևավորվում է, երբ ամոնիակը լուծվում է ջրի մեջ (ամոնիակին ջուր ավելացնելու ռեակցիա).
NH 3 + H 2 O = NH 4 OH (ամոնիումի հիդրօքսիդ):
Հիդրօքսի խմբի վալենտությունը 1 է։ Հիմնական մոլեկուլում հիդրօքսիլ խմբերի թիվը կախված է մետաղի վալենտությունից և հավասար է դրան։ Օրինակ՝ NaOH, LiOH, Al (OH) 3, Ca(OH) 2, Fe(OH) 3 և այլն:
Բոլոր պատճառները -պինդ նյութեր, որոնք ունեն տարբեր գույներ. Որոշ հիմքեր շատ լուծելի են ջրում (NaOH, KOH և այլն)։ Սակայն դրանցից շատերը ջրի մեջ չեն լուծվում։
Ջրում լուծվող հիմքերը կոչվում են ալկալիներ։Ալկալիների լուծույթները «օճառային» են, շոշափելիս սայթաքուն և բավականին կաուստիկ: Ալկալիները ներառում են ալկալային և հողալկալիական մետաղների հիդրօքսիդներ (KOH, LiOH, RbOH, NaOH, CsOH, Ca(OH) 2, Sr(OH) 2, Ba(OH) 2 և այլն): Մնացածն անլուծելի են։
Անլուծելի հիմքեր- սրանք ամֆոտերային հիդրօքսիդներ են, որոնք թթուների հետ փոխազդելիս գործում են որպես հիմքեր և իրենց ինչպես թթուներն են պահում ալկալիների հետ:
Տարբեր հիմքեր ունեն հիդրօքսի խմբերը հեռացնելու տարբեր ունակություններ, ուստի դրանք բաժանվում են ուժեղ և թույլ հիմքերի։
Ջրային լուծույթներում ուժեղ հիմքերը հեշտությամբ հրաժարվում են իրենց հիդրօքսի խմբերից, իսկ թույլ հիմքերը՝ ոչ։
Հիմքերի քիմիական հատկությունները
Հիմքերի քիմիական հատկությունները բնութագրվում են թթուների, թթվային անհիդրիդների և աղերի հետ կապվածությամբ։
1. Գործել ցուցիչների վրա. Ցուցանիշները փոխում են գույնը՝ կախված տարբեր քիմիական նյութերի հետ փոխազդեցությունից: Չեզոք լուծույթներում ունեն մեկ գույն, թթվային լուծույթներում՝ մեկ այլ գույն։ Հիմքերի հետ շփվելիս նրանք փոխում են իրենց գույնը՝ մեթիլ նարնջի ցուցիչը դառնում է դեղին, լակմուսի ցուցիչը՝ կապույտ, իսկ ֆենոլֆտալեինը՝ ֆուքսիա։
2. Թթվային օքսիդների հետ փոխազդեցությունաղի և ջրի ձևավորում.
2NaOH + SiO 2 → Na 2 SiO 3 + H 2 O:
3. Արձագանքել թթուների հետ,առաջացնելով աղ և ջուր: Թթվի հետ հիմքի արձագանքը կոչվում է չեզոքացման ռեակցիա, քանի որ դրա ավարտից հետո միջավայրը դառնում է չեզոք.
2KOH + H 2 SO 4 → K 2 SO 4 + 2H 2 O:
4. Արձագանքում է աղերի հետձևավորելով նոր աղ և հիմք.
2NaOH + CuSO 4 → Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4:
5. Երբ տաքացվում են, դրանք կարող են քայքայվել ջրի և հիմնական օքսիդի.
Cu(OH) 2 = CuO + H 2 O:
Դեռ ունե՞ք հարցեր: Ցանկանու՞մ եք ավելին իմանալ հիմնադրամների մասին:
Կրկնուսույցից օգնություն ստանալու համար գրանցվեք։
Առաջին դասն անվճար է։
կայքը, նյութը ամբողջությամբ կամ մասնակի պատճենելիս անհրաժեշտ է հղում աղբյուրին:
Հոդվածը կարդալուց հետո դուք կկարողանաք առանձնացնել նյութերը աղերի, թթուների և հիմքերի: Հոդվածում նկարագրվում է, թե ինչ է լուծույթի pH-ը և ինչ ընդհանուր հատկություններ ունեն թթուներն ու հիմքերը։
Պարզ բառերով ասած՝ թթուն ցանկացած բան է H-ի հետ, իսկ հիմքը՝ OH-ով ցանկացած բան: ԲԱՅՑ Ոչ միշտ: Թթուն հիմքից տարբերելու համար հարկավոր է... հիշել դրանք: Ափսոսանք. Կյանքը գոնե ինչ-որ կերպ հեշտացնելու համար մեր ընկերներից երեքը՝ Արրենիուսը և Բրոնսթեդը և Լոուրին, առաջ քաշեցին երկու տեսություն, որոնք կոչվում են իրենց անունով:
Մետաղների և ոչ մետաղների նման, թթուներն ու հիմքերը նյութերի բաժանումն են՝ հիմնված նմանատիպ հատկությունների վրա։ Թթուների և հիմքերի առաջին տեսությունը պատկանում էր շվեդ գիտնական Արրենիուսին։ Ըստ Արենիուսի՝ թթուն այն նյութերի դաս է, որոնք ջրի հետ փոխազդելիս տարանջատվում են (քայքայվում)՝ առաջացնելով ջրածնի H+ կատիոն։ Arrhenius հիմքերը ջրային լուծույթում առաջացնում են OH - անիոններ: Հաջորդ տեսությունը առաջարկվել է 1923 թվականին գիտնականներ Բրոնսթեդի և Լոուրիի կողմից։ Բրոնստեդ-Լոուրիի տեսությունը թթուները սահմանում է որպես նյութեր, որոնք կարող են պրոտոն տալ ռեակցիայի ժամանակ (ջրածնի կատիոնը կոչվում է պրոտոն ռեակցիաներում)։ Հիմքերը, համապատասխանաբար, այն նյութերն են, որոնք կարող են ընդունել պրոտոն ռեակցիայի մեջ: Ներկայումս համապատասխան տեսությունը Լյուիսի տեսությունն է: Լյուիսի տեսությունը թթուները սահմանում է որպես մոլեկուլներ կամ իոններ, որոնք ընդունակ են ընդունելու էլեկտրոնային զույգեր՝ այդպիսով ձևավորելով Լյուիսի հավելումներ (հավելանյութը միացություն է, որը ձևավորվում է երկու ռեակտիվ նյութերի համատեղումից՝ առանց կողմնակի արտադրանքների ձևավորման)։
Անօրգանական քիմիայում, որպես կանոն, թթու նշանակում է Bronsted-Lowry թթու, այսինքն՝ նյութեր, որոնք ընդունակ են նվիրաբերել պրոտոն։ Եթե նկատի ունեն Լյուիս թթվի սահմանումը, ապա տեքստում նման թթուն կոչվում է Լյուիս թթու։ Այս կանոնները վերաբերում են թթուներին և հիմքերին:
Դիսոցացիա
Դիսոցացիան լուծույթներում կամ հալոցքում նյութի իոնների տարրալուծման գործընթացն է։ Օրինակ, աղաթթվի տարանջատումը HCl-ի տարրալուծումն է H + և Cl --ի:
Թթուների և հիմքերի հատկությունները
Հիմքերը հակված են դիպչել օճառի, մինչդեռ թթուները հիմնականում թթու համ են զգում:
Երբ բազան փոխազդում է բազմաթիվ կատիոնների հետ, առաջանում է նստվածք։ Երբ թթուն փոխազդում է անիոնների հետ, սովորաբար արտազատվում է գազ։
Հաճախ օգտագործվող թթուներ.
H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4 -, HCl, CH 3 OH, NH 3
Հաճախ օգտագործվող հիմքերը.
OH −, H 2 O, CH 3 CO 2 −, HSO 4 −, SO 4 2 −, Cl −
Ուժեղ և թույլ թթուներ և հիմքեր
Ուժեղ թթուներ
Այնպիսի թթուներ, որոնք ամբողջությամբ տարանջատվում են ջրում՝ առաջացնելով ջրածնի կատիոններ H+ և անիոններ։ Ուժեղ թթվի օրինակ է հիդրոքլորաթթուն HCl.
HCl (լուծույթ) + H 2 O (l) → H 3 O + (լուծույթ) + Cl - (լուծույթ)
Ուժեղ թթուների օրինակներ՝ HCl, HBr, HF, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4
Ուժեղ թթուների ցանկ
- HCl - աղաթթու
- HBr - ջրածնի բրոմիդ
- HI - ջրածնի յոդ
- HNO 3 - ազոտական թթու
- HClO 4 - պերքլորաթթու
- H 2 SO 4 - ծծմբաթթու
Թույլ թթուներ
Միայն մասամբ լուծված է ջրի մեջ, օրինակ՝ HF:
HF (լուծույթ) + H2O (l) → H3O + (լուծույթ) + F - (լուծույթ) - նման ռեակցիայում թթվի 90%-ից ավելին չի տարանջատվում.
= < 0,01M для вещества 0,1М
Ուժեղ և թույլ թթուները կարելի է տարբերել լուծույթների հաղորդունակությունը չափելով՝ հաղորդունակությունը կախված է իոնների քանակից, որքան ուժեղ է թթուն, այնքան դիսոցացված է, հետևաբար՝ որքան ուժեղ է թթուն, այնքան բարձր է հաղորդունակությունը։
Թույլ թթուների ցանկ
- HF ջրածնի ֆտորիդ
- H 3 PO 4 ֆոսֆոր
- H 2 SO 3 ծծմբային
- H 2 S ջրածնի սուլֆիդ
- H 2 CO 3 ածուխ
- H 2 SiO 3 սիլիցիում
Ուժեղ հիմքեր
Ուժեղ հիմքերը լիովին տարանջատվում են ջրի մեջ.
NaOH (լուծույթ) + H 2 O ↔ NH 4
Ուժեղ հիմքերը ներառում են առաջին (ալկալիներ, ալկալիական մետաղներ) և երկրորդ (ալկալինոտերրեններ, հողալկալիական մետաղներ) խմբերի մետաղների հիդրօքսիդներ։
Հզոր հիմքերի ցանկ
- NaOH նատրիումի հիդրօքսիդ (կաուստիկ սոդա)
- KOH կալիումի հիդրօքսիդ (կաուստիկ պոտաշ)
- LiOH լիթիումի հիդրօքսիդ
- Ba(OH) 2 բարիումի հիդրօքսիդ
- Ca(OH) 2 կալցիումի հիդրօքսիդ (խամրած կրաքարի)
Թույլ հիմքեր
Ջրի առկայության դեպքում շրջելի ռեակցիայում այն ձևավորում է OH - իոններ.
NH 3 (լուծույթ) + H 2 O ↔ NH + 4 (լուծույթ) + OH - (լուծույթ)
Առավել թույլ հիմքերը անիոններ են.
F - (լուծույթ) + H 2 O ↔ HF (լուծույթ) + OH - (լուծույթ)
Թույլ հիմքերի ցանկ
- Mg(OH) 2 մագնեզիումի հիդրօքսիդ
- Fe (OH) 2 երկաթի (II) հիդրօքսիդ
- Zn(OH) 2 ցինկի հիդրօքսիդ
- NH 4 OH ամոնիումի հիդրօքսիդ
- Fe (OH) 3 երկաթի (III) հիդրօքսիդ
Թթուների և հիմքերի ռեակցիաները
Ուժեղ թթու և ամուր հիմք
Այս ռեակցիան կոչվում է չեզոքացում. երբ ռեակտիվների քանակը բավարար է թթունն ու հիմքն ամբողջությամբ տարանջատելու համար, ստացված լուծույթը չեզոք կլինի:
Օրինակ:
H 3 O + + OH - ↔ 2H 2 O
Թույլ հիմք և թույլ թթու
Ռեակցիայի ընդհանուր տեսակը.
Թույլ հիմք (լուծույթ) + H 2 O ↔ Թույլ թթու (լուծույթ) + OH - (լուծույթ)
Ուժեղ հիմք և թույլ թթու
Հիմքը ամբողջությամբ տարանջատվում է, թթունը՝ մասամբ, ստացված լուծույթն ունի հիմքի թույլ հատկություններ.
HX (լուծույթ) + OH - (լուծույթ) ↔ H 2 O + X - (լուծույթ)
Ուժեղ թթու և թույլ հիմք
Թթուն ամբողջությամբ տարանջատվում է, հիմքը ամբողջությամբ չի տարանջատվում.
Ջրի դիսոցիացիա
Դիսոցացիան նյութի տարրալուծումն է իր բաղադրիչ մոլեկուլների: Թթվի կամ հիմքի հատկությունները կախված են ջրի մեջ առկա հավասարակշռությունից.
H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (լուծույթ) + OH - (լուծույթ)
K c = / 2
t=25°-ում ջրի հավասարակշռության հաստատունը՝ K c = 1,83⋅10 -6, գործում է նաև հետևյալ հավասարությունը՝ = 10 -14, որը կոչվում է ջրի դիսոցման հաստատուն։ Մաքուր ջրի համար = = 10 -7, հետևաբար -lg = 7.0:
Այս արժեքը (-lg) կոչվում է pH - ջրածնի պոտենցիալ: Եթե pH< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7, ապա նյութն ունի հիմնական հատկություններ:
pH-ի որոշման մեթոդներ
Գործիքային մեթոդ
Հատուկ սարքը՝ pH մետրը, լուծույթում պրոտոնների կոնցենտրացիան էլեկտրական ազդանշանի վերածող սարք է։
Ցուցանիշներ
Նյութ, որը փոխում է գույնը որոշակի pH միջակայքում՝ կախված լուծույթի թթվայնությունից, մի քանի ցուցանիշների միջոցով կարող եք հասնել բավականին ճշգրիտ արդյունքի:
Աղ
Աղը իոնային միացություն է, որը ձևավորվում է H+-ից տարբեր կատիոններից և O2-ից տարբեր անիոններից: Թույլ ջրային լուծույթում աղերը լիովին տարանջատվում են։
Աղի լուծույթի թթու-հիմնային հատկությունները որոշելու համար, անհրաժեշտ է որոշել, թե որ իոններն են առկա լուծույթում և դիտարկել դրանց հատկությունները. ուժեղ թթուներից և հիմքերից ձևավորված չեզոք իոնները չեն ազդում pH-ի վրա. ջրում չեն արտազատում ո՛չ H+, ո՛չ OH- իոններ։ Օրինակ՝ Cl - , NO - 3 , SO 2- 4 , Li + , Na + , K + :
Թույլ թթուներից ձևավորված անիոններն ունեն ալկալային հատկություններ (F -, CH 3 COO -, CO 2- 3), ալկալային հատկություններով կատիոններ գոյություն չունեն:
Բոլոր կատիոնները, բացառությամբ առաջին և երկրորդ խմբերի մետաղների, ունեն թթվային հատկություններ։
Բուֆերային լուծույթ
Լուծումները, որոնք պահպանում են իրենց pH մակարդակը, երբ ավելացվում է փոքր քանակությամբ ուժեղ թթու կամ ուժեղ հիմք, հիմնականում բաղկացած են.
- Թույլ թթվի, համապատասխան աղի և թույլ հիմքի խառնուրդ
- Թույլ հիմք, համապատասխան աղ և ուժեղ թթու
Որոշակի թթվայնության բուֆերային լուծույթ պատրաստելու համար անհրաժեշտ է թույլ թթու կամ հիմք խառնել համապատասխան աղի հետ՝ հաշվի առնելով.
- pH միջակայք, որտեղ բուֆերային լուծույթը արդյունավետ կլինի
- Լուծման հզորություն - ուժեղ թթվի կամ ուժեղ հիմքի քանակությունը, որը կարող է ավելացվել առանց լուծույթի pH-ի վրա ազդելու
- Չպետք է լինի անցանկալի ռեակցիա, որը կարող է փոխել լուծույթի բաղադրությունը
Փորձարկում:
12.4. Թթուների և հիմքերի ամրությունը
Թթու-բազային հավասարակշռության տեղաշարժի ուղղությունը որոշվում է հետևյալ կանոնով.
Թթու-բազային հավասարակշռությունը կողմնակալ է դեպի ավելի թույլ թթու և ավելի թույլ հիմք:
Թթուն ավելի ուժեղ է, որքան ավելի հեշտ է զիջում պրոտոնը, իսկ հիմքն ավելի ուժեղ է, որքան ավելի հեշտ է ընդունում պրոտոնը և ավելի ամուր պահում այն: Թույլ թթվի մոլեկուլը (կամ իոնը) հակված չէ պրոտոն նվիրելուն, և թույլ հիմքի մոլեկուլը (կամ իոնը) հակված չէ ընդունել այն, սա բացատրում է հավասարակշռության փոփոխությունը դրանց ուղղությամբ: Թթուների ուժը, ինչպես նաև հիմքերի ուժը կարելի է համեմատել միայն նույն լուծիչում
Քանի որ թթուները կարող են փոխազդել տարբեր հիմքերի հետ, համապատասխան հավասարակշռությունները տարբեր աստիճաններով կտեղափոխվեն այս կամ այն ուղղությամբ: Հետևաբար, տարբեր թթուների ուժերը համեմատելու համար մենք որոշում ենք, թե որքան հեշտությամբ այդ թթուները պրոտոններ են տալիս լուծիչների մոլեկուլներին: Նմանապես որոշվում է հիմքերի ամրությունը:
Դուք արդեն գիտեք, որ ջրի (լուծիչի) մոլեկուլը կարող է և՛ ընդունել, և՛ նվիրաբերել պրոտոն, այսինքն՝ այն ցուցադրում է և՛ թթվի, և՛ հիմքի հատկությունները: Հետևաբար, և՛ թթուները, և՛ հիմքերը կարող են համեմատվել միմյանց հետ ջրային լուծույթներում ուժով: Նույն լուծիչում թթվի ուժը մեծապես կախված է A-H կապի խզման էներգիայից, իսկ հիմքի հզորությունը՝ առաջացած B-H կապի էներգիայից։
Ջրային լուծույթներում թթվի ուժը քանակականորեն բնութագրելու համար կարող եք օգտագործել ջրի հետ տվյալ թթվի շրջելի ռեակցիայի թթու-բազային հավասարակշռության հաստատունը.
HA + H 2 O A + H 3 O. 
Թթվի ուժը բնութագրելու համար նոսր լուծույթներում, որոնցում ջրի կոնցենտրացիան գրեթե հաստատուն է, օգտագործեք թթվայնության հաստատուն:
,
Որտեղ Կ–ից(ՀԱ) = Կկ·.
Բոլորովին նման կերպով, բազայի ուժը քանակապես բնութագրելու համար կարող եք օգտագործել տվյալ բազայի ջրի հետ շրջելի ռեակցիայի թթու-բազային հավասարակշռության հաստատունը.
A + H 2 O HA + OH, 
և նոսր լուծույթներում - հիմնականության հաստատուն
, Որտեղ Կ o (HA) = Կգ ·.
Գործնականում հիմքի ուժը գնահատելու համար օգտագործվում է տվյալ հիմքից ստացված թթվի թթվայնության հաստատունը (այսպես կոչված « զուգորդել»թթու), քանի որ այս հաստատունները կապված են պարզ առնչությամբ
K o (A) \u003d TO(H 2 O) / Կ կ(ՎՐԱ).
Այլ կերպ ասած, Որքան թույլ է զուգակցված թթուն, այնքան ավելի ամուր է հիմքը: Եվ հակառակը, որքան ուժեղ է թթուն, այնքան թույլ է կոնյուգացիոն հիմքը .
Թթվայնության և հիմնականության հաստատունները սովորաբար որոշվում են փորձարարական եղանակով։ Տարբեր թթուների թթվայնության հաստատունների արժեքները տրված են Հավելված 13-ում, իսկ հիմքերի հիմնականության հաստատունների արժեքները՝ Հավելված 14-ում:
Գնահատելու համար, թե հավասարակշռված վիճակում գտնվող թթվի կամ հիմքի մոլեկուլների որ մասն է ենթարկվել ջրի հետ ռեակցիայի, օգտագործվում է մոլային բաժնին նման (և համասեռ) արժեք և կոչվում է. պրոտոլիզի աստիճանը(). Թթվային ՆԱ-ի համար
.
Այստեղ «pr» ենթագրով արժեքը (համարիչում) բնութագրում է NA թթվի մոլեկուլների արձագանքած մասը, իսկ «դուրս» ենթագրով արժեքը (հայտարարում) բնութագրում է թթվի սկզբնական մասը։
Ըստ ռեակցիայի հավասարման
n pr (HA) = n(H3O) = n(Ա) գ pr(HA) = գ(H3O) = գ(A);
== ա · Հետ ref (NA);
= (1 – ա) · Հետ ref (NA).
Այս արտահայտությունները փոխարինելով թթվայնության հաստատուն հավասարման մեջ՝ մենք ստանում ենք
Այսպիսով, իմանալով թթվայնության հաստատունը և թթվի ընդհանուր կոնցենտրացիան, հնարավոր է որոշել տվյալ լուծույթում այս թթվի պրոտոլիզի աստիճանը։ Նմանապես, բազային հիմնականության հաստատունը կարող է արտահայտվել պրոտոլիզի աստիճանի միջոցով, հետևաբար, ընդհանուր ձևով
Այս հավասարումը մաթեմատիկական արտահայտություն է Օստվալդի նոսրացման օրենքը. Եթե լուծույթները նոսրացված են, այսինքն՝ նախնական կոնցենտրացիան չի գերազանցում 0,01 մոլ/լ, ապա կարելի է օգտագործել մոտավոր հարաբերակցությունը.
Կ= 2 · գնշվ.
Պրոտոլիզի աստիճանը մոտավորապես գնահատելու համար այս հավասարումը կարող է օգտագործվել նաև մինչև 0,1 մոլ/լ կոնցենտրացիաների դեպքում։
Թթու-բազային ռեակցիաները շրջելի գործընթացներ են, բայց ոչ միշտ: Դիտարկենք ջրածնի քլորիդի և ֆտորաջրածնի մոլեկուլների վարքը ջրի մեջ.
Ջրածնի քլորիդի մոլեկուլը պրոտոն է տալիս ջրի մոլեկուլին և դառնում քլորիդի իոն։ Հետեւաբար, ջրի մեջ քլորաջրածինը դրսեւորվում է թթվի հատկությունները, մինչդեռ ջուրն ինքնին հիմքի հատկություն է. Նույնը տեղի է ունենում ֆտորաջրածնի մոլեկուլի հետ, և, հետևաբար, ֆտորաջրածինը նույնպես ցուցադրում է թթվի հատկությունները։ Ուստի քլորաջրածնի ջրային լուծույթը կոչվում է աղաթթու (կամ աղաթթու), իսկ ֆտորաջրածնի ջրային լուծույթը՝ ֆտորֆտորաթթու։ Բայց այս թթուների միջև զգալի տարբերություն կա՝ աղաթթուն անդառնալիորեն (ամբողջովին) արձագանքում է ավելցուկային ջրի հետ, իսկ ֆտորաջրածինը՝ շրջելի և թեթևակի։ Հետևաբար, քլորաջրածնի մոլեկուլը հեշտությամբ պրոտոն է նվիրաբերում ջրի մոլեկուլին, բայց ֆտորաջրածնի մոլեկուլը դա անում է դժվարությամբ: Հետեւաբար, աղաթթուն դասակարգվում է որպես ուժեղ թթուներ, իսկ լյումինեսցենտ – դեպի թույլ.
Ուժեղ թթուներ՝ HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SO 4, H 2 SeO 4, HNO 3 և մի քանի այլ թթուներ։
Այժմ եկեք մեր ուշադրությունը դարձնենք ջրածնի քլորիդի և ֆտորաջրածնի ջրի հետ ռեակցիաների հավասարումների աջ կողմերին: Ֆտորի իոնը կարող է ընդունել պրոտոն (այն հեռացնելով օքսոնիումի իոնից) և վերածվել ֆտորաջրածնի մոլեկուլի, իսկ քլորիդի իոնը՝ ոչ։ Հետևաբար, ֆտորիդի իոնը դրսևորում է հիմքի հատկություններ, մինչդեռ քլորիդ իոնը նման հատկություններ չի ցուցաբերում (այլ միայն նոսր լուծույթներում)։
Թթուների նման, կան ուժեղԵվ թույլ հիմքեր.
Ուժեղ բազային նյութերը ներառում են բոլոր բարձր լուծվող իոնային հիդրօքսիդները (դրանք նաև կոչվում են « ալկալիներ»), քանի որ երբ դրանք լուծվում են ջրի մեջ, հիդրօքսիդի իոնները ամբողջությամբ մտնում են լուծույթ։
Թույլ հիմքերը ներառում են NH 3 ( Կ Օ= 1,74·10 –5) և որոշ այլ նյութեր: Դրանք ներառում են նաև մետաղներ ձևավորող տարրերի գործնականում չլուծվող հիդրօքսիդներ («մետաղական հիդրօքսիդներ»), քանի որ երբ այդ նյութերը փոխազդում են ջրի հետ, միայն աննշան քանակությամբ հիդրօքսիդի իոններ են անցնում լուծույթ։
Թույլ բազային մասնիկներ (դրանք նաև կոչվում են « անիոնային հիմքեր» F, NO 2, SO 3 2, S 2, CO 3 2, PO 4 3 և թույլ թթուներից ձևավորված այլ անիոններ:
Cl, Br, I, HSO 4, NO 3 անիոնները և ուժեղ թթուներից առաջացած այլ անիոնները հիմնային հատկություններ չունեն.
Li, Na, K, Ca 2, Ba 2 կատիոնները և ուժեղ հիմքերի մաս կազմող այլ կատիոնները թթվային հատկություն չունեն։
Բացի թթվային և հիմնային մասնիկներից, կան նաև մասնիկներ, որոնք ցուցաբերում են և՛ թթվային, և՛ հիմնային հատկություններ։ Դուք արդեն գիտեք ջրի մոլեկուլի նման հատկությունները։ Բացի ջրից, դրանք են հիդրոսուլֆիտի իոնը, հիդրոսուլֆիդային իոնը և նմանատիպ այլ իոններ: Օրինակ, HSO 3-ը ցուցադրում է թթվի հատկությունները
HSO 3 + H 2 O SO 3 + H 3 O և բազային հատկություններ
HSO 3 + H 2 O H 2 SO 3 + OH:
Նման մասնիկները կոչվում են ամֆոլիտներ.
Ամֆոլիտի մասնիկների մեծ մասը թույլ թթուների մոլեկուլներ են, որոնք կորցրել են որոշ պրոտոններ (HS, HSO 3, HCO 3, H 2 PO 4, HPO 4 2 և մի քանի ուրիշներ): HSO 4 անիոնը չի ցուցաբերում հիմնական հատկություններ և բավականին ուժեղ թթու է ( TO K = 1,12. 10–2), և, հետևաբար, չի պատկանում ամֆոլիտներին: Նման անիոններ պարունակող աղերը կոչվում են թթվային աղեր.
Թթվային աղերի օրինակներ և դրանց անվանումները.
Ինչպես հավանաբար նկատել եք, թթու-բազային և ռեդոքս ռեակցիաները շատ ընդհանրություններ ունեն: Նկար 12.3-ում ներկայացված դիագրամը կօգնի ձեզ հետագծել ընդհանուր հատկանիշները և գտնել այս տեսակի ռեակցիաների միջև եղած տարբերությունները:
ԹԹՎԱՅԻՆ ՈՒԺԵՂ, ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՈՒԺԵՂ, ԹԹՎՈՒԹՅԱՆ ՀԱՍՏԱՏՈՒՆ, ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍՏԱՏՈՒՆ, ԽՈՆՅՈՒԳԱՑՎԱԾ ԹԹՈՒ, ԽՈՆՅՈՒԳԱՏ ՀԻՄՔ, ՊՐՈՏՈԼԻԶԻ ԱՍՏԻՃԱՆ, ՕՍՏՎԱԼԴԻ ՆԻՐԱՑՄԱՆ ՕՐԵՆՔԸ, ՈՒԺԵՂ ԹԹՎՈՒԹՅԱՆ, ԹՈՒՅԼ ՀԱՍԱԲԱԼ ԹՈՒՆ ԹԹՈՒՆ, ԱՄՖՈԼԻՏՆԵՐ, ԹԹՎԱՅԻՆ ԱՂԵՐ
1. Ո՞ր թթունն է ավելի հակված ջրային լուծույթում պրոտոն նվիրելուն՝ ա) ազոտի՞, թե՞ ազոտային, բ) ծծմբային, թե՞ ծծմբային, գ) ծծմբի, թե՞ աղաջրածնի, դ) ծծմբաջրածին, թե՞ ծծմբային: Գրի՛ր ռեակցիայի հավասարումները։ Հետադարձելի ռեակցիաների դեպքում գրե՛ք թթվայնության հաստատունների արտահայտությունը։
2. Համեմատե՛ք HF և HCl մոլեկուլների ատոմացման էներգիան: Արդյո՞ք այս տվյալները համապատասխանում են հիդրոֆտորային և աղաթթուների հզորությանը:
3. Ո՞ր մասնիկն է ավելի ուժեղ թթու՝ ա) ածխաթթվի մոլեկուլ, թե երկածխաթթվային իոն, բ) ֆոսֆորաթթվի մոլեկուլ, երկջրածնի ֆոսֆատ իոն կամ ջրածնի ֆոսֆատ, գ) ծծմբաջրածնի մոլեկուլ կամ հիդրոսուլֆիդի իոն:
4. Ինչու՞ Հավելված 13-ում չեք գտնում թթվայնության հաստատունները ծծմբի, աղի, ազոտի և որոշ այլ թթուների համար:
5.Ապացուցե՛ք խոնարհված թթուների և հիմքերի հիմնականության հաստատունը և թթվայնության հաստատունը կապող կապի վավերականությունը:
6. Գրե՛ք ա) բրոմաջրածնի և ազոտաթթվի, բ) ծծմբական և ծծմբաթթուների, գ) ազոտական թթվի և ծծմբաջրածնի ջրի հետ ռեակցիաների հավասարումները։ Որո՞նք են տարբերությունները այս գործընթացների միջև:
7. Հետևյալ ամֆոլիտների համար. Նվազեցրե՛ք այս հաստատունների արժեքները Հավելված 13-ից և 14-ից: Որոշե՛ք, թե թթվային կամ հիմնային ո՞ր հատկություններն են գերակշռում այս մասնիկների մեջ:
8. Ի՞նչ գործընթացներ կարող են տեղի ունենալ, երբ ֆոսֆորաթթուն լուծվում է ջրում:
Ուժեղ և թույլ թթուների ռեակտիվության համեմատություն.
12.5. Օքսոնիումի իոնների թթու-բազային ռեակցիաները
Ե՛վ թթուները, և՛ հիմքերը տարբերվում են ուժով, լուծելիությամբ, կայունությամբ և որոշ այլ հատկանիշներով։ Այս հատկանիշներից ամենակարեւորը ուժն է: Թթուների առավել բնորոշ հատկությունները դրսևորվում են ուժեղ թթուներում։ Ուժեղ թթուների լուծույթներում թթվային մասնիկները օքսոնիումի իոններ են։ Հետևաբար, այս բաժնում մենք կքննարկենք լուծույթների ռեակցիաները, որոնք տեղի են ունենում օքսոնիումի իոնների փոխազդեցության ժամանակ բազային մասնիկներ պարունակող տարբեր նյութերի հետ։ Սկսենք ամենաուժեղ հիմքերից։
ա) Օքսոնիումի իոնների ռեակցիաները օքսիդի իոնների հետ
Շատ ամուր հիմքերի շարքում ամենակարևորը օքսիդ իոնն է, որը հիմնական օքսիդների մի մասն է, որոնք, ինչպես հիշում եք, իոնային նյութեր են։ Այս իոնը ամենաուժեղ հիմքերից մեկն է։ Ուստի հիմնական օքսիդները (օրինակ՝ MO բաղադրությունը), նույնիսկ նրանք, որոնք չեն փոխազդում ջրի հետ, հեշտությամբ արձագանքում են թթուներին։ Ռեակցիայի մեխանիզմ.
Այս ռեակցիաներում օքսիդի իոնը ժամանակ չունի լուծույթի մեջ մտնելու, բայց անմիջապես արձագանքում է օքսոնիումի իոնի հետ։ Հետևաբար, ռեակցիան տեղի է ունենում օքսիդի մակերեսի վրա։ Նման ռեակցիաները ավարտվում են, քանի որ ուժեղ թթվից և ամուր հիմքից ձևավորվում է շատ թույլ ամֆոլիտ (ջուր):
Օրինակ. Ազոտական թթվի արձագանքը մագնեզիումի օքսիդի հետ.
MgO + 2HNO 3p = Mg(NO 3) 2p + H 2 O:
Բոլոր հիմնական և ամֆոտերային օքսիդները այս կերպ արձագանքում են ուժեղ թթուների հետ, բայց եթե ձևավորվում է չլուծվող աղ, ռեակցիան որոշ դեպքերում շատ դանդաղում է, քանի որ չլուծվող աղի շերտը կանխում է թթվի ներթափանցումը օքսիդի մակերես ( օրինակ՝ բարիումի օքսիդի ռեակցիան ծծմբաթթվի հետ)։
բ) Օքսոնիումի իոնների ռեակցիաները հիդրօքսիդի իոնների հետ
Բոլոր հիմնական տեսակներից, որոնք գոյություն ունեն ջրային լուծույթներում, հիդրօքսիդի իոնը ամենաուժեղ հիմքն է։ Դրա հիմնականության հաստատունը (55,5) շատ անգամ գերազանցում է այլ հիմնական մասնիկների հիմնականության հաստատունները։ Հիդրօքսիդի իոնները ալկալիների մի մասն են և, երբ լուծվում են, մտնում են լուծույթ: Օքսոնիումի իոնների հիդրօքսիդի իոնների արձագանքման մեխանիզմը.
.
Օրինակ 1. Աղաթթվի արձագանքը նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթի հետ.
HCl p + NaOH p = NaCl p + H 2 O:
Ինչպես հիմնական օքսիդների հետ ռեակցիաները, նման ռեակցիաները ավարտվում են (անշրջելի), քանի որ պրոտոնի տեղափոխման արդյունքում օքսոնիումի իոնով (ուժեղ թթու, Կ K = 55.5) հիդրօքսիդի իոն (ուժեղ հիմք, ԿО = 55,5) ջրի մոլեկուլներ (շատ թույլ ամֆոլիտ, Կ K= Կ O = 1,8·10 -16):
Հիշեցնենք, որ թթուների ռեակցիաները հիմքերի (ներառյալ ալկալիների) հետ կոչվում են չեզոքացման ռեակցիաներ:
Դուք արդեն գիտեք, որ մաքուր ջուրը պարունակում է օքսոնիում և հիդրօքսիդ իոններ (ջրի ավտոպրոտոլիզի պատճառով), բայց դրանց կոնցենտրացիաները հավասար են և չափազանց աննշան. Հետ(H 3 O) = Հետ(OH) = 10 -7 մոլ/լ. Հետեւաբար, ջրի մեջ դրանց առկայությունը գործնականում անտեսանելի է:
Նույնը նկատվում է այն նյութերի լուծույթներում, որոնք ոչ թթու են, ոչ հիմքեր։ Նման լուծումները կոչվում են չեզոք.
Բայց եթե ջրին ավելացնեք թթու կամ հիմքային նյութ, ապա լուծույթում կհայտնվի այդ իոններից մեկի ավելցուկը։ Լուծումը կդառնա թթուկամ ալկալային.
Հիդրօքսիդի իոնները ոչ միայն ալկալիների, այլև գործնականում չլուծվող հիմքերի, ինչպես նաև ամֆոտերային հիդրօքսիդների մաս են կազմում (ամֆոտերային հիդրօքսիդներն այս առումով կարելի է համարել իոնային միացություններ)։ Օքսոնիումի իոնները նույնպես փոխազդում են այս բոլոր նյութերի հետ, և, ինչպես հիմնական օքսիդների դեպքում, ռեակցիան տեղի է ունենում պինդ նյութի մակերեսին։ Հիդրօքսիդի բաղադրության ռեակցիայի մեխանիզմ M(OH) 2:
.
Օրինակ 2. Ծծմբաթթվի լուծույթի արձագանքը պղնձի հիդրօքսիդի հետ: Քանի որ ջրածնի սուլֆատի իոնը բավականին ուժեղ թթու է ( Կ K 0.01), նրա պրոտոլիզի հետադարձելիությունը կարելի է անտեսել և այս ռեակցիայի հավասարումները կարելի է գրել հետևյալ կերպ.
Cu(OH) 2 + 2H 3 O = Cu 2 + 4H 2 O
Cu(OH) 2 + H 2 SO 4р = CuSO 4 + 2H 2 O:
գ) Օքսոնիումի իոնների ռեակցիաները թույլ հիմքերով
Ինչպես ալկալիների լուծույթներում, թույլ հիմքերի լուծույթները նույնպես պարունակում են հիդրօքսիդի իոններ, սակայն դրանց կոնցենտրացիան շատ անգամ ցածր է հենց բազային մասնիկների կոնցենտրացիայից (այս հարաբերակցությունը հավասար է հիմքի պրոտոլիզի աստիճանին)։ Հետևաբար, հիդրօքսիդի իոնների չեզոքացման ռեակցիայի արագությունը շատ անգամ ավելի քիչ է, քան բուն մասնիկների չեզոքացման ռեակցիայի արագությունը։ Հետևաբար, օքսոնիումի իոնների և բազային մասնիկների միջև ռեակցիան գերակշռող կլինի։
Օրինակ 1. Աղաթթվի չեզոքացման ռեակցիան ամոնիակի լուծույթով.
.
Ռեակցիան առաջացնում է ամոնիումի իոններ (թույլ թթու, Կ K = 6·10 -10) և ջրի մոլեկուլներ, բայց քանի որ սկզբնական ռեակտիվներից մեկը (ամոնիակ) հիմքը թույլ է ( Կ O = 2·10 -5), ապա ռեակցիան շրջելի է
Բայց դրանում հավասարակշռությունը շատ ուժեղ է շարժվում դեպի աջ (դեպի ռեակցիայի արտադրանքները), այնքան, որ շրջելիությունը հաճախ անտեսվում է այս ռեակցիայի մոլեկուլային հավասարումը հավասար նշանով գրելով.
HCl p + NH 3p = NH 4 Cl p + H 2 O:
Օրինակ 2. Բրոմբաթթվի արձագանքը նատրիումի բիկարբոնատի լուծույթի հետ: Լինելով ամֆոլիտ՝ բիկարբոնատ իոնը օքսոնիումի իոնների առկայության դեպքում իրեն թույլ հիմքի նման է պահում.
Ստացված ածխաթթուն կարող է պարունակվել ջրային լուծույթներում միայն շատ փոքր կոնցենտրացիաներում: Քանի որ կոնցենտրացիան մեծանում է, այն քայքայվում է: Քայքայման մեխանիզմը կարելի է պատկերացնել հետևյալ կերպ.
Ամփոփ քիմիական հավասարումներ.
H 3 O + HCO 3 = CO 2 + 2H 2 O
HBr р + NaHCO 3р = NaBr р + CO 2 + H 2 O:
Օրինակ 3. Ռեակցիաներ, որոնք տեղի են ունենում պերքլորաթթվի և կալիումի կարբոնատի լուծույթները միացնելիս: Կարբոնատ իոնը նույնպես թույլ հիմք է, թեև ավելի ուժեղ է, քան բիկարբոնատը։ Այս իոնների և օքսոնիումի իոնի միջև ռեակցիաները լիովին նման են։ Կախված պայմաններից, ռեակցիան կարող է դադարեցվել բիկարբոնատ իոնի ձևավորման փուլում կամ կարող է հանգեցնել ածխաթթու գազի ձևավորման.
ա) H 3 O + CO 3 = HCO 3 + H 2 O
HClO 4p + K 2 CO 3p = KClO 4p + KHCO 3p;
բ) 2H 3 O + CO 3 = CO 2 + 3H 2 O
2HClO 4p + K 2 CO 3p = 2KClO 4p + CO 2 + H 2 O:
Նմանատիպ ռեակցիաներ տեղի են ունենում նույնիսկ այն ժամանակ, երբ հիմքային մասնիկներ պարունակող աղերը ջրի մեջ չեն լուծվում։ Ինչպես հիմնական օքսիդների կամ չլուծվող հիմքերի դեպքում, այս դեպքում նույնպես ռեակցիան տեղի է ունենում չլուծվող աղի մակերեսի վրա։
Օրինակ 4. Արձագանքը աղաթթվի և կալցիումի կարբոնատի միջև.
CaCO 3 + 2H 3 O = Ca 2 + CO 2 + 3H 2 O
CaCO 3p + 2HCl p = CaCl 2p + CO 2 + H 2 O:
Նման ռեակցիաների համար խոչընդոտ կարող է լինել չլուծվող աղի առաջացումը, որի շերտը կխանգարի օքսոնիումի իոնների ներթափանցմանը ռեագենտի մակերես (օրինակ՝ կալցիումի կարբոնատի և ծծմբաթթվի փոխազդեցության դեպքում)։
ՉԵԶԶԱԿԱՆ ԼՈՒԾՈՒՄ, ԹԹՎԱՅԻՆ ԼՈՒԾՈՒՄ, ԱԼԿԱԼԱՅԻՆ ԼՈՒԾՈՒՅԹ, Չեզոքացման ՌԵԱԿՑԻԱ:
1. Կազմե՛ք օքսոնիումի իոնների ռեակցիաների մեխանիզմների սխեմաներ հետևյալ նյութերի և մասնիկների հետ՝ FeO, Ag 2 O, Fe(OH) 3, HSO 3, PO 4 3 և Cu 2 (OH) 2 CO 3։ Օգտագործելով դիագրամները, ստեղծեք իոնային ռեակցիայի հավասարումներ:
2. Հետևյալ օքսիդներից ո՞րի հետ կփոխազդեն օքսոնիումի իոնները՝ CaO, CO, ZnO, SO 2, B 2 O 3, La 2 O 3: Գրե՛ք այս ռեակցիաների իոնային հավասարումները:
3. Հետևյալ հիդրօքսիդներից ո՞րի հետ կփոխազդեն օքսոնիումի իոնները՝ Mg(OH)2, B(OH)3, Te(OH)6, Al(OH)3: Գրե՛ք այս ռեակցիաների իոնային հավասարումները:
4. Բրոմբաթթվի ռեակցիաների իոնային և մոլեկուլային հավասարումներ կազմե՛ք հետևյալ նյութերի լուծույթներով՝ Na 2 CO 3, K 2 SO 3, Na 2 SiO 3, KHCO 3։
5. Կազմե՛ք իոնային և մոլեկուլային հավասարումներ ազոտական թթվի լուծույթի ռեակցիաների համար հետևյալ նյութերով՝ Cr(OH) 3, MgCO 3, PbO:
Ուժեղ թթուների լուծույթների ռեակցիաները հիմքերի, հիմնային օքսիդների և աղերի հետ։
12.6. Թույլ թթուների թթու-բազային ռեակցիաները
Ի տարբերություն ուժեղ թթուների լուծույթների, թույլ թթուների լուծույթները պարունակում են ոչ միայն օքսոնիումի իոններ՝ որպես թթվային մասնիկներ, այլ նաև հենց թթվի մոլեկուլներ, և թթվային մոլեկուլները շատ անգամ ավելի շատ են, քան օքսոնիումի իոնները։ Հետևաբար, այս լուծույթներում գերակշռող ռեակցիան կլինի հենց թթվային մասնիկների ռեակցիան բազային մասնիկների հետ, և ոչ թե օքսոնիումի իոնների ռեակցիաները։ Թույլ թթուների հետ կապված ռեակցիաների արագությունը միշտ ավելի ցածր է, քան ուժեղ թթուների մասնակցությամբ նմանատիպ ռեակցիաների արագությունը: Այս ռեակցիաներից մի քանիսը շրջելի են, և որքան շատ են, այնքան ավելի թույլ է ռեակցիայի մեջ ներգրավված թթուն:
ա) Թույլ թթուների ռեակցիաները օքսիդի իոնների հետ
Սա թույլ թթուների ռեակցիաների միակ խումբն է, որն ընթանում է անդառնալիորեն։ Ռեակցիայի արագությունը կախված է թթվի ուժից։ Որոշ թույլ թթուներ (ծծմբաջրածին, ածխածին և այլն) չեն փոխազդում ցածր ակտիվ հիմնական և ամֆոտերային օքսիդների հետ (CuO, FeO, Fe 2 O 3, Al 3 O 3, ZnO, Cr 2 O 3 և այլն)։
Օրինակ. Ռեակցիան, որը տեղի է ունենում մանգանի (II) օքսիդի և քացախաթթվի լուծույթի միջև: Այս ռեակցիայի մեխանիզմը.
Ռեակցիայի հավասարումներ.
MnO + 2CH 3 COOH = Mn 2 + 2CH 3 COO + H 2 O
MnO + 2CH 3 COOH p = Mn(CH 3 COO) 2p + H 2 O. (Քացախաթթվի աղերը կոչվում են ացետատներ)
բ) Թույլ թթուների ռեակցիաները հիդրօքսիդի իոնների հետ
Որպես օրինակ՝ դիտարկենք, թե ինչպես են ֆոսֆորական (օրթոֆոսֆորական) թթվի մոլեկուլները արձագանքում հիդրօքսիդի իոնների հետ.
Ռեակցիայի արդյունքում ստացվում են ջրի մոլեկուլներ և երկջրածին ֆոսֆատ իոններ։
Եթե այս ռեակցիայի ավարտից հետո հիդրօքսիդի իոնները մնան լուծույթում, ապա երկջրածին ֆոսֆատի իոնները, լինելով ամֆոլիտներ, կփոխազդեն դրանց հետ.
Ձևավորվում են հիդրոֆոսֆատ իոններ, որոնք, լինելով նաև ամֆոլիտներ, կարող են արձագանքել հիդրօքսիդի իոնների ավելցուկի հետ.
.
Այս ռեակցիաների իոնային հավասարումներ
H 3 PO 4 + OH H 2 PO 4 + H 2 O;
H 2 PO 4 + OH HPO 4 2 + H 2 O;
HPO 4 + OH PO 4 3 + H 2 O:
Այս շրջելի ռեակցիաների հավասարակշռությունը տեղափոխվում է աջ: Ալկալիների լուծույթի ավելցուկով (օրինակ՝ NaOH) այս բոլոր ռեակցիաներն ընթանում են գրեթե անշրջելիորեն, ուստի դրանց մոլեկուլային հավասարումները սովորաբար գրվում են հետևյալ կերպ.
H 3 PO 4р + NaOH р = NaH 2 PO 4р + H 2 O;
NaH 2 PO 4р + NaOH р = Na 2 HPO 4р;
Na 2 HPO 4р + NaOH р = Na 3 PO 4р + H 2 O:
Եթե այս ռեակցիաների թիրախային արտադրանքը նատրիումի ֆոսֆատ է, ապա ընդհանուր հավասարումը կարելի է գրել.
H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O:
Այսպիսով, ֆոսֆորաթթվի մոլեկուլը, մտնելով թթու-բազային փոխազդեցության մեջ, կարող է հաջորդաբար նվիրաբերել մեկ, երկու կամ երեք պրոտոն։ Նմանատիպ գործընթացում հիդրոսուլֆիդային թթվի (H 2 S) մոլեկուլը կարող է նվիրաբերել մեկ կամ երկու պրոտոն, իսկ ազոտային թթվի մոլեկուլը (HNO 2) կարող է նվիրաբերել միայն մեկ պրոտոն։ Համապատասխանաբար, այս թթուները դասակարգվում են որպես եռահիմք, երկհիմնական և միահիմք։
Հիմքի համապատասխան բնութագիրը կոչվում է թթվայնությունը.
Մեկ թթվային հիմքերի օրինակներ են NaOH, KOH; Երկաթթվային հիմքերի օրինակներ են Ca(OH) 2, Ba(OH) 2:
Թույլ թթուներից ամենաուժեղը կարող է նաև արձագանքել հիդրօքսիդի իոնների հետ, որոնք անլուծելի հիմքերի և նույնիսկ ամֆոտերային հիդրօքսիդների մաս են կազմում։
գ) Թույլ թթուների ռեակցիաները թույլ հիմքերի հետ
Այս ռեակցիաներից գրեթե բոլորը շրջելի են: Ընդհանուր կանոնի համաձայն՝ նման շրջելի ռեակցիաներում հավասարակշռությունը տեղափոխվում է ավելի թույլ թթուների և ավելի թույլ հիմքերի:
ԹԹՎԻ ՀԻՄՆՈՒԹՅՈՒՆ, ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԹԹՎՈՒԹՅՈՒՆ։
1. Կազմե՛ք մածուցիկ թթվի և հետևյալ նյութերի միջև ջրային լուծույթում տեղի ունեցող ռեակցիաների մեխանիզմների գծապատկերները՝ Fe 2 O 3, KOH և Fe(OH) 3: Օգտագործելով դիագրամները, ստեղծեք իոնային և մոլեկուլային հավասարումներ այս ռեակցիաների համար: (tetraaquazinc ion) և 3aq ակ+ H 3 O.
4. Ո՞ր ուղղությամբ կփոխվի այս լուծույթի հավասարակշռությունը ա) երբ այն նոսրացնեն ջրով, բ) երբ դրան ավելացնեն ուժեղ թթվի լուծույթ.
Մենք տվել ենք սահմանում հիդրոլիզ, հիշեց մի քանի փաստի մասին աղեր. Այժմ կքննարկենք ուժեղ և թույլ թթուները և կպարզենք, որ հիդրոլիզի «սցենարը» կախված է նրանից, թե որ թթուն և որ հիմքն է ձևավորել տվյալ աղը։
← Աղերի հիդրոլիզ. Մաս I
Ուժեղ և թույլ էլեկտրոլիտներ
Հիշեցնեմ, որ բոլոր թթուները և հիմքերը կարելի է բաժանել ուժեղԵվ թույլ. Ուժեղ թթուները (և, ընդհանրապես, ուժեղ էլեկտրոլիտները) գրեթե ամբողջությամբ տարանջատվում են ջրային լուծույթում։ Թույլ էլեկտրոլիտները փոքր չափով բաժանվում են իոնների։
Ուժեղ թթուները ներառում են.
- H 2 SO 4 (ծծմբաթթու),
- HClO 4 (պերքլորաթթու),
- HClO 3 (քլորաթթու),
- HNO 3 (ազոտական թթու),
- HCl (հիդրոքլորային թթու),
- HBr (հիդրոբրոմաթթու),
- HI (հիդրոիդային թթու):
Ստորև ներկայացված է թույլ թթուների ցանկը.
- H 2 SO 3 (ծծմբաթթու),
- H 2 CO 3 (ածխաթթու),
- H 2 SiO 3 (սիլիկաթթու),
- H 3 PO 3 (ֆոսֆորաթթու),
- H 3 PO 4 (օրթոֆոսֆորական թթու),
- HClO 2 (քլորաթթու),
- HClO (հիպոքլորային թթու),
- HNO 2 (ազոտային թթու),
- HF (հիդրոֆտորաթթու),
- H 2 S (ջրածնի սուլֆիդային թթու),
- օրգանական թթուների մեծ մասը, օրինակ՝ քացախաթթու (CH 3 COOH):
Բնականաբար, անհնար է թվարկել բնության մեջ գոյություն ունեցող բոլոր թթուները։ Տրված են միայն ամենահայտնիները։ Պետք է նաև հասկանալ, որ թթուների բաժանումը ուժեղ և թույլի բավականին կամայական է:
Իրավիճակը շատ ավելի պարզ է ուժեղ և թույլ հիմքերի դեպքում։ Դուք կարող եք օգտագործել լուծելիության աղյուսակը: Ուժեղ պատճառները ներառում են բոլորը լուծելի NH 4 OH-ից տարբեր ջրային հիմքերում: Այս նյութերը կոչվում են ալկալիներ (NaOH, KOH, Ca(OH) 2 և այլն):
Թույլ հիմքերն են.
- բոլոր ջրում չլուծվող հիդրօքսիդները (օրինակ՝ Fe(OH) 3, Cu(OH) 2 և այլն),
- NH 4 OH (ամոնիումի հիդրօքսիդ):
Աղերի հիդրոլիզ. Հիմնական փաստեր
Այս հոդվածը կարդացողներին կարող է թվալ, թե մենք արդեն մոռացել ենք խոսակցության հիմնական թեմայի մասին և ինչ-որ տեղ մի կողմ ենք գնացել։ Սա սխալ է! Մեր զրույցը թթուների և հիմքերի, ուժեղ և թույլ էլեկտրոլիտների մասին ուղղակիորեն կապված է աղերի հիդրոլիզի հետ։ Այժմ դուք կտեսնեք սա:
Այսպիսով, թույլ տվեք ձեզ ներկայացնել հիմնական փաստերը.
- Ոչ բոլոր աղերն են ենթարկվում հիդրոլիզի։ Գոյություն ունենալ հիդրոլիտիկ կայունմիացություններ, ինչպիսիք են նատրիումի քլորիդը:
- Աղերի հիդրոլիզը կարող է լինել ամբողջական (անշրջելի) և մասնակի (շրջելի):
- Հիդրոլիզի ռեակցիայի ժամանակ առաջանում է թթու կամ հիմք և փոփոխվում է միջավայրի թթվայնությունը։
- Որոշվում է հիդրոլիզի հիմնարար հնարավորությունը, համապատասխան ռեակցիայի ուղղությունը, դրա շրջելիությունը կամ անշրջելիությունը թթվային ուժԵվ հիմքի ուժ, որոնք կազմում են այս աղը։
- Կախված համապատասխան թթվի ուժից և ընդ. հիմքերը, բոլոր աղերը կարելի է բաժանել 4 խումբ. Այս խմբերից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է հիդրոլիզի իր «սցենարով»:
Օրինակ 4. NaNO 3 աղը ձևավորվում է ուժեղ թթվով (HNO 3) և ամուր հիմքով (NaOH): Հիդրոլիզ չի լինում, նոր միացություններ չեն առաջանում, միջավայրի թթվայնությունը չի փոխվում։
Օրինակ 5. NiSO 4 աղը ձևավորվում է ուժեղ թթվով (H 2 SO 4) և թույլ հիմքով (Ni(OH) 2): Տեղի է ունենում կատիոնի հիդրոլիզ, ռեակցիայի ժամանակ առաջանում է թթու և հիմնային աղ։
Օրինակ 6. Կալիումի կարբոնատը ձևավորվում է թույլ թթվով (H 2 CO 3) և ամուր հիմքով (KOH): Հիդրոլիզ անիոնով, ալկալային և թթվային աղի առաջացում։ Ալկալային լուծույթ.
Օրինակ 7. Ալյումինի սուլֆիդը ձևավորվում է թույլ թթվից (H 2 S) և թույլ հիմքից (Al(OH) 3): Հիդրոլիզը տեղի է ունենում ինչպես կատիոնի, այնպես էլ անիոնի մոտ: Անդառնալի ռեակցիա. Ընթացքում առաջանում են H 2 S և ալյումինի հիդրօքսիդ։ Միջավայրի թթվայնությունը մի փոքր փոխվում է։
Փորձեք ինքներդ.
Վարժություն 2. Ի՞նչ տեսակի են հետևյալ աղերը՝ FeCl 3 , Na 3 PO 3 , KBr, NH 4 NO 2 . Արդյո՞ք այս աղերը հիդրոլիզ են անցնում: Կատիոնո՞վ, թե՞ անիոնով։ Ի՞նչ է ձևավորվում ռեակցիայի ընթացքում: Ինչպե՞ս է փոխվում շրջակա միջավայրի թթվայնությունը: Ռեակցիայի հավասարումները դեռ չեն կարող գրվել:
Մեզ մնում է աղերի 4 խումբ հաջորդաբար քննարկել և դրանցից յուրաքանչյուրի համար տալ հիդրոլիզի կոնկրետ «սցենար»: Հաջորդ մասում կսկսենք թույլ հիմքից և ուժեղ թթվից առաջացած աղերից։
Նախքան հիմքերի և ամֆոտերային հիդրօքսիդների քիմիական հատկությունները քննարկելը, եկեք հստակ սահմանենք, թե որոնք են դրանք։
1) Հիմքերը կամ հիմնական հիդրօքսիդները ներառում են մետաղների հիդրօքսիդներ +1 կամ +2 օքսիդացման վիճակում, այսինքն. որոնց բանաձևերը գրված են կամ MeOH կամ Me(OH) 2: Այնուամենայնիվ, կան բացառություններ. Այսպիսով, հիդրօքսիդները Zn (OH) 2, Be (OH) 2, Pb (OH) 2, Sn (OH) 2 չեն պատկանում հիմքերին։
2) Ամֆոտերային հիդրօքսիդները ներառում են մետաղների հիդրօքսիդներ +3, +4 օքսիդացման վիճակում, ինչպես նաև, բացառությամբ, հիդրօքսիդները՝ Zn(OH) 2, Be(OH) 2, Pb(OH) 2, Sn(OH) 2։ Օքսիդացման +4 վիճակում գտնվող մետաղների հիդրօքսիդները չեն հայտնաբերվել Միասնական պետական քննության առաջադրանքներում, ուստի դրանք չեն դիտարկվի:
Հիմքերի քիմիական հատկությունները
Բոլոր հիմքերը բաժանված են.
Հիշենք, որ բերիլիումը և մագնեզիումը հողալկալիական մետաղներ չեն։
Բացի ջրում լուծվող լինելուց, ալկալիները շատ լավ տարանջատվում են նաև ջրային լուծույթներում, մինչդեռ չլուծվող հիմքերն ունեն տարանջատման ցածր աստիճան։
Լուծելիության և ալկալիների և չլուծվող հիդրօքսիդների միջև տարանջատման ունակության այս տարբերությունն իր հերթին հանգեցնում է դրանց քիմիական հատկությունների նկատելի տարբերությունների: Այսպիսով, մասնավորապես, ալկալիները քիմիապես ավելի ակտիվ միացություններ են և հաճախ ունակ են մտնել այնպիսի ռեակցիաների մեջ, որոնք անլուծելի հիմքերը չեն:
Հիմքերի փոխազդեցությունը թթուների հետ
Ալկալիները փոխազդում են բացարձակապես բոլոր թթուների հետ, նույնիսկ շատ թույլ և չլուծվող թթուների հետ: Օրինակ:
Անլուծելի հիմքերը փոխազդում են գրեթե բոլոր լուծվող թթուների հետ, բայց չեն փոխազդում չլուծվող սիլիցիումի թթվի հետ.
Հարկ է նշել, որ և՛ ուժեղ, և՛ թույլ հիմքերը Me(OH) 2 ձևի ընդհանուր բանաձևով կարող են հիմնական աղեր առաջացնել թթվի պակասի դեպքում, օրինակ.
Փոխազդեցություն թթվային օքսիդների հետ
Ալկալիները փոխազդում են բոլոր թթվային օքսիդների հետ՝ առաջացնելով աղեր և հաճախ ջուր.
Անլուծելի հիմքերը կարող են արձագանքել կայուն թթուներին համապատասխանող բոլոր բարձր թթվային օքսիդների հետ, օրինակ՝ P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5, ձևավորել միջին աղեր.
Me(OH) 2 տիպի անլուծելի հիմքերը ջրի առկայության դեպքում արձագանքում են բացառապես ածխաթթու գազի հետ՝ առաջացնելով հիմնական աղեր։ Օրինակ:
Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O
Իր բացառիկ իներտության շնորհիվ միայն ամենաուժեղ հիմքերը՝ ալկալիները, արձագանքում են սիլիցիումի երկօքսիդի հետ։ Այս դեպքում ձևավորվում են նորմալ աղեր: Անլուծելի հիմքերով ռեակցիան չի առաջանում։ Օրինակ:
Հիմքերի փոխազդեցությունը ամֆոտերային օքսիդների և հիդրօքսիդների հետ
Բոլոր ալկալիները փոխազդում են ամֆոտերային օքսիդների և հիդրօքսիդների հետ։ Եթե ռեակցիան իրականացվում է ամֆոտերային օքսիդի կամ հիդրօքսիդի միաձուլման միջոցով պինդ ալկալիի հետ, ապա այս ռեակցիան հանգեցնում է ջրածնազուրկ աղերի ձևավորմանը.
Եթե օգտագործվում են ալկալիների ջրային լուծույթներ, ապա առաջանում են հիդրոքսոմպլեքս աղեր.
Ալյումինի դեպքում խտացված ալկալիի ավելցուկի ազդեցության տակ Na աղի փոխարեն առաջանում է Na 3 աղ.
Հիմքերի փոխազդեցությունը աղերի հետ
Ցանկացած հիմք փոխազդում է ցանկացած աղի հետ միայն այն դեպքում, եթե միաժամանակ երկու պայման կա.
1) ելակետային միացությունների լուծելիությունը.
2) ռեակցիայի արտադրանքների մեջ նստվածքի կամ գազի առկայությունը
Օրինակ:
Ենթաշերտերի ջերմային կայունությունը
Բոլոր ալկալիները, բացի Ca(OH) 2-ից, դիմացկուն են ջերմության նկատմամբ և հալվում են առանց քայքայվելու:
Բոլոր չլուծվող հիմքերը, ինչպես նաև մի փոքր լուծվող Ca(OH) 2-ը, տաքանալիս քայքայվում են։ Կալցիումի հիդրօքսիդի տարրալուծման ամենաբարձր ջերմաստիճանը մոտ 1000 o C է.
Չլուծվող հիդրօքսիդներն ունեն շատ ավելի ցածր տարրալուծման ջերմաստիճան: Օրինակ, պղնձի (II) հիդրօքսիդը քայքայվում է արդեն 70 o C-ից բարձր ջերմաստիճանում.
Ամֆոտերային հիդրօքսիդների քիմիական հատկությունները
Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը թթուների հետ
Ամֆոտերային հիդրօքսիդները փոխազդում են ուժեղ թթուների հետ.
Ամֆոտերային մետաղների հիդրօքսիդները օքսիդացման վիճակում +3, այսինքն. տեսակի Me(OH) 3, չեն փոխազդում թթուների հետ, ինչպիսիք են H 2 S, H 2 SO 3 և H 2 CO 3, քանի որ աղերը, որոնք կարող են առաջանալ նման ռեակցիաների արդյունքում, ենթակա են անդառնալի հիդրոլիզի. բնօրինակ ամֆոտերային հիդրօքսիդ և համապատասխան թթու.
Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը թթվային օքսիդների հետ
Ամֆոտերային հիդրօքսիդները փոխազդում են ավելի բարձր օքսիդների հետ, որոնք համապատասխանում են կայուն թթուներին (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5).
Ամֆոտերային մետաղների հիդրօքսիդները օքսիդացման վիճակում +3, այսինքն. տիպ Me(OH) 3, չեն արձագանքում SO 2 և CO 2 թթվային օքսիդների հետ:
Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը հիմքերի հետ
Հիմքերից ամֆոտերային հիդրօքսիդները փոխազդում են միայն ալկալիների հետ։ Այս դեպքում, եթե օգտագործվում է ալկալիի ջրային լուծույթ, ապա առաջանում են հիդրոքսոմպլեքսային աղեր.
Իսկ երբ ամֆոտերային հիդրօքսիդները միաձուլվում են պինդ ալկալիների հետ, ստացվում են դրանց անջուր անալոգները.
Ամֆոտերային հիդրօքսիդների փոխազդեցությունը հիմնական օքսիդների հետ
Ամֆոտերային հիդրօքսիդները արձագանքում են, երբ միաձուլվում են ալկալային և հողալկալիական մետաղների օքսիդների հետ.
Ամֆոտերային հիդրօքսիդների ջերմային տարրալուծում
Բոլոր ամֆոտերային հիդրօքսիդները չեն լուծվում ջրում և, ինչպես ցանկացած չլուծվող հիդրօքսիդ, քայքայվում են, երբ տաքանում են համապատասխան օքսիդի և ջրի մեջ:
