Պրոտոլիտիկ հավասարակշռություն. Թթուների և հիմքերի պրոտոլիտիկ տեսություն

Ընդհանուր դեպքում, Բրոնսթեդ-Լոուրիի պրոտոլիտիկ տեսության համաձայն, համաձայն (4.2) հավասարման թույլ մոնոպրոտիկ թթվի տարանջատման համար ունենք.

Իրական թերմոդինամիկական հաստատուն TOայս մնացորդը կլինի

որտեղ բոլոր գործողությունները հավասարակշռված են: Պատկերացնենք այս հարաբերակցությունը ձևով.

Ինչպես նախորդ դեպքում, նշենք երկու հաստատունների արտադրյալ TOև a(H 2 O) մինչև (H 2 O) = const at T=հաստատ. Հետո

կամ մոտավորապես.

որտեղ բոլոր կոնցենտրացիաները հավասարակշռված են: Ահա արժեքը TO Ականչեց թթվային դիսոցման (իոնացման) հաստատուն կամ պարզապես թթվայնության հաստատուն։

Շատ թույլ թթուների համար թվային արժեքները TO Աշատ փոքր են, ուստի չափի փոխարեն TO Ադիմել ուժի ցուցիչ (կամ պարզապես ցուցիչ).

rK Ա =- lg TO Ա .

Որքան ավելի շատ TO Ա(այսինքն, այնքան քիչ p TO Ա ), այնքան ուժեղ է թթուն:

Թող մոնոհիմն թթվի HB սկզբնական կոնցենտրացիան հավասար լինի լուծույթում դրա տարանջատման (իոնացման) աստիճանին։ Այնուհետև [H 3 O + ] և [B - ] իոնների հավասարակշռության կոնցենտրացիաները հավասար կլինեն [H 3 O + ] = [B - ] = աս Ա , թթվի հավասարակշռության կոնցենտրացիան [НВ] = Հետ Ա - α Հետ Ա = Հետ Ա(1 - α). Հավասարակշռության կոնցենտրացիաների այս արժեքները փոխարինելով հավասարակշռության հաստատունի արտահայտությամբ (4.10), մենք ստանում ենք.

Եթե ​​կենտրոնացման փոխարեն Հետ Աօգտագործել դրա հակադարձը Վ- նոսրացում (նոսրացում), արտահայտված լ/մոլով, V=1/Հետ Ա , ապա բանաձեւը TO Անման կլինի.

Այս հարաբերությունը և նաև արտահայտությունը

նկարագրել Օստվալդի նոսրացման օրենքը (կամ նոսրացման օրենքը)թույլ երկուական էլեկտրոլիտի համար: A1-ում (տիպիկ դեպք շատ վերլուծական համակարգերում)

Հեշտ է ցույց տալ, որ ընդհանուր դեպքում ցանկացած բաղադրությամբ K n A m թույլ էլեկտրոլիտի համար, որը սխեմայի համաձայն քայքայվում է իոնների.

K n A m = Պ TO t+ +տԱ n -

Օստվալդի նոսրացման օրենքը նկարագրված է հարաբերությամբ

Որտեղ Հետ- թույլ էլեկտրոլիտի սկզբնական կոնցենտրացիան, օրինակ, թույլ թթու: Այսպիսով, օրթոֆոսֆորական թթվի համար H 3 PO 4 (Պ = 3,

Տ= 1), որն ամբողջությամբ քայքայվում է իոնների՝ ըստ սխեմայի

.

Երկուական էլեկտրոլիտի համար կապը դառնում է (4.11): a1-ի համար մենք ունենք.

Գտնենք մոնոհիմն թթվի NV լուծույթի pH-ի հավասարակշռության արժեքը: Ջրածնի իոնների հավասարակշռության կոնցենտրացիան

Օգտագործելով նշումը և ստանում ենք.

pH = 0,5 (r TO Ա+էջ Հետ Ա). (4.12)

Այսպիսով, թույլ մոնոպրոտիկ թթվի լուծույթի հավասարակշռության pH արժեքը հաշվարկելու համար անհրաժեշտ է իմանալ այս թթվի թթվայնության հաստատունը. TO Աև դրա սկզբնական կոնցենտրացիան Հետ Ա .

Հաշվենք 0,01 մոլ/լ սկզբնական կոնցենտրացիայով քացախաթթվի լուծույթի pH-ը։

Սենյակային ջերմաստիճանում քացախաթթվի համար TO Ա = 1.74·10 -5 եւ պ TO Ա = 4,76.

Ըստ բանաձևի (4.12) կարող ենք գրել.

pH = 0,5 (p TO Ա+էջ Հետ Ա) = 0,5(476-0,01) = 0,5(4,76+2) = 3,38.

Նմանատիպ դիտարկում կարող է իրականացվել ցանկացած թույլի լուծման դեպքում հավասարակշռության համար պոլիհիմնականթթուներ.

Պոլիբազային թթուները աստիճանաբար տարանջատվում են իոնների մի քանի փուլով, որոնցից յուրաքանչյուրը բնութագրվում է իր սեփական հավասարակշռության հաստատունով. փուլային թթու դիսոցման հաստատուն.Օրինակ, օրթոբորային թթվի լուծույթներում հաստատվում են H 3 BO 3 հավասարակշռություն (հաստատուն արժեքները տրվում են 25 °C-ի համար).

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 =

Յուրաքանչյուր հաջորդ քայլի թթվային դիսոցման հաստատունը փոքր է նախորդ քայլի դիսոցման հաստատունից՝ սովորաբար մի քանի կարգով:

Բոլոր աստիճանական դիսոցման հաստատունների արտադրյալը հավասար է K թթվի դիսոցման ընդհանուր հաստատունին.

TO 1 TO 2 ...TO Պ =Կ.

Այսպիսով, հեշտ է տեսնել, որ օրթոբորաթթվի համար արժեքը

TO 1 TO 2 TO 3 =K=

կա թթվային տարանջատման ամբողջական հաստատուն՝ ըստ սխեմայի.

4.3.2 Թույլ հիմքերի լուծույթների հիմնականության հաստատուն և pH

Թթուների և հիմքերի Brønsted-Lowry պրոտոլիտիկ տեսության համաձայն, ընդհանուր դեպքում, ջրային լուծույթներում մեկ թթվային թույլ հիմքի B իոնացման համար կարող ենք գրել.

B + H 2 O = HB + + OH -

Եթե ​​հիմքի իոնացման աստիճանը a1 է, ապա կոնցենտրացիայի հաստատունը կարելի է ընդունել որպես այս քիմիական հավասարակշռության հաստատուն։

Շարունակելով նույն կերպ, ինչպես նախորդը, մենք ստանում ենք.

TO = =Կ բ = const երբ Տ= կոնստ

որպես երկու հաստատունների արտադրյալ TO=const և [H 2 O] = const.

Քանակը անվանենք Կ բ , հավասար, հետևաբար,

Կ բ = , (4.13)

թույլ միաթթվային հիմքի դիսոցման (իոնացման) հաստատունկամպարզապես հիմնականության հաստատունայս հիմքը և մեծությունը

էջ Կ բ = Կ բ ,

Հիմնականության հաստատունի ուժի ցուցիչ (կամ պարզապես ցուցիչ):

Համաձայն Օստվալդի նոսրացման օրենքի՝ քննարկվող գործում (նման առնչություն (4.11))

Կ բ =,

որտեղ է մեկ թթվային թույլ հիմքի իոնացման աստիճանը և նրա սկզբնական կոնցենտրացիան: Քանի որ թույլ հիմքի համար a1, ուրեմն

Եկեք գտնենք սենյակային ջերմաստիճանում քննարկվող միաթթվային բազայի ջրային լուծույթի pH-ի հավասարակշռության արժեքը: Համաձայն բանաձևի (4.7) մենք ունենք.

pH = p TO w - pOH = 14 - pOH:

Եկեք որոշենք pOH = [OH - ] արժեքը: Ակնհայտորեն

[OH - ] = =

Օգտագործելով ցուցանիշները pOH = [OH - ], p TO բ =Կ բԵվ

p = , մենք ստանում ենք՝ pOH = 0,5 (p TO բ+ p). Փոխարինելով այս արտահայտությունը pH-ի վերը նշված բանաձևով, մենք հասնում ենք հարաբերությանը

pH = 14 - pOH = 14 – 0,5 (p TO բ+ p).

Այսպիսով, հավասարակշռության pH արժեքը թույլ մեկ թթվային բազայի լուծույթում կարող է հաշվարկվել բանաձևով (4.15).

pH = 14 - 0,5 (p TO բ+ p). (4.15)

Հաշվարկենք pH-ը ամոնիակի 0,01 մոլ/լ ջրային լուծույթում, որի համար սենյակային ջերմաստիճանում TO բ= և p TO բ = 4,76.

Ամոնիակի ջրային լուծույթում հաստատվում է հավասարակշռություն.

որը հիմնականում տեղափոխվում է ձախ, այնպես որ ամոնիակի իոնացման աստիճանը . Հետևաբար, pH արժեքը հաշվարկելու համար կարող եք օգտագործել հարաբերությունը (4.15).

pH = 14 - 0,5 (p TO բ+ p) =

Նմանատիպ նկատառում կարող է իրականացվել ցանկացած թույլի համար պոլիաթթուհիմքերը. Ճիշտ է, դա հանգեցնում է ավելի ծանր արտահայտությունների:

Թույլ բազմաթթվային հիմքերը, ինչպես թույլ պոլիբազային թթուները, տարանջատվում են աստիճանաբար, և տարանջատման յուրաքանչյուր քայլ ունի նաև բազայի իր աստիճանական դիսոցման հաստատունը՝ քայլ առ քայլ հիմնականության հաստատունը:

Օրինակ, կապարի հիդրօքսիդ Pb(OH) 2 ջրային լուծույթներում քայքայվում է իոնների երկու փուլով.

Նույն հավասարակշռությունը կարելի է գրել այլ կերպ՝ հավատարիմ մնալով (պրոտոլիտային տեսության շրջանակներում) հիմքի սահմանմանը որպես պրոտոնին միացնող նյութ, այս դեպքում՝ ընդունելով այն ջրի մոլեկուլից.

Հիմնականության աստիճանական հաստատունները կարող են ներկայացվել հետևյալ ձևով.

Նշված հավասարակշռությունների այս գրանցմամբ ենթադրվում է, որ ջրի մոլեկուլից պրոտոնն անցնում է հիդրօքսիլ խմբի՝ առաջանալով ջրի մոլեկուլ (), որի արդյունքում ջրի մոլեկուլների թիվը կապարի (II) ատոմի մոտ է։ ավելանում է մեկով, և կապարի (II) ատոմի հետ կապված հիդրօքսիլ խմբերի թիվը նույնպես նվազում է մեկով տարանջատման յուրաքանչյուր քայլում:

Աշխատանք TO 1 TO 2 =K=[Pb 2+ ][OH - ] 2 /[Pb(OH) 2] =

2.865, որտեղ TO- ընդհանուր տարանջատման հաստատուն ըստ սխեմայի

կամ ըստ գրված այլ սխեմայի

ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է նույն արդյունքի:

Մեկ այլ օրինակ է էթիլենդիամինի օրգանական հիմքը, որը իոնացման է ենթարկվում ջրային լուծույթում երկու փուլով։ Առաջին փուլ.

Երկրորդ փուլ.

Աշխատանք -

ընդհանուր տարանջատման հաստատուն. Այն համապատասխանում է հավասարակշռությանը

Հավասարակշռության հաստատունների թվային արժեքները բերված են վերևում սենյակային ջերմաստիճանի համար:

Ինչպես պոլիբազային թթուների դեպքում, թույլ բազմաթթվային հիմքի համար յուրաքանչյուր հաջորդ քայլի դիսոցման հաստատունը սովորաբար մի քանի կարգով փոքր է նախորդ փուլի դիսոցման հաստատունից։

Աղյուսակում Աղյուսակ 4.2-ում ներկայացված են որոշ թույլ թթուների և հիմքերի թթվայնության և հիմնականության հաստատունների թվային արժեքները:

Աղյուսակ 4.2. Իրական թերմոդինամիկ իոնացման հաստատուններ որոշ թթուների և հիմքերի ջրային լուծույթներում:

TO Ա- թթվայնության հաստատուն, TO բ- հիմնականության հաստատուն,

TO 1 - դիսոցման հաստատուն առաջին քայլի համար,

TO 2 - տարանջատման հաստատուն երկրորդ քայլի համար և այլն:

pH արժեքը

Ջուրը, որպես թույլ էլեկտրոլիտ, փոքր չափով ենթարկվում է իոնացման.

H 2 O ↔ H + + OH - .

Ջրային լուծույթում իոնները ենթարկվում են խոնավացման (aq.)

Ջուրը բնութագրվում է պրոտոլիտիկ ամֆոտերիկությամբ։ Ջրի ինքնաիոնացման ռեակցիան (ավտոպրոտոլիզ), որի ընթացքում պրոտոնը ջրի մեկ մոլեկուլից (թթվից) անցնում է մեկ այլ ջրի մոլեկուլ (հիմք) նկարագրվում է հետևյալ հավասարմամբ.

H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + + OH - .

Ջրի ավտոպրոտոլիզի հավասարակշռության հաստատունը հավասար է.

Զանգվածային գործողության օրենքը կիրառվում է իոնացման հաստատունի նկատմամբ.

որտեղ a-ն գործունեություն է:

Հակիրճության համար թթու-բազային հավասարակշռության մեջ H 3 O +-ի փոխարեն գրում ենք

Քանի որ ջուրը լուծույթի մեջ է մեծ ավելցուկով և փոքր չափով ենթարկվում է իոնացման, կարելի է նշել, որ դրա կոնցենտրացիան հաստատուն է և հավասար է 55,6 մոլի (1000 գ՝ 18 գ/մոլ = 56 մոլ) մեկ լիտր ջրի համար։

Այսպիսով, K-ի և (H 2 O) արտադրյալը և ջրի կոնցենտրացիան հավասար են 1,8 10 -16 մոլ/լ 55,6 մոլ/լ = 10 -14 մոլ 2 /լ 2: Այսպիսով, = 10 -14 (25 °C-ում) հաստատուն արժեք է, նշվում է Կվև կոչվում է ջրի ավտոպրոտոլիզի հաստատուն. Երբեմն օգտագործվում է հնացած անունը՝ ջրի իոնային արտադրանք:

Այն լուծույթները, որոնցում ջրածնի իոնների և հիդրօքսիդի իոնների կոնցենտրացիան նույնն է, կոչվում են չեզոք լուծույթներ = = = 10 -7 մոլ/լ։ Թթվային լուծույթներում > , > 10 -7 մոլ/լ, իսկ ալկալային լուծույթներում > , > 10 -7 մոլ/լ։

Պարզեցնելու համար հիմք ենք ընդունում ջրածնի pH ցուցիչը՝ ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայի տասնորդական լոգարիթմը՝ վերցված հակառակ նշանով՝ pH = -lg։

Հետաքրքիր փաստեր:

Իզոհիդային վիճակի խախտում ( pH կայունություն) դիտվում է սրտանոթային հիվանդությունների, իշեմիայի, շաքարային դիաբետի (զարգանում է թթվային հիվանդությունների) ժամանակ։ Թթու-բազային հավասարակշռությունը պահպանվում է շնչառության, միզելու և քրտնարտադրության միջոցով։ Այս համակարգերը դանդաղ են աշխատում, և թթվային և ալկալային նյութափոխանակության արտադրանքի անհապաղ չեզոքացումն իրականացվում է մարմնի բուֆերային համակարգերի միջոցով: Իզոհիդրային վիճակն ապահովվում է մի շարք ֆիզիկաքիմիական և ֆիզիոլոգիական մեխանիզմների համատեղ գործողությամբ։ Բուֆերային էֆեկտը ձեռք է բերվում մի քանի պրոտոլիտիկ հավասարակշռության համադրմամբ:

Թթուների ուժը որոշվում է պրոտոն նվիրելու նրանց ունակությամբ:Այս կարողության չափանիշն է թթվայնության հաստատուն (Ka):

Որքան բարձր է թթվայնության հաստատունը, այնքան ուժեղ է թթուն:Օրինակ, քացախաթթուն ավելի ուժեղ է, քան հիդրոցյանաթթուն, քանի որ Ka(CH 3 COOH) = 1,74 10 -5, Ka(HCN) = 1 10 -9: Հաշվարկների և գրանցման հարմարության համար նրանք հաճախ օգտագործում են ոչ թե իրենք հաստատունները, այլ դրանց բացասական տասնորդական լոգարիթմները՝ pKa = -lgKa: pKa արժեքը կոչվում է թթվի ուժի ցուցիչ.Որքան բարձր է pKa արժեքը, այնքան թթունն ավելի թույլ է:

Ուժեղ թթուները գրեթե ամբողջությամբ նվիրաբերում են իրենց պրոտոնը ջրի մոլեկուլներին, ուստի լուծույթում առկա թթուն իրականում հիդրոնիումի իոն է:

Այս առումով ուժեղ միաբազային թթվի լուծույթի pH-ը հաշվարկելիս պրոտոնների կոնցենտրացիան հավասարեցվում է թթվի կոնցենտրացիային.

գ(H3O+) = գ(HB):

Թույլ թթուների լուծույթներում հիդրոնիումի իոնների կոնցենտրացիան զգալիորեն ցածր է թթվի կոնցենտրացիայից։ Այն հաշվարկվում է հիման վրա

Այս հավասարման երկու կողմերը տալիս են թույլ թթուների լուծույթների pH-ի հաշվարկման բանաձև՝ pH = 0,5 (pKa - log գ(HB)):

Թույլ թթուների դիսոցման հաստատունները
Թթու	TO Ա	Ռ TO Ա=-lg TO Ա
Ազոտային Ամինոքացախ Բենզոյնայա Բորիկ (օրթոբորիկ) Tetraboric Պրոտոլիտիկ ռեակցիաների տեսակները. MU «Լուծումներ» էջ 52-55 Ջրի ավտոպրոտոլիզ. Ջրի իոնային արտադրանք.MU «Լուծումներ»» էջ 56 Ջրի մոլեկուլների մի փոքր մասը միշտ գտնվում է իոնային վիճակում, թեև դա շատ թույլ էլեկտրոլիտ է: Ջրի իոնացումը և հետագա տարանջատումը, ինչպես արդեն նշվել է, նկարագրվում է թթու-բազային անհամաչափության կամ ավտոպրոտոլիզի պրոտոլիտիկ ռեակցիայի հավասարմամբ։ Ջուրը շատ թույլ էլեկտրոլիտ է, հետևաբար ձևավորված զուգակցված թթուն և զուգակցված հիմքը ամուր են: Հետևաբար, այս պրոտոլիտիկ ռեակցիայի հավասարակշռությունը տեղափոխվում է ձախ: Այս հավասարակշռության K հաստատունը հավասար է = Ջրի իոնի կոնցենտրացիայի արտադրյալի քանակական արժեքը × է ջրի իոնային արտադրանք. Այն հավասար է՝ × = K հավասար: × 2 = 1×10 – 14 Հետևաբար՝ KH 2O = × = 10 – 14 կամ պարզեցված KH 2O = × = 10 – 14 KH2O-ն ջրի իոնային արդյունքն է, ջրի ավտոպրոտոլիզի հաստատունը կամ պարզապես ջրի հաստատունը։ KH2O-ը կախված է ջերմաստիճանից: Այն մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Քիմիապես մաքուր ջրի մեջ = = = 1×10 – 7: Սա չեզոք միջավայր է։ Լուծույթը կարող է պարունակել > – միջավայրը թթվային է կամ< – среда щелочная = ; = pH արժեքը Լուծույթների թթվայնությունը քանակապես արտահայտելու համար օգտագործել ջրածնի իոնի կոնցենտրացիայի ցուցիչ pH. Ջրածնի ինդեքսը լուծույթում ազատ ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայի բացասական տասնորդական լոգարիթմին հավասար արժեք է։ pH = – log ⇒ = 10 – pH Չեզոք միջավայրում pH = 7 Թթվային pH-ով< 7 Ալկալային pH-ում > 7 Միջավայրի հիմնականությունը բնութագրելու համար օգտագործվում է հիդրոքսիլ ցուցանիշը pOH рОН = – log [ОH - ] ⇒ [ОH - ] = 10 – рОН pH + pOH = 14 Þ pH = 14 – pOH և pOH = 14 – pH Թթուների և հիմքերի լուծույթների pH-ի հաշվարկման բանաձևեր. pH = – գրանցամատյան Ուժեղ թթուներ՝ = C(1/z թթու) Հաշվե՛ք HCl լուծույթի pH-ը C(HCl) = 0,1 մոլ/լ լրիվ տարանջատման պայմաններում։ C (HCl) = 0.1 մոլ / լ; pH = – log 0,1 = 1 2. Ամուր հիմքեր՝ [ОH - ] = С(1/z հիմք) Հաշվե՛ք NaOH լուծույթի pH-ը նույն պայմաններում: C (NaOH) = 0.1 մոլ / լ; = = 10 - 13; pH = – log 10 – 13 = 13 3. Թույլ թթուներ Հաշվե՛ք 0,5 մոլ/լ մոլային կոնցենտրացիայով քացախաթթվի լուծույթի pH-ը: K CH 3COOH = 1,8×10 – 5: 3×10 – 3 pH = – log 3×10 – 3 = 2,5 4. Թույլ հիմքեր Հաշվե՛ք 0,2 մոլ/լ մոլային կոնցենտրացիայով ամոնիակի լուծույթի pH-ը: K NН 3 = 1,76×10 – 5 1,88×10 – 3 0,53×10 – 11; pH = – log 0,53×10 – 11 = 11,3 5. C(H +) = [H + ] = 10 – pH pH = 7, [H + ] = 10 – 7 Գոյություն ունեն pH-ի որոշման տարբեր մեթոդներ՝ օգտագործելով ցուցիչներ և իոնոմեր սարքեր: PH-ի արժեքը մարմնի քիմիական ռեակցիաների և կենսաքիմիական գործընթացների համար: Շատ ռեակցիաներ պահանջում են խիստ սահմանված pH արժեք՝ որոշակի ուղղությամբ ընթանալու համար: Սովորաբար առողջ մարմնում կենսաբանական հեղուկների մեծ մասի միջավայրի արձագանքը մոտ է չեզոքին։ Արյուն – 7,4 Թուք – 6.6 Աղիքային հյութ – 6.4 մաղձ – 6,9 մեզի - 5,6 Ստամոքսահյութ՝ ա) հանգստի ժամանակ – 7.3 բ) մարսողության վիճակում – 1,5-2 pH-ի շեղումը նորմայից ունի ախտորոշիչ (հիվանդության սահմանում) և պրոգնոստիկ (հիվանդության ընթացքը) նշանակություն։ Ացիդոզը pH-ի անցումն է դեպի թթվային կողմ, pH-ն նվազում է, ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան մեծանում է։ Ալկալոզը pH-ի փոփոխությունն է դեպի ալկալային շրջան, pH-ը մեծանում է, իսկ ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան նվազում է։ Արյան pH-ի ժամանակավոր շեղումը նորմայից տասներորդով հանգեցնում է օրգանիզմում լուրջ անկարգությունների։ Արյան pH-ի երկարատև շեղումները կարող են մահացու լինել: Արյան pH-ի շեղումները կարող են լինել 6,8 - 8, այս միջակայքից դուրս փոփոխությունները ցանկացած ուղղությամբ անհամատեղելի են կյանքի հետ: Համակցված և մեկուսացված պրոտոլիտիկ հավասարակշռություն: Պրոտոլիտիկ պրոցեսները շրջելի ռեակցիաներ են։ Պրոտոլիտիկ հավասարակշռությունը տեղափոխվում է ավելի թույլ թթուների և հիմքերի ձևավորման ուղղությամբ: Դրանք կարելի է դիտարկել որպես մրցակցություն տարբեր հզորության հիմքերի միջև՝ պրոտոն ունենալու համար։ Նրանք խոսում են մեկուսացված և համակցված հավասարակշռությունների մասին: Եթե ​​միաժամանակ գոյություն ունեցող մի քանի հավասարակշռություններ միմյանցից անկախ են, ապա դրանք կոչվում են մեկուսացված: Դրանցից մեկի հավասարակշռության փոփոխությունը մյուսի մոտ հավասարակշռության դիրքի փոփոխություն չի առաջացնում: Եթե ​​դրանցից մեկի հավասարակշռության փոփոխությունը հանգեցնում է մյուսի հավասարակշռության փոփոխության, ապա մենք խոսում ենք համակցված (խոնարհված, մրցակցող) հավասարակշռությունների մասին։ Համակցված հավասարակշռություն ունեցող համակարգերում գերակշռող գործընթացն այն գործընթացն է, որը բնութագրվում է հավասարակշռության հաստատունի ավելի մեծ արժեքով: Երկրորդ գործընթացը գերակշռող է լինելու, քանի որ դրա հավասարակշռության հաստատունը ավելի մեծ է, քան առաջին գործընթացի հավասարակշռության հաստատունը: Երկրորդ գործընթացում հավասարակշռությունը ավելի մեծ չափով տեղափոխվում է դեպի աջ, քանի որ մեթիլամինը ավելի ուժեղ հիմք է, քան ամոնիակը, NH 4 + ավելի ուժեղ թթու է, քան CH 3 NH 3 +: ԵզրակացությունԱվելի ամուր հիմքը ճնշում է ավելի թույլ հիմքի իոնացումը: Հետևաբար, երբ փոքր քանակությամբ աղաթթու ավելացվում է ամոնիակի և մեթիլամինի խառնուրդին, հիմնականում պրոտոնացման ենթարկվում է մեթիլամինը: Եվ նաև՝ ամենաուժեղ թթուն ճնշում է թույլ թթուների իոնացումը։ Այսպիսով, ստամոքսահյութի մեջ հայտնաբերված աղաթթուն ճնշում է քացախաթթվի (սննդից ստացվող) կամ ացետիլսալիցիլաթթվի (դեղորայքային նյութ) իոնացումը։ ______________________________________________________________ Այսպիսով, այս տեսության համաձայն Թթու է համարվում ցանկացած նյութ, որի մոլեկուլները (ներառյալ իոնները) ունակ են պրոտոն նվիրելու, այսինքն. լինել պրոտոնի դոնոր; Հիմք է համարվում ցանկացած նյութ, որի մոլեկուլները (ներառյալ իոնները) ունակ են միացնել պրոտոնին, այսինքն. լինել պրոտոն ընդունող; Ամֆոլիտը ցանկացած նյութ է, որը հանդիսանում է պրոտոնների և՛ դոնոր, և՛ ընդունող: Այս տեսությունը բացատրում է ոչ միայն չեզոք մոլեկուլների, այլև իոնների թթու-բազային հատկությունները։ Թթուն, հրաժարվելով պրոտոնից, վերածվում է հիմքի, որն այս թթվի կոնյուգատն է։ «Թթու» և «հիմք» տերմինները հարաբերական հասկացություններ են, քանի որ նույն մասնիկները՝ մոլեկուլները կամ իոնները, կարող են դրսևորել ինչպես հիմնական, այնպես էլ թթվային հատկություններ՝ կախված գործընկերոջից: Պրոտոլիտիկ հավասարակշռության ժամանակ առաջանում են թթու-հիմնային զույգեր։ Ըստ պրոտոնների տեսության՝ հիդրոլիզի, իոնացման և չեզոքացման ռեակցիաները չեն համարվում հատուկ երևույթ, այլ համարվում են պրոտոնների սովորական տեղափոխում թթվից հիմք։ A մասնիկն առաջացել է ջրածնի իոնի առանձնացումից հետո
կոչվում է տվյալ թթվի զուգակցված հիմք, քանի որ այն ի վիճակի է նորից կցել H + իոնն ինքն իրեն։
Ըստ պրոտոլիտիկ տեսության՝ թթուները և հիմքերը կարող են լինել երեք տեսակի՝ չեզոք, անիոնային և կատիոնային։ Առաջինները չեզոք մոլեկուլներ են, որոնք կարող են նվիրաբերել կամ միացնել H + իոնը, օրինակ՝ HCl, H 2 SO 4, HNO 3 (թթուներ); NH 3, CH 3 –O–CH 3 (հիմքեր): Անիոնային հիմքեր և թթուներբացասական լիցքավորված իոններ են, օրինակ՝ HSO 4 –, HPO 4 2–, HS – (թթուներ); OH – , Cl – , NO 3 – (հիմքեր): Դերի մեջ կատիոնային հիմքեր և թթուներհայտնվում են դրական լիցքավորված իոններ, օրինակ՝ NH 4 +, H 3 O + (թթուներ); H 2 N–NH 3 +, H 2 N– (CH 2) 2 –NH 3 + (հիմքեր): Շատ մասնիկներ (և մոլեկուլներ, և իոններ) ունեն ամֆոտերային հատկություններ, այսինքն. կախված պայմաններից՝ դրանք կարող են հանդես գալ և՛ որպես թթու, և՛ որպես հիմք, օրինակ՝ H 2 O, NH 3, HSO 4 –, H 2 N–NH 3 + և այլն։ Այս միացությունները կոչվում են ամֆիպրոտիկ կամ ամֆոլիտներ։ Brønsted-Lowry տեսությունը, թեև ավելի զարգացած է, քան Arrhenius տեսությունը, բայց ունի նաև որոշակի թերություններ և համապարփակ չէ: Այսպիսով, այն կիրառելի չէ շատ նյութերի համար, որոնք ցուցադրում են թթվի ֆունկցիա, բայց չեն պարունակում H + իոններ, օրինակ՝ BCl 3, AlCl 3, BF 3, FeCl 3 և այլն։

որտեղ՝ K a – թթվայնության հաստատուն; K p – հավասարակշռության հաստատուն:

Այնտեղ թթուն ավելի ուժեղ է, այնքան բարձր է թթվայնության հաստատունը: pK a արժեքները հաճախ օգտագործվում են: Որքան ցածր է pKa արժեքը, այնքան ուժեղ է թթուն:

pK a = -logK ա

Օրինակ, pK a ֆենոլում = 10, pK a էթանոլի = 16: Սա նշանակում է, որ ֆենոլը վեց կարգի մեծության (միլիոն անգամ) ավելի ուժեղ թթու է, քան էթիլային սպիրտը:

Հիմնականությունը կարող է արտահայտվել pK b-ով:

rKb = 14 - pKա

Կարևոր է հիշել, որ ջրի pKa = 15,7: Բոլոր այն նյութերը, որոնց pKa-ն ավելի մեծ է, քան ջուրը, ի վիճակի չեն թթվային հատկություններ դրսևորել ջրային լուծույթներում: Ջուրը, որպես ավելի ուժեղ թթու, ճնշում է ավելի թույլ թթուների տարանջատումը։ Քանի որ օրգանական միացությունների մեծ մասն ունեն թթվային հատկություններ, որոնք շատ անգամ ավելի թույլ են, քան ջրի հատկությունները, մշակվել է դրանց թթվայնությունը գնահատելու բևեռագրական մոտեցում (I.P. Beletskaya et al.): Այն թույլ է տալիս գնահատել թթվայնությունը մինչև pK a = 50, չնայած շատ թույլ թթուների համար pK a արժեքները կարող են գնահատվել միայն շատ մոտավոր:

Չափազանց կարևոր է թթվայնության որակական գնահատումը ինչպես նմանատիպ կառուցվածք ունեցող նյութերի շարքում, այնպես էլ տարբեր դասերի միացությունների համար: Թթվի՝ պրոտոն նվիրելու ունակությունը կապված է ստացված անիոնի կայունության հետ։ Որքան ավելի կայուն է ստացված անիոնը, այնքան պակաս է պրոտոնը հետ գրավելու և չեզոք մոլեկուլի վերածվելու նրա միտումը։ Անիոնի հարաբերական կայունությունը գնահատելիս պետք է հաշվի առնել մի քանի գործոն։

Պրոտոն նվիրաբերող ատոմի բնույթը:Որքան ավելի հեշտ է ատոմը կորցնում պրոտոնը, այնքան բարձր է նրա էլեկտրաբացասականությունն ու բևեռացումը: Հետևաբար, թթուների շարքում տարանջատման ունակությունը նվազում է հետևյալ կերպ.

S-Հ>Օ-H>-N-Հ>Գ-Հ

Այս շարքը լիովին համապատասխանում է պարբերական աղյուսակից հայտնի ատոմների հատկություններին։

Շրջակա միջավայրի ազդեցությունը.Եթե ​​համեմատվում են կառուցվածքով նման նյութերը, ապա գնահատումն իրականացվում է պրոտոնը նվիրաբերած ատոմի էլեկտրոնի խտության համեմատությամբ: Բոլոր կառուցվածքային գործոնները, որոնք նպաստում են լիցքի նվազմանը, կայունացնում են անիոնը, իսկ լիցքի ավելացումը ապակայունացնում է այն: Այսպիսով, բոլոր ընդունողները բարձրացնում են թթվայնությունը, բոլոր դոնորները նվազեցնում են այն։

Դա տեղի է ունենում անկախ այն բանից, թե էլեկտրոնների փոխանցման (ինդուկտիվ կամ մեզոմերական) ինչ ազդեցությունն է պատասխանատու էլեկտրոնների խտության վերաբաշխման համար:

Լուծման էֆեկտ.Լուծումը (լուծիչի մոլեկուլների հետ փոխազդեցությունը) մեծացնում է անիոնի կայունությունը՝ անիոնի և լուծիչի մոլեկուլների միջև ավելորդ էլեկտրոնային խտության վերաբաշխման պատճառով։ Ընդհանուր առմամբ, օրինաչափությունը հետևյալն է.

· որքան ավելի բևեռային է լուծիչը, այնքան ավելի ուժեղ է լուծույթը;

· որքան փոքր է իոնը, այնքան լավ է այն լուծվում:

Հիմնականությունը, ըստ Բրոնստեդի, նյութի կարողությունն է՝ ապահովելու իր զույգ էլեկտրոնները պրոտոնի հետ փոխազդեցության համար։ Որպես կանոն, դրանք մոլեկուլում ազոտի, թթվածնի և ծծմբի ատոմներ պարունակող նյութեր են։

Որքան թույլ է հիմնական կենտրոնը պարունակում է զույգ էլեկտրոններ, այնքան բարձր է հիմնականությունը: Անընդմեջ

R 3 -N>Ռ 2O>Ռ 2Ս

հիմնականությունը նվազում է. Այս հաջորդականությունը հեշտ է հիշել՝ օգտագործելով «NOS» մնեմոնիկ կանոնը:

Բրյոնստեդի հիմքերի միջև կա հարաբերություն. անիոններն ավելի ամուր հիմքեր են, քան համապատասխան չեզոք մոլեկուլները: Օրինակ՝ հիդրօքսիդի անիոնը (–OH) ավելի ամուր հիմք է, քան ջուրը (H2O): Երբ հիմքը փոխազդում է պրոտոնի հետ, կարող են ձևավորվել օնիումի կատիոններ.

· R 3 O + - օքսոնիումի կատիոն;

· NR 4 + - ամոնիումի կատիոն;

· R 3 S + - սուլֆոնիումի կատիոն:

Նմանատիպ կառուցվածք ունեցող նյութերի հիմնայինության որակական գնահատումն իրականացվում է նույն տրամաբանությամբ, ինչ թթվայնության գնահատումը, սակայն հակառակ նշանով։

Հետևաբար, բոլոր ընդունող փոխարինիչները նվազեցնում են իրենց հիմնարարությունը, իսկ բոլոր դոնոր փոխարինիչները մեծացնում են իրենց հիմնականությունը:

Լյուիս թթուներ և հիմքեր

Լյուիսի հիմքերը էլեկտրոնային զույգերի դոնորներ են, ինչպես Բրոնստեդի հիմքերը։

Թթուների համար Լյուիսի սահմանումը զգալիորեն տարբերվում է սովորականից (ըստ Բրոնստեդի)։ Լյուիս թթուն ցանկացած մոլեկուլ կամ իոն է, որն ունի դատարկ ուղեծր, որը փոխազդեցության արդյունքում կարող է լցվել էլեկտրոնային զույգով։ Եթե, ըստ Բրոնստեդի, թթուն պրոտոն դոնոր է, ապա ըստ Լյուիսի՝ պրոտոնն ինքնին (H +) թթու է, քանի որ նրա ուղեծրը դատարկ է։ Լյուիսի թթուները շատ են՝ Na +, Mg 2+, SnCl 4, SbCl 5, AlCl 3, BF 3, FeBr 3 և այլն։ Լյուիսի տեսությունը թույլ է տալիս շատ ռեակցիաներ բնութագրել որպես թթու-բազային փոխազդեցություններ։ Օրինակ:

Հաճախ, Լյուիս թթուների հետ ռեակցիաներում, որպես հիմքեր մասնակցում են օրգանական միացությունները, որոնք նվիրաբերում են զույգ p-էլեկտրոններ.

Օրգանական քիմիայում ընդունված է հետևյալը.

· Եթե օգտագործվում է «թթու» տերմինը, դա նշանակում է Brønsted թթու;

· Եթե «թթու» տերմինն օգտագործվում է Լյուիսի իմաստով, ասում են «Լյուիս թթու»:

Դասախոսություն թիվ 5

Ածխաջրածիններ

Ալկաններ

· Հոմոլոգ շարք, նոմենկլատուրա, իզոմերիզմ, ալկիլ ռադիկալներ: Ալկանի մոլեկուլների էլեկտրոնային կառուցվածքը, sp 3 - հիբրիդացում, s-կապ: C-C և C-H կապերի երկարությունները, կապի անկյունները, կապի էներգիաները: Օրգանական նյութերի տարածական իզոմերիզմ. sp 3-հիբրիդացված ածխածնի ատոմներով մոլեկուլների տարածական կառուցվածքը պատկերելու մեթոդներ. Ալկանների սպեկտրային բնութագրերը. Ալկանների ֆիզիկական հատկությունները և դրանց փոփոխությունների օրինաչափությունները հոմոլոգ շարքում:

Ալկաններ (հագեցած ացիկլիկ միացություններ, պարաֆիններ)

Ալկանները ատոմների բաց շղթայով ածխաջրածիններ են, որոնք համապատասխանում են C n H 2 n+2 բանաձևին, որտեղ ածխածնի ատոմները միմյանց հետ կապված են միայն σ կապերով։

«Հագեցած» տերմինը նշանակում է, որ նման նյութի մոլեկուլում յուրաքանչյուր ածխածին կապված է ատոմների առավելագույն հնարավոր քանակի հետ (չորս ատոմ):

Մեթանի կառուցվածքը մանրամասն նկարագրված է թիվ 2 դասախոսությունում։

Իզոմերիզմ, նոմենկլատուրա

Հոմոլոգ շարքի առաջին երեք անդամները (մեթան, էթան և պրոպան) գոյություն ունեն որպես մեկ կառուցվածքային իզոմեր։ Սկսած բութանից՝ իզոմերների թիվը արագորեն աճում է. պենտանն ունի երեք իզոմեր, իսկ դեկանը (C 10 H 22) արդեն ունի 75։

Գլուխ 20. Քիմիական հավասարակշռության քանակական նկարագրությունը

20.1. Զանգվածային գործողության օրենքը

Դուք ծանոթացաք զանգվածի գործողության օրենքին՝ ուսումնասիրելով շրջելի քիմիական ռեակցիաների հավասարակշռությունը (Գլուխ 9, § 5): Հիշեցնենք, որ հաստատուն ջերմաստիճանում շրջելի ռեակցիայի համար

ա A+ բԲ դ D+ զՖ

Զանգվածի գործողության օրենքը արտահայտվում է հավասարմամբ

Գիտեք, որ զանգվածային գործողության օրենքը կիրառելիս կարևոր է իմանալ, թե ագրեգացման ինչ վիճակում են գտնվում ռեակցիայի մեջ ներգրավված նյութերը։ Բայց ոչ միայն սա. կարևոր է տվյալ քիմիական համակարգում փուլերի քանակը և հարաբերակցությունը: Կախված փուլերի քանակից, ռեակցիաները բաժանվում են հոմոֆազիկ, Եվ հետերոֆազիկ.Հետերոֆազիկներից կան պինդ փուլռեակցիաներ.

Հոմոֆազային ռեակցիա- քիմիական ռեակցիա, որի բոլոր մասնակիցները գտնվում են նույն փուլում:

Այս փուլը կարող է լինել գազերի խառնուրդ (գազային փուլ) կամ հեղուկ լուծույթ (հեղուկ փուլ): Այս դեպքում ռեակցիային մասնակցող բոլոր մասնիկները (A, B, D և F) ի վիճակի են միմյանցից անկախ քաոսային շարժումներ կատարել, իսկ շրջելի ռեակցիան տեղի է ունենում ռեակցիայի համակարգի ողջ ծավալով։ Ակնհայտ է, որ նման մասնիկները կարող են լինել կա՛մ գազային նյութերի մոլեկուլներ, կա՛մ հեղուկ ձևավորող մոլեկուլներ կամ իոններ: Հետադարձելի հոմոֆազ ռեակցիաների օրինակներ են ամոնիակի սինթեզի ռեակցիաները, ջրածնի մեջ քլորի այրումը, ամոնիակի և ջրածնի սուլֆիդի միջև ռեակցիան ջրային լուծույթում և այլն։

Եթե ​​ռեակցիային մասնակցող առնվազն մեկ նյութ գտնվում է մյուս նյութերից տարբեր փուլում, ապա շրջելի ռեակցիան տեղի է ունենում միայն միջերեսում և կոչվում է հետերոֆազային ռեակցիա։

Հետերոֆազիկ ռեակցիա- քիմիական ռեակցիա, որի մասնակիցները գտնվում են տարբեր փուլերում:

Վերադարձելի հետերոֆազային ռեակցիաները ներառում են գազային և պինդ նյութերի (օրինակ՝ կալցիումի կարբոնատի տարրալուծում), հեղուկ և պինդ նյութերի (օրինակ՝ բարիումի սուլֆատի լուծույթից նստեցումը կամ ցինկի ռեակցիան աղաթթվի հետ), ինչպես նաև գազային ռեակցիաները։ և հեղուկ նյութեր.

Հետերոֆազային ռեակցիաների հատուկ դեպք են պինդ փուլային ռեակցիաները, այսինքն՝ ռեակցիաները, որոնց բոլոր մասնակիցները պինդ նյութեր են։

Փաստորեն, հավասարումը (1) վավեր է ցանկացած շրջելի ռեակցիայի համար՝ անկախ նրանից, թե թվարկված խմբերից որին է այն պատկանում։ Բայց հետերոֆազային ռեակցիայի ժամանակ նյութերի հավասարակշռության կոնցենտրացիաները ավելի կարգավորված փուլում հաստատուն արժեքներ են և կարող են համակցվել հավասարակշռության հաստատունում (տես Գլուխ 9, § 5):

Այսպիսով, հետերոֆազային ռեակցիայի համար

ա A g + բԲ քր դ D g + զ F kr

հարաբերությամբ կարտահայտվի զանգվածային գործողության օրենքը

Այս հարաբերությունների տեսակը կախված է նրանից, թե ռեակցիային մասնակցող որ նյութերն են պինդ կամ հեղուկ վիճակում (հեղուկ, եթե մնացած նյութերը գազեր են)։

Զանգվածի գործողության օրենքի արտահայտություններում (1) և (2) մոլեկուլների կամ իոնների բանաձևերը քառակուսի փակագծերում նշանակում են այդ մասնիկների հավասարակշռության կոնցենտրացիան գազում կամ լուծույթում։ Այս դեպքում կոնցենտրացիաները չպետք է բարձր լինեն (0,1 մոլ/լ-ից ոչ ավելի), քանի որ այդ գործակիցները գործում են միայն իդեալական գազերի և իդեալական լուծույթների համար։ (Բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում զանգվածի գործողության օրենքը մնում է ուժի մեջ, բայց կոնցենտրացիայի փոխարեն անհրաժեշտ է օգտագործել մեկ այլ ֆիզիկական մեծություն (այսպես կոչված ակտիվություն), որը հաշվի է առնում գազի կամ լուծույթի մասնիկների փոխազդեցությունը։ համամասնական համակենտրոնացման):

Զանգվածի գործողության օրենքը կիրառելի է ոչ միայն շրջելի քիմիական ռեակցիաների համար, դրան ենթակա են նաև շատ շրջելի ֆիզիկական գործընթացներ, օրինակ՝ առանձին նյութերի միջֆազային հավասարակշռությունը ագրեգացման մի վիճակից մյուսին անցնելու ժամանակ։ Այսպիսով, գոլորշիացման հետադարձելի գործընթացը ջրի խտացում կարող է արտահայտվել հավասարմամբ.

H 2 O f H 2 O g

Այս գործընթացի համար մենք կարող ենք գրել հավասարակշռության հաստատուն հավասարումը.

Ստացված հարաբերությունները հաստատում են, մասնավորապես, ֆիզիկայից ձեզ հայտնի այն պնդումը, որ օդի խոնավությունը կախված է ջերմաստիճանից և ճնշումից։

20.2. Ավտոպրոտոլիզի հաստատուն (իոնային արտադրանք)

Զանգվածային գործողության օրենքի մեկ այլ կիրառություն, որը ձեզ հայտնի է, ավտոպրոտոլիզի քանակական նկարագրությունն է (Գլուխ X § 5): Գիտե՞ք, որ հոմոֆազի հավասարակշռությունը նկատվում է մաքուր ջրի մեջ:

2H 2 O H 3 O + + OH -

որի քանակական նկարագրության համար կարող ենք օգտագործել զանգվածային գործողության օրենքը, որի մաթեմատիկական արտահայտությունն է autoprotolysis հաստատուն(իոն արտադրանք) ջրի

Ավտոպրոտոլիզը բնորոշ է ոչ միայն ջրի, այլև շատ այլ հեղուկների, որոնց մոլեկուլները փոխկապակցված են ջրածնային կապերով, օրինակ՝ ամոնիակ, մեթանոլ և ջրածնի ֆտոր.

2NH 3 NH 4 + + NH 2 -	Կ(NH 3) = 1,91: 10 –33 (-50 o C-ում);
2CH 3 OH CH 3 OH 2 + + CH 3 O -	Կ(CH 3 OH) = 4,90: 10 –18 (25 o C-ում);
2HF H 2 F + + F -	Կ(HF) = 2.00: 10 –12 (0 o C-ում):

Այս և շատ այլ նյութերի համար հայտնի են ավտոպրոտոլիզի հաստատուններ, որոնք հաշվի են առնվում որոշակի քիմիական ռեակցիաների համար լուծիչ ընտրելիս։

Սիմվոլը հաճախ օգտագործվում է ավտոպրոտոլիզի հաստատունը նշելու համար Կ Ս.

Ավտոպրոտոլիզի հաստատունը կախված չէ այն տեսությունից, որի շրջանակներում դիտարկվում է ավտոպրոտոլիզը: Հավասարակշռության հաստատունների արժեքները, ընդհակառակը, կախված են ընդունված մոդելից: Եկեք ստուգենք դա՝ համեմատելով ջրի ավտոպրոտոլիզի նկարագրությունը՝ ըստ պրոտոլիտիկ տեսության (սյունակը ձախ կողմում) և ըստ հնացած, բայց դեռևս լայնորեն կիրառվող էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի տեսության (սյունակ՝ աջ կողմում).

Համաձայն էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի տեսության՝ ենթադրվում էր, որ ջրի մոլեկուլները մասամբ տարանջատվում են (բաժանվում) ջրածնի իոնների և հիդրօքսիդի իոնների։ Տեսությունը չի բացատրում այս «քայքայման» ոչ պատճառները, ոչ մեխանիզմը։ «Ավտոպրոտոլիզի հաստատուն» անվանումը սովորաբար օգտագործվում է պրոտոլիտիկ տեսության մեջ, իսկ «իոնային արտադրանքը»՝ էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի տեսության մեջ։

20.3. Թթվայնության և հիմնայինության հաստատուններ: pH արժեքը

Զանգվածի գործողության օրենքը օգտագործվում է նաև տարբեր նյութերի թթու-հիմնային հատկությունները քանակականորեն բնութագրելու համար։ Պրոտոլիտիկ տեսության մեջ դրա համար օգտագործվում են թթվայնության և հիմնականության հաստատունները, իսկ էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիայի տեսության մեջ՝ դիսոցման հաստատուններ.

Դուք արդեն գիտեք, թե ինչպես է պրոտոլիտիկ տեսությունը բացատրում քիմիական նյութերի թթու-բազային հատկությունները (Գլուխ XII § 4): Եկեք համեմատենք այս մոտեցումը էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի տեսության մոտեցման հետ, օգտագործելով հակադարձելի հոմոֆազ ռեակցիայի օրինակը ջրածնային թթվի ջրով HCN - թույլ թթու (ձախ կողմում `ըստ պրոտոլիտիկ տեսության, աջ կողմում` ըստ տեսության էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիա):

HCN + H 2 O H 3 O + + CN - Կ Կ(HCN) = Կ Ք. = = 4,93: 10 –10 մոլ/լ

HCN H + + CN – Հավասարակշռության հաստատուն Կ Քայս դեպքում կոչվում է տարանջատման հաստատուն(կամ իոնացման հաստատուն), նշվում է TOև հավասար է պրոտոլիտիկ տեսության թթվայնության հաստատունին։ K = 4,93: 10 –10 մոլ/լ

Թույլ թթվի () պրոտոլիզի աստիճանը էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիայի տեսության մեջ կոչվում է տարանջատման աստիճանը(եթե այս տեսությունը նյութը չի համարում թթու):

Պրոտոլիտիկ տեսության մեջ հիմքը բնութագրելու համար կարող եք օգտագործել դրա հիմնականության հաստատունը կամ կարող եք հաղթահարել զուգակցված թթվի թթվայնության հաստատունը: Էլեկտրոլիտիկ տարանջատման տեսության մեջ հիմք են համարվում միայն լուծույթում կատիոնների և հիդրօքսիդի իոնների տարանջատվող նյութերը, հետևաբար, օրինակ, ենթադրվում էր, որ ամոնիակի լուծույթը պարունակում է «ամոնիումի հիդրօքսիդ», իսկ ավելի ուշ՝ ամոնիակի հիդրատ։

NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH - K O (NH 3) = Կ Ք . = 1.74. 10 –5 մոլ/լ

NH3. H 2 O NH 4 + + OH – Հավասարակշռության հաստատուն Կ Քև այս դեպքում կոչվում է դիսոցման հաստատուն, որը նշվում է TOև հավասար է հիմնականության հաստատունին։ K = 1,74: 10–5 մոլ/լ Այս տեսության մեջ զուգակցված թթու հասկացություն չկա: Ամոնիումի իոնը թթու չի համարվում: Ամոնիումի աղերի լուծույթներում թթվային միջավայրը բացատրվում է հիդրոլիզով։

Էլեկտրոլիտային տարանջատման տեսության մեջ էլ ավելի մեծ դժվարություններ են առաջանում այլ նյութերի հիմնական հատկությունների նկարագրությամբ, որոնք չեն պարունակում հիդրոքսիլներ, օրինակ՝ ամիններ (մեթիլամին CH 3 NH 2, անիլին C 6 H 5 NH 2 և այլն):

Լուծույթների թթվային և հիմնային հատկությունները բնութագրելու համար օգտագործվում է մեկ այլ ֆիզիկական մեծություն. pH արժեքը(նշվում է pH-ով, կարդացեք «peh»): Էլեկտրոլիտային դիսոցման տեսության շրջանակներում ջրածնի ինդեքսը որոշվել է հետևյալ կերպ.

pH = –lg

Ավելի ճշգրիտ սահմանում, հաշվի առնելով լուծույթում ջրածնի իոնների բացակայությունը և չափման լոգարիթմական միավորների ընդունման անհնարինությունը.

pH = –lg ()

Ավելի ճիշտ կլինի այս քանակությունն անվանել «օքսոնիում», այլ ոչ թե ջրածնի ինդեքս, սակայն այս անվանումը չի օգտագործվում։

Որոշվում է ջրածնի նման հիդրօքսիդի ինդեքս(նշվում է pOH, կարդացեք «pe oash»):

pOH = –lg ()

Գանգուր փակագծեր, որոնք ցույց են տալիս քանակի թվային արժեքը ջրածնի և հիդրօքսիդի ցուցիչների արտահայտություններում, շատ հաճախ չեն տեղադրվում՝ մոռանալով, որ անհնար է լոգարիթմել ֆիզիկական մեծությունները:

Քանի որ ջրի իոնային արտադրանքը հաստատուն արժեք է ոչ միայն մաքուր ջրի մեջ, այլև թթուների և հիմքերի նոսր լուծույթներում, ջրածնի և հիդրօքսիդի ցուցանիշները կապված են.

K(H 2 O) = = 10 –14 մոլ 2 / լ 2
lg() = lg() + lg() = –14
pH + pHOH = 14

Մաքուր ջրի մեջ = = 10 –7 մոլ/լ, հետևաբար, pH = pOH = 7:

Թթվային լուծույթում (թթվային լուծույթում) կա օքսոնիումի իոնների ավելցուկ, դրանց կոնցենտրացիան 10–7 մոլ/լ-ից մեծ է, հետևաբար՝ pH.< 7.

Հիմքային լուծույթում (ալկալային լուծույթ), ընդհակառակը, կա հիդրօքսիդի իոնների ավելցուկ, և, հետևաբար, օքսոնիումի իոնների կոնցենտրացիան 10–7 մոլ/լ-ից պակաս է. այս դեպքում pH > 7:

20.4. Հիդրոլիզի հաստատուն

Էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի տեսության շրջանակներում որպես առանձին գործընթաց դիտարկվում է հետադարձելի հիդրոլիզը (աղերի հիդրոլիզը), և առանձնանում են հիդրոլիզի դեպքեր.

• ուժեղ հիմքի և թույլ թթվի աղեր,
• թույլ հիմքի և ուժեղ թթվի աղեր, ինչպես նաև
• թույլ հիմքի և թույլ թթվի աղեր.

Դիտարկենք այս դեպքերը զուգահեռաբար՝ պրոտոլիտիկ տեսության և էլեկտրոլիտիկ դիսոցման տեսության շրջանակներում։

Ուժեղ հիմքի և թույլ թթվի աղ

Որպես առաջին օրինակ, դիտարկենք KNO 2-ի հիդրոլիզը՝ ուժեղ հիմքի աղի և թույլ միաբազային թթվի:

K +, NO 2 - և H 2 O: NO 2 - թույլ հիմք է, իսկ H 2 O-ն ամֆոլիտ է, հետևաբար հնարավոր է շրջելի ռեակցիա NO 2 - + H 2 O HNO 2 + OH -, որի հավասարակշռությունը նկարագրվում է նիտրիտ իոնի հիմնականության հաստատունով և կարող է արտահայտվել ազոտաթթվի թթվայնության հաստատունով. K o (NO 2 -) =

Երբ այս նյութը լուծարվում է, այն անդառնալիորեն տարանջատվում է K + և NO 2 - իոնների. KNO 2 = K + + NO 2 - H 2 O H + + OH - Լուծույթում H + և NO 2 - իոնների միաժամանակյա առկայության դեպքում տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա. H + + NO 2 - HNO 2 NO 2 - + H 2 O HNO 2 + OH - Հիդրոլիզի ռեակցիայի հավասարակշռությունը նկարագրվում է հիդրոլիզի հաստատունով ( Խ) և կարող է արտահայտվել դիսոցման հաստատունի միջոցով ( TOե) ազոտային թթու. K h = Կկ . =

Ինչպես տեսնում եք, այս դեպքում հիդրոլիզի հաստատունը հավասար է բազային մասնիկի հիմնականության հաստատունին։

Չնայած այն հանգամանքին, որ շրջելի հիդրոլիզը տեղի է ունենում միայն լուծույթում, երբ ջուրը հեռացվում է, այն ամբողջովին «ճնշվում է», և, հետևաբար, այս ռեակցիայի արտադրանքը հնարավոր չէ ստանալ, էլեկտրոլիտիկ դիսոցացիայի տեսության շրջանակներում հիդրոլիզի մոլեկուլային հավասարումը. գրված է.

KNO 2 + H 2 O KOH + HNO 2

Որպես մեկ այլ օրինակ, դիտարկենք Na 2 CO 3-ի հիդրոլիզը `ուժեղ հիմքի աղ և թույլ երկհիմնական թթու: Այստեղ հիմնավորման գիծը լիովին նման է. Երկու տեսությունների շրջանակներում էլ ստացվում է իոնային հավասարումը.

CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH -

Պրոտոլիտիկ տեսության շրջանակներում այն ​​կոչվում է կարբոնատ իոնի պրոտոլիզի հավասարում, իսկ էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի տեսության շրջանակներում՝ նատրիումի կարբոնատի հիդրոլիզի իոնային հավասարում։

Na 2 CO 3 + H 2 O NaHCO 3 + NaOH

TED-ի շրջանակներում կարբոնատ իոնի հիմնականության հաստատունը կոչվում է հիդրոլիզի հաստատուն և արտահայտվում է «կարբոնաթթվի երկրորդ աստիճանի դիսոցման հաստատունով», այսինքն՝ բիկարբոնատ իոնի թթվայնության հաստատունով։

Հարկ է նշել, որ այս պայմաններում HCO 3-ը, լինելով շատ թույլ հիմք, գործնականում չի արձագանքում ջրի հետ, քանի որ հնարավոր պրոտոլիզը ճնշվում է լուծույթում շատ ուժեղ բազային մասնիկների՝ հիդրօքսիդի իոնների առկայությամբ:

Թույլ հիմքի և ուժեղ թթվի աղ

Դիտարկենք NH 4 Cl-ի հիդրոլիզը։ TED-ի շրջանակներում դա թույլ միաթթվային հիմքի և ուժեղ թթվի աղ է։

Այս նյութի լուծույթը պարունակում է մասնիկներ. NH 4 +, Cl - և H 2 O: NH 4 +-ը թույլ թթու է, իսկ H 2 O-ն ամֆոլիտ է, հետևաբար հնարավոր է շրջելի ռեակցիա NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O +, որի հավասարակշռությունը նկարագրվում է ամոնիումի իոնի թթվայնության հաստատունով և կարող է արտահայտվել ամոնիակի հիմնականության հաստատունով. KK (NH4+) =

Երբ այս նյութը լուծարվում է, այն անդառնալիորեն տարանջատվում է NH 4 + և Cl- իոնների. NH 4 Cl = NH 4 + + Cl - Ջուրը թույլ էլեկտրոլիտ է և շրջելիորեն տարանջատվում է. H 2 O H + + OH - NH 4 + + OH - NH 3: H2O Այս երկու շրջելի ռեակցիաների հավասարումները գումարելով և համանման տերմիններ ներմուծելով՝ մենք ստանում ենք հիդրոլիզի իոնային հավասարումը. NH 4 + + H 2 O NH 3: H2O+H+ Հիդրոլիզի ռեակցիայի հավասարակշռությունը նկարագրվում է հիդրոլիզի հաստատունով և կարող է արտահայտվել ամոնիակի հիդրատի տարանջատման հաստատունով. K h =

Այս դեպքում հիդրոլիզի հաստատունը հավասար է ամոնիումի իոնի թթվայնության հաստատունին։ Ամոնիակի հիդրատի տարանջատման հաստատունը հավասար է ամոնիակի հիմնականության հաստատունին:

Հիդրոլիզի մոլեկուլային հավասարումը (TED-ի շրջանակներում). NH 4 Cl + H 2 O NH 3: H2O + HCl

Այս տեսակի աղի հիդրոլիզի ռեակցիայի մեկ այլ օրինակ է ZnCl 2-ի հիդրոլիզը:

Այս նյութի լուծույթը պարունակում է մասնիկներ. Zn 2+ ակ, Cl - և H 2 O: Ցինկի իոնները 2+ ակվակացիաներ են և թույլ կատիոնային թթուներ են, իսկ H 2 O-ն ամֆոլիտ է, հետևաբար հնարավոր է շրջելի ռեակցիա։ 2= ​​+ H 2 O + + H 3 O +, որի հավասարակշռությունը նկարագրվում է ցինկի ակվակացիայի թթվայնության հաստատունով և կարող է արտահայտվել տրիակահիդրոքսոզինի իոնի հիմնականության հաստատունով. K K (2+) = =

Երբ այս նյութը լուծարվում է, այն անշրջելիորեն տարանջատվում է Zn 2+ և Cl-իոնների. ZnCl 2 = Zn 2+ + 2Cl - Ջուրը թույլ էլեկտրոլիտ է և շրջելիորեն տարանջատվում է. H 2 O H + + OH - Լուծույթում OH - և Zn 2+ իոնների միաժամանակյա առկայության դեպքում տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա. Zn 2+ + OH - ZnOH + Այս երկու շրջելի ռեակցիաների հավասարումները գումարելով և համանման տերմիններ ներմուծելով՝ մենք ստանում ենք հիդրոլիզի իոնային հավասարումը. Zn 2+ + H 2 O ZnOH + + H + Հիդրոլիզի ռեակցիայի հավասարակշռությունը նկարագրվում է հիդրոլիզի հաստատունով և կարող է արտահայտվել «ցինկի հիդրօքսիդի տարանջատման երկրորդ աստիճանի հաստատունով». K h =

Այս աղի հիդրոլիզի հաստատունը հավասար է ցինկի ակվակացիայի թթվայնության հաստատունին, իսկ երկրորդ քայլում ցինկի հիդրօքսիդի դիսոցման հաստատունը + իոնի հիմնականության հաստատունն է։

.+ իոնն ավելի թույլ թթու է, քան 2+ իոնը, ուստի այն գործնականում չի փոխազդում ջրի հետ, քանի որ այս ռեակցիան ճնշվում է լուծույթում օքսոնիումի իոնների առկայության պատճառով։ TED-ի շրջանակներում այս հայտարարությունը հնչում է այսպես՝ «ցինկի քլորիդի հիդրոլիզ երկրորդ փուլում գործնականում չի լինում»։

Հիդրոլիզի մոլեկուլային հավասարումը (TED-ի շրջանակներում).

ZnCl 2 + H 2 O Zn(OH)Cl + HCl.

Թույլ հիմքի և թույլ թթվի աղ

Բացառությամբ ամոնիումի աղերի, այդպիսի աղերը սովորաբար ջրի մեջ չեն լուծվում: Հետևաբար, եկեք դիտարկենք այս տեսակի ռեակցիան՝ օգտագործելով ամոնիումի ցիանիդ NH 4 CN որպես օրինակ:

Այս նյութի լուծույթը պարունակում է մասնիկներ. NH 4 +, CN - և H 2 O: NH 4 +-ը թույլ թթու է, CN-ը թույլ հիմք է, իսկ H 2 O-ն ամֆոլիտ է, հետևաբար հնարավոր են հետևյալ շրջելի ռեակցիաները. 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) Վերջին ռեակցիան նախընտրելի է, քանի որ, ի տարբերություն առաջին երկուսի, այն առաջացնում է և՛ թույլ թթու, և՛ թույլ հիմք։ Հենց այս ռեակցիան է հիմնականում տեղի ունենում, երբ ամոնիումի ցիանիդը լուծվում է ջրի մեջ, բայց դա անհնար է հայտնաբերել լուծույթի թթվայնության փոփոխությամբ: Լուծույթի աննշան ալկալացումը պայմանավորված է նրանով, որ երկրորդ ռեակցիան դեռ մի փոքր ավելի նախընտրելի է, քան առաջինը, քանի որ հիդրոցյանաթթվի (HCN) թթվայնության հաստատունը շատ ավելի քիչ է, քան ամոնիակի հիմնականության հաստատունը: Այս համակարգում հավասարակշռությունը բնութագրվում է հիդրոցյանաթթվի թթվայնության հաստատունով, ամոնիակի հիմնականության հաստատունով և երրորդ ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունով. Եկեք արտահայտենք հիդրոցյանաթթվի հավասարակշռության կոնցենտրացիան առաջին հավասարումից, իսկ ամոնիակի հավասարակշռության կոնցենտրացիան երկրորդ հավասարումից և այս արժեքները փոխարինենք երրորդ հավասարման մեջ: Արդյունքում մենք ստանում ենք

Երբ այս նյութը լուծարվում է, այն անդառնալիորեն տարանջատվում է NH 4 + և CN - իոնների. NH 4 CN = NH 4 + + CN - Ջուրը թույլ էլեկտրոլիտ է և շրջելիորեն տարանջատվում է. H 2 O H + + OH - Լուծույթում OH - և NH 4 + իոնների միաժամանակյա առկայությամբ տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա. NH 4 + + OH - NH 3: H2O Իսկ H + և CN - իոնների միաժամանակյա առկայությամբ տեղի է ունենում մեկ այլ շրջելի ռեակցիա Այս երեք շրջելի ռեակցիաների հավասարումները գումարելով և համանման անդամներ ավելացնելով՝ ստանում ենք հիդրոլիզի իոնային հավասարումը. NH 4 + + CN - + H 2 O NH 3: H2O+HCN Հիդրոլիզի հաստատունի ձևն այս դեպքում հետևյալն է. K h = Եվ դա կարող է արտահայտվել ամոնիակի հիդրատի դիսոցման հաստատունի և հիդրոցիանաթթվի դիսոցման հաստատունի միջոցով. K h =

Հիդրոլիզի մոլեկուլային հավասարումը (TED-ի շրջանակներում).

NH 4 CN + H 2 O NH 3: H2O+HCN

20.5. Լուծման հաստատուն (լուծվողության արտադրանք)

Ջրում (և ոչ միայն ջրում) պինդ նյութի քիմիական տարրալուծման գործընթացը կարող է արտահայտվել հավասարմամբ. Օրինակ, նատրիումի քլորիդի լուծարման դեպքում.

NaCl cr + ( n+մ)H 2 O = + + -

Այս հավասարումը հստակ ցույց է տալիս, որ նատրիումի քլորիդի տարրալուծման ամենակարևոր պատճառը Na + և Cl- իոնների հիդրացումն է։

Հագեցած լուծույթում հաստատվում է հետերոֆազային հավասարակշռություն.

NaCl cr + ( n+մ)H 2 O + + -,

որը ենթարկվում է զանգվածային գործողության օրենքին։ Բայց քանի որ նատրիումի քլորիդի լուծելիությունը բավականին նշանակալի է, այս դեպքում հավասարակշռության հաստատունի արտահայտությունը կարելի է գրել միայն իոնների գործունեության միջոցով, որոնք միշտ չէ, որ հայտնի են:

Թեթևակի լուծվող (կամ գործնականում չլուծվող նյութի) լուծույթում հավասարակշռության դեպքում հագեցած լուծույթում հավասարակշռության հաստատունի արտահայտությունը կարելի է գրել հավասարակշռության կոնցենտրացիաների միջոցով: Օրինակ՝ արծաթի քլորիդի հագեցած լուծույթում հավասարակշռության համար

AgCl cr + ( n+մ)H 2 O + + -

Քանի որ ջրի հավասարակշռության կոնցենտրացիան նոսր լուծույթում գրեթե հաստատուն է, մենք կարող ենք գրել

K G (AgCl) = Կ Ք . n+մ = .

Նույնը պարզեցված է

K G (AgCl) = կամ Կ G (AgCl) =

Ստացված արժեքը ( ԿԴ) կոչվում է խոնավացման հաստատուններ(ցանկացած, և ոչ միայն ջրային լուծույթների դեպքում. լուծման հաստատուններ).

Էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի տեսության շրջանակներում AgCl լուծույթում հավասարակշռությունը գրվում է հետևյալ կերպ.

AgCl cr Ag + + Cl –

Համապատասխան հաստատունը կոչվում է լուծելիության արտադրանքև նշվում է PR տառերով:

PR (AgCl) =

Կախված բանաձևի միավորում կատիոնների և անիոնների հարաբերակցությունից, լուծույթի հաստատունի արտահայտությունը (լուծվողության արտադրանքը) կարող է տարբեր լինել, օրինակ.

Որոշ վատ լուծվող նյութերի հիդրացման հաստատունների (լուծվող արտադրանքների) արժեքները բերված են Հավելված 15-ում:

Իմանալով լուծելիության արտադրանքը՝ հեշտ է հաշվարկել նյութի կոնցենտրացիան հագեցած լուծույթում։ Օրինակներ:

1. BaSO 4cr Ba 2+ + SO 4 2-

PR (BaSO 4) = = 1.8: 10 –10 մոլ 2 /լ 2.

c(BaSO 4) = = = = = 1,34. 10 –5 մոլ/լ.

2. Ca(OH) 2cr Ca 2+ + 2OH -

PR = 2 = 6.3: 10 –6 մոլ 3 /լ 3.

2 PR = (2) 2 = 4 3

գ = = = = 1,16. 10 –2 մոլ/լ.

Եթե ​​քիմիական ռեակցիայի ժամանակ լուծույթում հայտնվում են իոններ, որոնք վատ լուծվող նյութի մաս են կազմում, ապա, իմանալով այս նյութի լուծելիության արտադրանքը, հեշտ է որոշել, թե արդյոք այն կտեղավորվի։
Օրինակներ:

1. Արդյո՞ք պղնձի հիդրօքսիդի նստվածք կառաջանա, երբ 100 մլ 0,01 Մ կալցիումի հիդրօքսիդի լուծույթը ավելացվի հավասար ծավալի 0,001 մ պղնձի սուլֆատի լուծույթին:

Cu 2+ + 2OH - Cu(OH) 2

Պղնձի հիդրօքսիդի նստվածք ձևավորվում է, եթե Cu 2+ և OH - իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալն ավելի մեծ է, քան այս վատ լուծվող հիդրօքսիդի լուծելիության արտադրանքը։ Հավասար ծավալով լուծույթների միաձուլումից հետո լուծույթի ընդհանուր ծավալը կդառնա երկու անգամ ավելի մեծ, քան սկզբնական լուծույթներից յուրաքանչյուրի ծավալը, հետևաբար արձագանքող նյութերից յուրաքանչյուրի կոնցենտրացիան (մինչև ռեակցիայի մեկնարկը) կնվազի կիսով չափ: Ստացված լուծույթում պղնձի իոնների կոնցենտրացիան

c(Cu 2+) = (0,001 մոլ/լ)՝ 2 = 0,0005 մոլ/լ:

Հիդրօքսիդի իոնների կոնցենտրացիան -

c(OH -) = (2. 0.01 մոլ/լ): 2 = 0.01 մոլ/լ:

Պղնձի հիդրօքսիդի լուծելիության արտադրանք

PR = 2 = 5.6: 10–20 մոլ 3 /լ 3.

գ (Cu 2+) . ( գ(OH -)) 2 = 0,0005 մոլ/լ: (0,01 մոլ/լ) 2 = 5: 10 –8 մոլ 3 /լ 3.

Կոնցենտրացիաների արտադրյալը ավելի մեծ է, քան լուծելիության արտադրանքը, հետևաբար, կառաջանա նստվածք:

2. Արդյո՞ք արծաթի սուլֆատի նստվածք կառաջանա, երբ 0,02 մ նատրիումի սուլֆատի և 0,04 մ արծաթի նիտրատի լուծույթի հավասար ծավալները միացվեն:

2Ag + + SO 4 2- Ag 2 SO 4

Արծաթի իոնների կոնցենտրացիան ստացված լուծույթում

c(Ag +) = (0.04 մոլ/լ)՝ 2 = 0.02 մոլ/լ:

Ստացված լուծույթում սուլֆատի իոնների կոնցենտրացիան

c(SO 4 2-) = (0,02 մոլ/լ)՝ 2 = 0,01 մոլ/լ:

Արծաթի սուլֆատի լուծելիության արտադրանք

PR (Ag 2 SO 4) = 2. = 1.2: 10 –5 մոլ 3 /լ 3.

Իոնների կոնցենտրացիաների արտադրանքը լուծույթում

{գ(Ագ +)) 2. գ(SO 4 2-) = (0,02 մոլ/լ) 2. 0,01 մոլ/լ = 4: 10 –6 մոլ 3 /լ 3.

Կոնցենտրացիաների արտադրյալը ավելի քիչ է, քան լուծելիության արտադրանքը, հետևաբար, նստվածք չի առաջանում։

20.6. Փոխակերպման աստիճան (պրոտոլիզի աստիճան, դիսոցման աստիճան, հիդրոլիզի աստիճան)

Ռեակցիայի արդյունավետությունը սովորաբար գնահատվում է ռեակցիայի արտադրանքի եկամտաբերությունը հաշվարկելով (բաժին 5.11): Միևնույն ժամանակ, ռեակցիայի արդյունավետությունը կարելի է գնահատել նաև՝ որոշելով, թե ամենակարևոր (սովորաբար ամենաթանկ) նյութի որ մասն է փոխարկվել թիրախային ռեակցիայի արտադրանքի, օրինակ՝ SO 2-ի որ մասն է վերածվել SO 3-ի։ ծծմբաթթվի արտադրության ժամանակ, այսինքն գտնել փոխակերպման աստիճանըբնօրինակ նյութ.

Cl 2 + 2KOH = KCl + KClO + H 2 O

քլորը (ռեակտիվը) հավասարապես վերածվում է կալիումի քլորիդի և կալիումի հիպոքլորիտի։ Այս ռեակցիայի դեպքում, նույնիսկ KClO-ի 100% ելքով, քլորի փոխակերպման աստիճանը կազմում է 50%:

Ձեր իմացած քանակը՝ պրոտոլիզի աստիճանը (բաժին 12.4)՝ փոխակերպման աստիճանի հատուկ դեպք է.

TED-ի շրջանակներում նմանատիպ քանակություններ են կոչվում տարանջատման աստիճանըթթուներ կամ հիմքեր (նաև նշանակվում են որպես պրոտոլիզի աստիճան): Դիսոցացիայի աստիճանը կապված է դիսոցման հաստատունի հետ՝ համաձայն Օստվալդի նոսրացման օրենքի։

Նույն տեսության շրջանակներում հիդրոլիզի հավասարակշռությունը բնութագրվում է հիդրոլիզի աստիճանը (հ), և օգտագործվում են հետևյալ արտահայտությունները, որոնք այն կապում են նյութի սկզբնական կոնցենտրացիայի հետ ( Հետ) և հիդրոլիզի ընթացքում ձևավորված թույլ թթուների (K HA) և թույլ հիմքերի դիսոցման հաստատունները ( ԿԱՆ):

Առաջին արտահայտությունը վավեր է թույլ թթվի աղի հիդրոլիզի համար, երկրորդը` թույլ հիմքի աղերը, իսկ երրորդը` թույլ թթվի և թույլ հիմքի աղերը: Այս բոլոր արտահայտությունները կարող են օգտագործվել միայն 0,05 (5%) ոչ ավելի հիդրոլիզի աստիճանով նոսր լուծույթների համար:

Զանգվածի գործողության օրենք, հոմոֆազային ռեակցիաներ, հետերոֆազային ռեակցիաներ, պինդ փուլային ռեակցիաներ, ավտոպրոտոլիզի հաստատուն (իոնային արտադրանք), դիսոցման (իոնացման) հաստատուն, դիսոցման աստիճանի (իոնացման), ջրածնի ինդեքս, հիդրօքսիդի ինդեքս, հիդրոլիզի հաստատուն, լուծույթի հաստատուն (լուծվողության արդյունք) ), փոխակերպման աստիճանը.

1. Թվարկե՛ք այն գործոնները, որոնք փոխում են քիմիական հավասարակշռությունը և փոխում հավասարակշռության հաստատունը:
2. Ո՞ր գործոններն են թույլ տալիս փոխել քիմիական հավասարակշռությունը՝ առանց հավասարակշռության հաստատունը փոխելու:
3. 1 լիտրում անհրաժեշտ է պատրաստել 0,5 մոլ NaCl, 0,16 մոլ KCl և 0,24 մոլ K 2 SO 4 լուծույթ։ Ինչպե՞ս դա անել՝ ձեր տրամադրության տակ ունենալով միայն նատրիումի քլորիդ, կալիումի քլորիդ և նատրիումի սուլֆատ:
4. Որոշել քացախային, հիդրոցյանային և ազոտական ​​թթուների պրոտոլիզի աստիճանը տասնամոլային, ցենտիմոլային և միլիմոլային լուծույթներում:
5. 0,2 Մ լուծույթում բուտիրաթթվի պրոտոլիզի աստիճանը կազմում է 0,866%: Որոշեք այս նյութի թթվայնության հաստատունը:
6. Լուծույթի ո՞ր կոնցենտրացիայի դեպքում ազոտաթթվի պրոտոլիզի աստիճանը հավասար կլինի 0,2-ի.
7. Որքա՞ն ջուր պետք է ավելացնել 300 մլ 0,2 մ քացախաթթվի լուծույթին, որպեսզի թթվի պրոտոլիզի աստիճանը կրկնապատկվի:
8. Որոշե՛ք հիպոբրոմաթթվի պրոտոլիզի աստիճանը, եթե դրա լուծույթն ունի pH = 6։ Որքա՞ն է թթվի կոնցենտրացիան այս լուծույթում։
9. Լուծույթի pH արժեքը 3 է։ Դրա համար որքա՞ն պետք է լինի ա) ազոտային, բ) քացախաթթվի կոնցենտրացիան։
10. Ինչպե՞ս պետք է փոխվի լուծույթում ա) օքսոնիումի իոնների, բ) հիդրօքսիդի իոնների կոնցենտրացիան, որպեսզի լուծույթի pH արժեքը մեկով ավելանա։
11. Քանի՞ օքսոնիումի իոն է պարունակում 1 մլ լուծույթում pH = 12:
12. Ինչպե՞ս կփոխվի ջրի pH արժեքը, եթե 10 լիտրին ավելացնեն 0,4 գ NaOH:
13. Հաշվել օքսոնիումի և հիդրօքսիդի իոնների կոնցենտրացիաները, ինչպես նաև ջրածնի և հիդրօքսիդի ցուցանիշների արժեքները հետևյալ ջրային լուծույթներում. ա) 0,01 Մ HCl լուծույթ. բ) CH 3 COOH-ի 0,01 Մ լուծույթ; գ) 0,001 M NaOH լուծույթ; դ) 0,001 M NH 3 լուծույթ.
14. Օգտագործելով հավելվածում տրված լուծելիության արտադրանքի արժեքները՝ որոշեք լուծված նյութերի կոնցենտրացիան և զանգվածային բաժինը ա) արծաթի քլորիդի, բ) կալցիումի սուլֆատի, գ) ալյումինի ֆոսֆատի լուծույթում։
15. Որոշեք ջրի ծավալը, որն անհրաժեշտ է 1 գ կշռող բարիումի սուլֆատի լուծարման համար 25 o C-ում:
16. Որքա՞ն է արծաթի զանգվածը իոնների տեսքով 25 o C-ում հագեցած 1 լիտր արծաթի բրոմիդի լուծույթում:
17. 25 o C-ում հագեցած արծաթի սուլֆիդի լուծույթի ո՞ր ծավալն է պարունակում 1 մգ լուծված նյութ.
18. Արդյո՞ք նստվածք կառաջանա, եթե Pb(NO 3) 2-ի 0,05 Մ լուծույթին ավելացնեն հավասար ծավալ 0,4 M KCl լուծույթ:
19. Որոշեք, թե արդյոք նստվածք կառաջանա 5 մլ 0,004 M CdCl 2 լուծույթ և 15 մլ 0,003 M KOH լուծույթ լցնելուց հետո:
20. Ձեր տրամադրության տակ են հետևյալ նյութերը՝ NH 3, KHS, Fe, Al(OH) 3, CaO, NaNO 3, CaCO 3, N 2 O 5, LiOH, Na 2 SO 4: 10H2O, 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: Այս նյութերից յուրաքանչյուրի համար առանձին քարտի վրա պատասխանեք հետևյալ հարցերին.

1) Ինչպիսի՞ն է այս նյութի կառուցվածքը նորմալ պայմաններում (մոլեկուլային կամ ոչ մոլեկուլային):
2) Ի՞նչ ագրեգացման վիճակում է այս նյութը սենյակային ջերմաստիճանում:
3) Ի՞նչ տեսակի բյուրեղներ է առաջանում այս նյութը:
4) Նկարագրեք այս նյութի քիմիական կապը:
5) Ո՞ր դասին է պատկանում այս նյութը ըստ ավանդական դասակարգման:
6) Ինչպե՞ս է այս նյութը փոխազդում ջրի հետ: Եթե ​​այն լուծվում է կամ արձագանքում է, տվեք քիմիական հավասարումը: Կարո՞ղ ենք շրջել այս գործընթացը: Եթե ​​անենք, ապա ի՞նչ պայմաններում։ Ի՞նչ ֆիզիկական մեծություններ կարող են բնութագրել այս գործընթացում հավասարակշռության վիճակը: Եթե ​​նյութը լուծելի է, ինչպե՞ս կարող է մեծացնել դրա լուծելիությունը:
7) Հնարավո՞ր է արդյոք այս նյութը արձագանքել աղաթթվի հետ: Եթե ​​հնարավոր է, ապա ի՞նչ պայմաններում։ Տրե՛ք ռեակցիայի հավասարումը: Ինչու է առաջանում այս ռեակցիան: Արդյո՞ք դա շրջելի է: Եթե ​​շրջելի է, ապա ի՞նչ պայմաններում։ Ինչպե՞ս կբարձրանա եկամտաբերությունը այս ռեակցիայում: Ի՞նչ կփոխվի, եթե աղաթթվի փոխարեն օգտագործվի չոր ջրածնի քլորիդ: Տրե՛ք համապատասխան ռեակցիայի հավասարումը:
8) Հնարավո՞ր է այս նյութը փոխազդել նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթով: Եթե ​​հնարավոր է, ապա ի՞նչ պայմաններում։ Տրե՛ք ռեակցիայի հավասարումը: Ինչու է առաջանում այս ռեակցիան: Արդյո՞ք դա շրջելի է: Եթե ​​շրջելի է, ապա ի՞նչ պայմաններում։ Ինչպե՞ս կբարձրանա եկամտաբերությունը այս ռեակցիայում: Ի՞նչ է փոխվում, եթե նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթի փոխարեն օգտագործեք չոր NaOH: Տրե՛ք ռեակցիայի համապատասխան հավասարումը:
9) Տվեք այս նյութը ստանալու համար ձեզ հայտնի բոլոր մեթոդները:
10) Տվեք այս նյութի ձեզ հայտնի բոլոր անվանումները:
Այս հարցերին պատասխանելիս կարող եք օգտագործել ցանկացած տեղեկատու գրականություն: