პროტოლიზური ბალანსი. მჟავებისა და ფუძეების პროტოლიზური თეორია

ზოგადად, ბრონსტედ-ლოურის პროტოლიზური თეორიის შესაბამისად, განტოლების (4.2) მიხედვით, სუსტი მონობაზური მჟავის დისოციაციისთვის გვაქვს:

ჭეშმარიტი თერმოდინამიკური მუდმივი TOეს ბალანსი იქნება

სადაც ყველა აქტივობა არის წონასწორული. წარმოვიდგინოთ ეს თანაფარდობა ფორმით:

აღნიშნეთ, როგორც წინა შემთხვევაში, ორი მუდმივის ნამრავლი TOდა a (H 2 O) მეშვეობით (H 2 O) \u003d consst at T=კონსტ. მერე

ან დაახლოებით:

სადაც ყველა კონცენტრაცია წონასწორულია. აქ არის ღირებულება TO ადაურეკა მჟავა დისოციაციის (იონიზაციის) მუდმივი ან უბრალოდ მჟავიანობის მუდმივი.

ბევრი სუსტი მჟავისთვის, რიცხვითი მნიშვნელობები TO აძალიან მცირეა, ამიტომ ნაცვლად TO ავრცელდება სიძლიერის მაჩვენებელი (ან უბრალოდ მაჩვენებელი):

RK ა =- ლგ TO ა .

Უფრო TO ა(ანუ რაც უფრო პატარაა პ TO ა ), რაც უფრო ძლიერია მჟავა.

მონობაზური მჟავას HB-ის საწყისი კონცენტრაცია უდრის ხსნარში მისი დისოციაციის (იონიზაციის) ხარისხს. მაშინ [Н 3 О + ] და [В - ] იონების წონასწორული კონცენტრაციები ტოლი იქნება [Н 3 О + ] = [В - ] = ას ა , წონასწორული მჟავის კონცენტრაცია [HB] = თან ა - α თან ა = თან ა(1 - α). წონასწორული კონცენტრაციების ამ მნიშვნელობების ჩანაცვლებით წონასწორობის მუდმივის გამოხატულებაში (4.10), მივიღებთ:

თუ კონცენტრაციის ნაცვლად თან აგამოიყენეთ მისი ორმხრივი ვ- განზავება (განზავება), გამოხატული ლ/მოლში, V=1/თან ა , შემდეგ ფორმულა TO აგამოიყურება ასე:

ეს თანაფარდობა, ისევე როგორც გამოხატულება

აღწერე ოსტვალდის განზავების კანონი (ან განზავების კანონი).სუსტი ორობითი ელექტროლიტისთვის. a1-სთვის (ტიპიური შემთხვევა ბევრ ანალიტიკურ სისტემაში)

ადვილია იმის ჩვენება, რომ ზოგადად, ნებისმიერი შემადგენლობის K n A m სუსტი ელექტროლიტისთვის, რომელიც იშლება იონებად სქემის მიხედვით.

K n A m = პ TO t+ +ტა ნ -

ოსტვალდის განზავების კანონი აღწერილია მიმართებით

სად თან- სუსტი ელექტროლიტის საწყისი კონცენტრაცია, მაგალითად, სუსტი მჟავა. ასე რომ, ორთოფოსფორის მჟავისთვის H 3 RO 4 (პ = 3,

თ= 1), რომელიც მთლიანობაში იშლება იონებად სქემის მიხედვით

.

ორობითი ელექტროლიტისთვის, კავშირი გადაიქცევა (4.11). a1-სთვის გვაქვს:

მოდით ვიპოვოთ HB მონობაზური მჟავის ხსნარის pH-ის წონასწორული მნიშვნელობა. წყალბადის იონების წონასწორული კონცენტრაცია

აღნიშვნის გამოყენებით მივიღებთ:

pH = 0.5 (გვ TO ა+გვ თან ა). (4.12)

ამრიგად, სუსტი მონობაზური მჟავის ხსნარის წონასწორობის pH-ის გამოსათვლელად აუცილებელია ვიცოდეთ ამ მჟავის მჟავიანობის მუდმივი TO ადა მისი საწყისი კონცენტრაცია თან ა .

გამოთვალეთ ძმარმჟავას ხსნარის pH საწყისი კონცენტრაციით 0,01 მოლ/ლ.

ოთახის ტემპერატურაზე ძმარმჟავისთვის TO ა = 1.74 10 -5 და გვ TO ა = 4,76.

ფორმულის მიხედვით (4.12) შეგვიძლია დავწეროთ:

pH = 0.5 (გვ TO ა+გვ თან ა) = 0,5(476-0,01) = 0,5(4,76+2) = 3,38.

მსგავსი განხილვა შეიძლება განხორციელდეს წონასწორობისთვის ნებისმიერი სუსტი ამოხსნისას მრავალძირიანიმჟავები.

პოლიბაზური მჟავები იშლება იონებად ეტაპობრივად, რამდენიმე ეტაპად, რომელთაგან თითოეული ხასიათდება წონასწორობის საკუთარი მუდმივით. ეტაპობრივი მჟავა დისოციაციის მუდმივი.ასე რომ, მაგალითად, ორთობორის მჟავას H 3 BO 3 ხსნარებში იქმნება წონასწორობა (მუდმივების მნიშვნელობები მოცემულია 25 ° C- ზე):

H 3 BO 3 + H 2 O \u003d H 3 O + +, TO 1 =

H 2 O \u003d H 3 O + +, TO 2 =

H 2 O \u003d H 3 O + +, TO 3 =

ყოველი მომდევნო ეტაპის მჟავას დისოციაციის მუდმივა ნაკლებია წინა საფეხურის დისოციაციის მუდმივზე - ჩვეულებრივ, სიდიდის რამდენიმე რიგით.

ყველა ეტაპობრივი დისოციაციის მუდმივების ნამრავლი ტოლია მჟავას დისოციაციის მთლიანი მუდმივის K:

TO 1 TO 2 ...TO პ =კ.

ამრიგად, ადვილია იმის დანახვა, რომ ორთობორის მჟავისთვის მნიშვნელობა აქვს

TO 1 TO 2 TO 3 =K=

არის ჯამური მჟავას დისოციაციის მუდმივი სქემის მიხედვით:

4.3.2 სუსტი ფუძეების ხსნარების ფუძის მუდმივი და pH

ბრონსტედ-ლოურის მჟავებისა და ფუძეების პროტოლიზური თეორიის შესაბამისად, ზოგად შემთხვევაში, წყალხსნარებში ერთი მჟავა სუსტი ფუძის B იონიზაციისთვის შეიძლება დაწეროთ:

B + H 2 O \u003d HB + + OH -

თუ ფუძის იონიზაციის ხარისხი არის a1, მაშინ კონცენტრაციის მუდმივი შეიძლება მივიღოთ ამ ქიმიური წონასწორობის მუდმივად.

წინას მსგავსად, მივიღებთ:

TO = =კ ბ = const როდესაც თ= კონსტ

როგორც ორი მუდმივის ნამრავლი TO\u003d const და [H 2 O] \u003d const.

რაოდენობას ვუწოდოთ კ ბ , თანაბარი, შესაბამისად,

კ ბ = , (4.13)

სუსტი ერთმჟავა ფუძის დისოციაციის (იონიზაციის) მუდმივიანუბრალოდ საბაზისო მუდმივიეს ბაზა და ღირებულება

გვ კ ბ = კ ბ ,

სიძლიერის მაჩვენებელი (ან უბრალოდ ინდიკატორი) საბაზისო მუდმივის.

ოსტვალდის განზავების კანონის მიხედვით განსახილველ საქმეში (მსგავსი მიმართებით (4.11))

კ ბ =,

სად არის ერთი მჟავა სუსტი ფუძის იონიზაციის ხარისხი და არის მისი საწყისი კონცენტრაცია. ვინაიდან სუსტი ფუძისთვის a1, მაშინ

მოდით ვიპოვოთ განსახილველი მონომჟავა ფუძის წყალხსნარის წონასწორობის pH მნიშვნელობა ოთახის ტემპერატურაზე. ფორმულის შესაბამისად (4.7) გვაქვს:

pH = p TO ვ - rOH = 14 - rOH.

მოდით განვსაზღვროთ pOH = [OH - ] მნიშვნელობა. ცხადია

[OH -] = =

ინდიკატორების გამოყენებით pON = [OH - ], გვ TO ბ =კ ბდა

p = , ვიღებთ: pOH = 0,5 (გვ TO ბ+ p). ამ გამოხატვის ჩანაცვლებით pH-ის ზემოაღნიშნულ ფორმულაში, მივდივართ ურთიერთობამდე

pH \u003d 14 - pOH \u003d 14 - 0.5 (p TO ბ+ p).

ასე რომ, წონასწორობის pH მნიშვნელობა სუსტი ერთმჟავა ფუძის ხსნარში შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით (4.15):

pH = 14 - 0,5 (გვ TO ბ+ p). (4.15)

გამოთვალეთ pH 0,01 მოლ/ლ ამიაკის წყალხსნარში, რისთვისაც ოთახის ტემპერატურაზე TO ბ= და გვ TO ბ = 4,76.

ამიაკის წყალხსნარში წონასწორობა დამყარებულია:

რომელიც ძირითადად გადახრილია მარცხნივ, ისე რომ ამიაკის იონიზაციის ხარისხი არის . ამიტომ, pH მნიშვნელობის გამოსათვლელად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ კავშირი (4.15):

pH = 14 - 0,5 (გვ TO ბ+ p) =

მსგავსი განხილვა შეიძლება განხორციელდეს ნებისმიერი სუსტისთვის პოლიმჟავასაფუძველი. მართალია, ამ შემთხვევაში უფრო რთული გამონათქვამები მიიღება.

სუსტი პოლიმჟავური ფუძეები, სუსტი პოლიბაზური მჟავების მსგავსად, იშლება ეტაპობრივად და თითოეულ დისოციაციის საფეხურს ასევე აქვს ფუძის ეტაპობრივი დისოციაციის მუდმივი - ეტაპობრივი ბაზისურობის მუდმივი.

მაგალითად, ტყვიის ჰიდროქსიდი Pb (OH) 2 წყალხსნარებში იშლება იონებად ორ ეტაპად:

იგივე წონასწორობა შეიძლება სხვაგვარად დაიწეროს, დაიცვან (პროტოლიზური თეორიის ფარგლებში) ფუძის განმარტება, როგორც ნივთიერება, რომელიც ამაგრებს პროტონს, ამ შემთხვევაში, იღებს მას წყლის მოლეკულიდან:

ამ შემთხვევაში, ეტაპობრივი საბაზისო მუდმივები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც:

ამ წონასწორობის ასეთი ჩანაწერით, ვარაუდობენ, რომ პროტონი წყლის მოლეკულიდან გადადის ჰიდროქსილის ჯგუფში წყლის მოლეკულის წარმოქმნით (), რის შედეგადაც წყლის მოლეკულების რაოდენობა ტყვიის (II) ატომთან ახლოს. იზრდება ერთით, ხოლო ტყვიის (II) ატომთან დაკავშირებული ჰიდროქსილის ჯგუფების რაოდენობა ასევე მცირდება თითო დისოციაციის საფეხურზე.

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

2.865 სადაც TO- სრული დისოციაციის მუდმივი სქემის მიხედვით

ან სხვა სქემის მიხედვით

რაც საბოლოო ჯამში იწვევს იმავე შედეგს.

კიდევ ერთი მაგალითია ორგანული ფუძე ეთილენდიამინი, რომელიც გადის იონიზაციას წყალხსნარში ორ ეტაპად. პირველი ეტაპი:

მეორე ნაბიჯი:

მუშაობა -

მთლიანი დისოციაციის მუდმივი. ის ემთხვევა ბალანსს

წონასწორობის მუდმივების რიცხვითი მნიშვნელობები მოცემულია ზემოთ ოთახის ტემპერატურაზე.

როგორც პოლიბაზური მჟავების შემთხვევაში, სუსტი პოლიმჟავური ფუძისთვის, ყოველი მომდევნო საფეხურის დისოციაციის მუდმივი ჩვეულებრივ რამდენიმე რიგით ნაკლებია წინა საფეხურის დისოციაციის მუდმივზე.

მაგიდაზე. 4.2 გვიჩვენებს ზოგიერთი სუსტი მჟავისა და ფუძის მჟავიანობის და ფუძეობის მუდმივების რიცხვითი მნიშვნელობებს.

ცხრილი 4.2. ჭეშმარიტი თერმოდინამიკური იონიზაციის მუდმივები ზოგიერთი მჟავისა და ფუძის წყალხსნარებში.

TO ა- მჟავიანობის მუდმივი, TO ბ- საბაზისო მუდმივი,

TO 1 - დისოციაციის მუდმივი პირველი ეტაპისთვის,

TO 2 - დისოციაციის მუდმივი მეორე ეტაპისთვის და ა.შ.

pH მნიშვნელობა

წყალი, როგორც სუსტი ელექტროლიტი, მცირე რაოდენობით განიცდის იონიზაციას:

H 2 O ↔ H + + OH -.

წყალხსნარში იონები განიცდიან დატენიანებას (წყ.)

წყალს ახასიათებს პროტოლიზური ამფოტერიულობა. წყლის თვითიონიზაციის რეაქცია (ავტოპროტოლიზი), რომლის დროსაც პროტონი წყლის ერთი მოლეკულიდან (მჟავა) გადადის წყლის მეორე მოლეკულაში (ბაზაში), აღწერილია განტოლებით:

H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + + OH -.

წყლის ავტოპროტოლიზის წონასწორობის მუდმივი ტოლია:

მასის მოქმედების კანონი მოქმედებს იონიზაციის მუდმივზე:

სადაც a არის აქტივობა.

მოკლედ, H 3 O +-ის ნაცვლად მჟავა-ტუტოვანი წონასწორობაში ვწერთ

ვინაიდან წყალი დიდი სიჭარბით ხსნარშია და მცირე რაოდენობით განიცდის იონიზაციას, შეიძლება აღინიშნოს, რომ მისი კონცენტრაცია მუდმივია და უდრის 55,6 მოლი (1000 გ: 18 გ/მოლ \u003d 56 მოლი) ლიტრ წყალზე.

ამრიგად, K და (H 2 O) პროდუქტი და წყლის კონცენტრაცია არის 1.8 10 -16 მოლ / ლ 55.6 მოლ / ლ \u003d 10 -14 მოლი 2 / ლ 2. ამრიგად, \u003d 10 -14 (25 ° C ტემპერატურაზე) არის მუდმივი მნიშვნელობა, აღინიშნება Kwდა დაურეკა წყლის ავტოპროტოლიზის მუდმივი. ზოგჯერ ისინი იყენებენ მოძველებულ სახელს - წყლის იონურ პროდუქტს.

ხსნარებს, რომლებშიც წყალბადის იონების და ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია ერთნაირია, ნეიტრალურ ხსნარებს უწოდებენ = = = 10 -7 მოლ/ლ. მჟავე ხსნარებში > , > 10 -7 მოლ/ლ, ხოლო ტუტეში > , > 10 -7 მოლ/ლ.

სიმარტივისთვის, საფუძვლად აღებულია pH მნიშვნელობა - წყალბადის იონების კონცენტრაციის ათობითი ლოგარითმი, აღებული საპირისპირო ნიშნით: pH \u003d -lg.

Საინტერესო ფაქტები:

იზოჰიდრიის მდგომარეობის დარღვევა ( pH მუდმივობა) აღინიშნება გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებში, იშემიით, შაქრიანი დიაბეტით (განვითარდება აციდოზი). მჟავა-ტუტოვანი ბალანსი ინარჩუნებს სუნთქვას, შარდვას, ოფლიანობას. ეს სისტემები ნელა მუშაობენ და მჟავე და ტუტე მეტაბოლური პროდუქტების დაუყოვნებელი განეიტრალება ხდება სხეულის ბუფერული სისტემების მიერ. იზოჰიდრიის მდგომარეობა უზრუნველყოფილია მთელი რიგი ფიზიკოქიმიური და ფიზიოლოგიური მექანიზმების ერთობლივი მოქმედებით. ბუფერული მოქმედება უზრუნველყოფილია რამდენიმე პროტოლიზური წონასწორობის კომბინაციით.

მჟავების სიძლიერე განისაზღვრება პროტონის დონაციის უნარით.ამ უნარის საზომია მჟავიანობის მუდმივი (Ka).

რაც უფრო დიდია მჟავიანობის მუდმივი, მით უფრო ძლიერია მჟავა.მაგალითად, ძმარმჟავა უფრო ძლიერია ვიდრე ჰიდროციანმჟავა, რადგან Ka (CH 3 COOH) \u003d 1.74 10 -5, Ka (HCN) \u003d 1 10 -9. გამოთვლებისა და ჩაწერის მოხერხებულობისთვის ისინი ხშირად იყენებენ არა თავად მუდმივებს, არამედ მათ უარყოფით ათობითი ლოგარითმებს: pKa = -lgKa. pKa მნიშვნელობა ეწოდება მჟავა სიძლიერე.რაც უფრო დიდია pKa მნიშვნელობა, მით უფრო სუსტია მჟავა.

ძლიერი მჟავები თითქმის მთლიანად ჩუქნიან თავიანთ პროტონს წყლის მოლეკულებს, ამიტომ ხსნარში არსებული მჟავა სინამდვილეში არის ჰიდრონიუმის იონი.

ამასთან დაკავშირებით, ძლიერი მონობაზური მჟავის ხსნარის pH-ის გამოთვლისას, პროტონების კონცენტრაცია უტოლდება მჟავას კონცენტრაციას.

გ(H 3 O +) = გ(HB).

სუსტი მჟავების ხსნარებში ჰიდრონიუმის იონების კონცენტრაცია გაცილებით დაბალია, ვიდრე მჟავას კონცენტრაცია. იგი გამოითვლება საფუძველზე

ამ განტოლების ორივე ნაწილი იძლევა ფორმულას სუსტი მჟავების ხსნარების pH-ის გამოსათვლელად: pH = 0,5 (pKa - lg გ(HB)).

სუსტი მჟავების დისოციაციის მუდმივები
მჟავა	TO ა	რ TO ა=-ლგ TO ა
აზოტოვანი ამინოაციური ბენზოური ბორი (ორთობორული) ტეტრაბორნაია პროტოლიზური რეაქციების სახეები. MU "გადაწყვეტილებები" გვ 52-55 წყლის ავტოპროტოლიზი. წყლის იონური პროდუქტი.MU "გადაწყვეტილებები» გვერდი 56 წყლის მოლეკულების მცირე ნაწილი ყოველთვის იონურ მდგომარეობაშია, თუმცა ძალიან სუსტი ელექტროლიტია. წყლის იონიზაცია და შემდგომი დისოციაცია, როგორც უკვე აღინიშნა, აღწერილია მჟავა-ტუტოვანი დისპროპორციაციის ან ავტოპროტოლიზის პროტოლიზური რეაქციის განტოლებით. წყალი ძალიან სუსტი ელექტროლიტია, ამიტომ მიღებული კონიუგატური მჟავა და კონიუგირებული ბაზა ძლიერია. ამიტომ, ამ პროტოლიზური რეაქციის წონასწორობა გადატანილია მარცხნივ. ამ წონასწორობის მუდმივი K უდრის = წყლის იონების კონცენტრაციის პროდუქტის რაოდენობრივი მნიშვნელობა × არის წყლის იონური პროდუქტი. უდრის: × = K ტოლი. × 2 = 1 × 10 - 14 ამიტომ: K H 2O \u003d × \u003d 10 - 14 ან გამარტივებული K H 2O \u003d × \u003d 10 - 14 K H 2 O არის წყლის იონური პროდუქტი, წყლის ავტოპროტოლიზის მუდმივი ან უბრალოდ წყლის მუდმივი. K H 2 O დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ის იზრდება. ქიმიურად სუფთა წყალში = = = 1×10 – 7 . ეს არის ნეიტრალური გარემო. ხსნარში შეიძლება იყოს > - გარემო მჟავეა ან< – среда щелочная = ; = pH მნიშვნელობა ხსნარების მჟავიანობის გასაზომად გამოიყენეთ წყალბადის იონის კონცენტრაციის მაჩვენებელი pH. წყალბადის ინდექსი არის მნიშვნელობა ხსნარში თავისუფალი წყალბადის იონების კონცენტრაციის უარყოფითი ათობითი ლოგარითმის ტოლი. pH = – lg ⇒ = 10 – pH ნეიტრალურ გარემოში pH = 7 მჟავე pH-ზე< 7 ტუტე pH-ში > 7 საშუალო საფუძვლიანობის დასახასიათებლად გამოიყენება ჰიდროქსილის ინდექსი pOH. pOH \u003d - lg [OH -] ⇒ [OH -] \u003d 10 - pOH pH + pOH = 14 Þ pH = 14 - pOH და pOH = 14 - pH მჟავებისა და ფუძეების ხსნარებისთვის pH-ის გამოსათვლელი ფორმულები. pH = – ლგ ძლიერი მჟავები: \u003d C (1/z მჟავები) გამოვთვალოთ HCl ხსნარის pH С(HCl) = 0,1 მოლ/ლ მისი სრული დისოციაციის პირობებში. C(HCl) = 0,1 მოლ/ლ; pH \u003d - lg 0.1 \u003d 1 2. ძლიერი ფუძეები: [OH - ] \u003d C (1/z ფუძეები) გამოთვალეთ NaOH ხსნარის pH იმავე პირობებში. C(NaOH) = 0,1 მოლ/ლ; = = 10 – 13; pH \u003d - lg 10 - 13 \u003d 13 3. სუსტი მჟავები გამოთვალეთ ძმარმჟავას ხსნარის pH მოლური კონცენტრაციით 0,5 მოლ/ლ. CH 3COOH-მდე \u003d 1.8 × 10 - 5. 3×10 - 3 pH \u003d - lg 3 × 10 - 3 \u003d 2.5 4. სუსტი ბაზები გამოთვალეთ ამიაკის ხსნარის pH 0,2 მოლ/ლ მოლური კონცენტრაციით. K NH 3 \u003d 1,76 × 10 - 5 1.88×10 - 3 0,53 × 10 - 11; pH \u003d - lg 0,53 × 10 - 11 \u003d 11,3 5. C (H +) \u003d [H +] \u003d 10 - pH pH = 7, [H + ] = 10 - 7 არსებობს pH-ის განსაზღვრის სხვადასხვა მეთოდი: ინდიკატორებისა და იონომერული მოწყობილობების გამოყენებით. pH მნიშვნელობა ორგანიზმის ქიმიური რეაქციებისა და ბიოქიმიური პროცესებისთვის. ბევრი რეაქცია გარკვეული მიმართულებით გასაგრძელებლად მოითხოვს გარემოს მკაცრად განსაზღვრულ pH მნიშვნელობას. ჩვეულებრივ, ჯანსაღ სხეულში ბიოლოგიური სითხეების უმეტესობის გარემოს რეაქცია ნეიტრალურთან ახლოსაა. სისხლი - 7,4 ნერწყვი - 6,6 ნაწლავის წვენი - 6,4 ნაღველი - 6,9 შარდი - 5,6 კუჭის წვენი: ა) მოსვენების დროს - 7.3 ბ) მონელების მდგომარეობაში - 1,5-2 pH-ის ნორმიდან გადახრას აქვს დიაგნოსტიკური (დაავადების განსაზღვრა) და პროგნოზული (დაავადების მიმდინარეობა). აციდოზი არის pH-ის ცვლა მჟავე მხარეს, pH მცირდება, წყალბადის იონების კონცენტრაცია იზრდება. ალკალოზი - pH გადადის ტუტე რეგიონში, pH იზრდება, წყალბადის იონების კონცენტრაცია მცირდება. სისხლის pH-ის დროებითი გადახრა ნორმიდან მეათედებით იწვევს ორგანიზმში სერიოზულ დარღვევებს. სისხლის pH-ის ხანგრძლივი მერყეობა შეიძლება ფატალური იყოს. სისხლის pH-ის გადახრები შეიძლება იყოს 6,8 - 8, ცვლილებები ამ ინტერვალის გარეთ ნებისმიერი მიმართულებით შეუთავსებელია სიცოცხლესთან. კომბინირებული და იზოლირებული პროტოლიზური წონასწორობა. პროტოლიზური პროცესები შექცევადი რეაქციებია. პროტოლიზური წონასწორობა მიკერძოებულია სუსტი მჟავებისა და ფუძეების წარმოქმნისკენ. ისინი შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც კონკურენცია სხვადასხვა სიძლიერის ფუძეებს შორის პროტონის ფლობისთვის. ისინი საუბრობენ იზოლირებულ და კომბინირებულ წონასწორობაზე. თუ რამდენიმე ერთდროულად არსებული წონასწორობა ერთმანეთისგან დამოუკიდებელია, მათ იზოლირებულს უწოდებენ. წონასწორობის ცვლილება ერთ მათგანში არ იწვევს წონასწორობის პოზიციის ცვლილებას მეორეში. თუ ერთ-ერთ მათგანში წონასწორობის ცვლილება იწვევს წონასწორობის ცვლილებას მეორეში, მაშინ ჩვენ ვსაუბრობთ კომბინირებულ (კონიუგატებულ, კონკურენტულ) წონასწორობაზე. კომბინირებული წონასწორობის მქონე სისტემებში დომინანტური პროცესია ის, რომელიც ხასიათდება წონასწორობის მუდმივის უფრო დიდი მნიშვნელობით. მეორე პროცესი იქნება უპირატესი, რადგან მისი წონასწორობის მუდმივი უფრო მეტია ვიდრე პირველი პროცესის წონასწორობის მუდმივი. წონასწორობა მეორე პროცესში უფრო მეტად მარჯვნივ არის გადატანილი, რადგან მეთილამინი უფრო ძლიერი ბაზაა ვიდრე ამიაკი, NH 4 + უფრო ძლიერი მჟავაა ვიდრე CH 3 NH 3 +. დასკვნა: უფრო ძლიერი ფუძე თრგუნავს სუსტი ფუძის იონიზაციას. ამიტომ, როდესაც ამიაკისა და მეთილამინის ნარევს ემატება მცირე რაოდენობით მარილმჟავა, მეთილამინი ძირითადად პროტონაციას განიცდის. და ასევე: უძლიერესი მჟავა თრგუნავს სუსტი მჟავების იონიზაციას. ასე რომ, მარილმჟავა, რომელიც გვხვდება კუჭის წვენში, აფერხებს ძმარმჟავას (მოდის საკვებთან ერთად) ან აცეტილსალიცილის მჟავას (წამალი) იონიზაციას. ______________________________________________________________ ამრიგად, ამ თეორიის მიხედვით მჟავა არის ნებისმიერი ნივთიერება, რომლის მოლეკულებს (იონების ჩათვლით) შეუძლიათ პროტონის დონაცია, ე.ი. იყავი პროტონის დონორი; ფუძე არის ნებისმიერი ნივთიერება, რომლის მოლეკულებს (იონების ჩათვლით) შეუძლიათ პროტონის მიმაგრება, ე.ი. იყოს პროტონის მიმღები; ამფოლიტი არის ნებისმიერი ნივთიერება, რომელიც არის პროტონების დონორიც და მიმღებიც. ეს თეორია ხსნის არა მხოლოდ ნეიტრალური მოლეკულების, არამედ იონების მჟავა-ტუტოვან თვისებებს. მჟავა, რომელიც ჩუქნის პროტონს, იქცევა ფუძედ, რომელიც შერწყმულია ამ მჟავასთან. "მჟავა" და "ბაზის" ცნებები ფარდობითი ცნებებია, რადგან ერთსა და იმავე ნაწილაკებს - მოლეკულებს ან იონებს - შეუძლიათ გამოავლინონ როგორც ძირითადი, ასევე მჟავე თვისებები, ეს დამოკიდებულია პარტნიორზე. პროტოლიზურ წონასწორობაში წარმოიქმნება მჟავა-ტუტოვანი წყვილი. პროტონის თეორიის მიხედვით, ჰიდროლიზის, იონიზაციისა და ნეიტრალიზაციის რეაქციები არ განიხილება როგორც განსაკუთრებული ფენომენი, არამედ განიხილება პროტონების ჩვეულებრივ გადასვლად მჟავიდან ფუძეზე. ნაწილაკი A წარმოიქმნება წყალბადის იონის გამოყოფის შემდეგ
ეწოდება მოცემულ მჟავასთან შეერთებულ ფუძეს, რადგან. მას შეუძლია H + იონის ხელახლა მიბმა საკუთარ თავს.
პროტოლიზური თეორიის მიხედვით, მჟავები და ფუძეები შეიძლება იყოს სამი სახის: ნეიტრალური, ანიონური და კატიონური. პირველის როლს ასრულებენ ნეიტრალური მოლეკულები, რომლებსაც შეუძლიათ H + იონის მიცემა ან მიმაგრება, მაგალითად: HCl, H 2 SO 4, HNO 3 (მჟავები); NH 3, CH 3 -O-CH 3 (ბაზები). ანიონური ფუძეები და მჟავებიარის უარყოფითად დამუხტული იონები, მაგალითად: HSO 4 -, HPO 4 2-, HS - (მჟავები); OH -, Cl -, NO 3 - (ბაზები). როლებში კათიონური ფუძეები და მჟავებიდადებითად დამუხტული იონები მოქმედებენ, მაგალითად: NH 4 +, H 3 O + (მჟავები); H 2 N–NH 3 +, H 2 N– (CH 2) 2 –NH 3 + (ბაზები). ბევრ ნაწილაკს (როგორც მოლეკულებს, ასევე იონებს) გააჩნია ამფოტერული თვისებები, ე.ი. პირობებიდან გამომდინარე, მათ შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც მჟავა, ასევე ბაზის სახით, მაგალითად: H 2 O, NH 3, HSO 4 -, H 2 N–NH 3 + და ა.შ. ამ ნაერთებს ამფიპროტიკი ან ამფოლიტები ეწოდება. მიუხედავად იმისა, რომ ბრონსტედ-ლოურის თეორია უფრო სრულყოფილია ვიდრე არენიუსის თეორია, მას ასევე აქვს გარკვეული ნაკლოვანებები და არ არის ყოვლისმომცველი. ასე რომ, ის არ გამოიყენება ბევრ ნივთიერებაზე, რომლებიც ავლენენ მჟავას ფუნქციას, მაგრამ არ შეიცავს H + იონებს მათ შემადგენლობაში, მაგალითად: BCl 3, AlCl 3, BF 3, FeCl 3 და ა.შ.

სადაც: K a – მჟავიანობის მუდმივი; K p არის წონასწორობის მუდმივი.

იქ მჟავა უფრო ძლიერია, მით უფრო დიდია მჟავიანობის მუდმივი. ხშირად გამოიყენება pKa მნიშვნელობები. რაც უფრო მცირეა pKa მნიშვნელობა, მით უფრო ძლიერია მჟავა.

pK a = -lgK ა

მაგალითად, ფენოლის pK a = 10, ეთანოლის pK a = 16. ეს ნიშნავს, რომ ფენოლი სიდიდის ექვსი რიგით (მილიონჯერ) უფრო ძლიერი მჟავაა, ვიდრე ეთილის სპირტი.

საფუძვლიანობა შეიძლება გამოიხატოს pK b-ით.

RKb = 14 - pKა

მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ წყლის pKa არის 15.7. ყველა ნივთიერებას, რომელსაც აქვს pKa წყალზე მეტი, არ შეუძლია გამოავლინოს მჟავე თვისებები წყალხსნარებში. წყალი, როგორც უფრო ძლიერი მჟავა, აფერხებს სუსტი მჟავების დისოციაციას. ვინაიდან ორგანული ნაერთების უმეტესობის მჟავე თვისებები ბევრჯერ სუსტია, ვიდრე წყლისა, შემუშავებულია პოლაროგრაფიული მიდგომა მათი მჟავიანობის შესაფასებლად (I.P. Beletskaya et al.). ის იძლევა მჟავიანობის შეფასებას pKa = 50-მდე, თუმცა ძალიან სუსტი მჟავებისთვის pKa მნიშვნელობები შეიძლება შეფასდეს მხოლოდ ძალიან უხეშად.

მჟავიანობის ხარისხობრივი შეფასება ძალზე მნიშვნელოვანია როგორც სტრუქტურის მსგავსი ნივთიერებების სერიაში, ასევე სხვადასხვა კლასის ნაერთებისთვის. მჟავის უნარი პროტონის შემოწირულობასთან არის დაკავშირებული მიღებული ანიონის სტაბილურობასთან. რაც უფრო სტაბილურია მიღებული ანიონი, მით ნაკლებია მისი სურვილი დაიპყროს პროტონი უკან და გადაიქცეს ნეიტრალურ მოლეკულად. ანიონის შედარებითი სტაბილურობის შეფასებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული რამდენიმე ფაქტორი.

ატომის ბუნება, რომელიც აძლევს პროტონს.რაც უფრო ადვილად კარგავს ატომი პროტონს, მით უფრო მაღალია მისი ელექტრონეგატიურობა და პოლარიზება. ამრიგად, მჟავების სერიაში, დისოციაციის უნარი მცირდება შემდეგნაირად:

S-თ>O-H>-N-თ>C-ჰ

ეს სერია სრულყოფილად ემთხვევა პერიოდული ცხრილიდან ცნობილი ატომების თვისებებს.

გარემოს გავლენა.თუ სტრუქტურით მსგავსი ნივთიერებები შედარებულია, შეფასება ხორციელდება ელექტრონის სიმკვრივის შედარებით იმ ატომზე, რომელმაც შემოიღო პროტონი. ყველა სტრუქტურული ფაქტორი, რომელიც ხელს უწყობს მუხტის შემცირებას, ასტაბილურებს ანიონს, ხოლო მუხტის მატება დესტაბილიზაციას ახდენს. ამრიგად, ყველა მიმღები ზრდის მჟავიანობას, ყველა დონორი ამცირებს მას.

ეს ხდება იმისდა მიუხედავად, თუ რა ეფექტი იწვევს ელექტრონის გადაცემის (ინდუქციური თუ მეზომერული) ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილებას.

გადაჭრის ეფექტი.ხსნარი (გამხსნელის მოლეკულებთან ურთიერთქმედება) ზრდის ანიონის სტაბილურობას ანიონსა და გამხსნელის მოლეკულებს შორის ჭარბი ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილების გამო. ზოგადად, ნიმუში ასეთია:

რაც უფრო პოლარულია გამხსნელი, მით უფრო ძლიერია ხსნარი;

რაც უფრო პატარაა იონი, მით უკეთესად იხსნება იგი.

საფუძვლიანობა ბრონსტედის მიხედვით არის ნივთიერების უნარი, უზრუნველყოს თავისი წყვილი ელექტრონები პროტონთან ურთიერთქმედებისთვის. როგორც წესი, ეს არის ნივთიერებები, რომლებიც შეიცავს მოლეკულაში აზოტის, ჟანგბადის და გოგირდის ატომებს.

რაც უფრო სუსტია ძირითადი ცენტრი ინახავს ელექტრონების წყვილს, მით უფრო მაღალია ბაზისურობა. Მიყოლებით

R3-N >R2O>R2ს

საბაზისო მცირდება. ეს თანმიმდევრობა ადვილი დასამახსოვრებელია "NOS" მნემონური წესის გამოყენებით.

არსებობს კავშირი ბრონსტედის ფუძეებს შორის: ანიონები უფრო ძლიერი ფუძეებია, ვიდრე შესაბამისი ნეიტრალური მოლეკულები. მაგალითად, ჰიდროქსიდის ანიონი (-OH) უფრო ძლიერი ბაზაა ვიდრე წყალი (H 2 O). როდესაც ფუძე ურთიერთქმედებს პროტონთან, ონიუმის კათიონები შეიძლება წარმოიქმნას:

R 3 O + - ოქსონიუმის კატიონი;

NR 4 + - ამონიუმის კატიონი;

· R 3 S + - სულფონიუმის კატიონი.

მსგავსი სტრუქტურის მქონე ნივთიერებებში ბაზისურობის ხარისხობრივი შეფასება ხორციელდება იმავე ლოგიკით, როგორც მჟავიანობის შეფასება, მაგრამ საპირისპირო ნიშნით.

აქედან გამომდინარე, ყველა მიმღები შემცვლელი ამცირებს მათ საფუძველს, ყველა დონორი შემცვლელი ზრდის მათ ფუძეულობას.

ლუისის მჟავები და ფუძეები

ლუისის ფუძეები არიან ელექტრონული წყვილის დონორები, ისევე როგორც ბრონსტედი.

მჟავების ლუისის განმარტება მკვეთრად განსხვავდება ჩვეულებრივისგან (ბრონსტედის მიხედვით). ლუისის მიხედვით, ლუისის მჟავა არის ნებისმიერი მოლეკულა ან იონი, რომელსაც აქვს თავისუფალი ორბიტალი, რომელიც შეიძლება შეივსოს ელექტრონული წყვილით ურთიერთქმედების შედეგად. თუ ბრონსტედის აზრით, მჟავა არის პროტონის დონორი, მაშინ ლუისის მიხედვით, თავად პროტონი (H +) არის მჟავა, რადგან მისი ორბიტალი ცარიელია. ლუისის მჟავები ბევრია: Na +, Mg 2+, SnCl 4, SbCl 5, AlCl 3, BF 3, FeBr 3 და ა.შ. ლუისის თეორია საშუალებას იძლევა მრავალი რეაქცია აღიწეროს, როგორც მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედება. Მაგალითად:

ხშირად ლუისის მჟავებთან რეაქციებში მონაწილეობენ ორგანული ნაერთები, რომლებიც წყვილი p-ელექტრონების დონორია:

ორგანულ ქიმიაში მიღებულია შემდეგი:

· თუ გამოიყენება ტერმინი „მჟავა“, ეს ნიშნავს ბრონსტედის მჟავას;

თუ ტერმინი "მჟავა" გამოიყენება ლუისის გაგებით, ისინი ამბობენ "ლუის მჟავა".

ლექცია #5

ნახშირწყალბადები

ალკანები

· ჰომოლოგიური სერიები, ნომენკლატურა, იზომერიზმი, ალკილის რადიკალები. ალკანის მოლეკულების ელექტრონული სტრუქტურა, sp 3 ჰიბრიდიზაცია, s-ბმა. C-C და C-H ბმის სიგრძე, ბმის კუთხეები, ბმის ენერგია. ორგანული ნივთიერებების სივრცითი იზომერიზმი. sp 3 ჰიბრიდირებული ნახშირბადის ატომებით მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურის გამოსახვის მეთოდები. ალკანების სპექტრული მახასიათებლები. ალკანების ფიზიკური თვისებები და მათი ცვლილებების ნიმუშები ჰომოლოგიურ სერიაში.

ალკანები (გაჯერებული აციკლური ნაერთები, პარაფინები)

ალკანები არის ნახშირწყალბადები ატომების ღია ჯაჭვით, რომელიც შეესაბამება ფორმულას C n H 2 n + 2, სადაც ნახშირბადის ატომები ურთიერთდაკავშირებულია მხოლოდ σ-ბმებით.

ტერმინი „გაჯერებული“ ნიშნავს, რომ ასეთი ნივთიერების მოლეკულაში თითოეული ნახშირბადი ასოცირდება ატომების მაქსიმალურ შესაძლო რაოდენობასთან (ოთხი ატომით).

მეთანის აგებულება დეტალურად არის აღწერილი No2 ლექციაში.

იზომერიზმი, ნომენკლატურა

ჰომოლოგიური სერიის პირველი სამი წევრი (მეთანი, ეთანი და პროპანი) არსებობს როგორც ერთი სტრუქტურული იზომერი. ბუტანიდან დაწყებული, იზომერების რაოდენობა სწრაფად იზრდება: პენტანს აქვს სამი იზომერი, ხოლო დეკანს (C 10 H 22) უკვე აქვს 75.

თავი 20

20.1. მოქმედი მასების კანონი

თქვენ გაეცანით მასის მოქმედების კანონს შექცევადი ქიმიური რეაქციების წონასწორობის შესწავლით (თავი 9 § 5). შეგახსენებთ, რომ მუდმივ ტემპერატურაზე შექცევადი რეაქციისთვის

ა A+ ბბ დ D+ ვფ

მასის მოქმედების კანონი გამოიხატება განტოლებით

მოგეხსენებათ, რომ მასობრივი მოქმედების კანონის გამოყენებისას მნიშვნელოვანია იცოდეთ რა აგრეგაციის მდგომარეობაში არიან რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებები. მაგრამ არა მხოლოდ ეს: მნიშვნელოვანია მოცემულ ქიმიურ სისტემაში ფაზების რაოდენობა და თანაფარდობა. ფაზების რაოდენობის მიხედვით, რეაქციები იყოფა ჰომოფაზური, და ჰეტეროფაზა.ჰეტეროფაზიებს შორის, მყარი ფაზარეაქციები.

ჰომოფაზური რეაქციაქიმიური რეაქცია, რომელშიც ყველა მონაწილე ერთსა და იმავე ფაზაშია.

ასეთი ფაზა შეიძლება იყოს აირების ნარევი (გაზის ფაზა), ან თხევადი ხსნარი (თხევადი ფაზა). ამ შემთხვევაში, რეაქციაში მონაწილე ყველა ნაწილაკს (A, B, D და F) აქვს უნარი შეასრულოს ქაოტური მოძრაობა ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად და შექცევადი რეაქცია მიმდინარეობს რეაქციის სისტემის მთელ მოცულობაში. ცხადია, ასეთი ნაწილაკები შეიძლება იყოს აირისებრი ნივთიერებების მოლეკულები, ან მოლეკულები ან იონები, რომლებიც ქმნიან სითხეს. შექცევადი ჰომოფაზური რეაქციების მაგალითებია ამიაკის სინთეზის რეაქციები, წყალბადში ქლორის წვა, რეაქცია ამიაკის და წყალბადის სულფიდს შორის წყალხსნარში და ა.შ.

თუ რეაქციაში მონაწილე ერთი ნივთიერება მაინც განსხვავებულ ფაზაშია, ვიდრე დანარჩენი ნივთიერებები, მაშინ შექცევადი რეაქცია მიმდინარეობს მხოლოდ ინტერფეისზე და ეწოდება ჰეტეროფაზას რეაქციას.

ჰეტეროფაზიური რეაქცია- ქიმიური რეაქცია, რომლის მონაწილეები სხვადასხვა ფაზაში არიან.

შექცევადი ჰეტეროფაზიური რეაქციები მოიცავს რეაქციებს, რომელშიც შედის აირისებრი და მყარი ნივთიერებები (მაგალითად, კალციუმის კარბონატის დაშლა), თხევადი და მყარი ნივთიერებები (მაგალითად, ნალექი ბარიუმის სულფატის ხსნარიდან ან თუთიის რეაქცია მარილმჟავასთან), აგრეთვე აირისებრი და თხევადი ნივთიერებები.

ჰეტეროფაზის რეაქციების განსაკუთრებული შემთხვევაა მყარი ფაზის რეაქციები, ანუ რეაქციები, რომელშიც ყველა მონაწილე მყარია.

სინამდვილეში, განტოლება (1) მოქმედებს ნებისმიერი შექცევადი რეაქციისთვის, მიუხედავად იმისა, რომელ ჩამოთვლილ ჯგუფს მიეკუთვნება იგი. მაგრამ ჰეტეროფაზის რეაქციაში, ნივთიერებების წონასწორული კონცენტრაციები უფრო მოწესრიგებულ ფაზაში არის მუდმივი და შეიძლება გაერთიანდეს წონასწორობის მუდმივში (იხ. თავი 9 § 5).

ასე რომ, ჰეტეროფაზის რეაქციისთვის

ა A g+ ბ B კრ დ D r+ ვ F კრ

მიმართებით გამოისახება მასობრივი მოქმედების კანონი

ამ თანაფარდობის ტიპი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი ნივთიერებები მონაწილეობენ რეაქციაში მყარ ან თხევად მდგომარეობაში (თხევადი, თუ დანარჩენი ნივთიერებები აირებია).

მასის მოქმედების კანონის (1) და (2) გამონათქვამებში მოლეკულების ან იონების ფორმულები კვადრატულ ფრჩხილებში ნიშნავს ამ ნაწილაკების წონასწორულ კონცენტრაციას გაზში ან ხსნარში. ამ შემთხვევაში, კონცენტრაციები არ უნდა იყოს დიდი (არაუმეტეს 0,1 მოლ/ლ), ვინაიდან ეს კოეფიციენტები მოქმედებს მხოლოდ იდეალური გაზებისა და იდეალური ხსნარებისთვის. (მაღალი კონცენტრაციის დროს მასის მოქმედების კანონი ძალაში რჩება, მაგრამ კონცენტრაციის ნაცვლად უნდა გამოვიყენოთ სხვა ფიზიკური რაოდენობა (ე.წ. აქტივობა), რომელიც ითვალისწინებს გაზის ნაწილაკებს ან ხსნარებს შორის ურთიერთქმედებას. აქტივობა არ არის კონცენტრაციის პროპორციული. ).

მასის მოქმედების კანონი გამოიყენება არა მხოლოდ შექცევადი ქიმიური რეაქციებისთვის, არამედ მრავალი შექცევადი ფიზიკური პროცესიც ემორჩილება მას, მაგალითად, ცალკეული ნივთიერებების შუალედური წონასწორობა აგრეგაციის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლისას. ასე რომ, აორთქლების შექცევადი პროცესი - წყლის კონდენსაცია შეიძლება გამოისახოს განტოლებით

H 2 O f H 2 O გ

ამ პროცესისთვის ჩვენ შეგვიძლია დავწეროთ წონასწორობის მუდმივის განტოლება:

შედეგად მიღებული თანაფარდობა ადასტურებს, კერძოდ, ფიზიკიდან თქვენთვის ცნობილი მტკიცებას, რომ ჰაერის ტენიანობა დამოკიდებულია ტემპერატურასა და წნევაზე.

20.2. ავტოპროტოლიზის მუდმივი (იონური პროდუქტი)

თქვენთვის ცნობილი მასობრივი მოქმედების კანონის კიდევ ერთი გამოყენება არის ავტოპროტოლიზის რაოდენობრივი აღწერა (თავი X § 5). იცით თუ არა, რომ სუფთა წყალი ჰომოფაზის წონასწორობაშია?

2H 2 OH 3 O + + OH -

რომლის რაოდენობრივი აღწერისთვის შეგიძლიათ გამოიყენოთ მასობრივი მოქმედების კანონი, რომლის მათემატიკური გამოხატულებაა ავტოპროტოლიზის მუდმივიწყლის (იონური პროდუქტი).

ავტოპროტოლიზი დამახასიათებელია არა მხოლოდ წყლისთვის, არამედ მრავალი სხვა სითხეებისთვის, რომელთა მოლეკულები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული წყალბადის ბმებით, მაგალითად, ამიაკის, მეთანოლისა და წყალბადის ფტორიდისთვის:

2NH 3 NH 4 + + NH 2 -	კ(NH 3) = 1.91. 10 –33 (-50 o С-ზე);
2CH 3 OH CH 3 OH 2 + + CH 3 O -	კ(CH 3 OH) = 4.90. 10–18 (25 o C-ზე);
2HF H 2 F + + F -	კ(HF) = 2.00 . 10–12 (0 o C-ზე).

ამ და მრავალი სხვა ნივთიერებისთვის ცნობილია ავტოპროტოლიზის მუდმივები, რომლებიც მხედველობაში მიიღება სხვადასხვა ქიმიური რეაქციისთვის გამხსნელის არჩევისას.

სიმბოლო ხშირად გამოიყენება ავტოპროტოლიზის მუდმივის აღსანიშნავად კ ს.

ავტოპროტოლიზის მუდმივი არ არის დამოკიდებული თეორიაზე, რომელშიც განიხილება ავტოპროტოლიზი. წონასწორობის მუდმივების მნიშვნელობები, პირიქით, დამოკიდებულია მიღებულ მოდელზე. ჩვენ ამას დავამოწმებთ წყლის ავტოპროტოლიზის აღწერილობის შედარებით პროტოლიზური თეორიის (მარცხენა სვეტი) და ელექტროლიტური დისოციაციის მოძველებული, მაგრამ ჯერ კიდევ ფართოდ გამოყენებული თეორიის მიხედვით (მარჯვენა სვეტი):

ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის მიხედვით, ვარაუდობდნენ, რომ წყლის მოლეკულები ნაწილობრივ იშლება (იხრწნება) წყალბადის იონებად და ჰიდროქსიდის იონებად. თეორია არ ხსნიდა ამ „დაშლის“ არც მიზეზებს და არც მექანიზმს. სახელწოდება "ავტოპროტოლიზის მუდმივი" ჩვეულებრივ გამოიყენება პროტოლიზურ თეორიაში, ხოლო "იონური პროდუქტი" ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიაში.

20.3. მჟავიანობის და ბაზისურობის მუდმივები. წყალბადის მაჩვენებელი

მასის მოქმედების კანონი ასევე გამოიყენება სხვადასხვა ნივთიერების მჟავა-ტუტოვანი თვისებების გასაზომად. პროტოლიზურ თეორიაში ამისათვის გამოიყენება მჟავიანობის და ფუძეობის მუდმივები, ხოლო ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიაში - დისოციაციის მუდმივები.

როგორ ხსნის პროტოლიზური თეორია ქიმიკატების მჟავა-ტუტოვან თვისებებს, თქვენ უკვე იცით (თ. XII § 4). მოდით შევადაროთ ეს მიდგომა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის მიდგომას შექცევადი ჰომოფაზის რეაქციის მაგალითის გამოყენებით ჰიდროციანმჟავას HCN წყალთან, სუსტი მჟავით (მარცხნივ - პროტოლიზური თეორიის მიხედვით, მარჯვნივ - თეორიის მიხედვით ელექტროლიტური დისოციაციის):

HCN + H 2 O H 3 O + + CN - კკ(HCN) = K C. == 4.93. 10–10 მოლ/ლ

HCN H + + CN – წონასწორობის მუდმივი K Cამ შემთხვევაში ეწოდება დისოციაციის მუდმივი(ან იონიზაციის მუდმივი), აღინიშნება TOდა უდრის პროტოლიზურ თეორიაში მჟავიანობის მუდმივას. K = 4.93. 10–10 მოლ/ლ

ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიაში სუსტი მჟავის () პროტოლიზის ხარისხს უწოდებენ დისოციაციის ხარისხი(თუ მხოლოდ ეს თეორია მოცემულ ნივთიერებას მჟავად მიიჩნევს).

პროტოლიზურ თეორიაში, ფუძის დასახასიათებლად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ მისი ბაზისურობის მუდმივი, ან შეგიძლიათ გაუმკლავდეთ კონიუგირებული მჟავას მჟავიანობის მუდმივას. ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიაში ბაზებად ითვლებოდა მხოლოდ ნივთიერებები, რომლებიც ხსნარში იშლება კატიონში და ჰიდროქსიდის იონებში, ამიტომ, მაგალითად, ვარაუდობდნენ, რომ ამიაკის ხსნარი შეიცავს "ამონიუმის ჰიდროქსიდს", ხოლო მოგვიანებით - ამიაკის ჰიდრატს.

NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH - K O (NH 3) \u003d K C . = 1.74. 10–5 მოლ/ლ

NH3. H 2 O NH 4 + + OH - წონასწორობის მუდმივი K Cდა ამ შემთხვევაში ეწოდება დისოციაციის მუდმივი, აღინიშნება TOდა უდრის საფუძვლიანობის მუდმივას. K = 1.74. 10–5 მოლ/ლ ამ თეორიაში არ არსებობს კონიუგირებული მჟავის კონცეფცია. ამონიუმის იონი არ ითვლება მჟავად. ამონიუმის მარილების ხსნარებში მჟავე გარემო აიხსნება ჰიდროლიზით.

ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიაში კიდევ უფრო რთულია სხვა ნივთიერებების ძირითადი თვისებების აღწერა, რომლებიც არ შეიცავს ჰიდროქსილებს, მაგალითად, ამინებს (მეთილამინი CH 3 NH 2, ანილინი C 6 H 5 NH 2 და ა.შ.).

ხსნარების მჟავე და ძირითადი თვისებების დასახასიათებლად გამოიყენება სხვა ფიზიკური რაოდენობა - pH მნიშვნელობა(აღნიშნულია pH-ით, წაიკითხეთ "ph"). ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის ფარგლებში წყალბადის ინდექსი განისაზღვრა შემდეგნაირად:

pH = -ლგ

უფრო ზუსტი განმარტება, ხსნარში წყალბადის იონების არარსებობის და საზომი ერთეულების ლოგარითმების აღების შეუძლებლობის გათვალისწინებით:

pH = –lg ()

უფრო სწორი იქნება ამ მნიშვნელობას დავარქვათ "ოქსონიუმი" და არა pH მნიშვნელობა, მაგრამ ეს სახელი არ გამოიყენება.

იგი განისაზღვრება წყალბადის მსგავსად ჰიდროქსიდის ინდექსი(მინიშნება pOH, წაიკითხეთ "პე ოაშ").

pOH = -lg ()

წყალბადისა და ჰიდროქსიდის ინდექსებისთვის გამოსახულებებში რაოდენობის რიცხობრივი მნიშვნელობის აღმნიშვნელი ხვეული ფრჩხილები ძალიან ხშირად არ არის განთავსებული, დაგვავიწყდეს, რომ შეუძლებელია ფიზიკური სიდიდეების ლოგარითმის აღება.

ვინაიდან წყლის იონური პროდუქტი მუდმივი მნიშვნელობაა არა მხოლოდ სუფთა წყალში, არამედ მჟავებისა და ფუძეების განზავებულ ხსნარებში, წყალბადის და ჰიდროქსიდის ინდექსები ურთიერთდაკავშირებულია:

K (H 2 O) \u003d \u003d 10 -14 მოლი 2 / ლ 2
lg () = lg () + lg () = -14
pH + pOH = 14

სუფთა წყალში = = 10-7 მოლ/ლ, შესაბამისად, pH = pOH = 7.

მჟავა ხსნარში (მჟავე ხსნარში) არის ოქსონიუმის იონების ჭარბი რაოდენობა, მათი კონცენტრაცია 10-7 მოლ/ლ-ზე მეტია და, შესაბამისად, pH.< 7.

ფუძე ხსნარში (ტუტე ხსნარში), პირიქით, ჭარბობს ჰიდროქსიდის იონები და, შესაბამისად, ოქსონიუმის იონების კონცენტრაცია 10-7 მოლ/ლ-ზე ნაკლებია; ამ შემთხვევაში pH > 7.

20.4. ჰიდროლიზის მუდმივი

ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის ფარგლებში ცალკე პროცესად განიხილება შექცევადი ჰიდროლიზი (მარილების ჰიდროლიზი), ხოლო გამოყოფენ ჰიდროლიზის შემთხვევებს.

• ძლიერი ფუძისა და სუსტი მჟავის მარილები
• სუსტი ფუძისა და ძლიერი მჟავის მარილები და
• სუსტი ფუძისა და სუსტი მჟავის მარილები.

განვიხილოთ ეს შემთხვევები პარალელურად პროტოლიზური თეორიის ფარგლებში და ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის ფარგლებში.

ძლიერი ფუძის მარილი და სუსტი მჟავა

როგორც პირველი მაგალითი, განვიხილოთ KNO 2-ის ჰიდროლიზი, ძლიერი ფუძის მარილი და სუსტი მონობაზური მჟავა.

K +, NO 2 - და H 2 O. NO 2 - არის სუსტი ფუძე, ხოლო H 2 O არის ამფოლიტი, შესაბამისად, შესაძლებელია შექცევადი რეაქცია NO 2 - + H 2 O HNO 2 + OH -, რომლის წონასწორობა აღწერილია ნიტრიტის იონის ბაზისურობის მუდმივით და შეიძლება გამოიხატოს აზოტის მჟავას მჟავიანობის მუდმივობით: K o (NO 2 -) \u003d

როდესაც ეს ნივთიერება იხსნება, ის შეუქცევად იშლება K + და NO 2 - იონებად: KNO 2 = K + + NO 2 - H 2 O H + + OH - ხსნარში H + და NO 2 - იონების ერთდროული არსებობით, ხდება შექცევადი რეაქცია. H + + NO 2 - HNO 2 NO 2 - + H 2 O HNO 2 + OH - ჰიდროლიზის რეაქციის წონასწორობა აღწერილია ჰიდროლიზის მუდმივით ( კ თ) და შეიძლება გამოიხატოს დისოციაციის მუდმივის ( TOე) აზოტის მჟავა: K h = კკ . =

როგორც ხედავთ, ამ შემთხვევაში ჰიდროლიზის მუდმივი უდრის საბაზისო ნაწილაკების ბაზისურობის მუდმივას.

იმისდა მიუხედავად, რომ შექცევადი ჰიდროლიზი ხდება მხოლოდ ხსნარში, ის მთლიანად "ჩახშობილია" წყლის ამოღებისას და, შესაბამისად, ამ რეაქციის პროდუქტების მიღება შეუძლებელია, ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის ფარგლებში, მოლეკულური ჰიდროლიზის განტოლებაა. ასევე დაწერილი:

KNO 2 + H 2 O KOH + HNO 2

როგორც სხვა მაგალითი, განვიხილოთ Na 2 CO 3 ჰიდროლიზი, ძლიერი ფუძის მარილი და სუსტი ორფუძიანი მჟავა. მსჯელობის ხაზი აქ ზუსტად იგივეა. ორივე თეორიის ფარგლებში მიიღება იონური განტოლება:

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

პროტოლიზური თეორიის ფარგლებში მას ეწოდება კარბონატული იონური პროტოლიზის განტოლება, ხოლო ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის ფარგლებში - ნატრიუმის კარბონატის ჰიდროლიზის იონური განტოლება.

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

კარბონატული იონის ბაზისურობის მუდმივას TED-ის ჩარჩოში ეწოდება ჰიდროლიზის მუდმივი და გამოიხატება „მეორე ეტაპზე ნახშირმჟავას დისოციაციის მუდმივით“, ანუ ჰიდროკარბონატული იონის მჟავიანობის მუდმივით.

უნდა აღინიშნოს, რომ ამ პირობებში, HCO 3 -, როგორც ძალიან სუსტი ბაზა, პრაქტიკულად არ რეაგირებს წყალთან, რადგან შესაძლო პროტოლიზი თრგუნავს ხსნარში ძალიან ძლიერი ფუძის ნაწილაკების, ჰიდროქსიდის იონების არსებობით.

სუსტი ფუძის მარილი და ძლიერი მჟავა

განვიხილოთ NH 4 Cl-ის ჰიდროლიზი. TED-ის ფარგლებში ეს არის სუსტი მონომჟავური ფუძის მარილი და ძლიერი მჟავა.

ამ ნივთიერების ხსნარში არის ნაწილაკები: NH 4 +, Cl - და H 2 O. NH 4 + არის სუსტი მჟავა, ხოლო H 2 O არის ამფოლიტი, ამიტომ შესაძლებელია შექცევადი რეაქცია NH 4 + + H 2 O NH 3 + H 3 O +, რომლის წონასწორობა აღწერილია ამონიუმის იონის მჟავიანობის მუდმივობით და შეიძლება გამოიხატოს ამიაკის ფუძეობის მუდმივობით: K K (NH 4 +) \u003d

როდესაც ეს ნივთიერება იხსნება, ის შეუქცევად იშლება NH 4 + და Cl - იონებად: NH 4 Cl \u003d NH 4 + + Cl - წყალი სუსტი ელექტროლიტია და შექცევადად იშლება: H 2 O H + + OH - NH 4 + + OH - NH 3. H2O ამ ორი შექცევადი რეაქციის განტოლებების დამატება და მსგავსი ტერმინების მოყვანა, ჩვენ ვიღებთ იონური ჰიდროლიზის განტოლებას. NH 4 + + H 2 O NH 3. H2O+H+ ჰიდროლიზის რეაქციის წონასწორობა აღწერილია ჰიდროლიზის მუდმივით და შეიძლება გამოიხატოს ამიაკის ჰიდრატის დისოციაციის მუდმივობით: K h =

ამ შემთხვევაში, ჰიდროლიზის მუდმივი უდრის ამონიუმის იონის მჟავიანობის მუდმივას. ამიაკის ჰიდრატის დისოციაციის მუდმივი ტოლია ამიაკის ბაზისურობის მუდმივთან.

ჰიდროლიზის მოლეკულური განტოლება (TED-ის ფარგლებში): NH 4 Cl + H 2 O NH 3. H2O + HCl

ამ ტიპის მარილების ჰიდროლიზის რეაქციის კიდევ ერთი მაგალითია ZnCl 2-ის ჰიდროლიზი.

ამ ნივთიერების ხსნარში არის ნაწილაკები: Zn2+ აკ, Cl - და H 2 O. თუთიის იონები არის აკვაკაციები 2+ და არის სუსტი კათიონური მჟავები, ხოლო H 2 O არის ამფოლიტი, შესაბამისად, შესაძლებელია შექცევადი რეაქცია. 2= ​​+ H 2 O + + H 3 O + , რომლის წონასწორობა აღწერილია თუთიის აკვაკაციის მჟავიანობის მუდმივობით და შეიძლება გამოიხატოს ტრიაკვაჰიდროქსინკის იონის ფუძემდებლობის მუდმივობით: K K (2+) = =

როდესაც ეს ნივთიერება იხსნება, ის შეუქცევად იშლება Zn 2+ და Cl- იონებად: ZnCl 2 \u003d Zn 2+ + 2Cl - წყალი სუსტი ელექტროლიტია და შექცევადად იშლება: H 2 O H + + OH - ხსნარში OH - და Zn 2+ იონების ერთდროული არსებობით, ხდება შექცევადი რეაქცია. Zn 2+ + OH - ZnOH + ამ ორი შექცევადი რეაქციის განტოლებების დამატება და მსგავსი ტერმინების მოყვანა, ჩვენ ვიღებთ იონური ჰიდროლიზის განტოლებას. Zn 2+ + H 2 O ZnOH + + H + ჰიდროლიზის რეაქციის წონასწორობა აღწერილია ჰიდროლიზის მუდმივით და შეიძლება გამოიხატოს "თუთიის ჰიდროქსიდის დისოციაციის მუდმივი მეორე ეტაპზე": K h =

ამ მარილის ჰიდროლიზის მუდმივი უდრის თუთიის აკვაკაციის მჟავიანობის მუდმივას, ხოლო თუთიის ჰიდროქსიდის დისოციაციის მუდმივა მეორე საფეხურზე უდრის + იონის ბაზისურობის მუდმივას.

.+ იონი უფრო სუსტი მჟავაა ვიდრე 2+ იონი, ამიტომ იგი პრაქტიკულად არ რეაგირებს წყალთან, ვინაიდან ეს რეაქცია თრგუნავს ხსნარში ოქსონიუმის იონების არსებობის გამო. TED-ის ფარგლებში ეს განცხადება ასე ჟღერს: "თუთიის ქლორიდის ჰიდროლიზი მეორე ეტაპზე პრაქტიკულად არ მიდის".

ჰიდროლიზის მოლეკულური განტოლება (TED-ის ფარგლებში):

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

სუსტი ფუძისა და სუსტი მჟავის მარილი

ამონიუმის მარილების გარდა, ასეთი მარილები ძირითადად წყალში უხსნადია. მაშასადამე, მოდით განვიხილოთ ამ ტიპის რეაქციები ამონიუმის ციანიდის NH 4 CN მაგალითის გამოყენებით.

ამ ნივთიერების ხსნარში არის ნაწილაკები: NH 4 +, CN - და H 2 O. NH 4 + არის სუსტი მჟავა, CN - სუსტი ფუძე, ხოლო H 2 O არის ამფოლიტი, ამიტომ შესაძლებელია ასეთი შექცევადი რეაქციები: 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) სასურველია ბოლო რეაქცია, რადგან მასში, პირველი ორისგან განსხვავებით, წარმოიქმნება სუსტი მჟავა და სუსტი ფუძე. სწორედ ეს რეაქცია მიმდინარეობს უპირატესად წყალში ამონიუმის ციანიდის გახსნისას, მაგრამ ამის დადგენა შეუძლებელია ხსნარის მჟავიანობის შეცვლით. ხსნარის უმნიშვნელო ალკალიზაცია განპირობებულია იმით, რომ მეორე რეაქცია ჯერ კიდევ გარკვეულწილად უფრო სასურველია, ვიდრე პირველი, რადგან ჰიდროციანმჟავას (HCN) მჟავიანობის მუდმივი ბევრად ნაკლებია ამიაკის ფუძეობის მუდმივზე. ამ სისტემაში წონასწორობა ხასიათდება ჰიდროციანმჟავას მჟავიანობის მუდმივით, ამიაკის ფუძემდებლობის მუდმივით და მესამე რეაქციის წონასწორობის მუდმივით: პირველი განტოლებიდან გამოვხატავთ ჰიდროციანმჟავას წონასწორულ კონცენტრაციას, ხოლო მეორე განტოლებიდან - ამიაკის წონასწორულ კონცენტრაციას და ამ რაოდენობებს ვცვლით მესამე განტოლებაში. შედეგად, ჩვენ ვიღებთ

როდესაც ეს ნივთიერება იხსნება, ის შეუქცევად იშლება NH 4 + და CN - იონებად: NH 4 CN \u003d NH 4 + + CN - წყალი სუსტი ელექტროლიტია და შექცევადად იშლება: H 2 O H + + OH - ხსნარში OH - და NH 4 + იონების ერთდროული არსებობით, ხდება შექცევადი რეაქცია. NH 4 + + OH - NH 3. H2O და H + და CN - იონების ერთდროული არსებობით, კიდევ ერთი შექცევადი რეაქცია მიმდინარეობს ამ სამი შექცევადი რეაქციის განტოლებების მიმატებით და მსგავსი ტერმინების მოყვანით, მივიღებთ იონური ჰიდროლიზის განტოლებას. NH 4 + + CN - + H 2 O NH 3. H2O + HCN ჰიდროლიზის მუდმივის ფორმა ამ შემთხვევაში შემდეგია: K h = და ეს შეიძლება გამოიხატოს ამიაკის ჰიდრატის დისოციაციის მუდმივობით და ჰიდროციანმჟავას დისოციაციის მუდმივით: K h =

ჰიდროლიზის მოლეკულური განტოლება (TED-ის ფარგლებში):

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

20.5. ხსნადობის მუდმივი (ხსნადობის პროდუქტი)

წყალში მყარი ნივთიერების ქიმიური დაშლის პროცესი (და არა მხოლოდ წყალში) შეიძლება გამოისახოს განტოლებით. მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდის დაშლის შემთხვევაში:

NaCl cr + ( ნ+მ)H 2 O = + + -

ეს განტოლება ცალსახად აჩვენებს, რომ ნატრიუმის ქლორიდის დაშლის ყველაზე მნიშვნელოვანი მიზეზი არის Na + და Cl - იონების ჰიდრატაცია.

გაჯერებულ ხსნარში დამყარებულია ჰეტეროფაზის წონასწორობა:

NaCl cr + ( ნ+მ)H 2 O + + -,

რომელიც ემორჩილება მასობრივი მოქმედების კანონს. მაგრამ, რადგან ნატრიუმის ქლორიდის ხსნადობა საკმაოდ მნიშვნელოვანია, წონასწორობის მუდმივის გამოხატულება ამ შემთხვევაში შეიძლება დაიწეროს მხოლოდ იონების აქტივობების გამოყენებით, რომლებიც შორს არის ყოველთვის ცნობილი.

ცუდად ხსნადი (ან პრაქტიკულად უხსნადი ნივთიერების) ხსნარში წონასწორობის შემთხვევაში, გაჯერებულ ხსნარში წონასწორობის მუდმივის გამოხატულება შეიძლება დაიწეროს წონასწორული კონცენტრაციების გამოყენებით. მაგალითად, წონასწორობისთვის ვერცხლის ქლორიდის გაჯერებულ ხსნარში

AgCl cr + ( ნ+მ)H 2 O + + -

ვინაიდან წყლის წონასწორული კონცენტრაცია განზავებულ ხსნარში თითქმის მუდმივია, შეგვიძლია დავწეროთ

K G (AgCl) = K C . ნ+მ = .

იგივე გამარტივდა

K G (AgCl) = ან კ G(AgCl) =

შედეგად მიღებული მნიშვნელობა ( კდ) დასახელებულია ჰიდრატაციის მუდმივები(ნებისმიერი და არა მხოლოდ წყალხსნარის შემთხვევაში - ამოხსნის მუდმივები).

ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის ფარგლებში, წონასწორობა AgCl ხსნარში იწერება შემდეგნაირად:

AgCl cr Ag + + Cl –

შესაბამისი მუდმივი ეწოდება ხსნადობის პროდუქტიდა აღინიშნება ასოებით PR.

PR (AgCl) =

ფორმულის ერთეულში კათიონებისა და ანიონების თანაფარდობიდან გამომდინარე, ხსნადობის მუდმივის გამოხატულება (ხსნადობის პროდუქტი) შეიძლება განსხვავებული იყოს, მაგალითად:

ზოგიერთი ცუდად ხსნადი ნივთიერების ჰიდრატაციის მუდმივების (ხსნადობის პროდუქტების) მნიშვნელობები მოცემულია დანართ 15-ში.

ხსნადობის პროდუქტის ცოდნა, ადვილია გამოვთვალოთ ნივთიერების კონცენტრაცია გაჯერებულ ხსნარში. მაგალითები:

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

PR (BaSO 4) \u003d \u003d 1.8. 10–10 მოლი 2/ლ 2.

c(BaSO4) = = = = = 1.34. 10–5 მოლ/ლ.

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

PR \u003d 2 \u003d 6.3. 10 –6 მოლი 3 /ლ 3 .

2 PR = (2) 2 = 4 3

გ == = = 1.16. 10-2 მოლ/ლ.

თუ ქიმიური რეაქციის დროს ხსნარში ჩნდება იონები, რომლებიც ცუდად ხსნადი ნივთიერების ნაწილია, მაშინ, ამ ნივთიერების ხსნადობის პროდუქტის ცოდნით, ადვილია იმის დადგენა, გაჩნდება თუ არა ის ნალექი.
მაგალითები:

1. დაილექება თუ არა სპილენძის ჰიდროქსიდი, როდესაც 100 მლ 0,01 მ კალციუმის ჰიდროქსიდის ხსნარს ემატება 0,001 მ სპილენძის სულფატის თანაბარ მოცულობას?

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

სპილენძის ჰიდროქსიდის ნალექი წარმოიქმნება, თუ Cu 2+ და OH - იონების კონცენტრაციების პროდუქტი აღემატება ამ ნაკლებად ხსნადი ჰიდროქსიდის ხსნადობის პროდუქტს. თანაბარი მოცულობის ხსნარების ჩამოსხმის შემდეგ, ხსნარის მთლიანი მოცულობა გახდება ორჯერ დიდი, ვიდრე თითოეული საწყისი ხსნარის მოცულობა, შესაბამისად, თითოეული მოძრავი ნივთიერების კონცენტრაცია (რეაქციის დაწყებამდე) განახევრდება. კონცენტრაცია სპილენძის იონების მიღებულ ხსნარში

c(Cu 2+) \u003d (0,001 მოლ/ლ): 2 \u003d 0,0005 მოლ/ლ.

ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია -

c (OH -) \u003d (2. 0.01 მოლ / ლ): 2 \u003d 0.01 მოლ / ლ.

სპილენძის ჰიდროქსიდის ხსნადობის პროდუქტი

PR \u003d 2 \u003d 5.6. 10–20 მოლი 3/ლ 3.

c(Cu 2+) . ( გ(OH -)) 2 \u003d 0,0005 მოლ / ლ. (0,01 მოლ/ლ) 2 \u003d 5. 10–8 მოლი 3 / ლ 3 .

პროდუქტის კონცენტრაცია მეტია ხსნადობის პროდუქტზე, ამიტომ წარმოიქმნება ნალექი.

2. 0,02 მ ნატრიუმის სულფატის ხსნარის და 0,04 მ ვერცხლის ნიტრატის ხსნარის თანაბარი მოცულობების ჩამოსხმისას ნალექი გამოვა ვერცხლის სულფატი?

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

კონცენტრაცია ვერცხლის იონების მიღებულ ხსნარში

c (Ag +) \u003d (0.04 მოლ / ლ): 2 \u003d 0.02 მოლ / ლ.

სულფატის იონების მიღებულ ხსნარში კონცენტრაცია

c(SO 4 2-) \u003d (0,02 მოლ/ლ): 2 \u003d 0,01 მოლ/ლ.

ვერცხლის სულფატის ხსნადობის პროდუქტი

PR (Ag 2 SO 4) \u003d 2. \u003d 1.2. 10–5 მოლი 3/ლ 3.

ხსნარში იონების კონცენტრაციის პროდუქტი

{გ(აგ +)) 2. გ(SO 4 2-) \u003d (0,02 მოლ/ლ) 2. 0,01 მოლ/ლ \u003d 4. 10 –6 მოლი 3 /ლ 3 .

კონცენტრაციის პროდუქტი ნაკლებია ხსნადობის პროდუქტზე, ამიტომ ნალექი არ წარმოიქმნება.

20.6. გარდაქმნის ხარისხი (პროტოლიზის ხარისხი, დისოციაციის ხარისხი, ჰიდროლიზის ხარისხი)

რეაქციის ეფექტურობა ჩვეულებრივ ფასდება რეაქციის პროდუქტის მოსავლიანობის გამოთვლით (ნაწილი 5.11). თუმცა, თქვენ ასევე შეგიძლიათ შეაფასოთ რეაქციის ეფექტურობა იმის დადგენით, თუ რომელი ნაწილი გადაიქცა ყველაზე მნიშვნელოვანი (ჩვეულებრივ, ყველაზე ძვირი) ნივთიერების სამიზნე რეაქციის პროდუქტად, მაგალითად, SO 2-ის რომელი ნაწილი გადაიქცა SO 3-ად გოგირდის წარმოების დროს. მჟავა, ანუ იპოვე კონვერტაციის ხარისხიორიგინალური ნივთიერება.

Cl 2 + 2KOH \u003d KCl + KClO + H 2 O

ქლორი (რეაგენტი) თანაბრად გარდაიქმნება კალიუმის ქლორიდად და კალიუმის ჰიპოქლორიტად. ამ რეაქციაში, თუნდაც KClO-ს 100%-იანი გამოსავლიანობით, ქლორის მასში გადაქცევის ხარისხი 50%-ია.

თქვენთვის ცნობილი რაოდენობა - პროტოლიზის ხარისხი (პუნქტი 12.4) - არის კონვერტაციის ხარისხის განსაკუთრებული შემთხვევა:

TED-ის ფარგლებში მსგავსი რაოდენობით ეძახიან დისოციაციის ხარისხიმჟავები ან ფუძეები (ასევე მოხსენიებული, როგორც პროტოლიზის ხარისხი). დისოციაციის ხარისხი დაკავშირებულია დისოციაციის მუდმივთან ოსტვალდის განზავების კანონის მიხედვით.

ამავე თეორიის ფარგლებში ჰიდროლიზის წონასწორობა ხასიათდება ჰიდროლიზის ხარისხი (თ), შემდეგი გამონათქვამების გამოყენებისას, რომლებიც მას უკავშირებენ ნივთიერების საწყის კონცენტრაციას ( თან) და ჰიდროლიზის დროს წარმოქმნილი სუსტი მჟავების (K HA) და სუსტი ფუძეების დისოციაციის მუდმივები ( კ MOH):

პირველი გამოთქმა მოქმედებს სუსტი მჟავას მარილის ჰიდროლიზისთვის, მეორე სუსტი ფუძის მარილისთვის და მესამე სუსტი მჟავისა და სუსტი ფუძის მარილისთვის. ყველა ეს გამონათქვამი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მხოლოდ განზავებული ხსნარებისთვის, ჰიდროლიზის ხარისხით არაუმეტეს 0,05 (5%).

მასის მოქმედების კანონი, ჰომოფაზური რეაქციები, ჰეტეროფაზური რეაქციები, მყარი ფაზის რეაქციები, ავტოპროტოლიზის მუდმივი (იონური პროდუქტი), დისოციაციის (იონიზაციის) მუდმივი, დისოციაციის ხარისხი (იონიზაცია), წყალბადის ინდექსი, ჰიდროქსიდის ინდექსი, ჰიდროლიზის მუდმივი, ხსნადობის მუდმივი (ხსნადობის პროდუქტი) , კონვერტაციის ხარისხი .

1. ჩამოთვალეთ ფაქტორები, რომლებიც ცვლის ქიმიურ წონასწორობას და ცვლის წონასწორობის მუდმივას.
2. რა ფაქტორები იძლევა ქიმიური წონასწორობის გადატანას წონასწორობის მუდმივის შეცვლის გარეშე?
3. 1 ლიტრში აუცილებელია 0,5 მოლი NaCl, 0,16 მოლი KCl და 0,24 მოლი K 2 SO 4 შემცველი ხსნარის მომზადება. როგორ გავაკეთოთ ეს, როცა თქვენს განკარგულებაშია მხოლოდ ნატრიუმის ქლორიდი, კალიუმის ქლორიდი და ნატრიუმის სულფატი?
4. განსაზღვრეთ ძმარმჟავას, ჰიდროციანური და აზოტის მჟავების პროტოლიზის ხარისხი დეციმოლარულ, ცენტმოლარულ და მილიმოლარულ ხსნარებში.
5. ბუტირის მჟავას პროტოლიზის ხარისხი 0,2 M ხსნარში არის 0,866%. განსაზღვრეთ ამ ნივთიერების მჟავიანობის მუდმივი.
6. ხსნარის რომელ კონცენტრაციაში იქნება აზოტის მჟავას პროტოლიზის ხარისხი 0,2?
7. რამდენი წყალი უნდა დაემატოს 300 მლ 0,2 მ ძმარმჟავას ხსნარს, რომ გაორმაგდეს მჟავა პროტოლიზის ხარისხი?
8. განსაზღვრეთ ჰიპოქლორმჟავას პროტოლიზის ხარისხი, თუ მის ხსნარში pH = 6. როგორია მჟავას კონცენტრაცია ამ ხსნარში?
9. ხსნარის pH არის 3. როგორი უნდა იყოს ამისათვის ა) აზოტის, ბ) ძმარმჟავას კონცენტრაცია?
10. როგორ უნდა შეიცვალოს ხსნარში ა) ოქსონიუმის იონების, ბ) ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია ისე, რომ ხსნარის pH გაიზარდოს ერთით?
11. რამდენ ოქსონიუმის იონს შეიცავს 1 მლ ხსნარი pH = 12-ზე?
12. როგორ შეიცვლება წყლის pH, თუ მას 10 ლიტრს დაემატება 0,4 გ NaOH?
13. გამოთვალეთ ოქსონიუმის იონების და ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაციები, აგრეთვე წყალბადის და ჰიდროქსიდის ინდექსების მნიშვნელობები შემდეგ წყალხსნარებში: ა) 0,01 მ HCl ხსნარი; ბ) CH 3 COOH 0,01 მ ხსნარი; გ) 0,001 M NaOH ხსნარი; დ) 0,001 მ NH 3 ხსნარი.
14. დანართში მოცემული ხსნადობის პროდუქტების მნიშვნელობების გამოყენებით განვსაზღვროთ ხსნარის კონცენტრაცია და მასური წილი ა) ვერცხლის ქლორიდის, ბ) კალციუმის სულფატის, გ) ალუმინის ფოსფატის ხსნარში.
15. განსაზღვრეთ წყლის მოცულობა, რომელიც საჭიროა ბარიუმის სულფატის დასაშლელად 1 გ მასით 25 o C ტემპერატურაზე.
16. რამდენია იონების სახით ვერცხლის მასა 25 o C ტემპერატურაზე გაჯერებულ ვერცხლის ბრომიდის 1 ლიტრ ხსნარში?
17. 25 o C ტემპერატურაზე გაჯერებული ვერცხლის სულფიდის ხსნარის რა მოცულობა შეიცავს 1 მგ გახსნილ ნივთიერებას?
18. წარმოიქმნება თუ არა ნალექი, თუ 0,4 M KCl ხსნარის თანაბარი მოცულობა დაემატება 0,05 M Pb(NO 3) 2 ხსნარს?
19. დაადგინეთ, წარმოიქმნება თუ არა ნალექი 5 მლ 0,004 M CdCl 2 ხსნარის და 15 მლ 0,003 M KOH ხსნარის ჩამოსხმის შემდეგ.
20. თქვენს განკარგულებაშია შემდეგი ნივთიერებები: 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. 4H2O, ZnO, NaI. 2H2O, CO2, N2, Ba(OH)2. 8H2O, AgNO3. თითოეულ ამ ნივთიერებაზე, ცალკე ბარათზე, უპასუხეთ შემდეგ კითხვებს:

1) როგორია ამ ნივთიერების სტრუქტურა ნორმალურ პირობებში (მოლეკულური თუ არამოლეკულური)?
2) აგრეგაციის რა მდგომარეობაშია ეს ნივთიერება ოთახის ტემპერატურაზე?
3) რა ტიპის კრისტალებს წარმოქმნის ეს ნივთიერება?
4) აღწერეთ ქიმიური ბმა ამ ნივთიერებაში.
5) რა კლასს მიეკუთვნება ეს ნივთიერება ტრადიციული კლასიფიკაციის მიხედვით?
6) როგორ ურთიერთქმედებს ეს ნივთიერება წყალთან? თუ ის იხსნება ან რეაგირებს, მიეცით ქიმიური განტოლება. შეგვიძლია ამ პროცესის შებრუნება? თუ ვაკეთებთ, მაშინ რა პირობებში? რა ფიზიკურმა რაოდენობამ შეიძლება დაახასიათოს წონასწორობის მდგომარეობა ამ პროცესში? თუ ნივთიერება ხსნადია, როგორ შეიძლება გაიზარდოს მისი ხსნადობა?
7) შესაძლებელია თუ არა ამ ნივთიერების რეაქცია მარილმჟავასთან? თუ შესაძლებელია, რა პირობებში? მიეცით რეაქციის განტოლება. რატომ ხდება ეს რეაქცია? არის ის შექცევადი? თუ შექცევადია, მაშინ რა პირობებში? როგორ გავზარდოთ მოსავლიანობა ამ რეაქციაში? რა შეიცვლება, თუ მარილმჟავას ნაცვლად გამოვიყენებთ მშრალ წყალბადის ქლორიდს? მიეცით შესაბამისი რეაქციის განტოლება.
8) შესაძლებელია თუ არა ამ ნივთიერების რეაქცია ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარით? თუ შესაძლებელია, რა პირობებში? მიეცით რეაქციის განტოლება. რატომ ხდება ეს რეაქცია? არის ის შექცევადი? თუ შექცევადია, მაშინ რა პირობებში? როგორ გავზარდოთ მოსავლიანობა ამ რეაქციაში? რა შეიცვლება, თუ ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარის ნაცვლად გამოყენებული იქნება მშრალი NaOH? მიეცით შესაბამისი რეაქციის განტოლება.
9) მიეცით თქვენთვის ცნობილი ყველა მეთოდი ამ ნივთიერების მისაღებად.
10) მიეცით ამ ნივთიერების თქვენთვის ცნობილი ყველა დასახელება.
ამ კითხვებზე პასუხის გაცემისას შეგიძლიათ გამოიყენოთ ნებისმიერი საცნობარო ლიტერატურა.