Дәріс кешені kv him 2218 «Химия» пәні 6В07105- «Технологиялық машиналар және жабдықтар» Мамандығы үшін Алматы, 2020 ж. №1 Дәріс
жүктеу/скачать 1,02 Mb.
|
дәріс
| Дәріс 3 Бейорганикалық қосылыстар.
Мақсаты: Бейорганикалық қосылыстардың жалпы сипаттамасын оқып білу Дәріс жоспары Бейорганикалық қосылыстардың жалпы сипаттамасы Бейорганикалық қосылыстардың жалпы сипаттамасы Гидроксидтердің қышқылдық-негіздік сипаты Негіздер мен қышқылдардың күштері Бейорганикалық қосылыстардың термиялық беріктілігі Қышқылдар мен негіздер туралы теориялар 1. Бейорганикалық қосылыстардың жалпы сипаттамасы Химиялық қосылыстарды элементтердің құрамына байланысты бір элементті (жай) және көп элементті (күрделі) қосылыстар деп бөледі. Өз кезегінде күрделі бейорганикалық қосылыстар қарастырылатын белгілеріне байланысты бірнеше топқа бөлінетін (дәрістің блок-сызбасын қараңыз) бинарлы қосылыстар (соның ішінде оксидтер), негіздер, қышқылдар мен тұз-дарға жіктеледі. Оксидтер – екі түрлі элементтен тұратын күрделі қосылыстар, олардың біреуі оттек, тотығу дәрежесімен «–2». Мысалы: CaO, ZnO, SO2. Негіздер – металл катиондары мен гидроксотоп аниондарынан тұратын күрделі қосылыстар; негіздердің сулы ерітінділері гидроксотоп (ОН‾) аниондарының доноры болып табылады. Мысалы: Ca(OН)2, Zn(OН)2, Al(OН)3. Қышқылдар – сутек катиондары мен қышқыл қалдығы аниондарынан тұратын күрделі қосылыстар; қышқылдардың сулы ерітінділері сутек катионының (Н+) доноры болып табылады. Мысалы: Н2SO4, Н3PO4 , Н2S. Тұздар – металл катиондары мен қышқыл қалдығы аниондарынан тұратын күрделі қосылыстар. Мысалы: Fe2(SO4)3, KAl(SO4)2, CaClOCl. Химиялық элементтердің периодтық жүйедегі орналасуы оның оксиді мен гидроксидінің қышқылдық-негіздік сипатын болжауға мүмкіндік береді (3.1- сызба).
1-сызба. ПЖ-нің элементтері мен бейорганикалық қосылыстар кластарының электрондық ұяшықтарының түрлері арасындағы генетикалық байланысы Бейтараптану реакциясы Бейтараптану реакциясы – бұл тұз және су түзе жүретін (бейтарап өнім) қышқыл және негіздің сулы ерітіндісі арасындағы реакция. 2КОН + Н2SO4 K2SO4 + 2H2O (молекулалық теңдеу) OH‾ + H+ H2O (қысқартылған иондық- молекулалық теңдеу) Бейтараптану реакциясының мәні – бұл су молекуласын (H2O) түзе жүретін сутектің қышқыл ионы (Н+) және гидроксидтің негіздік ионы (ОН‾) арасындағы реакция. Толық және толық емес бейтараптануға бөлінеді, осыған байланысты орта, қышқыл немесе негіздік тұздарды алуға болады. Орта тұздарды толық бейтараптауда кез келген қышқылды және кез келген негізді өзара әрекеттестіру жолымен алуға болады, яғни, с (Н+)= с (ОН‾) жағдайында. Ni(OH)2 + H2SO4 2H2O + NiSO4 (никель сульфаты) 2OH‾ + 2H+ 2H2O Қышқыл тұздарды сутегінің қышқыл ионының (Н+) толық емес бейтараптануында көпнегізді қышқылды және кез келген негізді өзара әрекеттестіру жолымен алуға болады, яғни, с (Н+) > с (ОН‾) жағдайында. Ni(OH)2 + 2H2SO4 2H2O + Ni(НSO4)2 (никель гидросульфаты) 2OH‾ + 4H+ 2H2O + 2Н+ Негіздік тұздарды гидроксидтің негіздік иондарының (ОН‾), толық емес бейтараптануында көпқышқылды негізді және кез келген қышқылды өзара әрекеттестіру жолымен алуға болады, яғни, с (Н+) < с (ОН‾) жағдайында. 2Ni(OH)2 + H2SO4 2H2O + (NiОН)2SO4 (никель гидроксосульфаты) 4OH‾ + 2H+ 2H2O + 2ОН‾ *Көпқышқылды әлсіз негіздердің негіздік тұздарын (Сo2+, Ni2+, Cu2+, Mg2+, Pb2+ және т.б.) сондай-ақ осы металдардың тұз ерітінділерін сұйытылған сілті ерітіндісімен өзара әрекеттестіріп алуға болады (толық емес алмасу реакциясы). Егер концентрлі сілті ерітіндісін (10%-тік ерітінді) пайдаланған жағдайда әлсіз негіз түзіледі және толық алмасу реакциясы жүреді. NiCl2 + NaOH NaCl + NiОНCl (никель гидроксохлориді) NiCl2 + 2NaOH 2NaCl + Ni(ОН)2 (никель гидроксиді) 2CoSO4 + 2NaOH Na2SO4 + (CoОН)2SO4 (кобальт гидроксосульфаты) 2CoSO4 + 2NaOH Na2SO4 + Co(ОН) 2 (кобальт гидроксиді) ** Негіздік тұздарды сондай-ақ күшті негізбен әлсіз қышқылдан түзілген орта тұздарды гидролиздеп алуға болады: NiCl2 + НОH НCl + NiОНCl (никель гидроксохлориді) Негіздің тұнбаға түсуінің орнына гироксокарбонаттың (негіздік тұз) тұнбаға түсуі былай түсіндіріледі: екіншіге қарағанда бірінші өзара химиялық берік байланысқан. Күшті негіздік тұздардың ерітінділерін (Сa2+, Sr2+, Ba2+) натрий карбонатының Na2CО3 сұйытылған ерітіндісімен өзара әрекеттестіргенде тек орта тұздарды алуға болатынын ескеру қажет. 2 Гидроксидтердің қышқылдық-негіздік сипаты Гидроксидтер – (ОН‾) гидроксотобы бар күрделі химиялық қосылыстар; оксидтің сумен тура немесе жанама әрекеттесуінен алынған өнім болып табылады. Гидроксидтерді қышқылдар мен негіздерге қатысты сипаты бойынша: негіздік (NaОН), амфотерлік (Zn(OH)2) және қышқылдық (Н2SО4 немесе SО2(OH)2) деп бөледі. Бейорганикалық гидроксидтердің қышқылдық-негіздік сипатын химиялық байланыстың полюстілігі, электролиттік диссоциациялану (ЭД) және иондардың поляризациялануы тұрғысынан анықтауға болады. Атом құрылысы тұрғысынан гидроксидтердің сипаттамасы типтік металдық қасиет көрсететін s-элементтер және гидроксидтерде ең аз тотығу дәрежесіне ие, кейбір d-элементтер негіздік гидроксидтерді (NaOH, Cr(OH)2) түзеді. типтік бейметалдық қасиет көрсететін p-элементтер және гидроксидтерде ең жоғары тотығу дәрежесіне ие кейбір d-элементтер, қышқылдық гидроксидтерді (HNO3, H2CrO4) түзеді. металдық және бейметалдық қасиет көрсететін s, p, d – элементтер және гидроксидтерде аралық тотығу дәрежесіне ие кейбір d-элементтер амфотерлі гидроксидтерді (Be(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3) түзеді. Элементтің металға немесе бейметалға жатуы элемент атомының электрондық құрылысымен, оның салыстырмалы электртерістілігінің және иондану энергиясының мәнімен анықталады (2-дәрісті қараңыз). Бейорганикалық гидроксидтердің электролиттік диссоциациялану және химиялық байланыстың полюстілігі көзқарасы тұрғысынан сипаты Гидроксидтердің құрылымдық формулалары: О — Н O O — H Na — O — H Zn S O — H O O — H Гидроксидтердің осы формулаларынан оттек атомы (О) сутекпен (Н) бір валентті байланыспен қосылған, басқасы – гидроксид түзуші элемент атомымен (Э) қосылған: Эn+ – О2‾ – Н1+ ХБ1 ХБ2 Химиялық байланыстың полюстілігі иондық дәрежесін сипаттайды және сандық түрде химиялық байланыс түзетін атомдардың электртерістігінің (ЭТ) айырымына тең: П1 (Эn+ – О2‾) = ЭТ (О) – ЭТ(Э); П2 (О2‾ – Н1+) = ЭТ (О) – ЭТ(Н) Гидроксид молекулаларының су (Н2О) диполі әсерінен үзілуі әрдайым неғұрлым полюсті байланыс бойынша жүреді. Химиялық байланыстың полюстігінің артуы оның химиялық беріктігін нашарлатады. Негіздік гидроксид: Эn+ ┼ О2‾ – Н1+ П1 > П2 Эn+ –О2‾ байланысы үзіліп, нәтижесінде гидроксид ионы (ОН‾) бөліп шығарады: NaОН Na+ + ОН‾. Күшті негіздер үшін П1 > 2. Қышқылдық гидроксид: Эn+ – О2‾ ┼ Н1+ П1 < П2 О2‾ – Н1+ байланысы үзіліп, нәтижесінде сутек ионы (Н+) бөліп шығарады: Н2SО4 2H + + SO4 2‾. Күшті қышқылдар үшін П1 < 1. Амфотерлік гидроксид: Эn+ ┼ О2‾ ┼ Н1+ П1 ≈ П2 ; П1 = 1,4 П2 = ЭТ (О) – ЭТ (Н) = 3,5 – 2,1 = 1,4 Эn+ –О2‾ немесе О2‾ – Н1+ байланысы үзіліп, нәтижесінде сутек ионы (Н+) немесе гидроксид ионы (ОН‾) бөліп шығарады: Zn(OH)2 Zn2+ + 2ОН‾ немесе Н2ZnО2 2H+ + ZnO2 2‾ Бейорганикалық гидроксидтердің иондары поляризациялануы тұрғысынан сипаты Иондардың поляризациялануын қарастырамыз. Әрбір химиялық қосылыс өзінің айналасында «+» (катион) және «−» (анион) таңбалы электр өрісін тудыратын иондардан тұрады. Иондардың қарама-қарсы зарядталған өрістері арасында олардың электрондық бұлттарының деформациялануына әкелетін өзара әсер пайда болады. Бұл құбылыс иондардың поляризациялануы деп аталады, ал олардың арасындағы өзара әрекетті шартты түрде иондардың поляризациялық әрекеттесуі (ПӘ) деп атайды. Иондардың поляризациялық әрекеттесуінің нәтижесі электрон бұлттарының қабысуы байқалады. Демек, иондар арасындағы поляризациялық әрекеттесуі күшейген сайын, ковалентті химиялық байланыс дәрежесі арта түседі, сондықтан оның беріктігі де артады. Иондар арасындағы поляризациялық әрекеттесуі (ПӘ) келесі жағдайларда күшейеді: а) иондардың радиустары бір-бірімен шамалас болған кезде иондардың зарядтары (q) модулі бойынша ұлғаятын болса; б) иондардың зарядтары бірдей болған кезде, иондардың радиусы (r) кішірейетін болса; в) иондардың электрондық бұлттарының (defē) деформациялануы ұлғаятын болса. Барлық иондар электрондық қабаттарының деформациялануы бойынша «қатты» және «жұмсақ» деп екі түрге бөлінеді: (3.1-кесте). «Қатты» иондардың ядроға қатысты электрон бұлттары әрең ығысады (қиын деформацияланады), ал «жұмсақта» – оңай ығысады (оңай деформацияланушы иондар). 2-мысал: Н2SО4 гидроксидінің қышқылдық-негіздік сипатын анықтаңыз. ПӘ (S6+ – О2‾) және ПӘ (H1+ – О2‾) q (S6+) > q (H1+) r (S6+) және r (H1+) топтары және заряды әртүрлі болғандықтан, оларды салыстыруға болмайды. Сонымен, ПӘ (S6+ – О2‾) > ПӘ (H1+ – О2‾). H1+ – О2‾ байланысы әлсіз болғандықтан, үзілуі нәтижесінде Н+ –ионы бөліп шығарылады. Сәйкесінше, Н2SО4 гидроксиді қышқылдық сипатқа ие болады. Иондардың ПӘ тұрғысынан гидроксидтердің қышқылдық-негіздік сипаты тек типтік металл мен бейметалл элементтері үшін ғана дұрыс орындалады. Иондардың электрондық бұлттарының зарядтары мен деформациясының арасындағы қайшылық жағдайында, соңғысы таңдалады, өйткені ол иондардың ПӘ-не көбірек ықпал етеді. Электролиттік диссоциациясының сипаты бойынша бейорганикалық гидроксидтерде түзілетін химиялық байланыстың полюстілігі мен иондарының поляризациялануы бойынша олардың қышқылдық-негіздік сипатын анықтауға болады. 3.. Негіздер мен қышқылдардың күштері Қышқыл және негіздің күштерін иондардың поляризациялануы және атомдардың құрылысы тұрғысынан қарастыру жүктеу/скачать 1,02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||