Лекция 3 Тақырыбы: Катиондар классификациясы
жүктеу/скачать 51,39 Kb.
|
Лекция 3.АХ1
- Бұл бет үшін навигация:
- Д.И.Менделеевтің элементтердің периодты жүйесі және катиондардың аналитикалық тобы.
|
Лекция 3 Тақырыбы: Катиондар классификациясы. Жоспары: 1. Д.И.Менделеевтің элементтердің периодты жүйесі және катиондардың аналитикалық тобы. 2. Сульфидті, қышқыл-негізді, аммиакатты-фосфатты катиондар классификациясының ерекшеліктері. 3.Жүйелі және бөлшектеу анализ әдістері. Д.И.Менделеевтің элементтердің периодты жүйесі және катиондардың аналитикалық тобы. Жалпы аналитикалық, топтық реагенттердің металл иондарымен әрекеттесу қасиеттеріне сүйене отырып аналитикалық химияда катиондардың бірнеше классификациясы (топтауы) жасалған. Көп жылдар бойы жүргізілген лабораториялық зерттеулер нәтижесінде пайда болған бұл катиондардың аналитикалық топтары ұзақ уақыт бойы шартты түрдегі жіктелу деп есептеліп келеді. Бұл классификациялар бойынша катиондар бірнеше топтарға бөлінген және әр топтың өзіндік топтық реагенттері бар. Катиондардың аналитикалық жіктелуін жасауда сол катиондардың Д. И. Менделеевтің периодтық таблицасындағы орнын, атом құрылысын, ионның зарядын, радиусын, сыртқы электрон қабатының орналасуын және басқа көптеген қасиеттері басшылыққа алынған. Катиондардың сульфидтік классификациясының негізін қалаған Н.А. Меншуткин - өзінің жүйесін жасады, себебі анализ анықталатын қосылыстардың кейбір ғана химиялық қасиеттері мен реакцияларына негізделген деп саналған. Н.И. Блок басқаша көзқараста болған. Ол 1952 жылы “Сапалық химиялық анализ“ деген кітабында катиондардың классификациясы периодтық системадағы металдардың орнына тәуелді дейді. Осы уақыттан кейін Ю.А. Клячко, С.А.Шапиро, А.П.Крешков тағы басқалардың оқу құралдарында да сульфидтердің, гидроксидтердің және түрлі тұздардың ерігіштігі, элементтердің тағы да басқа қасиеттері сол элемент атомының электрондық құрылысына байланысты екендігі көрсетілген. Бейорганикалық химия курсынана элемент атомдарының, олардың иондарының химиялық және химиялық-аналитикалық қасиеттері көптеген факторларға тәуелді екені белгілі. Бұл қасиеттер атомдардың және олардың иондарының электрондық құрылысына, иондану потенциалына, анализденетін заттың негізділігіне, ионның полярлануына, комплекс түзу қабілетіне, ерітіндінің рН- на тәуелді болады. Тағы бір жай белгілі: элементтер төрт түрлі электрондық деңгейшелермен сипатталады: s- элементтер ( s1-s2) p- элементтер ( p1 –p6) d- элементтер ( d1 – d10) f- элементтер ( f1-f14) Иондарды сыртқы деңгейшелердің құрылысына қарап үш топқа бөлуге болады: 8- электронды аяқталған қабаты бар иондар. Мұндай иондарды s элементтер түзеді. Бұл сілтілік және сілтілік жер металдары, периодтық системада IА , IIА топшаларында орналасқан. P-, d- элементтері сыртқы деңгейшедегі электрондарын беріп 18- электрондық тұрақты деңгеймен қалады. Бұл иондар қосылыстары суда нашар ериді, иондары түсті комплекстер түзуге бейім келеді. Сыртқы деңгейдегі электрондар саны 18-ге жетпейтін иондар. Бұл иондардың тотығу дәрежелері әр түрлі, тотығу – тотықсыздану реакцияларына оңай түседі. Қосылыстары түсті болады. Мысалы, Mn2+ MnO4- Түрлі деңгейшедегі электрондар саны бірдей элементтердің химиялы- аналитикалық қасиеттері де ұқсас келеді. Бұл химиялық анализде қолданылады. Мысалы, Cu+( 3d10), Ag (5d10) катиондары тұзаттар қышқылы ерітіндісімен әрекеттесіп хлоридтер түрінде тұнбаға түседі. Катиондар қасиетіне иондар заряды да әсер етеді . Ионның заряды неғұрлұм жоғары болса, осы ион қосылыстарының қышқылдық қасиеті соғұрлұм жоғары болады, гидролиздену дәрежесі де үлкен келеді. Мысалы, Fe3+ ерітіндісінің рН = 5-6, ал Fe3+ рН= 2 демек Fe3+ негіздік қасиеті төмен, гидролиз дәрежесі жоғары; Sb(III) пен Sb(V) қосылыстары амфотерлі, ал Sb(V) қосылыстары қышқылдық қасиет көрсетеді. Ион заряды қосылыстардың ерігіштігіне де әсер етеді: ЕFe(OH)3= 5.8 *10-9 моль/л ЕFe(OH)2= 6.3*10-6 моль/л ЕAlPO4= 7.5*10-10 моль/л ЕMg3(PO4)2= 3.6*10-3 моль/л Ион заряды жоғары болса, қосылыстың ерігіштігі төмен келеді.Ион зарядтары өзгерсе қосылыстардың түсі де өзгереді. Катиондар қасиетіне иондық радиус те әсер етеді. Негізгі топшаларда ( А топшасы) орналасқан элементтер иондарының радиустары артқан сайын негіздік қасиеті артады. Мысалы, Na+ Cs+ Mg2+ Ba2+ Қосымша топшаларда ( В топшасы) керісінше қышқылдық қасиет артады: Cr Mg W. Иондардың химиялы-аналитикалық сипаттамаларының ішінде маңыздылары иондану потенциалы және ионның поляризациялануы. Иондану потенциалы деп ионның элекир зарядтарының ион радиусына қатынасын атаймыз. Математикалық өрнегі: р і=z/r і. Z – ион заряды, r і- ион радиусы. Иондалу потенциалы зарядтың тығыздығын көрсетеді. Н.И.Блоктың айтуы бойынша иондық потенциал 4-тен төмен болса- элемент гидроксиді негіздік қасиет көрсетеді. Р і = 4-6 аралығында болса- гидроксид амфотерлі, ал иондық потенциал 6 астам болса гидроксидте қышқылдық қасиет басым болады. Ф.М.Шемякин, А.Н.Карпов және Я.Н. Брусанцев ионнның химиялы-аналитикалық сипаттамасы ретінде иондану потенциалы квадратымен ион радиусының көбейтіндісінің ортақ логарифмін ұсынды. Математикалық өрнегі: lg2p * r і. Периодтық системаның химиялық элементтер топшасында lg2p * r і тұрақты болады. (5-кесте) Мысалы, сілтілік металдар үшін ( IА топшасы) lg2p * r = 1,55-1,40 сілтілік металдар үшін lg2p * r =, 2,16-2,20: lg2p * r = 2,65-2,84. Бұл мысалдардан lg2p * r – ді есептеу үшін электровольтпен өлшенетін иондану потенциалы мен ангестреммен өлшенетін ион радиусын білу қажет екенлігін көруге болады. lg2p * r і шамасы иондық потенциалға қарағанда аналитикалық топтсатыруды дәл сипаттайды. Иондалу потенциалы бейтарап атомдардың электрондарын беру қабілетін көрсетеді және атомнан немесе ионнан электронды үзіп алуға жұмсалатын энергия мөлшерімен өлшенеді. Иондану потенциалының мәні төмен болса, атом электронды оңай береді. Иондалу потенциалының мәні ядро зарядына периодты түрде тәуелді болады. Периодтық жүйеде әрбір топша элементтердің реттік номерлері немесе ядро зарядтары өскен сайын иондану потенциалы азаяды, бұл элементтердің металдық қасиеттерінің өсіп, бейметалдық қасиеттерінің төмендеуін көрсетеді. Мысалы: 1-кесте
Период бойынша солдан оңға қарай иондану потенциалы өседі, демек металдық қасиеті кемиді. Айнымалы тотығу дәрежелері элементтердің иондалу потенциалының мәні де әр түрлі. Поляризациялану дегеніміз электрондық деңгейдің ядродан ығысуын сипаттайтын түсінік. Бұл жағдайда бөлшек дипольға айналады. Поляризациялану құбылысымен иондардың көптеген қасиеттерін түсіндіруге болады, мысаоы, қышқыл-негіздігін, ерігіштігін, түсін т.б. қасиеттерін. Ионның заряд үлкен және иондық радиусының мөлшері кіші болса поляризациялану қабілеті жоғары болады. Na+ Mg2+ Al3+. Поляризациялану қасиеті артады. Зарядтары бірдей иондарда поляризациялану қабілеті радиустары кіші иондарға қарай өседі, мысалы, Mg2+> Ca2+> Sr2+>Ba2+. Поляризациялану қасиеті артады. Поляризациялану қабілетіне иондардың электрондық құрылысы әсер етеді, 8- электрондық деңгейі бар иондардың поляризациялану мүмкіндігі ең төмен болады. Аяқталған 18 электрондық деңгейі бар иондаордың поляризациялану мүмкіндігі өте жоғары ал, аяқталмаған 18 электронд деңгейі бар иондаордың поляризациялану қабілеті орташа болады. Поляризациялану қабілетіне иондық радиус та әсер етеді. Иондық радиус үлкен болса поляризациялану қасиеті жоғары болады, себебі сыртқы электрондық деңгей оңай деформацияланады (пішінін өзгертеді). Поляризациялану химиялық байланыстың күшіне де әсер етеді, поляризациялану нәтижесінде коваленттік байланыс артады, солюбилизация себептен қосылыстардың ерігіштігі төмендейді. Мысалы, F- I- адиусы өседі, демек поляризациялану қасиеті де өседі, осыған байланысты қосылыстардың ерігіштігі төмендейді. AgCl AgBr AgI EK AgCl = 1.78*10-10; EKAgBr = 5.3*10-13; EK AgI = 8.3*10-17; Поляризациялану құбылысы иондардың түсіне де әсер етеді. Мысалы, Pb2+ , Bi3+ ,I- жеке күйінде түссіз болады, ал PbI2, BiI3 түсті болып келеді, себебі Bi3+, Pb2+ иондары I- полярилизациялайды, сондықтан PbI2 – сары, BiI3 – қара. Ионның химиялы – аналитикалық тағы бір түрі - қосылыстар ерігіштігі. Осы күнге дейін ерігіштің жалпы теориясы жоқ, тек әр түрлі факторлармен түсіндіріледі. ерігіштікке химиялық байланыстың түрі әсер етеді деп есептейді. Молекула түзуші бөлшектер арасында коваленттік байланыс болса ерігіштігі төмен болады. Мысалы, ZnS – сұйық HCl ериді, CdS – конц HCl және HNO3 ериді, HgS- патша сұйығында ериді, демек коваленттік байланыстың күші өскен сайын ерігіштік төмендейді. Ерігіштікке иондар радиусы да әсер етеді. Иондық радиус үлкен болса енрігіштік төмен болады. Бұл заңдылықты Бекетов Яцимирский ережесі деп атайды. Мысалы, K+, Rb+, Cs+, ірі ариондармен нашар еритін қосылыстар түзеді, [ Cd(NO2)6]3+, ClO-4 т.б. жүктеу/скачать 51,39 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|