Шешуі: m ( қышқыл) ------- m ( нафталин) , яғни 0,1106г ---- 20г Х -

Ерітінді моляльдығы С = 5,53/137,12 = 0,0403 моль/кг. t_қ = К_кС,

сонда К_к=0,278/0,0403; К_к= 6,9 градмоль^-1 кг.

Мысал 4. 22С температурада 1,2л ерітіндіде 20,5г қант (М= 342г/моль)

ерітілген болса, осмос қысымы қанша болады? Шешуі: 342г қант 0С 1л ерітіндіде 2270 кПа осмос қысымын тудырады, сонда

342г ----- 2270 кПа ------ 0С ( 273К) ------ 1л

20,5г ----- х кПа ------ 22С ( 295К) ------ 1,2л

х = 122,5 кПа.

Мысал 5. 250 мл ерітіндіде 2,3 г зат ерітілген, оның осмостық қысымы

27С температурада 249 кПа болған, заттың молекулалық массасын есептеу керек. Шешуі: 1 л ерітіндіде 2,34 = 9,2 г еріген зат болады ( 1000 : 250 = 4 ). Бұл ерітіндінің 0С ( 273К) температурадағы осмостық қысымы пропорциядан 227 кПа болады:

273 ------ х кПа

300 ------ 249 кПа , сонда 9,2 зат 1 л ерітіндіде 227 кПа осмос қысымын тудырса, 2270 кПа қысымды х г 1 л ерітіндідегі зат тудырады:

9,2 г 1 л ерітіндіде --------- 227 кПа

Х г 1 л ерітіндіде ---------- 2270 кПа , х = 92

1 моль еріген зат 0С ( 273К) температурада 22,4 л ерітіндіде болса, оның осмостық қысымы 101,3 кПа, ал заттың осы мөлшері (1 моль) 1 л ерітіндіде болса, сол температурада 2270 кПа осмос қысымын тудырады.

Мысал 6. 720 г суда 25С температурада 45 г глюкоза ерітілген.

Ерітінді буының қысымын есептеу керек. 25С – та су буының қысымы 3167 кПа. Шешуі: р = (3167  720/18) /(720/18 + 45/180); р = 3145 Па.

1 .Ерітіндінің осмос қысымы деген не?

2.Изотонды, гипертонды, гипотонды ерітінділер деген не?

3.Ерітіндінің қаныққан буының қысымының төмендеуі қандай жағдайларға байланысты? 4.Вант-Гофф және Рауль заңдарының қолданылуы; 5.Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері деген не?

5.1 Тотығу-тотықсыздану реакциялары;

5.2 Гальваникалық элементтер, электродтық потенциалдар;

5.3 Электролиз, заңдары;

5.4 Коррозия, металдарды коррозиядан қорғау

Дәрістер № 17-19. Тотығу-тотықсыздану реакциялары

Тотығу тотықсыздану реакциялар. Жіктелуі.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларына (ТТР) заттардың құрамындағы элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүретін химиялық процестер жатады.

Кальций фосфаты Ca₃(PO₄)₂ қосылысындағы кальцийдің тотығу дәрежесі +2, оттегінікі -2. Осы мәліметтерді пайдаланып, теңдеу құрамыз да фосфордың тотығу дәрежесін табамыз.

(+2)∙3 + 2х + (-2)∙8=0; 2х=+10; х=+5

Фосфордың кальций фосфатындағы тотығу дәрежесі +5.

Тотығу-тотықсыздану реакциялары жүруінің басты шарты оған міндетті түрде тотықзыздандырғыш пен тотықтырғыш қатысуы қажет. Реакция кезінде электрондарын беретін бөлшектерді (атомдарды, ионды немесе молекуланы) тотықсыздандырғыш дейді, ал электронды қосып алатын бөлшекті тотықтырғыш деп атайды. ТТР кезінде тотықсыздандырғыш тотығады, ал тотықтырғыш тотықсызданады. ТТР молекулааралық, молекула ішінде жүретін, диспропорцияланатын болып үш топқа бөлінеді:

1. 
   Молекулааралық ТТР әр түрлі молекулалардағы элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүреді. Мысалы:
   

2. 
   Молекула ішіндегі ТТР бір молекула ішіндегі әр түрлі элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүреді. Мысалы:
   

3. 
   Диспропорциялану ТТР бір элементтің тотығу дәрежесі әрі жоғарылау, әрі төмендеу арқылы жүреді. Мысалы:
   

1.Реакция теңдеуін коэффициентсіз жазады:

Br₂ + H₂S + H₂O → HBr + H₂SO₄

2.Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың тотығу дәрежелерін көрсетеді:

Br₂⁰ + H₂S^2- + H₂O → HBr^- + H₂S⁶⁺O₄

3.Электрондық теңдеу құрады, яғни тотығу және тотықсыздану процестерін көрсетеді:

Br₂⁰ +2ē → 2Br^- - тотықсыздану процесі, Br₂- тотықтырғыш.

S^2- - 8 ē → S⁶⁺ - тотығу процесі, S^2- - тотықсыздандырғыш.

4.Тотықсыздандырғыш берген электрон саны тотықтырғыштың қосып алған электрон санына тең болу керек.

4 Br₂⁰ +2ē → 2Br^-

1 S^2- - 8 ē → S⁶⁺

Осылай тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш үшін коэффициенттерді анықтайды.

5.Реакцияға қатысқан басқа қосылыстар үшін коэффициенттерін іздейді:

4Br₂ + H₂S + 4H₂O ↔ 8HBr + H₂SO₄

Тотықсыздандырғыш пен тотықтырғыш бір-бірімен өздерінің тотығу-тотықсыздану эквиваленттері қатысында әрекеттеседі. Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың эквивалентінің молярлық массасы былай есептеледі: тотықтырғыштың не тотықсыздандырғыштың молярлық массасын (М(В) эквиваленттік факторға (f_экв(В)) көбейтеді:

М(f_эквВ)= f_экв(В)∙М (В)

f_экв(В) эквиваленттік фактор, ол тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа ауысқан электрон санының кері мәніне тең. Мысалы: М(f_экв KMnO₄)= 1/5 ∙158 = 31,6 г/моль

Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың химиялық табиғаты, олардың активтіктері, рН, температура т.б.

ТТР жүру-жүрмеуін изобаралық-изотермиялық потенциалды (ΔG) есептеу арқылы анықтайды. ΔG=ΔH- TΔS немесе ΔG= -RT lnK.

ΔH, ΔS- энтальпия мен энтропия өзгеруі,

К – қайтымды реакцияның тепе-теңдік константасы,

R – универсалды газ тұрақтысы, 8,31 л∙кПа (моль∙К)

T – абсолютті температура, К

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :

Тотықтырғыш, тотықсыздандырғыш, олардың эквиваленті, эквивалент массалары туралы ұғымдарды, тотығу-тотықсыздану потенциалы, теңдеулерді құру әдістері (электронды баланс әдісі, ионды-электронды әдіс) туралы ұғымдарды білу керек.
Өзін- өзі тексеру сұрақтары:

1.Тотығу дәрежесі деген не? Оны қалай анықтайды?

2.Реакция кезінде тотықтырғыштың және тотықсыздандырғыштың тотығу дәрежесі қалай өзгереді?

3.Периодтық жүйедегі қай топта және қай топшаларда тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш орналасқан?

4.Элементтердің тотығу-тотықсыздану қасиеттері:

а)период бойынша (солдан оңға қарай)

б)негізгі топшаларда (жоғарыдан төмен қарай) қалай өзгереді?

5.Эквиваленттің молярлық массасын тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш үшін қалай есептейді?

Металдар тотықсыздандырғыштар, бірақ әр металдың электрон бергіштігі әр түрлі. Металдардың тотықсыздандырғыш қабілетін Н.Н.Бекетов зерттеп, олардың бұл қабілетінің азаюына байланысты орналастырып, металдардың кернеулік қатарын құрған.

Металды суға батырғанда полюсті су молекулалары әсерінен металдардың беті ептеп ериді. Осынын нәтижесінде электрондар металл пластинкасының бетінде қалып, ал катиондар ерітіндіге көшеді. Бірақ металдардың еру процесі көпке бармайды, аздан кейін тепе-теңдік күй орнайды, яғни белгілі бір уақыт ішінде қанша катион ерітіндіге көшсе, сонша катион қайтадан металл пластинкасына ауысады: Ме + mH₂O ↔ Meⁿ⁺ ∙ nH₂O + nē

Металдардың бетінде қалған электрондардың есебінен металл пластинкасы теріс зарядталады, ал ерітіндіге көшкен металл катиондары оны оң зарядтайды. Судың орнына металдардың өз тұздарын да алуға болады. Бұл жағдайда активті металдар тұздар ерітінділеріне батырғанда еріп, теріс зарядталады, ал активтігі кем металдар тұздар ерітінділеріне батырғанда, металл ерімейді, керісінше, ерітінділердегі катиондар металдың бетіне көшеді де оны оң зарядтайды, ал қалған аниондар оң пластинкаға тартылып, ерітіндіні теріс зарядтайды. Сонымен, металл мен ерітіндінің жанасқан бетінде потенциалдар айырмасы пайда болады, оны металдардың электродтық потенциалы (Е⁰) деп атайды. Е⁰ мәні аз болған сайын, металдың тотықсыздандырғыш қабілеті көбірек болады. Е⁰ сандық мәні металдардың табиғатына (активтігіне), ерітіндідегі иондардың концентрациясына, температураға байланысты болады.

Е⁰ абсолюттік мәндерін тікелей өлшеу осы уақытқа дейін мүмкін болмай отыр, тек салыстырмалы потенциалдарын өлшейді. Салыстырмалы электрод ретінде стандартты сутектік электрод қолданылады да оның потенциалы нольге тең деп алынады.

Электродтық потенциал мына Нернст теңдеуі арқылы табылады:

Е= Е⁰ + (0,059/n) lgC _Me ⁿ⁺

C _Me ⁿ⁺ - металл иондарының молярлы концентрациясы

n- металл иондарының заряды.

Гальвани элементтері - химиялық электр энергиясының көзі, электр тогы ТТР нәтижесінде пайда болады. Гальваникалық элементтерде тотығу процессі бір электродта (анодта), тотықсыздану процесі екінші электродта (катодта) жүреді. Мұның өзі электродтарда әр түрлі потенциалдар айырмасы болып тұруын қамтамасыз етеді.

Электр қозғаушы күш және оның өлшем бірлігі

Элементтің электр қозғаушы күші (э.қ.к.)-де сол потенциалдар айырмасына байланысты болады. Анод ретінде электродтардың потенциал мәні төменірек металды алады: Е_а < Е_к.

Мысалы: мыс-мырыш элементінде немесе Даниель-Якоби элементтерінде

(-)Zn/Zn²⁺ ║Cu²⁺/Cu (+)

Cu- оң электрод, катод. Элементте мына процесс жүреді:

(A) Zn -2ē → Zn²⁺- тотығу процесі

(K) Cu +2ē → Cu⁰- тотықсыздану процесі

Zn- анод, электрондар көзі.

Э.Қ.К. табу үшін мәні үлкен электродтық потенциалдан (оң электродтың потенциалы) мәні кіші /терісірек/ потенциал алынады:

Э.Қ.К. = ΔЕ= Е_к - Е_а

ΔЕ=Е⁰_Cu2+/Cu – E⁰_Zn2+/Zn

Δ= 0,34 – (-0,76) =1,10 В

Сонымен мыс-мырыш гальвани элементі 1,10 В электр тогын береді. Екі бірдей электрод концентрациясы әр түрлі ерітінділерге салынған болса, концентрациялы гальвани элементін құрайды. Мысалы, мыс электродының концентрациясы әр түрлі (С¹_Cu2+< С^ІІ_Cu2+) мыс сульфаты ерітіндісіне батырса, схеманы былай жазуға болады: (-)Cu/Cu²⁺_С1 ║ Cu²⁺_СІІ /Cu (+)

Осылай гальвани элементін алуға болады. Мұндай гальвани элементінде анод концентрациясы төмен ерітіндідегі электрод болады. Гальвани элементі жұмыс істегенде:

(А) Cu⁰ -2ē → Cu²⁺ (K) Cu²⁺ +2ē → Cu⁰

Концентрациялық гальвани элементінің электролит иондарының концентрациясының қатынасына байланысты: ΔЕ= (0,059/n) lgC^ІІ/С^І

Химиялық тоқ көзі ретінде гальвани элементі техникада көп қолданылады. Бірақ гальвани элементтері өте аз уақыт жұмыс істейді, себебі электродтардың потенциалдары өзгереді, поляризациаланады. Мысалы, мырыш пен мыс пластиналары күкірт қышқылына батырылып жасалған Вольт элементтеріндегі мыс электроды потенциалының азаюы оның бетінде сутегінің адсорбцияланып, сутегі электроды сияқты жұмыс істеуіне байланысты, ал мырыш электроды потенциалының оңға қарай ауысуы, оның ерітіндідегі иондарының көбейіп, мырыштың еруінің азаюына байланысты. Электродтардың поляризациясын жою үшін оған әр түрлі заттар - деполяризаторлар қосады.

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :

Сутекті электрод, оның қолданылуын, Нернст теңдеуін, Гальваникалық элементтер туралы, металдардың кернеу қатарын, оның практикадағы маңызын білу қажет.
Өзін -өзі тексеру сұрақтары:

1.Гальвани элементі мен стандартты сутек электрод схемаларын көрсетіп, қалай жұмыс істейтінін түсіндіріңдер.

2.Гальвани элементі жұмыс істеу үшін қандай реакциялар қолданылады?

3.Металл электродтарының потенциалына қандай факторлар әсер етеді?

4.Гальвани элементтерінің э.қ.к. қалай өлшенеді?

5.Концентрациялық гальвани элементі қалай жасалады?

Электролиттің балқымасы немесе электролиттің ерітіндісі арқылы тұрақты электр тоғы өткенде жеке электродтарда жүретін тотығу-тотықсыздану реакцияларын ЭЛЕКТРОЛИЗ дейді. Катодта (теріс электрод) тотықсыздану процесі, анодта (оң электрод) тотығу процесі жүреді.Электролиз жүргізуге көбінесе металл электродтары және металл емес электродтар да (мысалы графит) қолданылады. Металдан жасалған анодтар еритін (мысалы, мыстан, никельден жасалған) және ерімейтін (платинадан жасалған) болып бөлінеді.

Сұйытылған су ерітінділерінің электролизі кезінде КАТОДТЫҚ ПРОЦЕСС катионның электродтық потенциалымен анықталады.Оны судан тотықсызданатын сутегі ионының потенциалымен (-0,41 В) салыстырады:

1.Потенциалдары бұл саннан кем болса, металл ионы тотықсызданбайды. Катодта сутегі судан бөлінеді. 2 Н₂О + 2 ē = Н₂ + 2 ОН^-

2.Потенциалдары бұл саннан көп болса, катодта металдар ионы тотықсызданады: Меⁿ⁺ + nē → Me⁰

3.Металл потенциалы (-0,41 В) жақын болса, катодта сутегі де металл да тотықсызданады.

2 Н₂О + 4 ē = О₂ + 4 Н⁺

Егер анод еритін болса, онда анодтың өзі тотығады: Cu - 2ē= Cu²⁺. Электродта бөлініп шығатын заттардың массасын (m) Фарадей заңы бойынша, мына формуламен есептейді:

m= (I∙τ∙M (f_экв.B))/ F

I- тоқ күші, А; τ- электролит арқылы өткен тоқтың уақыты, с; M(f_экв.B)- затының эквивалентінің молярлық массасы, г/моль; F- Фарадей тұрақтысы, 96500 Кл/моль;

Электролиз кезінде электродта түзілген заттың мөлшері әр уақытта Фарадей заңдары бойынша алынуға тиісті теориялық мөлшерінен аз болады. Оның себебі электродтық ТТР қатар қосымша процестер де жүреді. Сондықтан электролиз кезінде негізгі өнімді алуға кеткен тоқ мөлшерін анықтау үшін тоқ бойынша шығым (Т_ш) деген түсінік қолданылады. Ол электролиз жағдайында алынған зат массасын (m₁) Фарадей заңы бойынша алынуға тиісті массаға (m) қатынасына тең: Т_ш =m₁/m∙100

Осы формула бойынша тоқтың неше проценті негізгі затты алуға жұмсалғаны анықталады.

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :

Пирометаллургия, гидрометаллургия, бұл саладағы электролиздің маңызын, Фарадей заңдарының қолданылуын білу керек.
Өзін- өзі тексеру сұрақтары:

.Электролиз деген не?

2.Анод және катодта жүретін процестерді түсіндіріңдер.

3.Металды рафинадтау деген не? Ол қалай жүреді?

4.Электролиз заңдары.
Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:

1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК «Дәуір», 2008. 442--445 беттер.

2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 201-209 стр.

3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. – Семей,2012 – 67-69 беттер.
Коррозияның негізгі түрлері. Коррозия активаторлары және ингибиторлары

Коррозия деп металдардың және олардың құймаларының өзін қоршаған ортамен химиялық немесе электрохимиялық жолмен әрекеттесуі нәтижесінде бүлінуін айтады.

Коррозия процесінің механизмі химиялық және электрохимиялық болып екі топқа бөлінеді.

Жүйеде электр тоғы түзілмей металдардың бүлінуін химиялық коррозия дейді. Химиялық коррозия кезінде металдар өзін қоршаған әр түрлі газдармен, электролит емес заттармен әрекеттесіп, бүлінеді. Электрохимиялық коррозия металдар сумен, электролиттер ерітіндісімен не дымқыл ауамен жанасқанда жүреді. Техникада қолданылатын металдарда әр уақытта қоспалар болады. Сондықтан мұндай металдар электролитпен жанасқанда көптеген микрогальвани элементтер жұмыс істеп, активті металл электрондарын беріп, бүлінеді. Активті металл-анод, қоспа-катод болса, анодта тотығу процессі Ме- nē → Meⁿ⁺, катодта сутегінің не оттегінің тотықсыздануы жүреді: 2 Н⁺+ 2ē → 2 Н⁰ – Н₂, егер рН<7

О₂+ 4ē +2 Н₂О →4 ОН^-, егер рН>7

Металдың бұзылу жылдамдығы электродтық потенциалдар айырмасы неғұрлым көп болған сайын және ауа дымқылдығы көп болған сайын тез жүреді. Металдар өте таза болса (метеориттік темір) коррозияға ұшырамайды.

2. Стимулятор мен активаторлар деп аталатын кей заттар (хлоридтер, фторидтер, сульфидтер, нитраттар, бромидтер, иодидтер) коррозияны тездетеді. Мысалы, теңіз суында хлорид болғандықтан өзен суы мен көл суынан көп есе коррозия тез жүреді.

2.Коррозияның қандай түрлерін білесіңдер?

3.Электрохимиялық коррозияның химиялық коррозиядан айырмашылығы неде?

4.Коррозиялық микрогальвани элементтері неге пайда болады?

5.Қандай факторлар коррозия жылдамдығына әсер етеді?

6.Металдарды коррозиядан қорғау әдістері.Қысқаша әр әдісті сипатта.

7.Қандай заттарды ингибиторлар деп атайды?

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:

1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК «Дәуір», 2008. 442--445 беттер.

2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 201-209 стр.

3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. – Семей,2012 – 67-69 беттер.
Модуль 6. Координациялық қосылыстар

6.1 Химиялық байланыстар, қасиеттері;

6.2 Комплексті қосылыстар
Дәрістер №20-22. Химиялық байланыстар, қасиеттері
Химияның негізгі мәселерінің бірі – химиялық байланыстың табиғаты жөніндегі мәселе. Химиялық қосылыстардың көп түрлілігін, түзілу мәнісін, құрамы мен құрылысын және қасиеттерін білу үшін түрлі элементтердің атомдарының бірімен-бірінің қосылып молекула түзілуінің, молекула мен молекуланың қосылуының себебін , яғни химиялық байланыстың табиғатын білу қажет. Химиялық байланыс түзуге валенттілік электрондар қатысады:

s- p- элементтерінде сыртқы, d- элементтерде сыртқы s пен қоса ішкі d –қабатшасындағы электрондар.

Химиялық қосылыстарда валенттілік электрондардың орналасу тәртібіне байланысты ковалентті, ионды, металдық байланыстар деп бөледі.

Коваленттік байланыс. Молекулалардың атомдардан электрондар жұбы арқылы (бір, екі, үш) түзілуін ковалентті байланыс деп атайды. Бұл айланыс екі түрлі механизм бойынша түзіледі: алмасу механизмі - әр элемент байланысқа өзінің эектронын береді, мысалы,сутегі молекуласы түзілгенде Н + Н  Н  Н; донорно-акцепторлық механизм - бір атомның электрон жұбы (донор) ортақ болады, ал екінші атомнан бос орбитал

(акцептор) болады: Н⁺ + NH₃  NH⁺₄ . Кез келген химиялық байланыс түзілгенде жүйенің энергиясы төмендейді. Химиялық байланыс түзілгенде атомдардың алғашқы және соңғы күйлерінің энергияларының айырымы байланыс энергиясы деп аталады, оның мәні 125-1050 кДж/моль арасында. Екі атом ядроларының арасы байланыс ұзындығы деп аталады - d. Ортақ электрондар жұбын сызықпен де белгілейді, байланыстың еселігі артқан сайын байланыс ұзындығы азайып, байланыс энергиясы артады: С – С, С =С , С  С сәйкесінше (нм және кДж) 0,154 және 348 ; 0,135 және 598; 0,120 және 838. Ковалентті байланыстың қасиеттері: қанығу, бағытталу және поляризациялану. Ковалентті байланыстың қанығуын элемент атомындағы жұптаспаған электрондардың болуымен түсіндіреді. Атомдағы жұптаспаған электрондар санымен не қозған кезде пайда болған жұптаспаған электрондар санымен анықталған валенттілікті спинваленттілік деп атайды. Сонымен валенттілік деген элементтің химиялық байланыс түзе алу қабілеті. Паули принципі бойынша АО – да тек екі электрон ғана бола алады, ал химиялық байланыс түзілгенде электрондар жұптасады, яғни бір ұяшықта тек 2 электрон болады (қанығады).

Молекула ішіндегі атомдардың химиялық байланыстарының бағытталуы деп қосылушы атомдардың валенттілік электрондары бұлттарының (орбитальдары) тұйықтасып бірін-бірі қаптау бағыттары. Электрон бұлттарының пішіні әр түрлі болатындықтан олардың өзара қауышуы әр түрлі әдістермен іске асады. Қауышу әдістеріне байланысты - , - , - байланыстар болады.

Сигма – байланыста ( -) атомдар қосылатын сызық бойымен электрон бұлттары қауышады. Пи – байланыс (-) атомдар қосылатын сызықтың екі жағынан электрон бұлттары қауышса, түзіледі. Дельта- байланыс (-) параллель жазықтықта орналасқан d – электрон бұлттарының барлық төрт қалқаншаларының қауышуымен түзіледі. Сонымен , s – орбитальдар тек  - байланыс, р – электрондар - және  - байланыстар, ал d – орбитальдар  - ,  - ,  - байланыстар түзеді.