ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Бейорганикалық химияның теориялық негіздері» «5В0011200 – Химия» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары

1. 
   Электролиттер дегеніміз не?
   
2. 
   Электролиттік диссоциация дегеніміз не?
   
3. 
   Электролиттердің диссоциациялану дәрежесі.
   
4. 
   Әлсіз электролиттердің диссоциациялануы, диссоциациялану тұрақтысы, оның физикалық мағынасы.
   
5. 
   Иондар гидратациясы.
   
6. 
   Электролиттік диссоциация тұрғысынан қышқылдар.
   
7. 
   Электролиттік диссоциация тұрғысынан негіздер, тұздар.
   
8. 
   Амфотерлі гидроксидтер.
   
9. 
   Бренстедтің протолиттік теориясының негізгі қағидалары.
   
10. 
    ЭДТ кемшіліктері қандай?
    
11. 
    Қандай ионды гидроксоний-ионы деп атайды?
    
12. 
    Судың диссоциациялану теңдеуі қандай?
    
13. 
    Қандай факторларға диссоциациялану дәрежесі тәуелді?
    
14. 
    Электролит ерітіндісіндегі химиялық реакциялардың жүру жағдайы. Мысалдар келтіріңіз.
    
15. 
    Эксперименталді жолмен қалай рН-ты анықтауға болады?
    
16. 
    Қандай жағдайларда иондық алмасу реакциялар аяғына дейін жүреді? Мысалы келтіріңіз?
    
17. 
    Тұздар гидролизінің неше типі бар? Сипаттама беріңіз, мысалы келтіріңіз?
    
18. 
    Гидролиз дәрежісі, гидролих константасы.
    
19. 
    Судың иондық көбейтіндісі. Еріткіш көбейтіндісі.
    
20. 
    Льюистің теориясы.
    

1. 
   Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы, 1992.
   
2. 
   Қарсыбеков М.Ә., Қарсыбекова Н.М. Анорганикалық химия. – Алматы, 2005.
   
3. 
   Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. - Алматы, 2003.
   
4. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.-М.: Высшая школа, 1988.
   
5. 
   Глинка Н.Л. Общая химия.-М.: Интеграл-Пресс, 2000.
   
6. 
   Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.М.: Высшая школа, 2000.
   
7. 
   Мартыненко Б.В. Кислоты, основания. – М.: Просвещение, 1988.
   
8. 
   Бейтс Р. Определение рН: Теория и практика. – Л.: 1972.
   
9. 
   Хартли Ф., Бергес К. Равновесия в растворах. – М.: Мир, 1983.
   

№ 23,24 Дәріс. Комплексті қосылыстар.

1. Комплексті қосылыстардың құрылымы.

2. Комплексті қосылыстардың диссоциациясы.
Қысқаша мазмұны:

КОМПЛЕКСТІ ҚОСЫЛЫСТАРДЫҢ ҚҰРЫЛЫМЫ.

1893 ж. – комплексті қосылыстардың координациялық теориясын ұсынды. Осы теорияның негізгі қағидалары:

• 
  комплексті қосылыстарда оң зарядты ортада орналасқан атомның (металл) комплекс түзушінің орны зор;
  
• 
  комплекс түзушінің айналасында теріс зарядты иондар немесе бейтарап молекулалар – лигандалар орналасады;
  
• 
  комплекс түзуші мен лигандалар комплексті қосылыстың ішкі сферасын құрайды;
  
• 
  ішкі сфераға сыймай сыртта тұратын иондар – комплексті қосылыстың сыртқы сферасын түзеді.
  

|

K₃[Fe(CN)₆]

1. 
   Құрамындағы лигандалар түріне негізделіп: аквакомплекстер, ацидокомплекстер, аммиакаттар, циклді, изополиқышқылдар және т.б.
   
2. 
   Комплексті ионның заряды бойынша: анионды, катионды, бейтарап.
   
3. 
   Қасиеттері бойынша: қышқылдар, негіздер, тұздар, бейэлектролиттер;
   
4. 
   Байланыс саны бойынша: монодентантты, полидентантты.
   

1. 
   геометриялық;
   
2. 
   координациялық;
   
3. 
   ионизациондық;
   
4. 
   гидратты;
   
5. 
   оптикалық.
   

Диссоциацияның екінші сатысына массалар әсер заңын қолданып, диссоциация константасын жазуға болады. Оны тұрақсыздық константасы дейді. Комплексті қосылыстың тұрақсыздық константасы (К_{тұрақсыздық}) оның ішкі сферасының тұрақтылығын көрсетеді. Комплексті қосылыстардың тұрақтылығын бағалау үшін тұрақтылық константасын (К_{тұрақтылық}) да пайдаланады. Ол тұрақсыздық константасына кері шама:

Неғұрлым тұрақтылық константасы мәні жоғары болса, солғұрлым комплекс ион тұрақты болады.

Комплексті қосылыстарды протолиттік теория қышқылдық-негіздік әрекеттесудің жағдайы ретінде қарастырады. Комплексті қосылыстардың қышқылдық-негіздік қасиеттері тәуелді болады:

• 
  комплекс түзушінің поляризациялық қасиеттеріне және зарядтың размеріне;
  
• 
  комплексті ионның зарядының мәніне;
  
• 
  комплекстің құрылымына және координациялық топтардың әсер ету характеріне.
  

1. 
   Комплексті қосылыстар дегеніміз не?
   
2. 
   Комплексті қосылыстардың құрамы мен құрылысы. Координациялық сан.
   
3. 
   Комплексті қосылыстардағы байланыстар. Теориялары.
   
4. 
   Комплексті иондардың зарядын және комплекс түзушінің тотығу дәрежесін табу.
   
5. 
   Комплексті қосылыстарды жіктеу, номенклатурасы.
   
6. 
   Комплексті қосылыстардың диссоциациясы:
   

7. 
   Комплексті қосылыстарда реакция кезінде тепе-теңдіктің ығысуы.
   
8. 
   Комплексті қосылыстардың изомериясы.
   

1. 
   Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы, 1992.
   
2. 
   Қарсыбеков М.Ә., Қарсыбекова Н.М. Анорганикалық химия. – Алматы, 2005.
   
3. 
   Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. - Алматы, 2003.
   
4. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия.-М.: Высшая школа, 1988.
   
5. 
   Глинка Н.Л. Общая химия.-М.: Интеграл-Пресс, 2000.
   
6. 
   Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.М.: Высшая школа, 2000.
   
7. 
   Мартыненко Б.В. Кислоты, основания. – М.: Просвещение, 1988.
   
8. 
   Бейтс Р. Определение рН: Теория и практика. – Л.: 1972.
   
9. 
   Хартли Ф., Бергес К. Равновесия в растворах. – М.: Мир, 1983.
   
10. 
    Гликина Ф.Б., Ключников Н.Г. Химия комплексных соединений. – М.: Высшая школа, 1967.
    

№ 25,26 Дәріс. Тотығу-тотықсыздану реакциялары.

1. Тотығудың электрондық теориясы.

2. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының (ТТР) теңдеулерін құрастыру ережелері.

3. ТТР жіктелуі.

1914 ж. С.А.Дайн, Л.В.Писаржевский тотығу-тотықсыздану процестердің электрондық теориясын ұсынды.

Химиялық реакциялар көпшілік жағдайда әрекеттесетін заттар атомдарының тотығу дәрежесін өзгертпей жүреді. Реакция кезінде әрекеттесуші заттар құрамындағы атомдар тотығу дәрежесін өзгертуі де мүмкін. Мұндай реакциялар – тотығу-тотықсыздану реакциялар деп аталады.

Тотығу процесінің мысалдары:

Al⁰ – 3e^-→Al³⁺

Mn²⁺ - 5e^-→Mn⁷⁺

S^2- - 2e^-→S⁰

Mn⁷⁺+3e^- → Mn⁴⁺

Cl₂+2e^-→2Cl^-

S⁰+2e^-→S^2-

Тотығу процесі мен тотықсыздану процесі бір мезетте жүреді. Тотығу және тотықсыздану процестері қарама-қарсы екі процестің бірлігін көрсетеді.

Құрамында жоғарғы тотығу дәрежесінде тұрған элементі бар заттар – тотықтырғыштар. Маңызды тотықтырғыштар: оттегі, галогендер, концентрленген күкірт, азот қышқылы және т.б.

Құрамында ең төмен тотығу дәрежесінде тұрған элементі бар заттар – тотықсыздандырғыштар. Маңызды тотықсыздандырғыштар: металдар, сутегі және т.б.

Егер қосылыс құрамындағы элемент аралық тотығу дәрежесін көрсетсе, онда ол қосылыс химиялық реакция кезінде тотықтырғыш та, тотықсыздандырғыш та бола алады.

Тотықсыздандырғыш беретін электрондардың саны тотықтырғыш қосып алатын электрондардың санына тең болады.
ТОТЫҒУ-ТОТЫҚСЫЗДАНУ РЕАКЦИЯЛАРЫНЫҢ (ТТР) ТЕҢДЕУЛЕРІН ҚҰРАСТЫРУ ЕРЕЖЕЛЕРІ.

1. Электрондық баланс әдісі. Бұл әдіс арқылы реакция теңдеуін құру үшін реакцияға кіретін заттар мен түзілетін заттарды, олардың құоамындағы атомдардың тотығу дәрежелерін білу керек:

• 
  Реакцияға кіретін және түзілген заттар құрамындағы атомдардың тотығу дәрежелерін анықтайды.
  
• 
  Реакция нәтижесінде тотығу дәрежесін өзгерткен атомдарды бөліп жазып, электрондық теңдеу құрады. Тотықсыздандырғыш берген электрон мен тотықтырғыш қосып алған электрон сандарын тауып, оларды ортақ коэффициенттер арқылы теңестіреді. Бұл коэффициенттерді электрондық теңдеудің алдына, сызықтың сыртына жазады. Электрон алмасу процесі бойынша қай заттың тотықтырғыш және қайсысының тотықсыздандырғыш екенін табады.
  
• 
  Электрондық теңдеуден шыққан коэффициенттерді негізгі реакция теңдеуіндегі атом құрамына кіретін заттардың алдына қойып, қалған элементтерді теңестіреді.
  

2| Mn⁺⁷ + 5e^- → Mn²⁺ - тотықсыздану; тотықтырғыш

5| S⁺⁴ – 2e^- → S⁺⁶ – тотығу; тотықсыздандырғыш
2. Ионды-электронды әдіс (жартылай реакция әдісі). Бұл әдіс бойынша ТТР теңдеуін былай құрады:

• 
  Реакцияға кірген және түзілген заттардың иондарын алып, жартылай иондық теңдеу құрады. Екі жағын теңестіріп, зарядтары арқылы алмасылған электрон сандарын анықтайды. Реакция ерітіндіде жүретіндіктен оттегі не сутегі жетіспеген кезде оны Н₂О, Н⁺ не ОН^- жазып теңестіреді. Содан соң алмасылған электрон сандарын теңестіру арқылы коэффициенттер табады.
  
• 
  Енді жартылай иондық теңдеулерді коэффициенттерді еске ала отырып қосып, жалпы теңдеудің иондық түрін алады.
  
• 
  Иондық түрден теңдеудің жалпы түріне көшу үшін әр жақтағы катионға анион, анионға катион қосып жазады.
  
• 
  Теңдеудің қалған атомдарын теңестіріп, оның жалпы соңғы түрін алады.
  

2| MnО₄^- + 8H⁺ + 5e^- → Mn²⁺ +4H₂O - тотықсыздану; тотықтырғыш

2MnО₄^- + 16H⁺ + 5SO₃^2- + 5H₂O→ 2Mn²⁺ +8H₂O + 5SO₄^2- + 10H⁺

2MnО₄^- + 6H⁺ + 5SO₃^2- → 2Mn²⁺ +3H₂O + 5SO₄^2-

ТТР ЖІКТЕЛУІ.

1. 
   Молекулааралық немесе молекулалар арасындағы реакциялар - әр түрлі екі зат әрекеттескенде екеуінің де тотығу дәрежесі өзгереді:
   

2. 
   Молекулалардың ішіндегі реакциялар – бір заттың ішінде әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш болады:
   

3. 
   Өзіндік ТТР немесе диспропорциялану реакциясы – заттағы бір элементтің атомдары әрі тотықтырғыш, әрі тотықсыздандырғыш болады:
   

1. 
   Қандай реакцияларды ТТР? Тотығу, тотықсыздану, тотықтырғыш, тотықсыздандырғыш дегеніміз не?
   
2. 
   ТТР теңдеулерін құрастырудың екі әдісіндегі негізгі принциптері?
   
3. 
   ТТР жіктелуі? Мысалы келтіріңіз?
   
4. 
   Реакцияда қандай бөлшек тотықтырғыш немесе тотықсыздандырғыш екенін қалай дәлелдеуге болады?
   

1. 
   Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н. Жалпы химия. – Алматы, 1992.
   
2. 
   Аханбаев К. Химия негіздері. – Алматы, 1987.
   
3. 
   Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. – Алматы, 2003.
   
4. 
   Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1988.
   
5. 
   Глинка Н.Л. Общая химия. – М.: Интеграл-Пресс, 2000.
   
6. 
   Угай Я.А. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2000.
   
7. 
   Хомченко Г.П., Севастьянова К.И. Окислительно-восстановительные реакции. М.: Просвещение, 1989.
   

№ 27,28 Дәріс. Электродтық потенциалдар. Электролиз.

1. Электродтық потенциалдар.

Тепе-теңдік орнаған кездегі металл мен оны қоршаған ерітінді арасында пайда болған потенциалдар айырмасын электродтық потенциал дейді. Әр электродтың потенциалы металдың тегіне, оның иондарының ерітіндідегі активтігіне және температураға тәуелді. Бұл Нернст теңдеуі арқылы көрсетіледі:

мұндағы: R – газ тұрақтысы;

Т – температура, К;

n – берілген немесе қосып алған электрондар саны;

F –Фарадей тұрақтысы.
Электродтың стандартты потенциалын әр жеке электрод үшін бірден анықтау мүмкін емес. Оны басқа электродтың потенциалымен салыстырып табады. Көбінесе, салыстырмалы электрод ретінде стандарт сутегі электроды қолданылады. Стандарт сутегі электроды электролиттік түрде платина пластинкасына тұндырылған платина ұнтағынан тұрады. Стандартты электродты потенциалдың өзгеруі бойынша металдар кернеу қатарына орналасқан. Ол қатарды электрохимиялық қатар дейді (Н.Н.Бекетов қатары немесе металдардың актив қатары). Металдардың стандартты электродтық қатары олардың химиялық қасиетін көрсетеді. Металдың стандартты электродтық потециалының алгебралық мәні неғұрлым кіші болса, оның соғұрлым тотықсыздандырғыш қасиеті жоғары, тотықтырғыш қасиеті төмен болады. Қатарда сол жақта орналасқан әр металл өзінен оңға тұрған металды тұздарынан, қатарда сутегіне дейін орналасқан металдар оны қышқылдардың судағы ерітіндісінен ығыстыра алады.

Егер стандарттық электродтық потенциалдар белгілі болса, кез келген гальвани элементі үшін басқаша айтқанда кез келген тотығу-тотықсыздану реакциясы үшін электр қозғаушы күшті (ЭҚК) есептеуге болады. Ол үшін тотықтырғыштың потенциалынан тотықсыздандырғыштың потенциалын алу керек.

Егер ЭҚК > 0 болса, ТТР стандартты жағдайда өз еркімен тура бағытта жүре алады. Ал егер ЭҚК < 0 болса, ТТР өз еркімен тура бағытта жүрмейді.

Электролит балқымасында немесе ерітіндісінде әр аттас иондар хаосты қозғалыста болады. Егер осындай балқымаға немесе ерітіндіге электродтар батырып оларды тұрақты ток көзіне қосса катиондар катодқа, ал аниондар – анодқа қарай жылжи бастайды.

Ерітіндіде катодта не бөлінетінін стандартты электродтық потенциалдың қатарын пайдаланып білуге болады.

1. 
   Стандартты электрод потенциалдары сутегінікінен (φ=-0,41В) жоғары металдар (Cu²⁺→Au³⁺) тұздары электролизі кезінде катодта осы металдар бөлінеді.
   
2. 
   Стандартты электрод потенциалы өте кіші металл (Li⁺→Al³⁺) тұздары ерітіндісінің электролизі кезінде катодта металл тотықсызданбайды, су молекуласы тотықсызданады.
   
3. 
   Металдардың стандартты электрод потенциалы сутегінікінен төмен Al³⁺-ден жоғары болса, катодта металл да суда тотықсызданады.
   

рН=7: Анод (+) : 2Н₂О – 4е^- → О₂ + 4Н⁺

рН>7: Анод (+): 4ОН^- - 4е^-→ О₂ + 2Н₂О

Электролиз реакциялардың мысалдары:

Балқымада:

Катод (-) Анод (+)

К⁺+е^-→К⁰ - тотықсыздану 2Сl^— - 2e^-→Cl₂ - тотығу

2KCl →^эл.ток 2K + Cl₂

К⁺

2KCl + 2H₂O →^эл.ток 2КОН + Cl₂ + H₂

1. 
   Гальваникалық элемент дегеніміз не?
   
2. 
   Даниэл-Якоби элементіне сипаттама беріңіз?
   
3. 
   Электролиз деген не? Катод пен анодта қандай процестер жүреді?
   
4. 
   ТТР бағытын қалай анықтауға болады? Мысалдар келтіріңіз?
   
5. 
   Актив, активтігі орташа және пассив металдардың тұздарының ерітінділерін электролиздегенде катодта қандай иондар тотықсызданады? Мысалдар келтіріңіз?
   
6. 
   Оттексіз және оттекті қышқылдар мен олардың тұздарының ерітінділерін электролиздегенде анодта қандай иондар тотығады? Мысалдар келтіріңіз?