Құрамында Al2(SO4)3 (C=0,004 моль/л) + Na
Аммоний ионының қышқылдық константасын есептеп, ойыңызды тұжырымдаңыз
жүктеу/скачать 10,11 Mb.
|
аналитика 3 деңгей
- Бұл бет үшін навигация:
- Кб(NH4+) = Кw / Ка(NH3)
| 59. Аммоний ионының қышқылдық константасын есептеп, ойыңызды тұжырымдаңыз.
Аммоний ионының қышқылдық тұрақтысы (NH4+) әдетте Kb(NH4+) деп белгіленеді. Бұл сулы ерітіндідегі аммонийдің NH3 және H+ иондарымен диссоциациялану дәрежесін сипаттайтын тепе-теңдік константасы. Оның мәнін аммиактың белгілі қышқылдық константасын (NH3) пайдаланып анықтауға болады, ол Kb(NH3) = 1,8 x 10^-5. Аммоний ионының қышқылдық константасын мына формула бойынша есептеуге болады: Кб(NH4+) = Кw / Ка(NH3) мұндағы Кw – судың иондану константасы (1x10^-14) және Ka(NH3) – аммиактың қышқылдық константасы. Осылайша, Кб(NH4+) = 1 x 10^-14 / 1,8 x 10^-5 = 5,56 x 10^-10 Бұл шама аммоний ионының әлсіз негіз екенін көрсетеді, өйткені оның негіздік константасы аз. Демек, аммонийдің сулы ерітіндісінде NH4+ молекулаларының көпшілігі диссоциацияланбаған күйде қалады, ал аз бөлігі NH3 және H+ иондарына айналады. Сондай-ақ аммонийдің сулы ерітіндісінде NH4+ және NH3 молекулалары арасында тепе-теңдік бар екенін атап өткен жөн, бұл оның қасиеттері мен реакцияларына үлкен әсер етуі мүмкін. 60. 0.10 М аммиак пен 0.20 М аммоний хлоридінен тұратын буферлік ерітіндінің рН-ын есептеп, ойыңызды тұжырымдаңыз. 61. Тотығу-тотықсыздану потенциалдарының мәнін мысалы келтіре қарастырыңыз, Нернст теңдеуін қолданыңыз. Әр қосылыстың тотығу не тотықсыздану қабілеттілігі әртүрлі болады. Егер асыл металдан дайындалған электродты, мысалы плaтинаны тотықтырғыштың немесе тотықсыздандырғыштың ерітіндісіне батырса, онда тотықтырғыш өзіне қажетті бірнеше электрондарды металдан қосып алады, ал тотықсыздандырғыш, керісінше, бірнеше электрондарды металға береді. Осының салдарынан электрод оң немесе теріс зарядталады. Ерітіндінің тотықтырғыштық қасиеті неғұрлым үлкен болса, онда батырылған электродтың оң заряды соғұрлым жоғары болады. Берілген ерітіндіге батырылған электродтың зарядталған мөлшеріне тең потенциал, сол ерітіндінің тотығу активтілігінің шамасын береді, сондықтан ерітіндінің тотығу потенциалы деп аталады. Ерітіндіде тотықтырғышпен бірге әрдайым тотықсыздандырғыш қатар жүретіндіктен, тотығу потенциалын тотыққан-тотықсызданған жұптардың немесе жүйенің (MnO4-/Mn2+, Cr2O72-/2Cr3+¬, Fe3+/Fe2+ және тағы басқа) тотығу-тотықсыздану потенциалы деп қарастырған жөн. Кез келген жүйеде тотыққан және тотықсызданған формаларды ажыратады. Мысалы, Cr2O72- ионы – тотыққан форма, өйткені онда берілген элемент (Cr6+) ең жоғары валенттілікке ие. Ал тотықсызданған форма – валенттілігі төмен Cr3+¬ ионы. Тотығу-тотықсыздану жұбының тотығу потенциалы үлкен болған сайын, оның тотыққан формасы күшті тотықтырғыш, ал тотықсызданған формасы әлсіз тотықсыздандырғыш болады. Жекеленген жұптың тотығу потенциалын анықтау өте қиын және нақты дәл нәтиже бермейді. Сондықтан практика жүзінде әдетте осындай екі жұпты гальваникалық элементке жалғап, жүйенің электр қозғаушы күшін (ЭҚК) өлшейді, яғни потенциалдар айырымын анықтайды. Әртүрлі жұптардың потенциалдарын стандартты қабылданған жұптардың потенциалдарымен салыстыра өлшеп, абсолютті мәндерді алады. Стандартты жұп ретінде (2Н+/Н2) қалыпты сутегі электродын пайдаланады, оның потенциалы шартты түрде нөлге тең деп қабылданған. Бұл газ күйіндегі сутегін жақсы адсорбциялайтын, ұсақ дисперсті платинамен көмкерілген платина пластинкасы. 1 атмосфера қысымда газ түріндегі сутегімен қаныққан электрод сутегі иондарының активтігі бірге тең ерітіндіге батырылады. Платина электрохимиялық реакцияға қатыспайды, тек электрондарды тасымалдауға қатысады. Сутегі электродының жартылай реакциясы: Н2 (газ) 2Н+ + 2е, тотығу-тотықсыздану жұбы 2Н+/Н2. Екіншіжартылайэлектродтыңтабиғатынабайланыстысутегі электроды не катод, не анод рөлін атқарады. Тотығу-тотықсыздану жұбының потенциалы тек осы жұпқа кіретін тотықтырғыштың немесе тотықсыздандырғыштың табиғатына ғана тәуелді емес, олардың концентрацияларына да тәуелді. Тотығу-тотықсыздану жүйесінің потенциалдар шамасы заттардың табиғатына (Е0 арқылы есепке алынады), олардың концентрацияларына ([тотық-ш], [тотық-сыз]) және температураға тәуелді. Бұл тәуелділік Нернст теңдеуімен өрнектеледі және металдың потенциал мәнін анықтайды: немесе E - тотығу-тотықсыздану жұбының реальды (тепе-теңдік) потенциалы, В Е0- стандарты тотығу-тотықсыздану потенциалы, В a – металл ионының активтілігі (а=[Men+] f); R - универсалды газ тұрақтылығы, 8,314 Дж/К . моль; T – температура, К Ғ - Фарадей саны, 96500 Кл; n - тотығу-тотықсыздану жартылай реакциясына қатысатын электрондар саны; Тотығу-тотықсыздану реакциясын жартылай тотығу және жартылай тотықсыздану реакцияларына бөлуге болады. Мысалы: 2Ғе3+ + Sn2+→ 2Fe2+ + Sn4+ жартылай тотығу реакциясы Sn2+ -2e →Sn4+, не Sn2+→Sn4+ +2e жартылай тотықсыздану реакциясы 2Ғе3+ + 2е →2Ғе2+ Тотығу-тотықсыздану реакцияларының иондық-электрондық теориясының негізін қалаушылар Я.И.Михайленко және Л.В.Писаржевский болды. Жартылай реакцияға кіретін заттардың тотығу-тотықсыздану жұптары: (Sn4+/Sn2+, Fe3+/Fe2+). Бұл жұптың бір компоненті тотыққан формасы (Sn4+, Fe3+), екінші компоненті тотықсызданған формасы (Sn2+, Fe2+) болып табылады. Тотығу-тотықсыздану реакциялары қатар жүреді, Sn2+ жоғалтқан электрондарын Fe3+қосып алады. Тотығу-тотықсыздану жұбына нейтралды атомдар да кіруі мүмкін. Мысалы, Cu2+ + Zn0C→u0 + Zn2+ реакциясы үшін жартылай реакциялар: Сu2+ + 2e → Cu0 Zn0 - 2e →Zn2+ Тотығу-тотықсыздану жұптары: Сu2+/Cu0, Zn2+/Zn0. Нернст теңдеуі электрохимиялық жасушаның кернеуін есептеу үшін немесе жасушаның компоненттерінің бірінің концентрациясын табу үшін пайдаланылады . Мұнда Nernst теңдеуі мен мәселені шешу үшін оны қалай қолдануға болатынын қарастырайық. Нернст теңдеуі Нернст теңдеуі тепе-теңдік жасушасының потенциалын (сондай-ақ Nernst әлеуеті деп те аталады) мембранадағы градиент концентрациясына қатысты. Электр потенциалы пайда болады, мембранадағы ионға арналған концентрациялы градиент бар, ал иондар сіңімді иондар болса, ион мембранадан өтіп кетуі мүмкін. Теңдеу жазылуы мүмкін: E ұяшық = E 0 ұяшық - (RT / nF) lnQ E клеткасының стандартты емес жағдайлардағы жасушалық потенциалы (V) E 0 ұяшық = стандартты шарттарда жасушалық потенциал R = 8,31 (вольт-кулон) / (мол-К) T = температура (K) n - электрохимиялық реакциямен алмастырылған электрондардың мол саны, (мол) F = Фарадейдің тұрақты, 96500 гудронды / моль Q = реакция коэффициенті, яғни тепе-теңдік концентрациясы емес, бастапқы шоғырлануы бар тепе-теңдік өрнегі. ұяшық = E 0 ұяшық - (2.303 * RT / nF) logQ 298K, E cell = E 0 ұяшығында - (0.0591 V / n) Q журналы Nernst теңдеуінің мысалы Цинк электродасы қышқыл 0,80 М Zn 2+ ерітіндісіне толы, ол тұз көпірімен күміс электродты қамтитын 1.30 М Аг + ерітіндісіне қосылады. 298K ұяшықтағы бастапқы кернеуді анықтаңыз. Егер сіз елеулі есте сақтаған болсаңыз, стандартты төмендету потенциалы кестесіне жүгініңіз, ол сізге келесі ақпаратты береді: E 0 қызыл : Zn 2+ aq + 2e - → Zn s = -0.76 В E 0 red : Ag + aq + e - → Ag s = +0.80 В. E cell = E 0 cell - (0.0591 V / n) Q журналы Q = [Zn 2+ ] / [Ag + ] 2 Реакция өздігінен жүреді, сондықтан E 0 оң болады. Ол үшін Zn тотығымен (+0.76 В) және күмістің (+0.80 В) азаюы мүмкін. Сіз ұяшықтың реакциясы үшін теңдестірілген химиялық теңдеуді жаза аласыз және E 0 : Zn s → Zn 2+ aq + 2e - және E 0 ox = +0.76 V 2Ag + aq + 2e - → 2Ag s және E 0 red = +0.80 V олар бірге қосылады: Zn s + 2Ag + aq → Zn 2+ a + 2Ag s E 0 = 1.56 В Енді Nernst теңдеуін қолдану: Q = (0,80) / (1,30) 2 Q = (0.80) / (1.69) Q = 0.47 E = 1.56 В - (0.0591/2) журналы (0.47) E = 1,57 В. жүктеу/скачать 10,11 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|