Лекция №8 Тақырыбы: Гетерогенді жүйелердегі тепе-теңдік

1. 
   Гетерогенді системалардағы тепе теңдік.
   
2. 
   Ерігіштік көбейтіндісі
   

Гетерогенді деп бірнеше фазадан тұратын жүйелерде жүретін химиялық және физика-химиялық процестерді айтады.

Табиғатта абсалютті ерімейтін заттар жоқ. Сондықтан, кез келген аз еритін қосылыс қаныққан ерітіндіде иондарға диссоциацияланады:

А_mB_n « mA + nB

Ол ерігіштік константасы деп аталады.

ПР^т – термодинамикалық константа, еріткіштің температурасына, қысымына және табиғатына байланысты; бұл – ерігіштік көбейтіндісі; I = 0 болғанда қолданылады.

Егер ерітіндідегі тұнба иондары бәсекелі реакцияларға қатысса, онда тұнба мен ерітінді арасындағы тепе-теңдік жалпы концентрация арқылы өрнектелетін шартты тепе-теңдік константасымен ПР^у сипатталады. Шартты ПР температураның, қысымның, еріткіш табиғатының, иондық күштің, бәсекелі реакциялар нәтижесінде түзілген қосылыстардың табиғатының функциясы және келтірілген факторлар тек тұрақты болғандағы константа болып есептелінеді. ПР^у мен ПР^р және ПР^т келесі түрде байланысты:

Аз еритін қосылыс А_mB_n ерігіштік көбейтіндісі оның ерігіштігімен қарапайым қатынаста байланысты. Қаныққан ерітіндіде А_mB_n қосылысының ерігіштігі S моль/л және осы ерітіндідегі иондар концентрациясы тең болады: {A} = mS и {B} = nS. Осы мәндерді ПР^т = ПР^р деп ала отырып ПР теңдеуіне қоямыз,

Бұдан:

Ерігіштік г/л және моль/л мен өлшенеді. Ерігіштік неғұрлым төмен болса, электролит соғұрлым қиын ериді.

Тұнбаның еруіне күшті электролиттің қатысуы әсер етеді. Егер электролит тұнбаның ионымен біртекті иондардан тұрса, онда тұнбаның ерігіштігі төмендейді. Егер электролит құрамына тұнбаның құрамындағыдан басқа иондар кірсе, онда оның ерігіштігі артады (тұзды эффект).

Тұнбаның түзілу жағдайы

Ерігіштік көбейтіндісі -, тұнба-ерітінді жүйесіндегі тепе-теңдік күйдің негізгі заңдылығын сипаттайтын маңызды аналитикалық константа: ерітіндіде тұнбаның үстіндегі иондар концентрациясының көбейтіндісі берілген жағдайда тұрақты шама (температура, ерігіштік).

1. 
   Егер ерітіндідегі тұнба түзетін иондар концентрациясының көбейтіндісі немесе иондар көбейтіндісі ИП, ерігіштік көбейтіндісінен төмен болса (ИП < ПР), ерітінді қанықпаған, және тұнба түзілмейді. Тұнба молекуласы бірден иондарға ыдырайды, яғни олардың концентрациясы тепе-теңдіктен төмен. Жүйе тепе-теңдікке ұмтылады, тұнба түзілмейді.
   
2. 
   Егер ИП > ПР, онда ерітінді аса қаныққан, және тұнба түзіледі. Тұнбаның түзілуі ИП = ПР тепе-теңдігі орнағанша және ерітіндінің аса қаныққаннан қаныққанға айналғанынша жалғасады. Сонда тепе-теңдік орнайды және тұнбаның әрі қарай түзілуі тоқталады.
   
3. 
   ИП = ПР теңдігінде ерітінді қаныққан, онда қозғалғыш тепе-теңдік орнайды және тұнба түзілмейді.
   

Көріп отырғандай, ерігіштік иондық күштің артуынан жоғарылайды, бірақ бір мезгілде біртекті ионның әсерінен төмендейді. Сонымен қатар біртекті ион ерігіштікке иондық күшке қарағанда өте қатты әсер етеді.

Аз еритін қосылыстың еруінің шарты ПР ережесіне бағынбайды.

Қосылыстың еруі, яғни заттың қатты күйден ерітіндіге өтуі, сәйкес дәрежедегі иондар концентрацияларының көбейтіндісі ПР мәніне тең болғанша жалғаса береді. Аз еритін қосылыстардың еруі үшін күшті қышқылдар, комплекстүзуші заттар, тотықтырғыштар және т.б. қолданылады

1.Тұнбаның иондарын әлсіз ионизацияланатын қосылыстарға байланыстыру.

а) күшті қышқылдар әсері

күшті қышқылдың әлсіз қышқыл анионымен [X^-] әрекеттесуі мына схема бойынша жүреді:

CaCO₃+2HCL®CaCL₂+H₂CO₃

Mg(OH)₂+2НСL®MgCL₂+2H₂O

Бұл кезде аз ионизацияланатын су молекулалары түзіледі.

Егер тұнба еру кезінде қосылыс түзілетін болса, одан ыдырағанда газ бөлінсе, тұнбаның ерітіндіге олай өтуі тез жүреді, өйткені газдың бөлінуі тепе-теңдікті оңға ығыстырады. Мысалы:

Осы себептен минерал қышқылдарда жақсы еритін көптеген тұнбалар,сірке қышқылында нашар ериді:

СаСО₃+2СН₃СООН®Са(СН₃СОО)₂+Н₂СО₃