Заттың химиялық құрамы мен құрылысын анықтау әдістері жөніндегі ғылым. Аналитикалық химия сандық және сапалық анализден тұрады
жүктеу/скачать 9,86 Mb.
|
аналит.каз 2018
- Бұл бет үшін навигация:
- 1. Аррениустың қышқыл-негіздік теориясының қателігі.
- Лекция №5 Тақырыбы: Қышқыл және негіздің күші. Жоспар: Қышқыл және негіздің күші.
ПротолиттерҚышқылдардың протолиттік теориясы бойынша – бұл заттар, протонды бөлетіндер , яғни протонның донорлары; негіздер – бұл заттар протонды қосып алатындар, яғни протонның акцепторлары. Онда, егер А – қышқыл, В – негіз, онда айтылғандардан мынадай қорытынды жасауға болады:
Процесс (1) қайтымды, және белгілі жағдайда қышқылдар негізге айнала алуы мүмкін және керісінше, басқа жағдайда негіздер қышқылға айналуы мүмкін. Теңдеу (1) сонымен қатар, қышқыл мен негіз байланысты екенін көрсетеді. Бұдан шығатын, барлық кезде, қышқыл және сәйкес негізден тұратын заттар жұбымен кездесіп отырамыз. Бұл жұпты қышқылды – негіздік немесе протолиттік жұп деп атайды, ал протолиттік жұптың әрбір компоненті қосарланған протолиттерді көрсетеді. Протолиттік жұп мысалдары: қышқыл негіз HCl « H+ + Cl- Н2CO3 « H+ + HCO3- HCO3- « H+ + CO3- H2O « H+ + OH- H3O+ « H+ + H2O NH4+ « H+ + NH3 [Zn(OH2)n]2+ « H+ + [Zn(OH)(OH2)n-1]+ [Zn(OH)(H2O)n-1]+ « H+ + [Zn(OH)2(OH2)n-2] Кейбір протолиттер (Н2О, HCO3-) әрі протонодонорлы, әрі протоноакцепторлы қасиетке ие. Бұндай протолиттер амфипротонды деп аталады. Протонды А1қышқылдан бөлу үшін жүйеде негіз қатысу керек. Сондықтан, протолиттер арасындағы химиялық әсерлесу протолиттердегі екі протолиттік жұптың болуымен ғана жүзеге асады: А1 « Н+ + В1
А1 + В2 « В1 + А2 1. Аррениустың қышқыл-негіздік теориясының қателігі. «Қышқыл» және «негіз» ұғымдарының өзіндік тарихы бар және қазіргі таңда оларға толық анықтама берілмеген. С.Аррениус қышқылды диссоциация кезінде сутек иондарын түзетін зат деп,ал негізді диссициация кезінде гидроксил иондары түзілетін зат деп қарастырған. С.Аррениустың электролиттік диссоциация теориясы В.Оствальдтың, Ф.Кольрауштың, Г.Гольдшмидтің, В.Нернсттың, И.Кольгофтың, Зеренсеннің, И.А.Каблуковтың, Л.В.Писаржевскийдің, В.А. Кистяковскийдің және басқа да зерттеушілердің еңбектерінде қолдау тапты. Бірақ ерітінділер электрохимиясының дамуы Аррениус теориясының әмбебап еместігін көрсетті, оны күшті электролиттер теориясымен толықтыру қажет болды. Қазіргі кезде қолданылып жүрген «қышқыл», «негіз» ұғымдары тек судағы ерітінділерде қолданылады, басқа еріткіштердің ерітінділеріне ауысқан кезде жарамсыз болып қалады. Сөйтіп, қышқыл мен негіздердің сулы емес ерітінділерін зерттеу оларда қышқылдар сутек иондарын түзбейтінін, ал негіздер гидроксил иондарын түзбейтінін көрсетті. Мысалы, хлорсутектің сұйық аммиакта еруі кезінде реакция жүреді, бірақ хлорсутек гидроксоний  ионын түзбейді:
HCl + NH3 ↔ NH4+ + Cl – Бензол ерітіндісінде хлорсутектін аммиакпен бейтарптану реакциясы тұз түзіп, оңай жүреді: НCl + NН3 ↔ NH4CI Бірақ бұл реакция нәтижесінде су түзілмейді. Демек, бензол ерітіндісіндегі қышқыл мен негіз арасындағы бейтараптану нәтижесінде Н+ иондарымен ОН- иондарының өзара әрекеттесу реакциясы жүрмейді. Бұл Аррениус теориясын теріске шығарады. Көптеген заттар әр түрлі ерітінділерде әр түрлі қасиет көрсетеді. Мысалы, сулы ерітінділерде өте күшті болып келетін азот қышқылы сұйық фторсутек қышқылында НҒ немесе сусыз күкірт қышқылында ерігенде негіздік қасиет көрсетеді, себебі ол күкірт қышқылынан протонды алып , құрамы аммоний мен гидроксоний иондарына ұқсас нитроний ионын [NO3H2]+ түзеді: H2SO4 + НNО3 [NO3H2+ · HSO4-]
Қышқыл және негіздің күші. Сутегі және гидроксил иондарының концентрацияларының көрсеткіші. Әлсіз қышқыл және негіз ерітінділерінің рН және рОН есептеу. Қоспасы жоқ таза судың өлшеуге келетін электрөткізгіштігі болады, себебі оның молекулалары аз мөлшерде болсада иондарға ыдырайды. Су типтік амфотерлі электролит: H2O + H2O ↔ H3O+ + ОН- қышқыл1 негіз2 қышқыл2 негіз1 Судың мұндай иондану процесін былай түсінуге болады: судың молекуласының стереохимиясы оттектің орталық атомының айналасындағы 4 сыртқы электрон жұптарының конфигурациясымен, 2 байланыстырушы және 2 бөлінбеген 4 электронмен анықталады. Оттек атомының ядросы айналасындағы 4 сыртқы электрон жұптарының 2 жұбы оттек ядросымен сутектің 2 протонының арасында орналасқан, ал оттектің 2 жұп электрондары бөлінбеген күйде қалады; Олар ортасында оттек ионы орналасқан тетраэдрдың төбелеріндегі протондарға қарама-қарсы бағытталған.Газ күйіндегі су молекулаларының ядролары тең жағдайда болғанда келесідей қасиеттерге ие болады: судағы оттек пен сутек атомдары арасындағы арақашықтық 0,958 нм ; сутек атомдары арасындағы арақашықтық 0,1515 нм; оттек пен сутек атомдары арасындағы бұрыш 104°27΄; су молекуласының диполь моменті 1,86(дебай ) немесе 1,86 · 10-18 электростатикалық бірлікке тең. Судың өзара ориентациясы кезінде оттектің бөлінбеген электрон жұбының біреуі протонды тарту нәтижесінде ориентация осі бойында орналасқан сутек протоны мен оттек арасындағы байланыс әлсіреп, реакция жүруі мүмкін (3.1 сурет). Демек, сутек иондары сулы ерітінділерде гидроксоний ионы күйінде болады. Бірақ есептеулер кезінде жазуды қысқарту үшін H3O+ орнына Н+ деп жазады, бұл өзгеріс есептеу нәтижелеріне әсер етпейді. Электрөткізгіштігі арқылы Н+ пен ОН- иондарының активтігі мен судың иондану константасын есептеуге болады.Судың иондануы қайтымды процесс, оның схемасын былай көрсетуге болады: H2O ↔ Н+ + ОН- Оған әрекеттесу массалардың әрекеттесу заңын пайдаланып, термодинамикалық константаның иондану теңдеуін шығарады: 
Ка – судың иондануының термодинамикалық константасы . жүктеу/скачать 9,86 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|