28. Судың диссоциациялануы. Сутектiк көрсеткiш (рН).

Су әлсіз электролит болғандықтан өте аз мөлшерде сутек және гидроксид иондарына ыдырайды:

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-

Сутек иондарының концентрациясы ерітіндінің қышқылдығын, ал гидроксид иондарының концентрациясы сілтілігін көрсетеді.

Сутек және гидроксид иондарының концентрацияларының көбейтіндісі таза су үшін де тұрақты болады. Оны судың иондық көбейтіндісі дейді және сан жағынан 22⁰С-та 10^-14 тең болады.

[ Н⁺][ОН^-] ═ 10¹⁴

Бұл теңдеуді пайдаланып сутек иондарының концентрациясы белгілі болса, гидроксидтің концентрациясын, ал гидроксидтің концентрациясы белгілі болса сутек иондарның былай табады:

Бірақ теріс дәрежелі сандарды пайдалану қолайсыз. Сондықтан ерітіндінің қышқылдығын немесе сілтілігін анықтау үшін сутек иондарының концентрациясын сутектік көрсеткіш арқылы белгілейді.Сутек иондары концентрациясының теріс таңбамен алынған ондық логарифмін сутекті көрсеткіш дейді және оны рН әріптерімен белгілейді:

рН ═ - Ig [Н⁺]

Егер ерітіндідегі сутек иондарының концентрациясы 10^-4 болса, сутек көрсеткіш 4-ке тең:

рН ═ - Ig [Н⁺]═ - 10^-4 ═ 4

Сонымен қатар осылайша гидроксил көрсеткішін табуға болады.

29. Ион-алмасу реакциялары. Мысалдарды келтір

Электролиттердің судағы ерітінділері езара өрекеттескенде реакция иондар арасында жүреді. Мұндай реакциялар иондық реакциялар деп аталады. Демек, электролиттердіңерітіндідегі химиялық қасиеттері — иондардың, яғни катиондардың және аниондардың касиеттері болып саналады.

Иондық реакциялардың жүру жағдайлары:

[өңдеу]Тұнба түзіле жүретін реакциялар.

Кальций хлоридінің СаСl₂ ерітіндісіне күміс нитратының AgN0₃ ерітіндісін құямыз:

СаСl₂ + 2AgN0₃ = 2AgCl + Ca(N0₃)₂

Кальций хлориді мен күміс нитраты ерімтал тұздар, яғни күшті электролиттер. Олай болса, ерітіндіде олар толығынан иондарға диссоциацияланады. Оларды араластырғанға дейін ерітінділерде Са²⁺, Сl^- жәнө Ag⁺, N0₃ иондары бөлек-бөлек жүреді.Олай болса, жаңадан түзілген тұз — күміс хлориді тұнбаға түседі де, кальций нитраты ерітіндіде иондар күйінде калады. Сондықтан бұл реакцияның тендеуі былайша жазылады:

Са₂₊+ 2Cl + 2Ag ⁺+ 2N0³⁺ = 2AgCl + Са²⁺ + 2N0³

бұл теңдеуді химиялық реакцияның толық иондық теңдеуі дейді. Теңдеуден электролиттер арасында иондар алмасуы жүргенін көреміз. Бұндай реакциялар ион алмасу реакцияларыдеп те аталады. Ерітінділерді араластырғанда реакция тек күміс иондары Ag⁺ мен хлор иондарының Сl^- арасында жүреді, нәтижесінде тұнба түзіледі. Ал кальций иондары Са²⁺ меннитрат иондары N0³ реакцияға қатыспай, бос ион күйінде калады. Сондықтан оларды теңдеудің сол жағынан да, оң жағынан да кысқартып, тек реакцияға түсетін иондарды қалдырады. Осыдан реакция теңдеуінің қысқартылған иондық түрі шығады:

2Cl^- + 2Ag⁺ = 2AgCl

Қысқартылған иондық теңдеу жүретін химиялық реакцияның мәнін көрсетеді. Демек, күміс нитратының AgN0₃ ерітіндісіне кез келген хлор анионы Сl бар электролит ерітіндісін құйсақ, күміс хлориді AgCl тұнбаға түседі. Тұз қышқылы HCl мен оның ерімтал тұздарының ортақ қасиеті — күміс ионымен Ag тұнба беруі болса, күміс нитратымен AgN0₃ ерімейтін тұнба беруі — хлор ионының қасиеті болып табылады. Сондықтан күміс ионы Ag+ хлор ионына анықтағыш реактив ретінде қолданылса, керісінше хлор ионы Сl күміс ионының анықтағыш реактиві болады. Барий хлоридінің ВаСІ ерітіндісіне натрий сульфатының Na₂S0₄ ерітіндісін қосамыз. Нәтижесінде, ақ түсті тұнба түзіледі. Реакцияның молекулалық теңдеуі:

ВаСІ₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄ + 2NaCI

Толық иондық теңдеу түрінде жазсақ:

Ва²⁺ + 2СІ ⁺ 2Na⁺ + SO^2- = BaSO₄ + 2Na⁺ + 2CI

Демек, барий сульфатын тұнбаға түсіру үшін Ва²⁺ ионы бар кез келген ерітіндіге, қүрамында сульфат SO^2- ионы бар кез келген ерітіндіні құю керек. Күкірт қышқылы ерітіндісі мен оның кез келген ерімтал тұздарының ортақ қасиеті, олардың құрамындағы сульфат ионының SO^2- барий ионымен Ва²⁺ тұнба беруімен сипатталады. Олай болса SO^2- иондары Ва²⁺иондарына анықтағыш, ал Ва²⁺ иондары SO^2- иондарына анықтағыш реактив ретінде қолданылады. Айта кететін жағдай, ион алмасу реакциясы жүретіндігін білу үшін қышқылдардың, сілтілердің және тұздардың суда ерігіштік кестесіне сүйену қажет.

Су және басқа аз диссоциацияланатын заттар түзіле жүретін реакциялар.

Натрий гидроксидінің ерітіндісіне хлорсутек қышқылының ерітіндісін кұямыз. Бұл қышқыл мен негіздердің арасында жүретін бейтараптану реакциясы нәтижесінде су түзіледі. Реакцияның молекулалық теңдеуі:

NaOH + HC1 = NaCl + Н₂0

Толық иондьщ теңдеу түрінде жазсак:

Na⁺ + OH ^- +Н⁺ + CI^- = Na⁺ + Сl^- + Н₂0

Су өте өлсіз электролит екені өздеріңе белгілі. Ол иондарға ете аз мөлшерде ыдырайды. Сондықтан ион алмасу реакцияларында түзілетін әлсіз электролиттер молекула түрінде жазылады. Енді иондық теңдеудің қысқартылған түрін жазайық. Реакцияға Na⁺, Сl^- иондары қатынасқан жоқ. Оларды теңдеудің екі жағынан да алып тастаймыз. Демек, қүрамында гидроксид ОН және сутек Н+ иондары бар ерітінділерді өрекеттестірсек үнемі су түзіледі. бұл реакция бейтараптану реакциясының мөнін көрсетеді.Керсетілген төжірибелердің негізінде электролит ерітінділерінде ион алмасу реакциялары жүру үшін ерітіндідегі кейбір иондардың өзара байланысып, бөлініп шырып қалуы керек екенін көрдік. Ол үшін реакция кезінде:

тұнба түзілуі;

газ бөлінуі;

аз диссоциацияланатын зат түзілуі қажет.

Егер бұл жағдайлардың ешқайсысы орындалмаса, онда электролит ерітінділерінің арасында ион алмасу реакциялары жүрмейді. Электролит ерітінділеріндегі ион алмасу реакциялары тұнба түзілетін, газ бөлінетін немесе аз диссоциацияланатын зат түзілетін жағдайларда ғана жүреді.