2. Электрондық баланс әдісі мен иондық-электрондық әдісі.Электрохимиялық процестердің жіктелуі, анықтамасы.

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.

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄→ 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + 5K₂SO₄+3H₂O

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.

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄→ 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄ + 5K₂SO₄+3H₂O

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

5| SO₃^2- + H₂O – 2e^- → SO₄^2- + 2H⁺ – тотығу; тотықсыздандырғыш

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

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

№9 билет

1. Оксидтер, гидроксидтер және тұздардың классификациясы.Күрделі қосылыстардың үлкен бір тобы (класы) - оксидтер. Оксидтер үшке бөлінеді: қышқылдық, негіздік, екідайлы (амфотерлі). Қышқылдық оксидтерге - қышқылдар, негіздік оксидтерге - негіздер сәйкес келеді. Р2О5→Н3РО4; SО3→H2SО4; Na2О→NaОH; СаО→Са(ОН)2. Ал екідайлы оксидтерге кышқылдар да, негіздер де сәйкес келеді, мысалы, H2ZnО2← ZnO→Zn(OH)2

Оксидтердің жіктелуі. Бейметалдардың оксидтері - қышқылдық оксидтер, ал белсенді металдардың оксидтері - негіздік болып келеді.Егер металл айнымалы валенттілік көрсетсе, оның төменгі валенттілігіне сәйкес оксиді - негіздік, аралық валенттілігіне сәйкесі - екідайлы, ал жоғары валенттілігіне сәйкесі қышқылдық оксид болады.

Негіздік және кышкылдьщ оксидтердің қасиеттерІ өр түрлі. Оксидтердің бәрі дерлік суда ерімейді. Негіздік оксидтердің ішінде К2О, Na2O, СаО, ВаО сумен шабытты реакцияға түседі. Ал көптеген оксидтер: CuO, Fe2O3, HgO, SiO2 сумен әрекеттеспейді.  Негіздік оксидтерге тән химия лык қасиеттеріне тоқталайық 1. Негіздік оксидтер сумен әрекеттесіл, негіз (сілті) түзеді. 2. Негіздік оксидтер күшті кышқылдармен түз және су түзеді. әрекеттеседі: MgO + H2SO = MgSO4 + Н2О  3. Негіздік жөне кышкылдык оксидтер өзара әрекеттескенде т^з түзіледі:  СаО + СО2 = СаСО3  ВаО + SiO = BaSiO,  Қышқылдық оксидтерге де осындай үш түрлі касиеттер тән.  1. Қышкылдық оксидтер: СО2, SO2, SO3, Р2О5 сумен әрекет-тескенде нәтижесінде оттекті қышкыл алынады:  Р2О5 +ЗН2О = 2H3PO4  2. Қышқылдык оксидтерге тән касиеттер сілтілермен өрекеттесіп түз және су түзеді:  2NaOH + S02 = Na2SO3 + Н2О  Са(ОН)а + СО3 = СаСО3 + Н20  1. Қышқылдық оксид пен негіздік оксид өзара әрекеттескенде түз түзіледі  Екі жақты негіздік және қышқылдық қасиет көрсететін оксидтерге: ZnO, А12О3, Сг2О3, ВеО жатады. Олар суда ерімейді, қатты күйде болады. 

Гидроксидтер – үш химиялық элемент атомынан құралып, оның екеуі оттек пен сутек болып келетін күрделі газ. Гидроксидтерді 3 топқа бөледі:

1. Гидроксидтер қышқылдармен де, сілтілермен де өзара әрекеттесуге қабілетті, себебі қышқылдар мен негіздер сияқты жиі диссоцияланады және де ол амфотерлі гидроксидтердеп аталады. Амфотерлі гидроксидтер қышқылдар (сілтімен әрекеттеседі) мен негіздер (қышқылдармен өзара әрекеттеседі) сияқты қасиет көрсетеді.

Олар суда ерімейді және әлсіз электролиттер болып табылады. Ең маңызды амфотерлі гидроксидтер болып саналады: Zn(OH)₂(негіз сияқты) ↔ H₂ZnO₄ (қышқыл, цинкаттар сияқты); Pb(OH)₂↔ H₂PbO₄ (плюмбиттер); Al(OH)₃ ↔ HalO₂ (металалюминаттар); Cr(OH)₃ ↔ HCrO₂ (метахромиттер); [Sn(OH)₄] ↔ H₂SnO₄ (станнаттар); [Pb(OH)₄] ↔ H₂PbO₃ (плюмбаттар) және т.б.

Құрылыста оларды жақсы адсорбенттер болғаны үшін суды тазартуда қолданады(алюминий гидроксиді).

2. Қышқылдар – заттардың күрделі тобы.

Қышқылдар – сутек атомы мен қышқыл қалдығынан тұратын, сутек пен қышқыл қалдығының анионын катиондарға диссоциялайтын заттар.

Қышқылдардың жеңіл электролиттік диссоциациясын мынандай үлгі арқылы бейнелеуге болады:

HNO₃=H⁺ + NO₃^-

Қышқылдарды диссоциациялық қабілеті бойынша әлсіз, күшті және орташа деп бөледі. Әлсіз қышқылдарға көмір, кремнийлі, борлы, азот, хлор және басқа да қышқылдар жатады. Күшті қышқылдарға азотты, тұз, хлорлы, күкірт, селенді, хлорлы және т.б. Орташа қышқылдарға ортофосфорлы, пирофосфорлы, ортомышьякты, күкіртті және т.б. қышқылдар жатады. Олар әрдайым көпнегізді; диссоциациясының бірінші сатысы бойынша күшті қышқыл болып табылады, ал басқа сатысы бойынша – әлсіз.

3. Негіздер – металл мен гидроксо тобынан тұратын типті гидроксидтер, металл катионы мен гидроксид ионына ОН ыдырауға қабілетті. Негіздер қышқылдығымен сипатталады – бір металл атомымен байланысты ОН тобының санымен.

Негіздік қышқылы бойынша бір (КОН), екі (Са(ОН)₂) және үшқышқылды (Mn(OH)₃). Мысалы, КОН – бірқышқылды негіз, Са(ОН)_{2 –} екіқышқылды.

Электролиттік диссоциация дәрежесі бойынша негіздерді сілтілер мен әлсіз электролиттерге бөледі.

Тұздар орта, қышқыл, негіздік, қос және кешенді болып бөлінеді.

Орта тұздар – сутек атомдары толық ауысса (Na2CO3, K3PO4, MgSO4);

қышқыл тұздар – сутек атомдары металл атомдарымен біртіндеп алмасса (NaHCO3, K2HPO4);

негіздік тұздар – құрамына гидроксил тобы енсе (MgOHCl, A1(OH)₂Cl), қос тұздар – сутектің орнын бірнеше металл катиондары басса (KAl(SO₄)₂, NaK₂PO₄);

кешенді тұздар – құрамында кешенді катион ([Cu(NH₃)₄]SO₄) немесе кешенді анион (K[Fe(CN)₆]) болса түзіледі.

2. Электродтық процестердің термодинамикасы.Гальваникалық элементтер екі электродтан немесе екі жарты элементтен тұрады. Олардың әрқайсысында тотығу-тотықсыздану реакциялары жүреді. Бұл реакцияларды тотығу-тотықсыздану процестері деп те айтады. Әдетте, бұл процестердің әуелі тотык-қан түрін, сосын тотықсызданған түрін жазады. Потенциал айырмасы:

мұндағы ф — потенциал айырмасы;  — химиялық потенциал, ал логарифм таңбасының астында тотыққан активтіліктің тотықсыз-данған түріне қатынасы тұр.

Электродты процеске қатысатын заттың химиялық табиғатына орай электродтар бірінші және екінші текті болып бөлінеді.

Бірінші текті электродтар. Ондағы металл тотықсызданған түр-ге жатса, ал осы металдың ионы тотыққан болып есептеледі. Бұған мысал ретінде мыс пен мырыш электродтарын алуға болады. Бұл электродтардағы потенциал айырымы катиондардың активті-лігінен функционалды тәуелділікте болғандықтан, оны катион арқылы қайтымдылықта болатын электродтар дейді.

Сондай-ақ бірінші текті электродтар қатарында аниок арқылы қайтымды болатын электродтар да бар. Мысалы, селенді элек-тродта Sе + 2е=Sе2~ реакциясы жүреді. Мұндағы потенциал айыр-масы:E=E—

Сол сияқты амальгамды электродтар да осы топқа жатады. Амальгама дегеніміз сынаптың басқа металмен қоспасы немесе өзге металдың сынаптағы ерітіндісі. Бұған кадмий металының сынаппен қосылып құраған амальгамасы мысал болады. Ондағы сынапта кадмий металы еріген ерітінді — амальгама тотықсыз-данған түрге жатады. Мұндайда Вестон элементі дейді және онда Сd²⁺ + 2е^Сd реакция жүреді. Амальгамадағы кадмийдің активтілігі амальгаманың концентрациясына тәуелді:

Е=Е* + 1п 2*2- .

Екінші текті электродтар. Бұл электродтар сырты өзінің ері-мейтін тұзымен қапталып, анионның жақсы еритін тұзының ері-тіндісіне батырылған металдан тұрады. Мысалы, күміс сымын суда ерімейтін күміс хлоридімен қаптап, сосын оны суда жақсы еритін хлорлы калий не тұз қышқылының ерітіндісіне батырса, екінші текті электродтар қатарына жататын, хлоркүміс электро-ды деп аталатын электрод шығады. Оның электродты реакциясы АgС1 (к) +е~^Аg+ + С1~ түрінде жазылады. 

№10 билет

1. Химиялық реакциялардың жылу эффектісі. ТермохимияКөптеген жану реакциясы кезінде жылу бөлінеді. Химиялық реакциялар жылу түрінде энергия бөле немесе сіңіре жүреді. Мысалы: көмір, күкірт және метан, бензин, ағаш жанғанда жылу бөлінеді. Кейде, мысалы, азот пен оттек әрекеттесіп, азот (ІІ) оксидін түзіп, жылу сіңіріледі.Жылу бөле жүретін реакциялар – экзотермиялық реакция. Айырылу реакциялары жатады.Жылу сіңіре жүретін реакциялар – эндотермиялық реакциялар. Қосылу реакциялары жатады.Химиялық реакциялар кезінде бөлінетін немесе сіңірілетін жылу мөлшері реакцияның жылу эффектісі деп аталады. Жылу мөлшері – Дж немесе кДж арқылы белгіленеді.Реакцияның жылу эффекті көрсетілген химиялық реакциялар – термохимиялық теңдеулер деп аталады.Термохимия – химиялық динамиканың бөлімі, ол химмиялық реакциялардың жылу эффектісін және реакцияның жүру барысындағы элементтердің физико-химиялық параметрлеріне тәуелділігін қарастырады. Сонымен қатар термохимия мақсатына жылудың фазалық өтулер, ерулер, қосылу, тағы басқа процестер, жылу сыйымдылықты меңгеру және заттардың энтальпиясы мен энтропиясы кіреді. Термохимияның негізгі тәсілі – калориметрия болып табылады. Кей жағдайларда калориметриялық емес те тәсілдер (тепе-теңдік константасын өлшеу нәтижелерінен жылу эффектілерін санау) қолданылады, алайда бұл жағдайларда нәтижелер онша дәл болмайды.