13. Электролиттер және бейэлектролиттер. С. Аррениустың электролиттік диссоциация теориясы

Заттарды суда еріткенде немесе балқытканда иондарға ыдырауын диссоциация дейміз. Диссоциацияланатын заттар электролиттер, ал диссоциацияға ұшырамайтын заттар — бейэлектролиттпер (қант, глюкоза, спирт жөне кейбір жай газдардың (Н₂,0₂, N₂) судағы ерітінділері жатады).

Аррениус теориясының негізгі қағидалары:

1. Тұздар, қышқылдар, негіздер ерігенде және балқығанда иондарға ыдырайды.

2. Ерітінділер мен балқымалардың ток өткізгіштігі осы иондардың концентрациясына тәуелді болады. Олардың оң зарядталғаны катодқа тартылатындықтан катиондар деп, ал анодқа тартылатындары аниондар деп аталады. Ағылшын физигі М. Фарадей XIX ғасырдың 30-шы жылдары «электролит, ион, катион, анион» терминдерін енгізді. Ионды және ковалентті полюсті байланысты молекулалар суда ерігенде иондарға толығымен ыдырайды:

• NaCl↔ Na⁺+ Cl^-;

• HCl ↔ Н⁺+ CI^-;

• H₂S0₄ ↔ 2Н⁺ + S0₄^2-

Иондардың формулаларыада зарядтың таңбасы (+, - ) оның сан мәнінен кейін жазылады.

Ac тұзы ерітіндісіндегі иондардың гидраттану механизмін карастырайық. Зат суда еріген кезде оның молекуласы иондарға ажырап қана қоймайды, осы иондар су молекулаларымен әрекеттесіп гидраттар түзеді. Полюсті су молекуласын былай белгілейміз (+ -), ол диполь (диполь - екі полюс) деп аталады:H⁺→0←H⁺

Диссоциация нәтижесінде пайда болган иондар қасиеттері молекуланы құраушы атомдар мен молекулалардың қасиеттерінен өзгеше болады. Оның себебі олардың электрондық құрылысында.

14. Химиялық эквивалент. Қышқылдардың және тұздардың эквиваленттерін табыңыз. HCl, h2so4, h3po3, Na3po4

Эквивалент – бара-бар, теңбе-тең өнім, яғни басқа тауардың құны тұлғаланатын тауар. Эквиваленттілік тауарларды салыстыруда және оларды бір-біріне айырбастауда ерекше маңызды. Осы мақсатпен тауар Эквиваленті пайдаланылады, яғни басқа тауарлармен теңбе-тең тауарлар құндылықты салыстыру эталоны ретінде пайдаланылады. Ақша барлық тауарларды салыстыруға болатын жалпыға бірдей тауар Эквиваленті болып табылады

Э_HCl =

Э_H2SO4=

Э_H3PO3 = = 27.3

Э_Na3PO4 =

15)Су диссоциациясы. Судың иондық көбейтіндісі. Сутектік көрсеткіш. Реакциялардың ионды-молекулалық теңдеулері. Тұздар гидролизі. Гидролиз процесіне әсер етуші факторлар. Гидролиз тұрақтысы және дәрежесі.

Су, әлсіз электролит болғандықтан, иондарға өте аз ыдырайды.

Н₂О Н⁺ + ОН^-

Бұл процесс үшін әрекеттесуші массалар заңын қолданып жазуға болады

К – судың диссоциациялану константасы, 22⁰С температурада судың константасы К_дисс=1,810^-16 тең болады.

Судың концентрациясы тұрақты деп алып, оны диссоциациялану константасымен К_д біріктіруге болады

К_д Н₂О = Н⁺ОН^-

Н₂О = 1000 / 18 = 55,56 моль/л

К_д Н₂О = К_Н2О

К_Н2О = Н⁺ОН^-

К_Н2О – судың иондық көбейтіндісі

К_Н2О = Н⁺ОН^- = 1,810^-16 55,56 = 10^-14

Таза суда Н⁺ = ОН^- = К_Н2О = 10^-7 моль/л

Ерітінді ортасын Н⁺ концентрациясы арқылы көрсетуге болады:

Н⁺ = 10^-7 - бейтарап орта

Н⁺ 10^-7 - қышқыл орта

Н⁺ 10^-7 - сілтілік орта

Есептеулерде дәрежесі теріс сандарды қолданбас үшін, есептеуге ыңғайлы болу үшін Н⁺ иондарының концентрациясы сутектік көрсеткіш рН арқылы көрсетеді.

Сутектік көрсеткіш деп теріс таңбамен алынған сутек иондары концентрациясының ондық логарифмі аталады.

рН = - lg Н⁺ және рОН = - lg ОН^- рН + рОН = 14

рН = 7 бейтарап орта

рН 7 қышқылдық орта

рН 7 сілтілік орта

Практикада ерітінді ортасын индикаторлар көмегімен анықталады. Индикаторлар өздерінің түсін ерітінді ортасына байланысты өзгеретеді, оны төмендегі кестеден көруге болады. Мысалы, лакмус рН = 5 – қызыл түсті, рН = 8 – көк түсті

Индикатордың аталуы	Ортаға байланысты индикатор түсінің өзгеруі
	Қышқылдық орта	Сілтілік орта	Бейтарап орта
Лакмус	қызыл	көк	түссіз
Фенолфталеин	түссіз	қызғылт	түссіз
Метилоранж	қызыл	сары	қызыл

Тұздардың гидролизі деп тұз иондары мен су иондары әрекеттескенде әлсіз электролит түзілуі нәтижесінде ерітіндідегі сутегі және гидроксид иондарының концентрацияларының өзгеру арқылы жүретін реакцияны айтады.

CH₃COO^- + HOH CH₃COOH + OH^- рН 7

Әр бір тұзды қышқыл мен негіз әрекеттескенде түзілген зат деп қарастыруға болады. Осыған байланысты гидролиздің төрт типін бөледі.

1) әлсіз қышқыл және күшті негізбен түзілген тұз гидролизі. Гидролиз анион бойныша жүреді.

CH₃COO^- + HOH CH₃COOH + OH^- рН 7

Ерітінді ортасы сілтілік болады.

Егер анион көп зарядты болса, онда гидролиз сатылап жүреді. Бірінші сатыда қышқыл тұз және негіз түзіледі.

SO₃^2- + HOH HSO₃^2- + OH^-

Екінші сатыда түзілген қышқыл тұз әрі қарай гидролизденеді.

HSO₃^2- + НОН OH^- + H₂SO₃

2) әлсіз негіз және күшті қышқылмен түзілген тұз гидролизі. Гидролиз катион бойынша жүреді.

NH₄⁺ + HOH NH₄OH + H⁺ рН 7

Егер катион көп зарядты болса, гидролиз сатылап жүреді. Бірінші сатыда негіз тұз және қышқыл түзіледі.

Fe²⁺ + HOH (FeOH)⁺ + H⁺

Түзілген негіз тұз әрі қарай гидролизденеді.

(FeOH)⁺ + НОН Fe(OH)₂ + H⁺

3) әлсіз негіз және әлсіз қышқылмен түзілген тұз гидролизі. Гидролиз катион және анион бойынша жүреді.

СH₃COONH₄ + H₂O CH₃COOH + NH₄OH

СH₃COO^- + NH₄⁺ + H₂O CH₃COOH + NH₄OH

Ерітінді ортасы түзілген қышқылдың және негіздің күшіне байланысты.

Егер гидролиз нәтижесінде газ немесе тұнба түзілсе гидролиз қайтымсыз жүреді. Мысалы, Al₂S_3, Cr₂S₃

Al₂S₃ + 6H₂O 2Al(OH)₃ + 3H₂S

4) күшті қышқылмен күшті негізден түзілген тұздар гидролизге ұшырамайды. Мысалы, NaCl, Na₂SO₄ т.б.

Гидролизді сандық жағынан гидролиздену дәрежесімен h_г және гидролиздену константасымен К_г сипаттайды.

Гидролиз константасы.

К_г – гидролиз константасы

К_қыш – гидролиз нәтижесінде түзілген қышқылдың диссоциациялану константасы

Гидролиздену дәрежесі – гидролизденген молекулалар санының жалпы молекула санына қатынасы.

Гидролиздену дәрежесіне әсер ететін факторлар:

1) температура (температура жлоғарлаған сайын гидролиз жоғарлайды);

2) тұздың концентрациясы;

3) тұздың табиғаты (неғұрлым гидролиз нәтижесінде түзілген қышқылдың немесе негіздің күші әлсіз болса, соғұрлым гидролиз күшті жүреді)

Тұздар гидролизі – жалпы гидролиз ұғымының бір мысалы. Гидролиз деп әр түрлі заттардың сумен алмасып, ыдырауын айтады. Ағаш гидролизі арқылы этил спирті, глюкоза, фурфурол, скипидар, метил спирті т.б. заттар алынады. Тұз гидролизін суды тазарту үшін пайдаланады. Тірі организмде полисахаридтердің, белоктардың т.б. органикалық заттардың гидролизі үздіксіз жүріп жатады.

16)Амфотерлік оксидтер. Олардың химиялық қасиеттері.

Al₂O₃+NaOH=

Al₂O₃+HCl=

17)Идеал газ күйінің теңдеуі. Менделеев-Клапейрон теңдеуі.

18)Химиялық эквивалент. Алюминий сульфатының эквивалентін табыңыз.

19) Бейорганикалық қосылыстар класы. Оксидтер және олардың классификациясы. Негіздік, қышқылдық және екідайлы оксидтердің алынуы және химиялық қасиеттері. Олардың классификациясы және негізделуі.

20)Температуралық коэффициент 3 болғанда, реакция жылдамдығын 81 есе төмендету үшін температураны неше градусқа азайту қажет?

21) Негіздер, олардың классификациясы. Негіздердің алынуы және химиялық қасиеттері. Екідайлы гидроксидтер, мысалдар, негізгі химиялық қасиеттері.

Негіздер– ерітінділерінде бір немесе бірнеше гидроксид иондарын түзіп, диссоциацияланатын күрделі заттар. Егер элемент бірнеше гидроксид түзетін болса, оның тотығу дәрежесі рим цифрымен көрсетіледі. Мысалы, Cu(OH)2 – мыс (ІІ) гидроксиді, CuOH – мыс (І) гидроксиді. Негіздердің көпшілігі суда ерімейді немесе аз ериді. Суда жақсы еритін Негіздерді сілтілер деп атайды. Оларға LіOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Sr(OH)2, Ca(OH)2, Ba(OH)2, NH4OH (NH3*H2O аммиак суы) жатады. Сілтілердің судағы ерітінділері теріні, матаны, т.б. күйдіреді. Осыған байланысты кейде оларды күйдіргіш калий, күйдіргіш натр, т.б. деп те атайды. Құрамында екі не үш гидроксид тобы бар Негіздер ерітіндіде сатыланып диссоциацияланады. Мысалы, Ca(OH)2*Ca(OH)++OH (бірінші саты), Ca(OH)+Ca2++OH– (екінші саты). Сонымен қатар бір мезгілде қышқылдық және негіздік типпен диссоциацияланаалатын Негіздер (гидроксидтер) де болады. Негіздердің маңызды химиялық қасиеттері олардың қышқылдармен, қышқылдық және амфотерлік оксидтермен немесе гидроксидтермен тұз түзе әрекеттесуі. Сілтілік металдар гидроксидтері қыздыруға төзімді. Суда жақсы еритін Негіздерді негіздік оксидтерін сумен тікелей әрекеттестіру арқылы алады. Мысалы, CaO+HА2O*Ca(OH)2. Суда аз еритін немесе ерімейтін Негіздерді сәйкес элементтің тұзына ерімтал гидроксидтермен әсер ету арқылы жанама жолмен алады. Мысалы, FeCl3+ +3NaOHFe(OH)3+ 3NaCl.

1. Белсенді металдардың сумен әрекеттесуі нәтижесінде:

2Li+2HOH=2LiOH+H₂↑

Sr+2HOH=Sr(OH)₂+H₂↑

2. Белсенді металдардың оксидтерінің сумен әрекеттесуі нәтижесінде:

К₂O+Н₂O=2КOН

3. Ерімейтін және екідайлы негіздерді олардың ерімтал тұздарына сілті ерітіндісімен әсер ету арқылы алуға болады:

ZnSO₄+2NaOH=Zn(OH)₂↓+Na2SO₄

Pb(NO₃)₂+2KOH=Pb(OH)₂↓+2KNO₃

4. Өндірісте ерімтал негіздерді олардың тұздарының ерітінділерін электролиздеу арқылы алады. Олай болса, негіздерге мынадай анықтама беруге болады:

Негіздер дегеніміз молекула құрамында металл атомдарымен байланысқан бір немесе бірнеше гидроксотоп (ОН) бар күрделі қосылыстар.

Гидроксотоп бір валентті болғандықтан негіз құрамындағы металдың валенттілігі қанша болса гидроксотоптың саны да сонша болады.

Негіздердің аталуы: Металл аталып оның валенттілігі жақша ішінде көрсетіліп гидроксиді деген сөз косылады:

NaOH—натрий гидроксиді, Са(ОН)₂—кальций гидроксиді халықаралық номенклатура бойынша гидроксотоптардың сандары аталып айтылады. Аl(ОН)₃ —алюминий үшгидроксиді Ғе(ОН)₂—темірдің дигидроксиді, Ғе(ОН)₃—темірдің үшгидроксиді

Кейбір негіздер үшін бұрыннан пайдаланып келген атаулары да бар, олар ерекше қасиеттеріне, белгілеріне қарай қойылған.

NaOH—күйдіргіш натр; Са(ОН)₂—сөндірілген әк.

Қышқылдардың негізділігі түсінігіне негіздердің қышқылдылығы сәйкес келеді, ол гидроксотоптардың санымен анықталады, химиялық реакцияларда олар қышқыл қалдығына алмасады. Негіздердің калдықтарының валенттіліктері қышқыл қалдықтарына алмасқан гидроксил топтарының санымен анықталады.

Химиялық формулалардың молекуладағы атомдардың байланысу реті мен элементтердің валенттіліктерін көрсететін түрі — құрылымдық формула деп аталады. Мұндай формулалардағы әрбір сызықша бір валенттілікке сәйкес келеді.

Негіздердің судағы ерітінділері қолға сабындалып тұрады; матаны, теріні, қағазды күйдіреді, сондықтан куйдіргіш сілтілер (КОН, NaOH) деп аталады. Олармен жұмысістегенде аса абай болу керек. Негіздерді еріткенде әдетте кәрлен ыдыстар колданылады, онын, себебі шыны ыдыстар сілтілермен әрекеттескенде тез бүлінеді.

Қышқылдар сияқты барлығына ортақ анықтағыштары (индикатор) бар, себебі олардың барлығына ортақ гидроксотоптары бар. Негіздерді анықтауға фенолфталеин деп аталатын анықтауыш қолданылады.

Барлық негіздерге ортақ қасиет - олардың қышқылдармен әрекеттесіп, тұз және су түзуі.

Негіздердің қышқылдармен әрекеттесуін мына тәжірибеден көруге болады. Стаканға шамалап калий гидроксидін құйып алып, оған 1-2 тамшы фенолфталеин ерітіндісін тамызсақ ол таңқурай түсіне боялады. Енді осы стаканға жайлап шыны таяқшамен араластыра отырып күкірт қышқылының ерітіндісін тамызсақ, ерітіндінің түсі біртіндеп жойылады. Себебі мына реакция жүреді:

2КОН + H₂SO₄ = K₂SO,₄ + Н₂О

Суда ерімейтін негіздер де қышкылдармен әрекеттеседі.

Ғе(ОН)₃+ЗНСl=ҒеСl₃+ЗН₂O

Осы реакцияның жүргенін бастапқы қызыл-коңыр түстің біртіндеп сарғыш тартқанынан және тұнбаның еруінен білуге болады. Бұдан мынадай тұжырымға келеміз:

негіз + қышқыл = тұз + су

Сілтілердің қышқылдық оксидтермен әрекеттесуі[өңдеу]

Сынауыққа жаңадан әзірленген әк суынан аздап құйып алып, оған шыны түтікпен үрлесек, біраздан кейін лай пайда болады, себебі біз тыныс алғанда бөлінген көмірқышқыл газы реакцияға түседі:

Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O

сілті + қышқылдық оксид = тұз + су

Суда ерімтал негіздердің (сілтілер) ерекше қасиеттері - ерімтал тұздармен әрекеттесе алуы.

Сілтілердің суда ерімтал тұздармен әрекеттесуі[өңдеу]

Бұл реакция жүру үшін нәтижесінде бір зат тұнбаға түсуі керек.

3NaOH+FeCl₃=Fe(OH)₃↓+3NaCl

Ba(ОH)₂+Na₂SО₄=BaSО ₄↓+2NaOH

Сонда мынадай қорытынды жасауға болады:

ерімтал жаңа сілті + тұз = тұз + негіз

Суда ерімейтін негіздердің термиялық ыдырауы олардың ерекше қасиеттері болып табылады[өңдеу]

Cu(ОH)₂→СuО+H₂О—Q

Екідайлы негіздердің қасиеттері[өңдеу]

Олар қышқылдармен әрекеттескенде тұз және су түзеді, негіздік қасиет көрсетеді.

Zn(ОH)₂+H₂SО₄=ZnSО₄+2H₂0

Ал сілтілермен әрекеттескенде қышқылдың қасиет көрсетеді. Ендеше негіздің формуласын қышқыл ретінде жазып аламыз:

Zn(OH)₂→H₂ZnO₂

H₂ZnO₂+2NaOH=Na₂ZnO₂+2H₂O

су + тұз сілті + екідайлы гидроксид+ қышқыл→тұз + су