КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Аррениус, Бренстед – Лоури, Лукс-Флуд, Льюс, Усанович теориялары. Сольво-жүйелерін талдаңыз.
Элементтердің тотығу дәрежесі өзгермейтін реакциялардың көпшілігі қышқыл-негіздік тепе-теңдңкпен жүреді. Оларды "қышқыл" және "негіз" деген бізге түсінікті терминдермен жіктеуге болады. 1.19-кестеде қышқыл және негіз түсініктеріне ауқымдырақ анықтама берілген. Мәселе бұл канцепциялардың қайсысы дұрыстығында емес, олардың қаншалықты нақты жағдайға сәйкес келетіндігінде.
Химиялық реакцияларда ең жиі қолданылатын еріткіш-су, сондықтан Аррениус теориясында да су қолданылған.
1.19-кесте
| Теория | Қышқыл | Негіз |
| Аррениус | Иондар түзіле диссоциацияланады H+ (HNO3 және т.б.) | Иондар түзіле диссоциацияланады OH- (NaOH және т.б.) |
| Бренстед-Лоури | Протондар доноры (HN4+, HCl, [Cu(H2O)6]2+) | Протондар акцепторы (NH3, OH-, PO43- және т.б.) |
| Кукса-Флуда (балқытпадағы реакция) | Оксид-иондар акцепторы (SiO2) | Оксид-иондар доноры (CaO) |
| Сольво жүйе | Еріткіш катиондарының концентрациясы артады (BrF3-те SbF5) | Еріткіш аниондарының концентрациясы артады (BrF3-те КF) |
| Льюис | Электрон жүптары акцептор (BF3, Ag+және т.б.) | Электрон жүптары донор (NH3, F- және т.б.) |
| Усанович | Катион донор (соның ішінде H+) немесе анион акцептор (соның ішінде электрон жұптары) | Анион донор (соның ішінде электрон жұптары) немесе каиион акцептор (соның ішінде H+) |
Бренстед-Лоури теориясы.Бренстед-Лоуридің протолиттік теориясы протонды жеке түрде болуы мүмкін еместігін негіздейді. Бұл теорияның негізгі жағдайы мынадай болады:
1. Қышқыл - бұл протонды беретін зат, яғни донор қызметін атқарады, ал негіз - протондар акцепторы қызметін атқарады.
2. Қышқылдар мен негіздер иондар да, бейтарап бөлшектерде болуы мүмкін.
3. Әрбір қышқылға сәйкес негіз болады. Бұл жұпты қышқыл мен негіздің түйіскен жұбы деп атайды:
қышқыл негіз
Бұл тепе-теңдік Н+ - тің тәуелсіз бола алмайтындығын, яғни реакция шындығын түсіндіре алмайды. Міндетті түрде қышқыл мен негіздің түйіскен екінші жұбы болуы керек.
Түйіскен жұптар
Қышқылдар мен негіздердің түйіскен жұптарына мысалдар төмендегідей:
| түйіскен қышқыл | HCl | NH4+ | H2O | H3O+ | H2SO4 | HSO4- | All(H2O)63+ |
| түйіскен негіз | Cl- | NH3 | OH- | H2O | HSO4- | SO42- | [Al(H2O)5(OH)2+ |
Бренстед-Лоури теориясында гидратталған метал иондары қышқыл рөлін атқарады, сондай-ақ, осын иондардың ішкі сферасында орналасқан су протондар доноры қызметін атқаруы мүмкін.
Протолиттіқ теория әртүрлі ерітінділердегі диссоциация, өздігінен иондану және гидролиз сияқты процесстерді оңай түсіндіреді. Тепе-теңдік мысалдары 1.20-кестеде келтірілген, мұндағы қосылыстардың қышқыл-негіздік қасиеттері әрекеттесетін түйіскен жұптардың қасиетіне байланысты екендігі көрсетілген. Сулы ортада сірке қышқылы қышқыл болса, ал күкірт қышқылы – негіз болады.
1.20-кесте
Қышқыл-негіздік теңдеулерге мысалдар
| А1 + В2 ↔ А2 + В1 | Ескертпе |
| HCl+NH3↔NH4++Cl- | Бейтараптану |
| H2O+H2O↔H3O++OH- NH3+ NH3↔ NH4++ NH2- | Өздігінен иондану (автопротолиз) |
| CH3COOH+H2O↔H3O++CH3COO- H2SO4+CH3COOH↔CH3COOH2++ HSO4- | Әртүрлі ерітінділердегі диссоциация |
| H2O+ S2-↔HS-+OH- Al(H2O)63+ + H2O ↔ H3O+ + [Al(H2O)5(OH)]2+ | Гидролиз |
Қышқылдар күшінің сандық сипатын қышқылдық константасы (Ka), яғни реакцияның тепе-теңдік константасы анықтайды:
А↔В+H+
(1.66)
Мұндай тепе-теңдік тек басқа түйіскен жұптар болған жағдайда ғана болады, ал 
- ның абсолютті мәнін өзгертуге болмайды. Тек басқа кез келген стандартқа сәйкес қышқылдық константасының мәнін ғана анықтауға болады. Стандартты деп мынадай тепе-теңдік саналады:
H3O+↔ H2O +H+ 
Одан басқа кез келген қышқыл-негіздік тепе-теңдік үшін:
А1 + В2 ↔ А2 + В1
(1.67)
Сумен әрекеттескен кез келген А қышқылы үшін қышқылдық константасы Аррениус теориясындағыдай және анықтамалық әдебиеттерде келтірілгендей:
A+H2O↔H3O++B-
(1.68)
Бірнеше протонын беруге қабілетті көп негізді қышқыл үшін бірінші қышқылдық константасы кейінгілерінен көбірек болады. Бұл теріс зариядталған ионнан протонның бөлініп шығуының электорстатикалық қиындығына байланысты. ОН тобы бір атомға байланысқан оксоқышқылдар үшін рКа2 мәні рКа1 мәнінен 5-ке үлкен болады. Мысалы, ортофосфорлы қышқылдар үшін рКа1 мәні 2,12; 7,21; 12,67-ге i=1.2.3-ке тең.
В + H2O ↔ A + OH-
(1.69)
Басқаша айтқанда, қышқылдық константасы негіздік константамен мынадай қатынас негізінде байланысады:
рКа + рKb = 14 (1.70)
Түйіскен қышқыл қаншалықты күшті болған сайын соншалық түйіскен негіз әлсіз болады.
Судың автопротолизі. Ең алдымен судың автопротолизі тепе-теңдігіне тоқталған дұрыс:
A1 В2 А2 В1
Тепе-теңдіктің термодинамикалық константасы төмендегідей:
(1.71)
Мұны судың иондық түзілуі деп атайды және Kw таңбасымен белгілейді. Негізінен протолиттік теорияда автопротолиз реакциясының тепе-теңдік константасы судың қышқылдық константасымен бірдей Ка(Н2О).
Бейтарап ерітінді 
Қышқыл ерітінді 
Сілті ерітінді 
pH өзгеруі.Көбінесе ерітінділердің рН өзгеруін қышқыл-негіздік индекаторлар арқылы немесе потегциометриямен анықтайды.
Қышқыл-негіздік индекаторлар негізінде әдетте молекулалық және иондық формасының түстері әртүрлі әлсіз органикалық қышқылдар алынады. Мысалы, лакмус – әлсіз қышқыл, оның HL формуласын келтіру оңай, ерітіндіде диссоциация жүреді:
HL + H2O ↔ H3O+ + L-
қызыл көк
Қышқыл ортада тепе-теңдік диссоциацияланбаған бағытқа қарай ауысады және ерітіндінің түсі қызыл болады. Негіздік ортада H3O+ ионы су молекуласы түзілуіне қатысады. Тепе-теңдік оң жаққа аниондар түзілу бағытына қарай ығысады және ерітінді көк түске енеді. Түстің өзгеруі рН 6-дан 8-ге дейінгі аралықта пайда болады (1.22-кесте). Әртүрлі индекаторлар әртүрлі рН мәндерінде түсін өзгертеді. Универсалды индекатор – индекаторлар қоспасы, ол ақырындап рН-тың кең аралығында түсін өзгереді.
Гидролиз. Бренстед-Лоуридің протолиттік теориясы тұздардың гидролиз процессін қышқыл-негіздік тепе-теңдікпен түсіндіруге мүмкіндік береді. Тұздар гидролизі астында иондардың сумен алмаса әрекеттесуі болатыны белгілі, нәтижесінде ортаның рН мәні өзгереді.
Аниондар гидролизі келесідей теңдікпен сипатталады:
А1 В1
CH3COO- + H2O ↔ CH3COOH + ОН-
В2 А2
K1 = K = Ka1 / Ka2 = Kw / Ka2; рК1 = 14 – рКа
Гидролиз костантасы К1 түйіскен негіздердің CH3COO- негіздік константасы қызметінде атқарады.
Катиондар бойынща гидролиз келесі теңдікпен өрнектеледі:
В2 А2
[Fe(H2O)6]3+ + H2O ↔ [Fe(H2O)5 (ОН)]2+ + H3O+
А1 В1
K1 = K = Ka1 / Ka2 = Kа1 =Kw / Kb2; рК1 = рKa = 14 – рКb
Бұл жағдайда гидролиз константасы – бұл түйіскен қышқылдардың [Fe(H2O)6]3+ қышқылдық константасы. 1.53-суретте көрсетілген диограмма судың дифференционалданатын аймағы ішіндегі қышқыл мен негіздер үшін гидролиздің ығысуы туралы қорытынды шығаруға көмектеседі. Қышқыл әлсіз болған сайын аниондар гидролизі күштірек, ал негіз әлсіз болған сайын катиондар гидролизі күштірек бола түседі. Гидролиз тепе-теңдігі көбінесе солға бағытталған Кг˂˂1. Гидрлизді рН ерітіндінің өзгеруі арқылы есептеугеде болады.
Мысалы, натрий ацетаты ерітіндісінің рН есептеу үшін гидролиз константасы қолданылады:
Тұздардың концентрациясын С есептесек:
[ОН-]2- = (C-[OH-]) * (Kw/Ka), ал [OH-] ˂˂ C
2pOH = -lgC + 14-pKa немесе pH = 14 –рOH = 7 + 1/2pKa + 1/2lgC
Онда 0,01 М ерітінді үшін NaCH3COO рН=7+2,38-1=8,38.
Гидролиз сұйылтқанда, қыздырғанда немесе байланыстыратын иондары (OH- немесе H3O+) бар заттар қосқанда күшейеді. Алюминий хлориді және натрий карбонаты ерітінділері әрекеттескенде гидролиздің бірлескен кұшеюі пайда болады және реакция соңына дейін жүреді:
Дата добавления: 2015-01-01; просмотров: 1125; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав |