2.2. Dissossiyalanish darajasini aniqlash usuli
Eritmalari yoki suyuqlanmalari elektr tokini o’tkazadigan moddalarni elektrolitlar deyiladi. Elektrolitlarga kislota, asos va tuzlar misol bo’la oladi. Bu moddalar eritmalarda yoki suyuqlanmalarda ionlarga parchalanadi. Masalan:
KOH = K+ + OH-; KCl = K++ Cl-; CaCl2 = Ca2+ + 2Cl-
Musbat zaryadlangan ionlar kationlar, manfiy zaryadlangan ionlar esa anionlar deyiladi. Elektrolit molekulalari parchalangani uchun eritmada zarrachalar soni ortadi. Shuning uchun suyultirilgan noelektrolit eritmalar uchun aniqlangan Vant-Goff va Raul qonunlarining matematik ifodasini elektrolitlarga qo’llashda tuzatma koeffisiyent (bu koeffisiyent Vant-Goffning izotonik koeffisiyenti deb ataladi) ni (i) kiritish kerak. U vaqtda Vant-Goff tenglamasi quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi: RqCRTi. Raul qonunining tenglamasi t=KCi shaklida yoziladi. Izotonik koeffisiyent tajribada topilgan osmotik bosim, elektrolit eritmasining bug bosimini, eritmaning muzlash temperaturasi kamayishining va eritma qaynash temperaturasining ko’tarilishi huddi shu parametrlarning nazariy xisoblab topilgan qiymatlaridan necha marta kattaligini ko’rsatadi, ya'ni
Bu yerda P1, P1, t1muz, t1qay - tajribada topilgan, P, P, tmuz, tqay nazariy xisoblab topilgan qiymatlar.
Shunday qilib, noelektrolit eritmalar uchun izotonik koeffisiyent birga teng, elektrolit eritmalari uchun hamma vaqt birdan katta.
Shved olimi S.Arrenius (1887 y) elektrolit eritmalarining elektr o’tkazuvchanligi bilan Vant-Goff va Raul qonunlariga buysunmasligi orasida ichki bog’lanish bor degan xulosaga keladi. U elektrolit molekulalari suvda eriganda ionlarga parchalanadi, deb taxmin qildi. Shunday qilib, elektrolitik Dissotsialanish nazariyasi vujudga keldi. Lekin bu nazariya elektrolit molekulalarini ionlarga Dissotsialanish sababini tushuntirib berolmadi. Bu nazariya D.I.Mendeleyevning "gidratlar" nazariyasiga asoslangan. I.A.Kablukov va V.P.Kistyakovskiylarning ishlarida o‘z rivojini topdi. Elektrolit molekulalarini parchalanishiga erituvchining qutblangan molekulalari sabab bo’ladi. Anorganik moddalarning oddiy erituvchisi bo’lgan suv juda katta solvatlash xususiyatiga ega. Erituvchining qutblangan molukulalari ularga tushgan elektrolit molekulalarini urab olib, unda ichki bog’lanishni bushashtiradi, bu esa Dissotsialanishga olib keladi. Natijada eritmada gidratlangan ionlar paydo bo’ladi. Ionlarga parchalanish faqat suvda emas, balki boshqa qutbli erituvchilarda, masalan, suyuq ammiakda ham bo’lishi mumkin, u vaqtda Dissotsialanish maxsulotlari ionlarning solvatlari deyiladi.
Eritmaga o’tgan ionlar erituvchining qutbli molekulalari bilan bog’langan bo’ladi va ionlarning solvatlarini xosil qiladi. Eritmada solvatlangan ionlar uzluksiz betartib Harakatda bo’ladi. (masalan, NaCl tuzining suvda erish prosessi). Krisstall panjarasi ionlardan iborat moddalardan tashqari qutbli molekulalar ham ionlarga Dissotsialanadi.
Oddiy erituvchi suvning dielektrik o’tkazuvchanligi juda yuqori, bundan tashqari suv eng yaxshi ionlashtiruvchi erituvchidir. Suvning dielektrik o’tkazuvchanligi 80.1 ga teng. Bu shuni ko’rsatadiki, kristallda bo’lgan musbat va manfiy ionlararo tortishish kuchlari suvdagi eritmalarda 80.1 marta kamayadi. Dielektrik diomiylik efir, benzol, uglerod (IV)- sulfid kabi erituvchilarda, ya'ni Dissotsialanmaydigan moddalar uchun juda kichikdir. Kuchsiz darajada ionlatuvchi spirt, aseton va boshqa erituvchilarda dielektrik o’tkazuvchanlik o’rtacha qiymatga ega bo’ladi.
Elektrolitlar tabiatiga karab kuchli va kuchsiz elektrolitlarga bulinadi. Kuchli elektrolitlar to’liq, kuchsiz elektrolitlar qisman eritmada ionlarga Dissotsialanadi. Kuchsiz elektrolitlarning Dissotsialanishi kaytar prosessdir: chunki eritmadagi gidratlangan ionlar to’qnashishi natijasida yana Dissotsialanmagan molekulalarni xosil kilishi mumkin. Bunday kaytar prosessni molyarlanish deyiladi. Elektrolitik Dissotsialanish prosessi kinetik muvozanat karor topganda, ya'ni Dissotsialanish tezligi molyarlanish tezligiga teng bo’lganda sodir bo’ladi. Masalan, sirka kislotaning suvli eritmasi uchun bu quyidagicha yoziladi:
CH3COOH H+ + CH3COO--
Elektrolitlar Dissotsialanish darajasi bilan Harakterlanadi.
Elektrolitning Dissotsialangan molekulalar sonining umumiy erigan molekulalar soniga nisbati Dissotsialanish darajasi deb ataladi. Dissotsialanish darajasi kasr sonlar bilan yoki foiz xisobida ifodalanadi.
Kuchli elektrolitlarga Dissotsialanish darajasi 0.3 yoki 30% dan yuqori, kuchsiz elektrolitlarga esa Dissotsialanish darajasi 0.3 yoki 30% dan past bo’lgan moddalar kiradi. Dissotsialanish darajasi konsentrasiyaga bog’lik bo’lib, eritma suyultirilgan sari ortadi. Chunki eritmaning kichik konsentrasiyasida ionlarning to’qnashish extimolligi kamayadi. Dissotsialanish darajasi temperaturaga bog’lik bo’lib, u ko’tarilishi bilan ortadi, chunki bu xolatda molekuladagi bog’lanishlar kuchsizlanadi. Kuchli elektrolitlarga kuchli asos, kuchli kislota va tuzlar; kuchsiz elektrolitlarga esa kuchsiz kislota, kuchsiz asoslar va barcha organik kislotalar misol bula oladi. Elektrolitlarning Dissotsialanish darajasi (a) ni izotonik koeffisiyenti (i) yordamida quyidagi tenglama asosida xisoblash mumkin:
bu yerda n - eritmadagi umumiy ionlar soni.
Masalan, CaCL2 tuzi eritmada 1 ta Ca2+ ioniga va 2 ta CL- ioniga Dissotsialanadi, demak bu eritmada umumiy ionlar soni (n) 3 ga teng.
Ko’p negizli kislotalar, asoslar, tuzlar bosqich bilan Dissotsialanadi. Masalan, H3PO4 uch bosqichda quyidagicha (uch negizli bo’lgani uchun) ionlarga Dissotsialanadi:
H3PO4 = H++ H2PO4 I-bosqich (a=24%)
H2PO4 = H++ HPO4 II-bosqich (a=0.11%)
HPO4 = H++ PO4 III-bosqich (a=0.001%)
Dissotsialanishning birinchi bosqichi kuchli boradi, ikkinchisi kuchsizrok, uchinchi bosqich esa juda kam kuchsiz bo’ladi. Neytral H3PO4 molekuladan vodorod ionini ajratib olish manfiy zaryadlangan H2PO4 ioniga nisbatan oson, HPO4 ionidan esa H ionini ajratib olish qiyinroqdir.
Ko’p negizli kislotalar kabi, ikki va undan ortiq valentli metallarning asoslari ham bosqichli Dissotsialanadi. Masalan, Mg(OH)2 ning Dissotsialanishi quyidagicha bo’ladi:
Mg(OH)2 MgOH+ + OH- I - bosqich
MgOH+ Mg2+ + OH- II- bosqich
Ko’p negizli kislota va yuqori valentli metall asoslarining bosqichli Dissotsialanishi nordon va asosli tuzlar xosil bo’lishini ko’rsatadi.
Asosni neytrallash uchun kam miqdorda kislota olingan bo’lsa, asosning bir qism gidroksidi kislota qoldiqiga almashadi, bunda xosil bo’lgan tuz tarkibida suv qoldiqi bo’lib, u asosli tuz xosil qiladi. Masalan,
AL(OH)3 + H2SO4 = AL(OH)SO4 + 2H2O
Bi(OH)3 + HNO3 = Bi(OH)NO3 + H2O
Agar asosdan kam miqdorda olingan bo’lsa, tarkibida metallga almashmagan kislotaning vodorodi bo’lgan nordon tuz xosil bo’lishi mumkin. Masalan:
H3PO4 + KOH = KH2PO4 + H2O
Amfoter elektrolitlar. Suvda kam eriydigan metallarning Ko’p
gidroksidlari kislotali muxitda asos kabi, asosli muxitda esa kislota kabi reaksiyaga kirishadi.
Bunday molekulalar ikki xil: ham kislota, ham asos kabi Dissotsialanishi mumkin. Masalan, Zn(OH)2 molekulasi ham asos (I), ham kislota (II) kabi Dissotsialanadi:
(I) ZnOH+ + ON- Zn(OH)2 H+ +HZnO2- (II)
Zn2+ + ON- H+ +ZnO22-
Kislota ishtirokida, ya'ni H+ ionlari ortiqcha bo’lganda Dissotsialanish II tipda bormay I bo’yicha boradi, ishqor ishtirokida OH- ionlar ortiqcha bo’lganda I tip bo’yicha Dissotsialanish to’xtab, ionlarga parchalanish II tip bo’yicha boradi.
Kuchsiz elektrolit eritmalariga xuddi gomogen sistema muvozanatidagi kabi massalar ta'sir qonunini qo’llash va muvozanat konstantasi uchun ifoda yozish mumkin. Masalan, sirka kislotaning eritmasida ionli muvozanat quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
CH3COOH CH3COO- + H+
Muvozanat konstantasi quyidagi ko’rinishga ega:
Bu yerda K- Dissotsialanish konstantasi deyiladi. U temperaturaga bog’lik bo’lib, eritmaning konsentrasiyasiga bog’lik emas. Bunday qonuniyat kuchli elektrolit eritmalarida kuzatilmaydi. (ularda K konsentrasiya va temperatura o’zgarishi bilan o‘zgaradi.)
|
