Massalar ta’sir nizami tiykarinda texnologiyada qollanilatug’in reaksiyalardi aldinnan rejelestriw
Joba :
1. Massalar tásiri nızamı
2. Ximiyalıq teń salmaqlılıq
3.Massalar nızamı tiykarında texnologiyada qollanılatuǵın reyaksiyalar
Massalar tásiri nızamı
Studentlerge qaytar reaksiyalar haqqında sıpatlama beriw hám barlıq sapa analizge tiyisli reaksiyalar qaytar reaksiyalar ekenligin túsindiriw. Qaytar reaksiyalarǵa massalar tásiri nızamınıń nátiyjeni ámelde qollanıwin kórsetiw.
Analitik reaksiyalardıń kóbisi qaytar reaksiyalar bolıp tabıladı, yaǵnıy bir waqıtta bir-birine keri eki jóneliste baratuǵın reakciyalar bolıp tabıladı. Mısalı, Ba2+ hám Zn2+ ionların tabıw reaksiyaları áne sonday reaksiyalar turine kiredi:
2 Ba2+ + Cr2О72- + H2O 2 BaCrO4 + 2 H+
Zn2+ + H2S ZnS + 2H+
Ulıwma jagdayda qaytar reaksiyalardı tómendegi reaksiya teńlemesi menen ańlatıw múmkin:
mA +nB rC + qD (1)
Soni aytıw kerek reaksiyaǵa kirisiwiwshi elementlar konsentraciyası menen reaksiya tezligi arasındaǵı nizamlıqtı 1865-jılda orıs alımı N. N. Beketov úyrendi. 1867-jılda bolsa Norvegiyalıq ilimpazlar Guldberg hám de vaage bul nizamlıqtıń matematikalıq ańlatpasın shıǵaradı. Bul nızam massalar tásiri nızamı dep ataladı hám tómendegishe tariyplanadi:
«Ximiyalıq reaksiya tezligi reaksiyaǵa kirisiwip atırǵan elementlardıń konsentrasiyalari kóbeymesine tuwrı proporsionaldir». Eger reaksiya
A+B = C teńleme kórinisine iye bolsa, massalar tásiri nızamına kóre reaksiya tezligi
υ = K[A].[B] ga teń boladı.
Eger reaksiya mA = nB pC + qD kóriniste bolsa, ol halda reaksiya tezligi υ= K [A]m [B]n ga teń boladı. Eger reaksiya qaytar bolsa, yaǵnıy onıń kórinisi birinshi formula menen ańlatpalansa, bunda eki qıylı reaksiyanıń -tuwrı hám teris reaksiyanıń tezligi haqqında sóylew kerek.
1 - teńlemege kóre tuwrı reaksiyanıń tezligi
υ1= K1[A]m[B]n (2)
Teris reaksiyanıń tezligi
υ2 = K2 [C]p [D]q (3)
Qashanda tuwrı reaksiyanıń tezligi teris reaksiyanıń tezligine teń bolǵan jagdayda, yaǵnıy υ1=υ2 bolǵanda ximiyalıq teń salmaqlılıq qarar tabadı.
Bul teńlemege 2- hám 3-teńlemeler degi υ1 hám υ2 lardin’ ma`nisin qoysaq
K1 [A]m [B]n = K2 [C]p [D]q payda boladı.
Bunnan :
Lekin ekinshi konstantanin’ qatnası da turaqlı san bolǵanlıǵı ushın onı úshinshi ózgermeytuǵın san K menen belgilesek,
5-teńleme ximiyanıń eń tiykarǵı nızamlarınan biri bolıp massalar tásiri nızamınıń matematikalıq ańlatpasın ańlatadı hám tómendegishe tariyplenedi:
Ximiyalıq teń salmaqlılıq o 'zgermes sharayatlarda uzaq waqıt saq-
lansa, sharayatlardı ózgertirip teń salmaqlılıqtı qózǵaw múmkin. Qaysı -
tar reaksiya teń salmaqlılıqınıń jılısıwına tómendegi faktorlar tásir etedi:
— reaksiyaǵa kirisiwiwshi elementlarden birewiniń konsentratsi-
yasinin’ ózgeriwi;
— temperaturanıń ózgeriwi;
— gazsiman elementlarda basımdıń ózgeriwi.
Sharayatlar o 'zgeriwinin’ teń salmaqlılıqtaǵı sistemaǵa tásiri
ulıwma ańlatpasın 1884-jılda Le-Shatelye tariypleb bergen. Eger
sistema teń salmaqlılıq jaǵdayında turǵanda sharayatlardan biri o’zgertilse hám sol jol menen teń salmaqlılıq buzilsa, ol halda sistemada ten’ salmaq tikleniwine alıp keliwshi processler payda boladı.
Ximiyalıq teń salmaqlılıq konstantasi málim bolǵanda massalar
tásiri nızamınan paydalanıp, tómendegi esaplawlardı orınlaw
múmkin:
• kúshsiz elektrolitlardin’ dáslepki konsentraciyası málim
bolsa, teń salmaqlılıqtaǵı konsentraciyanı esaplaw ;
• ximiyalıq processlerde baslanǵısh hám aqırǵı teń salmaqlılıq
dagi konsentraciyanı esaplaw ;
• kúshsiz kislota hám tiykarlardıń suwlı eritpelerde dissotsila-
ósindi dárejesin, vodorod hám gidroksil ionlarınıń konsentraciya -
larini (yamasa pH hám pOH ni) esaplaw ;
• bufer eritpelarnin’ hám gidrolizlenetugin duz eritpeleriniń
pH hám pOH ma`nisin esaplaw ;
• teń salmaqlılıqtaǵı kation hám anionlardin’ teń salmaqlılıqtaǵı
kánsentratsiyalarini hám qıyın eriwsheń elektrolitlardin’
eriwsheńligini esaplaw.
Massalar tásiri nızamı tek noelektrolit hám suyultirilgan
kúshsiz elektrolitlardin’ suwlı eritpeleri ushın qollanıladı.
Ximiyalıq teń salmaqlılıq konstantasi reaksiya nátiyjesinde payda bolǵan elementlar molyar konsentraciyaları kóbeymesiniń teń salmaqlılıq waqtı daǵı reaksiyaǵa kirisiwip atırǵan elementlar konsentraciyaları kóbeymesine bolǵan qatnasına teń bolıp tabıladı hám ol Guldberg - vaage formulası dep ataladı. Eger K nıń ma`nisi 1 den úlken bolsa, bul teris reaksiya úlken tezlik menen baratırǵanın ańlatadı. K júdá kishi bolsa, bul tuwrı reaksiya aqırıǵa shekem baratırǵanın hám teris reaksiya derlik bolmay atirg’anin ańlatadı.
Kúshli hám kúshsiz elektrolitlar. Dissotsilaniw dárejesi
Sapa analizinde qollanılatuǵın suwlı eritpeler degi reaksiyalar ionlar reakciyası bolıp tabıladı. Sol sebepli analitik hár túrlı elektrolitlardin’ eritpede qaysı dárejede ionlarǵa bóleklengenligin biliwi kerek. Eritilgan elektrolitdin’ ulıwma muǵdarınan qansha bólegi ionlarǵa ajırasıwı sol elektrolitdin’ dissotsiyalaniw dárejesi dep ataladı hám a menen belgilenedi.
= n/N
Mısalı, HCl suwda eritilgende onıń hár 100 molekulasınan 85 tasi dissotsiyalansa, = n/N = 85/100 = 0, 85, bunı 100 ge kóbiytilse, 85% ni quraydı.
Elektrolitlardin’ dissotsiyalaniw dárejesin tájiriybede hár túrlı usıllar menen mısalı, eritpediń elektr ótkezgishligine, onıń muzlaw temperaturasınıń tómenlewi, qaynaw temperaturasınıń eliriwi hám basqa faktorlarǵa qaray anıqlaw múmkin.
Mısalı, sirke kislotasınıń 0, 01 m eritpesinde dissotsilaniw dárejesi 4, 19% ni quraydı, 95, 81% bolsa ionlabag’an molekulalar jaǵdayında boladı. Kóbinese duzlar, kislotalar, tiykarlardıń suyultirilgan eritpelerinde dissotsilaniw dárejesi 100% ni quraydı.
Elektrolitlardin’ dissotsiyalaniw dárejesine tıykarlanıp biz kúshli hám kúshsiz elektrolitlarga anıqlama beriwimiz múmkin.
1. Suwdaǵı eritpelerde ionlarǵa dissotsiyalanatug’in elektrolitlar kúshsiz elektrolitler dep ataladı.
2. Suwdaǵı eritpelerinde tolg’ansha ionlarǵa dissotsiyalanatug’in elektrolitler kúshli elektrolitler dep ataladı.
Joqarıda aytılǵanlarǵa kóre kúshli elektrolitlarge kúshli kislotalar hám kúshli tiykarlar hám de derlik hámme eriytuǵın duzlar kiredi.
Kúshsiz kislotalar, kúshsiz tiykarlar, geypara duzlar hám suw kúshsiz elektrolitler bolıp tabıladı.
Kúshsiz elektrolitlardin’ dissotsilaniw konstantasi
Elektrolitlardin’ dissotsiyalaniw protsessi qaytar bolǵanlıǵı ushın bul protsess málim waqıttan keyin teń salmaqlılıqǵa keledi. Sonday eken, teń salmaqlılıq júz bergende ionlar konsentraciyaları kóbeymesiniń dissotsiyalanbagan molekulalar konsentraciyasına qatnası ózgermeytuǵın shama bolıp tabıladı. Mısalı, sirke kislotası tómendegishe dissotsiyalanadi:
Sirke kislotasınıń molyar konsentraciyasın C menen onıń dissotsiyalanish dárejesin α menen belgilesak, ol halda sirke kislotasınıń Cα bólegi ionlarǵa ajraladi`. Bunday teń salmaqlılıq waqtında ionlar konsentraciyası
[H+]=[CH3 COO-] = C-α; [CH3 COOH] = C-α ga teń boladı.
Teń salmaqlılıq konstantasi bolsa tómendegishe:
K = Cα2 (3)
(2) hám (3) formulalar Ostvaldnin’ suyultiriw nızamı formulası dep ataladı hám tómendegishe tariyplenedi:
“Elektrolit konsentraciyası menen onıń dissotsiyalaniw dárejesi kvadratına kóbeymesi áyne elektrolitdin’ dissotsiyalaniw konstantasi dep ataladı”.
Bul teńleme járdemi menen eger K-dissotsiyalaniw konstantasi málim bolsa, kúshsiz elektrolitlardin’ qálegen konsentraciyasında olardıń dissotsiyalaniw dárejesin esaplaw múmkin.
Distillangan taza suw elektr tokın ótkermeydi dep ataladı. Lekin tájiriybelerdiń kórsetiwishe, suw júdá kem bolsada, elektr tokın ótkeredi. Sonday eken, ol asa kúshsiz elektrolit bolıp tabıladı hám júdá az sonda da dissotsiyalanib, H+ hám OH- ionlarına ajraladi` : H2 O H+ + OH-
Suwdiń dissotsiyalaniwinan payda bolǵan H+ ionları tezlik penen bir molekula suw menen birikib, H3 O+ payda etedi.
Suwdiń elektr ótkezgishligi ólshenip, onıń dissotsiyalanish dárejesi esaplab tabılǵan. 220 C de 1 litr suwda bir gr-molekula suwdiń 1/10000000 bólegi, yaǵnıy 1, l suwda 10 -7 buyım H2O dissotsiyalangan boladı.
Bir molekula suwdan bir H+ hám OH- payda bolsa, 1 l suwda 1 buyım H2O dissotsiyalanganda 10 -7 g-ion/l H+ ionları hám 10 -7 g-ion/l OH- ionları payda boladı.
Sonday etip, 1 litr suwda ionlar konsentraciyası [H+] = [OH-]=10-7 g-ion/l boladı.
Massalar tásiri nızamına muwapıq suwdiń dissotsiyalanish teń salmaqlılıq konstantasi:
Suwda dissotsiyalangan molekulalar sanı [H+] hám [OH-] ionlarına salıstırǵanda oǵada kóp bolǵanı ushın [H2 O]ni ózgermeytuǵın muǵdar deyiw múmkin. 1 l suwda 1000 :18 = 55, 5 buyım suw bar.
Onı tómendegishe jazıw múmkin:
[H+]• [OH-] = K•[H2 O] = 1, 8 • 10 -16 • 55, 5 = 10 -14
[H+] = [OH-] = 10 -14 = 10 -7 g-ion/l
Sonday etip, 1 l suwda [H+] da,[OH-] da 10 -7 g-ion/l boladı. Túrli usıllar menen tabılǵanda hám esaplanǵanda bárháma bir nátiyje, yaǵnıy 10 -7 alınadı.
Sonday eken, 220 C de suwdiń ion kóbeymesi 10 -14 ke teń bolıp, sol temperaturada ózgermeytuǵın muǵdar bolıp tabıladı.
Yaǵnıy [H+]• [OH-] = 10 -14
Sonday etip, taza suvdin’ ion kóbeymesi [H+]•[OH-] = 10 -14 ke, H+ hám OH- ionları konsentraciyaları bolsa 10 -7 g-ion/l ga teń. Sol sebepli suw neytral element bolıp tabıladı. Suwdaǵı hár qanday eritpelerde H+ hám OH- konsentraciyaları teń bolsa, bul eritpe neytral boladı.
Suwǵa qandayda bir kislota qosılsa, ol jaǵdayda H+ ionınıń konsentraciyası asıp ketedi. Lekin H+ hám OH- ionları konsentraciyalarınıń kóbeymesi ózgermeytuǵın bolǵanlıǵı ushın H+ ionlarınıń konsentraciyası kóbeygende OH-konsentraciyası azayadı. Bunda eritpediń ortalıǵı kislotalı ortalıq dep ataladı. Ulıwma H+ ionlarınıń konsentraciyası 10 -7 den artıq bolǵan hár qanday eritpediń ortalıǵı kislotalı boladı.
Eger suwǵa qandayda bir tiykar qosılsa, ol jaǵdayda eritpede OH- ionlarınıń konsentraciyası artadı, H+ ionlarınıń konsentraciyası bolsa azayadı. Biraq bulardıń kóbeymesi 10 -14 ke teńliginshe qaladı. Tiykarlardıń
Eritpesinde OH-ionlarınıń konsentraciyası 10 -7 den artıq boladı. Ulıwma OH- ionları konsentraciyası 10 -7 den artıq bolǵan hár qanday eritpediń ortalıǵı siltili ortalıqqa iye boladı.
Sonday etip, kislotalı eritpelerde de OH- ionları bar, lekin olardıń muǵdarı H+ ionları muǵdarınan kem boladı.
Joqarıda aytılǵanlarǵa kóre:
[H+] = [OH-] neytral ortalıq ;
[H+] > [OH-] kislotalı ortalıq ;
[H+] < [OH-] siltli ortalıq.
Hár qanday eritpede [H+].[OH-] = 10 -14 bolǵanlıǵınan, onıń ortalıǵın anıqlaw ushın H+ ionlarınıń yamasa OH- ionlarınıń konsentraciyasın biliw jetkilikli bolıp tabıladı. Eritpe ortalıǵın, ádetde, H+ ionlarıdıń konsentraciyası menen ańlatıw qabıl etilgen.
[H+] = 10 -7 g-ion/l neytral ortalıq
[H+] > 10 -7 g-ion/l kislotalı ortalıq
[H+] < 10 -7 g-ion/l siltli ortalıq
vodorod kórsetkish hám de gidroksid kórsetkish
Soni aytıw kerek, suwlı eritpelerde vodorod ionları konsentraciyası menen gidrooksid ionları konsentraciyaları kóbeymesi 10 -14 ke teń. Taza suwda vodorod ionları konsentraciyası hám de gidrooksid ionları konsentraciyası óz-ara teń bolıp, 10 -7 g-ion/l ni quraydı. 10 -7 g-ion/l sanı júdá kishi bolǵanlıǵı ushın bunday sanlardı isletiw qolaysız bolǵanlıǵınan, pa’nde vodorod ionları konsentraciyasınıń teris onlıq logarifmi isletiledi hám qısqasha pH menen belgilenedi, yaǵnıy pH = - lg[H+] hám de vodorod kórsetkish dep ataladı.
Mısalı, neytral ortalıqta [H+] = 10 -7 g-ion/l boladı. Ol jaǵdayda pH = lg 10 -7 = - (-7) lg10 = 7 boladı.
Qandayda bir eritpe [H+] =10 -3 g-ion/l bolsa, pH =- lg 10 -3 = 3 boladı, bul eritpediń ortalıǵı kislotalı ortalıq bolıp tabıladı.
Eritpede [H+] = 10 -9 g-ion/l bolsa, pH =-lg•10 -9 = 9 boladı, bul eritpediń ortalıǵı siltli ortalıq bolıp tabıladı.
Sonday etip
pH = 7 neytral
pH < 7 kislotalı
pH > 7 siltli ortalıq.
Qandayda bir eritpede pH = 5 bolsa, pOH = 9 boladı.
vodorod kórsetkish túsinigin pánge 1909 jıl Daniyalıq alım Serensen kirgizgen.pH-«potenz»-matematikalıq dáreje, H-vodorod ionları belgisin ańlatadı. vodorod kórsetkishke uqsas, gidroksid kórsetkish de qollanıladı, yaǵnıy pOH = lg [OH-].
Eger [H+] • [OH-] = 10 -14 g-ion/l teńlemesiniń hár eki tárepin kerilik logarifmin alsaq,-lg [H+] + (-lg[OH-] =-lg10 -14 g-ion/l; pH + pOH = 14 kelip shıǵadı.
Hár túrlı máselelerdi sheshiwde H+ ni pH ga hám kerisinshe, pH ni H+ ga aylantırıp esaplawǵa tuwrı keledi. Tap soǵan uqsas qandayda kislota yamasa tıykardıń pH ma`nisi berilgen bolsa, sol eritpe degi [H+] ionı yamasa [OH-] ionınıń konsentraciyasın esaplab tabıw múmkin.
1-mısal. Eritpe degi [H+] ionları konsentraciyası [H+]= 5. 10 -4 g-ion/l ga teń. Eritpelerdiń pH hám pOH ini esaplań.
pH = -lg [H+] = -lg 5 • 10 -4 = 3, 3.
pOH = 14 -pH = 10, 7.
2-mısal.pH ni 4, 87 ge teń bolǵan eritpede [H+] hám [OH-] ionlarınıń konsentraciyasın esaplań.
lg [H+] = -pH = -4, 87 = 5, 13 ;
Bunnan [H+] = 1, 35 • 10 -5 g- ion/l
[OH-] = 1, 35 • 10 -5 = 7, 41 • 10 -8 g-ion/l kelip shıǵadı.
Paydalang’an a’debiyatlar
1. Васильев В.Л. Аналитическая химия. Ч. 1, 2. — М.. «Высшая школа», 1989. -312 с.
2. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа.5-е изд. — М., «Химия», 1973. -584 с.
3. Алексеев В.Н. Количественный анализ. 4-е изд. — М., «Химия»,1972. -504 с.
4. Жванко Ю.Н., Панкратова Г.В., Мамедова З.И. Аналитическая химия и техно-химический контроль в общественном питании.— М., «Высшая школа», 1989. -271 с.
5. Nazarov Sh.N., Aminov Z.A. Analitik ximiya. — Т., «0‘qituvchi», 1984. 352-b.
6. Физико-химические методы анализа. Под ред. В.Б.Алексовкого.— J1., «Химия», 1988. -372 с.
7. Коренман. Я.И. Практикум по аналитической химии. — Воронежь, 1986. -243 с.
8. Чариков А.К. Математичекская обработка результатов химического анализа. — JI., «Химия», 1984. -168 с
|
