57 -беттің -сі казақстан республикасы білім және ғылым министрлігі

Ерітіндінің ортасын индикаторлар көмегімен анықтайды. Индикаторлар – ерітіндіге тамызғанда немесе батырғанда сутегі не гидроксид иондарының әсерінен түсін өзгертетін органикалық заттар.

1. Электролиттер дегеніміз не?

2. Электролиттік диссоциация дегеніміз не?

3. Әлсіз электролиттер күші қандай шамалармен сипатталады?

4. Көмір қышқылының диссоциациялануының сатылы теңдеулерін жазындар.

5. рН, рОН түсініктеріне анықтама беру керек;

6. Индикаторлар не үшін қолданылады?

Осы тақырып бойынша көрсетілген әдебиеттердің мына беттерін оқу керек:

1.Омаров Т.Т., Танашева М.Р. Бейорганикалық химия.Алматы: ЖШС РПБК «Дәуір», 2008. 400--428 беттер.

2.Кулажанов К.С., Сулейменова М.Ш. Неорганическая химия. Учебник для студентов специальностей 5В072700 и 5В072800, обучающихся по кредитной технологии/ Алматы: 2012. 138-170 стр.

3.Кабдулкаримова К.К., Омарова Н.М.,Абекова Р.С. Жалпы химия курсы бойынша есептер мен жаттығулар. – Семей,2012 – 34-40 және 45-55 беттер.
Гидролиз,өндірістік маңызы. Гидролиз түрлері. Гидролиз дәрежесі және константасы

ГИРОЛИЗ ДЕГЕНІМІЗ ӘР ТҮРЛІ ЗАТТАРДЫҢ СУДЫҢ ӘСЕРІНЕН ЫДЫРЫАУ РЕАКЦИЯСЫ. Гидролиз процесіне көптеген химия өнеркәсібі негізіделген: сабын алу, глицерин, май қышқылын алу, крахмалдың қанттануы, гидролиз нәтижесінде тау жыныстары бұзылады.Көптеген тұздарды суда еріткенде кей тұздардың ерітіндісі сілтілік орта, кейбірі қышқылдық орта, енді бірі нейтрал орта көрсетеді. Бұл фактілерді тұздар мен су арасындағы әрекеттесуге байланысты түсіндіруге болады. Мысалы натрий ацетатын суда ерітсе, бұл тұз күшті электролит болғандықтан суда толық диссоциацияланады:СН₃СООNa → СН₃СОО^- + Na⁺

Аздап су да диссоциацияға түседі: Н₂О↔ Н⁺ + ОН^-

Сонымен СН₃СООNa ерітіндісінде су молекуласы Н₂О және Н⁺, ОН^-, Na⁺, СН₃СОО^- иондары болады. Na⁺ және СН₃СОО^- иондары Н⁺ және ОН^-, иондарымен әрекеттеседі. Бірақ Na⁺ ионы өзіне ОН^- ионын қосып ала алмайды, себебі NaОН күшті электролит, сондықтан ерітіндіде тек иондар түрінде болады. СН₃СОО^- ионы Н⁺ ионын қосып алып сірке қышқылын- әлсіз электролит түзеді, сондықтан судың жаңа молекулалары диссоцоацияға түседі. Сонымен мына екі процесс тепе-теңдік болғанға дейін жүреді: СН₃СОО^- + Н⁺ ↔ СН₃СООН; Н₂О↔ Н⁺ + ОН^-

Осы екі процестің қосынды теңдеуі былай болады: СН₃СОО^- + Н₂О↔СН₃СООН + ОН^-

Бұл теңдеуден әлсіз электролит СН₃СООН түзілгендіктен, судың диссоциациялануының иондық тепе-теңдігі ығысып, ОН^- ионының артық иондары пайда болады, сондықтан ерітінді сілтілік реакция көрсетеді. Сонымен тұздар гидролизі деп («гидро»-су, «лизис»- айрылу, грек тілінен) тұз иондарымен су иондары әрекеттескенде әлсіз электролит түзіле жүретін реакцияны айтады. Гидролиз жүру үшін нәтижесінде нашар диссоциацияланатын зат, ұшатын зат, не тұнба түзілуі керек. Тұз гидролизі нейтралдау реакциясына кері процесс.

Гидролиз

МА + Н₂О ↔ МОН + НА

бейтараптау

Тұздардың табиғатына байланысты гидролиздің үш жағдайы бар:

а)күшті негіздің катионымен әлсіз қышқылдың анионынан түзілген тұз.

А^- + Н⁺ОН^- ↔ НА + ОН^- рН>7

әлсіз қышқыл

б)әлсіз негіз катионы мен күшті қышқыл анионынан түзілген тұз:

М⁺ + Н⁺ОН^- ↔ МОН + Н⁺ рН<7

әлсіз негіз

в)әлсіз негіз және әлсіз қышқыл иондарынан түзілген тұз:

М⁺ + А^- + Н⁺ОН^- ↔ МОН + НА

әлсіз негіз әлсіз қышқыл

Реакция ортасы реакция нәтижесінде түзілген негіз бен қышқылдың күшіне байланысты, яғни қайсысы көбірек диссоциацияға түсуіне байланысты. Сонымен гидролизге тек құрамында әлсіз электролит қалдығы бар тұздар түседі. Сондықтан күшті негізбен күшті қышқыл қалдығынан түзілген тұздар гидролизге түспейді.Көп негізді қышқылдар мен көп қышқылды негіздерден түзілген тұздар гидролизге сатылап түседі. Бірінші сатысы көбірек, жүреді. Саты саны катион пен анионнның зарядына байланысты. Гидролизді жазғанда (сатылы гидролиз үшін де) үш теңдеу жазу керек: 1.гидролиздің қысқаша иондық теңдеуі; 2.толық иондық теңдеуі;

3.молекулалық теңдеуі.

Өте әлсіз қышқыл мен негіздерден тұрған тұздар гидролизі аяғына дейін жүреді:

Cr₂S₃ + 6 HOH ↔ 2 Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

2Cr³⁺ + 3S^2-+ 6 HOH ↔ 2Cr(OH)₃↓ + 3H₂S↑

Гидролиз түрлері. Гидролиз дәрежесі және константасы

Тұздар гидролизін гидролиз константасы (К_гидр) және гидролиз дәрежесі (һ) арқылы сипаттауға болады.Гидролиз константасы тұздың гидролиз түзу жағдайын сипаттайды. К_гидр көп болған сайын тұз гидролизі көп жүреді.

К_гидр= К_с/К_қышқыл немесе К_гидр = К_с/К_негіз ;

К_гидр = К_с /( К_қышқыл∙ К_негіз)

К_с- судың иондық көбейтіндісі, К_қышқыл және К_негіз – қышқылдың және негіздің диссоциациялану дәрежесі.Бұл теңдеуден К_қышқыл/ К_негіз аз болған сайын, К_гидр көп болатыны көрініп тұр, яғни қышқыл не негіз неғұрлым әлсіз болса, соғұрлым тұз көбірек гидролизге түседі. Егер тұз сатылап гидролизге түссе, онда әр саты гидролиз константасымен сипатталады. Гидролиздің қаншалықты толық жүретіндігін гидролиз дәрежесі көрсетеді.

ГИДРОЛИЗ ДӘРЕЖЕСІ ДЕП ГИДРОЛИЗГЕ ТҮСКЕН МОЛЕКУЛА САНЫНЫҢ ЕРІГЕН МОЛЕКУЛАЛАРДЫҢ ЖАЛПЫ САНЫНА ҚАТЫНАСЫН АЙТАДЫ.

Һ=√К_С/К_қышқыл∙С_тұз Һ=√К_С/К_негіз∙С_тұз Һ= √К_С/К_негіз∙К_қышқыл

Бұл теңдеулерден:

1. К_с көп болған сайын, яғни температура үлкен болған сайын (К_с температура өссе, өседі);

2. К_қышқыл, К_негіз аз болған сайын (неғұрлым әлсіз қышқыл және әлсіз негіз болса);

3.Тұз концентрациясы (С_тұз) аз болған сайын не ерітінді көбірек сұйылған сайын, гидролиз дәрежесі көп болады.

Сонымен, гидролиз дәрежесі- һ - жоғары температурада және сұйытылған ерітіндіде һ_max жетеді.

Осы дәріс материалымен танысқан соң, мына мағлұматтарды :

Тұздардың гидролизі, оның дәрежесі, константасының мағынасын ұғу, қолданылуын білу қажет.

Өзін- өзі тексеру сұрақтары

1.Төмендегі тұздардың гидролиз реакциясының теңдеуін иондық және молекулалық түрде жазыңдар: K₂S, Na₃PO₄, Mg(NO₃)₂, ZnSO₄, AlCl₃, CH₃COONH₄, (NH₄)₂CO₃, Cu(CH₃COO)₂, Al₂S₃. Бұл тұздардың ерітіндісіндегі реакция ортасын көрсетіңдер.

2.Гидролиз деген не? Қандай тұздар гидролизге көбірек түседі?

Қандай тұздар гидролизге түспейді?

3.Гидролиз дәрежесі деген не және ол неге байланысты?

4.Қайтымсыз гидролиз деген не? Мысал келтіру керек.

Сұйық ерітінділердегі заттың күйі газ күйіне өте ұқсас. Газдардың негізгі қасиеті – диффузия арқылы мейлінше кең көлем алуға тырысуы. Осы қасиет еріген затта да болады. Бір ыдысқа қанттың концентрленген ерітіндісін құйып, оның үстіне араласып кетпейтіндей етіп сол қанттың сұйық ерітіндісін құйса, екі жақты диффузия басталады, яғни қанттың молекулалары концентрленген ерітіндіден сұйық ерітіндіге , ал судың молекулалары , керісінше, сұйық ерітіндіден концентрленген ерітіндіге диффузияланады (тарайды). Біраз уақыт өткен соң , қанттың да, судың да молекулалары әбден араласып , ерітінді біртектіге айналады. Енді судың молекулаларын өткізетін, бірақ қанттың молекулаларын өткізбейтін (қант молекулалары ірі болғандықтан) жартылай өткізгіштен жасалған ыдысқа қант ерітіндісін құйып (ішкі ыдыс), оны таза су құйылған екінші кеңірек ыдысқа (сыртқы ыдыс) салса, бір жақты диффузия байқалады , яғни су молекулалары ғана диффузияланады. Су молекулалары қант ерітіндісі бар ыдысқа тез көшеді , ал кері өтуі баяуырақ болады. Сонда белгілі уақыт бірлігінде ерітіндіге өтетін еріткіш молекулаларының саны еріткіштен ерітіндіге өтетін молекулалар санынан көп болады, себебі ерітіндідегі еріткіштер молекулаларының концентрациясы таза еріткішке қарағанда төмен, екінші жағынан олардың біраз бөлігі еріген заттың бөлшектерімен сольват түрінде байланыста болады. Осының нәтижесінде қант ерітіндісінің концентрациясы кемиді. Сонымен жартылай өткізгіш арқылы бір жақты диффузия – осмос құбылысы болады.

Жануарлар, өсімдіктер организмдерінің тіршілік әрекетінде осмос құбылысы маңызды орын алады, яғни судың организмдегі тасымалдануы жүреді.

Жартылай өткізгіш арқылы еріткіштің ерітіндіге өтуге қабілетін көрсететін күш өлшемі ерітіндінің осмос қысымы деп аталады. Осмос салдарынан ішкі ыдыстағы ерітіндінің көлемі ұлғаяды, сондықтан ерітінді көлемінің ұлғаюын немесе осмосты тоқтату үшін ішкі ыдыстағы ерітіндіге сырттан қосымша қысым түсіру керек. Осмосты тоқтататын ерітіндіге сырттан түсірілген қосымша қысым – осмос қысымы - болады. Осмос қысымы деген ұғым шартты, ол тек еріткіш, ерітінді және жартылай өткізгіші бар жүйеде ғана болады. Сұйытылған ерітінділердегі осмос қысымы мен газ қысымдары арасында сандық ұқсастық бар , яғни осмос қысымына газ қысымының барлық заңдары қолданылады.

Осмос қысымдары бірдей ерітінділер изотонды ерітінділер деп аталады. Басқа ерітіндіге қарағанда осмос қысымы жоғары болса гипертонды, төмен болса – гипотонды ерітінділер деп аталады.

Осмос қысымын П немесе  деп белгілейді. Осмос қысымы еріген зат табиғатына тәуелсіз , ал ерітіндінің концентрациясына және температураға тура пропорционал екендігін Голландия ғалымы Вант-Гофф 1887 жылы (газдарға қолданылған Бойль-Мариот пен Гей-Люссак заңдарына ұқсас екендігін анықтады) мына формуламен есептеуге болатынын тапты:  = cRT , мұндағы с – ерітіндінің молярлы концентрациясы, моль/л, R – константа, сандық мәні газдар тұрақтысына тең, 0,082 л-атом/град, Т – абсолют температура.

Осмос қысымын өлшеу арқылы (мембранды осмометрлерде) 10⁶ дейінгі заттардың молекулалық массаларын (каучуктің, целлюлозаның, ақуыздың) анықтауға болады.

Айтылып өткен осмос заңы тек сұйық ерітінділерге сәйкес келеді. Қышқыл, негіз және тұздардың ерітінділері бұл заңға бағынбайды.

Ерітінділер буы қысымының төмендеуі. Ерітінділердің бетіндегі буының қысымы еріткішпен (сумен) салыстырғанда (сол температурада) едәуір төмен болады, себебі ерітіндінің беті сольваттанған еріген зат молекулаларымен біраз жабылған болады. Осы жағдай әсерінен еріткіш концентрациясы азайып, оның булану жылдамдығы да азайады. Бұл жағдай - ерітінділердің қасиеттерінің бірі. Әрбір сұйық белгілі температурада бетіндегі буымен тепе-теңдікте болады, яғни оның бетінен үзіліп шығып буға айналатын молекулалар саны будан қайтып сұйыққа қонатын молекулалар санына тең болады.

Егер суда (еріткіште) ұшқыш емес затты ерітсе, еріген зат еріткіштің бу қысымын төмендетеді, себебі зат ерігенде гидраттар пайда болады, олардың құрамынан су молекулалары ұша алмайтын болады. Сондықтан ерітіндінің бетінен үзіліп шығып буға айналатын молекулалар саны кемиді. Сонда таза еріткішке қарағанда ерітіндінің бетіндегі буымен атмосфера қысымының тепе-теңдікке келуі төменірек (кеміген) бу қысымында болады , яғни ерітіндінің қаныққан буының қысымы (р) сол температурада таза еріткіш қысымынан

(р₀) төмен болады. р₀ – р = р айырымын р₀ қатысты (р /р₀ ) алса, ерітіндінің қаныққан буының қысымының төмендеуі деп атайды.

1887 жылы француз физигі Рауль көптеген ерітінділермен жұмыс істеп, мына заңдарды ашқан:

р₀ – р/ р₀ = n/ N+n не р /р₀ = n/ N+n , n – еріген заттың моль саны, ал N – еріткіш моль саны , ерітінді қысымына байланысты бұл теңдеуді шешсе, p = p₀ n/ N+n .

1 моль затты 1000 г еріткіште еріткенде қату температурасының төмендеуі

(қайнау температурасының жоғарылауы) әрбір еріткіштің өзіне тән тұрақты шама. Оны еріткіштің криоскопиялық және эбуллиоскопиялық константалары деп атайды (К_к және К_э) , яғни олар еріткіш табиғатына тәуелді (байланысты ). Мысалы, су үшін К_к = 1,86 және К_э = 0,516 градмоль^-1кг. Рауль заңының математикалық өрнегі: t = KC – мұндағы К криоскопиялық және эбуллиоскопиялық константалар, С моляльды концентрация, моль/кг, t – қату температурасының төмендеуі не қайнау температурасының жоғарылауы. К_э және К_к – концентрациясы 1 моль/кг болатын ерітінділердің қайнау температурасының көтерілуіне және қату температурасының төмендеуіне тең шама. Егер концентрациядағы моль орнына m/M қойылса, онда t = KC былай жазылады t = Km/M , одан М = Km/t – еріген заттың молекулалық массасын табуға болады. Заттардың салыстырмалы молекулалық массаларын ерітінділердің қату температуларының төмендеуі және қайнау температураларының жоғарылауы арқылы анықтау әдісі – криоскопиялық және эбуллиоскопиялық деп аталады. Рауль заңдарына, Вант-Гофф заңына концентрленген ерітінділер және электролит ерітінділері бағынбайды.

Ерітінді моляльдығы С = 5,53/137,12 = 0,0403 моль/кг. t_қ = К_кС,

сонда К_к=0,278/0,0403; К_к= 6,9 градмоль^-1 кг.

Мысал 4. 22С температурада 1,2л ерітіндіде 20,5г қант (М= 342г/моль)

ерітілген болса, осмос қысымы қанша болады? Шешуі: 342г қант 0С 1л ерітіндіде 2270 кПа осмос қысымын тудырады, сонда

342г ----- 2270 кПа ------ 0С ( 273К) ------ 1л

20,5г ----- х кПа ------ 22С ( 295К) ------ 1,2л

х = 122,5 кПа.

Мысал 5. 250 мл ерітіндіде 2,3 г зат ерітілген, оның осмостық қысымы

27С температурада 249 кПа болған, заттың молекулалық массасын есептеу керек. Шешуі: 1 л ерітіндіде 2,34 = 9,2 г еріген зат болады ( 1000 : 250 = 4 ). Бұл ерітіндінің 0С ( 273К) температурадағы осмостық қысымы пропорциядан 227 кПа болады:

273 ------ х кПа

300 ------ 249 кПа , сонда 9,2 зат 1 л ерітіндіде 227 кПа осмос қысымын тудырса, 2270 кПа қысымды х г 1 л ерітіндідегі зат тудырады:

9,2 г 1 л ерітіндіде --------- 227 кПа

Х г 1 л ерітіндіде ---------- 2270 кПа , х = 92

1 моль еріген зат 0С ( 273К) температурада 22,4 л ерітіндіде болса, оның осмостық қысымы 101,3 кПа, ал заттың осы мөлшері (1 моль) 1 л ерітіндіде болса, сол температурада 2270 кПа осмос қысымын тудырады.

Мысал 6. 720 г суда 25С температурада 45 г глюкоза ерітілген.

Ерітінді буының қысымын есептеу керек. 25С – та су буының қысымы 3167 кПа. Шешуі: р = (3167  720/18) / ( 720/18 + 45/180); р = 3145 Па.

1 .Ерітіндінің осмос қысымы деген не?

2.Изотонды, гипертонды, гипотонды ерітінділер деген не?

3.Ерітіндінің қаныққан буының қысымының төмендеуі қандай жағдайларға байланысты? 4.Вант-Гофф және Рауль заңдарының қолданылуы; 5.Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері деген не?

5.1 Тотығу-тотықсыздану реакциялары;

5.2 Гальваникалық элементтер, электродтық потенциалдар;

5.3 Электролиз, заңдары;

5.4 Коррозия, металдарды коррозиядан қорғау

Дәрістер № 12-13 Тотығу-тотықсыздану реакциялары

Тотығу тотықсыздану реакциялар. Жіктелуі.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларына (ТТР) заттардың құрамындағы элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүретін химиялық процестер жатады.

Кальций фосфаты Ca₃(PO₄)₂ қосылысындағы кальцийдің тотығу дәрежесі +2, оттегінікі -2. Осы мәліметтерді пайдаланып, теңдеу құрамыз да фосфордың тотығу дәрежесін табамыз.

(+2)∙3 + 2х + (-2)∙8=0; 2х=+10; х=+5

Фосфордың кальций фосфатындағы тотығу дәрежесі +5.

Тотығу-тотықсыздану реакциялары жүруінің басты шарты оған міндетті түрде тотықзыздандырғыш пен тотықтырғыш қатысуы қажет. Реакция кезінде электрондарын беретін бөлшектерді (атомдарды, ионды немесе молекуланы) тотықсыздандырғыш дейді, ал электронды қосып алатын бөлшекті тотықтырғыш деп атайды. ТТР кезінде тотықсыздандырғыш тотығады, ал тотықтырғыш тотықсызданады. ТТР молекулааралық, молекула ішінде жүретін, диспропорцияланатын болып үш топқа бөлінеді:

1. 
   Молекулааралық ТТР әр түрлі молекулалардағы элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүреді. Мысалы:
   

2. 
   Молекула ішіндегі ТТР бір молекула ішіндегі әр түрлі элементтердің тотығу дәрежелері өзгеру арқылы жүреді. Мысалы:
   

3. 
   Диспропорциялану ТТР бір элементтің тотығу дәрежесі әрі жоғарылау, әрі төмендеу арқылы жүреді. Мысалы:
   

1.Реакция теңдеуін коэффициентсіз жазады:

Br₂ + H₂S + H₂O → HBr + H₂SO₄

2.Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың тотығу дәрежелерін көрсетеді:

Br₂⁰ + H₂S^2- + H₂O → HBr^- + H₂S⁶⁺O₄

3.Электрондық теңдеу құрады, яғни тотығу және тотықсыздану процестерін көрсетеді:

Br₂⁰ +2ē → 2Br^- - тотықсыздану процесі, Br₂- тотықтырғыш.

S^2- - 8 ē → S⁶⁺ - тотығу процесі, S^2- - тотықсыздандырғыш.

4.Тотықсыздандырғыш берген электрон саны тотықтырғыштың қосып алған электрон санына тең болу керек.

4 Br₂⁰ +2ē → 2Br^-

1 S^2- - 8 ē → S⁶⁺

Осылай тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыш үшін коэффициенттерді анықтайды.

5.Реакцияға қатысқан басқа қосылыстар үшін коэффициенттерін іздейді:

4Br₂ + H₂S + 4H₂O ↔ 8HBr + H₂SO₄

Тотықсыздандырғыш пен тотықтырғыш бір-бірімен өздерінің тотығу-тотықсыздану эквиваленттері қатысында әрекеттеседі. Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың эквивалентінің молярлық массасы былай есептеледі: тотықтырғыштың не тотықсыздандырғыштың молярлық массасын (М(В) эквиваленттік факторға (f_экв(В)) көбейтеді:

М(f_эквВ)= f_экв(В)∙М (В)

f_экв(В) эквиваленттік фактор, ол тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа ауысқан электрон санының кері мәніне тең. Мысалы: М(f_экв KMnO₄)= 1/5 ∙158 = 31,6 г/моль