Су емес еріткіштердегі протолиттік тепе-теңдік

Су емес еріткіштердегі протолиттік тепе-теңдік.

Басқа да протонды еріткіштер су сияқты автопротолиз реакциясына қатысады, сонда еріткіштің бір молекуласы қышқыл қасиет көрсетеді, екіншісі – негіз қасиетін көрсетеді. Жалпы түрде кез келген еріткішті HSolv деп белгілесек, автопротолиз процесін келесі түрде жазып көрсетуге болады:

HSolv + HSolv ↔ H₂Solv⁺ + Solv^-
H₂Solv⁺ - иондарын лионий-иондары (мысалы, гидроксоний, аммоний- иондары), ал Solv^- - иондары лиат-иондары деп аталады. Автопротолиз реакциясының константасы лионий- және лиат-иондарының активтіктерінің көбейтіндісіне тең:
[H Solv ^ ] [Solv^ ]
_{K =} 2

a
[HSolv] [HSolv]

^KHSolv ⁼
a

a _
H ₂ Solv


Solv

Автопротолиз константасы еріткіштің өте маңызды термодинамикалық сипаттамасы. Автопротолиз көрсеткіші pK_HSolv = - lgK_HSolv тікелей еріткіштің қышқылдық шкаласының ұзындығын көрсетеді. Егер активтіктердің

_ ·
аралығын
a _
H ₂ Solv
= 1 деп, ал


Solv
= K_HSolv дейін алсақ, рН мәндерінің аралығы

нөлден pK_Hsolv дейін өзгереді:

Еріткіш HSolv	Лионий H2Solv+	Лиат Solv -	KHSolv	рН шкаласы
Н2О Н2SO4 HCOOH CH3COOH CH3OH NH3	Н3О+ H3SO  4 HCOOH  2 CH3COOH  2 CH3OH  2 NH  4	ОН- HSO  4 HCOO- CH3COO- CH3O- NH  2	10-14 10-3,6 10-6,7 10-14,4 10-17,3 10-22	0-14,0 0-3,6 0-6,7 0-14,4 0-17,3 0-22

Бұдан келесі қорытынды жасауға болады: кез келген еріткіште ең күшті қышкылдық қасиет көрсететін бөлшек ( қышқыл) сол ерітіндіде түзілетін лионий-ионы, ал негіздік қасиет көрсететін (негіз) – лиат-ионы.

Күшті және әлсіз протолитер

_K ^o _{ K} ^o _ ^aH3^{O  a}Cl ^
_ a_HCl  a_{OH   a}
 a  K

A B _a


HCl
^aCl ^
H₃O^
OH ^{ W}

Қосарласқан қышқылды-негіздік жұптың константаларының көбейтіндісі еріткіштің автопротолиздену константасына тең болып шығады. Яғни су ерітіндісі үшін:
K_A^.K_B = K_W = 10^-14 pK_A + pK_B = pK_W = 14.
Күшті протолиттер үшін K_A >1; K_B > 1 , сонда рК_А < 0; pK_B < 0. Әлсіз притолиттер үшін рК_А >0; pK_B >0.
Осыдан келесі қорытынды шығады: қосарласқан қышқылды-негіздік жұпты құрайтын қышқыл неғурлым күшті болса, оған сәйкес негіз соғурлым әлсіз. Өте күшті қышқылдарға өте әлсіз негіздер сәйкес келеді, ал өте әлсіз қышқылдарға өте күшті негіздер сәйкес келеді.
Сол себептен өте күшті және өте әлсіз қышқылдар ерітінділерінің рН мәндері рК_А (қышқылдық константаға ) тәуелсіз, өйткені протолиздену тепе- теңдігі толық бір жаққа қарай ығысады. Күшті қышқылдар ерітіндісінде НА молекулары жоқ деп есептеуге болады, олардың орнына эквивалентті мөлшерде Н₃О⁺ -иондары түзіледі. Негіздер үшін де сондай қорытынды жасауға болады. Еріткіштің бұндай әсері еріткіштің нивелирлеу эффектісі деп аталады. HCl, HBr, HNO₃ , HClO₄ , H₂SO₄ қышқылдарының күштері суда еріткенде теңеседі, себебі протолиз нәтитжесінде барлығында түзілетін бір зат
- Н₃О⁺ -иондары. Күшті негіздердің де күштері (КOH, NaOH, LiOH) теңеседі, себебі протолиздену тепе-теңдігі толық ОН^--иондары түзілетін бағытқа қарай ығысады. Ал су ерітіндісінде Н₃О⁺ -иондары ең күшті қышқыл болып табылады (лионий), ОН^—иондары – ең күшті негіз (лиат).
Басқа да амфипротты еріткіштер үшін
^KA^{. K}B ^{= K} HSolv