А. Ж. Сарсенбекова

Ерітіндідегі еріген заттардың массалық үлесін анықтауға байланысты экспериментті есептеулер

жүктеу/скачать 3.24 Mb.

бет	3/9
Дата	08.07.2016
өлшемі	3.24 Mb.
	#185273

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ерітіндідегі еріген заттардың массалық үлесін анықтауға байланысты экспериментті есептеулер
1-есеп. Құрамында 0,05 массалық үлесте (5%) натрий хлориді бар 500 г ерітінді дайындауға қажетті су мен натрий хлоридінің массасын есептеп шығыңыздар.

Шешуі.

Көрсетілген ерітіндіні дайындау үшін натрий хлоридінің қандай массасы қажеттілігін табамыз. Мұны екі амалмен шешуге болады:

а) 1 массалық үлеске  500 г

0,05  х

х25г NaCl

б) 100 г ерітінді құрамында  5 г NaCl

500 г  х г NaCl
х25г NaCl

Судың қандай массасы қажеттілігін есептеп шығарамыз.

m(H₂O) = 500 – 25 = 475 г.

Жауабы: 5%, 500 г NaCl ерітіндісін дайындау үшін 25 г NaCl өлшеп, 475 г суға еріту керек.
2-есеп. 5 л 0,1 молярлы H₂SO₄ ерітіндісін дайындау үшін қанша миллилитр 96%,

г/мл H₂SO₄ қажет.
Шығару жолы:

Мr(H₂SO₄) = 98 г/моль;

0,1 молярлы 5 литр ерітіндідегі H₂SO₄ массасын есептейміз.

,

96% H₂SO₄ ерітіндісінен қанша грамм қажет екендігін есептейміз.

100 г ерітіндіде  96 г H₂SO₄

х г ерітіндіде  50 г H₂SO₄

х = 52 г H₂SO₄

Бұдан: , . Сонымен 0,1 молярлы 5 л H₂SO₄ ерітіндісін дайындау үшін 14 мл 96%-ті H₂SO₄ ерітіндісін алып, суға құйып, 5 л дейін сұйылту керек.

1.4 Буферлік жүйелер мен ерітінділер туралы түсініктер, олардың құрамы және жіктелуі
Сұйылтқанда немесе қышқыл не сілті қосқанда рН–ы өзгермейтiн ертiндiлер буферлiк жүйелер деп аталады. Буферлiк жүйенiң құрамында протонның доноры және протонның акцепторы болады. Құрамына байланысты буферлiк жүйелер қышқылдық, негiздiк және амфолиттiк болып бөлiнедi.

Қышқылдық буферлiк жүйе донор болып есептелетiн әлсiз қышқылдан және акцептордың ролiн атқаратын анионы бар осы қышқылдың тұзынан тұрады. Мысалы, ацетатты, бикарбонатты буферлік жүйелер.

Ацетатты:

CH₃COOH – протонның доноры;

CH₃COO^– – протонның акцепторы.
Бикарбонаты:

H₂CO₃ – протонның доноры;

HCO₃^– – протонның акцепторы.
Негіздік буферлік жүйе әлсіз негізден (акцептор) және осы негiздiң катионы (донор) бар тұздан тұрады. Мысалы, аммиакты буферлік жүйе.

NH₄OH – протонның акцепторы;

NH₄⁺ – протонның доноры.
Амфолиттік буферлiк жүйе әрi донордың, әрi акцептордың ролiн атқаратын амфотерлiк қосылыстан тұрады. Мысалы, белок буферлік жүйесі.

1.4.1 Буферлiк жүйелердiң рН–ына әсер ететiн факторлар
Буферлiк ертiндiлердiң рН–ы Гендерсон–Гассельбах теңдеуi бойынша анықталады. Қышқылдық буферлiк ертiндiлердiң рН–ы мына теңдеумен есептеледi:

немесе

Негiздiк буферлiк ертiндiлер үшiн мына теңдеу қолданылады:

Бұл теңдеулер бойынша буферлiк жүйелердiң рН–ы қышқылдың немесе сiлтiнiң диссоциациялану константасына және буферлiк жүйенiң құрамындағы компаненттердiң қатынасына тәуелдi. Сондықтан да белгiлi бiр буферлiк жүйенi дайындау үшiн константалары сәйкес келетiн қышқыл немесе негiз алу керек, сол сияқты компоненттердiң қатынасы да есепке алынуы қажет. Мысалы :

Қышқыл : Тұз	Буферлiк жүйелердiң рН–ы
Негіз : Тұз	Ацетатты	Фосфатты	Аммиакты
9 : 1	3,72	5,91	10,28
8 : 1	4,05	6,24	9,95
7 : 3	4,27	6,47	9,73
6 : 4	4,45	6,64	9,55
5 : 5	4,63	6,81	9,37

Компоненттердiң қатынастары бiрдей болғанымен буферлiк жүйелердiң рН–ы әр түрлi, себебi қышқылдар мен негiздердiң диссоциациялану костанталары әр түрлi. Мысалы:

K_дис. CH₃COOH = 1,85 10^-5

К_дис. NH₄OH = 1,87 10^-5

K_дис. H₃PO₄ = 1,00 10^-7
Сұйылту кезiнде буферлiк жүйелердiң рН–ын сақтауы аса маңызды құбылыс, себебi биологиялық сұйықтарды пайдалану үшiн оларды қатты сұйылтуға тура келедi. Сұйылтудың буферлiк жүйелердiң рН–ына әсерi шамалы екендгi тәжiрибе жүзiнде анықталған. рН–ы компоненттердiң концентрациясы емес, қатынасына тәуелдi жүйелердi сұйылтқанда компоненттердiң концентрациясы бiрдей дәрежеде төмендейдi, сондықтан олардың қатынасы және рН–ы өзгермейдi:

Буферлiк ертiндiлердiң әсер ету механизмiнiң жалпы қағидалары

Күштi қышқыл немесе сiлтi қосқанда буферлiк жүйелердегi сутегi иондары концентрациясының өзгермеуi олардың негiзгi қасиетi болып табылады. Күштi қышқыл қосқанда сутегi иондары буферлiк жүйедегi протонның акцепторымен әрекеттеседi, соның нәтижесiнде сутегi иондарының концентрациясы өзгермейдi. Сiлтi қосқанда гидроксид–иондар буферлiк жүйедегi протонның донорымен әрекеттеседi, сол себептi рН өзгермейдi. Мысалы: Негiздiк буферлiк жүйеде бұл процесс былай жүредi:

NH₄OH + HCl = NH₄Cl + H₂O

NH₄OH + H⁺ + Cl^– = NH₄⁺ + Cl^– + H₂O

NH₄OH + H⁺ = NH₄⁺ + H₂O

NH₄Cl + NaOH = NH₄OH + NaCl

NH₄⁺ + Cl^– + Na⁺ + OH^– = NH₄OH + Na⁺ + Cl^–

NH₄⁺ + OH^– = NH₄OH
Қышқылдық буферлiк жүйелердегi қорғаныс процесiн былай көрсетуге болады, мысалы :

СН₃COONa + HCl = CH₃COOH + NaCl

CH₃COO^– + Na⁺ + H⁺ + Cl^– = CH₃COOH + Na⁺ + Cl^–

CH₃COO^– + H⁺ = CH₃COOH
Буферлiк жүйе күштi қышқылды әлсiз қышқылға айналдырады, сол себептi рН онша өзгермейдi.

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + Н₂О

CH₃COOH + Na⁺ + OH^– = CH₃COO^– + Na⁺ + H₂O

CH₃COOH + OH^– = CH₃COO^– + H₂O

Буферлiк жүйе OH^– ионды суға айналдырады, сол себептi pH өзгермейдi. Осылайша, кез келген буферлiк жуйеге күштi қышқыл қосқанда буферлiк ерiтiндiдегi протонның акцепторы, ал сiлтi қосқанда протонның доноры буферлiк жүйенi қорғайды.

1.4.2 Организмнің буферлiк жүйелерi. Бикарбонаттық және фосфаттық буферлiк ерiтiндiлердiң әсер ету механизмi
Организмде биологиялық орталардың қышқылдылығын тұрақты ұстап тұратын тең процестер болады. Олардың тұрактылығы буферлiк жүйелердiң әсер ету механизмiмен тiкелей байланысты.

Бикарбонаттық буферлiк жүйе қан плазмасының негiзгi жүйесi болып есептеледi. Бұл жүйе әлсіз көмiр қышқылынан (К = 3,3 10^–7) және нaтрий бикарбонатынан тұрады.

H₂CO₃ – протонның доноры;

HCO₃^– – протонның акцепторы.

Қандағы буферлiк қатынас мынадай: H₂CO₃ = 1

NaHCO₃ = 20

Қышқыл заттар көп мөәлшерде қанға бөлiнгенде, сутегi иондары бикарбонат ионымен әрекеттесiп, әлсiз көмiр қышқылын түзедi:
H⁺ + HCO₃^– = H₂CO₃
Көмiр қышқылының артық мөлшерi карбоангидраза (КА) ферментiнiң әсерiнен ыдырайды (t=37⁰C):
H₂CO₃ = CO₂ + H₂O
CO₂ гипервентилляция нәтижесiнде өкпе арқылы сыртқа шығады.

Егер қандағы OH^– иондардың концетрациясы жоғарыласа, олар әлсiз көмiр қышқылымен әрекеттеседi:

OH^– + H₂CO₃ = HCO₃^– + H₂O
Буферлiк жүйедегi қалыпты қатынас сақталу үшiн қышқылды-негiздiк теңдiктiң физиологиялық механизмдерi iске қосылады: өкпенiң гиповентилляциясы нәтижесiнде қанда аз мөлшерде болса да CO₂ сақталады.

Оксигемоглобин – гемоглобин жүйесi қанның буферлiк сиымдылығының 75%-iн құрайды, ол гемоглобин ионы (Hb^–) мен гемоглобиннiң (HHb) арасындағы тепе-теңдiкпен сипатталады:

HHb – донор

Hb^– – акцептор

Hb^– + H⁺ = HHb

HHb + OH^– = Hb^– + H₂O

Сол сияқты бұл жүйе оксигемоглобин ионы (HbO₂^–) мен окси–гемоглобиннiң (HHbO₂) арасындағы тепе-теңдiкпен де сипатталады:
HHbO₂ – протонның доноры

HbO₂^– – протонның акцепторы

HbO₂^– + H⁺ = HHbO₂

HHbO₂ + OH^– = HbO₂^– + H₂O

Екi тепе-теңдiктiң арасындағы байланыс мына теңдеумен көрсетiледi:
HHb + O₂ = HHbO₂
Фосфаттық буферлiк жүйе клетка iшiлiк және тканьдiк негiзгi жүйе болып есептеледi. Бүйректе жүретiн физиологиялық процестерде маңызды роль атқарады. Бұл жүйе 2 тұздан тұрады:

NaH₂PO₄ (H₂PO₄^– - протонның доноры)

Na₂HPO₄ (HPO₄^2– – протонның акцепторы)

H₂PO^4– = H⁺ + HPO₄^2–
pH = 7,4 болғанда, NaH₂PO₄ = 4

Na₂HPO₄ = 1

Тканьдiк метаболизмнiң қышқыл туындылары гидрофосфатпен нейтралданады:
HPO₄^2– + H⁺ = H₂PO^4–
Сiлтiлiк туындылар дигидрофосфатпен әрекеттеседi:
OH^– + H₂PO^4– = HPO₄^2– + H₂O
Түзілген өнiмдер бүйректе жиналып, несеппен сыртқа шығады.
1.4.3 Буферлiк сиымдылық – буферлiк әсердiң өлшемi
Буферлiк сиымдылық буферлiк жүйелердiң маңызды сипаттамасы болып есептеледi. Ортаның реакциясын ығыстыруға қарсы жасайтын буферлiк жүйенiң әсерi буферлiк сиымдылық деп аталады. Буферлiк сиымдылық 1л буферлiк ерiтiндiге оның pH-ын 1-ге өзгерту үшiн қосылатын күштi қышқылдың немесе сiлтiнiң 1 моль эквивалент мөлшерiмен өлшенедi. Қышғылдық және сiлтiлiк буферлiк сиымдылықтар болады.

Буферлiк сиымдылық буферлiк жүйедегi компоненттердiң концентрацияларының абсолюттiк шамасына тәуелдi болады. Компоненттердiң концентрациялары неғұрлым жоғары болса, қышқыл немесе сiлтi қосқанда рН өзгерiсi соғұрлым аз болады. Буферлiк жүйедегi компоненттердiң қатынасы 1–ге тең болғанда, буферлiк сиымдылық ең жоғарғы шегiне жетедi. Буферлiк сиымдылық ертiндiнi сұйылтқанда төмендейдi, себебi ол компоненттердiң концентрациясына тәуелдi болады.
1.5 КОМПЛЕКСТІ ҚОСЫЛЫСТАР
Комплексті қосылыстар туралы ілімнің негізін жасаған Швейцария ғалымы Альфред Вернер (1893 жылы).

Комплексті қосылыспен танысу үшін мынадай мысал келтірейік. HF және SiF₄ реакцияласқанда:

2HF + SiF₄→ H₂SiF₆
кремний фторсутек қышқылы түзіледі. Мұндай химиялық қосылыстың түзілуін валентікке сай химиялық байланыстың түрлерімен түсіндіре алмаймыз, шынында HF мен SiF₄молекулаларының құрамындағы атомдардың валенттіктері қанық бұл молекулаларда химиялық байланыстың негізі — электрон жұбын түзетін не бұлттары тоғысып қаптасатын жалқы электрон жок. Солай бола тұрса да екі газ жап-жақсы реакцияласады, су ерітіндісінде eкeyi түгел қосылады.

Мұндағы қосылысудың ретін түзілген H₂SiF₆ қасиеттері көрсетеді, бұл екі негізді күшті қышқыл былай диссоциацияланады:

H₂SiF₆ ↔ 2Н⁺ + SiF₆^2-
SiFe^2- ионының түзілуі бейтарап молекула SiF₄ фтор ионымен F^- қосылысатындығын көрсетеді. Айталық, HF мен SiF₄ арасындағы реакцияны көрнекті түрде былай жазуға болады:

_2-

H⁺ F^- F^- F^-

2HF + SiF₄ = Si⁴⁺

H⁺ F^- F^- F^-

Демек, SiF₄ құрамындағы кремний HF құрамындағы F^- ионын өзіне тартып алады. Осы арадағы тepic зарядты фтор иондары, әрине, кейін тебіседі, бipaқ, оң зарядты кремнийдің оларды өзіне тартуы басым болғандықтан, оң 4 зарядты бip кремний тepic зарядты алты фтормен бipiгiп, өткенде көрсеткендей комплекс түзеді, ол комплекс тepic 2 зарядты ион болып шығады. Комплекс иондары әдетте квадрат жақшаға алып жазылады.

Құрамында осындай комплекс ионы бар қосылыстар комплексті қосылыстарға жатады.

Координациялық теория бойынша комплексті қосылыста орталық орын алып тұрған ион, не атом (мысалымызда кремний) комплекс түзуші деп аталады. Мысалы, мына қосылыстар CuSО₄· 4NH₃ не PtCl₄· 2KCl комплексті қосылыстар болады. Бұлардағы [Cu(NH₃)₄]SО₄, K₂[Pt(Cl)₆] мыс жене платина иондары комплекс түзуші.

Комплекс түзушінің айналасына, соның әcepi жететіндей жақындатқанда жиналған, яғни координацияланған иондарды, не молекулаларды лигандтар (ligare - байланыстыру), аддендтер деп атайды. Міне, осылар (комплекс түзуші мен лигандтар) бірігіп, комплексті қосылыстардың ішкі сферасын құрайды. Ішкі сфераға араласпай қалған иондар комплекс түзушіден алысырақ орналасады, олар комплексті қосылыстың сыртқы сферасын құрайды. Комплексті қосылыстарды жазғанда олардың ішкі және сыртқы сфераларын айырып көрсету үшін ішкі сфераны жоғарыда айтқандай квадрат жақшаға алады. Мысалы,

[Pt(NH₃)₄Cl₂], [NH₄]C1, [Pt(NH₃)₂Cl₂] т.б.

Комплексті қосылыстың құрамы белгілі болса, комплекс түзушінің зарядың табу қиын емес. Ол үшін комплексті қосылыстың формуласына кіретін басқа иондардың барлығының зарядтарының алгебралық қосындысын шығарып, оған тepic мән қояды, мысалы комплекс ион оң екі валентті, [Pt(NH₃)₄Cl₂]Cl₂ оның қосындысы (4·0)+(2-) + (2-)= (4-) демек, бұл арада комплекс түзуші платина оң төрт валентті.

Координациялық сан және комплексті қосылыстардың құрылымы. Бос орбитальдары бар атомдар немесе металл иондары әдетте комплекс түзушілер бола алады, яғни, лигандтармен байланыс құру кезінде комплекс түзушілер акцептордың функциясын атқарады.

Орталық атомның төңірегіне лигандтардың орналасуы әр түрлі, ол комплекс түзушінің лигандтардың қандай санын ұстап қалуына, яғни оның координациялық, санына (К.С.) байланысты. Әртүрлі комплекс түзушілерде координациялық сан 2-ден 10-ға дейін өзгереді, 4 жене 6 сандары жиі, 8 және 2 сандары сирек кездеседі. Координациялық саны 2 бip валентті күміс Ag (I), алтын Au (I) жене мыстың Cu (I) комплексті қосылыстары жиі кездеседі.

Комплекстегі қосылыстардың классификациясы және аталуы

Комплекстер ішкі сфераның зарядына қарай, катионды, анионды және бейтарап болып үш топқа бөлінеді.

Катионды комплекстер орталық ионның айналасына бейтарап молекулалар (Н₂О, NH₃ жене т.б.) координацияланғанда түзіледі. Мысалы, [А1(Н₂О)₆]С1₃ және [Cr(NH₃)₄]Cl₃. Бұл қосылыстардағы комплексті [А1(Н₂О)₆]³⁺ және [Сr(NН₃)₄]³⁺ иондар оң зарядталған.

Анионды комплекстерде комплекс түзушінің ролін оң зарядталған ион, ал лигандтар ролін аниондар атқарады. Мысалы, K₄[Fe(CN)₆], K₂[BeF₄], [Na₂(Zn(OH)₄] жене т.б. K₄Fe(CN)₆]-тeгi комплексті анион Fe(CN)₆^4- темір катионының Fe айналасына CN^- аниондары координацияланғанда түзіледі.

Бейтарап комплекстер атомның айналасына молекулалар координацияланғанда (мысалы, [Ni(CO)₄]) немесе оң зарядталған комплекс түзушінің айналасына анион мен молекулалар қатар координацияланғанда түзіледі (мысалы, [Pt(NH₃)₂Cl₂]). Бейтарап комплекстердің сыртқы сферасы болмайды.

Комплекстердің аталуы.

Мысалы, екі комплексті қосылыстарды қарастырайық:

K₄[Fe(CN)₆]

[Co(NH₃)₅Cl]Cl₂

Кейбір кең қолданылатын лигандтар

Лиганд	Лигандтың аты	Лиганд	Лигандтың аты	Лиганд	Лигандтың аты
N₃^–	Азидо	СО₃²^-	Карбонато	En	Этилендиамин NH₂-CH₂-CH₂-NH₂
Вr^–	Бромо	С₂О₄^2-	Оксалато	Ру	Пиридин
Cl^–	Хлоро	NH₃	Аммин	Ur	Карбамид (NH₂)₂CO
CN^–	Циано	Н₂О	Аква	PEt₃	Үшэтилфосфин Р(С₂Н₅)₃
OH^–	Гидроксо

Комплексті қосылыстардың атауын тұздардың атауымен салыстыруға болады. Мысалы, тұздарды атағанда әуелі анион, содан соң катион аталады. Сол сияқты [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂ комплексті қосылысты атағанда бірінші Сl^- ионнан бастау керек.

Комплексті ионды не комплексті молекуланы атағанда әуелі лигандтар аталады. Мысалы, [Co(NH₃)₅Cl]²⁺ионы пентаамминхлорокобальт (III), әуелі аммиакты лигандтар, содан кейін хлоридті, ең соңынан металл аталады, бірақ комплекстің формуласын жазғанда, бірінші металл көрсетіледі.
жүктеу/скачать 3.24 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 2 3 4 5 6 7 8 9