Атом-молекулалық ілім негіздері. Х имияның негізгі заңдары

б) диссоциацияның қышқылдық типі;

в) амфотерлі  гидроксидтердің диссоциациясы.

Н⁺ және ОН^- иондарының концентрациялары бірдей ерітінділер бейтарап ерітінділер болады. Егер Н⁺ концентрациясы көп болса, онда қышқылдық ерітінді, ал ОН^- концентрациясы көп болса, онда сілтілік ерітінді деп аталады. Қышқылдық және сілтілік орталарды, Н⁺ және ОН^- иондарының концентрацияларына байланысты түсін өзгерте жүретін, реактивтердің көмегімен анықтауға болады. Мұндай реактивтер индикаторлар деп аталады. Индикатор ретінде лакмус, метилоранж, фенолфталеин және т.б. қолданылады.

Тақырып: «Тұздар гидролизі»

Көптеген заттардың  еруі олардың еріткішпен химиялық әрекеттесуі нәтижесінде жүреді.

Еріткіш және еріген зат молекуларының құрамдас бөліктерінің арасындағы әрекеттесу реакцияларын сольволиз  деп атайды. Ал еріткіш су болса  – гидролиз деп атайды.

Гидролизге  әр түрлі кластарға жататын химиялық қосылыстар ұшырауы мүмкін: тұздар, көмірсулар, ақуыздар, эфирлер, майлар және т.б.

Химиялық таза суда сутек және гидроксид иондарының концентрациялары тең, сондықтан суда орта бейтарап (рН=7).

Көптеген тұздар суда ерігенде олардың диссоциациялану  нәтижесінде түзілген иондары судың  иондарымен байланысып аз диссоциацияланатын зат түзеді.

Еріген тұз  иондары мен су иондары әрекеттесіп, әлсіз электролит түзе жүретін процесс  гидролиз деп аталады.

Тұздар гидролизінің үш жағдайы бар:

Күшті негіз  және әлсіз қышқылдың тұздары (мысалы, СН₃СОNa,  KCN,  K₂CO₃,  Na₂S).

Күшті негіз және әлсіз  көпнегізді қышқыл тұздары сатылап  гидролизденеді. Мысалы: калий карбонатының гидролизі.

1-ші  сатысы:   K₂CO₃ +НОН Û КНСО₃ + КОН

CO₃^2- + НОН Û (НСО₃)^- + ОН^-  (рН>7).

2-ші  сатысы:   KНCO₃ + НОН Û НCO₃ + КОН

(НCO₃)^- +НОН Û Н₂CO₃ +ОН^-  (рН>7).

Al³⁺ + HOH Û (Al(OÍ))²⁺ + H⁺.

Көптеген заттардың еруі олардың  еріткішпен химиялық әрекеттесуі нәтижесінде  жүреді.

Еріткіш және еріген зат молекулаларының  құрамдас бөліктерінің арасындағы әрекеттесу реакцияларын сольволиз деп атайды. Ал еріткіш су болса – гидролиз деп атайды.

Гидролизге әр түрлі кластарға  жататын химиялық қосылыстар ұшырауы  мүмкін: тұздар, көмірсулар, ақуыздар, эфирлер, майлар және т.б.

Химиялық таза суда сутек және гидроксид  иондарының концентрациялары тең, сондықтан  суда орта бейтарап (рН = 7). Көптеген тұздар суда ерігенде олардың диссоциациялану нәтижесінде түзілген иондары судың иондарымен байланысып аз диссоциацияланатын зат түзеді.

Еріген тұз иондары мен су иондары әрекеттесіп, әлсіз электролит түзе жүретін процесс гидролиз деп аталады.

 

Тұздар гидролизінің үш жағдайы бар:

1)Күшті негіз  және әлсіз қышқылдың тұздары  (мысалы, CH₃COONa, KCN, K₂CO₃, Na₂S). Бұл тұздардың гидролизі сутегі ионының әлсіз электролитке байлануына негізделген. Натрий ацетатының гидролизін мынандай схемамен көрсетуге болады:

CH₃COONa ↔ CH₃COO^- + Na⁺

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

CH₃COO^- + H⁺ ↔ CH₃COOH

Бұл схемамен судың Н⁺ ионы тұздың СН₃СОО^- ионымен байланысып, аз диссоциацияланатын зат сірке қышқылын түзеді. Ерітіндіде ОН^- иондарының концентарциясы артып, ерітіндінің реакциясы сілтілік болады, [OH^-]>[H⁺].

Гидролиз процесі мына тепе-теңдік орнағанға дейін жүреді:

CH₃COONa + HOH ↔ CH₃COOH + NaOH

немесе ионды түрде:

 

СН₃СОО^- + НОН ↔ СН₃СООН + ОН^- (рН>7).

Күшті негіз және әлсіз көпнегізді қышқыл тұздары сатылап гидролизденеді. Мысалы: калий карбонатының гидролизі:

1-ші сатысы:   К₂СО₃ + НОН ↔ КНСО₃ + КОН

                           СО₃^2- + НОН ↔ (НСО₃)^- + ОН^-  (рН>7).

2-ші сатысы:    КНСО₃ + НОН ↔ Н₂СО₃ + КОН

                            (НСО₃)^- + НОН ↔ Н₂СО₃ + ОН^- (рН>7).

Гидролиздің бірінші сатысы өте жақсы жүреді.  Себебі: (НСО₃)^- ионы Н₂СО₃ молекуласына қарағанда әлсіз электролит болып табылады. Біз қарастырған барлық жағдайларда сутегі Н⁺ ионы байланып, артық бос күйіндегі ОН^- ионы түзіледі.

2)Әлсіз негіз және  күшті қышқыл тұздары (мысалы, NH₄Cl, CuSO₄, ZnCl₂). Бұл тұздар гидролизі гидроксид иондарының әлсіз электролитке байлануына негізделген. Аммоний хлоридінің гидролизін мынандай схемасын көрсетуге болады:

NH₄Cl ↔ NH₄⁺ + Cl^-

HOH ↔ H⁺ + OH^-

NH₄⁺ + OH^- ↔ NH₄OH

Судың ОН^- ионы NH₄⁺ иондарымен байланысып аз диссоциацияланатын зат NH₄OH түзеді. Ерітіндіде Н⁺ иондарының артық мөлшері жиналады, ерітінді реакциясы қышқылдық болады, (рН<7):

NH₄Cl + HOH ↔ NH₄OH + HCl

NH₄⁺ + HOH ↔ NH₄OH + H⁺

Егер тұз көп зарядты катионнан  түзілсе, гидролиз сатылап жүреді. Мысалы, ZnCl₂ - ң гидролиз:

1-ші сатысы:             ZnCl₂ + HOH ↔ ZnOHCl + HCl

                                     Zn²⁺ + HOH ↔ (ZnOH)⁺ + H⁺ (pH<7),

2-ші сатысы:            ZnOHCl + HOH ↔ Zn(OH)₂ + HCl

                                    (ZnOH)⁺ + HOH ↔ Zn(OH)₂ + H⁺ (pH<7).

Қалыпты жағдайда гидролиз бірінші  сатымен аяқталады.

Кейбір жағдайда әлсіз негіз  және күшті қышқыл тұздарының гидролизі  нәтижесінде оксотұздар түзіледі. Мысалы: сурьма (ІІІ) хлоридінің гидролизі кезінде  мынандай реакция жүреді:

SbCl₃ + H₂O ↔ SbOCl + 2НСl

Бұл жағдайда гидролиз қайтымды процесс  болып табылады. Ерітіндідегі тұздың гидролизденген молекуласы санының  жалпы молекулалар санына қатынасы гидролиз дәрежесі деп аталады. Ерінідінің сұйылуы және температураның артуы гидролиз дәрежесін өсіреді. Көптеген жағдайда тұздың гидролиз дәрежесі өте аз болады. Мысалы, 25⁰С температура 0,1н ерітіндіде гидролиз дәрежесі һ мынаған тең:

CH₃COONa-------0,007%

HCN ----------------1,2%

3)Әлсіз негіз және  әлсіз қышқыл тұздары.

Тұздардың бұл типі жоғары дәрежеде гидролизденеді, өйткені олар бір  мезгілде судың Н⁺ және ОН^- иондпрын байлап, судың диссоциация тепе-теңдігін ығыстырады. Мысалы, СН₃СООNH₄ гидролизі мынадай сызба нұсқа бойынша жүреді:

CH₃COONH₄ ↔ CH₃COO^- + NH₄⁺

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

CH₃COO^- + NH₄⁺ + HOH ↔ CH₃COOH + NH₄OH.

Гидролиз нәтижесінде түзілген қышқыл мен негіздің диссоциациялану  дәрежесінің арақатынасына байланысты бұл тұздардың ерітіндісінің  реакциясы әлсіз қышқылды немесе әлсіз негізді болуы мүмкін, яғни рН≈7

Өте әлсіз қышқыл мен әлсіз тұздарының гидролизі қайтымсыз. Мысалы:

Al₂S₃ + 6H₂O →2Al(OH)₃↓ + 3H₂S

Күшті қышқыл мен күшті тұздары  гидролизденбейді, себебі, олар сумен  әрекеттескенде әлсіз электролиттер  түзбейді.

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-

Жүйелерінде тепе-теңдік бұзылмайды, сондықтан бұл ерітінділерде рН=7.

Осы күнгі мәліметтер бойынша гидролиз өте күрделі процесс болып  табылады. Гидролиз нәтижесінде гидроксоаквакомплекстер  түзіледі. Сондықтан гидролиздің  жай реакция теңдеулерінің жазылуы  тек шартты гидролизінің бірінші  сатысының ионды теңдеуі былай жазылуы керек:

[Al(H₂O)₆]³⁺ + HOH ↔ [Al(H₂O)₅OH]²⁺ + H₃O⁺.

Ал, шартты түрде оны былай көрсетеді:

 

Al³⁺ + HOH ↔ Al(OH))²⁺ + H⁺.

 

Негізгі әдебиет: [1] 227-243 бет. [2] 152-170 бет.

Қосымша әдебиет: [11] 223-255 бет.

 . Электролит ерітінділеріндегі алмасу реакциялары.

 

Тақырып: «Тұнбаның түзілуі қышқылдар  мен негіздер теориясы».

Қанық ерітінді түбіндегі фаза мен тепе-теңдіктегі ерітінді. Егер сөз аз еритін электролиттер болса, онда ерітінді өте сұйық болады және барлық электролит ионға ыдыраған деп есептейміз, яғни

Сонда болады. Мұндағы [AgCl] – тұрақты, ол түбіндегі фазаны құрайды. Ендеше, [Ag⁺][Cl^-]=const=EK. Ерігіштік көбейтіндісі аз еритін электролиттің қанық ерітіндісіндегі ион концентрациясының көбейтіндісі.

Қышқыл және негіз теориясы. Аррениус бойынша қышқылдар дегеніміз суда диссоциацияланғанда сутегі катионын, ал негіздер дегеніміз гидроксил анионын беретін заттар.

1923 жылы Бренстед пен Лоури қышқылдардың протолиттік теориясын ұсынды.Қышқыл протон беруге, ал негіз протон қосып алуға ұмтылатын заттар.Бос протон бөлшек ретінде ерітіндіде бос жүре алмайды.Ол міндетті түрде басқа бөлшекпен бірігіп оған оң заряд береді.

Льюистің электрондық теориясы. Бұл теория бойынша қышқыл дегеніміз химиялық байланысты түзуге бос электрон жұбын қолданатын яғни акцептор болатын зат. Негіз бос электрон жұбына донор болатын зат.

Негізгі әдебиет: [2] 158-159 бет.

Қосымша әдебиет: [11]  225-226 бет.

2.4 КОМПЛЕКСТІ ҚОСЫЛЫСТАР

Мақсаты: Комплексті қосылыстар, жіктелуі, номенклатурасы, диссоциациясымен,  Вернер теориясы, ВБ, кристалдық өріс теорияларымен таныстыру.

Сұрақтар:

1. Комплексті қосылыстар туралы жалпы түсінік
2. Комплексті қосылыстардың жіктелуі, аталуы, изомериясы
3. Комплексті қосылыстардың эл. Диссоциациясы.
4. Комплексті қосылысты түсіндіретін теориялар.

Комплексті қосылыстардың құрылысын  координациялық химия негізінде  қарастырады. Комплексті қосылыстар молекулалары ішкі және сыртқы сферадан тұрады. Ішкі сферада комплекс түзуші ион немесе орталық атом және оны қоршаған топтар – лигандалар орналасады.

 

             NH₃                                 F

              |                                       |

[H₃N - Cu – NH₃]SO₄ ;      K[ F- В –F]

              |                                       |

             NH₃                                 F

 

 

Орталық атом ролін көбінесе, өтпелі d – элементтері атқарады. Ал лигандалар қышқыл қалдықтары, бейтарап су, аммиак немесе басқа да молекулалар тобы т.б. бола алады.

К₃[Fe(CN)₆]

Координациялық саны – 6-ға тең;

Лиганда ретінде цианид ионы –  CN^-;

Комплекс түзуші ион – Ғе;

Калий сыртқы сфераны құрайды;

Орталық атоммен байланған лигандалардың жалпы санын координациялық сан деп атайды.

 

Кесте 17

Координациялық сан	Комплекс түзуші
2	Ag+, Cu+
4	Cu2+, Zn2+, Hg2+, B3+, Al3+, Pt2+
6	Fe2+, Fe3+, Co3+, Pt4+, Cr3+, Al3+, Zn2+, Ni2+

 

Комплекс түзу бастапқы заттардың  қасиеттерін қатты өзгертеді. Мысалы, әлсіз негіз мыс гидроксиді аммиакпен әрекеттесіп, күшті комплекс негіз [Cu(NH₃)₄](OH)₂ түзеді:

Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂

Күші орташа балқытқыш қышқыл бор  фторидімен әрекеттесіп, күшті комплексті қышқыл Н[BF₄] түзеді:

BF₃ + HF → H[BF₄]

Комплекс түзу кезіндегі орталық атом мен лигандалардың қасиеттерінің өзгеруі олардың өзара әсеріне байланысты.

Комплексті қосылыстар сатылып  диссоциацияланады: алдымен сыртқы және ішкі сфераға, сосын ішкі сфера  өз ішінде комплекс түзуші ион мен  лигандаларға:

Мысалы:

1. K₃[Fe(CN)₆] ↔ 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3-
2. [Fe(CN)₆]^3- ↔ Fe³⁺ + 6CN^-.

Комплексті иондарды сипаттайтын  шаманы тұрақсыздық константасы  деп атайды:

 

К_{тұрақсыздық} =

 

Тұрақсыздық константасының мәні неғұрлым үлкен болса, комплекс соғұрлым тұрақсыздық.

Комплекстердің бір-біріне ауысуы ерітіндіде, әлсіз электролит болатын, тұрақтырақ комплексті ион түзілгенде ғана мүмкін болады. Мысалы, КCN ерітіндісін [Ag(NH₃)₂]Cl ерітіндісіне қосқанда, соңғысы бұзылып, [Ag(CN)₂]^- комплексті ионы бар жаңа қосылыс түзіледі, өйткені ол [Ag(NH₃)₂]⁺ ионынан тұрақтырақ (К_{тұрақсыздық} ([Ag(CN)₂]^-)=1*10^-21 < K_{тұрақсыздық}([Ag(NH₃)₂]⁺) = 6,8*10^-8).