Дәріс №11 Тақырыбы: Электролиттік диссоциация теориясы Жоспары
Күшті және әлсіз электролиттер
жүктеу/скачать 32,57 Kb.
|
1 2
- Бұл бет үшін навигация:
- Диссоциация дәрежесі α
- Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар
| Күшті және әлсіз электролиттер
Барлық заттардың молекулалары үшін иондарға ыдырау қабілеттілігінің бірдей болуы мүмкін емес, өйткені әртүрлі зат молекуласындағы химиялық байланыстар бірдей емес. Электролиттік диссоциация процесінің қайтымдылығы салдарынан кез келген электролит ерітіндісінде тепе-теңдік күйі орын алады: бірдей уақыт бірлігінде қанша молекула ыдыраса, сонша әртүрлі зарядталған иондар қосылып молекулалар түзіледі. Мұндай тепе-теңдік күйдің сандық сипаттамасы диссоциация дәрежесі болмақ. Диссоциация дәрежесі α деп иондарға ыдыраған молекулалар санының (Nдис ) ерітіндідегі жалпы молекулалар санына (Nжалпы) қатынасын айтады: Диссоциация дәрежесі – өлшемсіз шама; оны пайызбен (%) немесе бірлік үлесімен өрнектейді. Электролиттерді α мәні бойынша былай бөледі: а) егер α>30% болса, онда электролит күшті болады. Оларға барлық дерлік ерімтал тұздар, күшті қышқылдар (HC1, HBr, HJ, НNО3, Н2SО4 (сұйыт.), HClО4) және сілтілер (LiОH, NaОH, Ва(ОН)2, КОН) жатады; б) егер 3%<α<30% болса, онда электролиттер орташа болады. Мысалы: Н2SО3, HF, HNО2, H3PО4; в) егер 0<α<3% болса, онда электролиттер әлсіз болады. Оларға СН3СООН, Н2СО3, H2S, H2SiО3, Н3ВО3 қышқылдары, суда ерімейтін негіздер, NH4ОH және су жатады. Бұл арада келесі жайларды да ескеру керек, олар: диссоциация дәрежесі концентрация мен температураға (температураны жоғарылатқанда және ерітіндіні сұйылтқанда α жоғарылайды); электролиттің табиғатына (электролит молекуласындағы катион мен анион арасындағы байланыс күші); еріткіштің табиғатына (оның диэлектрлік өтімділігі және иондардың сольваттау қабілеті) тәуелді болады. Айталық, кәдімгі концентрациядағы (>10-4 моль/л) сірке қышқылы – әлсіз электролит болса, ал концентрациясы <10-4 моль/л сірке қышқылы күшті электролит екен. Күшті электролиттердің диссоциация дәрежесін өлшеу үшін берілген электролит пен сол заттың шексіз сұйық ерітіндісінің электр өткізгіштіктерін салыстыру әдісін пайдаланады. Бұл шаманың мәні әрқашан да бірден кіші болады екен және оны диссоциацияның емескі (көрінетін-кажущейся) дәрежесі акаж дейді. Бұл шама диссоциацияның шын дәрежесімен бірдей келмейді, ауытқиды. Ал күшті электролит диссоциациясының шын дәрежесі әрқашан да бірге жуық. 1. Тұздардың, қышқылдардың, негіздердің сулы ерітіндісінің электр өткізгіштігі ерітіндідегі иондардың жалпы концентрациясына тура пропорционал. Электролиттердің диссоциацияға түсу себебі – электролит судың полюсті молекулаларымен әрекеттесуінен болады. Сонда иондар ерітіндіге өткенде олар гидратацияланады: HCI + nH2O ↔ H+(H2O)x + CI-(H2O)n-x, сондықтан сутек иондары – протон-ерітіндіде бос жеке бола алмайды, судың полюсті молекулаларымен әрекеттесіп Н+(Н2О), Н3О+ – гидроксоний-ионы пайда болады. Мұндағы жаңа ковалентті байланыс донорлы-акцепторлы механизм бойынша, яғни оттегінің бос электрон жұбы арқылы түзіледі. Сонда қышқыл диссоциацияланғанда оның молекуласы иондарға ажырайды және протоны су молекуласымен реакцияласады. Бірақ реакция теңдеулерінде жеңілдік үшін Н3О+ жазбай Н+ деп жазады. Сонымен, қышқылдар ерігенде сутек катионына және қышқыл қалдығы анионына, негіздер ерігенде металдардың катионына және су қалдығы анионына (гидроксид-ионына), тұздар ерігенде металдар катионы мен қышқыл қалдығы анионына диссоциацияланады. Нағыз қышқылдар мен нағыз негіздерден басқа амфотерлі гидроксидтер болады, олар кейде сутегі ионын, кейде гидроксид ионын түзіп диссоциацияланады. Мысалы: Zn2+ + 2OH- ↔ Zn(OH)2 ↔ 2H+ + ZnO2-2 Электролит суға еріп диссоциацияланғанда катиондар мен аниондар саны көбейіп, олар ерітінді ішінде кездесіп, бірін-бірі тартып қайта молекулаға бірігеді, олай болса, диссоциация қайтымды процесс (үрдіс). Еріген заттың (і) береді: ▲t’/▲t = і, электролит емес ерітінділерде і = 1, электролит ерітінділерде і > 1, егер еріген зат толық екі ионға ыдыраса, і = 2, үш ионға ыдыраса, і = 3 болып кете береді. Сонымен, электролиттік диссоциация дәрежесін есепке алып, сұйытылған ерітінділердің заңдарын электролиттер ерітіндісіне де изотондық коэффициентті енгізу арқылы қолдануға болады (і – Вант-Гоффтың изотондық коэффициенті): α = i – 1/n – 1, n - әр молекуладан бөлінген иондар саны. Бұл формула арқылы изотондық коэффициент қаншасы диссоциацияланғандығын көрсететін шама диссоциация дәрежесі ( α) деп аталады, ол диссоциацияланған молекулалар санының (n) жалпы еріген молекулалар санына (n0) қатынасы арқылы көрсетіледі α = n/n0. Бұл қатынасты пайызбен не бірдің үлесімен көрсетуге болады. Мысалы, 30% не 0,30. Диссоциция дәрежесіне байланысты электролиттер шартты түрде күшті және әлсіз болып бөлінеді. Диссоциация дәрежесі еріткіш табиғатына тәуелді, еріткіш полярлылығы жоғары болған сайын еріген заттың барлық жағдайлары бірдей болғанда, α-сы жоғары болады. Электролиттік диссоциация кезінде жылу бөлінетідіктен, не сіңірілетіндіктен α температураға да тәуелді. Температура әсерін Ле Шателье принципі бойынша анықтаса: егер электролиттік диссоциация эндотермиялық процесс болса, онда температураны көтергенде диссоциация дәрежесі өседі, ал температураны төмендетсе – азаяды. Электролиттік диссоциация дәрежесіне ерітіндінің концентрациясы да күшті әсер етеді, сұйытылған сайын α мәні өседі. Себебі ерітіндіні сұйылтқанда иондардың арасы алшақтап, олардың кездесу мүмкіншіліктері кемиді, молекула түзілу процесі баяулайды. Жалпы диссоциациялану дәрежесін ерітіндінің электр өткізгіштігін өлшеу арқылы және тағы басқа әдістер арқылы табады. Сондай әдістердің бірі – қату температурасының төмендеуі немесе қайнау температурасының көтерілуі арқылы есептеп шығару. Іс жүзінде табылған қату температурасының төмендеуі немесе қайнау температурасының көтерілуі ▲t’ деп, формула бойынша есептелген ▲t = kc болса, олардың қатынасы –изотондық коэффициент белгілі болса, α-ны есептеп шығуға болады. Электролиттік диссоциация қайтымды процесс KA ↔ K+ + A- болғандықтан, әрекеттесуші массалар заңын қолданып, диссоциация константасын жазуға болады: K▲ = [K+]×[A-]/[KA], квадрат жақшада компоненттердің молярлы концентрациясы көрсетіледі. KD тек электролит табиғаты мен температураға тәуелді, ал α электролит концентрациясына да тәуелді екені айтылған. KD мәні үлкен болған сайын, электролит күштірек болады. KD мен α арасында сандық байланыс бар, ол қатынас Освальдтың сұйылту заңы деп аталады: α = √КD/CM, яғни бұл екі көрсеткіш те электролиттің күшін көрсетеді. Егер КА электролит ерітіндісінде оның диссоциация дәрежесі α болса, иондар концентрациясы бірдей және αСм = [K+ ] = [A- ], сонда [K+ ] = [A- ] =√ КD × Cм, қышқылдар диссоциациясымен байланысты есептеулерде көбінесе диссоциация константасының көрсеткіші – рК қолданылады: рК = − lgK. KD мәні өскен сайын, рК мәні азаяды, яғни рК үлкен болған сайын, қышқыл әлсізірек болады. КА қышқыл не сілті ретінде қараса, [Н+] = aСм не [ОН- ] = aСм , диссоциация константасы арқылы [Н+]=√КD×Cм не [ОН-]=√КD×Cм есептеледі. Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар 1. Электролиттер деген не? 2. Электролиттердің диссоциация дәрежесі мен константаларына анықтама беріп, олардың өзара байланысын көрсетіңіздер. 3. Электролиттер мен бейэлектролиттер айырмашылығы? 4. Изотонды коэффициенттің мағынасын түсіндіріңіздер. 5. С. Аррениус ұсынған электролиттік диссоциация теориясы негізі. жүктеу/скачать 32,57 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2