Дәріс жоспары

Буферлік жүйенің рН мәнінің тұрақты болу қабілетін буферлік сыйымдылықпен анықталады.

pH = 4,76 ± 1 немесе рН = рК ± 1

Ацетат буфері үшін (буферлік аудан 3,76 – 5,76), рН мәнінің осы аралығында қолдануға болады.

Аммоний буфері үшін (рК = 9,3 буферлік аудан 8,3-10,3).

Барий ионын сапалық анықтауда ацетат буферін, кальций және магний иондарын сапалық анықтауда аммоний буферін қолданады. Mысалы:

Ионды толық тұнбаға түсіруге қажетті жағдай туғызады. Бөлшектеп тұндыру әдісінде қолданады.

ДӘРІС № 4

5.1. ТАҚЫРЫБЫ: Гидролиз. Гидролизденетін тұз ерітінділерінің рН мәнін есептеу.

5.2. МАҚСАТЫ: Гидролиздену тепе-теңдігінің негізгі түсініктерімен және буферлік студенттерді таныстыру, оларды жүйелік талдауда, теориялық есептерді шешуде қолдануға үйрету.

ДӘРІС ЖОСПАРЫ:

1. Тұздар гидролизі. Гидролиздену константасы және дәрежесі.

2. Гидролизденетін тұз ерітінділерінің К_h, h және рН мәндерін есептеу.

3. Гидролиздің аналитикалық химияда қолданылуы.

5.3. ДӘРІСТІҢ ҚЫСҚАША МАЗМҰНЫ

1. Гидролизденетін тұз ерітінділерінің гидолиздену дәрежесін, константасын және рН-ын және рОН есептеу

Көптеген тұздар ерітінділерінің ортасы қышқылдық немесе сілтілік реакция көрсетеді. Бұл тұз иондарының сумен әрекеттесіп нашар ионданатын қышқыл немесе негіз түзуінен болады, нәтижесінде ерітіндіде Н⁺ немесе ОН^- иондары жиналып ерітінді қышқылдық немесе сілтілік орта көрсетеді. Мысалы:

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-

NH₄Cl ↔ NH₄⁺ + Cl^{- →} NH₄ОН + Н⁺

(NH₄Cl тұзының реакциялық ортасы қышқылдық pH<7)
Н₂О ↔ Н⁺+ ОН^-

СН₃CООNa ↔ СН₃CОО^-+ Na^{+ →} СН₃CООН + ОН^-

(СН₃CООNa тұзының реакциялық ортасы сілтілік, рН >7)

Кейбір жағдайда гидролиз нәтижесінде тұнба немесе газ бөлініп, гидролиз аяғына дейін жүреді де қайтымсыз болады.

Кейбір жағдайларда гидрлолизді күшейтуге немесе әлсіретуге болады, мысалы NH₄Cl тұзының реакциялық ортасы қышқылдық, гидролизді күшейту үшін ерітіндідегі сутек иондарын азайту керек ол үшін негіз қосады, керісінше гидрлолизді әлсірету үшін қышқыл қосады.

Гидролиз сан жағынан гидролиздену константасы және гидролиздену дәрежесімен сипатталады.

Гидролиздену константасы – гидролизденетін тұз ерітіндісінде орнаған динамикалық тепе-теңдіктің күйді сипаттайды.

Гидролиздену дәрежесі - гидролизденетін тұз ерітіндісіндегі гидролизге ұшыраған тұз концентрациясының оның осы ерітіндідегі жалпы концентрациясына қатынасын көрсетеді: .

• Әлсіз қышқыл және күшті негізден түзілген тұздың (СН₃CООNa) гидролиздену константасын (К_h), гидролиздену дәрежесін (h) және сутектік көрсеткішін (рН) есептеу формулалары:

Әлсіз қышқыл мен күшті негізден түзілген бинарлытұздардың гидролиздену константасының сандық мәні судың иондық көбейтіндісін әлсіз қышқылдың иондану константасына бөлгенге тең.

2) Гидролиздену дәрежесі

.

3)Сутектік көрсеткіші

•. Әлсіз негіз және күшті қышқылдан түзілген тұздың (NH₄Cl) гидролиздену константасын (К_h), гидролиздену дәрежесін (h) және сутектік көрсеткішін (рН) есептеу формулалары:

1) Гидролиздену константасын - К_h есептеу.

Тұздың иондануы: NH₄Cl ↔ NH₄⁺ + Cl^-

Тұздың катион бойынша гидролизденуі: NH₄⁺ + Н₂О ↔ NH₄ОН + Н⁺

. Жалпы түрде:
Әлсіз негіз бен күшті қышқылдан түзілген бинарлы тұздардың гидролиздену константасының сандық мәні судың иондық көбейтіндісін әлсіз негіздің иондану константасына бөлгенге тең.

2) Гидролиздену дәрежесі.

3)Сутектік көрсеткіші - рН.

•. Әлсіз негіз және әлсіз қышқылдан түзілген тұздың (СН₃СООNH₄) гидролиздену константасын (К_h), гидролиздену дәрежесін (h) және сутектік көрсеткішін (рН) есептеу.

1) Гидролиздену константасын - К_h

. Жалпы түрде:

2) Гидролиздену дәрежесін - h есептеу.

Әлсіз негіз бен әлсіз қышқылдан түзілген тұздар гидролизі жоғары дәрежеде өтеді, сондықтан ескермеуге болады. Теңдеуден көріп отырғандай әлсіз негіз бен әлсіз қышқылдан түзілген тұздың гидролиздену дәрежесі тұздың концентрациясына тәуелсіз.

Гидролиздің аналитикалық химияда қолданылуы:

а) кейбір иондарды ашу кезінде Fe(CH₃COO)₃ + H₂O = Fe(OH)₂CH₃COO↓ + 2CH₃COOH

^{қоңырлау ерітінді қоңыр}

NaAlO₂ + NH₄Cl + H₂O = Al(OH)₃↓ + NaCl + NH₄OH

BiCl₃ + H₂O = Bi(OH)₂Cl + 2HCl

Bi(OH)₂Cl → BiOCl↓ + H₂O

б) реакция ортасын реттеуде СН₃CООNa+ Н₂О ↔ СН₃CООН + NaОН,

СН₃CООNa+СН₃CООНбуферлік жүйе.

ДӘРІС № 5

5.1.ТАҚЫРЫБЫ: Әрекеттесуші массалар заңын (ӘМЗ) тотығу-тотықсыздану тепе-теңдігіне қолдану және оның аналитикалық химиядағы ролі.

5.2.МАҚСАТЫ: Әрекеттесуші массалар заңын (ӘМЗ) тотығу-тотықсыздану тепе-теңдігіне қолданудың негізгі қағидаларымен танысу, тотығу-тотықсыздану реакцияларының бағытын анықтағанда жүйенің потенциалдарын қолдана білуге үйрену.

ДӘРІС ЖОСПАРЫ:

1. Тотығу-тотықсыздану жүйелерінің сандық сипаттамасы.

2. Тотығу-тотықсыздану реакцияларының бағыты, реакциялардың жүру тереңдігі.

3. Тотығу-тотықсыздану потенциалына әртүрлі факторлардың әсері, фармацияда қолданылуы.

5.3.ДӘРІСТІҢ ҚЫСҚАША МАЗМҰНЫ

Тотығу-тотықсыздану реакциялары (ТТР) әрекеттесуші заттардың біреуінен екіншісіне электрондардың ауысуы нәтижесінде жүреді. Кез келген тотығу-тотықсыздану реакциясы жартылай тотығу және жартылай тотықсыздану реакцияларынан тұрады. Мысалы,

2Fe³⁺ + 2I^- = 2Fe²⁺ + I₂ реакциясы үшін

жартылай тотықсыздану реакциясы: Ғе³⁺ + е = Fe²⁺

жартылалай тотығу реакциясы: 2I^- - 2e^- = I⁰₂

Жартылай реакцияларға қатысқан заттардың тотыққан және тотықсызданған түрлері қосарласқан жұп түзеді: Fe³⁺ / Fe²⁺ немесе I₂ / 2I^-.

Жалпы түрде: Oх₁ + ne → Red₁

Red ₂ – ne → Oх₂

Oх₁ + Red₂ = Red₁ + Oх₂

Жартылай тотығу және тотықсыздану реакциялары қатар жүреді: тотықсызданған түрі электрон доноры болса, тотыққан түрі электрон акцепторы болады, олардың берген және қосып алған электрон сандары тең болады. Әр қосылыстың тотығу-тотықсыздану қабілеті бірдей емес, сондықтан сандық түрде сипаттау үшін тотығу-тотықсыздану потенциалын (φ) қолданады.

Потенциал бір заттың тотыққан және тотықсызданған түрлері бар ерітінді мен инертті платина электродының бөлу бетінде пайда болады. Потенцалдың тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың табиғатына, концентациясына және температураға тәуелділігі Нернст теңдеуімен өрнектеледі.

мұнда

R -	универсал газ тұрақтысы, 8,314 Дж/моль·К;
F -	Фарадей тұрақтысы, 96500 Кл/моль;
Т -	абсолюттік температура, К;
n -	ТТР қатысқан электрондар саны;
аОх және аRed –		заттың тотыққан және тотықсызданған түрлерінің активтілігі;
φ0 -		стандартты редокс потенциал, редокс реакциясына қатысатын барлық компоненттердің активтілігі бірге тең болғандағы жартылай реакцияның потенциалы, аОх = aRed = 1 моль/л, φ= φ0.

Жартылай реакцияның потенциалын тікелей өлшеуге болмайды, оны потенциалы нөлге тең стандартты сутек электродымен 2Н⁺/Н₂ салыстырып анықтайды. Редокс жүйелерінің стандартты потенциалдары анықтамада беріледі. Тұрақты шамалардың R мен Ғ-тің сандық мәндерін және Т = 25 °C + 273 орнына қойып, натурал логарифмнен ондық логарифмге көшкенде (In = 2,3Ig) келесідей теңдік алынады.

, , a = f· С,

,

_, , φ⁰¹ -формальді потенциал

Тотыққан және тотықсызданған түрлердің концентрациясы 1 моль/л болғандағы жүйенің потенциалын - формальді потенциалдеп атайды. Формальді потенциал активтілік коэффициентіне, ерітіндінің иондық күшіне тәуелді. Иондық күшін ескермеген жағдайда формальды потенциал стандартты потенциалға тең болады: φ⁰¹ = φ⁰.

Потенциалдың мәні неғұрлым жоғары болса, соғұрлым тотықтырғыш күшті, оған қосарласқан тотықсыздандырғыш әлсіз болады.

2. Редокс реакцияларының бағыты потенциалдардың айырымымен анықталады, ол электр қозғаушы күш - деп аталады. Е = φ _Ох - φ _Red> 0, егер ЭҚК > 0 болғанда тура бағыттағы реакция жүреді, ЭҚК < 0болғанда кері бағыттағы реакция жүреді

Е - электр қозғаушы күштің мәні жоғары болса, реакция жылдамдығы да жоғары болады.

Редокс реакцияларының бағытын стандартты тотығу-тотықсыздану потенциалдарын салыстырып анықтаса, тепе-теңдік константасы реакцияның қаншалықты терең жүргенін көрсетеді. Тепе-теңдік константасының мәні неғұрлым жоғары болса, реакция соғұрлым толық жүреді. Мысалы: φ⁰_Ce⁴⁺_/Ce³⁺ = +1,45В, φ ⁰_Fe³⁺_/Fe²⁺ = +0,77В;

Ce⁴⁺ + Fe²⁺ → Ce³⁺ + Fe³⁺ реакциясының тепе-теңдік константасы - К_т

Жартылай реакциялары:

Ce⁴⁺ +1е → Ce³⁺

Fe²⁺ -1е → Fe³⁺

К_Т-Т = 5·10¹¹, мәні үлкен, реакция соңына дейін толық жүреді.

Жалпы түрде:

Соңына дейін жүретін реакцияның тепе-теңдік константасы 10⁸ тең, не одан да жоғары болу керек. , бұл жағдайда тотығу-тотықсыздану реакциясы 99,99 %-ға толық жүреді. Теңдеудегі потенциалдар айырымы неғұрлым көп болса, соғұрлым тепе-теңдік константасының мәні жоғары болады.