Тақырыбы: Заттарды талдауда пайдаланылатын электролит ерітінділері теориясының негізгі қағидалары және әрекеттесуші массалар заңы, олардың аналитикалық химиядағы маңызы. Іi-ші аналитикалық топ катиондарына тән реакциялар. Мақсаты
жүктеу/скачать 104,5 Kb.
|
Практикалық сабақ 1 2
«Ион» - ұғымын алғаш енгізген ағылшын физигі М.Фарадей, «концентрация» - ұғымын алғаш енгізген голландия физигі Якоб Вант-Гофф. Ерітіндідегі әрбір ион өзіне қарама-қарсы ионды тартып, шоғырланып иондық атмосфера түзеді. Иондық атмосфера ерітіндідегі иондардың еркін қозғалуына кедергі жасап, оның электрөткізгіштігін төмендетеді. Осыған байланысты күшті электролит толық диссоциацияланбаған сияқты болып көрінеді. Тәжірибе нәтижесінде α < 1 болып шығады. Сондықтан, есептеулерді дәлірек жүргізу үшін концентрация орнына активтілік ұтымы пайдаланылады. Активтілік концентрация немесе активтілік (а) - иондардың шартты концентрациясы немесе реакция кезінде тиімді әрекеттесетін иондар концентрациясы (моль/л). Активтілік ерітінді қасиеттерімен: рН, тотығу-тотықсыздану потенциалымен, иондардың өзара әрекеттесуімен сипатталады. Активтілік концентрация ерітіндінің жалпы концентрациясына тура пропорционал a = f·C, мұндағы, а – активтілік концентрация немесе активтілік; f – активтілік коэффициент, мәні бірден кем (f < 1), электролитті сұйылтқан сайын мәні бірге жақындайды (f → 1). Ол реал ерітінділердің идеал ерітінділерден ауытқу дәрежесін көрсетеді. Идеал ерітінділерде (шексіз сұйылтылған ерітінділер) f → 1, a = C, реал ерітінділерде f < 1, a ≠ C. Иондардың электр өрісін және электростатикалық күш арқылы өзара әсерлесуін сипаттайтын шаманы ерітіндінің иондық күші деп атайды. Ерітіндінің иондық күші электролиттің табиғатына, концентрациясына және зарядына тәуелді. Иондық күшті - Ι немесе μ әріпімен белгілейді. I = 0,5∑CiZi2 мұндағы, Ci мен Zi – ерітіндідегі i иондарының молярлық концентрациясы мен заряды. Ерітіндінің иондық күші өлшемсіз шама.
Есеп: Құрамында 0.1М НСl және 0.1М ВаСl2 бар ерітіндінің иондық күші: НСl↔ Н+ + Сl- ВаСl2 ↔ Ва2+ + 2Сl- 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 2·0,1 Активтілік коэффициент пен ерітіндінің иондық күші арасындағы байланыс Дебай-Хюккель теңдеуімен (1923 ж) анықталады: мұндағы, А – еріткіштің табиғаты мен температураға тәуелді шама, 25 °С температурадағы сулы ерітінділер үшін мәні 0.512 тең. Иондық күштің мәні ≤10-1 болғанда, мына теңдеуді қолданады: , ал иондық күштің мәні ≤10-2 болғанда, келесі теңдеуді қолданады: . Ерітіндінің иондық күші I = 0,0005-тен кем болса, онда f ≈ 1 болады. Ерітіндінің иондық күшіне сәйкес активтілік коэффициентінің мәнін кестеден де алуға болады. Есеп: Концентрациясы 0.005 моль/л мырыш хлориді ерітіндісіндегі иондардың активтілік коэффициентін және активтілігін анықтау қажет. С(ZnCl2) = 0,005 моль/л; ZnCl2 ↔ Zn2+ + 2Cl- 0,005 0,005 2·0,005 1) Ерітіндінің иондық күшін есептеу: 2) Иондар үшін активтілік коэффициентті есептеу: Химиялық тепе-теңдік. Әрекеттесуші массалар заңының аналитикалық химияда маңызы өте зор. Сапалық талдау теориясының әр саласында түрлі тепе-теңдіктерде әрекеттесуші массалар заңы қолданылады. Аналитикалық химияда қолданылатын химиялық реакциялардың көпшілігі қайтымды болып келеді. аА + bB ⇆ сС + dD. Әрекеттесуші массалар заңы бойынша химиялық реакцияның жылдамдығы дегеніміз стехиометриялық коэффициенттері дәреже түрінде алынған әрекеттесуші заттар концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал. Онда, тура реакцияның жылдамдығы: υт = kт[A]a[B]b; кері реакцияның жылдамдығы: υк = kк[C]c[D]d, мұндағы kт және kк – тура және кері реакциялар үшін пропорционалдық коэффициенттер немесе реакция жылдамдығының константалары. k мәні әрекеттесуші заттардың табиғатына және температураға тәуелді, ал концентрацияға тәуелді емес. Реакция жылдамдығының константасы деп әрекеттесуші заттардың концентрациялары 1 моль/л тең болғандағы реакция жылдамдығын айтады, яғни υт = kт. Бастапқыда А және В заттарының концентрациялары көп болып, тура реакцияның жылдамдығы басым болады, реация жүру нәтижесінде А және В-ның концентрациялары кеміп, С және D заттарының концентрациялары артады, нетижесінде кері реакцияның жылдамдығы артады, біраз уақыттан кейін динамикалық тепе-теңдік орнайды. Химиялық тепе-теңдік орнағаннан кейін, тура және кері реакциялардың жылдамдықтары теңеседі. υт = υк; kт[A]a[B]b = kк[C]c[D]d; ; kт және kк мәндері тұрақты шама болғандықтан, олардың қатынасы да тұрақты шама болады және К деп белгілесек: kт/kк = К. , қайтымды процестер үшін әрекеттесуші массалар заңының математикалық өрнегі. К немесе Кс – тепе-теңдік константасы немесе концентрациялық константа немесе иондану константасы. Концентрациялық константаның мәні әрекеттесуші заттардың табиғатына, температураға, қысымға тәуелді, ал концентрацияға тәуелсіз. К – тепе-теңдік константасы kт/kк тең болғандықтан, тура реакцияның жылдамдығы кері реакцияның жылдамдығынан неше есе артық екендігін көрсетеді. К – сандық мәні арқылы реакцияның бағытын анықтауға болады. Егер К мәні өте үлкен сан болса, К ≥ 108 онда тура реакцияның толық жүргенін көрсетеді (99,99 %) константа мәні реакцияның қай бағытта жүргендігін сипаттайды. kc 1, болса тура бағыттағы реакцияның жүруі басым болады. kc 1, болса кері бағыттағы реакцияның жүруі басым болады. Кc мәнінің орнына константа көрсеткішін қолдануға болады. рКc = -lgКc. Талдауды орындағанда химиялық реакцияның қайтымсыз, аяғына дейін жүргені дұрыс. Сондықтан, тепе-теңдік константасын, тепе-теңдікті ығыстыру мүмкіншіліктерін пайдаланып, қажетті жағдай туғызуға болады. Ол үшін реакцияға түсетін заттың біреуін артық құяды немесе реакция нәтижесінде түзілетін заттың бірін газға, тұнбаға немесе нашар диссоцияцияланатнын затқа айналдырады. Концентрациялық константа Кc сұйылтылған идеал ерітінділерді дәл сипаттайды. Іс жүзінде иондардың концентрациясы, олардың активтілігіне нақты сай келмейді, көбінесе төмен болады. Сондықтан концентрациялық константа орнына активтілік константаны қолдансақ, тепе-теңдік константаны есептейтін теңдеу келесі түрде жазылады: a = f·C , мұндағы, f - активтілік коэффициент. КT термодинамикалық константа, температураға тәуелді. Дәл есептеулер жүргізу үшін термодинамикалық константаларды пайдалану тиімді. Іс жүзінде (реал ерітінділерде) тепе-теңдікті сипаттау үшін иондық күштің, активтілік коэффициенттің мәндерін білу қажет. Идеал ерітінділерде (шексіз сұйылтылған ерітінділерде) I 0, f 1, КT = КC. Әлсіз электролит ерітінділеріндегі қышқылдық-негіздік тепе-теңдік. Әлсіз электролиттердің иондану дәрежесі мен иондану константасы арасындағы байланыс. Оствальдтің сұйылту заңы. Әлсіз электролиттің иондануын жазсақ: KtAn ↔ Kt+ + An-; Әрекеттесуші массалар заңы бойынша: , мұндағы К – иондану немесе диссоциациялану константасы; Иондану дәрежесі мен иондану константасы екеуі де молекуланың ыдырауын сипаттайды. Сондықтан иондану дәрежесінен иондану константасына өтетін теңдеуді қарастырсақ, егер электролиттің молярлық концентрациясын - С, иондану дәрежесін - α деп белгілесек, онда ионданған әрбір молекуланың концентрациясы - Сα, ал ионданбаған молекуланың концентрациясы - С-Сα тең болады. Алынған мәндерді иондану константасының теңдеуіне қойсақ, , . Егер электролит әлсіз және ерітіндісі сұйылтылған болса, онда α << 1. , . Есеп. Иондану дәрежесі 1,35 % тең, 0,1н сірке қышқылының иондану константасын табу керек? Берілгені: C(СH3COOH) = 0,1 моль/л; α = 1,35 %. Табу керек: К - ? Шешуі: CH3COOH ↔ CH3COO- + H+. Иондану дәрежесін пайыздан бірлікке көшіреміз , жүктеу/скачать 104,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|