Тақырып: Гетерогендік жүйедегі химиялық тепе-теңдік, тұнба ерітінді
жүктеу/скачать 200 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1. Ерігіштік көбейтіндісі
|
Тақырып: Әрекеттесуші массалар заңы және гетерогенді жүйелер. 1. Ерігіштік көбейтіндісі 2. Тұнбалардың ерігіштігіне әсер ететін факторлар 3. Тұздардың гидролизі Егер жүйе екі немесе одан да көп фазадан тұрса, онда мұндай жүйе гетерогендік болып табылады. Гетерогендік жүйелер өте күрделі. Тұндыру, тұнбаны жуу, оны еріту аналитикалық операцияларды орындағанда гетерогендік жүйемен кездесеміз. Сондықтан аналитикалық химия үшін тұнба - ерітінді жүйесінің маңызы зор. 1. Ерігіштік көбейтіндісі Егер қатты зат сүйықпен жанасып тұрса, ол үлкен не кіші дәрежеде сүйық фазаға өтеді, тепе-теңдік орнағаннан кейін каныққан деп аталатын өзінің бетінде ерітінді түзеді. Егер еріген зат толық диссоциацияланатын болса, онда мұндай тепе-тендікті сызбанұсқа түрінде жаза аламыз (1) және мөлшер жағынан ол тепе-теңдік константасымен сипатталады: (2) Қатты заттың концентрациясы тұрақты және оны константаға енгізе аламыз: (3) Алынған тепе-теңдік константасы еріген тұз иондарының активтік көбейтіндісі болып табылады. Тұнбаның қанық ерітінділері үшін стехиометриялық коэффициенттеріне тең иондардың активтік концентрациясы дәрежесіндегі көбейтіндісі деп аталады. Бұл термодинамикалық шама ТЕК немесе ЕК деп белгіленеді. Нашар еритін электролиттің канық ерітіндісіндегі иондардың стехиометриялық коэффициент дәрежесіндегі концентрацияларының көбейтіндісі ЕКқ, ЕКс немесе жай ЕК деп белгіленеді. Реальды ерітінділерде ерігіштік көбейтіңдісінің ерітіндінің иондық күшіне тәуелділігін мына теңдеумен көрсетеміз: (4) мұндағы (5) Егер ерітіндінің иондық күші тұрақты болса, онда тұнба — қанық ерітінді жүйесінде дәл есептеулер жүргізе аламыз. Нашар еритін қосылыстың ерігіштік көбейтіндісі оның ерігіштігімен қарапайым арақатынаспен байланысқан. Егер қанық ерітіндіде (1) МтАа қосылыстың ерігіштігі 5 моль/л болса, онда осы ерітіндідегі иондар концентрациясы және тең. (3) теңдеуге осы мәндерін қойып алатынымыз: (6) немесе (7) Алынған тендеу ерігіштікті ерігіштік көбейтіндісі арқылы және қарама-қарсы есептеуге мүмкіндік жасайды. 1-мысал. 25°С-та барий сульфатының ерігіштігі 1 литрде 0,00241 г тең. есептеңдер. Шешуі ВаSО4 молекулалық массасы 233,4 г, демек ерітіндінің мольдік концентрациясы мынаған тең Сулы ерітіндіде моль/л бүдан 2-мысал. Егер =1,1 • 10 10 болса 25°С-та барий сульфатының ерігіштігін есептеңдер. Шешуі Стехиометриялық коэффициенті 1 тең, ал қосындысы —2 екенін ескеріп (7) теңдеуін пайдаланамыз егер тұздың ерігіштігін г/л көрсетсек, онда 3-мысал. Иондық күш 0,6 болғандағы және ерігіштігін есептеңдер. Шешуі. Күміс оксалаты мына теңдеу бойынша диссоциацияланады: (4) теңдеуге сан мәнін қоямыз: Нашар еритін қосылыс түзетін иондар заряды қанша үлкен болса, иондық күш артқан сайын ЕК өсуі көбірек білінеді. Ерігіштік көбейтіңдісі (1) тепе-теңдік константасы болып табылады. Тұнба түзілу процесі еру процесіне керісінше болып табылады, демек, түңдыру процесінің константасы қарама-қарсы шама, ягни ерігіштік көбейтіндісіне керісінше және 1/ЕК тең болады. Тұнба түзілгенде Гиббстің стандартты энергиясының нашар еритін қосылыстың ерігіштік көбейтіндісімен байланысы мына теңдеумен беріледі: (8) шамасын кестедегі мәліметтерден есептеп, ал одан (8) теңдеу бойынша ерігіштік көбейтіндісін таба аламыз. Ерігіштік көбейтіндісінің ережесі қанық, қанықпаған және аса қанық ерітінділерде болатын процестерді тереңірек түсінуге мүмкіндік тудырады. Қаныққан ерітіңдіде екі процесс қатар жүретінін оңай түсінеміз: түнбаның еруі және оның түзілуі, олар бірдей жылдамдықпен жүреді. Егер ерітінді қанықпаған болса, онда түнбаның еру жылдамдығы түнбаның түзілу жылдамдығынан басым болады, ал аса қанық ерітіндіде — керісінше. Иондарының концентрация кебейтіндісі ЕК шамасына жеткенде берілген температурада нашар еритін қосылыстың ерітіндісі қаныққанға айналады. Тұнбаны еріткенде немесе оны тұндырғанда да Ле-Шателье принципі сақталады. Қандай болмасын нашар еритін электролиттің ерітіндісіне аттас ионы бар күшті электролиттерді енгізгенде оның ерігіштігі кемиді. Бірақ, заттардың ерігіштігіне олармен ортақ иондары жоқ түздар әсерін тигізеді. Иондық күштің әсері бұрын қарастырылды. Комплекс-түзушілердің болуы да нашар еритін заттардың ерігіштігін арттырады. Сонымен қатар, ерітіндіде диссоциацияланбайтын қатты заттардың еруін қарастыруымыз қажет. Бүл жағдайда тепе-тендікті былай жазамыз: (9) мүндагы S — қатты күйдегі зат, s — еріген түрі. Мүндай тепе-теңдік нашар полюсті еріткіштерде, ал кейде сулы ерітіндіде орнайды, мысалы, сыртқы сферасы жоқ комплекс ішілік косылыстарды және кейбір полюссіз қосылыстарды еріткенде. Ерігіштік көбейтіндісінің ережесі — стехиометриялық коэффициенттерге сәйкес иондар дәрежесіндегі активтікті (концентрациялар) қанық ерітінділердің тұракты сақтау қасиеті. Бүл ереже бойынша ерігіштік көбейтіндісі концентрация көбейтіндісінен артық болатын ерітіңділердің болуы мүмкін емес. Егер ол артық болса, онда тұнба түзіледі, ал ерітіндідегі иондар концентрациясы ЕК ережесіне сәйкес болатын мәнге дейін кемуі керек. Демек, тұнба түзілуінің шарты, берілген ерітіндідегі ЕК кестелік мәнінің артық болуы. Әдетте, аса қанық ерітінділердің барлығы ұзақ уақыттан бері белгілі, бірақ мұндай жүйе термодинамикалық түрақсыз және ЕК ережесі бойынша өздігінен немесе қандай болса да бір параметрін өзгерткенде термодинамикалық тұрақты күйге ауысады. 4-мысал. Са2+ ионын анықтау реакциясын орындағанда, 0,01 моль/л тең көлемдегі СаСl2 және ерітінділерін араластырған. Тұнба түседі ме? Шешуі. Ерітінділерді араластырғаннан кейін әрбір реагенттің концентрациясы 2 есе кемиді, яғни 5 • 10-3 моль/л болады, бүл жағдайда 25°С болғанда яғни иондық көбейтіндісі ЕК шамасынан кіші, бұдан тұнба түспейді деген қорытыңдыға келеміз. 2. Тұнбалардың ерігіштігіне әсер ететін факторлар Аз еритін қосылыстардың еру шарты ерігіштік көбейтіндісі ережесінен келіп шығады. Қосылыстың еруі, яғни заттың қатты күйден ерітіндіге өтуі, сәйкес дәрежедегі иондар концентрациясының көбейтіндісі ерігіштік көбейтіндісіне тең болған мезгілге дейін жүреді. Үстінде қанық ерітіндісі бар күшті қышқылдардың нашар еритін түздарына күшті қышқылдарды қосқанда қосымша еруі мүмкін, ол тек қана ерігіштік көбейтіндісі қайта орныққанға дейін қышқыл қосқаннан ерітіндінің келемінің өзгеру есебінен, яғни тұздың ерігіштігі іс жүзінде бұрынғыдай болып қалады. Егер нашар еритін қосылыстың тұзы әлсіз қышқылдан түзілген болса, онда сулы ерітіндіде мына реакция жүреді: (10) мұндағы X- — нашар еритін тұздың әлсіз қышқылының анионы. Бүл реакцияның нәтижесінде сулы ерітіндіде әлсіз қышқыл анионының концентрациясы кемиді, (10) тепе-теңдік оңға ығысады, сонымен катион мен анионның концентрацияларының көбейтіндісі ЕК шамасына жеткенше тұнба ериді. Кальций оксалатының қанық ерітіндісіндегі тепе-теңдікті қарастырайық: (11) күшті қышқылды енгізгенде бүл тепе-теңдік оңға ығысады, себебі мына әрекеттесу жүзеге асады: (12) бүның нәтижесінде ерітіндіде оксалат-иондарының концентрациясы, демек, концентрациялар көбейтіндісі [Са2+] [С2О4] кемиді. Қышқылдың концентрациясы үлкен болғанда, қымыздық қышқылы түзіледі: (13) Демек, С2О4 иондарының концентрациясы кемуіне орай, тұз ери бастайды да ерітіндіге кальций және оксалат иондарының жаңа порциялары түсуі қажет. Бүл жағдайда жаңа тепе-теңдіктердің қосынды теңдеулерін жазуға болады: (14) Мұндағы тұздың ерігіштігі мынаған тең: немесе (15) (16) жүктеу/скачать 200 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|