Дебиеттер тізімі 7 страница

2OH^-+2H⁺=2H₂O

2. Әлсіз қышқылды күшті қышқылмен ығыстыру:

K₂CO₃+2HCl=2KCl+H₂CO₃. K₁=4.5*10^-7

2K⁺+CO₃^-2+2H⁺+2Cl^-=2K⁺+2Cl^-+H₂CO₃

CO₃^-2+2H⁺=H₂CO₃^-

3. Әлсіз негізгі күшті негізбен ығыстыру:

CuSO₄+2KOH=Cu(OH)₂¯+K₂SO₄

Cu⁺²+SO₄^-2+2K⁺+2OH^-=Cu(OH)₂¯+2K⁺+SO₄^-2

ПР=2,2*10^-20

Cu⁺²+2OH^-=Cu(OH)₂¯

4. Реакциядан шығып кететін газ күйіндегі заттардың түзілуі:

(NH₄)₂S+2HBr =2NH₄Br +H₂S­_(г). К₁=8,9*10^-8

2NH₄⁺+S^-2+2H⁺+2Br^- =2NH₄⁺+2Br^- +H₂S­

S^-2+2H⁺=H₂S

5. Қиын еритін тұз тұнбаларының түзілуі:

BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄¯+2NaCl

ПР=1,1*10^-10

Ba⁺²+2Cl^-+2Na⁺+SO₄^-2=BaSO₄¯+2Na⁺+2Cl^-

Ba⁺²+SO₄^-2=BaSO₄¯

6. Тұрақсыздық константасы диссоциациялану константасынан немесе ЕК-нен аз комплекс қосылыстардың түзілуі:

HgІ₂+2KІ=K₂[HgІ₄]

ПР=1,1*10^-11 К_н=1,3*10^-30

HgІ₂+2K⁺+2І^-=2K⁺+[HgІ₄]^-2

HgІ₂^-+2І^-=[HgІ₄]^-2

7. Тотығу дәрежесі өзгеретін тотығу-тотықсыздану реакциялары:

2KMnO₄+5KNO₂+3H₂SO₄=2MnSO₄+5KNO₃+K₂SO₄+3H₂O

2K⁺+2MnO₄^-+5K⁺+5NO₂^-+6H⁺+3SO₄^-2=2Mn⁺²+2SO₄^-2+5K⁺+5NO₃^-+2K⁺+SO₄^-2+3H₂O

Айтылған мысал ретінде мұнда қайтымды процесс жоқ.

CuSO₄+2KNO₃=Cu(NO₃)₂+K₂SO₄

Cu⁺²+SO₄^-2+2K⁺+2NO₃^-=Cu⁺²+NO₃^-+2K⁺+SO₄^-2

Барлық заттар күшті электролиттер, өз иондары түрінде, сондықтан процесс жүрмейді.

Практика жүзінде химиялық реакцияларды жүру үшін қай зат күшті, қайсысы электролит екенін білу керек. Справочниктер (анықтауыштар) және жалпы заңдылықтардан алған білім де көмектеседі.

1кесте.

0,01Н қышқылдар	a,%	0,01Н негіздер	a,%	Тұздар
HNO3		NaOH		Сілтілік металл катиондары және
HCl		KOH		NH4^+ бар барлық тұздар. Азот
H2SO4		Ba(OH)2		Қышқылының және сірке
H2SO3				Қышқылының аниондары кіретін
H3PO4				Барлық тұздар (СаАс)
				дан басқа

Бұл көп қолданылатын электролиттер, басқасы туралы кестеден қарау керек.

Судың иондық көбейтіндісі және ертіндінің рН-ы.

Су - әлсіз электролит, диссоциациялану константасы 1,8*10^-16

Н₂О Н⁺+ОН^-

(1)

1л су алайық. 25⁰ С судың тығыздығы 1г/см³. Сондықтан 1л Н₂О массасы 1000 г: m=d*V=1г/см³*1000см³=1000г.

Молярлық концентрация

Формулаға (1) n мәнін қоямыз. Сонда.

(2), Осыдан тұрақтыларды көбейтіп

[Н⁺][ОН^-]=1,8*10^-16*55,55=1,0*10^-14 аламыз

[Н⁺][ОН^-]=1,0*10^-14 (3) - судың иондық көбейтіндісі.

[Н⁺]=[ОН^-]=Ö1,0*10^-14=1,0*10^-7 болғандықтан

[Н⁺]=[ОН^-]=1,0*10^-7 - нейтральды реакция болады.

Егер [Н⁺]>[ОН^-] болса, онда ортаның реакциясы қышқылдық болады.

Егер [Н⁺]<[ОН^-] болса, онда ортаның реакциясы сілтілік болады.

Судың иондық көбейтіндісіне байланысты реакция 10^-1 ден 10^-14-ке дейін өзгеруі мүмкін.

(4) 10^-1 10^-2 10^-3 10^-4 10^-5 10^-6 10^-7 10^-8 10^-9 10^-10 10^-11 10^-12 10^-13 10^-14

қышқылдық нейтр сілтілік

Ортаны анықтау үшін сутектік көрсеткішті рН-ты рН= -lg[Н⁺] пайдаланады. Бұл жағдайда (4) шкала дәрежесі оң таңбалы шкалаға айналады (5)

(5) 1,2,3,4,5,6, 7, 8,9,10,11,12,13,14.

қышқылдық Н сілтілік

Мысалы: [Н⁺]=10^-4, болғанда рН= -lg[Н⁺]= -lg[10^-4]=4.

Есеп: рН=5 болғандағы [ОН^-] табыңыз.

1) [Н⁺] [ОН^-]=10^-14.

РН=5. [Н⁺]=10^-5

2) рН+рОН=14

рОН=14-5=9

[ОН^-]=10^-9

Тұздардың гидролизі.

Тұздардың еріген бөлшектерінің су иондарымен әрекеттесіп нәтижесінде жаңа әлсіз электролиттер түзілетін және рН орта өзгеретін реакцияны тұздардың гидролизі деп атайды. Тұз құрамына байланысты гидролиз бірнеше схемада жүреді.

Тұз құрамы қышқыл мен негіздің (гидроксид) күшіне байланысты болады.

Құрамы төрт түрлі тұздар бар:

Күшті қышқыл	Күшті негіз
HNO3	KOH
HCl	NaOH
H2SO4	Ba(OH)2
Әлсіз қышқыл	Әлсіз негіз
H2CO3	NH4OH
H2S	Cu(OH)2
HCNS	Fe(OH)3

1) Күшті қышқыл мен күшті негіздер түзілген тұз.

KNO₃+HOH=KOH+HNO₃. иондық реакциясы

K⁺+NO₃^- +HOH=K⁺+OH^-+H⁺+NO₃^-

HOH=OH^-+H⁺=HOH процесс жүрмейді.

Күшті катион мен анионнан түзілген тұз гидролизденбейді.

2) Күшті қышқыл мен әлсіз негіз тұзы.

NH₄Cl+HOH=NH₄OH+HCl

10^-5

NH₄⁺+Cl^-+HOH=NH₄OH+H⁺+Cl^-

NH₄⁺+HOH=NH₄OH+H⁺. pH<7.

Әлсіз катион гидролизденеді, орта реакциясы күшті қышқыл түзілгендіктен қышқылдық болады. Егер әлсіз катион екі-үш зарядты болса, онда аралығында негіз тұз түзіледі; гидролиз сатылап жүреді.

СuCl₂+HOH=CuOHCl+HCl.

Cu⁺²+2Cl^-+HOH=CuOH⁺+Cl^-+H⁺+Cl^-

Cu⁺²+HOH=CuOH⁺+H⁺. pH<7.

Әлсіз катион аралық гидроксокатион түзеді.

3) Күшті негіз бен әлсіз қышқыл тұзы

K₂CO₃+HOH=KOH+KHCO₃

2K⁺+CO₃^-2+HOH=K⁺+OH^-+K⁺+HCO₃^-. K₁=7.5*10^-7

CO₃^-2+HOH=OH^- +HCO₃^- K₂=7.8*10^-11

pH>7

НСО₃^- анионының диссоциациялану константасы 10000 есе кіші болғандықтан (4,8*10^-11<4,5*10^-7) Н₂СО₃ молекуласы емес гидроанион түзіледі.

Процесс сатылап, біртіндеп жүреді, рН>7, ортаның реакциясы сілтілік, күшті сілті түзіледі.

4) Әлсіз негіз бен әлсіз қышқыл тұзы.

NH₄CN+HOH NH₄OH+HCN

1.8*10^-5 4.9*10^-13

NH₄⁺+CN^-+HOH=NH₄OH+HCN. pH»7

Екі әлсіз электролит түзілгендіктен ортаның реакциясы нейтральды.

5) Екі тұздың бірігіп гидролизденуі, егер олардың реакциядан заттары сулы ортада болмаса еру кестесінде сызықша тұр.

2AlCl₃+3Na₂CO₃+6HOH=2Al(OH)₃+3H₂CO₃+6NaCl.

Яғни алюминий карбонаты түзілмейді, ол тез бір сатыда гидролизденеді де әлсіз электролиттер түзеді.

2Al⁺³+6Cl^-+6Na⁺+3CO₃^-2 +6HOH=2Al(OH)₃¯+3H₂O+3CO₂+6Na⁺+6Cl

2Al⁺³+3CO₃^-2 +3HOH=2Al(OH)₃¯+3CO₂. pH»7.

Гидролиз реакциясына 1 жағдай тұздарынан басқа барлық тұздар түседі. Сондықтан реакцияны дұрыс жаза білу жүрген процесстің химиялық мәнін түсінуге мүмкіндік береді.

«Ертінділерң темасының мазмұны ІІІ модулға енген. 8 баллмен бағаланады, оның 4 балы теориялық жауапқа, 4 балы есептер шығаруға иондық реакцияларға және гидролиздерге беріледі.

Негізгі әдебиет: [1] – 153-168б; 254-296б; [2] – 135-152б; [3] – 204-238б;[4] – 191-229б; [5] – 194-223б; [6] – 125-183б.

Қосымша әдебиет: [8] – 68-96б.

Бақылау сұрақтары:

1. «Ертіндің түсінігін беріңіз. Еріткіш дегеніміз не?

2. Ертінді құрамын алу тәсілдерін атаңыз.

3. Молярлық және эквиваленттік концентрация нені білдіреді?

4. Раульдің І және ІІ заңын жазыңыз.

5. Осмос дегеніміз не? Осмостық қысым неге тәуелді?

6. Электролиттерге анықтама беріңіз.

7. Жәй және күшті электролиттерді атаңыз. Диссоциация дәрежесі бойынша олар қалай ажыратылады?

8. Диссоциация константасы және еріткіш нені сипаттайды?

9. Қандай жағдайларда иондық алмасу аяғына дейін барады?

10. Судың иондық көбейтіндісі неге тең? рН дегеніміз не?

11. «Тұздар гидролизінең түсініктеме беріңіз. Қандай тұздар құрамы бойынша гидролизденеді?

12. Гидролиз дәрежесі дегеніміз не? Ол қандай факторларға тәуелді?

VІІ. Дәріс тақырыбы: Тотығу-тотыксыздану реакциялары (2 сағ.).

Дәріс конспектілері:

ТТР-сы деп электрондардың тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа өтуі нәтижесінде тотығу дәрежелері өзгеретін реакцияларды айтады.

Тотығу дәрежесі дегеніміз, егер молекула ионнан тұрады деп тұжырымдасақ, сол молекула құрамындағы атомның жанамадан алған заряды. Д.И. Менделеевтің таблицасындағы орнына байланысты элементтердің тотығу дәрежелері ең төменгі (-4) дәрежесінен 8-ге тең дәреже арқылы ең жоғарғы дәрежесіне (+8) дейін өзгереді. Мысалы:

C^-4 N^-3 S^-2 Cl^- H⁰ K⁺ Mn⁺² Cr⁺³ Mn⁺⁴ N⁺⁵ S⁺⁶ Mn⁺⁷ Os⁺⁸

СН₄, NH₃, H₂S, HCl, H₂, KCl, MnSO₄, Cr₂O₃, MnO₂, HNO₃, H₂SO₄, HMnO_4, OsO₄.

Менделеев таблицасының І, ІІ және ІІІ топ элементтерінің ион түрінде тотығу дәрежелері тұрақты, яғни өзгермейді. Мысалы: – Н⁺, Са⁺², Аl⁺³. Барлық басқа топ элементтерінің тотығу дәрежелері тұрақсыз және бір элементтің өзі бірнеше тотығу дәрежелерін көрсетуі мүмкін. Мысалға марганецті Mn алайық, оның электрондық формуласы мынандай: ₂₅Mn 1S²2S²p⁶3S²p⁶ 4S²3d⁵. Валенттілік электрондары 4S²3d⁵. Қалыпты күйіндегі графикалық формуласындағы

					↑↓
↓	↓	↓	↓	↓

5 жалғыз (жеке) орналасқан “е” бар, ал қозған күйінде 7 “е” бар:

					↓	↓
↓	↓	↓	↓	↓

Сондықтан марганецтің төмендегідей қосылыстары бар:

Мn^0	Мn^+2	Mn^+4	Mn^+6	Mn^+7
	MnO	MnO2	MnO3	Mn2O7
	Mn(OH)2		H2MnO4	HMnO4
	MnSO4		K2MnO4	KMnO4

Тотығу дәрежесі тұрақсыз элемент атомының тотығу дәрежесін табу үшін молекула құрамындағы элементтердің зарядтарының алгебралық қосындысы 0-ге тең деп аламыз. Мысалы:

H2S	+1*2+X=0	X=-2	S^-2
H2SO3	+1*2+X-2*3=0	Х=6-2=4	S^+4
H2SO4	1*2+X-2*4=0	Х=8-2=+6	S^+6

Электрондарды (“е”) беріп жіберу немесе атомнан, ионнан, молекуладан “е” жұлып алу тотығу процесі деп аталады. Электрондарын беріп жіберген атом, ион немесе молекула тотықсыздандырғыш деп аталады. Мысалы:

Zn-2e=Zn⁺² Zn

S^-2-6e=S⁺⁴ S^-2 тотықсыздандырғыштар

Тотығу процесі кезінде тотығу дәрежесі өседі.

Атомның, ионның немесе молекуланың электрондарды қосып алуы, яғни “е” өзіне тартып алу «тотықсыздану процесің деп аталады. Мысалы:

Mn⁺⁷+5e=Mn⁺² Mn⁺⁷ және Fe⁺³ – тотықтырғыштар

Fe⁺³+e=Fe⁺²

Тотықсыздану процесі кезінде тотығу дәрежесі төмендейді.

Тотықтырғыш болуы үшін заттардың сыртқы валенттік энергетикалық деңгейінде 7 “е” (галогендер) немесе бос кванттық ұяшықтар болуы және олар ең жоғарғы (максималды) тотығу дәрежесін көрсету керек. Осындай заттар “е” оңай қосып алады.

₁₇Сl 3S²p⁵

↑ ↓

↑↓

↑↓

↑

Mn⁺⁷ атом құрамында MnO₄^-…4S⁰3d⁰

S⁺⁶ -||- SO₄^-2…3S⁰p⁰

Бұл сандар тек тотықсызданады және тек тотықтырғыш болады.

Валенттік электрондарын (1,2,3) оңай беріп жіберетін заттар тотықсыздандырғыштар болады. Бұларға сыртқы электрондық деңгейінде 1,2,3 электрондар бар металдар жатады. Мысалы:

₁₁Na 1S²2S²p⁶3S¹

₁₂Mg -||- 3S²

↑↓

↓

↓

↓

₁₃Al -||- 3S²p¹

↑↓

↓

↓

↓

↓

↓

Na⁰-e=Na⁺, Mg-2e=Mg⁺², Al⁰-3e=Al⁺³

Тотықсыздандырғыш ретінде қосып алған электрондарын беріп жіберетін теріс зарядталған металл еместер де6 я5ни бейметалдар да болады. Мысалы:

2N^-3-6e=N₂⁰, S^-2-2e=S⁰, S^-2-6e=S⁺⁴

S^-2-8e=S⁺⁶, 2O^-2-4e=O₂⁰, 2Cl^—2e=Cl₂

Бұл иондар тек тотықсызданады және тек тотықтырғыштар болады.

Валенттік электрондарын /1,2,3/ оңай беріп жіберетін заттар тотықсыздандырғыш болады. Бұларға сыртқы электрондық деңгейінде 1,2,3 электрондары бар металдар жатады. Мысалы:

Mg⁰-2e^--Mg⁺² ₁₂Mg 1S² 2S² 2P⁶ 3S²

Na⁰-1e^--Na⁺ ₁₁Na 1S² 2S² 2P⁶ 3S¹

AІ⁰-3e^--AІ⁺³ ₁₃AІ 1S² 2S² 2P⁶ 3S² 3P¹

Mg⁰-2e^—Mg⁺² ₁₂Mg 1S² 2S² 2P⁶ 3S²

Тотықсыздандырғыш ретінде қосып алған электрондарын беріп жіберетін теріс зарядталған металл еместер де6 я5ни бейметалдар да бола алады. Мысалы:

2N^-3-6e^-=N₂⁰ S^-2-2e^--S⁰

2O^-2-4e^-=O₂⁰ S^-2-6e^--S⁺⁴

2CІ^--2e^--CІ₂⁰ S^-2-8e^--S⁺⁶

Бұл заттар электрондарын тек қана беріп жіберіп тотығады6 өздері тек қана тотықсыздандыратын болады.

Ең жоғарғы және ең төменгі тотығу дәрежелерінің ортасындағы тотығу дәрежесін көрсететін иондар екі жақты қасиет көрсетеді, яғни, олар әрі тотықтырғыш6 әрі тотықсыздандырғыш бола алады. Мысалы:

7) Mn⁺⁷+5e=Mn⁺² тотықтырғыш

S⁺⁴-2e=S⁺⁶ тотықсыздандырғыш

S^-2-2e=S⁰ тотықсыздандырғыш

S⁺⁴+4e=S⁰ тотықтырғыш

Тотығу-тотықсыздану реакциясы үш ортада қышқылдық, нейтральды және сілтілік ортада жүруі мүмкін.

Тотығу-тотықсыздану нәтижесінде түзілетін заттарды дұрыс жазу үшін элементтер мен күрделі заттардың химиялық қасиеттерін және кейбір ережелерді жақсы білу керек.

Тартылу ережесі.

1. Егер ТТР нәтижесінде Ме⁺¹, Ме⁺², Ме⁺³ метал катиондары түзілсе, онда рН<7 ортада олар орта тұз түзеді. Мысалы: К₂SO₄, MnSO₄, Cr₂(SO₄)₃.

2. Егер ТТР нәтижесінде тотығу дәрежесі +4-ке тең элемент (Э⁺⁴) түзілсе, онда рН=7 нейтральды ортада диоксидтер түзіледі. Мысалы: SO₂, MnO₂, PbO₂ …

3. Егер тотығу дәрежелері Ме⁺², Ме⁺³ амфотерлі катиондар түзілсе, онда рН>7 ортада олар гидрокомплекстер түзеді. Мысалы: [Zn(OH)₄]^-2, [Cr(OH)₆]^-3

4. Егер ТТР нәтижесінде тотығу дәрежелері Э⁺⁵, Э⁺⁶, Э⁺7 иондары түзілсе, онда барлық ортада (рН) олар оттекпен тартылып жоғары қышқыл аниондарын түзеді.

5. Мысалы: N⁺⁵ – NO₃^-, Cr⁺⁶→CrO₄^-2(pH>7), Cr₂O₇^-2(pH<7), S⁺⁶ – SO₄^-2, Mn⁺⁷ – MnO₄^-

6. Егер ТТР 7>рН>7 ортада жүрсе (яғни қышқылдық және сілтілік), онда реакция нәтижесінде міндетті түрде су Н₂О түзіледі. Егер ТТР рН=7 ортада жүрсе, онда ОН^- ионы түзіледі.

7. Егер атомдар балансы О^-2 және Н⁺ арасында теңеспесе, онда қосымша: рН≤7 – суда, рН>7 – ОН^- сілтіні қосу керек.

8. Реакция теңдігін теңестіруге керек коэффициентті табу үшін беріп жіберген және қосып алған электрондар балансы және массалар сақталу заңына байланысты атомдар балансы сақталу керек.

ТТР құрастыру. Мысалы:

H₂SO_4(p) орта түзу үшін К₂Сr₂O₇+KNO₂+H₂SO_4(p)= керек және ТТР-на қатыспайды;

1) Тотықтырғыш пен тотықсыздандырғышты анықтаймыз. Олар Сr және N;

2) Олардың тотығу дәрежелерін анықтаймыз

K₂Cr₂O₇ KNO₂

+1*2+2X-2*7=0 1+X-2*2=0

2X=14-2 X=+4-1

2X=12 X=+3

X=6 N⁺³.

Cr⁺⁶

3) Cr⁺⁶ ең жоғарғы тотығу дәрежесін көрсетеді (Менделеев кестесінің VІ тобында орналасқан), ол тек тотықтырғыш болады. N⁺³ екі жақты қасиет көрсетеді, бірақ жоғары жағдайда ол тотықсыздандырғыш, яғни тотығады;

4) Көрсетіп тұрған тотығу дәрежесіне сәйкес. Қандай тотығу дәрежесіне дейін тотықсызданатын және тотығатын тотықтырғыш пен тотықсыздандырғыштың атомдары мен қосылыстарының электрондық қабаттарынан көруге болады.

₂₄Сr 1S²2S²p⁶3S²p⁶ 4S¹3d⁵

↓

↓

↓

↓

↓

-3e

тотықсыздандырғыш Cr⁺³ Cr⁺⁶ тотықтырғыш

+3e

Cr₂O₃ Cr₂O₃ CrO₃

Дата добавления: 2014-11-25