Теоретические основы неорганической химии - каз

При Т=298К (25°С) таза су үшін [Н⁺]=[ОН^-]=10^-7 моль/л,сол себептен :

K_H2O=10^-7·10^-7=10^-14 или р[Н⁺]+р[ОН^-]=14, т.е. р[Н⁺]=14-р[ОН^-].

Сутегі мен  гидроксид ионының су ерітіндісіндегі  көрсеткіші

25°С  14 тең.

Температура жоғарылатқан сайын иондық күші артады.   (100°С  5,5·10^-13).

 

Тұздардың гидролизі 

      Тұздардың гиролизі дегеніміз- химиялық тұз бен  судың әрекеттесуі  Мысалы

KCN+H₂O=HCN+KOH

AlCl₃+H₂O=Al(OH)Cl₂+HCl

     Гидролизге  келесі тұздар ұшырайд:

а)  әлсіз қышқыл күшті негі ;

б) әлсіз  қышқыл және күшті негі ;

в)   күшті қышқыл және күшті негіз .

 Күшті  негіз және күшті қышқыл гидролизденбейді, нәтижесіндебейтараптану процесі  болады  :

Н⁺+ОН^- = Н₂О..

        Әлсіз қышқылдарға  : HNO₂, H₂SO₃, H₂O₂, CH₃COOH, H₂SiO₃, HF, H₂CO₃, HCN, H₂S, H₃PO₄, NH₄OH.  Күшті қышқылдарға: HNO₃, H₂SO₄, HCl, HBr, HJ, НClO₄, НMnO₄.   Күшті негіздерге NH₄OH басқалары (мысалы КОН, NaOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂). 
 

1. Әлсіз  қышқыл және күшті негіз арасындағы  гидролиз (ацетат натрий ):

CH₃COONa+H₂O=CH₃COOH+NaOH

CH₃COO^- +H₂O=CH₃COOH+OH^-

 Бұл  жағдайда анион тұзы гидролизге  ұшырайды,нәтижесінде   ОН^- ион түзіледі.Реакция ортасы –негіздік . 

2. Әлсіз  негіз және күшті қышқыл арасындағы  гидролиз  :

NH₄NO₃+H₂O=NH₄OH+HNO₃

NH₄⁺+H₂O=NH₄OH+H⁺

Бұл жағдайда  тұздың катионы Н^{+  т}үзіледі  . Реакция ортасы –қышқылды

3.  Әлсіз негіз және әлсіз қышқыл  арасындағы гидролиз:  

CH₃COONH₄+H₂O=CH₃COOH+NH₄OH

CH₃COO^- + NH₄⁺ +H₂O=CH₃COOH+NH₄OH 

 Гидролиз  бұл жағдайда катионды және  анионды бірден екі әлсіз электролит  түзіледі.

4.  Күшті  негіз және күшті қышқыл арасындағы  гидролиз:

KNO₃+H₂O¹

KClO₄+H₂O¹

      Гидролизге  ұшырамайды, ерітіндіде тепе-теңдік пайда  болады.

      Тұздардың гидролиздену константасы К_г, (тұрақты температурада )

     Тұздардың гидролиздену константасы  дегеніміз,

К_г= , где К_{кислоты} –қышқылдардың диссоциациялану константасы,

     Константа гидролиза соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием, равна:

К_г= , где К_{основания} –негіздердің диссоциациялану константасы. Теңдеу анализінен  , негіз әлсіз болған жағдайда  гидролиздену дәрежесі артады,

     Тұздың  гидролиздену константасы,әлсіз  қышқыл және әлсіз  негіз тұзындағы  гидролиз тең болады  :

К_г=

.

      Тұздардың гидролизі кезінде сұйытылған ерітінділердегі  гидролиздену дәрежесі өте жоғары болады.Гидролизге температураның әсері Ле Шателье  принципіне байланысты жүреді..

Гидролизм процесі сатылай жүреді

Na₂CO₃+H₂O=NaHCO₃+NaOH      I сатысы

CO₃^2- +H₂O=HCO₃^- +OH^-

NaHCO₃^- +H₂O=H₂CO₃+OH^-       II сатысы

HCO₃^- +H₂O=H₂CO₃+OН 

К₁=

>К₂= . 

NH₄⁺+H₂O= H₃О⁺+NH₃.

 

     Дәріс 11. ТОТЫҒУ-ТОТЫҚСЫЗДАНУ РЕАКЦИЯЛАРЫ 

     Дәріс жоспары:

     1.Тотығу  дәрежесі.

     2.Ең  маңызды тотықтырғыштар мен тотысыздандырғыштар.

     3.Тотығу  және тотықсыздану процесстері.

     4.Тотығу  тотықсыздану реакциаларына теңдеулер  құру. 

     Қосылыстағы элементтің тотығу дәрежесі (тотығудың  дәрежесінде) сол элементтің атомынан басқа атомға ығыстырылған электрондарсанымен,басқа  атомдардан берілген элементтің атомына (тотығудың теріс таңбалы дәрежесінде) ығысумен аныкталады. тотығу дәрежесін  аныктау үшін келесі ережелерді еске алу керек:

     1) элементтің тотығу дәрежесі жай  заттарда 0-ге тең деп алынады;

     2) молекуланың құрамына кіретін  барлык атомдардың тотығу дәрежелерінің  алгебралық қосындысы 0-ге тең;

     3) қосылыстардың тотығу дәрежесі  тұрақты болатын сілтілік металдар (+1), жерсілтілік металдар (+2), сутегі (+1 металдардың гидридтерінен басқа), оттегі (+2, пероксидтерден басқа).

     Мысалы, NH₃, N₂N₄, NH₂, N₂O, NO, HNO₂, NO₂, HNO₃ қосылыстарында тотығу дәрежесі: -3, -2,-1, +1,+2, +3, +4, +5-ке тең болады.

     Тотығу-тотықсыздану реакциялары – деп нәтижесінде әрекеттесуші заттар құрамына кіретін бір немесе бірнеше элементтердің тотығу дәрежесі өзгеретін реакциялар аталады.

     Тотығу  дегеніміз - тотығу дәрежесінің өсуімен жүретін атомның электрон беруі.

     Тотықсыздану – тотығу дәрежесінің төмендеуімен жүретін атомның электронды қосып алуы. электрон қосып алушы элемент тотықтырғыш деп аталады. Электрон беретін элемент тотықсыздандырғыш деп аталады.

          мысалы:

     4AI+3O₂=2AI₂O₃

     Реакциядағы алюминийдің  тотығудәрежесі0-ден  –3-ке дейін көтеріледі, тотықсыздандырғыш  қызметін атқарады; реакция нәтижесінде  алюминидің тотықсыздандырғыш формасы  тотығады. Бұл реакцияда оттегі дәрежесі 0-ден (-2) ге дейін төмендейді де, тотықтырғыш болып табылады, ол  реакция нәтижесінде тотықсызданады.

     Тотықтырғыштар  және тотықсыздандырғыштар

     Тотығуы ең жоғары дәрежесінде элементтер тек  қана тотықсыздана алады. Себебі, олардың  атомдары электрон қабылдауға ғана жарайды. Мысалы, S⁺⁶, N⁺⁵, Mn⁺⁷,Cr⁺⁶ және т.б.

     Тотығудың ең төменгі дәрежесіндегі элементтер тек қана тотыға алады. Себебі, олардың  атомдары электрон беруге ғана ыңғайлы. Мысалы, S^-2, N^-3, I^-1 және т.б.

     Тотығудың аралық дәрежесіндегі элементтер 2 жақты: тотыға да, тотықсыздана алады. Мұндай жағдай реакцияға түсетін элементтерге және реакция жүргізу жағдайына байланысты электронды қабылдай да, бере де алады.

     Ең  маңызды тотықтырғыштар

     1. Элементар ең маңызды тотықтрғыштар  бейметалдар (F2, CL2, BR2, I2, O2) тотықтырғыш  роліндегі галогендер -1 тотығу, оттегі-2-ге  ие болады.

     2. Құрамында оттегі болатын қышқылдар  мен тұздар арасында біршама  маңызды тотықтырғыштар KМnO₄, K₂CrO₄, K₂Cr₂O₇, концентрацияланған күкірт қышқылы, азот қышқылы және нитраттар, галогендердің оттекті қышқылдары. Mn⁺⁷ тотықтырғыш ретінде ортаның қышқылдығына байланысты алуан түрлі өнімдерге дейін тотықсыздана алады: қышқыл ортада – Mn²⁺ке дейін, бейтарапта  MnO₂ –ге дейін сілтілікте MnO₄^-2 –ке дейін

     5K₂SO₃+2KMnO₄+3H₂SO₄=6K₂SO₄+2MnSO₄+3H₂O,

     3K₂SO₃+2KMnO₄+H₂O =3K₂SO₄+2MnO₂+2KOH,

     K₂SO₃+2KMnO₄+2KOН=К₂SO₄ +2K₂MnO₄+H₂O

     Калий хроматы және дихроматы құрамында Cr⁺⁶ ионы болуы арқасында тотықтырғыш ролін атқарады, ол Cr⁺³ ионына дейін қайта тотықсызданады

     K₂ Cr₂O₇3H₂S+4H₂SO₄=Cr₂(SO₄)₃+3S+K₂SO₄+7H₂O.

          Концентрленген күкірт қышқылының  H₂S+6O4 дәрежесі арқасында тотықтырғыш қасиет көрсетеді, ол тотықсызданып +4 (SO₂), 0 ( күкірт), немесе –2 (H₂S) дейін тотықсыздана алады (тотықсыздандырғыш күйі күшті болса, күкірттің тотықсыздануы терең жүреді)

     Cu+2H₂SO₄=CuSO₄+SO₂+2H₂O,

     3Mg+4H₂SO₄=3MgSO₄+S+4H₂O,

     4Zn+5H₂SO₄=4ZnSO₄+H₂S+4H₂O

     Азот қышқылы НNO₃ құрамындағы азоттың “+5” тотығу дәрежесіне сәйкес тек тотықтырғыш қасиет көрсетеді. Тотықтырғыш қасиет оның концентрациясының өсуімен күшейе түседі

     қышқыл концентрациясы

     ¬

     NO_2, NO_, N₂O_, N_2, NH₄⁺

     _®

     тотықсыздану  қасиеті

     Галогендердің оттекті қышқылдары (HOCI, HCIO₃, HBrO₃ және т.б.) және олардың тұздары әдетте галоген қышқылдарының –1 (хлор және бром жағдайында) немесе 0 (йод болса) дәрежесіне дейін тотықсызданады.

     KCIO₃+6FeSO₄+3H₂SO₄=KCI+3Fe₂(SO₄)₃+3H₂O,

     HIO₃+5HI=I₂+3H₂O,

     KBrO+MnCI₂+2KOH=KBr+MnO₂+2KCI+H₂O

     3. Сутегі +1 тотығу дәрежесінде тотықтырғыш көбінесе қышқылдар қосылыстарында (ережеге сай кернеу қатарында сутекке дейін тұрған металдармен қарым қатынасына)

     Mg+H₂SO_{4(сұйытылған)}=MgSO₄+H₂⁰↑

     4. Тотығудың жоғары дәрежесіндегі металдар иондары (Fe³⁺, Cu²⁺ және т.б.) біршама төмен дәрежесінде ионға айналады.

     2FeCI₃+H₂S=2FeCI₂+S+2HCI.

     Ең маңызды тотықсыздандырғыштар

     1. Элементтер заттар арасында тотықсыздарғыштарға (активті) металдар (сілтілік, жер сілтілік, цинк, алюминий, темір және т.б.), сондай-ақ, кейбір бейметалдар (сутегі, көміртегі, фосфор, кремний) жатады. Мұнымен қатар металдар қышқылдық   ортада оң мәнді зарядталған иондарға дейін, сілтілік ортада гидроксидтерге дейін тотығады. Көміртегі CO және CO₂ –ге дейін тотығады.

     2. Оттексіз қышқылдарда (HCI, HBr, HI, H₂S) және олардың тұздарында болып әдетті элементар заттарға дейін тотықсызданатын қасиеттері CI-дан F-қа дейін күшейеді.

     3. Тотығудың ең төменгі дәрежесіндегі металдар (Sn²⁺ Fe²⁺ Cu⁺² иондары және т.б.) тотыға отырып, өздерінің дәрежесін көтереді. 

     SnCI₂+CI₂=SnCI₄

     5FeCI₂+KМnO₄+8HCI=5FeCI₃+MnCI₂+KCI+4H₂O.

     Тотығу-тотықсыздану реакцияларына теңдеулер құру

     Тотығу-тотықсыздану реакцияларында электрондық баланс әдісімен теңдеу құру келесі тәртіппен орындалады.