Ышылдар мен негіздерді судаы ерітінділеріндегі тепе-тедік

ышылдар мен негіздерді суда протолиздену дрежесінде бір-бірінен айырмашылы болуы ммкін. Кшті протолиттер еріткішпен тгел рекеттеседі, лсіз протолит жарым-жартылай рекеттеседі де, алашы затты едуір блігі тепе-тедік оспасында згермеген трде алады. Мысалы, тз ышылыны ертіндісінде:

НСІ –ды бар молекулалары Н₃О⁺ жне СІ^- иондарына диссоциацияланан .

І М сірке ышылыны ертіндісінде тек 1% – тей ышыл ацетат-ионы мен гидроксоний – ионына ыдырайды. ышыл кшіні санды лшемі рекеттесуші массалар заын пайдаланып алынан тепе-тедік константасы болады.

 

НА + Н₂О Н₃О⁺+А^- СН₃СООН +Н₂О СН₃СОО^- + Н₃О⁺

К_а – ышылды константа.

Осы сияты негізді протолизденуінен

 

Н₂О +В А + ОН^- Н₂О + NН₃ NН₄⁺ + ОН^-

К_в – негіздік константа.

Жиі К_а мен К_в орнына оларды теріс логарифміне сйкес рК_а, рК_в – ышылды жне негіздік константаларыны крсет­кіш­тері алынады

осарласан ышылды – негіздік жпты константалары зара байланысан:

НА +Н₂О Н₃О⁺ +А^-

А^- +Н₂О НА +ОН^-

(5.9)

Белгілі ертіндіде ышылды константа мен осарласан негізді негіздік константасыны кбейтіндісі осы еріткішті автопротолиздану константасына те:

 

К_а·К_в = К_W ; рК_а + рК_в = рК_W = 14 (5.10)

 

(5.9), (5.10) тедіктерін пайдаланып ышылды не негіздік константасы мнінен алашы затпен осарласан ышылды не негізді протолиздену константасын табуа болады. Мысалы:

 

Н₃СООН +Н₂О СН₃СОО^- +Н₃О⁺

; рК_а =рК _{СН3СООН}=4,76

СН₃СОО^- + Н₂О СН₃СООН + ОH^- (5.11)

рК_W = рК _{СН3СООН} + pK _СН3СОО- = 14

рК_в = pK _СН3СОО- = рК_W – рК _{СН3СООН}= 14 – 4,76=9,24,

не Н₂О + NН₃ NН₄⁺ + ОН^- (5.12)

; рК_в = р =4,60

NН₄⁺ + Н₂О NН₃+ Н₃О⁺ (5.13)

р +р = рК_W; рК_а = р = рК_W – р =14-4,6=9,4.

Еске алатын бір жай, судаы ерітіндіде ышылды жне негіздік константаларды санды мні классикалы теория бойынша ышыл мен негізді диссоцияциялану константаларына сйкес. Мысалы, сірке ышылына:

;

Бл байланыс классикалы теорияа негізделіп жасалынан анытама кестелерін пайдалануа ммкіншілік береді.

(5.11), (5.12) реакциялары классикалы теория бойынша гидролиздену, яни еріген затты сумен алмасып ыдырау реакциясына жатады. Протолиттік теориясы шеберінде бл жадайда ионды тріндегі негіз (СН₃СОО^-) бен ышылды (NН₄⁺) протолизі жреді.

Гидролиздену константасы – ышылмен осарласан негізді, не негізбен осарласан ышылды константалары. Сондытан бл реакциялара гидролиздену деген терминді пайдаланбаса да болады.

(5.9) тедігі бойынша ышылды кші осарласан негіз­ді кшіне кері пропорционалды. Мысалы, те кшті хлор ышылына НСlО₄ те лсіз негіз СlО₄^- сйкес. Кші орта протолиттерді тікелей жне кері жретін протолиттік реакцияларыны жылдамдыы бір-біріне шамалас, яни осарласан ышыл мен негізді константаларыны айырмашылыы аз. Мысал:

 

H₂S + H₂O HS^-+ H₃O⁺; рК_а =6,92; рК_в = 7,08.

 

Амфипротты суды молекуласы бір мезгілде лсіз ышыл жне лсіз негіз асиетін крсетеді. Су протолизденгенде атарласан кшті ышыл – сольватталан протон H₃O⁺ жне атарласан кшті негіз-гидроксид ОH^- пайда болады.

 

Н₂О +Н₂О Н₃О⁺ + ОН^-

Кшті ышыл суда ерігенде ол еріткішті молекуласымен реакцияласу нтижесінде толы гидроксоний ионына айналады:

НСІО₄ + Н₂О Н₃О⁺ +СІО^-₄

 

Сондытан хлор ышылыны кші амфипротты еріткіш судаы гидроксоний ионыны ышылды кшімен шектеледі. Н₃О⁺ – сулы ертіндідегі е кшті ышыл. Сол сияты кшті негіз суда ерігенде негізді кші гидроксил ионыны кшіне сйкес болады. Судаы ерітіндідегі е кшті негіз ОН^--иондары.

Осыан сйкес НСІ, НСІО₄, Н₂SО₄ т.б. сияты толы ионизацияланатын кшті ышылдарды судаы ышылдыы бір-біріне те, себебі оларды кші Н₃О⁺ – иондарыны ышылды асиетімен аныталады. Мндай серді еріткішті нивелирлеу (тегістеу) сері дейді. Гидроксил – ионынан грі кшті негіздер судаы ертіндіде ОН^- дегейіне дейін нивелирленеді.

 

5.2.1. Кшті ышылдар мен негіздерді ертінділері

Протолиттерді рН-ы лкен длдікпен аныталанда протолитті еріткіш молекулаларымен рекеттесуінен пайда болан гидроксоний иондарымен атар еріткішті автопротолизі нтижесінде пайда болан гидроксоний иондарын да еске алу керек.

НА + Н₂О Н₃О⁺ + А^- (5.14)

 

Н₂О + Н₂О Н₃О⁺ + ОН^- (5.15)

 

Егер НА, А^- блшектеріні аналитикалы концентрация­ларын С_НА , С_А-, ал тепе – тедік концентрацияларын [НА], [А^-] деп белгілесек

 

[НА] = С_{НА –} ( [Н₃О⁺]_Ж – [ОН^-] ) (5.16)

 

[А^-] = С_А- + ( [Н₃О⁺]_Ж – [ОН^-] ) (5.17)

 

(5.14) тедігінен пайда болан гидроксоний иондарыны концентрациясы осы иондарды жалпы концентрациясы

 

([Н₃О⁺]_Ж =[Н₃О⁺]_НА + )

 

мен гидроксид -иондарыны концентрацияларыны айырымына те ([Н₃О⁺]_ж – [ОН^-]). НА блшегіні аналитикалы концентрациясы (5.14) тедігі бойынша пайда болан Н₃О⁺ иондарыны млшеріне кемиді. А^- блшегіні аналитикалы концентрациясы керісінше осы мнге артады (5.16 – 5.17 тедіктері). НА кшті ышыл, сондытан оны протолиздену реакциясы аяына дейін жреді де [НА] = 0.

5.16. тедігінен:

 

[Н₃О⁺] = С_НА + [ОН^-] = С_НА + К_W / [Н₃О⁺] (5.18)

 

Егер С_НА >> 10^-6 моль/л болса (5.18) тедігіндегі екінші мшені еске алмаса да болады, онда [Н₃О⁺] = С_НА, сол сияты [ОН^-] = С_А- . Мысалы, 0,01М НСІ ертіндісінде [Н₃О⁺]= С_НСІ=10^-2, рН=2. 0,01М NаОН ертіндісінде [ОН^-] = С_NаОН =10^-2; рОН = 2 , рН = 14 – 2 =12 .

Егер кшті электролитті концентрациясы 10^{-6 М тмен болса (С}_НА<10^-6 моль/л), еріткішті автопротолизі нтижесінде пайда болан гидроксоний иондарын еске алу ажет. (2.18) тедігінен:

[Н₃О⁺]² – С_НА . [Н₃О⁺] – К_W = 0

 

[Н₃О⁺] – мнін табу шін квадрат тедікті шешу керек.