Ерітіндіні ионды кші

Иондарды зара сері электростатикалы кшпен аныта­латын электролиттерді ерітінділерінде жйені идеалды жадайынан ауытуында иондарды жалпы концентрациясымен атар оларды зарядыны да лесі бар. Концентрация мен зарядты сері ерітінділерді ионды кшімен сипатталады:

 

(3.7)

 

C_i менZ_i – белгілі і-ионыныконцентрациясы мен заряды. Мысалы, рамында 0,1М HCl жне BaCl₂ бар ерітіндіні ионды кші:

 

Ерітіндіні ионды кші мен активтік коэффициентті арасындаы жалпы математикалы байланысты 1923 ж. Дебай мен Хюккель тапты:

 

 

А- еріткішті диэлектрикалы тратылыы (D) мен абсолюттік температурадаа (Т) байланысты мн. 25⁰С –да сйытылан судаы ерітінді шін А=0,512. В_а – диэлектрикалы тратылы жне абсолюттік температурамен атар блшектерді млшеріне байланысты. Ерітіндіні ионды кшіне (концентрациясына) арай бл байланыс ртрлі тедіктермен белгіленеді:

егер <10^-2, С<0.01M (3.8)

егер <10^-1, С<0.1M (3.9)

 

егер <1, С>0.1M (3.10)

 

(Z – активтікгін анытайтын ионны заряды).

(3.8), (3.9) тедіктерін пайдаланып есептелген активтік коэффициенттерді мні бірден кем жне ерітіндіні ионды кші мен ионны заряды нерлым жоары болса, бл кему сорлым кп. Себебі, (3.8), (3.9) тедіктерін пайдаланатын ерітінділерде тек электростатикалы байланыс орын алады: аттас иондар тебіседі, р аттас иондар бір-біріне тартылады. Ерітінділерді концентрациялары артан сайын ана блшек­терді арасында рекеттесулер бола бастайды. Мысалы, иондар­ды аралы ашытыы те аз боланда р аттас иондар арасында да тебісу кші пайда болады, не ерітіндіде жаа ионды жптар тзіледі. Ерітіндіні ионды кшіні артуы еріткішті (суды) асиетіне де сер етеді. Осыны нтижесінде (3.10) тедігімен есептелген активтік коэффициентті мні бірден лкен болуы да ммкін. (Мысалы, 12М HCl-да орта ионды коэффициент f_±=17.

Тжрибеде ионды кші бірдей сйытылан ерітінділерде бірдей зарядты иондарды активтік коэффициенттері жуы мнмен бір-біріне те (3.1 кесте).

3.1-кесте.

Ерітіндіні ртрлі ионды кшіне сйкес орташа активтік коэффициентті мні (Дебай-Хюккель тедігін пайдаланып есептелінген)

Ионны заряды	Ионды кш,
0,001	0,005	0,01	0,05	0,1	0,2
	0,97	0,93	0,90	0,81	0,76	0,70
	0,87	0,74	0,66	0,44	0,33	0,24
	0,73	0,51	0,39	0,15	0,08	0,04
	0,56	0,30	0,19	0,04	0,01	0,003

Ерітінді ионды кшіні тепе-тедік

Константасына сері

Реалды жйелерде иондарды зара электростатикалы рекеттесу кшімен атар бгде химиялы реакцияны жруі ммкін. Мысалы, Na₂CO₃ ерітіндісіндегі СО₃^2- анионыны концентрациясын анытаанда сутегі ионыны концентрациясына байланысты ерітіндіде мынадай блшектер жретінін еске алу керек: H₂CO₃, HCO₃^-, CO₃^2-. Егер р блшекті концентрациясын [H₂CO₃], [HCO₃^-], [CO₃^2-] деп белгілесек, онда рамында СО₃^2- бар блшектерді жалпы концентрациясы былай жазылады:

 

С_ж=[CO₃^2-]+[HCO₃^-]+[H₂CO₃] (3.11)

 

Бізге ажетті мн [CO₃^2-] боландытан [HCO₃^-] пен [H₂CO₃ мндерін кмірышылыны р блшекке сйкес ионизациялану константасымен рнектеу керек:

 

 

 

ті мнінен (3.12)

 

Кмір ышылыны жалпы ионизациялану константасы – К_ж.

 

 

Бл тедіктен (3.13)

 

(3.12), (3.13) тедіктерінен [НСО₃^-] пен [Н₂СО₃] мндерін (3.11) тедігіне ойса

 

 

Бдан (3.14)

 

(3.14) тедігіндегі жаша ішіндегі мн – осымша реакцияны коэффициенті, ол реакцияа атысатын иондарды бос лесін крсетеді:

 

[CО₃^2-] =С_ж ; =[CO₃^2-]/C_ж; <1

 

Егер тепе-тедік константасыны тедігіне реакцияласатын заттарды жалпы концентрациясын ойса, шартты тепе-тедік константасыны (К_ш) рнегін аламыз:

 

(3.15)

 

Жалпы аландааА +вВ сС + dD реакциясы ш константамен сипатталады. Термодинамикалы не шынды тепе-тедік константасы К_т ерітндіні ионды кшіне жне бгде реакцияларды жруіне байланысты емес:

 

 

Бл константа тек температура мен ысыма байланысты.

Ал концентрациялы константа К^к температура мен ысымнан баса ерітнділерді ионды кшіне де телді. К^к жне К^т константалары бір-бірімен былай байланысан:

 

, не

 

(3.16)

 

_і-стехиометриялы коэффициенттер.

(3.16) тедігіне (3.8), (3.9), (3.10) тедіктерінен lgf_i мндер ойса

 

(3.17)

 

(3.18)

 

(3.19)

 

(3.17-3.19 ) тедіктеріндегі концентрациялы тепе-тедік константасы тек температура, тыызды жне ерітндіні ионды кші згермеген жадайда ана траты мн.

Шартты тепе-тедік константасы ысыма, температураа, ерітіндіні ионды кшіне жне реакцияласатын блшектерді бгде химиялы згеріске тсуіне байланысты.

ш константаларды жалпы бір-бірімен байланысы:

 

(3.20)

 

Ерекше кіл аударатын жай активтілік коэффициент ерітіндіде жрген бар иондарды электростатикалы серін, ал осымша реакцияны коэффициентті иондарымен химиялы реакцияа тсетін, соан байланысты оларды ерітіндідегі концентрациясын азайтатын заттарды серін амтып крсетеді.

Ерітіндіде химиялы тепе-тедіктерді санды мнін есептеу мынадай схема бойынша жргізіледі:

1. Тепе-тедікке атысы бар реакцияны тедігін жазу.

2. р химиялы реакцияа сйкес тепе-тедік констан­таларыны тедігін жазу. Жаластырып анытамаларды пайда­ланып константаларды мнін табу.

3. Затты р тріні тепе-тедік коцентрацияларыны зара жне оны ерітіндідегі жалпы концентрациясын байланыс­тыратын жйені материалды баллансына сйкес тедігін жазу.

Мысалы, кміс нитратымен аммиакты судаы ерітіндісін алса, Ag⁺, [Ag(NH₃)]⁺, [Ag(NH₃)₂]⁺ иондары трінде жруі ммкін. рамында кміс бар блшектерді жалпы концентрациясы:

 

С_ж = [Ag⁺]+[Ag(NH₃) ⁺] + [Ag(NH₃) ⁺₂]

4. Электрбейтарапты тедігін жазу. Кез-келген ерітіндіде катиондар мен аниондарды жалпы концентрациялары ерітіндіде электрбейтарапты сатау шін бір-біріне те болу керек.

Мысалы, NaCl-ды судаы ерітіндісінде Na⁺ жне Н₃О⁺ катиондары, Cl^- жне ОН^- аниондары жреді. Ерітіндіні электрбейтарапты жадайы:

 

[Na⁺ ]+[Н₃О⁺] =[Cl^-]+[ ОН^-]

 

MgCl₂ ерітіндісі шін электрбейтарапты тедігі былай жазылады:

2[Mg²⁺ ]+[Н₃О⁺]=[Cl^-]+[ОН^-]

 

Магний ионыны алдындаы коэффициент 2 сол ионны екі зарядты екенін ескеруге жазылан, себебі хлорид ионыны концентрациясы магний ионыны екі еселенген концентрациясына сйкес. ([Cl^-]=2[Mg²⁺ ]). Осы сияты ш зарядталан иондарды концентарциясын шке кбейту керек. рамында AI₂ (SO₄)₃, MgCl₂ бар ерітінділерді электрбейтарапты тедігі:

 

[AI³⁺]+2[Mg²⁺ ]+[Н₃О⁺] =2[SO^2-₄]+[НSO^-₄]+[Cl^-]+[ОН^-]

 

5. 2,3,4 блімдер бойынша жазылан тедіктердегі белгісіз мндерді санын туелсіз тедіктерді санымен салыстыру. Егер белгісіз мндер мен тедіктерді саны те болса, онда анытайтын мнді тедіктерден алгебралы жолмен, яни бір­неше тедіктер жйесін шешу арылы табады. Егер тедік­терді саны белгісіз мндерден аз болса осымша туелсіз тедіктер жазылады.

Жиі есепті жеілдету шін кейбір жорамалдар жасалады. Жасалан жорамалдар нтижені длдігіне онша сер етпеу керек.