Автопротолиз. Сутектік көрсеткіш

Оңтүстік Қазақстан обылысы
Шардара ауданы
№ 16 колледж студенті   
Орындаған: Ф-40 топ студенті Әмір Нұржан Анарбекұлы

 

Автопротолиз реакциясы барысында біртүрлі еріткіш молекулаларының бірі протонын беріп, екіншісі оны қосып алып тепе-теңдік орнайтындығын аддыңғы тақырыптан хабардар болдық, яғни:

H₂O+H₂O ⇔H₃O⁺+OH^-

NH₃+NH₃ ⇔ NH⁺₄+NH^-₂

CH₃OH+CH₃OH ⇔CH₃OH₂⁺ CH₃O^-

Жалпы жағдай үшін:

HSolv+HSolv ⇔H₂Solv⁺+Solv^-

Тепе-тендікті сандық тұғыда сипаттау үшін тепе-теңдік константа өрнегін жазалық:    

K=[H₃O⁺]*[OH^-]/[H₂O]*[H₂O]

K=[H₂Solv⁺]*[Solv^-]/[HSolv]*[HSolv]

Диссоциациялануға еріткіш молекуласының өте аз бөлігі ұшырайтын болғандықтан оның концентрациясын тұрақты деп қабылдаймыз да, тепе-теңдік константасына көбейтіп жібереміз:

K*[H₂O]²=K_w=[H₃O⁺]*[OH^-]

K*[HSolv]=K_HSolv=[H₂Solv⁺]*[Solv^-]

Теңдеулердің біріншісі кәдімгі өзімізге таныс судың иондық көбейтіндісі. Екінші теңдеу де еріткіштің немесе лионий - лиат иондарының көбейтіндісі және K_HSolv - шамасы автопротолиз константасы деп аталады.

Бөлме температурасы (~25°С) жағдайында судың иондық көбейтіндісінің мәні 1*10^-14 -ке тең, яғни

K_w=[H₃O⁺]*[OH^-]=1*10^-14

Теңдіктен [H₃O⁺]=[OH^-]  жағдайында [H⁺] шамасын анықталық:

Жазылу қарапайым болу үшін және өзімізге бұрыннан көзтаныс H₃O⁺ орнына H⁺-ті пайдалансақ [H⁺]=10^-7моль/л

Қолдануға ыңғайлы болу үшін ондық логарифм жүйесін пайдаланып -lg[H⁺] ≈ pH, ал -lg[OH^-] ≈ pOH  деп белгілеп, бұларды сутектік және негіздік көрсеткіш деп атайды. Судағы ерітінділер үшін оның рН мәніне қарай ортаны бейтарап, қышқылды және негіздік деп үшке бөледі.

1. [Н⁺] = [ОН^-] = 10^-7 моль/л, рН = 7, орта бейтарап.

2. [Н⁺] > [ОН^-]; [Н⁺] >10^-7 моль/л, рН < 7 қышқылды орта.

3. [Н⁺] < [ОН^-]; [Н⁺] <10^-7  моль/л, рН > 7 сілтілі орта.

Егер,  pH+pOH=14 екендігін ескерсек кез-келген судағы ерітінді үшін сутектік көрсеткіш мәні төмендегіше анықталады:

pH=14-pOH

Айтқандарымызды жалпы еріткіштер мен су үшін жазатын болсақ төмендегідей өрнек аламыз:

Еріткіш су                                                   Амфипротонды еріткіш

H₂O ⇔ H⁺+OH^-                                                       HSolv ⇔ H⁺+Solv^-  

немесе                                                       немесе

2H₂O ⇔ H₃O⁺+OH^-                                                   2HSolv ⇔ H₂Solv⁺+Solv^- 

K_w=[Н⁺] *[OН^-]                                            K_HSolv=[Н] *[Solv^-]

немесе                                                       немесе

K_w=[Н₃O⁺] *[OН^-]                                       K_HSolv=[Н₂Solv⁺] *[Solv^-]

pK_w=pH+pOH                                             pK_HSolv=pH+pSolv

[Н⁺]=[OН^-]                                                   [Н]=[Solv^-]

pH=1/2pK_w     <— Бейтарап орта—>              pH=1/2pK_HSolv

[Н⁺]>[OН^-]                                                     [Н]>[Solv^-]

pH<7          <— Қышқылдық орта —>             pH<pSolv

[Н⁺]<[OН^-]                                                     [Н]<[Solv^-]

pH>7          <— Сілтілік орта —>                    pH>pSolv

Қышқылдық ортаны көрсететін шкала су үшін 0 мен 14 аралығында жатса, өзге еріткіш үшін "0" ден pK_HSolv аралығьн алады. Амфипротонды кейбір еріткіштердің автопротолизі 1 - кестеде келтірілген

Амфипротонды еріткіштердің автопротолизі

Еріткіш HSolv	Лионий H2Solv+	Лиат Solv-	KHSolv	pH шкаласы	Бейтарап орта мәні pH=1/2 pKHSolv
H2O	H3O+	OH-	10-14	0-14,0	7
H2SO4	H3SO+4	HSO-4	10-3,6	0-3,6	1,8
HCOOH	HCOOH+2	HCOO-	10-6,7	0-6,7	3,35
CH3COOH	CH3COOH	CH3COO-	10-14,4	0-14,4	7,2
CH3OH	CH3OH+2	CH3O-	10-17,3	0-17,3	8,65
C2H5OH	C2H5OH+2	C2H5O-	10-19	0-19,0	9,5
NH3	NH+4	NH-2	10-22	0-22	11,0
CH3-CN	CH3CNH+	CH3CN-	10-19,5	0-19,5	9,75

Демек, кез-келген еріткіш үшін, орта қышқылдығы немесе сілтілігін лионий немесе лиат иондарының концентрациясымен (активтілігімен) сипаттауға болады. Қолдануда ыңғайлы болу үшін, кәдімгі өзімізге таныс pH және pOH сияқты  pH және p[Solv^-] мәндерін пайдаланады.   Мұндағы pH және pOH  - сутектік және негіздік көрсеткіш болып аталатындықтан жалпы жағдай үшін, p[Solv^-]-те негіздік көрсеткіш болып аталады.

Есімізге түсірелік!

Су үшік, K_w=[H⁺]* [OH^-];   pK_w=pH+pOH;

Еріткіш үшін, K_HSolv=[H]* [Solv^-];  p K_HSolv=pH+pSolv; .

Егер,  pH=0 болса, онда pOH=pK_w және p[Solv^-]=p K_HSolv  Ал, pOH=0 болса, онда pH=pK_w және pH=pK_HSolv.

Демек, еріткіш қышқылдығын сипаттайтьн сутектік көрсеткіш "0" ден pK_HSolv (су үшін 0 ден 14-ке дейін) дейінгі аралықта жатады.

Мұндағы K_HSolv - кәдімгі судың ионды көбейтіндісі K_H2O іспеттес еріткіштің иондық көбейтіндісі немесе автопротолиз константасы деп аталады.

Еріткіштерде pH мәні температураға да көп байланысты. Мысалы, температураға қарай су үшін pK_w  мәні төмендегіше өзгереді.

1°С         0          22         50           80          100

pK_w       14,82    14,00    13,26      12,60      12,26

Егер бөлме температурасында бейтарап орта үшін  pH-мәні 7,00 болса, 100°С үшін бұл мән 6,13 -ті құрайды.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: