Диссоциация үдерісінің сандық сипаттамалары
Электролит суда еріп, иондар саны көбейген сайын олар ерітінді ішінде кездесіп, бір- бірін тартып, ассоциациялану үдерісі де жүре бастайды:диссоциация ↔ ассоциацияЕріген молекулалардың қандай бөлігі диссоциацияланғанын көрсететін шама диссоциациялану дәрежесі болып табылады.Диссоциациялану дәрежесі диссоциацияланған молекулалар санының жалпы суда еріген молекулалар санына қатынасымен анықталады: (0-1, 0- 100%) (8.1)Иондану дәрежесіне байланысты заттарды шартты түрде үш топқа бөледі:а) - күшті электролиттер,ә) 3<< 30 % - орташа күшті электролиттерб)< 3 % - әлсіз электролиттерДиссоциациялану дәрежесінің мәні белгілі болса, ерітіндідегі иондар концентрациясын мына формуламен анықтауға болады.CI = C ∙α∙ n(8.2)Мұндағы, CI – ион концентрациясы, C – зат концентрациясы, α – диссоциялану дәрежесі, n – ерітіндідегі ионның моль саны (зат мөлшері).Диссоциациялану дәрежесінің мәніне сай электролиттерді осылай бөлу шартты түсінік, өйткені бұл шамаға мынадай факторлар әсер етеді:1) еріткіш пен еріген зат табиғаты (байланыс табиғаты);2)ерітінді концентрациясы С(СH3COOH) = 0,1 моль/л, = 1,3%; С(СH3COOH) = 10-3 моль/л, = 13,2%;3) ерітіндіге қосылатын аттас ион концентрациясына тәуелді,КtАn ↔ Кt+ + Аn-МеАn ↔ Ме+ + Аn-егер анионы аттас (бірдей) екінші затты бірінші зат ерітіндісіне қосса, тепе-теңдіктің оңнан солға ығысуына байланысты (Ле- Шателье принципі бойынша) заттың (НАn) диссоциациялану дәрежесі төмендейді,4) температураға тәуелді:а) КtАn ↔ Кt+ + Аn- + Q∆S ›0 ∆H‹0 ∆G‹0 Егер диссоциация экзотермиялық болса, ол өздігінен жүреді.Ал, диссоциация эндотермиялық болса:ә) КtАn ↔ Кt+ + Аn- - Q ∆S ›0 ∆H›0 онда мына теңсіздік │∆H│ < │T∆S │ орындалуы үшін жоғары температура иондану дәрежесін арттырады.Заттардың иондану үдерісі, әсіресе әлсіз және орташа күшті электролиттер үшін, қайтымды болғандықтан оны диссоциациялану константасы арқылы сипаттауға болады. (8.3)
H3PO4 ↔ H+ + H2PO-4 Kд = 7,1 ∙10-3H2PO4- ↔ H+ + HPO42- Kд = 6,2 ∙10-8HPO4-2 ↔ H+ + PO43- Kд = 5,2 ∙10-13 Kд1 > Kд2 > Kд3
Диссоциациялану константасы тек зат табиғаты мен температураға тәуелді, концентрацияға тәуелсіз шама. Оның сандық мәні неғұрлым үлкен болса, электролит соғұрлым күшті болады.Заттың диссоциациялану константасы мен диссоциациялану дәрежесінің арасында байланыс бар. Бұл байланысты анықтау үшін КtАn затының диссоциациясын қарастырайық; КtАn затының концентрациясы С болса, ерітіндідегі иондар концентрациялары:[Кt+] = [Аn-] = олай болса, диссоциацияға ұшырамай қалған КtАn затының концентрациясы [КtАn] = = . Енді осы мәндерді диссоциациялану константасының математикалық өрнегіне қойсақ:
Кд= (8.4)
Бұл формула Оствальдтың сұйылту заңының (1888ж) математикалық өрнегі деп аталады.Әлсіз электролиттер үшін <<1 болуына байланысты, бөлімін 1-ге тең десек,
KД C ∙ , (8.5)формуладағы С - ерітіндінің молярлы концентрациясы:
С (Х) = , сонда: ;(8.6)
Бұл формула әлсіз электролиттер ерітіндісін сұйылтқанда (көлемі артқанда) диссоциациялану дәрежесінің артатынын көрсетеді.Күшті электролиттер толық диссоциацияланады, олай болса, олар үшін болуы керек, бірақ тәжрибе жүзінде < 1 болады. Бұл қайшылықты 1923 жылы Дебай-Хюккель теориясы түсіндірді. Күшті электролит ерітіндісінде иондар концентрациясы үлкен болады. Диэлектриктік тұрақтысы төмен еріткіш молекулаларымен сольваттанған иондар бір-бірімен электростатикалық күшпен әсерлесіп, иондық «атмосфера» түзіп, олардың еркін қозғалысына кедергі болады. Осыған байланысты тәжірибе жүзінде бөлшек санына байланысты анықталатын шамалар (Δр, Тқайнау, Тқату) мәндері электролит толық иондалды деп есептеген мәнінен төмен болады. Сондықтан байқалатын концентрацияны Льюис (1907) ұсынысы бойынша активті (белсенді) деп атады. Белсенділік пен нақты концентрация арасында мынадай байланыс бар: а = f ∙C, (8.7)
мұндағы а – активтік, f – активтілік (белсенділік) көрсеткіші, С – нақты концентрация. Бұл формуладағы:1) еріткіштің диэлектрлік тұрақтысы жоғары болса, ерітінді концентрациясы төмен болғанда иондық «атмосфера» түзілуі азайып, f→1, аС болады;2)иондардың активтілік көрсеткіші ерітіндінің құрамы мен концентрациясына, ион заряды мен оның табиғатына тәуелді. Сұйылтылған ерітінділерде С≤ 0,5 моль/л болғанда ионның активтілік көрсеткіші ион заряды мен ерітіндінің иондық күшіне тәуелді.
Ерітіндінің иондық күші ондағы әр ион зарядының квадраты мен моляльдығы концентрацияларының көбейтінділерінің қосындысының жартысына тең болады.J = (8.8)
Сұйық ерітінділер үшін иондардың активтілік көрсеткішін шамамен мына формуланы пайдаланып есептеуге болады.
Igf = - 0,5z2(8.9)
Мұндағы, J – иондық күш, Сmi – моляльдық концентрациясы, zi – ионның заряды.Ерітінділердің иондық күшін анықтау дәлдігі жоғары химиялық және биохимиялық зерттеулер үшін өте қажет.Кешенді қосылыс диссоциациясына тоқталсақ, ондай қосылыстарды (катионды, анионды) суда еріткенде диссоциация екі сатымен жүреді. Бірінші сатысында сыртқы сфера ішкі сферадан бөлінеді. Cебебі олардың арасында иондық байланыс. Ал, ішкі сферадағы бөлшектердің бір-бірінен ыдырауы қайтымды үдеріс байланыс-ковалентті донорлы-акцепторлы механизммен түзілген. Осы сатысының жүруін сипаттайтын тұрақты шаманы қосылыстардың тұрақсыздық константасы деп атайды. Бұл шаманың сандық мәні неғұрлым үлкен болса, кешенді қосылыс тұрақсыз, ал кіші мәнді болса – тұрақты, берік қосылыс болады.
[Cu(NH3)4]SO4→ [Cu(NH3)4]2+ + SO4-2 [Cu(NH3)4]2+↔Cu2+ + 4NH3
[Cu(NH3)4]+2 = 2,1 ∙ 10-13K2[Cu(CN)4] → 2K+ + [Cu(CN)4]-2[Cu(CN)4]-2↔ Cu2+ + 4CN-
[Cu(CN)4]2- = 5 ∙ 10-28
Олай болса, келтірілген мысалда екінші қосылыс біріншісіне қарағанда берік болып саналады, себебі . Күшті электролиттерге суда жақсы еритін тұздар жатады. Ал, қышқылдар мен негіздердің күшті не әлсіз болуы молекуладағы байланыс полюстілігі мен беріктілігіне тәуелді
ҚР Білім және Ғылым министірлігінің стандартымен жасалған
14 Қазан 2018
1125
0 рет жүктелген
