Буферлік ерітінділер. Химия, 11 сынып, қосымша материал 1.

Судың иондық көбейтіндісі. Буферлік ерітінділер

Су, әлсіз электролит болғандықтан, иондарға өте аз ыдырайды.

Н₂О Н⁺ + ОН^-

Бұл процесс үшін әрекеттесуші массалар заңын қолданып жазуға болады

К – судың диссоциациялану константасы, 22⁰С температурада судың константасы К_дисс=1,810^-16 тең болады.

Судың концентрациясы тұрақты деп алып, оны диссоциациялану константасымен К_д біріктіруге болады

К_д Н₂О = Н⁺ОН^-

Н₂О = 1000 / 18 = 55,56 моль/л

К_д Н₂О = К_Н2О

К_Н2О = Н⁺ОН^-

К_Н2О – судың иондық көбейтіндісі

К_Н2О = Н⁺ОН^- = 1,810^-16 55,56 = 10^-14

Таза суда Н⁺ = ОН^- = К_Н2О = 10^-7 моль/л

Ерітінді ортасын Н⁺ концентрациясы арқылы көрсетуге болады:

Н⁺ = 10^-7 - бейтарап орта

Н⁺ 10^-7 - қышқыл орта

Н⁺ 10^-7 - сілтілік орта

Есептеулерде дәрежесі теріс сандарды қолданбас үшін, есептеуге ыңғайлы болу үшін Н⁺ иондарының концентрациясы сутектік көрсеткіш рН арқылы көрсетеді.

Сутектік көрсеткіш деп теріс таңбамен алынған сутек иондары концентрациясының ондық логарифмі аталады.

рН = - lg Н⁺ және рОН = - lg ОН^- рН + рОН = 14

рН = 7 бейтарап орта

рН 7 қышқылдық орта

рН 7 сілтілік орта

Практикада ерітінді ортасын индикаторлар көмегімен анықталады. Индикаторлар өздерінің түсін ерітінді ортасына байланысты өзгеретеді, оны төмендегі кестеден көруге болады. Мысалы, лакмус рН = 5 – қызыл түсті, рН = 8 – көк түсті

Тұздардың гидролизі деп тұз иондары мен су иондары әрекеттескенде әлсіз электролит түзілуі нәтижесінде ерітіндідегі сутегі және гидроксид иондарының концентрацияларының өзгеру арқылы жүретін реакцияны айтады.

CH₃COO^- + HOH CH₃COOH + OH^- рН 7

Әр бір тұзды қышқыл мен негіз әрекеттескенде түзілген зат деп қарастыруға болады. Осыған байланысты гидролиздің төрт типін бөледі.

1) әлсіз қышқыл және күшті негізбен түзілген тұз гидролизі. Гидролиз анион бойныша жүреді.

CH₃COO^- + HOH CH₃COOH + OH^- рН 7

Ерітінді ортасы сілтілік болады.

Егер анион көп зарядты болса, онда гидролиз сатылап жүреді. Бірінші сатыда қышқыл тұз және негіз түзіледі.

SO₃^2- + HOH HSO₃^2- + OH^-

Екінші сатыда түзілген қышқыл тұз әрі қарай гидролизденеді.

HSO₃^2- + НОН OH^- + H₂SO₃

2) әлсіз негіз және күшті қышқылмен түзілген тұз гидролизі. Гидролиз катион бойынша жүреді.

NH₄⁺ + HOH NH₄OH + H⁺ рН 7

Егер катион көп зарядты болса, гидролиз сатылап жүреді. Бірінші сатыда негіз тұз және қышқыл түзіледі.

Fe²⁺ + HOH (FeOH)⁺ + H⁺

Түзілген негіз тұз әрі қарай гидролизденеді.

(FeOH)⁺ + НОН Fe(OH)₂ + H⁺

3) әлсіз негіз және әлсіз қышқылмен түзілген тұз гидролизі. Гидролиз катион және анион бойынша жүреді.

СH₃COONH₄ + H₂O CH₃COOH + NH₄OH

СH₃COO^- + NH₄⁺ + H₂O CH₃COOH + NH₄OH

Ерітінді ортасы түзілген қышқылдың және негіздің күшіне байланысты.

Егер гидролиз нәтижесінде газ немесе тұнба түзілсе гидролиз қайтымсыз жүреді. Мысалы, Al₂S_3, Cr₂S₃

Al₂S₃ + 6H₂O 2Al(OH)₃ + 3H₂S

4) күшті қышқылмен күшті негізден түзілген тұздар гидролизге ұшырамайды. Мысалы, NaCl, Na₂SO₄ т.б.

Гидролизді сандық жағынан гидролиздену дәрежесімен h_г және гидролиздену константасымен К_г сипаттайды.

Гидролиз константасы.

К_г – гидролиз константасы

К_қыш – гидролиз нәтижесінде түзілген қышқылдың диссоциациялану константасы

Гидролиздену дәрежесі – гидролизденген молекулалар санының жалпы молекула санына қатынасы.

Гидролиздену дәрежесіне әсер ететін факторлар:

1) температура (температура жлоғарлаған сайын гидролиз жоғарлайды);

2) тұздың концентрациясы;

3) тұздың табиғаты (неғұрлым гидролиз нәтижесінде түзілген қышқылдың немесе негіздің күші әлсіз болса, соғұрлым гидролиз күшті жүреді)

Тұздар гидролизі – жалпы гидролиз ұғымының бір мысалы. Гидролиз деп әр түрлі заттардың сумен алмасып, ыдырауын айтады. Ағаш гидролизі арқылы этил спирті, глюкоза, фурфурол, скипидар, метил спирті т.б. заттар алынады. Тұз гидролизін суды тазарту үшін пайдаланады. Тірі организмде полисахаридтердің, белоктардың т.б. органикалық заттардың гидролизі үздіксіз жүріп жатады.

Буферлік ерітінділер – бұл жүйедегі тепе-теңдікті ығыстыратын шамамен мөлшердегі заттарды қосқанда, сондай-ақ сұйылтқанда немесе концентрлегенде аз өзгеретін, сутегі (гидроксид) иондарының концентрациясы тұрақты ерітінділер.

Буферлік ерітінділер құрамына байланысты бірнеше түрге бөлінеді:

1. әлсіз ыдырайтын қышқыл + осы қышқылдың күшті негізбен түзетін тұзы (бикарбонатты буферлік жүйе )

2. әлсіз негіз + осы негіздің күшті қышқылмен түзетін тұзы (аммонийлі буферлік жүйе )

3. ()

4. амфотерлі ()

Буферлік ерітінділердің негізгі қасиеттерінің қатарына, олардың буферлік сыйымдылығы және рН тұрақтылысы жатады.

Буферлік жүйенің рН-н белгілі бір шамаға дейін ғана бір қалыпта ұстау мүмкін. Ол ерітіндінің сыйымдылығымен анықталады. Осы буферлік сыйымдылық неғұрлым көп болса, ерітіндінің рН-ін өзгертпей, соғұрлым қышқыл мен негіздің эквиваленттік мөлшерлерін көп қосуға болады.

Буферлік сыйымдылық В 1л буферлік жүйенің сутектік көрсеткішін (рН) бір бірлікке өзгертуге қажет қышқыл мен негіздің моль санымен анықталады:

мұндағы с – 1л буферлі ерітіндіге қосылған қышқылдың немесе негіздің мөлшері;

рН₁ – қышқыл немесе негіз қосылғанға дейінгі ерітіндінің рН-тың мәні;

рН₂ – қышқыл немесе негіз қосылғанға кейінгі ерітіндінің рН-тың мәні

Буферлік әсер сақталынатын рН мәні аймағы буферлік әсер аймағы деп аталады, ол мына теңдікпен анықталады: рН=рК 1 мұнда рК= – lgK_дисс

Қышқылдық буферлік жүйелердің рН көрсеткішін келесі формуламен есептеуге болады:

Негіздік буферлік жүйелердің рН көрсеткішін төмендегі формуламен есептеуге болады: