Kislotali-asosli reaksiyalarning tahlilda ishlatilishi
![CH
3 COOH
2 +
kationini hosil qilgani uchun kislota va CH
3 COONa tegishli asetat
ionini hosil qilgani uchun asosdir.
Kislota-asoslar to’g’risidagi hozirgi zamon nazaryalari
Bu nazariyaning kamchiligi sifatida ionlashmaydigan erituvchilar muhitida
kislota va asoslikni tushuntirib berolmasligini aytish mumkin.
Kislota-asoslar to’g’risidagi protolitik nazaryalari
Brensted-Louri (proton) nazariyasi . Bu nazariya kislotalik va asoslikni
protonli reaksiyalar yordamida tushuntiradi. Kislota - proton donori, asos - proton
akseptori. Demak, bu nazariyaga ko’ra kislotalar vodorod ioni-protonga ega
bo’lishlari kerak. Brensted-Louri nazariyasiga ko’ra har bir kislotaga mos bo’lgan
tutash asos va har bir asosga mos tutash kislota to’g’ri keladi.
Proton donori bo’lmish kislota A ning dissosiasiyasi natijasida hosil
bo’ladigan V asos, boshqa biror kislotadan proton qabul qilib kislotaga aylanadi:
kislota asos kislota asos
asos kislota asos kislota
kislota
1 asos
2 asos
1 kislota
2
Bu misollardan ko’rinadiki, muvozanatda bir juft kislota va bir juft asos
ishtirok etmoqda, boshqacha aytganda muvozanatda HCl/Cl -
va NH
4 +
/NH
3 tutash
kislota-asos juftlari qatnashmoqda. Bu juftlar orasidagi muvozanatni matematik
ifodalasak, umumiy holda
muvozanat uchun
K=[B
1 ] [A
2 ]/[A
1 ] [B
2 ] ni yozish mumkin.
Mazkur nazariyaga asosan kuchsiz kislota va kuchsiz asoslarning
dissosiasiya jarayoni quyidagicha ifodalanadi:
Kuchsiz kislota: Brensted-Louri nazariyasiga ko’ra
kislota va asoslarning kuchi erituvchining tabiatiga bog’liq. Kuchli asoslik](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_4.png?v=1)
![angstremni tashkil etadi, suvning dipol momenti
1,8*10 -18
el.st. birlikka teng. Suvning dipol momentining yuqoriligi uning birikish
mahsulotlari hosil qilishga moyilligi va ionlash xususiyatining kuchliligini
ko’rsatadi. Suvning dielektrik o’tkazuvchanligi 80,4. Bu qiymat ko’pchilik
suyuqliklarnikidan ancha katta. Qiyoslash uchun ayrim suyuqliklarning dielektrik
o’tkazuvchanliklarini keltiramiz: formamid-109,5; sianid kislota-106,8; suvsiz
sulfit kislota-101; suyuq vodorod ftorid-83,6; chumoli kislota-58,5; etanol-24,3;
sirka kislota-6,15; dioksan-2,2. Uy haroratida ham, nol gradusda ham suvning
ustida sezilarli miqdorda bug’ bosimi bo’ladi, bu suv ustidagi gazlarning hajmini
o’lchashda e’tiborga olinishi kerak. Suyuq holatda suv molekulalari birikkan,
assosilangan (H
2 O)
n holda bo’ladi. Assosiasiya bosimning oshishi va haroratning
pasayishi bilan kuchayadi. Organik erituvchilarda suv to’lig’icha dimer molekula
(H
2 O)
2 holida bo’ladi. Odatda suvning assosiasiya darajasi n=2-4, harorat nolga
yaqinlashganda 8 ga teng bo’ladi. Dimer molekula mustahkam bo’ladi, u kuchli
vodorod bog’lanish tufayli hosil bo’ladi. Suv elektrolit sifatida kuchsiz
dissosilanadi:
Ushbu tenglama suvning ham kislotali, ham ishqoriy
muhitni namoyon qilishi mumkinligini ko’rsatadi. Muvozanatga massalar ta’siri
qonunini tadbiq etsak:
suvning
elektrolitik dissosiasiya konstantasi.
Suvning dissosilangan molekulalarining muvozanatdagi konsentrasiyasi
S
H2O - suvning dissosilangan va
dissosilanmagan molekulalarining umumiy konsentrasiyasi (doimiy kattalik).
Suvning elektrolitik dissosiasiya darajasi juda kichik bo’lganligi uchun ayirmadagi
[H +
] va [OH -
] qiymatlarni tashlab yuborish mumkin, u vaqtda [H
2 O] =C
H2O . 1 litr
suvda taxminiy hisoblashga ko’ra 1000/18=55,5 mol H
2 O bor. Bu qiymat massalar
ta’siri qonunining matematik ifodasi K
H2O =[H +
] [OH -
] / [H
2 O] ga qo’yilsa:](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_8.png?v=1)
![[H +
] [OH -
]=K
w =K
H2O *55,5=1,8*10 -16
*55,5=1*10 -14
(
[H +
] [OH -
] kattalikka suvning ion ko’paytmasi deb aytiladi va uni K
w deb
belgilaydilar. Bu kattalik suvning elektrolitik dissosiasiya qiymatidan 55,5 marta
kattadir. Suvning ion ko’paytmasi kislota, ishqor, tuz va boshqa birikmalarning
eritmalari uchun doimiydir. Biroq bu qiymat haroratga bog’liq bo’lib, haroratning
oshishi bilan tez oshib ketadi. Qaynash haroratida suvning ion ko’paytmasi deyarli
100 marta ortadi va u qariyb 10 -12
ga teng bo’ladi. O’zgarmas haroratda [H +
]
[OH -
]=K
w doimiyligi bilan bir vaqtda, unda [H +
] va [OH -
] qiymatlar
o’zgaruvchandir. Eritmadagi [H +
] va [OH -
] larning qiymatlariga qarab, uning
kislotali yoki ishqoriy muhiti to’g’risida xulosa qilinadi. Neytral eritmalarda [H +
] =
[OH -
] bo’ladi, binobarin,
[H +
] = [OH -
]=(K
w ) 1/2
= (10 -14
) 1/2
=10 -7
mol. (5)
[H +
] va [OH -
] qiymatlarning oshishi yoki kamayishi muhitning o’zgarishiga
olib keladi. Masalan, [OH -
] kamaysa, muhit kislotali, oshsa esa ishqoriy bo’ladi.
Kislotali muhitda [H +
]>[OH -
]; [H +
]>10 -7
, [OH -
]<10 -7
mol. Ishqoriy
muhitda [H +
] < [ OH -
]; [H +
] <10 -7
, [OH -
]>10 -7
mol.
Muhitni bunday belgilash noqulayligi uchun vodorod ko’rsatkich - rN
tushunchasi kiritilgan.
rN=-lg[H +
] yoki [H +
] = 10 -rN
. (6) rOH=-lg[OH -
] yoki [OH -
] = 10 -rON
. (7)
[H +
] kamayganda rN ortadi, [OH -
] kamayganda rON ortadi.
Agar eritmadagi [H +
] qiymati berilgan bo’lsa, suvning ion ko’paytmasi
(avtoprotoliz konstantasi) formulasidan foydalanib [OH -
] qiymatini, [OH -
] berilgan
bo’lsa, [H +
] qiymatini hisoblab topish mumkin. Shuningdek, bu qiymatlar asosida
eritmaning rN qiymatini baholash mumkin.
Kuchsiz kislotalar va kuchsiz asoslar eritmalaridagi muvozanat.
Kuchli
kislota va kuchli asoslar suvdagi eritmalarda to’la dissosilanadi, shuning uchun
ularning rN va rON qiymatlari rN= -lg[H +
] va rON= -lg[OH -
] formulalar
yordamida bevosita hisoblanadi. Biroq, kuchsiz kislota va asoslar suvdagi
eritmalarda to’la dissosilanmaydilar. Masalan, sirka kislota suvdagi eritmada](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_9.png?v=1)
![kuchsiz kislota ekanligi yuqorida ko’rsatilgan edi, uning dissosiasiyasi (suvning
hosil qiluvchi assosiati -gidroksoniy hisobga olinmaganda):
CH
3 COOH H +
+ CH
3 COO -
. (8)
Bu muvozanatga massalar ta’siri qonuni tadbiq etilsa, K = [H +
]
[CH
3 COO -
]/[CH
3 COOH] (9)
Masalan, faraz qilaylik sirka kislotaning suvdagi eritmasida uning umumiy
konsentrasiyasi 0,01 M bo’lsa va kislotaning " x " ulushi dissosilangan bo’lsa, bu
qism [H +
] va [CH
3 COO -
] larga teng bo’ladi, demak, kislotaning umumiy
konsentrasiyasi ana shu " x " qiymatga kamayadi, u holda uning dissosilanmay
qolgan qismining konsentrasiyasi [CH
3 COOH] = 0,01 - x (10) bo’ladi. Hosil
qilingan qiymatlarni yuqoridagi muvozanat konstantasi formulasiga qo’ysak:
K
a = x*x /(0,01- x ) bo’ladi.
K
a -kislotaning dissosiasiya konstantasi, uning son qiymati 1,76*10 -5
. Ushbu
tenglama yechilsa x =4,3*10 -4
mol/l.
Umumiy holda [H +
] = (K
a *c ) 1/2
(bu yerda s - kislotaning umumiy
konsentrasiyasi). Kuchsiz asoslar uchun mos ravishda
[OH -
]=(K
b *c) 1/2
(c - asosning umumiy konsentrasiyasi).
Bu qiymatlar asosida eritmaning rN yoki rON qiymatlari hisoblanishi mumkin:
rN= -1/2(lgK
a +lgc) va pOH= -1/2(lgK
b +lgc).
Bufer eritmalar va ularning analizda ishlatilishi.
Agar biror kislota yoki ishqor eritmasiga erituvchi - suv qo’shilsa, eritmadagi
vodorod va gidroksil ionlarining konsentrasiyalari mos ravishda kamayadi.
Masalan, 0,001 n. HCl eritmasini 10 marta suyultirsak, eritmadagi kislotaning
konsentrasiyasi 10 marta kamayadi, ya’ni 0,001:10=0,0001 mol/l bo’ladi. Agar
shunday eritmaga teng hajmli kuchliroq kislota eritmasi qo’shilsa, vodorod
ionining konsentrasiyasi ortadi. Agar 0,01 n. HCl eritmasiga teng hajmli 0,01 n.
NaOH eritmasi qo’shilsa, eritma neytrallanadi. Kuchsiz kislota va uning tuzi,
kuchsiz asos va uning tuzi aralashmasining suvdagi eritmasida [H +
] va [OH -
]
ularning absolyut miqdorlariga emas, balki ular tuzlarining o’zaro nisbatlariga
bog’liq. Demak, [H +
] qiymati kattaligi bunday aralashmalarda suyultirishga bog’liq](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_10.png?v=1)
![emas. Agar biror kislota va uning tuzi eritmasi 10 marta suyultirilsa, eritmadagi
tarkibiy qismlar konsentrasiyalari 10 marta kamayadi, biroq aralashmadagi kislota
va uning tuzi orasidagi o’zaro nisbat o’zgarishsiz qoladi va [H +
] kattalik
o’zgarmaydi. Ayrim eritmalarni suyultirish natijasida ham, kislota yoki ishqor
eritmalaridan oz miqdorda qo’shganda ham vodorod ionlari konsentrasiyasi
o’zgarishsiz qoladi. Eritmalarning bunday xossasi bufer ta’siri deyiladi. Bir
vaqtning o’zida qandaydir kuchsiz kislota (asos) va uning tuzi bo’lgan va bufer
ta’siri ko’rsatayotgan eritmalarga bufer eritmalar deyiladi.
Bufer eritmalarni bir ismli ioni bor elektrolitlar aralashmasi deb qarash mumkin.
Bufer eritmalar qatoriga ammiakli (NH
4 Cl+NH
3 ), asetatli
(CH
3 COOH+CH
3 COONa), karbonatli (Na
2 CO
3 +NaHCO
3 ) va boshqa bufer
sistemalar kiradi.
Bufer aralashmaga biror kislota yoki ishqordan oz miqdorda qo’shilsa, vodorod
va gidroksil ionlari o’zaro ta’sirlashadi va kuchsiz elektrolit hosil bo’ladi.
Masalan, SH
3 COOH + CH
3 COONa ga kislota qo’shilsa, kislota CH
3 COONa
bilan reaksiyaga kirishadi:
agar unga ishqor qo’shilsa, ishqor CH
3 COOH bilan ta’sirlashadi:
Boshqa bufer aralashmalarga kislota
yoki ishqor qo’shilganda ham xuddi shunga o’xshash reaksiyalar amalga oshadi.
Bu xildagi reaksiyalar bufer mexanizmi ni tasvirlaydi. Bunday reaksiyalar natijasida
eritmadagi [H +
] ionlari konsentrasiyasi sezilarli o’zgarmaydi. Biroq bu
qo’shiladigan kislota yoki ishqorning miqdori (konsentrasiyasi va hajmi) ga
bog’liq. Agar bufer aralashmaga ko’p miqdorda kislota yoki ishqor qo’shilsa,
eritmaning rN qiymati sezilarli darajada o’zgaradi. Bufer aralashmalar tarkiblariga
qarab turlicha bufer ta’siriga ega. Binobarin, bufer aralashmalarni kislota yoki
ishqorga ko’rsatayotgan qarshilik kuchi bilan farqlash mumkin. Bufer
aralashmaning rN qiymatini bir birlikka o’zgartirish uchun ketgan kislota yoki
ishqor miqdoriga bufer sig’imi deyiladi. Agar ikki xil bufer aralashmaga bir xil](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_11.png?v=1)
![miqdordagi kislota yoki ishqor eritmasi tomizilsa, bu eritmaning birining rN
qiymati ikkinchisinikidan kamroq o’zgarsa, aralashmaning bufer sig’imi katta
hisoblanadi. Bufer sistema eritmasining sig’imi, uning tarkibiy qismlarining
konsentrasiyasiga bog’liq bo’lib, konsentrasiya ortishi bilan eritmaning bufer
sig’imi ortadi. Bufer aralashmalari eritmalaridagi vodorod ionlari konsentrasiyasi
muhim kattalik bo’lganligi uchun uni aniqlashni quyida ko’rib chiqamiz.
Ma’lumki, muayyan konsentrasiyali kuchsiz kislota (asos) eritmasiga shu kislota
(asos)ning muayyan konsentrasiyali tuzi eritmasidan qo’shsak, bu eritmalar o’zaro
bir-birovini suyultiradi, natijada ularning konsentrasiyalari kamayadi.
Masalan, 30 ml 0,1 M sirka kislota eritmasiga 50 ml 0,3 M natriy asetat
qo’shildi deylik. Bunda konsentrasiya kamayishini quyidagicha baholash mumkin:
s
HAn = (30/80) *0,1=0,0375 M/l; s
NaAn = (50/80) *0,3= 0,1875 M/l, bu yerda 80
eritmaning umumiy hajmi. Olingan misolda H +
ionlari sirka kislotaning
dissosiasiyasi natijasida hosil bo’ladi, shuning uchun quyidagi muvozanatni ko’rib
chiqamiz:
va unga massalar ta’siri qonunini tadbiq
etsak:
formula yuzaga keladi. Muvozanat
tenglamasiga ko’ra ekanligi ma’lum. Dissosilanmay qolgan
kislotaning konsentrasiyasi: [CH
3 COOH] = c
HAn - [H +
]. (14)
Odatda tuz to’la dissosilanadi:
Shuning uchun ham [CH
3 COO -
]
har ikkala muvozanatda hosil bo’lganligi uchun:
[CH
3 COO -
] = c
NaAn + [H +
] (15) bo’ladi.
Hosil qilingan qiymatlarni yuqoridagi (13) tenglamaga qo’ysak:
K = {[H +
] [c
NaAn + [H +
]}/ {c
HAn - [H +
]} (16)](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_12.png?v=1)
![hosil bo’ladi. (16) tenglamada yig’indi va ayirmadagi [H +
] qiymatlar kichik son
bo’lganligi uchun ularni tashlab yuborib (katta bo’lsa, tashlab yuborish mumkin
emas) ko’paytmadan [H +
] ni topsak: [H +
] =K
HAn *c
HAn /c
NaAn . (17)
Bundan rN topilsa: pH=pK
HAn - lgc
HAn + lgc
NaAn . (18)
Xuddi shunday kuchsiz asos va uning tuzidan iborat bo’lgan bufer sistemaning
pH qiymatini hisoblash mumkin, bunda pH+pOH=14 formuladan foydalaniladi:
pH=14-pK
B +lgc
B -lgc
BH .
Bufer sistemalar eritmaning rN qiymatini aniq qiymatda saqlash va
reaksiyaning to’laligini ta’minlash maqsadida ishlatiladi. Ko’pchilik bufer
aralashmalarning rN qiymatlari quyidagicha:
Asetatli bufer - 5; formiatli bufer - 2; ammiakli bufer - 9; fosfatli bufer - 8 va h.k.
Shuni ham ta’kidlash kerakki, har qanday aralashma ham bufer aralashma
bo’lolmaydi. Bufer aralashma tarkibida xalaqit beruvchi ionlar yoki aniqlanishi
kutilayotgan ionlar (moddalar) bo’lsa, bunday buferni ishlatib bo’lmaydi. Bufer
aralashmalar analiz qilinadigan moddaning (obyektning) tabiati, tarkibi va reaksiya
uchun zarur bo’lgan rN qiymati asosida tanlanadi.
Gidroliz va amfoterlikning analizda ishlatilishi. Yuqorida aytilganiday tuz
va suv orasida eritmaning rN qiymati o’zgarishi bilan sodir bo’ladigan
reaksiyaga gidroliz reaksiyasi deyiladi.
Tuzning tarkibiga ko’ra gidroliz kation bo’yicha , anion bo’yicha va ham
kation, ham anion bo’yicha gidrolizga bo’linadi.
Kation bo’yicha gidrolizda tuzning (kuchsiz asos va kuchli kislotadan hosil
bo’lgan) kationi qatnashib, muhit kislotali bo’ladi, shuning uchun uni kislotali
gidroliz deb ham ataydilar:
Bu muvozanatga
massalar ta’siri qonunini tadbiq etsak: K
gidr =
Ko’p zaryadli kationlardan hosil bo’lgan
tuzlar ko’p bosqichli gidrolizlanadi.](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_13.png?v=1)
![Masalan , Gidroliz
jarayonini gidroliz konstantasi va darajasi shaklida tasvirlash uchun
yuqoridagi konstanta qiymatlaridan foydalanadilar . Masalan, kation
bo’yicha gidroliz uchun (21) tenglamada gidroliz konstantasi baholangan
edi. Uning yordamida eritmaning rN qiymatini, gidroliz darajasi
qiymatlarini aniqlash mumkin. (21) tenglama o’ng tomonining surat va
maxrajini [OH -
] ga ko’paytirib,
(23) ni olish mumkin.
Xulosa
Kislota-asoslar to’g’risidagi klassik nazaryalarning yutuq va kamchiliklari
o’rganildi.
Kislota-asoslar to’g’risidagi hozirgi zamon nazaryalari sifatida kislota-asoslar
to’g’risidagi protolitik nazaryalar, yani Bernsted-Louri nazaryasi o’rganildi.
Kislota-asoslar to’g’risidagi elektron nazaryalardan Luyis nazaryasining yutuq
va kamchiliklari o’rganildi.
Kislota-asoslar to’g’risidagi praton, elektron va gidrid nazaryalari sifatida
Kreshkovning electron-proton-gidrid konsepsiyasining nazariy asoslari o’rganildi.](https://docx.uz/documents/8a704fe6-b720-4ffc-9915-23200e60cc86/page_16.png?v=1)
Kislotali-asosli reaksiyalarning tahlilda ishlatilishi