სუფთა წყალი ძალიან სუსტი ელექტროლიტია. წყლის დისოციაციის პროცესი შეიძლება გამოისახოს განტოლებით: HOH ⇆ H + + OH - . წყლის დისოციაციის გამო, ნებისმიერი წყალხსნარი შეიცავს H + იონებს და OH - იონებს. ამ იონების კონცენტრაცია შეიძლება გამოითვალოს გამოყენებით იონური პროდუქტის განტოლებები წყლისთვის
C (H +) × C (OH -) \u003d K w,
სადაც Kw არის წყლის იონური პროდუქტის მუდმივი ; 25°C ტემპერატურაზე K w = 10 –14 .
ხსნარებს, რომლებშიც H + და OH იონების კონცენტრაცია ერთნაირია, ნეიტრალური ხსნარები ეწოდება. ნეიტრალურ ხსნარში C (H +) \u003d C (OH -) \u003d 10 -7 მოლ / ლ.
მჟავე ხსნარში C(H +) > C(OH -) და, როგორც ჩანს წყლის იონური პროდუქტის განტოლებიდან, C(H +) > 10 -7 მოლ/ლ და C (OH -)< 10 –7 моль/л.
ტუტე ხსნარში C (OH -) > C (H +); ხოლო C(OH –) > 10 –7 მოლ/ლ და C(H +)< 10 –7 моль/л.
pH არის მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს წყალხსნარების მჟავიანობას ან ტუტეს; ამ მნიშვნელობას უწოდებენ pH მაჩვენებელი და გამოითვლება ფორმულით:
pH \u003d -lg C (H +)
მჟავე pH ხსნარში<7; в нейтральном растворе pH=7; в щелочном растворе pH>7.
"წყალბადის ინდექსის" (pH) კონცეფციის ანალოგიით, შემოღებულია "ჰიდროქსილის" ინდექსის (pOH) კონცეფცია:
pOH = –lg C(OH –)
წყალბადის და ჰიდროქსილის მაჩვენებლები დაკავშირებულია თანაფარდობით
ჰიდროქსილის ინდექსი გამოიყენება ტუტე ხსნარებში pH-ის გამოსათვლელად.
გოგირდის მჟავა არის ძლიერი ელექტროლიტი, რომელიც იშლება განზავებულ ხსნარებში შეუქცევადად და მთლიანად სქემის მიხედვით: H 2 SO 4 ® 2 H + + SO 4 2–. დისოციაციის პროცესის განტოლებიდან ჩანს, რომ C (H +) \u003d 2 C (H 2 SO 4) \u003d 2 × 0.005 მოლ / ლ \u003d 0.01 მოლ / ლ.
pH \u003d -lg C (H +) \u003d -lg 0.01 \u003d 2.
ნატრიუმის ჰიდროქსიდი არის ძლიერი ელექტროლიტი, რომელიც იშლება შეუქცევადად და მთლიანად სქემის მიხედვით: NaOH ® Na + +OH -. დისოციაციის პროცესის განტოლებიდან ჩანს, რომ C (OH -) \u003d C (NaOH) \u003d 0.1 მოლ / ლ.
pOH \u003d -lg C (H +) \u003d -lg 0.1 \u003d 1; pH = 14 - pOH = 14 - 1 = 13.
სუსტი ელექტროლიტის დისოციაცია არის წონასწორობის პროცესი. სუსტი ელექტროლიტის დისოციაციის პროცესისთვის დაწერილი წონასწორობის მუდმივი ეწოდება დისოციაციის მუდმივი . მაგალითად, ძმარმჟავას დისოციაციის პროცესისთვის
CH 3 COOH ⇆ CH 3 COO - + H +.
პოლიბაზური მჟავის დისოციაციის თითოეული ეტაპი ხასიათდება მისი დისოციაციის მუდმივით. დისოციაციის მუდმივი - საცნობარო მნიშვნელობა; სმ. .
სუსტი ელექტროლიტების ხსნარებში იონების კონცენტრაციის (და pH) გამოთვლა მცირდება ქიმიური წონასწორობის პრობლემის გადაჭრამდე იმ შემთხვევისთვის, როდესაც ცნობილია წონასწორობის მუდმივი და საჭიროა ვიპოვოთ რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების წონასწორული კონცენტრაციები (იხ. მაგალითი 6.2 - ტიპი 2 პრობლემა).
NH 4 OH 0,35% ხსნარში ამონიუმის ჰიდროქსიდის მოლური კონცენტრაციაა 0,1 მოლ/ლ (პროცენტული კონცენტრაციის მოლარად გადაქცევის მაგალითი - იხილეთ მაგალითი 5.1). ეს მნიშვნელობა ხშირად მოიხსენიება როგორც C 0. C 0 არის ელექტროლიტის მთლიანი კონცენტრაცია ხსნარში (ელექტროლიტის კონცენტრაცია დისოციაციამდე).
NH 4 OH ითვლება სუსტ ელექტროლიტად, რომელიც შექცევად იშლება წყალხსნარში: NH 4 OH ⇆ NH 4 + + OH – (იხილეთ აგრეთვე შენიშვნა 2 მე-5 გვერდზე). დისოციაციის მუდმივი K = 1.8 10 -5 (საცნობარო მნიშვნელობა). ვინაიდან სუსტი ელექტროლიტი არასრულად იშლება, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ x mol / l NH 4 OH დაიშალა, მაშინ ამონიუმის იონების და ჰიდროქსიდის იონების წონასწორული კონცენტრაცია ასევე იქნება x mol / l: C (NH 4 +) \u003d C. (OH -) \u003d x მოლ/ლ. არადისოცირებული NH 4 OH წონასწორული კონცენტრაცია არის: C (NH 4 OH) \u003d (C 0 -x) \u003d (0.1-x) მოლ/ლ.
ჩვენ ვცვლით ყველა ნაწილაკების წონასწორულ კონცენტრაციებს x-ით გამოხატული დისოციაციის მუდმივ განტოლებაში:
.
ძალიან სუსტი ელექტროლიტები ოდნავ იშლება (x ® 0) და x მნიშვნელში, როგორც ტერმინი, შეიძლება უგულებელყოფილი იყოს:
.
ჩვეულებრივ, ზოგადი ქიმიის ამოცანებში, x მნიშვნელში უგულებელყოფილია, თუ (ამ შემთხვევაში, x - დისოცირებული ელექტროლიტის კონცენტრაცია - განსხვავდება 10-ჯერ ან ნაკლებჯერ C 0-დან - ელექტროლიტის მთლიანი კონცენტრაცია ხსნარში) .
C (OH -) \u003d x \u003d 1.34 ∙ 10 -3 მოლ / ლ; pOH \u003d -lg C (OH -) \u003d -lg 1.34 ∙ 10 -3 \u003d 2.87.
pH = 14 - pOH = 14 - 2.87 = 11.13.
დისოციაციის ხარისხიელექტროლიტი შეიძლება გამოითვალოს, როგორც დისოცირებული ელექტროლიტის კონცენტრაციის თანაფარდობა (x) ელექტროლიტის მთლიან კონცენტრაციასთან (C 0):
(1,34%).
პირველ რიგში, თქვენ უნდა გადაიყვანოთ პროცენტული კონცენტრაცია მოლარად (იხ. მაგალითი 5.1). ამ შემთხვევაში, C 0 (H 3 PO 4) = 3.6 მოლ / ლ.
წყალბადის იონების კონცენტრაციის გამოთვლა პოლიბაზური სუსტი მჟავების ხსნარებში ხორციელდება მხოლოდ დისოციაციის პირველი ეტაპისთვის. მკაცრად რომ ვთქვათ, წყალბადის იონების მთლიანი კონცენტრაცია სუსტი პოლიბაზური მჟავის ხსნარში უდრის H + იონების კონცენტრაციების ჯამს, რომლებიც წარმოიქმნება დისოციაციის თითოეულ ეტაპზე. მაგალითად, ფოსფორის მჟავისთვის C(H +) სულ = C(H +) 1 ეტაპი თითო + C(H +) 2 საფეხური თითო + C(H +) 3 საფეხური თითო. თუმცა სუსტი ელექტროლიტების დისოციაცია ძირითადად ხდება პირველ ეტაპზე, ხოლო მეორე და შემდგომ ეტაპებზე - მცირე რაოდენობით, შესაბამისად.
C(H +) 2 ეტაპად ≈ 0, C(H +) 3 ეტაპად ≈ 0 და C(H +) სულ ≈ C(H +) 1 სტადიაში.
მოდით ფოსფორის მჟავა დისოცირდეს პირველ ეტაპზე x mol / l, შემდეგ დისოციაციის განტოლებიდან H 3 PO 4 ⇆ H + + H 2 PO 4 - აქედან გამომდინარეობს, რომ H + და H 2 PO 4 - იონების წონასწორული კონცენტრაციები ასევე იქნება. x მოლ/ლ-ის ტოლია, ხოლო გაუნაწილებელი H 3 PO 4-ის წონასწორული კონცენტრაცია იქნება (3,6–x) მოლ/ლ. ჩვენ ვცვლით H + და H 2 PO 4 - იონების და H 3 PO 4 მოლეკულების კონცენტრაციებს, რომლებიც გამოხატულია x-ის საშუალებით დისოციაციის მუდმივის გამოხატულებაში პირველი ეტაპისთვის (K 1 \u003d 7.5 10 -3 - საცნობარო მნიშვნელობა):
K 1 /C 0 \u003d 7.5 10 -3 / 3.6 \u003d 2.1 10 -3< 10 –2 ; следовательно, иксом как слагаемым в знаменателе можно пренебречь (см. также пример 7.3) и упростить полученное выражение.
;
მოლი/ლ;
C (H +) \u003d x \u003d 0,217 მოლ / ლ; pH \u003d -lg C (H +) \u003d -lg 0.217 \u003d 0.66.
(3,44%)
დავალება ნომერი 8
გამოთვალეთ ა) ძლიერი მჟავების და ფუძეების ხსნარების pH; ბ) სუსტი ელექტროლიტური ხსნარი და ამ ხსნარში ელექტროლიტების დისოციაციის ხარისხი (ცხრილი 8). აიღეთ ხსნარების სიმკვრივე 1 გ/მლ.
ცხრილი 8 - No8 დავალების პირობები
| ვარიანტი No. | ა | ბ | ვარიანტი No. | ა | ბ |
| 0,01მ H2SO4; 1% NaOH | 0.35% NH4OH | ||||
| 0.01 MCa(OH) 2; 2% HNO3 | 1% CH3COOH | 0.04მ H2SO4; 4% NaOH | 1% NH4OH | ||
| 0.5 მ HClO4; 1% Ba(OH)2 | 0.98% H3PO4 | 0,7მ HClO4; 4%Ba(OH)2 | 3% H3PO4 | ||
| 0.02 მ LiOH; 0.3% HNO3 | 0.34% H2S | 0.06 მ LiOH; 0.1% HNO3 | 1.36% H2S | ||
| 0.1 მ HMnO4; 0.1% KOH | 0.031% H2CO3 | 0.2 მ HMnO4; 0.2% KOH | 0.124% H 2 CO 3 | ||
| 0,4მ HCl; 0.08%Ca(OH)2 | 0.47% HNO2 | 0,8 MHCl; 0.03%Ca(OH)2 | 1.4% HNO2 | ||
| 0.05M NaOH; 0.81% HBr | 0,4% H2SO3 | 0,07 მ NaOH; 3.24% HBr | 1.23% H2SO3 | ||
| 0.02 მ Ba(OH) 2; 0.13%HI | 0.2% HF | 0.05 მ Ba(OH) 2; 2.5% HI | 2% HF | ||
| 0.02მ H2SO4; 2% NaOH | 0,7% NH4OH | 0.06MH 2SO4; 0.8% NaOH | 5% CH3COOH | ||
| 0,7მ HClO4; 2%Ba(OH)2 | 1.96% H3PO4 | 0.08მ H2SO4; 3% NaOH | 4% H3PO4 | ||
| 0.04 მლლიოჰ; 0.63% HNO 3 | 0.68% H2S | 0.008 MHI; 1.7%Ba(OH)2 | 3.4% H2S | ||
| 0.3MHMnO4; 0.56%KOH | 0.062% H2CO3 | 0.08 მ LiOH; 1.3% HNO3 | 0,2% H2CO3 | ||
| 0,6მ HCl; 0.05%Ca(OH)2 | 0.94% HNO2 | 0.01 მ HMnO4; 1% KOH | 2.35% HNO2 | ||
| 0,03 მ NaOH; 1.62% HBr | 0,82% H2SO3 | 0.9MHCl; 0.01%Ca(OH)2 | 2% H2SO3 | ||
| 0.03 მ Ba(OH) 2; 1.26%HI | 0.5% HF | 0.09M NaOH; 6.5% HBr | 5% HF | ||
| 0.03მ H2SO4; 0.4% NaOH | 3% CH3COOH | 0.1 მ Ba(OH) 2; 6.4% გამარჯობა | 6% CH3COOH | ||
| 0.002 MHI; 3% Ba(OH)2 | 1% HF | 0.04 MH 2SO 4; 1.6% NaOH | 3.5% NH4OH | ||
| 0.005 MHBr; 0.24% LiOH | 1.64% H2SO3 | 0.001 მ HI; 0.4%Ba(OH)2 | 5% H3PO4 |
მაგალითი 7.5 200 მლ 0,2 M H 2 SO 4 ხსნარი და 300 მლ 0,1 მ NaOH ხსნარი შერეულია. გამოთვალეთ მიღებული ხსნარის pH და ამ ხსნარში Na + და SO 4 2– იონების კონცენტრაციები.
მივიყვანოთ რეაქციის განტოლება H 2 SO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + 2 H 2 O შემოკლებულ იონურ-მოლეკულურ ფორმაზე: H + + OH - → H 2 O.
იონ-მოლეკულური რეაქციის განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ მხოლოდ H + და OH - იონები შედიან რეაქციაში და ქმნიან წყლის მოლეკულას. იონები Na + და SO 4 2– არ მონაწილეობენ რეაქციაში, ამიტომ მათი რაოდენობა რეაქციის შემდეგ იგივეა, რაც რეაქციამდე.
რეაქციამდე ნივთიერებების რაოდენობის გამოთვლა:
n (H 2 SO 4) \u003d 0,2 მოლი / ლ × 0,1 ლ \u003d 0,02 მოლი \u003d n (SO 4 2-);
n (H +) \u003d 2 × n (H 2 SO 4) \u003d 2 × 0.02 მოლი \u003d 0.04 მოლი;
n (NaOH) \u003d 0,1 მოლი / ლ 0,3 ლ \u003d 0,03 მოლი \u003d n (Na +) \u003d n (OH -).
OH იონები - - დეფიციტი; ისინი სრულად რეაგირებენ. მათთან ერთად, იგივე რაოდენობა (ანუ 0,03 მოლი) H + იონები რეაგირებს.
რეაქციის შემდეგ იონების რაოდენობის გამოთვლა:
n (H +) \u003d n (H +) რეაქციამდე - n (H +) რეაგირება \u003d 0,04 მოლი - 0,03 მოლი \u003d 0,01 მოლი;
n(Na +) = 0,03 მოლი; n(SO 4 2–) = 0.02 მოლი.
რადგან განზავებული ხსნარები შერეულია
V საერთო. "H 2 SO 4 + V ხსნარი NaOH" 200 მლ + 300 მლ \u003d 500 მლ \u003d 0.5 ლ.
C(Na +) = n(Na +) / Vtot. \u003d 0,03 მოლი: 0,5 ლ \u003d 0,06 მოლი / ლ;
C(SO 4 2-) = n(SO 4 2-) / Vtot. \u003d 0,02 მოლი: 0,5 ლ \u003d 0,04 მოლი / ლ;
C(H +) = n(H +) / Vtot. \u003d 0,01 მოლი: 0,5 ლ \u003d 0,02 მოლი / ლ;
pH \u003d -lg C (H +) \u003d -lg 2 10 -2 \u003d 1.699.
დავალება ნომერი 9
გამოთვალეთ მჟავა ნარჩენების ლითონის კათიონებისა და ანიონების pH და მოლური კონცენტრაცია ხსნარში, რომელიც წარმოიქმნება ძლიერი მჟავას ხსნარის ტუტე ხსნართან შერევით (ცხრილი 9).
ცხრილი 9 - No9 დავალების პირობები
| ვარიანტი No. | ვარიანტი No. | მჟავა და ტუტე ხსნარების მოცულობა და შემადგენლობა | |
| 300 მლ 0,1 მ NaOH და 200 მლ 0,2 მ H 2 SO 4 | |||
| 2 ლ 0,05 მ Ca(OH) 2 და 300 მლ 0,2 მ HNO 3 | 0,5 ლ 0,1 M KOH და 200 მლ 0,25 M H 2 SO 4 | ||
| 700 მლ 0,1 მ KOH და 300 მლ 0,1 მ H 2 SO 4 | 1 ლ 0,05 M Ba(OH) 2 და 200 მლ 0,8 M HCl | ||
| 80 მლ 0,15 M KOH და 20 მლ 0,2 M H 2 SO 4 | 400 მლ 0,05 მ NaOH და 600 მლ 0,02 მ H 2 SO 4 | ||
| 100 მლ 0.1 M Ba(OH) 2 და 20 მლ 0.5 M HCl | 250 მლ 0,4 მ KOH და 250 მლ 0,1 მ H 2 SO 4 | ||
| 700 მლ 0,05 მ NaOH და 300 მლ 0,1 მ H 2 SO 4 | 200 მლ 0,05 მ Ca(OH) 2 და 200 მლ 0,04 მ HCl | ||
| 50 მლ 0,2 M Ba(OH) 2 და 150 მლ 0,1 M HCl | 150 მლ 0,08 მ NaOH და 350 მლ 0,02 მ H 2 SO 4 | ||
| 900 მლ 0,01 მ KOH და 100 მლ 0,05 მ H 2 SO 4 | 600 მლ 0,01 M Ca(OH) 2 და 150 მლ 0,12 M HCl | ||
| 250 მლ 0,1 მ NaOH და 150 მლ 0,1 მ H 2 SO 4 | 100 მლ 0.2 M Ba(OH) 2 და 50 მლ 1 M HCl | ||
| 1 ლ 0,05 M Ca (OH) 2 და 500 მლ 0,1 M HNO 3 | 100 მლ 0,5 მ NaOH და 100 მლ 0,4 მ H 2 SO 4 | ||
| 100 მლ 1 მ NaOH და 1900 მლ 0.1 მ H 2 SO 4 | 25 მლ 0,1 მ KOH და 75 მლ 0,01 მ H 2 SO 4 | ||
| 300 მლ 0.1 M Ba(OH) 2 და 200 მლ 0.2 M HCl | 100 მლ 0.02 M Ba(OH) 2 და 150 მლ 0.04 M HI | ||
| 200 მლ 0,05 მ KOH და 50 მლ 0,2 მ H 2 SO 4 | 1 ლ 0,01 მ Ca (OH) 2 და 500 მლ 0,05 მ HNO 3 | ||
| 500მლ 0.05M Ba(OH) 2 და 500მლ 0.15M HI | 250 მლ 0.04 M Ba(OH) 2 და 500 მლ 0.1 M HCl | ||
| 1 ლ 0,1 მ KOH და 2 ლ 0,05 მ H 2 SO 4 | 500 მლ 1 მ NaOH და 1500 მლ 0.1 მ H 2 SO 4 | ||
| 250მლ 0.4M Ba(OH) 2 და 250მლ 0.4M HNO 3 | 200 მლ 0.1 M Ba(OH) 2 და 300 მლ 0.2 M HCl | ||
| 80 მლ 0,05 მ KOH და 20 მლ 0,2 მ H 2 SO 4 | 50 მლ 0,2 მ KOH და 200 მლ 0,05 მ H 2 SO 4 | ||
| 300 მლ 0.25 M Ba(OH) 2 და 200 მლ 0.3 M HCl | 1 ლ 0,03 მ Ca (OH) 2 და 500 მლ 0,1 მ HNO 3 |
მარილის ჰიდროლიზი
როდესაც რაიმე მარილი წყალში იხსნება, ეს მარილი იშლება კატიონებად და ანიონებად. თუ მარილი წარმოიქმნება ძლიერი ფუძე კატიონისა და სუსტი მჟავა ანიონის მიერ (მაგალითად, კალიუმის ნიტრიტი KNO 2), მაშინ ნიტრიტის იონები შეუერთდებიან H + იონებს, იშლებიან მათ წყლის მოლეკულებისგან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სუსტი აზოტის მჟავა. . ამ ურთიერთქმედების შედეგად ხსნარში წონასწორობა დამყარდება:
NO 2 - + HOH ⇆ HNO 2 + OH -
KNO 2 + HOH ⇆ HNO 2 + KOH.
ამრიგად, OH იონების სიჭარბე ჩნდება ანიონის მიერ ჰიდროლიზებული მარილის ხსნარში (საშუალების რეაქცია ტუტეა; pH > 7).
თუ მარილი წარმოიქმნება სუსტი ფუძის კატიონით და ძლიერი მჟავა ანიონით (მაგალითად, ამონიუმის ქლორიდი NH 4 Cl), მაშინ სუსტი ფუძის NH 4 + კატიონები გამოყოფენ OH იონებს - წყლის მოლეკულებიდან და წარმოქმნიან სუსტად დისოციაციას. ელექტროლიტი - ამონიუმის ჰიდროქსიდი 1.
NH 4 + + HOH ⇆ NH 4 OH + H + .
NH 4 Cl + HOH ⇆ NH 4 OH + HCl.
H + იონების ჭარბი რაოდენობა ჩნდება კატიონის მიერ ჰიდროლიზებული მარილის ხსნარში (საშუალების რეაქცია არის მჟავე pH< 7).
მარილის ჰიდროლიზის დროს, რომელიც წარმოიქმნება სუსტი ფუძის კატიონით და სუსტი მჟავა ანიონით (მაგალითად, ამონიუმის ფტორიდი NH 4 F), სუსტი ფუძე კათიონები NH 4 + უკავშირდებიან OH - იონებს, ყოფენ მათ წყლის მოლეკულებიდან და სუსტი მჟავა ანიონები F - უკავშირდებიან H + იონებს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება სუსტი ფუძე NH 4 OH და სუსტი მჟავა HF: 2
NH 4 + + F - + HOH ⇆ NH 4 OH + HF
NH 4 F + HOH ⇆ NH 4 OH + HF.
ნიადაგის რეაქცია მარილის ხსნარში, რომელიც ჰიდროლიზდება როგორც კატიონის, ასევე ანიონის მიერ, განისაზღვრება იმით, თუ რომელია ჰიდროლიზის შედეგად წარმოქმნილი სუსტად დისოციაციური ელექტროლიტები უფრო ძლიერი (ეს შეიძლება ნახოთ დისოციაციის მუდმივების შედარებით). NH 4 F-ის ჰიდროლიზის შემთხვევაში, გარემო იქნება მჟავე (pH<7), поскольку HF – более сильный электролит, чем NH 4 OH: KNH 4 OH = 1,8·10 –5 < K H F = 6,6·10 –4 .
ამრიგად, ჰიდროლიზი (ანუ დაშლა წყლით) განიცდის წარმოქმნილ მარილებს:
- ძლიერი ფუძის კატიონი და სუსტი მჟავის ანიონი (KNO 2, Na 2 CO 3, K 3 PO 4);
- სუსტი ფუძის კატიონი და ძლიერი მჟავის ანიონი (NH 4 NO 3, AlCl 3, ZnSO 4);
- სუსტი ფუძის კატიონი და სუსტი მჟავის ანიონი (Mg (CH 3 COO) 2, NH 4 F).
სუსტი ფუძეების კათიონები და/ან სუსტი მჟავების ანიონები ურთიერთქმედებენ წყლის მოლეკულებთან; ძლიერი ფუძეების კათიონებითა და ძლიერი მჟავების ანიონებით წარმოქმნილი მარილები არ განიცდიან ჰიდროლიზს.
გამრავლებული დამუხტული კათიონებითა და ანიონებით წარმოქმნილი მარილების ჰიდროლიზი ეტაპობრივად მიმდინარეობს; ქვემოთ, კონკრეტული მაგალითები გვიჩვენებს მსჯელობის თანმიმდევრობას, რომელიც რეკომენდებულია ასეთი მარილების ჰიდროლიზის განტოლებების შედგენისას.
შენიშვნები
1. როგორც უკვე აღვნიშნეთ (იხ. შენიშვნა 2 მე-5 გვერდზე) არსებობს ალტერნატიული შეხედულება, რომ ამონიუმის ჰიდროქსიდი არის ძლიერი ბაზა. გარემოს მჟავა რეაქცია ძლიერი მჟავებით წარმოქმნილ ამონიუმის მარილების ხსნარებში, მაგალითად, NH 4 Cl, NH 4 NO 3, (NH 4) 2 SO 4, ამ მიდგომით აიხსნება ამონიუმის დისოციაციის შექცევადი პროცესით. იონი NH 4 + ⇄ NH 3 + H + ან უფრო ზუსტად NH 4 + + H 2 O ⇄ NH 3 + H 3 O +.
2. თუ ამონიუმის ჰიდროქსიდი განიხილება ძლიერ ფუძედ, მაშინ სუსტი მჟავებით წარმოქმნილ ამონიუმის მარილების ხსნარებში, მაგალითად, NH 4 F, გასათვალისწინებელია წონასწორობა NH 4 + + F - ⇆ NH 3 + HF, რომელშიც არის კონკურენცია H + იონისთვის ამიაკის მოლეკულებსა და სუსტ მჟავას ანიონებს შორის.
მაგალითი 8.1ჩაწერეთ ნატრიუმის კარბონატის ჰიდროლიზის რეაქციების განტოლებები მოლეკულური და იონ-მოლეკულური ფორმით. მიუთითეთ ხსნარის pH (pH>7, pH<7 или pH=7).
1. მარილის დისოციაციის განტოლება: Na 2 CO 3 ® 2Na + + CO 3 2–
2. მარილი წარმოიქმნება ძლიერი ფუძის NaOH-ის კათიონებით (Na +) და სუსტი მჟავის ანიონი (CO 3 2–). H2CO3. ამრიგად, მარილი ჰიდროლიზდება ანიონზე:
CO 3 2– + HOH ⇆ ... .
ჰიდროლიზი უმეტეს შემთხვევაში მიმდინარეობს შექცევადად (ნიშანი ⇄); ჰიდროლიზის პროცესში მონაწილე 1 იონისთვის აღირიცხება 1 HOH მოლეკულა .
3. უარყოფითად დამუხტული კარბონატის CO 3 2– იონები უკავშირდებიან დადებითად დამუხტულ H + იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებისგან და წარმოქმნიან ჰიდროკარბონატულ HCO 3 – იონებს; ხსნარი გამდიდრებულია OH იონებით - (ტუტე გარემო; pH> 7):
CO 3 2– + HOH ⇆ HCO 3 – + OH – .
ეს არის Na 2 CO 3 ჰიდროლიზის პირველი ეტაპის იონ-მოლეკულური განტოლება.
4. ჰიდროლიზის პირველი ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მივიღოთ განტოლებაში არსებული ყველა CO 3 2– + HOH ⇆ HCO 3 – + OH – ანიონის (CO 3 2–, HCO 3 – და OH –) გაერთიანებით. Na + კათიონებით, რომლებიც ქმნიან მარილებს Na 2 CO 3 , NaHCO 3 და ფუძე NaOH :
Na 2 CO 3 + HOH ⇆ NaHCO 3 + NaOH.
5. პირველ ეტაპზე ჰიდროლიზის შედეგად წარმოიქმნა ჰიდროკარბონატული იონები, რომლებიც მონაწილეობენ ჰიდროლიზის მეორე სტადიაში:
HCO 3 - + HOH ⇆ H 2 CO 3 + OH -
(უარყოფითად დამუხტული ბიკარბონატი HCO 3 - იონები უკავშირდებიან დადებითად დამუხტულ H + იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებისგან).
6. ჰიდროლიზის მეორე ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მიღებულ იქნას HCO 3 - + HOH ⇆ H 2 CO 3 + OH - ანიონების (HCO 3 - და OH -) შეერთებით Na + კათიონებთან განტოლებაში. NaHCO 3 მარილის და NaOH ფუძის წარმოქმნა:
NaHCO 3 + HOH ⇆ H 2 CO 3 + NaOH
CO 3 2– + HOH ⇆ HCO 3 – + OH – Na 2 CO 3 + HOH ⇆ NaHCO 3 + NaOH
HCO 3 - + HOH ⇆ H 2 CO 3 + OH - NaHCO 3 + HOH ⇆ H 2 CO 3 + NaOH.
მაგალითი 8.2ჩაწერეთ ალუმინის სულფატის ჰიდროლიზის რეაქციის განტოლებები მოლეკულური და იონ-მოლეკულური ფორმით. მიუთითეთ ხსნარის pH (pH>7, pH<7 или pH=7).
1. მარილის დისოციაციის განტოლება: Al 2 (SO 4) 3 ® 2Al 3+ + 3SO 4 2–
2. მარილი იქმნება სუსტი ფუძის კათიონები (Al 3+). ძლიერი მჟავის H 2 SO 4 Al (OH) 3 და ანიონები (SO 4 2–). ამიტომ, მარილი ჰიდროლიზდება კატიონზე; 1 HOH მოლეკულა ჩაწერილია 1 Al 3+ იონზე: Al 3+ + HOH ⇆ … .
3. დადებითად დამუხტული Al 3+ იონები უკავშირდებიან უარყოფითად დამუხტულ OH - იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებისგან და წარმოქმნიან ჰიდროქსოალუმინის იონებს AlOH 2+; ხსნარი გამდიდრებულია H + იონებით (მჟავე; pH<7):
Al 3+ + HOH ⇆ AlOH 2+ + H +.
ეს არის Al 2 (SO 4) 3 ჰიდროლიზის პირველი ეტაპის იონ-მოლეკულური განტოლება.
4. ჰიდროლიზის პირველი ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მივიღოთ ყველა Al 3+ + HOH ⇆ AlOH 2+ + H + კატიონის (Al 3+ , AlOH 2+ და H +) SO-სთან განტოლებაში არსებული ყველა კავშირით. 4 2– ანიონები, რომლებიც ქმნიან Al 2 (SO 4) 3, AlOHSO 4 და მჟავას H 2 SO 4 მარილებს:
Al 2 (SO 4) 3 + 2HOH ⇆ 2AlOHSO 4 + H 2 SO 4.
5. პირველ ეტაპზე ჰიდროლიზის შედეგად წარმოიქმნა ჰიდროქსოალუმინის კათიონები AlOH 2+, რომლებიც მონაწილეობენ ჰიდროლიზის მეორე სტადიაში:
AlOH 2+ + HOH ⇆ Al(OH) 2 + + H +
(დადებითად დამუხტული AlOH 2+ იონები უკავშირდებიან უარყოფითად დამუხტულ OH - იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებისგან).
6. ჰიდროლიზის მეორე ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მივიღოთ ყველა AlOH 2+ + HOH ⇆ Al(OH) 2 + + H + კატიონების (AlOH 2+, Al(OH) 2 + და H + შეერთებით. ) წარმოდგენილია SO 4 2– ანიონებთან განტოლებაში, რომლებიც ქმნიან მარილებს AlOHSO 4, (Al (OH) 2) 2 SO 4 და მჟავა H 2 SO 4:
2AlOHSO 4 + 2HOH ⇆ (Al(OH) 2) 2 SO 4 + H 2 SO 4.
7. ჰიდროლიზის მეორე ეტაპის შედეგად წარმოიქმნა დიჰიდროქსოალუმინის კათიონები Al (OH) 2 +, რომლებიც მონაწილეობენ ჰიდროლიზის მესამე სტადიაში:
Al(OH) 2 + + HOH ⇆ Al(OH) 3 + H +
(დადებითად დამუხტული Al(OH) 2 + იონები უკავშირდებიან უარყოფითად დამუხტულ OH - იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებისგან).
8. ჰიდროლიზის მესამე ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მივიღოთ Al(OH) 2 + + HOH ⇆ Al(OH) 3 + H + კატიონების (Al(OH) 2 + და H +) შეერთებით განტოლება SO 4 ანიონებთან 2–, რომლებიც ქმნიან მარილს (Al (OH) 2) 2 SO 4 და მჟავას H 2 SO 4:
(Al(OH) 2) 2 SO 4 + 2HOH ⇆ 2Al(OH) 3 + H 2 SO 4
ამ მოსაზრებების შედეგად ვიღებთ შემდეგ ჰიდროლიზის განტოლებებს:
Al 3+ + HOH ⇆ AlOH 2+ + H + Al 2 (SO 4) 3 + 2HOH ⇆ 2AlOHSO 4 + H 2 SO 4
AlOH 2+ + HOH ⇆ Al(OH) 2 + + H + 2AlOHSO 4 + 2HOH ⇆ (Al(OH) 2) 2 SO 4 + H 2 SO 4
Al(OH) 2 + + HOH ⇆ Al(OH) 3 + H + (Al(OH) 2) 2 SO 4 + 2HOH ⇆ 2Al(OH) 3 + H 2SO 4.
მაგალითი 8.3მოლეკულური და იონ-მოლეკულური ფორმით ჩაწერეთ ამონიუმის ორთოფოსფატის ჰიდროლიზის რეაქციების განტოლებები. მიუთითეთ ხსნარის pH (pH>7, pH<7 или pH=7).
1. მარილის დისოციაციის განტოლება: (NH 4) 3 PO 4 ® 3NH 4 + + PO 4 3–
2. მარილი იქმნება სუსტი ფუძის კათიონები (NH 4 +). NH4OH და ანიონები
(PO 4 3–) სუსტი მჟავა H3PO4. აქედან გამომდინარე, მარილი ჰიდროლიზებს როგორც კატიონს, ასევე ანიონს : NH 4 + + PO 4 3– +HOH ⇆ … ; ( NH 4 + და PO 4 3– იონების წყვილზე ამ შემთხვევაში ჩაწერილია 1 HOH მოლეკულა ). დადებითად დამუხტული NH 4 + იონები უკავშირდებიან უარყოფითად დამუხტულ OH - იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებს, წარმოქმნიან სუსტ ფუძეს NH 4 OH და უარყოფითად დამუხტული PO 4 3– იონები უკავშირდებიან H + იონებს, ქმნიან წყალბადის ფოსფატის იონებს HPO 4 2. –:
NH 4 + + PO 4 3– + HOH ⇆ NH 4 OH + HPO 4 2–.
ეს არის ჰიდროლიზის პირველი ეტაპის იონ-მოლეკულური განტოლება (NH 4) 3 PO 4 .
4. ჰიდროლიზის პირველი ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მივიღოთ განტოლებაში არსებული ანიონების (PO 4 3–, HPO 4 2–) დაკავშირებით კათიონებთან NH 4 +, რომლებიც წარმოქმნიან მარილებს (NH 4) 3 PO 4. , (NH 4) 2 HPO 4:
(NH 4) 3 PO 4 +HOH ⇆ NH 4 OH + (NH 4) 2 HPO 4.
5. პირველ ეტაპზე ჰიდროლიზის შედეგად წარმოიქმნა ჰიდროფოსფატური ანიონები HPO 4 2–, რომლებიც NH 4 + კატიონებთან ერთად მონაწილეობენ ჰიდროლიზის მეორე სტადიაში:
NH 4 + + HPO 4 2– + HOH ⇆ NH 4 OH + H 2 PO 4 –
(NH 4 + იონები უკავშირდებიან OH - იონებს, HPO 4 2– იონებს - H + იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებისგან, ქმნიან სუსტ ფუძეს NH 4 OH და დიჰიდროფოსფატის იონებს H 2 PO 4 -).
6. ჰიდროლიზის მეორე ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მივიღოთ NH 4 + + HPO 4 2– + HOH ⇆ NH 4 OH + H 2 PO 4 – განტოლებაში არსებული ანიონების (HPO 4 2– და) შეერთებით. H 2 PO 4 –) NH 4 + კათიონებით, ქმნიან მარილებს (NH 4) 2 HPO 4 და NH 4 H 2 PO 4:
(NH 4) 2 HPO 4 +HOH ⇆ NH 4 OH + NH 4 H 2 PO 4.
7. ჰიდროლიზის მეორე ეტაპის შედეგად წარმოიქმნა დიჰიდროფოსფატური ანიონები H 2 PO 4 - რომლებიც NH 4 + კატიონებთან ერთად მონაწილეობენ ჰიდროლიზის მესამე სტადიაში:
NH 4 + + H 2 PO 4 - + HOH ⇆ NH 4 OH + H 3 PO 4
(NH 4 + იონები უკავშირდებიან OH - იონებს, H 2 PO 4 - იონებს H + იონებს, ყოფენ მათ HOH მოლეკულებისგან და წარმოქმნიან სუსტ ელექტროლიტებს NH 4 OH და H 3 PO 4).
8. ჰიდროლიზის მესამე ეტაპის განტოლება მოლეკულური ფორმით შეიძლება მივიღოთ NH 4 + + H 2 PO 4 - + HOH ⇆ NH 4 OH + H 3 PO 4 ანიონების დაკავშირებით, რომლებიც წარმოდგენილია განტოლებაში H 2 PO 4 - და NH 4 + კათიონები და მარილის ფორმირება NH 4 H 2 PO 4:
NH 4 H 2 PO 4 + HOH ⇆ NH 4 OH + H 3 PO 4.
ამ მოსაზრებების შედეგად ვიღებთ შემდეგ ჰიდროლიზის განტოლებებს:
NH 4 + +PO 4 3– +HOH ⇆ NH 4 OH+HPO 4 2– (NH 4) 3 PO 4 +HOH ⇆ NH 4 OH+(NH 4) 2 HPO 4
NH 4 + +HPO 4 2– +HOH ⇆ NH 4 OH+H 2 PO 4 – (NH 4) 2 HPO 4 +HOH ⇆ NH 4 OH+NH 4 H 2 PO 4
NH 4 + +H 2 PO 4 - +HOH ⇆ NH 4 OH + H 3 PO 4 NH 4 H 2 PO 4 +HOH ⇆ NH 4 OH + H 3 PO 4.
ჰიდროლიზის პროცესი ძირითადად პირველ ეტაპზე მიმდინარეობს, ამიტომ მარილის ხსნარში არსებული საშუალების რეაქცია, რომელიც ჰიდროლიზდება როგორც კატიონის, ასევე ანიონის მიერ, განისაზღვრება იმით, თუ რომელია ჰიდროლიზის პირველ ეტაპზე წარმოქმნილი სუსტად დისოციაციური ელექტროლიტებიდან უფრო ძლიერი. . განსახილველ საქმეში
NH 4 + + PO 4 3– + HOH ⇆ NH 4 OH + HPO 4 2–
გარემოს რეაქცია იქნება ტუტე (pH> 7), ვინაიდან HPO 4 2– იონი უფრო სუსტი ელექტროლიტია ვიდრე NH 4 OH: KNH 4 OH = 1.8 10 –5 > KHPO 4 2– = K III H 3 PO 4 = 1,3 × 10 -12 (HPO 4 2– იონის დისოციაცია არის H 3 PO 4 დისოციაცია მესამე ეტაპზე, შესაბამისად KHPO 4 2– \u003d K III H 3 PO 4).
დავალება ნომერი 10
ჩაწერეთ მოლეკულური და იონ-მოლეკულური ფორმით მარილების ჰიდროლიზის რეაქციების განტოლებები (ცხრილი 10). მიუთითეთ ხსნარის pH (pH>7, pH<7 или pH=7).
ცხრილი 10 - No10 დავალების პირობები
| ვარიანტის ნომერი | მარილების სია | ვარიანტის ნომერი | მარილების სია |
| ა) Na 2 CO 3, ბ) Al 2 (SO 4) 3, გ) (NH 4) 3 PO 4 | ა) Al(NO 3) 3, ბ) Na 2 SeO 3, გ) (NH 4) 2 Te | ||
| ა) Na 3 PO 4, ბ) CuCl 2, გ) Al (CH 3 COO) 3 | ა) MgSO 4, ბ) Na 3 PO 4, გ) (NH 4) 2 CO 3 | ||
| ა) ZnSO 4, ბ) K 2 CO 3, გ) (NH 4) 2 S | ა) CrCl 3, ბ) Na 2 SiO 3, გ) Ni (CH 3 COO) 2 | ||
| ა) Cr(NO 3) 3, ბ) Na 2 S, გ) (NH 4) 2 Se | ა) Fe 2 (SO 4) 3, ბ) K 2 S, გ) (NH 4) 2 SO 3 |
ცხრილი 10 გაგრძელდა
| ვარიანტის ნომერი | მარილების სია | ვარიანტის ნომერი | მარილების სია |
| ა) Fe (NO 3) 3, ბ) Na 2 SO 3, გ) Mg (NO 2) 2 | |||
| ა) K 2 CO 3, ბ) Cr 2 (SO 4) 3, გ) Be (NO 2) 2 | ა) MgSO 4, ბ) K 3 PO 4, გ) Cr (CH 3 COO) 3 | ||
| ა) K 3 PO 4, ბ) MgCl 2, გ) Fe (CH 3 COO) 3 | ა) CrCl 3, ბ) Na 2 SO 3, გ) Fe (CH 3 COO) 3 | ||
| ა) ZnCl 2, ბ) K 2 SiO 3, გ) Cr(CH 3 COO) 3 | ა) Fe 2 (SO 4) 3, ბ) K 2 S, გ) Mg (CH 3 COO) 2 | ||
| ა) AlCl 3, ბ) Na 2 Se, გ) Mg (CH 3 COO) 2 | ა) Fe (NO 3) 3, ბ) Na 2 SiO 3, (NH 4) 2 CO 3 | ||
| ა) FeCl 3, ბ) K 2 SO 3, გ) Zn(NO 2) 2 | ა) K 2 CO 3, ბ) Al(NO 3) 3, გ) Ni (NO 2) 2 | ||
| ა) CuSO 4, ბ) Na 3 AsO 4, გ) (NH 4) 2 SeO 3 | ა) K 3 PO 4, ბ) Mg (NO 3) 2, გ) (NH 4) 2 SeO 3 | ||
| ა) BeSO 4, ბ) K 3 PO 4, გ) Ni(NO 2) 2 | ა) ZnCl 2, Na 3 PO 4, გ) Ni (CH 3 COO) 2 | ||
| ა) ბი(NO 3) 3, ბ) K 2 CO 3 გ) (NH 4) 2 S | ა) AlCl 3, ბ) K 2 CO 3, გ) (NH 4) 2 SO 3 | ||
| ა) Na 2 CO 3, ბ) AlCl 3, გ) (NH 4) 3 PO 4 | ა) FeCl 3, ბ) Na 2 S, გ) (NH 4) 2 Te | ||
| ა) K 3 PO 4, ბ) MgCl 2, გ) Al (CH 3 COO) 3 | ა) CuSO 4, ბ) Na 3 PO 4, გ) (NH 4) 2 Se | ||
| ა) ZnSO 4, ბ) Na 3 AsO 4, გ) Mg(NO 2) 2 | ა) BeSO 4, ბ) ბ) Na 2 SeO 3, გ) (NH 4) 3 PO 4 | ||
| ა) Cr(NO 3) 3, ბ) K 2 SO 3, გ) (NH 4) 2 SO 3 | ა) BiCl 3, ბ) K 2 SO 3, გ) Al(CH 3 COO) 3 | ||
| ა) Al(NO 3) 3, ბ) Na 2 Se, გ) (NH 4) 2 CO 3 | ა) Fe(NO 3) 2, ბ) Na 3 AsO 4, გ) (NH 4) 2 S |
ბიბლიოგრაფია
1. Lurie, Yu.Yu. ანალიზური ქიმიის სახელმძღვანელო / Yu.Yu. ლურიე. - მ.: ქიმია, 1989. - 448გვ.
2. რაბინოვიჩი, ვ.ა. მოკლე ქიმიური საცნობარო წიგნი / V.A. რაბინოვიჩი, ზ.ია. ხავინი - ლ.: ქიმია, 1991. - 432გვ.
3. გლინკა, ნ.ლ. ზოგადი ქიმია / ნ.ლ. გლინკა; რედ. ვ.ა. რაბინოვიჩი. - 26 გამოცემა. - ლ.: ქიმია, 1987. - 704გვ.
4. გლინკა, ნ.ლ. ამოცანები და სავარჯიშოები ზოგად ქიმიაში: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის / N.L. გლინკა; რედ. V.A. რაბინოვიჩი და ჰ.მ. რუბინა - 22 ed. - ლ .: ქიმია, 1984. - 264 გვ.
5. ზოგადი და არაორგანული ქიმია: სალექციო ჩანაწერები ტექნოლოგიური სპეციალობების სტუდენტებისთვის: 2 საათში / მოგილევის სახელმწიფო უნივერსიტეტი; ავტ.-სტატ. ვ.ა. ოგოროდნიკოვი. - მოგილევი, 2002. - ნაწილი 1: ქიმიის ზოგადი კითხვები. – 96 გვ.
საგანმანათლებლო გამოცემა
ზოგადი ქიმია
მეთოდური ინსტრუქციები და საკონტროლო ამოცანები
დისტანციური სწავლების ტექნოლოგიური სპეციალობების სტუდენტებისთვის
შემდგენელი: ოგოროდნიკოვი ვალერი ანატოლიევიჩი
რედაქტორი T.L. Mateusz
ტექნიკური რედაქტორი ა.ა. შჩერბაკოვა
ხელმოწერილია დასაბეჭდად. ფორმატი 60´84 1/16
Ოფსეტური ბეჭდვა. ყურსასმენის დრო. Ეკრანის ამოპრინტერება
კონვ. ღუმელი რეი. რედ. ლ. 3.
ტირაჟის ასლები. შეკვეთა.
დაბეჭდილია სარედაქციო და საგამომცემლო განყოფილების რიზოგრაფზე
საგანმანათლებო ინსტიტუტები
"მოგილევის სურსათის სახელმწიფო უნივერსიტეტი"
წყალი არის ძალიან სუსტი ელექტროლიტი, იშლება მცირე რაოდენობით, წარმოქმნის წყალბადის იონებს (H +) და ჰიდროქსიდის იონებს (OH -).
ეს პროცესი შეესაბამება დისოციაციის მუდმივას:
.
ვინაიდან წყლის დისოციაციის ხარისხი ძალიან მცირეა, არადისოცირებული წყლის მოლეკულების წონასწორული კონცენტრაცია საკმარისი სიზუსტით უდრის წყლის მთლიან კონცენტრაციას, ანუ 1000/18 = 5,5 მოლი/დმ 3.
განზავებულ წყალხსნარებში წყლის კონცენტრაცია ოდნავ იცვლება და შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივ მნიშვნელობად. შემდეგ წყლის დისოციაციის მუდმივის გამოხატულება გარდაიქმნება შემდეგნაირად:
.
H + და OH - იონების კონცენტრაციის ნამრავლის ტოლი მუდმივი მუდმივი მნიშვნელობაა და ე.წ წყლის იონური პროდუქტი. სუფთა წყალში 25 ºС, წყალბადის იონების და ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია თანაბარია და არის
ხსნარებს, რომლებშიც წყალბადის იონების და ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია ერთნაირია, ნეიტრალური ხსნარები ეწოდება.
ასე რომ, 25 ºС-ზე
- ნეიტრალური ხსნარი;
> - მჟავე ხსნარი;
< – щелочной раствор.
H + და OH იონების კონცენტრაციის ნაცვლად უფრო მოსახერხებელია საპირისპირო ნიშნით აღებული მათი ათობითი ლოგარითმების გამოყენება; აღინიშნება pH და pOH სიმბოლოებით:
;
.
საპირისპირო ნიშნით აღებული წყალბადის იონების კონცენტრაციის ათობითი ლოგარითმი ე.წ pH მაჩვენებელი(pH) .
წყლის იონებს ზოგიერთ შემთხვევაში შეუძლიათ ურთიერთქმედება გახსნილი ნივთიერების იონებთან, რაც იწვევს ხსნარის შემადგენლობისა და მისი pH-ის მნიშვნელოვან ცვლილებას.
ცხრილი 2
pH მნიშვნელობის (pH) გამოსათვლელი ფორმულები
* დისოციაციის მუდმივების მნიშვნელობები ( კ) ჩამოთვლილია დანართ 3-ში.
გვ კ= -lg კ;
ჰანი, მჟავა; KtOH, ბაზა; KtAn - მარილი.
წყალხსნარების pH-ის გაანგარიშებისას აუცილებელია:
1. განსაზღვრეთ ნივთიერებების ბუნება, რომლებიც ქმნიან ხსნარებს და აირჩიეთ ფორმულა pH-ის გამოსათვლელად (ცხრილი 2).
2. თუ ხსნარში არის სუსტი მჟავა ან ფუძე, იხილეთ საცნობარო წიგნში ან დანართ 3 გვ. კეს კავშირი.
3. განსაზღვრეთ ხსნარის შემადგენლობა და კონცენტრაცია ( თან).
4. ჩაანაცვლეთ მოლური კონცენტრაციის რიცხვითი მნიშვნელობები ( თან) და გვ კ
შეიტანეთ გაანგარიშების ფორმულა და გამოთვალეთ ხსნარის pH.
ცხრილი 2 გვიჩვენებს pH-ის გამოთვლის ფორმულებს ძლიერი და სუსტი მჟავებისა და ფუძეების ხსნარებში, ბუფერულ ხსნარებში და ჰიდროლიზში მყოფი მარილების ხსნარებში.
თუ ხსნარში არის მხოლოდ ძლიერი მჟავა (HAn), რომელიც არის ძლიერი ელექტროლიტი და თითქმის მთლიანად იშლება იონებად. 
, შემდეგ pH (pH)
დამოკიდებული იქნება წყალბადის იონების კონცენტრაციაზე (H +) მოცემულ მჟავაში და განისაზღვრება (1) ფორმულით.
თუ ხსნარში არის მხოლოდ ძლიერი ბაზა, რომელიც არის ძლიერი ელექტროლიტი და თითქმის მთლიანად იშლება იონებად, მაშინ pH (pH) დამოკიდებული იქნება ხსნარში ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაციაზე (OH -) და განისაზღვრება ფორმულით ( 2).
თუ ხსნარში არის მხოლოდ სუსტი მჟავა ან მხოლოდ სუსტი ფუძე, მაშინ ასეთი ხსნარების pH განისაზღვრება ფორმულებით (3), (4).
თუ ხსნარში არის ძლიერი და სუსტი მჟავების ნარევი, მაშინ სუსტი მჟავის იონიზაცია პრაქტიკულად თრგუნავს ძლიერი მჟავას, ამიტომ pH-ის გაანგარიშებისას ასეთ ხსნარებში უგულებელყოფილია სუსტი მჟავების არსებობა და გამოიყენება ძლიერი მჟავებისთვის გამოყენებული გამოთვლის ფორმულა (1). იგივე მსჯელობაა იმ შემთხვევისთვისაც, როცა ხსნარში ძლიერი და სუსტი ფუძეების ნაზავია. pH გამოთვლები ტყვია (2) ფორმულის მიხედვით.
თუ ხსნარში არის ძლიერი მჟავების ან ძლიერი ფუძეების ნარევი, მაშინ pH გამოთვლები ტარდება ძლიერი მჟავებისთვის (1) ან ფუძეების (2) pH-ის გამოთვლის ფორმულების მიხედვით, ადრე შეჯამებულია კომპონენტების კონცენტრაციები. .
თუ ხსნარი შეიცავს ძლიერ მჟავას და მის მარილს, ან ძლიერ ფუძეს და მის მარილს, მაშინ pH დამოკიდებულია მხოლოდ ძლიერი მჟავის ან ძლიერი ფუძის კონცენტრაციაზე და განისაზღვრება ფორმულებით (1) ან (2).
თუ ხსნარში არის სუსტი მჟავა და მისი მარილი (მაგალითად, CH 3 COOH და CH 3 COONa; HCN და KCN) ან სუსტი ფუძე და მისი მარილი (მაგალითად, NH 4 OH და NH 4 Cl), მაშინ ეს ნარევი არის ბუფერული ხსნარიდა pH განისაზღვრება ფორმულებით (5), (6).
თუ ხსნარში არის მარილი, რომელიც წარმოიქმნება ძლიერი მჟავით და სუსტი ფუძით (ჰიდროლიზირებული კატიონით) ან სუსტი მჟავით და ძლიერი ფუძით (ჰიდროლიზებული ანიონით), სუსტი მჟავა და სუსტი ფუძე (ჰიდროლიზებული კატიონით). და ანიონი), შემდეგ ეს მარილები, რომლებიც განიცდიან ჰიდროლიზს, ცვლის pH მნიშვნელობას და გამოთვლა ხორციელდება ფორმულების მიხედვით (7), (8), (9).
მაგალითი 1გამოთვალეთ NH 4 Br მარილის წყალხსნარის pH კონცენტრაციით.
გადაწყვეტილება. 1. წყალხსნარში სუსტი ფუძისა და ძლიერი მჟავის მიერ წარმოქმნილი მარილი ჰიდროლიზდება კატიონის მიერ განტოლებების მიხედვით:
წყალხსნარში წყალბადის იონები (H +) რჩება ჭარბი რაოდენობით.
2. pH-ის გამოსათვლელად ვიყენებთ ფორმულას pH-ის მნიშვნელობის გამოსათვლელად მარილისთვის, რომელიც გადის კატიონის ჰიდროლიზს:
.
სუსტი ფუძის დისოციაციის მუდმივი 
(რ კ = 4,74).
3. ჩაანაცვლეთ რიცხვითი მნიშვნელობები ფორმულაში და გამოთვალეთ pH:
.
მაგალითი 2გამოთვალეთ წყალხსნარის pH, რომელიც შედგება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ნარევისგან, 
მოლ/დმ 3 და კალიუმის ჰიდროქსიდი, 
მოლი/დმ 3.
გადაწყვეტილება. 1. ნატრიუმის ჰიდროქსიდი (NaOH) და კალიუმის ჰიდროქსიდი (KOH) არის ძლიერი ფუძეები, რომლებიც წყალხსნარებში თითქმის მთლიანად იშლება ლითონის კატიონებად და ჰიდროქსიდის იონებად:
2. pH განისაზღვრება ჰიდროქსიდის იონების რაოდენობით. ამისათვის ჩვენ ვაჯამებთ ტუტეების კონცენტრაციებს:
3. ჩვენ ვცვლით გამოთვლილ კონცენტრაციას ფორმულაში (2) ძლიერი ფუძის pH-ის გამოსათვლელად:
მაგალითი 3გამოთვალეთ ბუფერული ხსნარის pH, რომელიც შედგება 0,10 მ ჭიანჭველა მჟავისა და 0,10 მ ნატრიუმის ფორმატისგან, 10-ჯერ განზავებული.
გადაწყვეტილება. 1. ჭიანჭველა მჟავა HCOOH არის სუსტი მჟავა, წყალხსნარში ის მხოლოდ ნაწილობრივ იშლება იონებად, დანართ 3-ში ვხვდებით ჭიანჭველას. 
:
2. ნატრიუმის ფორმატი HCOONa არის მარილი, რომელიც წარმოიქმნება სუსტი მჟავისა და ძლიერი ფუძისგან; ჰიდროლიზდება ანიონის მიერ, ხსნარში ჩნდება ჰიდროქსიდის იონების ჭარბი რაოდენობა:
3. pH-ის გამოსათვლელად ვიყენებთ ფორმულას სუსტი მჟავისა და მისი მარილის მიერ წარმოქმნილი ბუფერული ხსნარების pH მნიშვნელობების გამოსათვლელად, ფორმულის მიხედვით (5)
ჩაანაცვლეთ რიცხვითი მნიშვნელობები ფორმულაში და მიიღეთ
4. ბუფერული ხსნარების pH არ იცვლება განზავებისას. თუ ხსნარი განზავებულია 10-ჯერ, მისი pH დარჩება 3,76-ზე.
მაგალითი 4გამოთვალეთ ძმარმჟავას ხსნარის pH მნიშვნელობა 0,01 მ კონცენტრაციით, რომლის დისოციაციის ხარისხია 4,2%.
გადაწყვეტილება.ძმარმჟავა არის სუსტი ელექტროლიტი.
სუსტი მჟავის ხსნარში იონების კონცენტრაცია უფრო მცირეა, ვიდრე თავად მჟავას კონცენტრაცია და განისაზღვრება როგორც ა∙C.
pH-ის გამოსათვლელად ვიყენებთ ფორმულას (3):
მაგალითი 5 80 სმ 3 0,1 ნ CH 3 COOH ხსნარს დაემატა 20 სმ 3 0,2
n CH 3 COONa ხსნარი. გამოთვალეთ მიღებული ხსნარის pH თუ კ(CH 3 COOH) \u003d 1,75 ∙ 10 -5.
გადაწყვეტილება. 1. თუ ხსნარი შეიცავს სუსტ მჟავას (CH 3 COOH) და მის მარილს (CH 3 COONa), მაშინ ეს არის ბუფერული ხსნარი. ჩვენ ვიანგარიშებთ ამ შემადგენლობის ბუფერული ხსნარის pH-ს ფორმულის მიხედვით (5):
2. საწყისი ხსნარების დრენაჟის შემდეგ მიღებული ხსნარის მოცულობა არის 80 + 20 = 100 სმ 3, შესაბამისად მჟავისა და მარილის კონცენტრაციები ტოლი იქნება:
3. ვცვლით მიღებულ მნიშვნელობებს მჟავისა და მარილის კონცენტრაციით
ფორმულაში
.
მაგალითი 6 200 სმ 3 0,1 N მარილმჟავას ხსნარს დაემატა 200 სმ 3 0,2 N კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარი, განსაზღვრეთ მიღებული ხსნარის pH.
გადაწყვეტილება. 1. ნეიტრალიზაციის რეაქცია ხდება მარილმჟავას (HCl) და კალიუმის ჰიდროქსიდს (KOH) შორის, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კალიუმის ქლორიდი (KCl) და წყალი:
HCl + KOH → KCl + H 2 O.
2. განსაზღვრეთ მჟავისა და ფუძის კონცენტრაცია:
რეაქციის მიხედვით, HCl და KOH რეაგირებენ როგორც 1: 1, შესაბამისად, ასეთ ხსნარში KOH რჩება ჭარბი კონცენტრაციით 0,10 - 0,05 = 0,05 მოლ / დმ 3. ვინაიდან KCl მარილი არ განიცდის ჰიდროლიზს და არ ცვლის წყლის pH-ს, ამ ხსნარში ჭარბად არსებული კალიუმის ჰიდროქსიდი გავლენას მოახდენს pH-ის მნიშვნელობაზე. KOH არის ძლიერი ელექტროლიტი, ჩვენ ვიყენებთ ფორმულას (2) pH-ის გამოსათვლელად:
135. რამდენ გრამ კალიუმის ჰიდროქსიდს შეიცავს 10 დმ 3 ხსნარი, რომლის pH არის 11?
136. ერთი ხსნარის წყალბადის ინდექსი (pH) არის 2, ხოლო მეორის 6. რომელი ხსნარის 1 დმ 3-შია წყალბადის იონების კონცენტრაცია მეტი და რამდენჯერ?
137. მიუთითეთ გარემოს რეაქცია და იპოვეთ კონცენტრაცია და იონები ხსნარებში, რომელთა pH არის: ა) 1,6; ბ) 10.5.
138. გამოთვალეთ ხსნარების pH, რომლებშიც კონცენტრაციაა (მოლ/დმ 3): ა) 2,0 ∙ 10 -7; ბ) 8,1∙10 -3; გ) 2,7∙10 -10.
139. გამოთვალეთ ხსნარების pH, რომლებშიც იონების კონცენტრაციაა (მოლ/დმ 3): ა) 4,6 ∙ 10 -4; ბ) 8,1∙10 -6; გ) 9,3∙10 -9.
140. გამოთვალეთ მონოფუძე მჟავას (NAn) მოლური კონცენტრაცია ხსნარში, თუ: ა) pH = 4, α = 0,01; ბ) pH = 3, α = 1%; გ) pH = 6,
α = 0.001.
141. გამოთვალეთ ძმარმჟავას 0,01 N ხსნარის pH, რომელშიც მჟავას დისოციაციის ხარისხია 0,042.
142. გამოთვალეთ სუსტი ელექტროლიტების შემდეგი ხსნარების pH:
ა) 0,02 M NH 4 OH; ბ) 0,1 მ HCN; გ) 0,05 N HCOOH; დ) 0,01 მ CH3COOH.
143. როგორია ძმარმჟავას ხსნარის კონცენტრაცია, რომლის pH არის 5,2?
144. განსაზღვრეთ ჭიანჭველა მჟავის ხსნარის (HCOOH) მოლური კონცენტრაცია, რომლის pH არის 3,2 ( კ HCOOH = 1,76∙10 -4).
145. იპოვეთ CH 3 COOH დისოციაციის ხარისხი (%) და 0,1 M ხსნარი, თუ ძმარმჟავას დისოციაციის მუდმივია 1,75∙10 -5.
146. გამოთვალეთ H 2 SO 4 0,01 M და 0,05 N ხსნარების pH.
147. გამოთვალეთ H 2 SO 4 ხსნარის pH მჟავას მასური წილით 0,5% ( ρ = 1,00 გ/სმ3).
148. გამოთვალეთ კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარის pH, თუ ხსნარის 2 დმ 3 შეიცავს 1,12 გ KOH-ს.
149. გამოთვალეთ და 0,5 მ ამონიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარის pH. \u003d 1.76 10 -5.
150. გამოთვალეთ ხსნარის pH, რომელიც მიღებულია 500 სმ 3 0,02 M CH 3 COOH 0,2 M CH 3 COOK თანაბარი მოცულობის შერევით.
151. განსაზღვრეთ ბუფერული ნარევის pH, რომელიც შეიცავს NH 4 OH და NH 4 Cl ხსნარების თანაბარ მოცულობას 5,0% მასური წილადებით.
152. გამოთვალეთ თანაფარდობა, რომელშიც უნდა იყოს შერეული ნატრიუმის აცეტატი და ძმარმჟავა, რათა მივიღოთ ბუფერული ხსნარი pH = 5.
153. რომელ წყალხსნარშია დისოციაციის ხარისხი უდიდესი: ა) 0,1 M CH 3 COOH; ბ) 0,1 მ HCOOH; გ) 0,1 M HCN?
154. გამოიტანეთ pH-ის გამოთვლის ფორმულა: ა) აცეტატის ბუფერული ნარევი; ბ) ამიაკის ბუფერული ნარევი.
155. გამოთვალეთ HCOOH ხსნარის მოლური კონცენტრაცია, რომელსაც აქვს pH = 3.
156. როგორ შეიცვლება pH წყალში ორჯერ განზავების შემთხვევაში: ა) 0,2 მ HCl ხსნარი; ბ) CH 3 COOH 0,2 მ ხსნარი; გ) ხსნარი, რომელიც შეიცავს 0,1 M CH 3 COOH და 0,1 M CH 3 COOHa?
157*. 0,1 N ძმარმჟავას ხსნარი განეიტრალდა 0,1 N ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარით მისი თავდაპირველი კონცენტრაციის 30%-მდე. განსაზღვრეთ მიღებული ხსნარის pH. 
158*. 300 სმ 3 0,2 მ ჭიანჭველა მჟავის ხსნარამდე ( კ\u003d 1.8 10 -4) დაემატა 50 სმ 3 0.4 M NaOH ხსნარს. გაზომეს pH და შემდეგ ხსნარი განზავდეს 10-ჯერ. გამოთვალეთ განზავებული ხსნარის pH.
159*. ძმარმჟავას 500 სმ 3 0,2 მ ხსნარამდე ( კ\u003d 1.8 ∙ 10 -5) დაემატა 100 სმ 3 0.4 M NaOH ხსნარს. გაზომეს pH და შემდეგ ხსნარი განზავდეს 10-ჯერ. გამოთვალეთ განზავებული ხსნარის pH, ჩაწერეთ ქიმიური რეაქციის განტოლებები.
160*. საჭირო pH მნიშვნელობის შესანარჩუნებლად, ქიმიკოსმა მოამზადა ხსნარი: 200 სმ 3 0,4 მ ჭიანჭველა მჟავის ხსნარს, მან დაუმატა 10 სმ 3 0,2% KOH ხსნარი. გვ\u003d 1 გ / სმ 3) და მიღებული მოცულობა განზავებულია 10-ჯერ. რა არის ხსნარის pH მნიშვნელობა? ( კ HCOOH = 1,8∙10 -4).
ძლიერი მჟავები და ფუძეები(ცხრილი 2.1) ნახევარი
ამიტომ წყალბადის იონების და ჰიდროქსილის იონების კონცენტრაცია ტოლია
ძლიერი ელექტროლიტის საერთო კონცენტრაცია.
ძლიერებისთვის საფუძველი : [ OH - ] = C მძლიერებისთვის მჟავები: [ H + ] = Სმ.
ცხრილი 2.1
ძლიერი ელექტროლიტები
სუსტი ელექტროლიტიჩვეულებრივ განიხილება ქიმიური ნაერთები, რომელთა მოლეკულები, თუნდაც ძალიან განზავებულ ხსნარებში, სრულად არ იშლება იონებად. დეციმოლარული ხსნარებისთვის (0,1 მ) სუსტი ელექტროლიტების დისოციაციის ხარისხი 3%-ზე ნაკლებია. სუსტი ელექტროლიტების მაგალითები: ყველა ორგანული მჟავა, ზოგიერთი არაორგანული მჟავა (მაგ. H 2 S, HCN), უმეტესი ჰიდროქსიდები (მაგ. Zn(OH) 2, Cu(OH) 2).
გადაწყვეტილებისთვის სუსტი მჟავებიწყალბადის იონების კონცენტრაცია ხსნარში გამოითვლება ფორმულით:
სადაც: Kc არის სუსტი მჟავის დისოციაციის მუდმივი; Ck არის მჟავის კონცენტრაცია, mol/dm3.
გადაწყვეტილებისთვის სუსტი ბაზებიჰიდროქსილის იონების კონცენტრაცია გამოითვლება ფორმულით:
სადაც: Co არის სუსტი ფუძის დისოციაციის მუდმივი; ფიჭვი არის საბაზისო კონცენტრაცია, მოლ/დმ 3.
ცხრილი 2.2
სუსტი მჟავებისა და ფუძეების დისოციაციის მუდმივები 25 °C ტემპერატურაზე
|
დისოციაციის მუდმივი, cd |
|
2.2. ინდივიდუალური ამოცანის ამოხსნის მაგალითები
მაგალითი #1.
სამუშაო პირობა:განსაზღვრეთწყალბადის და ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია ხსნარში, თუ pH = 5.5.
გადაწყვეტილება
წყალბადის იონების კონცენტრაცია გამოითვლება ფორმულით:
[H +] \u003d 10 -pH
[H +] \u003d 10 -5.5 \u003d 3.16 10 -6 მოლი / დმ 3
ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია გამოითვლება ფორმულით:
10 -rOH
pOH \u003d 14 - pH \u003d 14 - 5.5 \u003d 8.5
10 -8,5 \u003d 3 10 -9 მოლი / დმ 3
მაგალითი #2.
სამუშაო პირობა:გამოთვალეთ 0,001 M HCl ხსნარის pH.
გადაწყვეტილება
მჟავა HC1 არის ძლიერი ელექტროლიტი (ცხრილი 2.1) და განზავებულ ხსნარებში თითქმის მთლიანად იშლება იონებად:
HC1⇄ H + + C1 -
ამრიგად, იონების კონცენტრაცია [H +] უდრის მჟავის მთლიან კონცენტრაციას: [H +] \u003d Cm \u003d 0.001 M.
[H +] \u003d 0,001 \u003d 1 10 -3 მოლი / დმ 3
pH \u003d - lg \u003d - lg 1 10 -3 \u003d 3
მაგალითი #3
სამუშაო პირობა:გამოთვალეთ 0,002 M NaOH ხსნარის pH.
გადაწყვეტილება
NaOH ბაზა არის ძლიერი ელექტროლიტი (ცხრილი 2.1) და განზავებულ ხსნარებში თითქმის მთლიანად იშლება იონებად:
NaOH ⇄Na + +OH -
ამიტომ ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია უდრის ფუძის მთლიან კონცენტრაციას: [OH - ]= სმ = 0.002 მ.
pOH \u003d - lg [OH -] \u003d - lgSm \u003d - lg 2 10 -3 \u003d 2.7
pH = 14 - 2.7 = 11.3
მაგალითი ნომერი 4.
სამუშაო პირობა:გამოთვალეთ 0,04 M NH ხსნარის pH 4 ოჰ,თუ დისოციაციის მუდმივი Kd( NH 4 ოჰ) = 1.79 10 -5 (ცხრილი 2.2).
გადაწყვეტილება
დამფუძნებელი NH 4 ოჰარის სუსტი ელექტროლიტი და განზავებულ ხსნარებში ძალიან მცირედ იშლება იონებად.
ჰიდროქსილის იონების კონცენტრაცია [OH - ] სუსტი ფუძის ხსნარში გამოითვლება ფორმულით:
pOH \u003d - lg [OH - ] \u003d - lg 8.5 10 -2 \u003d 1.1
ფორმულის საფუძველზე: pH + pOH = 14, ჩვენ ვპოულობთ ხსნარის pH-ს:
pH = 14 - pOH = 14 - 1.1 = 12.9
მაგალითი ნომერი 5.
სამუშაო პირობა:გამოთვალეთ pHძმარმჟავას 0,17 M ხსნარი (CH 3 COOH), თუ დისოციაციის მუდმივი Kd (CH 3 COOH) = 1,86 10 -5 (ცხრილი 2.2).
გადაწყვეტილება
მჟავა CH 3 COOH არის სუსტი ელექტროლიტი და განზავებულ ხსნარებში ძალიან ოდნავ იშლება იონებად.
წყალბადის იონების კონცენტრაცია სუსტ მჟავას ხსნარში გამოითვლება ფორმულით:
pH-ის გაანგარიშებახსნარი ფორმულის მიხედვით: pH = - lg
pH \u003d - lg 1.78 10 -3 \u003d 2.75
2.3. ინდივიდუალური დავალებები
სამუშაო პირობები (ცხრილი 2.3):
დავალება ნომერი 1.გამოთვალეთ წყალბადის და ჰიდროქსიდის იონების კონცენტრაცია ხსნარში გარკვეული pH მნიშვნელობით (იხ. მაგალითი No1);
დავალება ნომერი 2.გამოთვალეთ ძლიერი ელექტროლიტური ხსნარის (მჟავა, ფუძე) pH მოცემულ კონცენტრაციაზე (იხ. მაგალითი No2, 3);
დავალება ნომერი 3.გამოთვალეთ სუსტი ელექტროლიტური ხსნარის (მჟავა, ფუძე) pH მოცემულ კონცენტრაციაზე (იხ. მაგალითი No4, 5).
ცხრილი 2.3
შესწავლილი წყლის შემადგენლობა
|
დავალებები |
სამუშაო პირობები: |
||||
|
დავალება ნომერი 1 |
დავალება ნომერი 2 |
დავალება ნომერი 3 |
|||
|
ძლიერი ელექტროლიტი |
კონცენტრაცია, სმ |
ელექტროლიტი |
კონცენტრაცია, სმ |
||
მაგიდის გაგრძელება. 2.3
