Asosiy kontent

Kimyo

Course: Kimyo > Unit 13

Lesson 2: Kislota-asos muvozanati

Kuchsiz kislota-asos muvozanati

Kuchsiz kislota va asoslarning dissotsilanish reaksiyasi va uning muvozanat doimiysiga bogʻliqligi, Kk va Ka. Kk va Ka ning pH ga bogʻliqligi va dissotsilanish darajasini aniqlash.

Asosiy tushunchalar:

Bir negizli, kuchsiz kislotaning $HK$ ‍ tutash asosi bilan umumiy muvozanat konstantasi quyidagicha boʻladi:

$K_{k} = \frac{[H_{3} O^{+}] [K^{-}]}{[HK]}$ ‍

Kislotaning dissotsilanish konstantasi $K_{k}$ ‍ kuchsiz kislotaning dissotsilanish darajasini koʻrsatadi. $K_{k}$ ‍ qiymati qanchalik katta boʻlsa, kislota shunchalik kuchli va aksincha.
Kuchsiz asosning tutash kislotasi bilan muvozanat doimiysi ifodasi quyidagicha boʻladi:

$K_{a} = \frac{[{AH}^{+}] [{OH}^{-}]}{[A]}$ ‍

Asosning dissotsilanish domiysi (yoki asosning ionlanish doimiysi) $K_{a}$ ‍ kuchsiz asosning ionlanish darajasini koʻrsatadi. $K_{a}$ ‍ qanchalik katta boʻlsa, asos shunchalik kuchli boʻladi va aksincha.

Kuchli va kuchsiz asos-kislotalar

Kuchli kislota va asoslar eritmada toʻliq ionlarga ajraladigan moddalar hisoblanadi. Kuchsiz kislota va asoslar esa qisman ionlanadi va bu reaksiya qaytar jarayon hisoblanadi. Kuchsiz asos va kislotalarning eritmalarida turli zaryadlangan ionlar va zaryadsiz zarrachalar dinamik muvozanat holatida boʻladi.

Ushbu mavzuda kislota va asoslarning dissotsilanish reaksiyalarini hamda shu reaksiyalarga tegishli muvozanat doimiylarini muhokama qilamiz:

K_{k}

– kislotaning dissotsilanish doimiysi va

K_{a}

– asosning dissotsilanish doimiysi.

Quyidagi bilan boshlab olamiz: kislota kuchi va $pH$ ‍ ni taqqoslash

1-masala: bir xil konsentratsiyali kuchsiz va kuchli kislotalar

Bizda 2 ta suvli eritma bor:

2, 0 M

li ftorid kislota (

HF (s . e .)

) va

2, 0 M

bromid kislota (

HBr (s . e .)

) eritmasi. Qaysi eritmaning

pH

qiymati kichikroq?

[Menga yordam kerak!!]

2-masala: turli konsentratsiyali kuchli va kuchsiz kislotalar

2, 0 M

li ftorid kislota (

HF (s . e .)

) va

1, 0 M

li bromid kislota (

HBr (s . e .)

) eritmalari bor. Qaysi eritmaning

pH

qiymati kichikroq?

Aytaylik, ftorid kislota dissotsilanishining muvozanat doimiysini bilmaymiz.

[Menga yordam kerak!!]

Kuchsiz kislotalar va $K_{k}$ ‍ – kislotaning dissotsilanish konstantasi

Eritmada toʻliq dissotsilanmaydigan kislotalar kuchsiz kislotalar hisoblanadi. Boshqacha aytganda, kuchli kislota boʻlmagan har qanday kislota kuchsiz kislotadir.

Kuchsiz kislotaning kuchi uning qanchasi dissotsilanganiga bogʻliq: qanchalik koʻp dissotsilansa, shunchalik kuchli kislota deyish mumkin. Kuchi bir-biriga yaqin boʻlgan kislotalarni oʻzaro taqqoslash uchun kislotaning dissotsilanish reaksiyasi doimiysi boʻlgan

K_{k}

dan foydalanishimiz mumkin.

Bir negizli kuchsiz kislota (

HK

) ning dissotsilanish reaksiyasini quyidagicha yozishimiz mumkin:

["Bir negizli" nima maʼnoni bildiradi?]

HK (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ H_{3} O^{+} (s . e .) + K^{-} (s . e .)

Ushbu reaksiya asosida muvozanat domiysi (

K_{k}

) ifodasini yozishimiz mumkin:

K_{k} = \frac{[H_{3} O^{+}] [K^{-}]}{[HK]}

[Muvozanat doimiysining ifodasi qanday yozilishini eslolmadim...]

Muvozanat konstantasi bu reaksiya mahsulotlari konsentratsiyasining reagentlar konsentratsiyasiga nisbati.

HK

dissotsilanib

H^{+}

va tutash asos -

K^{-}

ni hosil qiladi. Kislota qanchalik kuchli boʻlsa

K_{k}

qiymati shunchalik katta boʻladi.

K_{k}

va/yoki kislota konsentratsiyasi ortishi bilan

pH

kamayadi.

Asosiy kuchsiz kislotalar

Karboksil guruhlar organik kislotalarning asosiy guruhlaridan boʻlib, quyidagicha tuzilishga ega:

- COOH

. Olma kislota

(C_{4} H_{6} O_{5})

olma va boshqa baʼzi mevalarga nordon taʼm beruvchi, ikkita karboksil guruhli organik kislotadir. Molekulasida ikkita karboksil guruhi borligi uchun olma kislota ikkita proton ajratib chiqaradi.

Quyidagi jadvalda baʼzi kuchsiz kislotalar va ularning

K_{k}

qiymatlari keltirilgan.

Nomi	Formulasi	$K_{k} (25^{\circ} C)$ ‍
Ammoniy ioni	${NH}_{4}^{+}$ ‍	$5, 6 \times 10^{- 10}$ ‍
Xlorit kislota	${HClO}_{2}$ ‍	$1, 2 \times 10^{- 2}$ ‍
Ftorid kislota	$HF$ ‍	$7, 2 \times 10^{- 4}$ ‍
Sirka kislota	${CH}_{3} COOH$ ‍	$1, 8 \times 10^{- 5}$ ‍

Nazorat savoli: yuqoridagi jadvalga asoslanib qaysi kislota kuchliroq ekanini ayting, sirka yoki ftorid kislota?

[Javobni koʻrsatish]

1-misol: kuchsiz kislotaning dissotsilanish darajasini hisoblash

Kislota eritmada qanchalik dissotsilanganini koʻrsatadigan yana bir koʻrsatkich dissotsilanish darajasidir. Kuchsiz kislota

HK

uchun dissotsilanish darajasi quyidagicha hisoblanadi:

dissotsilanish darajasi = \frac{[K^{-} (s . e .)]}{[HK (s . e .)]} \times 100 %

$25^{\circ} C$ ‍ da $({HNO}_{2})$ ‍ ning $K_{k}$ ‍ qiymati $4, 0 \times 10^{- 4}$ ‍ ga teng boʻlsa, $0,400 M$ ‍ li eritmada kislotaning dissotsilanish darajasi nechaga teng boʻladi?

Keling, ushbu misolni bosqichma-bosqich koʻrib chiqaylik!

1-qadam: kislotaning tenglashtirilgan dissotsilanish reaksiyasini yozing:

Dastlab

{HNO}_{2}

ning suvli eritmada dissotsilanish reaksiyasini yozamiz. Nitrit kislota suvga proton ajratib chiqaradi va

{NO}_{2}^{-} (s . e .)

hosil qiladi:

{HNO}_{2} (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ H_{3} O^{+} (s . e .) + {NO}_{2}^{-} (s . e .)

2-qadam: $K_{k}$ ‍ ifodasini yozing

1-qadamdagi tenglamadan foydalanib nitrit kislota uchun

K_{k}

ifodasini yozamiz:

K_{k} = \frac{[H_{3} O^{+}] [{NO}_{2}^{-}]}{[{HNO}_{2}]} = 4, 0 \times 10^{- 4}

3-qadam: muvozanat holatidagi $[H^{+}]$ ‍ va $[{NO}_{2}^{-}]$ ‍ qiymatlarini toping

Endi

BKM

jadvalidan foydalanib,

K_{k}

ifodamiz uchun algebraik qiymatlar (muvozanat konsentratsiyalari)ni topamiz:

	${HNO}_{2} (s . e .)$ ‍	$H_{3} O^{+}$ ‍	${NO}_{2}^{-}$ ‍
Boshlangʻich	$0,400 M$ ‍	$0$ ‍	$0$ ‍
Kirishgan	$- x$ ‍	$+ x$ ‍	$+ x$ ‍
Muvozanat	$0,400 M - x$ ‍	$x$ ‍	$x$ ‍

K_{k}

ifodamizga muvozanat konsentratsiyalarini qoʻyib, quyidagini olamiz:

K_{k} = \frac{(x) (x)}{(0,400 M - x)} = 4, 0 \times 10^{- 4}

Yuqoridagi ifodani soddalashtirib, quyidagini olamiz:

\frac{x^{2}}{0,400 M - x} = 4, 0 \times 10^{- 4}

Bu kvadrat tenglama, undan

x

ni topish uchun kvadrat formuladan yoki yaqinlashtirish usulidan foydalanishimiz mumkin.

[x ni qanday topishni bilmayman.]

Ikkala usulda ham

x = 0,012 6 M

natijani olamiz. Demak,

[{NO}_{2}^{-}] = [H_{3} O^{+}] = 0,012 6 M

4-qadam: dissotsilanish darajasini hisoblash

Dissotsilanish darajasini topish uchun 3-qadamda topilgan muvozanat konsentratsiyalaridan foydalanishimiz mumkin.

\begin{aligned} % dissotsilanish & = \frac{[{NO}_{2}^{-}]}{[{HNO}_{2}]} \\ = \frac{0,012 6 M}{0,400 M} \times 100 % \\ = 3, 2 % \end{aligned}

Shunday qilib, ${HNO}_{2}$ ‍ eritmada $3, 2 %$ ‍ $H^{+}$ ‍ va ${NO}_{2}^{-}$ ‍ ionlariga ajralgan.

Kuchsiz asos va $K_{a}$ ‍

Keling, endi asoslarning dissotsilanish (yoki ionlanish) doimiysi (

K_{a}

)ni koʻrib chiqamiz. Ishni asos (

A

) uchun umumiy ionlanish reaksiyasini yozishdan boshlaymiz. Ushbu reaksiyada asoslar suvdan proton qabul qilib, gidroksid va tutash kislotasi (

{AH}^{+}

) ni hosil qiladi.

A (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ {AH}^{+} (s . e .) + {OH}^{-} (s . e .)

[Nima uchun asos dissotsilanmasa ham, bu koʻrsatkich "asosning dissotsilanish doimiysi" deyiladi?]

Muvozanat doimiysi (

K_{a}

) uchun quyidagi ifodani yozishimiz mumkin:

K_{a} = \frac{[{AH}^{+}] [{OH}^{-}]}{[A]}

Ushbu ifodadan koʻrinib turibdiki, asos ionlanganda qancha koʻp

{AH}^{+}

hosil qilsa, shunchalik kuchli hisoblanadi va

K_{a}

qiymati ham shunchalik katta boʻladi. Shunday qilib,

pH

koʻrsatkichi

K_{a}

va eritmadagi asos konsentratsiyasiga bogʻliq boʻladi.

2-misol: kuchsiz asos eritmasining $pH$ ‍ ini aniqlash

1, 50 M

ammiak

({NH}_{3})

eritmasining

pH

qiymati qanchaga teng?

(K_{a} = 1, 8 \times 10^{- 5})

Ushbu misol bitta qoʻshimcha (

pH

dan

[{OH}^{-}]

ni topish) qadami boʻlgan muvozanat masalasidir. Keling, hisob-kitoblarni bosqichma-bosqich koʻrib chiqaylik.

1-qadam: ionlanish tenglamasini yozing

Dastlab ammiak uchun ionlanish reaksiyasini yozamiz. Ammiak suvdan proton qabul qilib, ammoniy ioni

({NH}_{4}^{+})

ni hosil qiladi:

{NH}_{3} (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ {NH}_{4}^{+} (s . e .) + {OH}^{-} (s . e .)

2-qadam: $K_{a}$ ‍ ifodasini yozamiz

Yuqoridagi tenglamadan foydalanib,

K_{a}

ifodasini yozishimiz mumkin:

K_{a} = \frac{[{NH}_{4}^{+}] [{OH}^{-}]}{[{NH}_{3}]} = 1, 8 \times 10^{- 5}

3-qadam: muvozanat holatidagi $[{NH}_{4}^{+}]$ ‍ va $[{OH}^{-}]$ ‍ larni toping

Muvozanat konstantalarini aniqlash uchun

BKM

jadvalidan foydalanamiz:

	${NH}_{3} (s . e .)$ ‍	${NH}_{4}^{+}$ ‍	${OH}^{-}$ ‍
Boshlangʻich	$1, 50 M$ ‍	$0$ ‍	$0$ ‍
Kirishgan	$- x$ ‍	$+ x$ ‍	$+ x$ ‍
Muvozanat	$1, 50 M - x$ ‍	$x$ ‍	$x$ ‍

Muvozanat qiymatlarini

K_{a}

ifodasiga qoʻyib, quyidagini hosil qilamiz:

K_{a} = \frac{(x) (x)}{1, 50 M - x} = 1, 8 \times 10^{- 5}

Ifodani soddalashtirsak:

\frac{x^{2}}{1, 50 M - x} = 1, 8 \times 10^{- 5}

Bu kvadrat tenglama, uni kvadrat formula yoki yaqinlashtirish usuli bilan yechishimiz mumkin. Ikkala usulda ham tenglamani yechish mumkin

x = [{OH}^{-}] = 5, 2 \times 10^{- 3} M

4-qadam: $pH$ ‍ dan $[{OH}^{-}]$ ‍ ni topish

Endi gidroksid konsentratsiyasini bilganimiz uchun

pOH

ni hisoblashimiz mumkin:

\begin{aligned} pOH & = - \log [{OH}^{-}] \\ = - \log (5, 2 \times 10^{- 3}) \\ = 2, 28 \end{aligned}

Eslatma:

25^{\circ} C

pH + pOH = 14

. Ushbu tenglamani qayta yozib, quyidagi ifodani olamiz:

pH = 14 - pOH

pOH

ifodasiga qiymatlarimizni qoʻyib, quyidagilarni olamiz:

pH = 14, 00 - (2, 28) = 11, 72

Shunday qilib, eritmaning $pH$ ‍ qiymati 11,72 ekan.

Asosiy kuchsiz asoslar

Sovunlardan tortib maishiy tozalagichlargacha atrofimiz kuchsiz asoslar bilan oʻralgan. Aminlar – boshqa atomlar (odatda uglerod yoki vodorod) bilan uchta bogʻ hosil qilgan neytral azot atomlari kuchsiz organik asoslardagi asosiy funksional guruhlar hisoblanadi.

Azotning erkin elektron jufti proton qabul qila olgani uchun aminlar asos xossasini namoyon qila oladi. Ammiak

({NH}_{3})

amin asoslariga misol boʻla oladi. Azot saqlagan asoslardan yana biri piridin

(C_{5} H_{5} N)

dir.

Xulosa

Bir negizli, kuchsiz kislotaning $HK$ ‍ tutash asosi bilan umumiy muvozanat konstantasi quyidagicha boʻladi:

$K_{k} = \frac{[H_{3} O^{+}] [K^{-}]}{[HK]}$ ‍

$K_{k}$ ‍ – kislotaning dissotsilanish doimiysi kuchsiz kislota dissotsilanishining miqdoriy oʻlchovini koʻrsatuvchi kattalik hisoblanadi. $K_{k}$ ‍ qiymati qanchalik katta boʻlsa, kislota shunchalik kuchli boʻladi va aksincha.
Kuchsiz asosning tutash kislotasi bilan muvozanat doimiysi ifodasi quyidagicha boʻladi:

$K_{a} = \frac{[{AH}^{+}] [{OH}^{-}]}{[A]}$ ‍

Asosning dissotsilanish doimiysi (yoki asosning ionlanish doimiysi) $K_{a}$ ‍ kuchsiz asosning ionlanish darajasini koʻrsatadi. $K_{a}$ ‍ qanchalik katta boʻlsa, asos shunchalik kuchli boʻladi va aksincha.

[Qoʻshimcha maʼlumot va manbalar]

Urinib koʻring!

1-masala: $pH$ ‍ dan $K_{a}$ ‍ ni topish

25^{\circ} C

1, 50 M

li piridin

(C_{5} H_{5} N)

eritmasining

pH

9, 70

ga teng. Piridin uchun

K_{a}

ni toping.

[1-maslahat]

[2-maslahat]

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish

Saralash:

Hozircha izohlar yoʻq.

Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.