Тұздар туралы толық түсінік. Электродты потенцилдылық

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Қ.И.СӘТПАЕВ атындағы ҚАЗАҚ  ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

_______________________________________ кафедрасы

 

 

СӨЖ №1

Тақырыбы________________________________________________________

 

№	Жұмысты орындау сапасы	Бағалау аралығы
1	Орындалған жоқ, сабақта  себепсіз болмауы	0%
2	Жұмыстың орындалуы және оқушының белсенділігі	0-50%
3	Жұмысты рәсімдеу	0-20%
4	Анықтамалар мен техникалық әдістемелерді, пәннің оқу-әдістемелік  кешенін, лекция конспектілерін қолдана  білу	0-5%
5	Техникалық құралдарды пайдалана  білу	0-5%
6	Жұмысты қорғау	0-20%
7	Қорытынды:	0-100%

       

                                                                      Оқытушы_______________________

                                                                      Студент ________________________

                                                                      Мамандығы_____________________

                                                                      Тобы___________________________

                                         Алматы 2013

Мазмұны

• 1 Тұздардың формулаларын құру
• 2 Тұздардың түрлерi
• 3 Тұздардың химиялық қасиеттері
• 3.1 Тұздардың қышқылдармен әрекеттесуі
• 3.2 Тұздардың өзара әрекеттесуі
• 4.  Пайдаланылған әдебиет

Тұздар – химиялық қосылыстар класы; қышқыл молекулаларындағы сутек атомдарының орны толықтай немесе жартылай металл атомдары не ОН топтарына ауысқан қосылыстар; қалыпты жағдайда иондық құрылымдағы кристалл заттар.

Тұздар ерте заманнан белгілі. 1812 жылы Я.Берцелиус тұздардың электрхимиялық теориясын құрды. Электролиттік диссоциациялану теориясы шыққаннан кейін, тұздардың суда ерігенде металл атомдары катиондарын және қышқыл қалдығы аниондарын түзетін күрделі заттар екені анықталды. Мысалы, NaNO₃Na+1+NO Û₃

Тұздардың формулаларын құру

Тұздарды бинарлы косылыстарға балап, металл мен қышқыл қалдықтарының валенттіліктерін олардың таңбаларының үстіне жазамыз да, валенттілік бойынша формула құру алгоритмінпайдаланамыз.

Натрий сульфатының формуласын құрумен танысайық:

NaSO₄

1. валенттіліктерінің ең кіші ортақ еселігін табу.
2. ортақ еселікті әр топтың валенттілігіне бөліп, индекс етіп жазу:

2:1 = 2 (Na); 2 : 2 = 1 (S0₄).

сонда тұздың формуласы Na₂S0₄. Ал натрийдің осы қышқылмен түзген екінші тұзында Na HS0₄ натрий мен қышқыл калдығының валенттіліктері өзара тең болғандыктан (I), тұздың формуласы NaHS04 күйінде қалады.

Тұздардың түрлерi

Тұздар орта, қышқыл, негіздік, қос және кешенді болып бөлінеді.

• Орта тұздар – сутек атомдары толық ауысса (Na2CO3, K3PO4, MgSO4);
• қышқыл тұздар – сутек атомдары металл атомдарымен біртіндеп алмасса (NaHCO3, K2HPO4);
• негіздік тұздар – құрамына гидроксил тобы енсе (MgOHCl, A1(OH)₂Cl), қос тұздар – сутектің орнын бірнеше металл катиондары басса (KAl(SO₄)₂, NaK₂PO₄);
• кешенді тұздар – құрамында кешенді катион ([Cu(NH₃)₄]SO₄) немесе кешенді анион (K[Fe(CN)₆]) болса түзіледі.

Тұздар көбіне халықаралық номенклатура бойынша аталады. Тұздар суда ерігенде иондарға ыдырап, ерітінділері электр тогын өткізеді.

 

Гидролиз тұрғысынан тұздар 4 топқа жіктеледі:

1. күшті негіз бен күшті қышқылдан;
2. күшті қышқыл мен әлсіз негізден;
3. әлсіз негіз бен күшті қышқылдан;
4. әлсіз негіз бен әлсіз қышқылдан түзілген.

Күшті қышқыл мен күшті  негізден түзілген тұздардан [KCl, NaCl, Ca(NO₃)₂] басқасы гидролизденеді. Тұздар қышқылдармен, сілтілермен және өзара ион алмасу реакцияларына түседі, металдармен әрекеттеседі. Тұздарды алудың 10-нан аса жолы бар. Тұздар табиғатта кең таралған. Тұздар қатты (ас тұзы) және еріген күйінде көл, теңіз, мұхит суларында, өсімдіктер мен жануарлар организмінде кездеседі. Тамақ өнеркәсібінде, ауыл шаруашылығында, медицинада, металлургия, шыны, т.б. өнеркәсіп салаларында, тұрмыста кеңінен қолданылады.

Тұздардың химиялық қасиеттері

Тұздар негізінен катты  заттар, олардың суда ерігіштігі арнайы кестеде беріледі (химия кабинетінде  ілініп тұрады) және «ерігіштік кестесі» деп аталады. Онда суда еритін заттар «е», аз еритіндері - «а.е», ерімейтіндері - «ем», суда тұрақсыздары сызықшаман (-) белгіленген. Тұздардың ішінде нитраттар жақсы ериді, ал барий сульфаты, кальций карбонаты, күміс хлориді, қорғасын (II) сульфиді т. т. іс жүзінде ерімейді. Калий мен натрийдің барлық түздары суда ерімтал келеді.

Тұздардың металдар мен әрекеттесуі  белсенді металдар белсенділігі төмен  металдарды олардың тұздарының құрамынан  ығыстырып, орын басу реакциясы жүреді, нәтижесінде жаңа тұз бен бос күйіндегі металл алынады. Мысалы, сынауыққа мыс сульфатының ерітіндісін құйып, оған темір шеге салсақ, оның беті біраздан кейін қызыл мыспен қапталады:

CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu

Бұл типті реакциялардың  сұлбасы мынадай:

тұз + металл (белсенді) = тұз (жаңа) + металл (белсенділігі төмен)

Осы реакция кері бағытта  жүре ме? Жоқ, жүрмейді, себебі мыс металдардың  белсенділік қатарында сутектен кейін тұр. Мұндай типті реакциялар жүру үшін мына шарттар орындалуы  керек.

1. Белсенділік қатарында бұрын тұрған металл өзінен кейін тұрған металдарды олардың тұздарынан ығыстырады.
2. Реакцияға алынған және түзілген тұз ерімтал болу керек, егер түзілген тұз ерімейтін болса, тұз металл бетін қаптап қалады да, реакция жүрмейді.

Тұздардың қышқылдармен әрекеттесуі

Сынауыққа мәрмөр түйірлерін салып, үстіне тұз қышқылын құйсақ, төмендегі реакция жүреді, нәтижесінде  газ бөлінеді:

СаС0₃+2НСl=СаСl₂+Н₂С0₃

Н₂С0₃=Н₂0+С0₂↑ (реакцияның жүру белгісі)

2NaCl+H₂S0₄=Na₂S0₄+2HCl↑

тұз + қышқыл = тұз (жаңа) + қышқыл (жаңа)

Жалпы сұлбаны былай беруге болады:

Реакция типі - алмасу, мұндай реакциялардың жүру шарттары:

Реакцияға қатысқан қышқыл реакция нәтижесінде түзілетін  қышқылдан күшті және тұрақты  болу керек.

Тұздардың өзара әрекеттесуі

Сынауыққа барий хлоридінің ерітіндісін құйып, оған натрий сульфатының  ерітіндісін коссақ, ақ түсті тұнба  пайда болады, ол мына реакцияның жүргендігінен:

BaCl₂+Na₂S0₄=BaS0₄↓+2NaCl

NaCl+AgN0₃=AgCl↓+NaN0₃

Реакция типі - алмасу, мұндай реакциялардың жүру шарттары мынадай:

1. Реакцияға қатысатын тұздардың екеуі де ерімтал болуы керек.
2. Түзілген тұздардың біреуі тұнбаға ( ↓ ) түсуі керек.

Сұлбасы мынадай:

тұз + тұз = тұз (жаңа) + тұз ↓(жаңа)

 

Тұздар алудың 10 түрлі тәсілі:

1.Fe+Cl2=FeCl2

2.6HCl+2Al=2AlCl3+3H2

3.K2O+H2CO3=K2CO3+H2O

4.MgO+CO2=MgCO3

5.CO2+KOH=K2CO3+H2O

6.Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

7.FeCl3+3KOH=Fe(OH)3+3KCl

8.BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl

9.Na2O+2KCl=2NaCl+K2O

10.NaCl+AgNO3=NaNO3+AgCl

Пайдаланған әдебиеттер тізімі:

Бірімжанов Б.А., Нұрахметов Н.Н., Жалпы химия, А., 1993; Нұрахметов Н.Н., Қышқылдық-негіздік әрекеттесу теориялары, А., 1998; Мартыненко Б.В., Химия: кислоты  и основания, М., 2003.Н. Нұрахметов

Электродты потенциал

Электродты потенциал  да вольтпен (В) өлшенеді, электродпен  және онымен жанасатын электролит арасындагы электростатикалық потенциалдардың  айырмасы. Электродты потенциалдың пайда  болуы оның беткі қабатында қос  электр қабатының туындауымен байланысты.

Электродты потенциалдың абсолюттік мәнін анықтау мүмкін емес, сондықтан да электродты потенциалын  нөлге тең деп қабылдайтын  стандартты электрод пен зерттелетін электродтан құрастырылған гальваникалық элементтің кернеуі өлшенеді.

Электрохимиялық ұяшықта  пайда болатын электр қозғаушы күштің талданатын ерітіндідегі анықталатын  құрамдас бөлік таралымына тәуелділігін пайдалануға негізделген. Екі электрод потенциалының айырымы ЭҚК болады, яғни

ЭҚК = Е₁-E₂

Электрод потенциалын Нернст теңдеуімен өрнектесек,

немесе

мұндағы E - әрбір электродтың  потенциалы; E⁰ - белгілі редоксжұптағы электродтың стандартты потенциалы: R - газ тұрақтысы - 8.312 Дж (моль*К); Т - абсолюттік температура; F - Фарадей тұрақтысы (96500 Кл/моль); n - электродты реакцияға қатынасын электрон мөлшері, әдетте, ол бір молекула (ион) қабылдаса - оң, берсе - теріс таңбаланады; α_0x, α_Red, [0_X], [Red] - анықталатын заттың тотыққан және тотықсызданған түрлерінің активтігі мен концентрациясы; u=2.3 RT/Ғ немесе қалыпты жағдайдағы u=0,059 шама.

Қарапайым электролиттік  ұяшықта екі электрод болады, олардың  бірін индикаторлық электрод дейді. Оның потенцалы анықталынатын ион  концентрациясына тікелей тәуелді  болады, екіншісін - салыстыру электроды  дейді, оның потенциалымен салыстыра  отырып, индикаторлық электродтағы потенциалды  өлшейді.

Берілген электрод үшін концентрацияға электрод потенциалы тәуелді болатын иондарды потенциалды анықтаушылар деп атайды. Егер екі электрод үшін потенциал анықтаушы иондар өзара үйлесімді болса, олардың концентрациясы электродтардың екеуін де талданатын ерітіндіге тікелей енгізуге болады. Ұяшықтың ЭҚК салыстыру электродына қатынасты өлшенген индикаторлық электрод потенциалына сәйкес болады.

Қысымы 1 атом, иондарының Н⁺ (дэлірек айтқанда, Н₃0⁺) активтігі бірге тең болатын стандартты сутекті электродтың потенциалын φ⁰_H кез келген температурада нөлге тең деп есептейді. Мұндай жағдайда өлшенетін гальваникалық элементтің электродты потенциалын (және оған сәйкес электродтікін) былай жазады:

Pt|H₂| Н₃0⁺| |Си²⁺|Си

және мына формула бойынша  есептейді:

Е⁰=φ⁰Cu/cu²⁺ -φ⁰_Hφ⁰_Cu/Cu²⁺=+0,33713

Демек, мыс элекгродындағы стандартты потенциал: φ⁰_Cu/Cu²⁺=0,337В. Бұл оң шама болғандықтан, қосынды реакция:

Cu²⁺+ H₂ + 2H₂O = Cu + 2H₃O⁺

 

Бұл реакция өздігінен  жүреді, ал ондағы оң электродта жүретін Cu²⁺ тотықсыздануы жартылай реакция түрінде жазылады:

Cu²⁺+2e =Сu⁰

Стандартты электродтық  потенциал (кернеу) φ⁰ символымен белгіленіп, вольтпен (В) өлшенетін гальваникалық элементтің кернеуі, оның сол жағындағы электрод стандартты сутектіэлектрод ретінде, ал он жағындағы электрод тотыгғ-тотықсыздану реакциясына қатысатындардың барлығының активтігі бірге тең болған жағдайда өлшенетін электрод ретінде жұмыс істейді. Сыртқы Р = 101 325 Па. Егер өлшенетін электрод моні стандартты сутек электродтікінен он зарядталған болса, онда φ⁰ мәнін оң деп есептейді.