I mühazirə Kimya fənni və onun vəzifələri Məhlullar və onların təsnifatı. Məhlulların təbiəti haqqında klassik və müasir nəzəriyyələr. Elektrolitik dissosasiya, dissosasiya dərəcəsi və sabiti. Suyun ion hasili

Orientasiya qarşılıqlı təsir sabit dipol momentli polyar molekullar arasında baş verir. Belə molekulların qarşılıqlı təsiri nəticəsində molekullar elə nizamlı düzülüşə çalışır ki, nəticədə onların dipol momentinin vektorları bir istiqamətdə yönəlsin (şəkil1. 1). Çünki molekulların bu cür düzülüşü enerji n.n. daha əlverişlidir.

Şəkil 1. 1. Orientasiya qüvvəsinin təsiri nəticəsində molekulların nizamlı düzülüşü

İnduksiya qarşılıqlı təsir polyar həlledici molekulları ilə qeyri-polyar və ya az polyar həll olan molekullar arasında yaranır. Belə qarşılıqlı təsir nəticəsində həll olan maddə molekullarının dipol momentinin qiyməti artır. Daha dəqiq desək, qeyri-polyar molekullar polyarlaşır, az polyar molekulların polyarlığı isə artır (şəkil 1. 2).

Şəkil 1. 2. Polyar həlledici (A) molekulların təsiri ilə az polyar (B) molekulların polyarlığının

artması

Qeyd etmək lazımdır ki, orientasiya qarşılıqlı təsirə nisbətən induksiya qarşılıqlı təsir çox zəif molekulyar qarşılıqlı təsir növüdür.

Ani dipollar arasındakı qarşılıqlı təsir isə dispersion qarşılıqlı təsir adlanır; xarici təsirlər nəticəsində qeyri-polyar molekullar qismən polyarlaşır ki, belə molekullara da ani dipollar deyilir(şəkil 1. 3). Deməli, qeyri-polyar həll olan və həlledici hissəciklərinin ani dipolları arasındakı qarşılıqlı təsir dispersion qarşılıqlı təsir adlanır.

Şəkil 1. 3. Atomlarda ani dipolların yaranma sxemi: 1-elektron, 2-nüvə, 3-atomlardan yaranan

dipollar
Məhlulların əmələ gəlməsinə səbəb olan kimyəvi qarşılıqlı təsir növlərinə isə hidrogen rabitəsini və ion-dipol qarşılıqlı təsir növlərini misal göstərmək olar.
Hidrogen rabitəsi hidrogen atomu ilə yüksək elektromənfiliyə malik atomlar arasında yaranır. Başqa sözlə, hidrogen atomuna malik funksional qrupları (məs.,_{ }) olan molekullar arasında hidrogen rabitəsi yaranır. Bundan başqa, _{ } molekulları üçün də hidrogen rabitəsi xarakterikdir.
Yüklü ionlarla polyar həlledici molekulları arasında yaranan elektrostatik qarşılıqlı təsir isə ion-dipol qarşılıqlı təsir adlanır.
İon-dipol qarşılıqlı təsirin qiyməti bir çox faktorlardan asılıdır ki, onlardan da biri qarşılıqlı təsirdə olan ionun yükü və radiusudur. Məsələn, əgər kiçik yüklü və böyük radiuslu ionlar (_{ } və s.) polyar həlledici molekulları ilə elektrostatik qarşılıqlı təsirdə olursa,
sistemdən _{ }20 . . . 60 kc/mol enerji ayrılır. Buna görə də, həlledici molekulları çox az
deformasiyaya məruz qalır. Başqa sözlə, onların polyarlığı çox az artır. Əgər ionların yükü çox və radiusu kiçik olarsa ( məs, _{ }və s.), onda ion-dipol qarşılıqlı təsir nəticəsində sistemdən _{ }80 . . . 800 kc/mol enerji ayrılır. Belə ion-dipol qarşılıqlı təsir nəticəsində həlledici molekulları hətta o qədər polyarlaşır ki, onların elektronları qismən qarşılıqlı təsirdə olduqları iona keçir və nəticədə onlar arasında kimyəvi rabitə yaranır.
İon-dipol qarşılıqlı təsir elektrolitlərin polyar həlledicilərdə həll edilməsindən alınan məhlullarda baş verir. Məsələn, duzların, turşuların və əsasların suda, maye ammonyakda, spirtdə və s. güclü polyar həlledicilərdəki məhlullarında.
Həllolma prossesi olduqca mürəkkəb prosesdir.Odur ki, bu prosesi xarakterizə edən bir qanun yoxdur.19-cu əsrin 1-ci yarısında məhlullara mexaniki qarışıq kimi baxılırdı.Başqa sözlə, həll olan maddə ilə həlledici hissəcikləri arasında heç bir qarşılıqlı təsir olmayan sistemlər, yəni ideal qaz qarışığı kimi baxılırdı.Məhz buna görə də, o dövrlərdə elm aləminə ideal məhlul anlayışı “gətirilmişdi”; elə real məhlullara ideal məhlullar deyilir ki, onlar hazırlanarkən istilik effekti, rəng və həcm dəyişikliyi müşahidə edilməsin.Belə hallar isə xassələri bir-birinə yaxın olan qeyri-elektrolitlərin sonsuz duru məhlullarında və çətin həll olan maddələrin doymuş məhlulunda müşahidə olunur.Məhz buna görə də, qeyri-elektrolitlərin duru məhlulları 19-cu əsrin 1-ci yarısında maraqlı tədqiqat obyektinə çevrilmişdir. İlk dəfə fransız alimi Raul uçucu olmayan qeyr-elektrolitlərinuçucu həlledicilərdəki məhlulunu tədqiq edərək müəyyən etmişdir ki, belə məhlulların doymuş buxar təzyiqi eyni temperaturda saf həlledicinin doymuş buxar təzyiqindən az olur və doymuş buxar təzyiqinin nisbi azalması həll olan maddənin mol hissəsinə bərabərdir:


_{ } (1. 7);

burada, _{ } saf həlledicinin doymuş buxar təzyiqi, _{ } məhlulun doymuş buxar təzyiqi, _{ } həllolan maddənin mol hissəsidir; mol hissə - həll olan maddənin molları sayının məhlulun ümumi komponentlərinin molları sayının cəbri cəminə nisbətidir.

Digər tərəfdən aparılan tədqiqatlar nəticəsində məlum olmuşdur ki, belə məhlulların qaynama və donma temperaturları, saf həlledicilərin qaynama və donma temperaturlarından fərqli olur. Bu fərqlər isə həll olan maddənin molyal qatılığı ilə düz mütənasibdir:


_{ }=KC (1.8);

burada k-mütənasiblik əmsalı, c-məhlulun molyal qatılığıdır. k-nın fiziki mənası 1l saf həlledicidə 1mol qeyri-elektrolit həll edilərkən məhlulun donma və qaynama temperaturunun saf həllediciyə nisbətən neçə dərəcə dəyişməsini göstərir ki, onun da qiyməti həlledicinin təbiətindən və qatılığın ifadə vasitəsindən asılıdır.

Yuxarıda qeyd olunan (1. 7) və (1. 8) ifadələri Raulun I və II qanunlarının riyazi ifadələridir.
Su _{ }-də qaynayıb, _{ }-də donur. Əgər 1l suda 1mol qeyri-elektrolit həll edilərsə, onun qaynama temperaturu _{ } artacaq, donma temperaturu isə -_{ }aşağı düşəcək. Lakin sonralar məlum olmuşdur ki, qeyri-elektrolitlər üçün əldə olunmuş bu qanunauyğunluqlar elektrolit məhlullarında tam ödənilmir. Məsələn, əgər 1l suda 1mol xörək duzu həll edilərsə, belə məhlulun qaynama temperaturu, Raulun II qanununa görə _{ } artmalı, donma temperaturu isə -_{ }aşağı düşməli idi. Lakin təcrübədə bu kəmiyyətlərin dəyişməsi iki dəfə fərqli olurdu. Elektrolit məhlullarında müşahidə olunan bu kənaraçıxmaların səbəbini izah etmək üçün onların həll olması zamanı həllolan maddə hissəciklərinin sayının artmasını fərz etmək lazım idi. Bu çətinliyi aradan qaldırmaq üçün isveç alimi Arrenus 1883-cü ildə ilk dəfə elektrolit məhlularında həllolma zamanı onların ionlara ayrılması ideasını söyləmişdir. Lakin Arrenusun bu nəzəriyyəsinin çatışmayan cəhətləri var idi. Belə ki, o, həllolan maddə və həlledici hissəcikləri arasındakı qarşılıqlı təsiri nəzərə almamışdır. Eyni zamanda o qüvvətli elektrolit məhlullarına kütlələrin təsiri qanununun tətbiq oluna bilməsini də irəli sürmüşdür ki, bunlar da onun nəzəriyyəsinin çatışmayan cəhətləri idi.
Zəif elektrolit məhlulları da öz xassələrinə görə ideal məhlullara bənzəyir. Məhz buna görə də belə məhlullar XIX əsrdə maraqlı tədqiqat obyektləri olmuşdur.
Fərz edək ki, _{ }COOH dissosiasiya edir və onun ilkin qatılığı “c”-dir. Dissosiasiya dərəcəsi isə _{ }-dır. Onda asetat turşusunun məhluldakı tarazlıq qatılığı (c-_{ }) olacaqdır.



c-c_{ } c_{ } c_{ }

Dissosiasiyadan alınan hər birinin tarazlıq qatılığı isə c_{ }-dır. Bu reaksiyaya kütlələrin təsiri qanununu tətbiq etsək, onda reaksiyanın tarazlıq sabiti belə olacaqdır:

Zəif elektrolitlərin dissosiasiya dərəcəsi ədədi qiymətcə çox kiçik qiymətlə səciyyələndiyindən (1-_{ } kəmiyyətini vahid kimi götürmək (qəbul etmək) olar:
k=c_{ } (1. 9)
Bu ifadəyə Osvaltın durulaşdırma qanunu deyilir ki, o da dissosiasiya dərəcəsi ilə tarazlıq sabiti və qatılıq arasındakı asılılığı müəyyən etməyə imkan verir.