Kimyoviy analiz metodlari ma’ruza matni
Yüklə 3,86 Mb.
|
|
K1[A]⋅[B] = K2 [C ]⋅[D]
Konsentratsiyalar ifodasini tenglamaning bir tomoniga, doimiy miqdor K1 va K2 larni esa ikkinchi tomoniga ko‘chiramiz: K1 = [C ]⋅[D] (3)
K2 [A]⋅[B] Ikki konstantaning nisbati ham doimiy son bo‘ladi, uni K bi- lan belgilab, (3) tenglamani quyidagicha yozish mumkin: K = [C ]⋅[D] ⋅[B] (4)
Umumiy holda tenglama (4) kimyoning eng asosiy qonunlari- dan biri bo‘lgan massalar ta’siri qonunining matematik ifodasidir. Bu qonun shunday ta’riflanadi: Muvozanat qaror topganda reaksiyada hosil bo‘lgan moddalar konsentratsiyalari ko‘paytmasining reaksiya uchun olingan mod- dalar konsentratsiyasiga ko‘paytmasiga berilgan haroratda shu reaksiya uchun o‘zgarmas son bo‘lib, muvozanat konstantasi de- yiladi.A + B ← →C + D reaksiyaning muvozanati reaksiyaga kirishayotgan moddalarning konsentratsiyasi: K = [C ]⋅[D] ⋅[B] tenglamani qanoatlantirgan vaqtda vujudga keladi. Umumiy holda mA + nB ← → pC + qD reaksiya uchun (m, n, p va q — stexiometrik koeffitsientlar) mu- vozanat holatida: [C ]p ⋅[D]q K = [A]m ⋅[B]n Muvozanat konstantasi K ning fizikaviy ma’nosi uning K 1 ga K 2 tengligidan ayondir, ya’ni u konsentratsiyalar bir xil (har biri bir mol/l ga teng) bo‘lganda va berilgan haroratda to‘g‘ri reaksiya- ning tezligi teskari reaksiyaning tezligidan necha marta katta ekanini ko‘rsatadi. Agar K ning qiymati 1 dan kichik bo‘lsa, bu teskari reaksiya katta tezlik bilan borayotganini bildiradi. Bundan ko‘rinadiki, K ning son qiymatiga qarab reaksiyaning qaysi to- monga borayotganini bilish mumkin. Agar muvozanat konstanta- si K juda katta bo‘lsa, bu to‘g‘ri reaksiya deyarli oxirigacha bo- rishini, teskari reaksiya esa deyarli bo‘lmayotganligini bildiradi. Boshqacha qilib aytganda, bu holda muvozanat o‘ngga siljigan bo‘ladi. K ning qiymati juda kichik bo‘lsa, asosan, teskari reaksi- ya ketib, muvozanat chapga kuchli darajada siljigan bo‘ladi. Ni- hoyat, agar K ning qiymati 1 ga yaqin bo‘lsa, reaksiya qaytar bo‘ladi. Bu holda muvozanat reaksiyada ishtirok etayotgan to‘rtala moddaning ham konsentratsiyasi birmuncha katta bo‘lganda vujudga keladi. Quyida sistemaning muvozanat holati K ning qiymatidan tashqari reaksiyaga kirishayotgan moddalar- ning dastlabki konsentratsiyalariga ham bog‘liq bo‘lishi ko‘rsatilgan. Muvozanat konstantasining qiymati esa moddalar- ning konsentratsiyalariga bog‘liq emas. K ning doimiyligini ham xuddi ana shu ma’noda tushunmoq kerak. Chunonchi, A va B moddalarning konsentratsiyalari qanday bo‘lishidan qat’i nazar, [C ]p [D]q [A]m [B]n nisbat muvozanat holatida o‘zgarmas haroratda bir xil qiymatga ega bo‘ladi. Haroratning har qanday o‘zgarishi K ning qiymati o‘zgarishiga olib keladi. Boshqacha qilib aytganda, beril- gan modda har bir haroratda qandaydir muayyan eruvchanlikka ega bo‘lganidek, har bir harorat uchun reaksiya muvozanat kon- stantasining ham ma’lum qiymati to‘g‘ri keladi. Quyidagi qaytar reaksiyani ko‘rib chiqamiz: FeCl3 + 3KCNS ← → Fe(CNS )3 + 3KCl Massalar ta’siri qonuni asosida shunday yozish mumkin: 3 [Fe(CNS ) ]⋅[KCl ]3 3 [FeCl ]⋅[KCNS ]3 = K Konsentratsiyalarning bu nisbatidan to‘g‘ri reaksiya tezligini oshirish, ya’ni muvozanatni yangi moddalar hosil bo‘ladigan to- monga surish kerak bo‘lsa, u holda boshlang‘ich moddalardan birining — FeCl3 yoki KCNS ning konsentratsiyasini oshirish ke- rak degan xulosa kelib chiqadi. Massalar ta’sir qonuniga muvofiq bu nisbat berilgan haroratda o‘zgarmas bo‘lib qolishi lozim va kasrning qiymati o‘zgarmasligi uchun kasrning surati, ya’ni hosil bo‘layotgan moddalarning kon- sentratsiyasi oshishi kerak va, aksincha, Fe(CNS)3 yoki KCl ning konsentratsiyasini oshirib, muvozanatni teskari tomonga siljitish mumkin. Faraz qilaylik: 2BaCl2 + K2Cr2O7 + H 2O ← → 2BaCrO4 ↓+2KCl + 2HCl reaksiyada moddalarning konsentratsiyasi o‘zgarishi bilan muvo- zanat konstantasi K o‘zgarmaydi, ya’ni u konsentratsiyaga bog‘liq emas. Masalan: 2Ba2+ +Cr O2− + H O = 2BaCrO + 2H + 2 7 2 4 4 [BaCrO ]2 ⋅[H +]2 K = [Ba+2 ]2 ⋅[CrO2−]⋅[H O] 7 2 Muvozanat qaror topgandan keyin reaksiya uchun olingan moddalarning birortasidan, masalan, K2Cr2O7, dan yana qo‘shildi, deb faraz qilaylik. Eritmada Ba2+ ionining konsentratsiyasi kamayadi, chunki BaCrO4 ko‘paydi. Agar [H+] ko‘paysa, unda BaCrO4 cho‘kmasining miqdori kamayadi. Muvozanat darhol reaksiya mahsulotlari BaCrO4+KCl+2HCl hosil bo‘lishi tomonga siljiydi. Endi muvozanat reaksiyada ishtirok etadigan hamma moddalarning boshqa konsentratsiyalarida vujudga keladi. Xuddi shunga o‘xshash, reaksiya natijasida hosil bo‘ladigan moddadan birining, ya’ni HCl ning qo‘shilishi teskari reaksiyaning tezligini vaqtincha oshiradi. Shunday qilib, reaksiyaga kirisha- yotgan moddalardan birining qo‘shilishi kimyoviy muvozanatni siljitadi, ya’ni reaksiyada ishtirok etayotgan hamma moddalarning konsentratsiyasini o‘zgartirib yuboradi, bu o‘zgarish moddalarning konsentratsiyasi massalar ta’siri qonuni tenglamasini qanoatlantir- maguncha davom etaveradi. Qo‘shilgan modda qaysi reaksiyada sarflansa, hamma vaqt shu reaksiyaning tezligi ortadi. Bundan muhim xulosa chiqarish mumkin: qaytar reaksiyalar- da dastlabki moddalardan birini (masalan, BaC12) yetarli daraja- da to‘liq o‘zgartirish uchun shu o‘zgarishni vujudga keltiradigan reagentdan (mazkur misolda bunday reagent K2Cr2O7 dir) mo‘lroq ta’sir ettirish kerak. Massalar ta’siri qonunining kimyoviy analizda ahamiyati juda katta, ishlatish sohalari keng. Bu qonun, jumladan, quyidagi hol- larda qo‘llaniladi: Kuchsiz elektrolitlarning dissotsilanish konstantasini hisob- lashda. Gidroliz konstantasini hisoblashda. Kompleks birikmalarning barqarorligini aniqlashda. Yaxshi erimaydigan cho‘kmalar hosil bo‘lishini va ularning erishini aniqlashda. Oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarining yo‘nalishini aniq- lashda. Muvozanat konstantasining tenglamasini ifodalashda eritmada erigan holda bo‘lgan ionlar yoki molekulyar birikmalargina hisob- ga olinadi. Agar reaksiyaga kirishayotgan moddalar cho‘kma tarkibida yoki gazsimon modda ko‘rinishida ajralib chiqayotgan bo‘lib, ularning eritmadagi aktiv miqdorini aniqlash mumkin bo‘lmasa, uni doimiy deb qabul qilib, K bilan belgilaymiz. Erituvchi qisman kimyoviy reaksiyaga kirishgan holda ham uning miqdori o‘zgarmas deb qabul qilinadi. Masalan: 2 Ca(OH ) ← →Ca2+ + 2OH − reaksiyada [Ca2+]⋅[OH −]2 K = [Ca(OH )2 ] 2 K ⋅[Ca(OH ) ] = [Ca2+]⋅[OH −]2 Yüklə 3,86 Mb. Dostları ilə paylaş:
|