Kimyoviy analiz metodlari ma’ruza matni

Suvning ionlanishi. Vodorod ko‘rsatkich

Analitik kimyoda qo‘llaniladigan reaksiyalar ko‘pincha suvda- gi eritmalarda olib boriladi. Suv kuchsiz elektrolit bo‘lib, juda kam darajada dissotsilanadi:

H₂OH⁺+OH^–
Suvning ionlanish darajasi juda kichik. Masalan, 25°C da 1 l
suvning 1:10000000 (yoki 10^–7) moligina ionlarga ajraladi.
Modomiki, H₂O ning 10^–7 molekulasidan ionlanish natijasida bittadan H⁺ va OH^– ionlari hosil bo‘lar ekan, ularning toza suv- dagi kontsentratsiyasi
[H+]=[OH^–]=10^–7 g – ion/l
bo‘ladi.
H₂O ning ionlarga ajralish jarayonini boshqa kuchsiz elek- trolitlardagidek tegishli ionlanish konstantasining qiymati bilan ifodalash mumkin:

^K muv ^{= K}dis ⁼
_H ⁺ _⋅_OH ⁻ _
^{H 2O }

Ionlanish konstantasining qiymatini hisoblash qiyin emas. Ma’lumki, 1 l suvning (25°C da) og‘irligi 997 g. H²O ning mole- kulyar og‘irligi 18,02 ga to‘g‘ri keladi. 1 l suvda H₂O ning mollar
997
^{soni 25°C da [H2O]=} _{18, 02} = 55,37 moll bo‘ladi. Bundan:

[H₂O] =

997


18, 02

= 55,37

H₂O ni o‘ng tomonga o‘tkazib, tenglamani soddalashtiramiz:

^K muv
_H ⁺ _⋅_OH ⁻ _
=
^^{H 2O }
₁₀−14
= = 1,8⋅10⁻¹⁶
55,37

Suv deyarli ionlanmagan molekulalar holida bo‘lgani uchun ionlanish darajasining har qanday o‘zgarishi ham suv molekula- larining konsentratsiyasiga juda kam ta’sir qiladi. Shuning uchun yuqorida tenglamada keltirilgan [H₂O] ning miqdori amalda o‘zgarmas deb hisoblanadi. Shu bilan birga K_muv ning miqdori ham o‘zgarmasdir. Demak, hosil bo‘lgan tenglamaning o‘ng tomoni, [H⁺]•[OH^–] ko‘paytma ham o‘zgarmas sondir. Bu o‘zgarmas miqdor suvning ion ko‘paytmasi deyiladi va Kno bilan ifodalanadi. Shunday qilib, [H⁺]•[OH^–]=KH₂O•25°C da toza suvda [H⁺]•[OH^–]=10^–7, demak, shu haroratda

2
K_{H O}=10^–7•10^–7=10^–14. Harorat ko‘tarilganda KH₂O miqdori tez oshadi.
[H⁺]•[OH^–]=KH₂O tenglamaning ma’nosi quyidagicha: H⁺ yoki OH^– ionlarining konsentratsiyasi qanchalik o‘zgarmasin, ularning ko‘paytmasi har qanday suvli eritmada 25°C da 10^–14 ga teng o‘zgarmas qiymatga ega bo‘ladi.
Agar toza suvga biror kislota qo‘shib, eritmadagi H⁺ ionlari kontsentratsiyasi 10^–7 dan qancha oshirilsa, [OH^–] ionlari kon- sentratsiyasi o‘shancha kamayadi va 10^–7 dan kam bo‘lib qoladi. Demak, kislotali eritmada:
[H⁺] > 10^–7> [OH^–]
Xuddi shunga o‘xshash ishqoriy eritmalarda:
[OH^–] > 10^–7> [H⁺]
Neytral eritmalarda esa:
[H⁺] = [OH^–] = 10^–7
Demak, har qanday suvli eritmada uning muhiti qanday bo‘lishidan qatiy nazar, H⁺ ionlari ham, OH^– ionlari ham bo‘lishi kerak.
H⁺ ionlarining konsentratsiyasi 1 dan kichik bo‘lgan hollarda bu qiymatning manfiy logarifmidan foydalanish qulay, u vodorod ko‘rsatkich deb ataladi va pH bilan ifodalanadi:
pH = –lg[H⁺]
[H⁺]=10^–4 bo‘lganda, pH = –lg[H⁺]=–(–4)=4. Agar [H⁺]=5•10^–10 bo‘lsa, pH=lg 5•10^–10=–(0,70–10)=9,30 bo‘ladi.
Birinchi eritma (pH=4) da [H⁺] qiymati 10^–7 dan katta bo‘lgani uchun kislotali muhitga ega. Ikkinchi eritma pH=10 da [H⁺] ning qiymati 10^–7 dan kichik bo‘lgani uchun bu eritma ishqoriy muhitga ega bo‘ladi.
Demak, kislotali eritmalarda pH<7, ishqoriy eritmalarda esa pH>7 va neytral eritmalarda pH=7 bo‘ladi. pH kamayishi bilan eritmaning kislotaligi ortadi, pH ortishi bilan esa ishqoriylik ham ortib boradi. Masalan, pH=2 bo‘lganda eritmaning muhiti pH=4 bo‘lgandagiga nisbatan ancha kislotali bo‘ladi, chunki bi-rinchi holda [H⁺] ionlarining konsentratsiyasi (10^–2), ikkinchisi (10^–4) ga qaraganda 100 marta ortiq. Shunga o‘xshash, pH=12 bo‘lganda
eritmaning muhiti pH=9 ga qaraganda ancha ishqoriydir. Ha- qiqatan ham birinchi holda OH^– ionlarining konsentratsiyasi:

₁₀−14


_H ⁺ _
10−14
= = 10⁻²
₁₀−12

Ikkinchi holda esa u kichik.
₁₀−14
₁₀−9


= 10⁻⁵

ga teng, ya’ni 1000 marta

pH to‘g‘risidagi aytilganlarni quyidagi sxemada ko‘rsatish mumkin:
pH eritmaning muhiti

ku_çchl_¸i 1 2 3
k uc_çhsi_¸z 4 5 6
kuc_çhsiz_¸
⁷ 8 9 10
ku_{_ç}chli _¸
11 12 13 14

←  
kislotali
 →
neytral ishqoriy

Bu sxemada pH ning chetki qiymatlari taxminan 1n HCl erit- masidagi (pH=0) va NaOH ning 1 n eritmasidagi (pH14) vodo- rod ionlarining konsentratsiyasiga to‘g‘ri keladi. pH<0 bo‘lgan kislotali eritmalar va pH>14 bo‘lgan ishqoriy eritmalar ham bo‘lishi mumkin, lekin eritmalarning kislotali yoki ishqoriyligini 1 l eritmadagi kislota yoki ishqorning mollar soni bilan ifodalash qabul qilingan.
Vodorod ko‘rsatkich bilan bir qatorda ba’zan gidroksil ko‘rsatkich pON ham qo‘llaniladi:
pOH = –lg[OH^–]
Agar [H⁺]•[OH^–]=10^–14 m tenglamani logarifmlasak va lo- garifm belgilarini ularning teskari ishoralari bilan almashtirsak:
lg [H⁺]+lg [OH^–]=lg [10^–14]
–lg [H⁺]+(–lg [OH^–])=14 lg10
pH+pOH=14(25°C da) yoki pH=14–pOH.
Eritmadagi pH ning qiymati kislotali va ishqoriy eritmalarda rangi turlicha bo‘ladigan maxsus reaktivlar — indikatorlar yor- damida aniqlanadi.
Har xil masalalarni yechishda [H⁺] ni pH ga va aksincha, pH ni [H⁺] ga aylantirib hisoblashga to‘g‘ri keladi. Xuddi shunga

o‘xshash ba’zan biror kislota yoki asosning pH qiymatini hisob- lashga to‘g‘ri keladi va hokazo.
Bunday hisoblashlar bilan bir necha misolda tanishib chiqamiz.

1. 
   misol. Eritmada [H⁺] ionlarining konsentratsiyasi 5•10^–4 ga teng. Eritmaning pH va pOH ni aniqlang.