Kimyoviy analiz metodlari ma’ruza matni

Yechish:

pH=–lg[H⁺]=–lg5•10–4 = –(lg5+lg l0–14)=–(0,70–4)=3,30; pOH=14–pH=14–3,30=10,70.

2. 
   misol. (H⁺] qiymati 4,5•10^–11 ga teng bo‘lgan eritma uchun pH va pOH ni toping.
   

Yechish:

pH = –lg4,5•10–11= –(0,65—11)=10,35
pOH=14^–10,35=3,65

3. 
   misol. pH=4,87 bo‘lgan eritmada [N+] va [ON^–] ionlari- ning konsentratsiyasi nechaga teng?
   

Yechish:

Lg [H⁺]=–pH=–4,87=–(5–0,13)=5+0,13
Bundan [H⁺]=1,3•10^–5

4. 
   misol. HC1 ning 0,003 n eritmasida pH qanchaga teng?
   

Yechish: Ma’lumki, NS1 to‘liq ionlanadi. Uning har bir mole- kulasi ionlanganda bitta vodorod ionini beradi, shu sababli [H⁺]=3•10^–3.
Demak, pH=–lg3•10^–3= –(0,48—3)=2,52

5. 
   misol. NaOH ning 0,05 n eritmasida pH qanchaga teng?
   

Yechish:

[OH^–] = C_NaOH=5•10^–2 Demak, pOH = –lg 5•10^–2 = –(0,70–2) =1,30
pH=14–1,30=12,70.

3. Bufer eritmalar

Kimyoviy analiz vaqtida cho‘ktirish, eritish, rangli birikmalar hosil qilish kabi jarayonlarda eritmadagi vodorod ionlarining kontsentratsiyasi (pH) ni zaruriy qiymatda saqlab turish kerak. Buning uchun analitik reaksiyalarni bufer eritmali muhitda olib borish tavsiya etiladi. Buferli eritmalarning pH qiymati eritma
suyultirilganda yoki konsentratsiyasi oshirilganda, aralashmaga kislota yoki ishqor qo‘shilganda nihoyatda kam o‘zgaradi.
Ko‘pchilik analitik reaksiyalarda ionlarni ajratishda suvli erit- mada muhitni o‘zgartirmasdan olib boriladi. Masalan:

1. 
   I, II guruh kationlarini cho‘ktirish uchun pH=9,2 bo‘lishi shart.
   
2. 
   Ba²⁺ ionlarini K₂Cr₂O₇ bilan cho‘ktirish uchun pH=45 bo‘lishi kerak.
   
3. 
   Ko‘pchilik kationlarning organik reaktivlar bilan birikmalari ma’lum bir pH da hosil bo‘ladi. Eritmaning pH ini deyarli doimiy o‘zgartirmay ushlab turish uchun bufer eritmalar ishlatiladi.
   

Toza suvga kuchli kislota yoki kuchli ishqordan oz miqdorda qo‘shilsa, eritmaning pH i keskin o‘zgaradi. Kuchsiz asos va uning tuz aralashmasiga oz miqdorda kuchli kislota yoki ishqor qo‘shilsa, eritma pH ining o‘zgarishi butunlay boshqacha bo‘ladi. Shunday qilib, eritmada bunday (bufer) aralashmaning bo‘lishi eritma pH ini o‘zgartiradigan har qanday omillarning ta’sirini kamaytirib, undagi H⁺ va OH^– ionlarning konsentratsiyasini ma’lum miqdorda saqlab turadi. Ana shunday eritmalar, aralash- malar, rostlovchilar (regulyator) bufer sistemalar deyiladi.
Bufer sistemalar bir vaqtning o‘zida biror kuchsiz kislota va uning tuzidan, kuchsiz asos va uning tuzidan yoki o‘rta kuchsiz kis- lota va shunga muvofiq keladigan tuz aralashmasidan tayyorlanadi. Bufer ta’sirining mohiyati quyidagicha: bufer aralashma tarkibi-
ga kirgan birikmalardan bittasi vodorod ionini va boshqasi gidrok- sil ionini bog‘lab, kuchsiz elektrolitning (kislota, suv yoki asos) molekulasini hosil qiladi.
Agar bir litr suvda 0,01 mol HC1 eritilsa xlorid kislotaning 0,01 n eritmasi hosil bo‘lib, bu eritmada H⁺ ionlarining konsen- tratsiyasi 10^–2 bo‘ladi. Demak, bunda eritmaning pH i 7 dan 2 gacha kamayadi. Bir litr toza suvda 0,01 mol o‘yuvchi natriy eri- tilsa, eritmaning pH i 14 dan 12 gacha kamayishini hisoblab to- pish mumkin: pOH=2; pH=14–2=12.
Kuchli kislota va ishqorlarning juda suyultirilgan eritmalariga yoki kuchsiz kislota va asoslarning konsentrlangan eritmalariga oz miqdorda kuchli kislota yoki ishqor qo‘shilsa, pH keskin o‘zgaradi. Masalan, pH i 5 ga teng bo‘lgan 1 l 10^–5 M HC1 eritmasiga 0,01 M HC1 qo‘shilsa, eritmadagi kislotaning umumiy konsentra-
tsiyasi 10^–5+10^–2=10^–3 g-ion/mol bo‘ladi va eritmaning pH i 5 dan 3 gacha o‘zgaradi, ya’ni ikki birlikka kamayadi. 1 l 10^–5 M HС1 eritmasiga 0,01 mol NaOH qo‘shilganda NaOH ning eritmadagi konsentratsiyasi 10^–2+10^–510^–3 M ga teng bo‘ladi. Natijada bu eritmaning pOH i 2 ga teng bo‘lib, pH=12 bo‘ladi. Demak, o‘yuvchi natriy qo‘shilishi natijasida eritmaning pH i 7 birlikka o‘zgaradi.
Kuchsiz kislota va uning tuzi aralashmasiga oz miqdorda kuch- li kislota yoki ishqor qo‘shilsa, pH ning o‘zgarishi butunlay boshqacha bo‘ladi. Haqiqatan ham konsentratsiyalari 0,1 M bo‘lgan CH₃COOH va CH₃COONa aralashmasining bir litrga 0,01 mol HC1 qo‘shilsa, eritmadagi N⁺ ionlarining konsentratsi- yasi yuqorida ko‘rganimiz kabi ko‘p ortmaydi, chunki bu ionlar erkin holatda qolmasdan, darhol tuzning CH₃COO^– ionlari bilan bog‘lanib, ionlangan molekulaga aylanadi.
Shunday qilib, eritmada kuchsiz kislota va uning tuzi bo‘lishi eritmaning pH ini o‘zgartiradigan har qanday omillarning ta’sirini kamaytirib, undagi H⁺ ionlarining konsentratsiyasini ma’lum miqdorda saqlab turadi. Bunday aralashmalar regulyator yoki bufer aralashmalar deyiladi. Masalan:
1-2 3-4 4-5 5-6 9-10
^HCI ^ HCOOH ^ CH₃COOH ^ Na₂HPO₄ ^NH ₄OH
pH ^{    }
 KCI HCOONa _CH₃COONa _NaH₂ PO_{4 } NH ₄CI
Har qanday bufer eritma aralashmasiga faqat aniq miqdorda kislota yoki asosni qo‘shib, eritmaning pH ini doimiy (juda kam o‘zgaradigan) saqlash mumkin. Masalan, bufer aralashmalarga xlorid kislota yoki natriy gidroksidning oz miqdorini qo‘shganda quyidagi reaksiya sodir bo‘ladi.

^CH₃COOH +CH₃COONa → CH₃COONa + H ₂O

NaOH +^

_
NH ₄OH + NHCI → NH ₄OH + NaCI
Na₂CO₃ → NaHCO₃ → Na₂CO₃ → H ₂O


^CH₃COOH +CH₃COONa → CH₃COOH + NaCI

HCI +^

_
NH ₄OH + NH ₄CI + H₂O
Na₂CO₃ → NaHCO₃ + NaCI

Eritmaga kiruvchi H⁺ yoki ON^– ionlari dissotsilanish darajasi kam bo‘lgan sirka kislota molekulalari holida bog‘lanadi yoki dis- sotsilanmagan suv molekulasiga bog‘lanadi. Biroq bu ionlarning kamayishi sirka kislota molekulasining dissotsilanishi hisobiga to‘ldirib turiladi. Shunday qilib, eritmaning pH i kislota yoki ishqor qo‘shilgandan keyin amalda o‘zgarmaydi.
Bufer sistemalar ikkita parametr, ya’ni hosil qilingan pH qiy- mati va bufer sig‘imi bilan ta’riflanadi. Bufer sistemaning pH qiy- mati haqida va uning ta’rifi yuqorida aytib o‘tildi. Endi bufer sig‘imi haqida to‘xtalib o‘tamiz. Bufer sig‘imi eritmalar aralash- masining buferligi o‘lchovidir. Bufer eritmaning bufer sig‘imi qan- cha katta bo‘lsa, u shuncha ko‘p miqdordagi kislota yoki ishqor ta’siridan o‘zining pH qiymatini o‘zgartirmay saqlay oladi.
1 litr bufer eritmaga qo‘shilganida eritma pH ini bir kattalikka o‘zgartirish uchun sarflanishi kerak bo‘lgan kuchli kislota yoki asosning g-ekvivalentlar soni ayni eritmaning bufer sig‘imi deb ataladi.