Mühazirə Turşu və əsaslar haqqında protolitik nəzəriyyə

CL ^-,CHCOO^- və s. maddə və ionları da əsas hesab olunur.
Protolik nəzəriyyəni sonralar Franklin və Sovet alimi İzmaylov inkişaf etdirmişdir. O,susuz məhlulda protolitik nəzəriyyənin əsasını öyrənmiş vəgöstərmişdir ki,susuz məhlullar da sulu məhlullar kimi solvatlaşmış proton (lion ionu )
və aniona (liat)malikdir. Su molekulu kimi
CH ₃OH + CH₃ OH → CH₃𝑂H₂⁺+ 𝐶𝐻₃𝑂^-
solvatlaşmış anion(liat)
proton (lion)
NH₃ + NH₃ ⇄ 𝑁𝐻 ₄⁺ + 𝑁𝐻₂^-
turşu əsas
Bu molekullardan biri özünü turşu kimi ,digəri əsas kimi aparır. Mexanizmi belədir.
NH₃→H⁺ +NH₂^- H+NH₃→NH₄⁺ 2NH₃→NH₄⁺ +NH₂^-
2CH₃COOH → CH₃COOH₂⁺ + CH₃COO^-
asetonium(lion) asetat(liat)
Protolitik nəzəriyyəyə görə hidroliz reaksiyası turşu və əsas ionlarının həlledici molekulu ilə qarşılıqlı təsir reaksiyasıdır:Məs: asetat ionu əsası iondur.
CH ₃COO^- + H₂O → CH₃COOH + OH^-
əsas₁ turşu₂ turşu₁ əsas₂
Ammonium ionu isə ( 𝑁𝐻₄+) turşu ionudur. 𝑁𝐻₄⁺ + 𝐻₂𝑂 → 𝑁𝐻₃ + 𝑂𝐻₃+
turşu₁ əsas əsas₁ turşu₂
Neytrallaşma reaksiyasını da protolitik reaksiya kimi qəbul etmək olar:
𝐶𝐻3𝑂𝐻₂⁺+𝐶𝐻₃𝑂−⇄𝐶𝐻₃𝑂𝐻+ 𝐶H₃𝑂𝐻
Turşu₁ əsas₂ turşu₂ əsas₁
𝑂𝐻³⁺+ 𝑂𝐻−⇄𝐻₂𝑂+ 𝐻₂𝑂
turşu₁ əsas₂ turşu₂ əsas₁
Turşu və əsasları susuz məhlullarda həll etdikdə,onlarla həlledici arasında protoliz reaksiyası baş verir.
HCL + CH₃OH →CH₃OH₂⁺ + CL^-
turşu₁ əsas₂ solv.proton əsas
Protolitik nəzəriyyənin də çatmayan cəhəti var. Belə ki, proton iştirak etmədən baş verən reaksiyalar maddələrin turşu və əsaslıq xassələrini izah edə bilmir Belə ki, maye halda olan SO₂ öz-özlüyündə ionlaşır və proton istifadə etmir.lakin burada da tipik turşu-əsasi reaksiya baş verir.Turşu əsas arasında gedən reaksiya həlledici molekullarını əmələ gətirməklə nəticələnir.
Məs: 𝑆𝑂₂+𝑆𝑂₂⇄𝑆𝑂²⁺+𝑆O₃^{2-
Odur ki, daha təkmil nəzəriyyələr təklif olundu: Lyuisin elektron nəzəriyyəsi
və sovet} alimi Usanoviç nəzəriyyəsi.Lyuisin elektron nəzəriyyəsinə görə turşu özünə elektron cütü birləşdirən (:)və bu yolla valent rabitəli birləşmə əmələ gətirən maddə,əsas isə elektrjn verməklə kovalent rabitəli birləşmə əmələ gətirən maddədir. Bu tələbatı ödəyən maddələr Lyuis tərəfindən turşu və əsas kimi qəbul edilir. Məs.
H⁺ + :NH₃ → [NH₄⁺]⁺
NH₃ elektron cütü (:) verir (əsasdır),H⁺ elektron cütünü (:) qəbul edib (turşudur) kovalent rabitəli NH₄⁺ ionu əmələ gətirir.
Lyuisin elektron nəzəriyyəsini bir çox reaksiyalara ,o cümlədən turşu-əsasi reaksiyalara, oksidləşmə- reduksiya ,kompleksəmələgəlmə reaksiyalara da aid edir.Turşu əsasi anlayışın bu dərəcədə geniş miqyasda inkişafı Lyus nəzəriyyəsinin qüsurudur .

Usanoviç nəzəriyyəsi daha təkmin nəzəriyyədir. Bu nəzəriyyəyə görə turşu özündən kation ayiran maddə olub,həmin kation anionla və ya elektronla qarşılıqlı təsırdə olur. Əsas özündən anion və ya elektron verərəkkatiomla qarşılıqlı təsirdə olur.Turşu və əsasların qarşılıqlı təsir reaksiyası nəticəsində duz alınır. Bu tip reaksiyaya misal SO₂ (maye) mühitində kükürd -oksidixlorid və NaSO₃ arasındaki reaksiyanı göstərmək olar. Bu reaksiya üzrə SOCl₂ kation ayırıb özünü turşu kimi aparır . Na₂CO₃ anion əmələ gətirməklə özünü əsas kimı aparır.

SOCl₂⇄ 𝑆𝑂⁺²+ 2𝐶𝑙^-
turşu kation
Na₂SO₃⇄ 2Na⁺+ 𝑆𝑂₃^2-
əsas anion
SOCl₂ + Na₂SO₃ ⇄ 2NaCl + 2SO₂
SO²⁺ + 𝑆𝑂₃^2-⇄2𝑆𝑂₂ (həlledici )
Bu reaksiyalarda proton yoxdur. Usanoviç nəzəriyyəsinə görə oksidləşmə-reduksiya reaksiyası da turşu - əsasi reaksiyadır. Çünki, elektron mübadiləsi ilə baş verir. Elektron alan turşu, elektron verən əsas olur.
2Fe³⁺ + Sn²⁺ → 2Fe²⁺ + Sn⁴⁺
turşu₁ əsas₂ əsas₁ turşu₂

Suyun ion hasili

Suyun əhəmiyyəti:
Su zəif elektrolitdir. Su az da olsa öz ionlarına dissosiasiya edir. Suyun ionlaşma reaksiyasında proton bir molekuldan digər molekula keçir.
Suyun ionlaşma reaksiyası:
𝐻₂𝑂+ H₂𝑂⇄𝐻₃O⁺ + 𝑂𝐻^-,
Daha sadə formada H₂𝑂 ⇄𝐻⁺+ 𝑂𝐻^-
Bu proses öz-özünə ionlaşma və ya avtoprotoliz adlanır Proses dönər oldugundan kütlələrin təsiri qanununu tətbiq etmək olur.
. 𝐾 _dis =[𝐻⁺][𝑂𝐻^-]/[𝐻₂𝑂]=1,8 ·10^-16

Suyun dissosiasiya reaksiyasının davamsızlıq sabiti suyun dissosasiya sabitinə bərabərdir.

[H ⁺] · [OH] = K · [H₂O]
Bir litr təmiz suda qatılıq sabitdir,nəzəri olaraq [H₂O]= 55,55 mol/l-dir. Yəni
22ºC-də suyun 1 l-ində (1000 ml) 1000 :18 = 55,55qr mol su var. Bu ədədi
düsturda yerinə yazsaq suyun ion və ya avtoprotoliz sabitini alarıq .
[H+][OH ^-]= 1,8 · 10^-16 ·55,55 = 10^-14 = Kw;
Kw – suyun avtoprotoliz sabiti və ya ion hasilidir.Təmiz suda su ionları qatılıqlarının vurma hasili sabit kəmiyyət olub, 10^-14 -ə bərabərdir.
Təmiz suyun protolizi nəticəsində bir kation və bir anion əmələ gəlir. Suda qarışıq olmadıqda bu ionların qatılıqları bərabər olur. [H⁺] = [OH^-] = 10^-7
Əlverişli olsun deyə suyun ion hasili əvəzinə onun göstəricisindən (pKw ) istifadə edilir.
Suyun avtoprotoliz sabitinin göstəricisi pKw = ─ lgKw = ─ lg10^-14 = 14 daha çox istifadə olunur.
1909-cu ildə Sorensen hidrogen və hidroksid ionlarının qatılıqlarını hidrogen göstəricisi pH və hidroksil göstəricisi pOH ilə ifadə etmişdir.
pH = ─ lg[H^-] ; pOH = ─ lg[OH^-]
İon hasili düsturunda hər bir həddi ( -1)-ə vursaq, hidrogen vı hidroksil göstəricilərinin cəmini ( 14) alarıq.
Kw = [H⁺][OH^-] = 10^-14
-lgK_{ } = -lg[H⁺] - lg[OH^-]= -lg10^-14
pKw = pH + pOH = 14
Hidrogen və hidroksid göstəricilərinin cəmi suda sabit kəmiyyət olub, suyun avtoprotoliz sabitinin göstəricisinə bərabərdir. Təmiz suda hər iki ion arasında müəyyən tarazlıq yaranır.Bunlardan birinin qatılıgının dəyişməsi digərinin qatılıgının dəyişməsinə səbəb olur. Məsələn, suya 0,1mol/l HCL əlavə etdikdə
məhlulun pH-ı dəyişir.
Məs: 0,1 mol HCl məhlulu üçün pH hesablanır:
[H]= 0,1 = 10^-1; pH = ─ lg10^-1 =1
pH + pOH = 14; pOH = 14 – pH = 14 – 1= 13
[OH^-] = 10^-13
0,1mol NaOH məhlulu üçün pH hesablanır:
[OH^-] = 0,1 = 10^-1 pOH = ─ lg10^-1 = 1
pH = 14 ─ pOH = 14 ─ 1 = 13; [H⁺]= 10^-13
Turşu məhlulunda [H⁺] > 10 ^-7 və ya pH < 7
əsas məhlulunda [H⁺] < 10^-7 və ya pH > 7 olur.
Odur ki, pH<7 olduqda mühit turş, pH =7 neytral, pH > 7-qələvi mühit hesab edilir.
pH və pOH-ın ədədi qiymətləri əsasında turşuluq və əsaslıq, yəni pH və pOH şkalası tərtib edilib.
pH 0,1, 2 pOH 14,13,12⏟ qüvvətli turş mühit, pH 4, 5, 6 pOH 11,10,9,8⏟ zəif turş mühit, pH 7 pOH 7↓ neytral mühit, pH 8,9,10,11 pOH 6,5,4,3⏟ zəif qələvi mühit, pH 12,13,14 pOH 2,1,0 qüvvətli qələvi mühit olur.
pH və pOH şkala analitik kimyada əhəmiyyətli göstəricidir Onun köməyi ilə məhlulda H⁺ və OH^- ionlarının qatılıqları hesablanır.Vəsfi və ya miqdari reaksiya aparılması üçün optimal şərait seçilir. :
Məhlulda turşu və əsasların pH və pOH-nın hesablanması, əhəmiyyəti:
pH-ın hesablanması kimyəvi analiz təcrübəsində tez -tez rast gəlinir. pH-ın hesablanmasının analitik əhəmiyyəti aşagıdakılardır.
a) analizin aparılma şəraiti müəyyən olunur.
b)müvafiq indikator seçilir.
c) çöküntünün optimal çökmə şəraitti təyin olunur.
Müxtəlif elektrolit məhlullarında pH-ın hesablanması eyni bir üsulla yox , müxtəlif üsullarla aparılır ki, bu da turşu və əsasın qüvvətli və ya zəif elektrolit qlmasından asılıdır. Hər bir halda buna fərdi yanaşılır. Bir neçə halı nəzərdən keçirək.
1) Qüvvətli turşu məhlulunda pH-ın hesablanması
HCl, HNO₃, H₂SO₄ , HCLO₄ və s. duru turşularda tam dissosiasiya edir. Buna görə
belə məhlullarda [H⁺] = Ctur . Bu turşunun həll olan qatılıgıdır. Bu halda pH belə təyin olunur.
pH = ─ lg[H⁺] = ─ lgCtur.
Məs: 0,05 mol HCl məhlulunda pH və pOH hesabla.
pH = ─ lgCtur. = ─ lg 0,05 = ─ lg5 · 10^-2 = ─ lg5 ─ lg10^-2 = 2 ─ lg5 = 2 ─ 0,7 = 1,3
pOH 2 yolla təyin etmək olar.
a) pOH = 14 ─ pH = 14 ─ 1,3 = 12,7
b) Suyun ion hasilinə görə.
Kw = [H⁺][OH^-] = 10^-14
[OH^-] = 10^-14[𝐻⁺] = 10^-14·10^-2 = 2 · 10^­-13
pOH = ─ lg[OH­_­­­^­­-]= ─ lg2 · 10^­­-13 = ─ lg2 ─ lg10^-13 =
= 13 ─ lg2 = 13 ─ 0,3 = 12,7
Bu hesabat ion qüvvəsini nəzərə almadan aparıldı. Əgər ion qüvvəsini nəzərə alsaq, o zaman: 0,1 mol HCl məhlulunun pH-ını hesablamaq üçün 1-ci üsul:
pH = ─ lg0,1 = 1, pOH = 14 ─ 1 = 13
pH-ın heablanmasının 2-ci üsulu ion qüvvəsini ( I) nəzərə almaqla aparılır.
I = _1\2(𝐶_H⁺· Z²_H+ + 𝐶cl^- · 𝑍² _CL−) = 1/2(0,1 ·1²+ 0,1 · ­(-1_­)²)= 1/2 ·0,2=0,1
Cədvəldən ^𝑓 _H⁺= 0,81 𝑎𝐻+=𝑓_H⁺ ∙ [𝐻⁺]=0,81 ∙0,1=0,081=8,1 ∙10^-2
𝑝𝑎𝐻+ = −𝑙𝑔8,1 ∙10^-2=2−𝑙𝑔8,1=2−0,9=1,1
_{𝑝𝑎𝑂𝐻}− =14−1,1= 12,9
Göstərilən hesabat qatılığı 10^-6 mol/l-dən çox olan turşu məhlulu üçün nəzərdə
tutulur.Daha duru məhlulda bu qayda özünü doğrultmur. Məs: qatılığı 10 ^-8 mol/l olan HCl məhlulunun pH-ını həmin qayda üzrə hesablasaq: pH = ─ lg10^-8 = 8 yəni turş yox, zəif qələvi mühit alınır. Odur ki, qatılığı 10^{- 6} - dan az olan qüvvətli turşu məhlulları üçün pH-ı hesablayarkən mütləq suyun ion hasili nəzərə alınmalıdır, yəni
[H⁺]= [H⁺] _{turşu hesabına} + [H⁺]_{su hesabına}
[H⁺]_turşu = C_turşu ; [H⁺]_su = [OH^-]_su
O, zaman [H⁺]= C_turşu+ [OH^-]_su ; [OH^-]_su = 𝐾w/[𝐻⁺]
[H⁺]= C_tur+ [O𝐻^-]
[H⁺]= 𝐶_tur ∙ [𝐻⁺]+ 𝐾 _W/ [𝐻⁺]
[H⁺]² = C_tur · [H⁺] + K_W
[H⁺]² ─ C_tur · [H⁺] ─ K_W = 0
Kvadrat tənliyin həllinə əsasən

[H⁺] _{ }

[H⁺] = 10^-8 +√10^-16 + 4 ∙10^-14 /2= 10^-8+ √10^-14(4+0,01)/2 = 10^-8+10^-7∙2/2=
2,1 ∙10^-7 /2= =1,05 ∙ 10^-7
pH= ─ lg(1,05 · 10^{- 7} ) = 7 ─ lg1,05 = 7 ─ 0,02 = 6,98
pOH = 14 ─ 6,98 = 7,02
2) Qüvvətli əsas məhlullarında pH-ın hesablanması . NaOH, KOH
Qüvvətli əsaslar tam dissosiasiasiya edir. Ona görə də [𝑂𝐻−]= 𝐶_əsas hesab etmək olar.Onda
pOH = -Lg[ OH^-]= -LgC_əsas
pH = 14 ─ pOH
[𝐻⁺]= 𝐾w[𝑂𝐻^-]= k _W 𝐶ə𝑠𝑎𝑠
Məs: 0,1 mol/l NaOH məhlulu üçün pOH və PH -ın hesablanması.
[OH^-]= 0,1mol/l =10^-1
pOH = ─ lg10^-1 = 1
pH = 14 ─ pOH = 14 ─ 1 = 13
[H⁺]= 10^-13
Qüvvətli əsas məhlulunun qatılığı 10 ^-6mol/l-dən azdırsa, qüvvətli turşu məhlulunda olduğu kimi bu qayda yaramır.Odur ki, qatılığı 10^-6 mol/l-dən az olan əsasi məhlullarda da suyun ion hasili nəzərə alınır.
[OH^-] = [OH]əsas + [OH^-]su
[OH^-]əsas = Cəsas ; [OH^-]su = [H⁺]su
[OH^-] = Cəsas + [H⁺]su = Cəsas + 𝐾w[𝑂𝐻^-]
[OH^-]² = Cəsas · [OH^-] + K_{w
[OH-]2 ─ Cəsas · [OH-] ─ KW = 0}
[OH^-] = 𝐶ə𝑠𝑎𝑠 +√𝐶ə𝑠𝑎𝑠₂+4𝐾𝑤₂ /2
Bu düstur əsasında [OH^-] ionları hesablanır, sonra isə pH=14 ─ pOH düsturu tətbiq olunur.
3) zəif turşu məhlullarında pH-ın hesablanması CH₃ COOH, HCOOH, HCN və s.
Zəif turşular ionlara az dissosiasiya edir. HA ⇄ H⁺ + A^- ;
Bu zaman məhlula keçən ionların sayı bir - birinə bərabər oldugundan yaza bilərik ki,
[H⁺]=[A^-] onda [HA] = Ctur ─ [H⁺] olar. Zəif elektrolitin dissosiasiyası tənliyinə (dönər proses oldugundan ) kütlələrin təsiri qanunu tətbiq etsək alarıq.
K_tur = [𝐻⁺][𝐴^-] / [𝐻𝐴]= [𝐻⁺] ² /C_tur
buradan [H⁺]² = K_tur · C_tur
[ H⁺] = _{ } · _{ }
Məs: 0,5 mol/l CH₃COOH-nun pH-ını hesablayaq
Ktur = 1,8 · 10^-5;
[H+] = √(1,8 ∙10^-5∙0,5) = √ (0,9 ∙10^-5) = √ (9 ∙10^-6 ) = 3 · 10^-3 ;
pH= ─ lg 3 · 10^-3 = ─ lg 3 ─ lg10^-3 = 3 ─ lg3= 3 ─ 0,48 = 2,52
4) Zəif əsas məhlulunda pH-ın hesablanması NH ₄OH zəif turşu məhlulunda pH-ın hesablanması kimidir.
BOH → B⁺ + OH^-; [B⁺] = [OH^-]; [BOH] = Cəsas ─ [OH^-]
Kəsas =[ B⁺ ]· [OH^- ]/[BOH ; 𝐾ə𝑠𝑎𝑠=[𝑂𝐻^-]² /𝐶ə𝑠𝑎𝑠 düsturdan alınır ki,
[𝑂𝐻^-]² = 𝐾ə𝑠𝑎𝑠·𝐶ə𝑠 onda [𝑂𝐻^-]= √ (𝐾ə𝑠𝑎𝑠 ∙ 𝐶ə𝑠𝑎𝑠) düsturunu alarıq.
pOH = ½ ( 𝑝𝐾ə𝑠𝑎𝑠 + 𝑝𝐶ə𝑠𝑎𝑠); pH = 14 ─ pOH = 14 ─ 𝑝𝐾ə𝑠𝑎𝑠 - 𝑝𝐶ə𝑠𝑎𝑠 ;
0,1 ml NH₄OH məhlulunda pH-ı hesablayaq.
Kəsas = 1,8 · 10^-5 pKəsas = ─ lg (1,8 · 10^-5 ) = ─lg1,8 ─ lg10^-5 = 5 ─ lg1,8 =
= 5 ─ 0,26 = 4,74
Cəsas = 0,1 ; pCəsas = ─ lgCəsas = ─ lg0,1 = 1
pOH = ½ ( 4,74+1) =2,87
pH= 14 ─ 2,87 = 11,13
5) Çox protonlu turşu məhlulunda pH-ın hesablanması.
[𝐻⁺]= √𝐾𝑡𝑢𝑟′∙𝐶𝑡𝑢 ; pH = 𝑝𝐾𝑡𝑢𝑟′ + 𝑝𝐶𝑡𝑢𝑟₂
0,1 mol H ₃PO₄ məhlulunun pH-ını hesabla:
𝐾𝑡𝑢𝑟′=7,1 ∙10^-3
[H⁺]= √ (7,1 ∙10^-3∙10−1) = √ (7,1 ∙10^-4)=2,7 ∙10^-2;
pH = ─ lg (2,7 · 10^-2 ) = 1,56
6) Qüvvətli və zəif turşu qarışığı məhlulunda pH-ın hesablanması. Yalnız qüvvətli turşu nəzərə alınır.
[H⁺] = Ctur ; pH= ─ lgCtur
Məs: 0,1mol/l HCl və 0,1 mol/l CH₃COOH qarışığı:
[H⁺]= C_HCL = 0,1mol/l
_KCH3COOH =[𝐶H₃𝐶𝑂𝑂^-][𝐻⁺]/[𝐶𝐻₃𝐶𝑂𝑂𝐻] ;
[𝐶𝐻₃𝐶𝑂𝑂^-]/[𝐶𝐻₃𝐶𝑂𝑂𝐻] = 𝐾𝐶H ₃𝐶𝑂𝑂𝐻 /[𝐻⁺] = 1,8 ∙10 ^-5 / 10 ^-1= 1,8 ∙10^-4
[𝐶H ₃𝐶𝑂𝑂^-]/[𝐶H ₃𝐶𝑂𝑂𝐻] nisbətinin çox az olması sirkə turşusunu nəzərə almamağa imkan verir.
7) Zəif turşu və əsas məhlullarını 10^-5 - 10^-7 mol/l-ə qədər durultduqda, onların tam ionlaşması baş verir. Belə halda pH-ın hesablanması qüvvətli turşu və qüvvətli əsasda
oldugu kimi aparılır.