Հիմնական նյութ

Դասընթաց․ (10-րդ դասարան. քիմիա) > Բաժին 5

Դաս 2: Հիմնա-թթվային հավասարակշռություն

Kթ-ի և Kհ-ի միջև կապը

Թույլ թթվի Kթ-ի և իր զուգորդված հիմքի Kհ-ի միջև եղած կապը։ Հավասարումներ ինչպես Kթ-ի և Kհ-ի միջև, այնպես էլ pKթ-ի ու pKհ-ի միջև փոխակերպումների համար։

Հիմնական դրույթներ

Զուգորդված թթու-հիմք զույգերի համար՝ թթվի դիսոցման հաստատունը ՝

K_{թ}

-ն, և հիմքի իոնացման հաստատունը ՝

K_{հ}

-ը, իրար հետ կապված են հետևյալ հավասարումներով․

$K_{թ} \cdot K_{հ} = K_{ջ}$ ‍
որտեղ $K_{ջ}$ ‍-ն ջրի իոնային արտադրյալի հաստատունն է

$p K_{թ} + p K_{հ} = 14 25^{\circ} C$ ‍-ում

Ներածություն․ թույլ թթուների և հիմքերի իոնացումը դարձելի է

Թույլ թթուները (որպես նշանակման ընդհանուր ձև՝ գրվում են

HA

) ջրին տրամադրում են

H^{+}

(կամ պրոտոն), ինչի հետևանքով առաջանում են զուգորդված հիմք՝

A^{-}

, և

H_{3} O^{+}

․

Ուժեղ թթուներն ու հիմքերը ամբողջությամբ իոնացվում են ջրային լուծույթում, մինչդեռ թույլ թթուներն ու հիմքերը միայն մասամբ են իոնացվում։ Թույլ թթվի կամ հիմքի իոնացումը դարձելի ռեակցիա է։

Թույլ թթուների և հիմքերի մասին ավելի հիմնարար գիտելիքներ ձեռք բերելու համար ուսումնասիրիր թույլ թթու-հիմք հավասարակշռության մասին հոդվածը։

HA (լ - թ) + H_{2} O (հ) ⇌ H_{3} O^{+} (լ - թ) + A^{-} (լ - թ)

թթու հիմք թթու հիմք

Նմանապես՝ հիմքը (որպես նշանակման ընդհանուր ձև՝ գրվում է

B

) ջրից կընդունի պրոտոն, ինչի հետևանքով առաջանում են զուգորդված թթու՝

{HB}^{+}

, և

{OH}^{-}

․

B (լ - թ) + H_{2} O (հ) ⇌ {HB}^{+} (լ - թ) + {OH}^{-} (լ - թ)

հիմք թթու թթու հիմք

Թույլ թթվի կամ հիմքի իոնացման ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը քանակապես գնահատում է յուրաքանչյուր նյութի հարաբերական քանակը։ Այս հոդվածում կքննարկենք հավասարակշռության հաստատուններ՝

K_{թ}

-ի և

K_{հ}

-ի միջև կապը զուգորդված թթու-հիմք զույգի համար:

Ֆտորաջրածնական թթվի ջրային լուծույթը (թույլ թթու) պարունակում է չդիսոցված

HF

մոլեկուլներ, որոնք հավասարակշռության մեջ են պրոտոնների և ֆտորիդ իոնների հետ։

Նշում։ Այս հոդվածում ընդունում ենք, որ բոլոր լուծույթները ջրային լուծույթներ են։

$K_{թ}$ ‍-ի որոշումը $HA$ ‍-ի համար, որը փոխազդում է որպես թթու

Արի ավելի խորությամբ դիտարկենք միահիմն թույլ թթվի՝

HA

-ի դիսոցման ռեակցիան․

HA (լ - թ) + H_{2} O (հ) ⇌ H_{3} O^{+} (լ - թ) + A^{-} (լ - թ)

Այս դարձելի ռեակցիայի վերջանյութերն են

A^{-}

-ը, որը

HA

-ի զուգորդված հիմքն է, և

H_{3} O^{+}

-ը։ Կարող ենք հավասարակշռության հաստատուն

K_{թ}

-ի համար գրել հետևյալ արտահայտությունը․

K_{թ} = \frac{[H_{3} O^{+}] [A^{-}]}{[HA]}

Հավասարակշռության արտահայտության մեջ չենք ներառում ջուրը, քանի որ այն մաքուր հեղուկ է։

Դարձելի ռեակցիաների հավասարակշռության հաստատունների գրելաձևը վերհիշելու համար տե՛ս հավասարակշռության հաստատուն K-ի մասին հոդվածը։

$K_{h}$ ‍-ի որոշումը $A^{-}$ ‍-ի համար, որը փոխազդում է որպես հիմք

Քանի որ

A^{-}

-ը հիմք է, ապա կարող ենք գրել դարձելի ռեակցիան, որտեղ

A^{-}

-ը դրսևորում է իրեն որպես հիմք՝ ջրից ընդունելով պրոտոն․

A^{-} (լ - թ) + H_{2} O (հ) ⇌ HA (լ - թ) + {OH}^{-} (լ - թ)

Այս ռեակցիայի վերջանյութերն են

HA

-ն և

{OH}^{-}

-ը։ Հավասարակշռության հաստատուն

K_{հ}

-ը կարող ենք գրել այն ռեակցիայի համար, որում

A^{-}

-ը հանդես է գալիս որպես հիմք․

K_{հ} = \frac{[HA] [{OH}^{-}]}{[A^{-}]}

Սա կարծես լինի այն ռեակցիայի հակառակ պատկերը, որում

HA

-ն հանդես է գալիս որպես թթու։ Սակայն այս ռեակցիաները շատ տարբեր են։ Երբ

HA

-ն հանդես է գալիս որպես թթու, առաջանում է

H_{3} O^{+}

։ Երբ զուգորդված հիմքը՝

A^{-}

-ը, հանդես է գալիս որպես հիմք, առաջանում է

{OH}^{-}

$K_{թ}$ ‍-ի և $K_{հ}$ ‍-ի միջև կապը զուգորդված թթու-հիմք զույգի համար

Եթե

HA

-ի

K_{թ}

-ն բազմապատկենք իր զուգորդված հիմքի՝

A^{-}

-ի

K_{հ}

-ով, ապա կստանանք․

\begin{aligned} K_{թ} \cdot K_{հ} & = (\frac{[H_{3} O^{+}] [A^{-}]}{[HA]}) (\frac{[HA] [{OH}^{-}]}{[A^{-}]}) \\ = [H_{3} O^{+}] [{OH}^{-}] \\ = K_{ջ} \end{aligned}

K_{ջ}

-ն ջրի երկու մոլեկուլների միջև ընթացող դարձելի ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունն է, ինչի արդյունքում առաջանում է

H_{3} O^{+}

{OH}^{-}

․

H_{2} O (հ) + H_{2} O (հ) ⇋ H_{3} O^{+} (լ - թ) + {OH}^{-} (լ - թ)

Ջրի իոնային արտադրյալի հաստատունի և

K_{ջ}

-ի,

[H_{3} O^{+}]

-ի ու

[{OH}^{-}]

-ի միջև կապի մասին ավելին իմանալու համար տե՛ս ջրի իոնային արտադրյալի հաստատունի մասին այս հոդվածը։

որտեղ

K_{ջ}

-ն ջրի իոնային արտադրյալի հաստատունն է։ Այն շատ օգտակար է զուգորդված թթու-հիմք զույգի

K_{թ}

-ն և

K_{հ}

-ը կապելու համար։

K_{ջ}

-ի արժեքը

25^{\circ} C

-ում կարող ենք նաև օգտագործել՝ այլ օգտակար հավասարումներ ստանալու համար․

\begin{aligned} K_{թ} \cdot K_{հ} & = K_{ջ} \\ = 1.0 \cdot 10^{- 14} 25^{\circ} C (Հ. 1) \end{aligned}

Եթե Հ․ 1-ի երկու կողմերն արտահայտենք բացասական

\log_{10}

-ով, ապա կստանանք․

p K_{թ} + p K_{հ} = 14 25^{\circ} C (Հ. 2)

Այս հավասարումները կարող ենք օգտագործել՝ թույլ հիմքի

K_{հ}

-ը (կամ

p K_{հ}

-ը) որոշելու համար, եթե տրված է զուգորդված թթվի

K_{թ}

-ն։ Նաև կարող ենք հաշվել թույլ թթվի

K_{թ}

-ն (կամ

p K_{թ}

-ն), եթե տրված է զուգորդված հիմքի

K_{հ}

-ը։

Կարևոր է հիշել, որ այդ հավասարումները գործում են միայն զուգորդված թթու-հիմք զույգերի համար։ Զուգորդված թթու-հիմք զույգերի մասին համառոտ նկարագրությունը տե՛ս զուգորդված թթու-հիմք զույգի վերաբերյալ այս տեսանյութը։

Յուրացված գիտելիքի ստուգում։ Հետևյալ արժեքներից ո՞րը կարող ենք հաշվել, եթե մեզ հայտնի է $K_{հ}$ ‍-ն ${NH}_{3}$ ‍-ի համար $25^{\circ} C$ ‍-ում։

Պատասխան՝

K_{թ}

-ն

{NH}_{4}^{+}

-ի համար

Եթե գիտենք

K_{հ}

-ը

{NH}_{3}

-ի համար, որը հանդես է գալիս որպես հիմք, ապա կարող ենք գտնել զուգորդված թթվի

K_{թ}

-ն։ Զուգորդված թթուն կարող ենք գտնել՝ գրելով ռեակցիա, որում

{NH}_{3}

-ը հանդես է գալիս որպես հիմք․

{NH}_{3} (լ - թ) + H_{2} O (հ) ⇌ {NH}_{4}^{+} (լ - թ) + {OH}^{-} (լ - թ)

Այսպիսով՝

{NH}_{4}^{+}

-ը

{NH}_{3}

-ի զուգորդված թթուն է։

Օրինակ։ Թույլ հիմքի համար $K_{հ}$ ‍-ի որոշումը

Ֆտորաջրածնական թթվի

(HF)

p K_{թ}

-ն

3, 36

25^{\circ} C

-ում։

Որքա՞ն կլինի ֆտորիդի՝ $F^{-} (լ - թ)$ ‍-ի համար $K_{հ}$ ‍-ի արժեքը։

Արի քայլ առ քայլ լուծենք այս խնդիրը։

Քայլ 1. համոզվենք, որ ունենք զուգորդված թթու-հիմք զույգ

Զուգորդված թթու-հիմք զույգի առկայությունը կարող ենք ստուգել՝ դուրս գրելով

HF

-ի դիսոցման ռեակցիան․

HF (լ - թ) + H_{2} O (հ) ⇌ F^{-} (լ - թ) + H_{3} O^{+} (լ - թ)

Ինչպես տեսնում ես,

HF

-ը ջրին տրամադրում է պրոտոն, ինչի հետևանքով առաջանում են

H_{3} O^{+}

F^{-}

։ Այսպիսով՝

F^{-}

-ը

HF

-ի զուգորդված հիմքն է։ Սա նշանակում է, որ կարող ենք

HF

-ի

p K_{թ}

-ի միջոցով գտնել

F^{-}

-ի

p K_{հ}

-ը։ Ուրա՜։

Քայլ 2. Օգտվելով Հ․ 2-ում հաշվարկված $p K_{թ}$ ‍-ի արժեքից՝ գտնենք $p K_{հ}$ ‍-ը

Վերադասավորելով Հ․ 2-ը ըստ

p K_{հ}

-ի՝ կստանանք․

p K_{b} = 14, 00 - p K_{a}

Տեղադրելով մեզ հայտնի

HF

-ի

p K_{թ}

-ն՝ կստանանք․

p K_{հ} = 14, 00 - (3, 36) = 10, 64

Հետևաբար

F^{-}

-ի

p K_{հ}

-ը կլինի

10, 64

Քայլ 3. $p K_{հ}$ ‍-ի միջոցով հաշվենք $K_{հ}$ ‍-ը

Վերջապես կարող ենք

p K_{հ}

-ը փոխակերպել

K_{հ}

-ի՝ օգտագործելով հետևյալ հավասարումը․

p K_{հ} = - \log (K_{հ})

Լուծելով այս հավասարումը

K_{հ}

-ի համար՝ կստանանք․

K_{հ} = 10^{- p K_{հ}}

Տեղադրելով մեզ հայտնի

p K_{հ}

-ի արժեքը և լուծելով հավասարումը՝ կստանանք․

K_{հ} = 10^{- (10, 64)} = 2, 3 \times 10^{- 11}

Այսպիսով՝ $F^{-}$ ‍-ի $K_{հ}$ ‍-ը կլինի $2, 3 \times 10^{- 11}$ ‍։

Ամփոփում

Զուգորդված թթու-հիմք զույգերի համար թթվի դիսոցման հաստատունը՝

K_{թ}

-ն, և հիմքի իոնացման հաստատունը՝

K_{հ}

-ը, իրար հետ կապված են հետևյալ հավասարումներով․

$K_{ջ} = K_{թ} \cdot K_{հ}$ ‍

$p K_{թ} + p K_{հ} = 14 25^{\circ} C$ ‍-ում

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Մուտք գործել

Դասակարգել ըստ

Առայժմ հրապարակումներ չկան։

Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում:

Դասընթաց․ (10-րդ դասարան. քիմիա) > Բաժին 5

Kթ-ի և Kհ-ի միջև կապը

Հիմնական դրույթներ

Ներածություն․ թույլ թթուների և հիմքերի իոնացումը դարձելի է

$K_{թ}$ ‍-ի որոշումը $HA$ ‍-ի համար, որը փոխազդում է որպես թթու

$K_{h}$ ‍-ի որոշումը $A^{-}$ ‍-ի համար, որը փոխազդում է որպես հիմք

$K_{թ}$ ‍-ի և $K_{հ}$ ‍-ի միջև կապը զուգորդված թթու-հիմք զույգի համար

Օրինակ։ Թույլ հիմքի համար $K_{հ}$ ‍-ի որոշումը

Քայլ 1. համոզվենք, որ ունենք զուգորդված թթու-հիմք զույգ

Քայլ 2. Օգտվելով Հ․ 2-ում հաշվարկված $p K_{թ}$ ‍-ի արժեքից՝ գտնենք $p K_{հ}$ ‍-ը

Քայլ 3. $p K_{հ}$ ‍-ի միջոցով հաշվենք $K_{հ}$ ‍-ը

Ամփոփում

Հղումներ

Հավելյալ հղումներ

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

10-րդ դասարան. քիմիա

Դասընթաց․ (10-րդ դասարան. քիմիա) > Բաժին 5

Հիմնական դրույթներ

Ներածություն․ թույլ թթուների և հիմքերի իոնացումը դարձելի է

թKթ‍ -ի որոշումը HA‍ -ի համար, որը փոխազդում է որպես թթու

Kh‍ -ի որոշումը A−‍ -ի համար, որը փոխազդում է որպես հիմք

թKթ‍ -ի և հKհ‍ -ի միջև կապը զուգորդված թթու-հիմք զույգի համար

Օրինակ։ Թույլ հիմքի համար հKհ‍ -ի որոշումը

Քայլ 1. համոզվենք, որ ունենք զուգորդված թթու-հիմք զույգ

Քայլ 2. Օգտվելով Հ․ 2-ում հաշվարկված թpKթ‍ -ի արժեքից՝ գտնենք հpKհ‍ -ը

Քայլ 3. հpKհ‍ -ի միջոցով հաշվենք հKհ‍ -ը

Ամփոփում

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

$K_{թ}$ ‍-ի որոշումը $HA$ ‍-ի համար, որը փոխազդում է որպես թթու

$K_{h}$ ‍-ի որոշումը $A^{-}$ ‍-ի համար, որը փոխազդում է որպես հիմք

$K_{թ}$ ‍-ի և $K_{հ}$ ‍-ի միջև կապը զուգորդված թթու-հիմք զույգի համար

Օրինակ։ Թույլ հիմքի համար $K_{հ}$ ‍-ի որոշումը

Քայլ 2. Օգտվելով Հ․ 2-ում հաշվարկված $p K_{թ}$ ‍-ի արժեքից՝ գտնենք $p K_{հ}$ ‍-ը

Քայլ 3. $p K_{հ}$ ‍-ի միջոցով հաշվենք $K_{հ}$ ‍-ը