Հիմնական նյութ
10-րդ դասարան. քիմիա
Դասընթաց․ (10-րդ դասարան. քիմիա) > Բաժին 5
Դաս 2: Հիմնա-թթվային հավասարակշռությունԹույլ թթու - թույլ հիմք հավասարակշռություն
Թույլ թթուների և հիմքերի մասնակցությամբ իոնացման ռեակցիաներ և դրանց հետ կապ ունեցող հավասարակշռության հաստատուններ՝ Kթ և Kհ: Kթ-ի և Kհ-ի կապը pH-ի հետ և դիսոցման աստիճանի հաշվարկը։
Հիմնական դրույթներ
- Ընդհանուր առմամբ միահիմն թույլ թթվի՝ start text, H, A, end text-ի և իր զուգորդված հիմքի՝ start text, A, end text, start superscript, minus, end superscript-ի միջև գոյություն ունեցող հավասարակշռությանը համապատախան արտահայտությունն ունի հետևյալ տեսքը․
- Թթվի դիսոցման հաստատունը ՝K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ն, քանակապես արտահայտում է թույլ թթվի դիսոցման չափը։ Որքան մեծ է K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արժեքը, այնքան ուժեղ է թթուն, և հակառակը։
- Ընդհանուր առմամբ թույլ հիմքի՝ start text, B, end text-ի և իր զուգորդված թթվի՝ start text, B, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ի միջև գոյություն ունեցող հավասարակշռությանը համապատասխան արտահայտությունն ունի հետևյալ տեսքը․
- Հիմքի դիսոցման հաստատունը (կամ հիմքի իոնացման հաստատունը)՝ K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ը, քանակապես արտահայտում է թույլ հիմքի իոնացման չափը։ Որքան մեծ է K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արժեքը, այնքան ուժեղ է հիմքը, և հակառակը։
Ուժեղ և թույլ թթուներ ու հիմքեր
Ուժեղ թթուներն ու ուժեղ հիմքերն ամբողջությամբ դիսոցվում են ջրային լուծույթում՝ առաջացնելով համապատասխան իոնները։ Ի համեմատ դրան՝ թույլ թթուներն ու հիմքերը դիսոցվում կամ իոնացվում են միայն մասամբ, իսկ իոնացման ռեակցիան դարձելի է։ Ուստի թույլ թթուների և հիմքերի լուծույթները պարունակում են լիցքավորված և չլիցքավորված տարբեր մասնիկներ դինամիկ հավասարակշռության վիճակում։
Այս հոդվածում կքննարկենք թթվի և հիմքի դիսոցման ռեակցիաներն ու դրանց համապատասխան հավասարակշռության հաստատունները՝ K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ն՝ որպես թթվի դիսոցման հաստատուն, և K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ը՝ որպես հիմքի դիսոցման հաստատուն։
Նախավարժանք․ Թթվի ուժի և start text, p, H, end text-ի համեմատումը
Խնդիր 1. Միևնույն կոնցենտրացիայով թույլ և ուժեղ թթուների համեմատումը
Ունենք երկու թթուների ջրային լուծույթ․ ֆտորաջրածնական թթվի՝ start text, H, F, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի 2, comma, 0, start text, Մ, end text լուծույթ և բրոմաջրածնական թթվի՝ start text, H, B, r, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի 2, comma, 0, start text, Մ, end text լուծույթ։ Ո՞ր թթվի ջրային լուծույթը կունենա start text, p, H, end text-ի ավելի ցածր արժեք։
Խնդիր 2. Տարբեր կոնցենտրացիաներով թույլ և ուժեղ թթուների համեմատումը
Այս անգամ ունենք ֆտորաջրածնական թթվի՝ start text, H, F, end text, left parenthesis, ջ, ր, right parenthesis-ի 2, comma, 0, start text, Մ, end text լուծույթ և բրոմաջրածնական թթվի՝ start text, H, B, r, end text, left parenthesis, ջ, ր, right parenthesis-ի 1, comma, 0, start text, Մ, end text լուծույթ։ Ո՞ր լուծույթը կունենա ավելի ցածր start text, p, H, end text։
Ենթադրենք, որ չգիտենք ֆտորաջրածնական թթվի դիսոցմանը համապատասխան հավասարակշռության հաստատունը։
Թույլ թթուներն ու թթվի դիսոցման հաստատունը՝ K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript
Թույլ թթուները այն թթուներն են, որոնք ոչ ամբողջությամբ, մասնակի են դիսոցվում ջրային լուծույթում։ Այլ կերպ ասած՝ թույլ թթուն ցանկացած այն թթուն է, որն ուժեղ թթու չէ:
Թույլ թթվի ուժը կախված է իր դիսոցման չափից․ որքան շատ է թթուն դիսոցվում, այնքան ուժեղ է այն։ Թույլ թթուների հարաբերական ուժը քանակակապես ներկայացնելու համար կարող ենք դիտարկել թթվի դիսոցման հաստատուն K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ն, որը հավասարակշռության հաստատունն է թթվի դիսոցման ռեակցիայի համար։
Ընդհանուր առմամբ՝ միահիմն թույլ թթվի՝ start text, H, A, end text-ի ջրում դիսոցման ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ կերպ․
Այս ռեակցիայից ելնելով՝ կարող ենք գրել մեր հավասարակշռության հաստատուն K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արտահայտությունը․
Հավասարակշռության արտահայտությունը ցույց է տալիս վերջանյութերի կոնցենտրացիաների հարաբերությունը ելանյութերի կոնցենտրացիաներին։ Որքան շատ է start text, H, A, end text-ն դիսոցվում start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ի և իր զուգորդված հիմքի՝ start text, A, end text, start superscript, minus, end superscript-ի, այնքան ուժեղ է թթուն, և մեծ է K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արժեքը։ Քանի որ start text, p, H, end text-ի արժեքը կապված է open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket-ի հետ, ապա լուծույթի start text, p, H, end text-ը կախված կլինի ոչ միայն թթվի կոնցենտրացիայից, այլ նաև K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արժեքից. start text, p, H, end text-ը նվազում է թթվի կոնցենտրացիայի մեծացմանը և/կամ K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի մեծացմանը զուգընթաց։
Տարածված թույլ թթուներ
minus, start text, C, O, O, H, end text բանաձևը։ Խնձորաթթուն left parenthesis, start text, C, end text, start subscript, 4, end subscript, start text, H, end text, start subscript, 6, end subscript, start text, O, end text, start subscript, 5, end subscript, right parenthesis օրգանական թթու է, որը պարունակում է երկու կարբօքսիլային խումբ և տալիս է խնձորին և որոշ այլ մրգերի թթու համ։ Քանի որ մոլեկուլում կա երկու կարբօքսիլային խումբ, ապա խնձորաթթուն կարող է տրամադրել առավելագույնը երկու պրոտոն։
Կարբօքսիլային խումբը թույլ օրգանական թթուներում տարածված գործառութային խումբ է, որն ունի Ստորև բերված աղյուսակում ներկայացված են թույլ թթուների և նրանց K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript արժեքների որոշ օրինակներ։
Անուն | Բանաձև | K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript, left parenthesis, 25, degrees, start text, C, end text, right parenthesis |
---|---|---|
Ամոնիում | start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, plus, end superscript | 5, comma, 6, times, 10, start superscript, minus, 10, end superscript |
Քլորային թթու | start text, H, C, l, O, end text, start subscript, 2, end subscript | 1, comma, 2, times, 10, start superscript, minus, 2, end superscript |
Ֆտորաջրածնական թթու | start text, H, F, end text | 7, comma, 2, times, 10, start superscript, minus, 4, end superscript |
Քացախաթթու (էթանաթթու) | start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, O, O, H, end text | 1, comma, 8, times, 10, start superscript, minus, 5, end superscript |
Յուրացված գիտելիքի ստուգում․ վերոնշյալ աղյուսակից ելնելով՝ ո՞ր թթուն է ավելի ուժեղ՝ քացախաթթու՞ն, թե՞ ֆտորաջրածնական թթուն։
Օրինակ 1. Թույլ թթվի դիսոցման աստիճանի հաշվումը
Թույլ թթվի դիսոցման չափը քանակապես ներկայացնելու եղանակներից մեկը իր դիսոցման աստիճանը հաշվելն է։ start text, H, A, end text թույլ թթվի դիսոցման աստիճանը կարելի է հաշվել հետևյալ կերպ․
Եթե ազոտային թթվի left parenthesis, start text, H, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, right parenthesis K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արժեքը 4, comma, 0, times, 10, start superscript, minus, 4, end superscript է 25, degrees, start text, C, end text-ում, որքա՞ն կլինի ազոտային թթվի 0, comma, 400, start text, space, Մ, end text լուծույթի դիսոցման աստիճանը։
Լուծենք այս խնդիրը քայլ առ քայլ։
Քայլ 1. Գրենք թթվի դիսոցման ռեակցիայի հավասարեցված հավասարումը
Նախ արի գրենք start text, H, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript-ի ջրի մեջ դիսոցման ռեակցիայի հավասարեցված հավասարումը։ Ազոտային թթուն կարող է ջրին տրամադրել մեկ պրոտոն՝ առաջացնելով start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, ջ, ր, right parenthesis․
Քայլ 2. Գրենք K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արտահայտությունը
Քայլ 1-ի հավասարումից ելնելով՝ կարող ենք գրել ազոտային թթվի համար K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արտահայտությունը․
Քայլ 3. Գտնենք open bracket, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket և open bracket, start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, start superscript, minus, end superscript, close bracket հավասարակշռության վիճակում
Այժմ կարող ենք օգտագործել start text, Ս, Փ, Հ, end text աղյուսակը, որպեսզի որոշենք մեր K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արտահայտության հավասարակշռական կոնցենտրացիաների համար հանրահաշվական արտահայտությունները․
start text, H, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, ջ, ր, right parenthesis | \rightleftharpoons | start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript | start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, start superscript, minus, end superscript | |
---|---|---|---|---|
Սզբնական | 0, comma, 400, start text, Մ, end text | 0 | 0 | |
Փոփոխություն | minus, x | plus, x | plus, x | |
Հավասարակշռային | 0, comma, 400, start text, Մ, end text, minus, x | x | x |
Տեղադրելով հավասարակշռային կոնցենտրացիաների արժեքները մեր K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արտահայտության մեջ՝ կստանանք․
Այս արտահայտությունը պարզեցնելիս կստանանք հետևյալը․
Սա քառակուսային հավասարում է, որը կարելի է լուծել x-ի համար՝ օգտագործելով քառակուսային բանաձևը կամ մոտարկման մեթոդը։
։
Երկու մեթոդներն էլ կտան x, equals, 0, comma, 0126, start text, space, Մ, end text։ Հետևաբար open bracket, start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, start superscript, minus, end superscript, close bracket, equals, open bracket, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, close bracket, equals, 0, comma, 0126, start text, space, Մ, end text։
Քայլ 4. Հաշվենք դիսոցման աստիճանը
Դիսոցման աստիճանը հաշվելու համար կարող ենք օգտվել հավասարակշռային կոնցենտրացիաներից, որոնք որոշել էինք Քայլ 3-ում․
Այսպիսով՝ ջրային լուծույթում start text, H, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript-ի 3, comma, 2, percent-ն է դիսոցվել՝ առաջացնելով start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript և start text, N, O, end text, start subscript, 2, end subscript, start superscript, minus, end superscript իոններ։
Թույլ հիմքեր և K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript
Արի այժմ ուսումնասիրենք հիմքի դիսոցման հաստատունը (երբեմն կոչվում է նաև հիմքի իոնացման հաստատուն)՝ K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ը։ Նախ կարող ենք գրել որևէ կամայական թույլ հիմքի՝ start text, B, end text -ի ջրում ընթացող իոնացման ռեակցիան։ Այս ռեակցիայում հիմքը ընդունում է ջրից պրոտոն՝ առաջացնելով հիդրօքսիդ իոն և զուգորդված թթու՝ start text, B, H, end text, start superscript, plus, end superscript․
Հավասարակշռության հաստատուն K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արտահայտությունը կարող ենք գրել հետևյալ կերպ․
Այս հարաբերությունից տեսնում ենք, որ որքան շատ է հիմքը իոնացվում՝ առաջացնելով start text, B, H, end text, start superscript, plus, end superscript, այնքան ուժեղ է հիմքը, և մեծ է K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արժեքը։ Լուծույթի start text, p, H, end text-ը կլինի կախված ինչպես K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արժեքից, այնպես էլ՝ հիմքի կոնցենտրացիայից:
Օրինակ 2. Թույլ հիմքի ջրային լուծույթի start text, p, H, end text-ի արժեքի հաշվումը
Ինչքա՞ն կլինի ամոնիակի (start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript) 1, comma, 50, start text, space, Մ, end text լուծույթի start text, p, H, end text-ի արժեքը left parenthesis, K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript, equals, 1, comma, 8, times, 10, start superscript, minus, 5, end superscript, right parenthesis։
Այս օրինակը հավասարակշռության հետ կապված խնդիր է, որի մեջ կա մեկ լրացուցիչ քայլ․ start text, p, H, end text-ի արժեքի որոշումը open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket-ից։ Արի քայլ առ քայլ անդրադառնանք հաշվարկներին։
Քայլ 1. Գրենք հիմքի իոնացման ռեակցիայի հավասարեցված հավասարումը
Նախ արի դուրս գրենք հիմքի իոնացման ռեակցիան ամոնիակի համար։ Ամոնիակը ջրից կընդունի պրոտոն՝ առաջացնելով ամոնիում իոն՝ start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, plus, end superscript․
Քայլ 2. Գրենք K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արտահայտությունը
Ելնելով այս հավասարեցված հավասարումից՝ կարող ենք գրել K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արտահայտությունը․
Քայլ 3. Գտնենք open bracket, start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, plus, end superscript, close bracket և open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket հավասարակշռության վիճակում
Հավասարակշռային կոնցենտրացիաները որոշելու համար կօգտագործենք start text, Ս, Փ, Հ, end text աղյուսակը․
start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, ջ, ր, right parenthesis | \rightleftharpoons | start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, plus, end superscript | start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript | |
---|---|---|---|---|
Սզբնական | 1, comma, 50, start text, Մ, end text | 0 | 0 | |
Փոփոխություն | minus, x | plus, x | plus, x | |
Հավասարակշռային | 1, comma, 50, start text, Մ, end text, minus, x | x | x |
Տեղադրելով հավասարակշռային կոնցենտրացիաների արժեքները մեր K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արտահայտության մեջ՝ կստանանք հետևյալը․
Պարզեցնելիս կստանանք.
Սա քառակուսային հավասարում է, որը կարելի է լուծել՝ օգտվելով քառակուսային բանաձևից կամ մոտարկման մեթոդից։ Երկու մեթոդները կհանգեցնեն հետևյալ լուծման.
Քայլ 4. Գտնենք start text, p, H, end text-ը open bracket, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, close bracket-ից
Այժմ, երբ գիտենք հիդրօքսիդ իոնի կոնցենտրացիան, կարող ենք հաշվել start text, p, O, H, end text-ը․
Հիշենք, որ 25, degrees, start text, C, end text-ում start text, p, H, end text, plus, start text, p, O, H, end text, equals, 14։ Վերադասավորելով այս հավասարումը՝ կստանանք․
Տեղադրելով մեր արժեքը start text, p, O, H, end text-ի համար՝ կստանանք․
Այսպիսով՝ լուծույթի start text, p, H, end text-ը կլինի 11,72։
Տարածված թույլ հիմքեր
Թույլ հիմքերը ամենուր են՝ օճառներից ընդհուպ մինչև կենցաղային մաքրող միջոցները։ Ամինները պարունակում են ազոտի չեզոք ատոմ, որն առաջացնում է ևս երեք կապ այլ տարրերի ատոմների հետ (հիմնականում ածխածնին կամ ջրածնին): Դրանք տարածված ֆունկցիոնալ խումբեր են օրգանական թույլ հիմքերում։
Ամինները կարող են հանդես գալ որպես հիմք, քանի որ ազոտի ազատ էլեկտրոնային զույգը կարող է ընդունել start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript։ Ամոնիակը՝ start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript-ը, ամինային հիմքի օրինակ է։ Պիրիդինը՝ start text, C, end text, start subscript, 5, end subscript, start text, H, end text, start subscript, 5, end subscript, start text, N, end text-ը, ազոտ պարունակող հիմքի մեկ այլ օրինակ է։
Ամփոփում
- Ընդհանուր առմամբ միահիմն թույլ թթվի՝ start text, H, A, end text-ի և իր զուգորդված հիմքի՝ start text, A, end text, start superscript, minus, end superscript-ի միջև գոյություն ունեցող հավասարակշռությանը համապատախան արտահայտությունն ունի հետևյալ տեսքը․
- Թթվի դիսոցման հաստատունը՝ K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ն, քանակապես արտահայտում է թույլ թթվի դիսոցման չափը։ Որքան մեծ է K, start subscript, start text, թ, end text, end subscript-ի արժեքը, այնքան ուժեղ է թթուն, և հակառակը։
- Ընդհանուր առմամբ թույլ հիմքի՝ start text, B, end text-ի և իր զուգորդված թթվի՝ start text, B, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ի միջև գոյություն ունեցող հավասարակշռությանը համապատասխան արտահայտությունն ունի հետևյալ տեսքը․
- Հիմքի դիսոցման հաստատունը (կամ հիմքի իոնացման հաստատունը)՝ K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ը, քանակապես արտահայտում է թույլ հիմքի դիսոցման չափը։ Որքան մեծ է K, start subscript, start text, հ, end text, end subscript-ի արժեքը, այնքան ուժեղ է հիմքը, և հակառակը։
Փորձիր ինքդ
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։