4-MAVZU К islota -asosli reaksiyalarda muvozanat Reja : 1. Kislota va asoslar haqidagi tasavvurlar. 2. Kislota -asos -erituvchi tizimidagi muvozanat. 3. Kislota -asos konstantalari. 4. Erituvchilarning avtoprotoliz konstantalari, erigan moddalar xossalariga ta’siri. 5. Bufer eritm alar. 6. Gidroliz va amfoterlikning analizda ishlatilishi. 7. Kislota, asos, bufer eritmalarda pH, hisoblash O’quv adabiyotlari : O.Fayzullayev, “Analitik kimyo”, 79 -94 betlar. E.A.Ruziyev, “Analitik kimyo”, 32 -40 betlar. Kislota va asoslar haqidagi hozirgi tasavvurlar. Ostvald -Arrenius, Brensted -Louri, Lyuis, solvosistema va Kreshkov nazariyalari. Kislotali -asosli reaksiyalar. Kislota va asoslarning xossalariga erituvchi tabiatining ta’siri. Suvning dissosiasiyasi. pH haqida tushuncha. Suvning ion ko’payt masi, erituvchilarning avtoprotoliz konstantasi. Lioniy va liat ionlari. Kislotalik va asoslik konstantalarining analizda ishlatilishi. Kuchli va kuchsiz kislota va asoslar eritmalarining pH qiymatini baholash. Bufer eritmalar, ularning analizda ishlatilis hi. Bufer mexanizmi, bufer sig’imi, bufer eritmalarning pH qiymatini hisoblash. Muayyan pH qiymatiga ega bo’lgan bufer erit -malar tayyorlash. Gidroliz va amfoterlik, ularning analizda qo’llanilishi. Gidroliz turlari (kation, anion va ham kation ham anion b o’yicha), gidroliz reaksiyalarining qaytarligi, gidroliz darajasi va konstantasi, ularni hisoblash. Gidrolizlanuvchi tuzlar eritmalarining pH qiymatini hisoblash. Gidrolizni kuchaytirish va susaytirish. Gidrolizning turli omillarga bog’liqligi. Kislota va asoslar haqidagi nazariyaning asoschisi Arrenius b o’ lib uning yaratgan nazariyasi ga kura kislatalar deb suvdagi eritmalarida vodorod ionlari va kislota qoldig’iga ajraladigan birikmalarga aytiladi. Masalan: NCl =H ++Cl - H2SO 4 = 2H + +SO 42- Kimyoning rivoj lanish tarixida kislota va asoslar haqidagi tasavvurlar mukammallashib, to’ldirilib va aniqlashtirilib borildi. Agar ilgari olimlar asosan suvdagi eritmalar bilan ishlagan bo’lsalar, hozirgi vaqtda ko’plab boshqa erituvchilardan foydalanmoqdalarki, ul ar bizning odatdagi tushunchalarimizni tubdan o’zgaritirib yubormoqda. Hozirgi vaqtda kislota va asoslarning o’ziga xos xususiyatlari – kislota va asoslik xossalari faqat suvdagi eritmalardagina emas, balki suvsiz eritmalarda ham mavjud ekanligi isbotla ngan. Suvdagi eritmalarda biz kislotalar deb vodorod ionlari, asoslar deb esa gidroksid ionlari hosil qilib dissosilanuvchi moddalarni atar edik (Ostvald -Arrenius nazariyasi). Suvsiz eritmalarda bu tushunchalarning noaniqligi ma’lum. Ushbu noaniqlikni oy dinlashtirish maqsadida turli nazariyalar tavsiya qilingan. Lioniy va liat ionlari. Vodorod ionlari hatto suvda ham erkin holda bo’lmaydi, ular gidratlar holida bo’ladi. Kislotalarning suvsiz eritmalarda dissosilanishi natijasida turli xil solvat langan vodorod ionlari hosil bo’ladi. N+ ionlari suvda N 3O+ (gidroksoniy), ammiakda NH 4+ (ammoniy), piridinda C 5N5NH + (piridiniy) ionlari hosil qiladi. Erituvchi molekulalari bilan solvatlangan vodorod ioni (proton) lioniy deb, erituvchining ionlanishi natijasida hosil bo’lgan anionlar liat ioni deb ataladi. Masalan: erituvchi lioniy liat 2H 2O  H3O+ + OH -, 2NH 3  NH 4+ + NH 2-, 2H 2F2  H3F2+ + HF 2-,

2CH 3COOH  CH 3COOH 2++CH 3COO -, 2H 2SO 4  H3SO 4+ + HSO 4-. Solvosistema nazariyasi. Suyultirilgan ammiakda KNH 2 (kaliy amid) suvdagi eritmada KON qanday kuchli asos bo’lsa, shunday kuchli asos hisoblanadi. Kaliy amid ham kaliy gidroksid ham tegishli erituvchilar muhitida fenolftaleinni qizil rangga bo’yaydi (kuchli ishqorla rning xossasi), kislotalarni birday neytrallaydi va elektr tokini yaxshi o’tkazadi. Ammoniy xlorid suyultirilgan ammiak muhitida xuddi NSl suvda qanday kuchli kislota bo’lsa, shunday kislotalikni namoyon qiladi. Ammoniy xlorid va xlorid kislotalarning bi rday kuchli kislotaligini isbotlash uchun ularni tegishli erituvchilarda asoslar bilan neytrallash kerak. Binobarin, kislotalik va asoslik xossalarini faqat N + va ON - ionlari namoyon qilib qolmasdan, boshqa gruppalar ham namoyon qilar ekan. Kislota va asoslarning ayrim neytrallash reaksiyalari natijasida erituvchi molekulalari hosil bo’ladi. Masalan, suvda HCl + NaOH  NaCl + H 2O, suyultirilgan ammiakda NH 4Cl + KNH 2  KCl + 2NH 3 , suvsiz sirka kislotada HClO 4+CH 3COONa  NaC lO 4+CH 3COOH. Solvosistema nazariyasiga asosan suv eritmalardagi akvobirikmalarning va boshqa eritmalardagi birikmalarning reaksiyalari orasida juda katta o’xshashlik bor. Solvositema nazariyasiga binoan kislotalar deb berilgan erituvchi kationiga mos kat ion va asoslar deb erituvchi anioniga mos anion hosil qiladigan moddalarga aytiladi. Masalan, ammiak NH 4+ va NH 2- ionlarini hosil qiladi, suyultirilgan ammiak eritmasida NH 4Cl NH 4+ ionini hosil qilgani uchun kislota, KNH 2 esa shu eritmada NH 2- ionini h osil qilganligi uchun asosdir, HClO 4 sirka kislota eritmasida CH 3COOH 2+ kationini hosil qilgani uchun kislota va CH 3COONa tegishli asetat ionini hosil qilgani uchun asosdir. Bu nazariyaning kamchiligi sifatida ionlashmaydigan erituvchilar muhitida kislota va asoslikni tushuntirib berolmasligini aytish mumkin. Brensted -Louri (proton) nazariyasi . Ulardan biri 1923 yilda yaratilgan daniyalik D.Brensted va u bilan bir vaqtda angliyalik T.Lourilaning protolitik nazarivasidir. Brensted -Louri nazariyasiga muvoftq kislotalar deganda Protonlar berish xususiyatiga ega bo’lgan moddalar (ion yoki molekulalar) tushuniladi. Brensted ularni disprotidlar deb atadi. Protonlarni biriktirib olish xususiyatiga ega bo’lgan moddalar (ion yoki molekulalar) asoslar deyiladi. Brenst ed ularni emprotidlar deb atadi. Bu nazariya kislotalik va asoslikni protonli reaksiyalar yordamida tushuntiradi. Kislota - proton donori, asos - proton akseptori. Demak, bu nazariyaga ko’ra kislotalar vodorod ioni - protonga ega bo’lishlari kerak. Brenste d-Louri nazariyasiga ko’ra har bir kislotaga mos bo’lgan tutash asos va har bir asosga mos tutash kislota to’g’ri keladi. Proton donori bo’lmish kislota A ning dissosiasiyasi natijasida hosil bo’ladigan V asos, boshqa biror kislotadan proton qabul qilib kislotaga aylanadi: A  H+ + B - ; HCl  H+ + Cl - kislota asos kislota asos B- + H +  A ; NH 3 + H +  NH 4+ asos kislota asos kislota HCl + NH 3  Cl - + NH 4+ kislota 1 asos 2 asos 1 kislota 2 Bu misollardan ko’rinadiki, muvozanatda bir juft kislota va bir juft asos ishtirok etmoqda, boshqacha aytganda muvozanatda HCl/Cl - va NH 4+/NH 3 tutash kislota -asos juftlari qatnashmoqda. Bu juftla r orasidagi muvozanatni matematik ifodalasak, umumiy holda A 1 + B 2  B1 + A 2 muvozanat uchun K=[B 1][A 2]/[A 1][B 2] ni yozish mumkin. Mazkur nazariyaga asosan kuchsiz kislota va kuchsiz asoslarning dissosiasiya jarayoni quyidagicha ifodalanadi: Kuchs iz kislota: CH 3COOH + H 2O  CH 3COO - + H 3O+ Kuchsiz asos: H 2O + NH 3  OH - + NH 4+ A1 B2 B1 A2

Brensted -Louri nazariyasiga ko’ra kislota va as oslarning kuchi erituvchining tabiatiga bog’liq. Ba’zi moddalar sharoitga qarab ham kislota, ham asos bo’lishi mumkin, ya’ni protonlarni biriktirishi ham yoki berishi ham mumkin. Masalan: k-ta asos asos k -ta Bir vaqtning o’zida ham kislota, ham asos bo’ladigan bunday birikmalar amfolitlar deyiladi. Proton berish bilan boradigan reaksiyalar protolitik reaksiyalar deyiladi. Protolitik reaksiyada sodir bo’ladigan muvozanat holati pro tolitik muvozanat deyiladi. Proto lit ik nazar iyad a er it uvc hila ning pro to liz i mu hiin o 'r in ega lla yd i. Masalan: suv quyidagi tenglama asosida pirotolitik reaksiyaga uchraydi: k-ta asos a sos k -ta Bunda suv molekulalaridan biri kislota sifatida proton ajratadi, ikkinchisi asos sifatida uni qabul qiladi. Natijada yangi kislota va.yangi asos hosil bo’ladi. Ushbu jarayonni o’z -o’zidan ionlanish yoki av toprotoliz jarayoni deyiladi. Kuchli asoslik xossalarini namoyon qiluvchi suyuq ammiak eritmasida hamma kislotalar to’lig’icha dissosilanadi va ularning barchasi bu muhitda kuchli kislota hisoblanadi. Ammiakka nisbatan akseptorlik xossalari kamroq ifod alangan erituvchilarda kislotalar to’lig’icha dissosilanmaydi. Brensted - Louri nazariyasi tarkibida protoni bo’lmagan moddalarning kislotalik xossalarini namoyon etishini tushuntirib berolmaydi. Lyuisning (elektron) nazariyasi. Moddalarning tuzilishi ularn ing xossalarini (shu jumladan, kislotalik -asoslik xossalarini ham) belgilaydi. Lyuis nazariyasiga ko’ra asoslar deb, molekulasida bog’lar hosil qilishda ishtirok etmagan elektron juftlari bo’lgan va ushbu juftlar mustahkam elektron gruppasi (oktet) hosi l qilishga moyil bo’lgan kimyoviy birikmalarga aytiladi. Masalan, ammiak asosdir, chunki uning molekulasida erkin elektron jufti mavjud: N  H :N: H  H Kislota deb, molekulasida barqaror elektron gruppasi hosil qilish uchun elektron juftlari bo’lmagan va asoslarning shunday gruppalari bilan birikib barqaror oktet hosil qilishga m oyil bo’lgan moddalarga aytiladi. Bu nazariyaga asosan BCl 3 kislota hisoblanadi, chunki uning molekulasida bir juft elektron uchun bo’sh (vakant) joy mavjud. Binobarin, elektron juft i donorlariga asoslar, akseptorlariga esa kislotalar deyiladi. Tarkibida protoni bo’lmagan kislotalar aproton kislotalar hisoblanadi. Lyuis kislotalari va asoslari orasidagi kimyoviy muvozanatni quyidagicha tasvirlash mumkin: H Cl H Cl:     H:N: + B:Cl  H:N:B:Cl     H Cl H Cl Koordinasion kovalent bog’ning hosil bo’lishi kislotali -asosli (ko’chma ma’noda, neytrallanish) reaksiyasining birlamchi jarayoni bo’lib, uning ketidan ionizasiya va dissosiasiya jarayonlari sodir bo’lishi mumkin: H H +    H:N: + H:Cl  H:N:H + Cl -.    H H

Lyuis elektron nazariyasiga kompleks hosil bo’lishidan tortib, oksidlanish -qaytar ilish reaksiyalari jarayonigacha bo’linadi. Bunchalik keng ma’noda kislota -asos tushunchalarini tushuntirish Lyuis nazariyasining kamchiligidir. Kislota -asoslar to’g’risidagi M.I.Usanovich nazariyasiga muvofiq - kislotalar kationlar ajratadi va anionlar yok i elektronlar bilan o’zaro ta’sirlashadi. Asoslar anionlar yoki elektronlar beradi va kationlarga birikadi. Kislota va asoslar ta’sirlashib tuzlar hosil qiladi. Masalan: k-ta asos k-ta ionlari eritmada neytral molekulalar hosil qila olmaydi, faqat ion. Usanovich nazariyasiga muvofiq, oksidlanish - qaytarilish reaksiyalari ham kislota -asosli reaksiyalarga kiradi: k-ta asos Fe 3+ elektron qabul qilganligi uchun kislot a, Sn 2+ elektron bergani uchun asos vazifasini o’taydi. Proton -elektron -gidrid konsepsiyasi . Qarab chiqilgan barcha kislota -asos nazariyalari kislotalik va asoslikning tabiatini tushuntirib berolmadi. Shuning uchun A.P.Kreshkov barcha ma’lum nazariyalarni umumlashtirib, proton -elektron -gidrid konsepsiyasini olg’a surdi. Unga ko’ra proton bilan elektron orasidagi reaksiyani kislotali -asosli reaksiya deb qarash mumkin: r + ye  1/2H 2. Vodorod ioni (proton) ning kislota ekanligini barcha nazariyalar tan ola di, unga elektronning birikib, vodorod elementi atomi hosil bo’lishi, vodorod atomining beqarorligi, vodorod molekulasining esa barqarorligi bizga anorganik kimyodan ma’lum. Demak, H +colv + H - solv  H2solv . Binobarin, proton kuchli kislota, gidrid es a kuchli asos, gidridning asoslik kuchi elektronnikidan kattaligi vodorod molekulasining atomidan ko’ra barqarorligi bilan tushuntirilishi mumkin. Xulosa qilib aytganda, barcha erkin proton tutgan (vodorod emas) moddalarni kislotalar deyish mumkin. Shun i ham aytish kerakki sharoitga qarab, bitta moddaning o’zi ham kislota, ham asos bo’lishi mumkin: HNO 3 + H 2O  H3O+ + NO 3- kuchli proton proton elektron kislota akseptori donori donori HNO 3 + H 2SO 4  H2NO 3+ + HSO 4- asos proton proton elektron donori donori donori H3PO 4 + N 2O  H2PO 4- + H 3O+ kislota asos asos kislota H2PO 4- + N 2O  HPO 42- + H 3O+ kislota asos asos kislota Xulosa qilib aytganda, kislotalarning asosiy belgisi sifatida ularning elektronlar bilan neytrallanishi, asoslarning asosiy belgisi sifatida ularning yaqqol ifodalangan protonga (musbat zarracha yoki vakant joyga) moyilligi hisobla nadi. Asoslarning kuchi ularning protonga moyilligi ortishi bilan kuchayadi. Demak, eng kuchli asosning protonga moyilligi eng katta bo’ladi. Barcha manfiy zaryadli zarralar (ionlar)ning protonga moyilligi bo’lganligi uchun ularni asoslar deb qarash mum kin. Xuddi shu negizda barcha kationlarning elektronga moyilligi bo’lgani uchun ularni kislotalar deyish mumkin. Analitik kimyoda kislotali -asosli reaksiyalar keng qo’llanilishi yuqorida aytib o’tilgan edi. Amalda biz u yoki bu nazariyadan foydalangan h olda moddalarni tekshiramiz, ayrim hollarda

nazariyalarning xususiy hollari qo’llaniladi. Jumladan, gidroliz kislotali -asosli ta’sirlashishning xususiy holidir. Bunda erituvchi sifatida suv olinadi va erigan modda bilan suv orasidagi muvozanat barcha jarayonlarni boshqaradi. Erituvchining erigan modda xossalariga ta’siri yuqorida ko’rib o’tilgan edi. Ko’pchilik moddalar suvda eriganda eritma muhiti o’zgaradi. Masalan, kuchli asos va kuchsiz kislotadan tashkil topgan tuzlarning suvdagi eritmasi kis lotali, kuchsiz asos va kuchli kislotadan iborat tuzlarning eritmasi esa asosli bo’ladi. Bu xol faqatgina suv bilan erigan modda orasidagi gidroliz reaksiyasi oqibati bo’lib qolmasdan, erigan modda tarkibidagi ionlarning tabiatiga ham bog’liqligini yuqor ida aytib o’tdik. Suvning dissosilanishi. Ko’pchilik analitik reaksiyalar suvda o’tkaziladi, shuning uchun ham kuchsiz elektrolit bo’lmish suvning dissosilanish jarayonini ko’rib o’tish muhimdir. Kimyoviy toza suyuq suv eng oddiy gomogen sistemadir. Suv molekulasidagi vodorod atomlari orasidagi burchak 105 0, yadrolararo masofa O  H 0,978 va H  H 1,63 angstremni tashkil etadi, suvning dipol momenti 1,8*10 -18 el.st. birlikka teng. Suvning dipol momentining yuqoriligi uning birikish mahsulotlari hos il qilishga moyilligi va ionlash xususiyatining kuchliligini ko’rsatadi. Suvning dielektrik o’tkazuvchanligi 80,4. Bu qiymat ko’pchilik suyuqliklarnikidan ancha katta. Qiyoslash uchun ayrim suyuqliklarning dielektrik o’tkazuvchanliklarini keltiramiz: for mamid -109,5; sianid kislota -106,8; suvsiz sulfit kislota -101; suyuq vodorod ftorid -83,6; chumoli kislota -58,5; etanol -24,3; sirka kislota -6,15; dioksan -2,2. Uy haroratida ham, nol gradusda ham suvning ustida sezilarli miqdorda bug’ bosimi bo’ladi, bu suv u stidagi gazlarning hajmini o’lchashda e’tiborga olinishi kerak. Suyuq holatda suv molekulalari birikkan, assosilangan (H 2O) n holda bo’ladi. Assosiasiya bosimning oshishi va haroratning pasayishi bilan kuchayadi. Organik erituvchilarda suv to’lig’icha dimer molekula (H 2O) 2 holida bo’ladi. Odatda suvning assosiasiya darajasi n=2 -4, harorat nolga yaqinlashganda 8 ga teng bo’ladi. Dimer molekula mustahkam bo’ladi, u kuchli vodorod bog’lanish tufayli hosil bo’ladi. Suv elektrolit sifatida kuchsiz disso silanadi: H2O  H+ + OH - . (1) Ushbu tenglama suvning ham kislotali, ham ishqoriy muhitni namoyon qilishi mumkinligini ko’rsatadi. Muvozanatga massalar ta’siri qonunini tadbiq etsak: KH2O =[H +][OH -]/[H 2O]=1,8*10 -16 (2), bu yerda K H2O - suvning elektrolitik dissosiasiya konstantasi. Suvning dissosilangan molekulalarining muvozanatdagi konsentrasiyasi [H 2O]=C H2O -[H +]=C H2O -[OH -], (3) SH2O - suvning dissosilangan va dissosilanmagan molekulalarining umumiy konsentr asiyasi (doimiy kattalik). Suvning elektrolitik dissosiasiya darajasi juda kichik bo’lganligi uchun ayirmadagi [H +] va [OH -] qiymatlarni tashlab yuborish mumkin, u vaqtda [H 2O]=C H2O . 1 litr suvda taxminiy hisoblashga ko’ra 1000/18=55,5 mol H 2O bor. Bu qi ymat massalar ta’siri qonunining matematik ifodasi K H2O =[H +][OH -]/[H 2O] ga qo’yilsa: [H +][OH -]=K w=K H2O *55,5=1,8*10 -16*55,5=1*10 -14 (4) . [H +][OH -] kattalikka suvning ion ko’paytmasi deb aytiladi va uni K w deb belgilaydilar. Bu kattalik suvning e lektrolitik dissosiasiya qiymatidan 55,5 marta kattadir. Suvning io n ko’paytmasi kislota, ishqor, tuz va boshqa birikmalarning eritmalari uchun doimiydir. Biroq bu qiymat haroratga bog’liq bo’lib, haroratning oshishi bilan tez oshib ketadi. Qaynash har oratida