Аррениус кислоталары жана негиздери боюнча мисал суроолор жана талкуу
Кислоталар жана негиздер химиядагы фундаменталдык түшүнүктөр болуп саналат. Кислоталар менен негиздердин жүрүм-турумун түшүндүргөн эң белгилүү теориялардын бири - Аррениус теориясы. Аррениус боюнча, кислота - бул сууда эригенде H⁺ (же H₃O⁺) иондорун пайда кылган кошулма, ал эми негиз - бул сууда эригенде OH⁻ иондорун пайда кылган кошулма. Бул макалада биз Аррениус теориясына ылайык кислоталар менен негиздер боюнча бир нече мисал маселелерди жана алардын эритмелерин талкуулайбыз.
1-мисал суроо
Суроо:
0,1 М туз кислотасынын (HCl) эритмеси сууда эриген. Эритмедеги H⁺ иондорунун концентрациясын эсептегиле.
Талкуу:
Аррениус теориясына ылайык, HCl кислота болуп саналат, анткени ал сууда эригенде H⁺ иондорун пайда кылат. Сууда HCl үчүн иондоштуруу теңдемеси төмөнкүдөй:
\[ \text{HCl} \to \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
HCl баштапкы концентрациясы 0,1 М. HCl суу эритмесинде толугу менен иондошкон күчтүү кислота болгондуктан, ар бир HCl молекуласы бир H⁺ ионун жана бир Cl⁻ ионун пайда кылат. Ошондуктан, эритмедеги H⁺ иондорунун концентрациясы да HCl концентрациясына барабар, атап айтканда:
\[ [\text{H}^+] = 0,1 \text{ M} \]
Ошентип, 0,1 М HCl эритмесиндеги H⁺ иондорунун концентрациясы 0,1 М түзөт.
2-мисал суроо
Суроо:
0,01 М азот кислотасынын (HNO₃) эритмесинин рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
HNO₃ - сууда толугу менен иондошуучу күчтүү кислота, ошондуктан HNO₃ үчүн иондоштуруу теңдемеси төмөнкүдөй:
\[ \text{HNO}_3 \to \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \]
HNO₃тун берилген концентрациясы 0,01 М. HNO₃ күчтүү кислота болгондуктан, HNO₃тун ар бир молекуласы бир H⁺ ионун пайда кылат. Ошондуктан, эритмедеги H⁺ иондорунун концентрациясы HNO₃тун концентрациясына барабар, атап айтканда:
\[ [\text{H}^+] = 0,01 \text{ M} \]
рН төмөнкү формула менен эсептелиши мүмкүн:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
Формулага H⁺ иондорунун концентрациясын кошуу менен биз төмөнкүлөрдү алабыз:
\[ \text{pH} = -\log (0,01) = -\log (10^{-2}) = 2 \]
Ошентип, 0,01 М HNO3 эритмесинин рН мааниси 2ге барабар.
3-мисал суроо
Суроо:
0,05 М NaOH эритмесиндеги OH⁻ иондорунун концентрациясын аныктагыла.
Талкуу:
NaOH сууда толугу менен иондошкон күчтүү негиз, ошондуктан NaOH үчүн иондоштуруу теңдемеси төмөнкүдөй:
\[ \text{NaOH} \to \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
Берилген NaOH концентрациясы 0,05 М. NaOH күчтүү негиз болгондуктан, ар бир NaOH молекуласы бир OH⁻ ионун пайда кылат. Ошондуктан, эритмедеги OH⁻ иондорунун концентрациясы NaOH концентрациясына барабар, атап айтканда:
\[ [\text{OH}^-] = 0,05 \text{ M} \]
Ошентип, 0,05 М NaOH эритмесиндеги OH⁻ иондорунун концентрациясы 0,05 М түзөт.
4-мисал суроо
Суроо:
0,01 М KOH эритмесинин рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
KOH – сууда толугу менен иондошуучу күчтүү негиз. Суудагы KOH үчүн иондоштуруу теңдемеси төмөнкүдөй:
\[ \text{KOH} \to \text{K}^+ + \text{OH}^- \]
Берилген KOH концентрациясы 0,01 М. KOH күчтүү негиз болгондуктан, ар бир KOH молекуласы бир OH⁻ ионун пайда кылат. Ошондуктан, эритмедеги OH⁻ иондорунун концентрациясы KOH концентрациясына барабар, атап айтканда:
\[ [\text{OH}^-] = 0,01 \text{ M} \]
рН – эритмедеги H⁺ иондорунун концентрациясынын өлчөмү. Биз рН, H⁺ иондору жана OH⁻ иондорунун ортосундагы байланышты суу ионунун көбөйтүндүсү (Kw) менен аныктай алабыз:
\[ \text{Kw} = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1 \times 10^{-14} \]
[OH⁻] маанисин билип, биз [H⁺] эсептей алабыз:
\[ [\text{H}^+] = \frac{\text{Kw}}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{0,01} = 1 \times 10^{-12} \text{ M} \]
рН төмөнкү формула менен эсептелиши мүмкүн:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
Формулага H⁺ иондорунун концентрациясын кошуу менен биз төмөнкүлөрдү алабыз:
\[ \text{pH} = -\log (1 \times 10^{-12}) = 12 \]
Ошентип, 0,01 М KOH эритмесинин рН мааниси 12ге барабар.
5-мисал суроо
Суроо:
Эритменин рН мааниси = 3. Эритмедеги H⁺ иондорунун концентрациясын эсептегиле.
Талкуу:
рН эритмедеги H⁺ иондорунун концентрациясынын өлчөмү болуп саналат жана төмөнкү формула менен туюнтулушу мүмкүн:
\[ \text{pH} = -\log [\text{H}^+] \]
H⁺ иондорунун концентрациясын эсептөө үчүн формуланы төмөнкүдөй кылып өзгөртөбүз:
\[ [\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}} \]
Берилген рН маанилерин кошуу менен биз төмөнкүлөрдү алабыз:
\[ [\text{H}^+] = 10^{-3} = 0,001 \text{ M} \]
Ошентип, рН = 3 болгон эритмедеги H⁺ иондорунун концентрациясы 0,001 М түзөт.
6-мисал суроо
Суроо:
NH₄OH эритмесинин концентрациясы 0,1 М. Эгерде NH₄OH үчүн Kb мааниси 1,8 x 10⁻⁵ болсо, эритменин рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
NH₄OH – сууда толук иондошпогон алсыз негиз. Сууда NH₄OH үчүн иондоштуруу теңдемеси төмөнкүдөй:
\[ \text{NH}_4\text{OH} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
NH₄OH иондошуусунун тең салмактуулук константасы Kb деп аталат жана төмөнкүчө берилет:
\[ K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_4\text{OH}} \]
NH₄OH алсыз негиз болгондуктан, OH⁻ иондорунун концентрациясын эсептөө үчүн Kb колдонобуз. \(x\) иондоштурулган NH₄OH концентрациясы деп эсептесек, иондоштуруу теңдемеси төмөнкүдөй болот:
\[ K_b = \frac{x^2}{0,1 – x} \approx \frac{x^2}{0,1} \]
Кб мааниси өтө кичинекей болгондуктан, биз \(0,1 – x \pprox 0,1\) деп эсептейбиз:
\[ 1,8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0,1} \]
\[x^2 = 1,8 \убакыт 10^{-6} \]
\[x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}} \]
\[ x \approx 1,34 \times 10^{-3} \text{ M} \]
Демек, OH⁻ иондорунун концентрациясы \(1,34 \times 10^{-3} \text{M}\) түзөт.
Бул концентрациядан биз Kw колдонуп H⁺ иондорунун концентрациясын эсептей алабыз:
\[ [\text{H}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1,34 \times 10^{-3}} \]
\[ [\text{H}^+] = 7,46 \times 10^{-12} \text{ M} \]
рН:
\[ \text{pH} = -\log (7,46 \times 10^{-12}) \]
\[ \text{pH} \болжол менен 11,13 \]
Ошентип, 0,1 М NH₄OH эритмесинин рН мааниси болжол менен 11,13 түзөт.
Корутунду
Аррениус теориясы кислоталардын жана негиздердин эритмеде кандайча иштээрин түшүнүү үчүн баалуу негиз болуп саналат. Бул талкууда биз бул түшүнүктөрдү H⁺ жана OH⁻ иондорунун концентрацияларын жана ар кандай эритмелердин рН маанисин эсептөө үчүн кантип колдонсо болорун көрсөткөн бир нече мисал маселелерди карап чыктык. Бул теорияны түшүнүү орто мектептеби же жогорку билим деңгээлиндеби, химия жаатында карьера курууну каалаган ар бир адам үчүн абдан маанилүү.
