Бренстед-Лоури кислота-негиз талкуу суроолорунун мисалы
Кислоталар жана негиздер химиядагы маанилүү түшүнүктөр болуп саналат жана алар жылдар бою көптөгөн окумуштуулар тарабынан иштелип чыгып, өркүндөтүлүп келген. Эң популярдуу теориялардын бири - 1923-жылы Йоханнес Николаус Бронстед жана Томас Мартин Лоури тарабынан сунушталган Бронстед-Лоури теориясы. Бул теория кислоталар менен негиздер химиялык реакцияларда кандайча өз ара аракеттенишеринин кеңири көрүнүшүн сунуштайт. Бул макалада биз Бронстед-Лоуринин кислоталар жана негиздер жөнүндөгү концепциясына байланыштуу бир нече мисал маселелерди жана аларды кантип чечүүнү талкуулайбыз.
Бренстед-Лоури кислоталары жана негиздери жөнүндө негизги түшүнүктөр
Бренстед-Лоури теориясына ылайык, кислота – бул протон (H+) бере ала турган зат, ал эми негиз – бул протонду кабыл ала ала турган зат. Химиялык реакцияларда кислоталар жана негиздер протонду өткөрүп берүү процесси аркылуу өз ара аракеттенишет, мында бир кошулма протонду бөлүп чыгаруу менен кислота катары, ал эми экинчи кошулма протонду кабыл алуу менен негиз катары кызмат кылат.
Кислота-негиз реакцияларынын мисалдары
Бренстед-Лоури теориясы боюнча кислота менен негиздин ортосундагы жөнөкөй реакциянын мисалы катары жез (II) сульфаты (H2SO4) менен натрий гидроксидинин (NaOH) ортосундагы реакцияны келтирүүгө болот:
\[ \text{H}_2\text{SO}_4 + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{H}_2\text{O} \]
Бул реакцияда күкүрт кислотасы (H2SO4) Бренстед-Лоури кислотасы катары иштейт, анткени ал протонду кабыл алган NaOH негизине протон (H+) берет.
Үлгү суроолор жана талкуулар
1-суроо: Кислоталарды жана негиздерди аныктоо
Суроо:
Төмөнкү реакциялардагы Бренстед-Лоури кислоталарын жана негиздерин аныктагыла:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Талкуу:
Бул реакцияда аммиак (NH3) жана суу (H2O) реактивдер, ал эми аммоний иондору (NH4+) жана гидроксид иондору (OH-) пайда болот. Кайсынысы кислота, кайсынысы негиз катары кызмат кылаарын карап көрөлү.
– NH3 негиз катары кызмат кылат, анткени ал H2Oдон протондорду (H+) NH4+ пайда кылуу үчүн кабыл алат.
– H2O кислота катары иштейт, анткени ал OH- пайда кылуу үчүн NH3кө протон (H+) берет.
Ошентип, бул реакцияда:
– NH3 – Бронстед-Лоури базасы.
– H2O – Бренстед-Лоури кислотасы.
2-суроо: Конъюгация реакцияларын жазуу
Суроо:
Төмөнкү реакциялар үчүн кошулган кислота-негиз жуптарын жазыңыз:
\[ \text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^+ + \text{Cl}^- \]
Талкуу:
Бул реакцияда HCl H2Oго протон (H+) берүү менен Бренстед-Лоури кислотасы катары иштейт. Суу (H2O) протонду кабыл алып, Бренстед-Лоури негизи катары иштейт. Протонду жоготкондон кийин, HCl Cl-ге айланат, ал эми H2O протонго ээ болгондон кийин H3O+ка айланат.
– Кислота (HCl) жана анын конъюгат негизи (Cl-)
– Негиз (H2O) жана анын кошулган кислотасы (H3O+)
Ошентип, бул реакциядагы кислота-негиз жубу төмөнкүдөй болот:
– HCl / Cl-
– H2O / H3O+
3-суроо: Алсыз кислота эритмесинин рН маанисин эсептөө
Суроо:
Эгерде кислотанын диссоциация константасы (Ka) \(1.8 \көбөйтүлгөн 10^{-5}\) экени белгилүү болсо, уксус кислотасынын 0.1 М эритмесинин (CH3COOH) рН маанисин эсептегиле.
Талкуу:
Уксус кислотасы алсыз кислота, ал эми сууда ал төмөнкү теңдеме боюнча жарым-жартылай гана иондолот:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]
рН эсептөө кадамдары төмөнкүдөй:
1. Баштапкы концентрацияны жана концентрациянын өзгөрүшүн колдонуп, тең салмактуулук туюнтмасын түзүңүз:
\[ \text{Ka} = \frac{[\text{CH}_3\text{COO}^-][\text{H}^+]}{[\text{CH}_3\text{COOH}]} \]
2. Белгилүү маанилерди алмаштырып, \([H^+]\) теңдемесин чыгарыңыз:
\[ 1.8 \убакыт 10^{-5} = \frac{x^2}{0.1 – x} \]
\(x\) 0.1ге салыштырмалуу өтө кичинекей болгондуктан, биз \(0.1 – x \pprox 0.1\) болжолдой алабыз:
\[ 1.8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0.1} \]
\[x^2 = 1.8 \убакыт 10^{-6} \]
\[x = \sqrt{1.8 \times 10^{-6}} \]
\[ x \болжол менен 1.34 \убакыт 10^{-3} \]
3. рН маанисин эсептегиле:
\[ \text{pH} = -\log[\text{H}^+] \]
\[ \text{pH} = -\log(1.34 \times 10^{-3}) \]
\[ \text{pH} \болжол менен 2.87 \]
Ошентип, 0.1 М уксус кислотасынын эритмесинин рН мааниси болжол менен 2.87 түзөт.
4-суроо: Амфипротикалык эритмелерди аныктоо
Суроо:
Төмөнкү реакциядагы амфипротикалык эритмени аныктап, себебин түшүндүрүңүз:
\[ \text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^- \]
Талкуу:
Амфипротикалык эритме – бул реакция шарттарына жараша кислота же негиз катары кызмат кыла алган эритме. Жогорудагы реакциянын мисалында:
– \(\text{HCO}_3^-\) \(\text{H}_2\text{O}\'ден протонду кабыл алып, \(\text{H}_2\text{CO}_3\) пайда кылганда негиз катары кызмат кылат.
– \(\text{HCO}_3^-\) башка шарттарда да кислота катары иш алып барып, протон бөлүп чыгарып, \(\text{CO}_3^{2-}\) пайда кыла алат.
Бул \(\text{HCO}_3^-\) ионунун амфипротикалык экенин көрсөтүп турат. Ал башка зат менен реакцияга киргенине жараша кислота (протон донору) жана негиз (протон акцептору) катары иштей алат.
Бул мисал маселелердин жардамы менен биз Бренстед-Лоури кислота-негиз теориясынын химиялык өз ара аракеттенүүлөрдү талдоо жана алдын ала айтуу үчүн кандайча колдонуларын жакшыраак түшүнө алабыз. Бул теорияны бекем түшүнүү химияда, биохимияда жана башка илимдерде көптөгөн колдонмолордун негизи болуп саналат.
