Analitik kimyoda ishlatiladigan reaksiyalar va jarayonlar Qaytar va qaytmas reaksiyalar. Kimyoviy reaksiyalarning tezligi

Cho‘kmalarning eruvchanligi turli omillarga bog‘liq. Cho‘kmalarning eruvchanligi eritmaning pH qiymatiga, hosil bo‘ladigan cho‘kmaning kristall yoki amorf tuzilishiga egaligiga ham bog‘liq. Har qanday cho‘kmaning eruvchanligi bulardan tashqari harorat, eritmadagi ionlar, ularning turlari, konsentratsiyalari va soni bilan ham bog‘liq. Moddani eritmadan to‘liq ajratish uchun cho‘ktiruvchi cho‘ktiriladigan ionga nisbatan ko‘proq qo‘shiladi. Buni kumush xlorid cho‘kmasining hosil bo‘lishi misolida qarab chiqsak: [Ag⁺]=[Cl^-] bo‘lganda cho‘ktirish to‘la bo‘lmaydi, chunki bunda
va
Agar Ag⁺ ortiqcha qo‘shilsa, ([Ag⁺]+[Ag⁺]_ortiq·[Cl^-]=EK_AgCl va kasr kamayadi, demak, cho‘kmaning eruvchanligi kamayadi. Agar eritmaga biror begona ion qo‘shilsa, cho‘kmaning eruvchanligi ortadi. Begona ion eritmaning ion kuchini orttiradi, biz buni oldin qarab chiqqan edik. Eritmaning ion kuchi aktivlik koeffitsiyentiga teskari bog‘langanligi uchun eritmaning ion kuchi ortishi natijasida aktivlik koeffitsiyenti kamayadi va bu aktivlikning kamayishiga, eritmadagi cho‘kishi kerak bo‘lgan ionlar aktivliklarining kamayishi esa moddaning to‘liq cho‘kmasligiga olib keladi. Demak, aslida cho‘kmaning eruvchanligi ortadi. Eruvchanlikning haroratga bog‘liqligi berilgan kam eruvchan modda erish jarayonining ekzotermik yoki endotermik ekanligi bilan belgilanadi. Erish jarayoni ekzotermik bo‘lsa, haroratning ko‘tarilishi cho‘kmaning eruvchanligini kamaytiradi va aksincha. Eritma pH qiymatining ta’siri cho‘kmaning xossalari bilan belgilanadi. Masalan, bariy, stronsiy, kalsiy va boshqa kationlar karbonatlari kislotali muhitda cho‘kmaydi. Kaliy-natriy kobaltinitrit ishqoriy muhitda cho‘kmaydi, bariy sulfat esa kislotali muhitda ham, ishqoriy muhitda ham cho‘kadi.
Bir ismli ionlarning elektrolit eruvchanligiga ta’siri. Tuz effekti. Eruvchanlik ko‘paytmasi elektrolitning to‘yingan, to‘yinmagan va o‘ta to‘yingan eritmalarida boradigan jarayonlarni chuqur tushunishga yordam beradi. U yoki bu oz eruvchan elektrolit eritmasidagi uning ionlari konsentratsiyalari ko‘paytmasi (ion ko‘paytmasi) ayni elektrolit eruvchanlik ko‘paytmasi qiymatiga yetsa, shu temperaturada eritma to‘yingan bo‘lib qoladi. Olaylik BaSO₄ ning to‘yingan eritmasida ion ko‘paytmasi uning EK qiymatiga teng:

To‘yinmagan eritmada erigan moddaning konsentratsiyasi to‘yingan eritmadagiga nisbatan kam, ion ko‘paytmasi EK dan kichik bo‘ladi:
Bordiyu, ion ko‘paytmasi elektrolitning eruvchanlik ko‘paytmasidan ortiq bo‘lsa, cho‘kish jarayoni erish jarayoniga nisbatan ustunlikka erishadi, binobarin moddaning bir qismi eritmadan qattiq faza holida ajralib chiqadi. O‘ta to‘yingan eritma uchun quyidagi ifodani keltirish mumkin:

Yuqorida ko‘rib o‘tilgan holatlar to‘yinmagan eritmalardan to‘yinganiga yoki to‘yingan eritmalardan o‘ta to‘yingan eritmalarga o‘tish imkoniyatini beradi. Bunday o‘tishlarni eritmaga bir ismli ion saqlovchi yaxshi dissotsilanuvchi elektrolit qo‘shish bilan amalga oshirish mumkin.
Chunonchi, bariy sulfatning to‘yingan eritmasiga bir ismli SO₄^2- anioni saqlovchi sulfat kislota yoki natriy sulfat (kuchli elektrolit) qo‘shilsa, avval ion ko‘paytmasi BaSO₄ ning eruvchanlik ko‘paytmasi qiymatiga yetadi, so‘ngra bu qiymatdan oshib ketadi. O‘ta to‘yingan eritmadan ayni temperaturada bariy sulfat cho‘kmasi tushadi. Demak, qiyin eriydigan elektrolitlarning eruvchanligi, ularning eritmasiga tarkibida shu eritmadagi ionlarning biri bilan bir ismli ioni bor birorta kuchli elektrolit kiritilishi bilan kamayadi. Elektrolitlarning eruvchanligiga faqat bir ismli ionga ega bo‘lgan tuzlargina emas, balki bunday bir ismli ionga ega bo‘lmagan elektrolitlar ham ta’sir etadi. Ammo bunday hollarda elektrolitning eruvchanligi kamaymasdan, aksincha ortadi. Masalan, kam eruvchan sulfatlar, chunonchi BaSO₄, CaSO₄ va SrSO₄ lapning eruvchanligi KC1, KNO₃, NaNO₃ kabi kuchli elektrolitlar (bir ismli ioni yo‘q) qo‘shilganda oshadi. Bunda qo‘shiladigan tuzning konsentratsiyasi qancha yuqori bo‘lsa, eruvchanlik ham shuncha yuqori bo‘ladi. Oz eruvchan elektrolitlar eruvchanligining bunday ortish hodisasi tuz effekti deb ataladi. Eruvchanlik ortishining fizikaviy sababi tushunarli: eritmaga KNO₃ yoki NaNO₃ kiritilganda ionlarning umumiy konsentratsiyasi oshadi, binobarin ionlararo o‘zaro ta’sir kuchi ortadi, shuning hisobiga harakatchanligi kamaygan Ba²⁺ va SO₄^2- ionlari BaSO₄ kristallari sirti bilan kamroq to‘qnashadi. O‘z-o‘zidan tushunarliki, bunda erish jarayoni ionlarning eritmadan cho‘kish jarayoniga nisbatan ustunlikka ega bo‘lib, BaSO₄ ning eruvchanligi ortadi. Shuni ham ta’kidlash kerakki, tuz effekti bir zaryadli ionlar beruvchi (masalan, KNO₃) larga nisbatan ikki zaryadli ionlar beruvchi (masalan, K₂SO₄) tuzlar qo‘shilganda ko‘proq bo‘ladi.
Yuqorida keltirilgan fikrlarni boshqa istalgan elektrolit uchun ham keltirish mumkin. Xulosa: geterogen muvozanatdagi to‘yingan eritmaga, cho‘kma tarkibidagi biror ionni o‘zida tutgan va cho‘kma bilan eruvchan kompleks birikma hosil qilmaydigan elektrolit qo‘shilganda oz eruvchan kuchli elektrolitning eruvchanligi kamayadi, ya’ni bir ismli ion moddani to‘liq cho‘ktirilishiga xizmat qiladi. Harakatchan (siljuvchan) muvozanatni Le Shatele-Braun qoidasiga muvofiq siljishi nuqtayi nazaridan ham shunday xulosaga kelish mumkin. Ammo bu qoida eritmaga bir ismli ion kiritilganda muvozanat qaysi tomonga siljishi haqida sifatiy xulosa chiqarishga imkon beradi, xolos. Eruvchanlik ko‘paytmasi va konsentratsiyalar hisobga olingandagidek mukammal, miqdoriy xulosa chiqarishga Le Shatele-Braun qoidasi imkon bermaydi.
Ta’kidlash lozimki, qo‘shilayotgan bir ismli ion cho‘kma bilan eruvchan kompleks birikma hosil qilsa, bir ismli ionning yetarlicha ko‘p miqdorida moddaning eruvchanligi kamaymasdan, balki cho‘kmaning erishi kuzatiladi. Masalan, eritmada yodid ioni J^- bo‘lganida simob ionlari Hg²⁺ qizil rangli cho‘kma, simob (II) yodidni hosil qiladi.
Hg²⁺ + 2I^- HgI₂↓
Yodid ionlarining ortiqcha (mo‘l) miqdorida
HgI_2(q)↓ = Hg²⁺ + 2I^- ( eritma)
geterogen muvozanat Le Shatele-Braun qoidasida kutilganidek chap tomonga siljimaydi. Aksincha, eruvchan tetrayodomerkurat (II) [HgI₄]^2- kompleks ioni hosil bo‘lishi natijasida cho‘kma erib ketadi:
HgI₂(q)↓+ 2I^- = [HgI₄]^2-
Shunday qilib, cho‘kmaning tushish sharoiti berilgan eritmada eruvchanlik ko‘paytmasining jadvaldagi qiymatidan katta bo‘lishidir. EK^o qoidasidan foydalanib cho‘kmalarning tushish sharoitini, erishni va eritmadagi boshqa reaksiyalarning borish sharoitlarini nazariy asoslash mumkin. Ma’lum bir berilgan konsentratsiyali eritmalar bir-biriga qo‘shilganda cho‘kmalar hosil bo‘lish-bo‘lmasligini oldindan bilish mumkin. Masalan, bir xil hajmdagi 0,02M BaCl₂ va Na₂SO₄ eritmalari aralashtirilganda, suyultirish hisobiga ionlar konsentratsiyasi 2 marta kamayadi va [Ba⁺²]=[SO₄^2-]=0.01 mol/l ni tashkil etadi. Ularning ko‘paytmasi1,0·10^-2·1.0·10^-2=10^-4 ga teng bo‘ladi. Bu qiymat BaSO₄ EK qiymatidan ( 1,1·10^-10) juda kattadir, shuning uchun 0,02M BaCl₂ va Na₂SO₄ aralashtirilganda BaSO₄ cho‘kmasi hosil bo‘ladi. EK qoidasiga muvofiq, EK ifodasi qiymatiga kiradigan ionlardan birining konsentratsiyasi ortsa ikkinchisining konsentratsiyasi kamayadi va aksincha.
Bir ismli ionlarning ta’siri ko‘pgina miqdoriy cho‘ktirish va ajratish usullarining asosida yotadi va analitik kimyoda keng qo‘llaniladi. Masalan, Ag₂C₂O₄ ning eruvchanligiga bir ismli ionning ta’sirini ko‘rib chiqaylik. Eritmada Na₂C₂O₄ ning konsentratsiyasi 0,2mol/l bo‘lsin. Bu eritmaning ion kuchi:
m=1/2(2·0.2·1²+0.2·2²)=1/2(0.4+0.8)=0.6 Bunday ion kuchidagi Ag₂C₂O₄ ning EK si 3,2·10^-10ga teng. Muvozanat konsentratsiyalarning ifodalarini EK ga qo‘yib yechamiz:
[Ag⁺]=X; [C₂O₄^2-]=0.2+1/2X
EK=[Ag⁺]²[C₂O₄^2-]=X²(0.2±1/2X)
Biroq X<<0.2 bo‘lgani uchun 0,2+1/2 X»0,2 ga teng deb olamiz va EK dan topamiz:
=X²·0,2; yoki qiymatini qo‘ysak 3,2·10^-10=0.2·X² X²=3,2·10^-10/0,2
Xuddi shunday ion kuchiga ega bo‘lgan eritmada bir ismli ion bo‘lmagandagiga nisbatan Ag₂C₂O₄ ning eruvchanligi 0,2M Na₂C₂O₄ ishtirokida 10 marta kamayadi, ya’ni:

Bundan ko‘rinadiki ion kuchiga nisbitan bir ismli ion sezilarli darajada katta ta’sir ko‘rsatadi. EK qoidasi cho‘ktiruvchi ion konsentratsiyasini ham hisoblashga imkon beradi, bunda cho‘ktiriladigan ion konsentratsiyasi berilgan son qiymatini tashkil etadi.
Masalan, eritmada Ba²⁺ ionlarining qanday konsentratsiyasida SO₄^2- ionlarining konsentratsiyasi 1·10^-6 mol/l gacha kamayishini topaylik. EK qoidasiga muvofiq


ya’ni, agar [Ba²⁺]³1.1·10^-4mol/l bo‘lsa, u holda 1.1·10^-4mol/l ³ [SO₄^2-] bo‘ladi.