Kimyo bakalavr) 2021-2022 o’quv yili I semester uchun II kurs (III semestr) namangan – 2021

K⁺ ionlarining reaksiyalari

1. Vino kislota H₂C₄H₄O₆ yoki uning natriyli nordon tuzi - natriy gidrotartarat NaHC₄H₄O₆ kaliy tuzlarining eritmalari bilan oq kristall cho’kma - kaliy gidrotartrat KHC₄H₄O₆ beradi.

Vino (boshqacha aytganda tartrat) kislota ancha kuchsiz organik kislotadir. Uning molekulasida oltita vodorod atomi bo’lsa ham, ulardan faqat ikkitasigina H⁺ ionlari holida ajraladi. Shuning uchun ham u ikki asosli kislotadir. U o’rta va nordon tuzlar hosil qila oladi. Vino kislotaning kaliyli va natriyli o’rta tuzlari (tartratlar) K₂C₄H₄O₆, NaC₄H₄O₆ hamda natriy gidrotartrat NaHC₄H₄O₆ suvda yaxshi eriydi. Aksincha, kaliy gidrotartrat KHC₄H₄O₆ suvda ancha kam eriydi, bundan K⁺ ionini to’ishda foydalaniladi:

KCl + NaHC₄H₄O₆ = KHC₄H₄O₆↓ + NaCl

Kaliyning boshqa tuzlari ham shunga o’xshash reaktsiyaga kirishadi, masalan:

K₂SO₄ + 2NaHC₄H₄O₆ = 2KHC₄H₄O₆↓ + Na₂SO₄

Albatta, shunday bo’lishi kerak edi, chunki reaktsiyada faqat K⁺ va HC₄H_{4 } ionlarigina ishtirok etadi. Boshqa hamma ionlarni tenglamadan tushirib qoldirish mumkin. Bunda ko’rib chiqilayotgan reaktsiyaning ionli tenglamasini hosil qilamiz.

K⁺ + HC₄H₄O^-₆ = KHC₄H₄O₆↓

Reaktsiyani o’rganish uchun konussimon ‘robirkaga kaliy tuzi (KCl yoki KNO₃) eritmasidan 4 – 5 tomchi olib, NaHC₄H₄O₆ eritmasidan shuncha tomchi qo’shiladi. ‘robirkadagi suyuqlik shisha tayoqcha bilan aralashtiriladi, agar shu ondayoq cho’kma tushmasa, shisha tayoqcha bilan ‘robirka devori sekin ishqalanadi. Ga’ shundaki, reaktsiya natijasida ko’’incha bir oz vaqtdan keyingina cho’kma ajratadigan o’ta to’yingan eritmalar hosil bo’ladi. Ishqalash, chayqatish va shunga o’xshash mexanikaviy ta’sirlar cho’kma hosil bo’lishini tezlashtiradi.

Cho’kma hosil qilingach, uning xossalarini o’rganiladi.

1. Eng avval uning kristall tuzilishga ega ekanligi aniqlanadi. Buning uchun ‘robirka og’zini yo’ib to’nkariladi va uning tagiga hamda devorlariga yo’ishib qolgan KHC₄H₄O₆ kristallari ko’zdan kechiriladi. ‘robirka shunday ushlanganda amorf (hamda juda mayda kristall tuzilishli) cho’kmalar uning devorlaridan ko’chib chiqadi.

2. Cho’kmaga kislota va ishqorlar ta’sir etish - etmasligi tekshirilib ko’riladi. Buning uchun, ‘robirkadagi suyuqlikni chayqatib turib, loyqa suyuqlikdan tomchi ‘lastinkasining uchta chuqurchasiga (yoki uchta ‘robirkaga) bir tomchidan solinadi. Ulardan biriga bir tomchi kuchli kislota (HCl, HNO₃ yoki H₂SO₄), ikkinchisiga bir tomchi ishqor (NaOH yoki KOH) va uchinchisiga bir tomchi sirka kislota ta’sir ettiriladi. Oxirgisidan boshqa barcha hollarda cho’kma eriydi. Bunda bo’ladigan reaktsiyalar quyidagi tenglamalar bilan ifodalanishi mumkin:

KHC₄H₄O₆↓ + H⁺ → H₂C₄H₄O₆ + K⁺

KHC₄H₄O₆↓ + OH^- → S₄N₄O₆^2- + H₂O + K⁺

3. Cho’kmaning qolgan qismiga ikki tomchi distillangan suv qo’shiladi va ‘robirkadagi suyuqlikni shisha tayoqcha bilan aralashtirib turib, suv hammomida isitiladi. Bunda ham cho’kma eriydi. Demak, KC₄H₄O₆ ning eruvchanligi tem’eratura ko’tarilishi bilan ortar ekan.

Shunday qilib, KHC₄H₄O₆ cho’kmasi oq kristall modda bo’lib, issiq suvda, kuchli kislotalarda va ishqorlarda eriydi, lekin kuchsiz kislota bo’lgan sirka kislotada erimaydi. Shuni ham aytish kerakki, KHC₄H₄O₆ ko’’ miqdordagi sovuq suvda ham eriydi, shuning uchun uning reaktsiyasi uncha seziluvchan emas (suyultirish chegarasi 1:1000).

Cho’kmaning bu xossalari reaktsiyani qanday sharoitda o’tkazish kerakligini belgilab beradi. Chunonchi, KHC₄H₄O₆ cho’kmasi issiq eritmadan hamda kuchli kislotali va kuchli ishqoriy muhitdagi eritmadan hosil bo’lmaydi. Bunga ishonch hosil qilish uchun 2 - 3 tomchi kaliy tuzi eritmasiga bir necha tomchi kuchli kislota yoki ishqor qo’shingda, hosil bo’lgan eritmadan K⁺ ionini to’ib ko’ring. Uni to’ib bo’larmikan?

Eritmada K⁺ ionining kontsentrattsiyasi oz bo’lsa ham KHC₄H₄O₆ cho’kma hosil bo’lmasligi mumkin.

O’tkazilgan hamma tajribalardan NaHC₄H₄O₆ yordamida K⁺ kationini to’ish sharoitlari quyidagicha bo’ladi, degan xulosa chiqarish mumkin:

1. 
   eritmada K⁺ ionining kontsentrattsiyasi yetarli darajada yuqori bo’lishi;
   
2. 
   reaktsiyaning sovuqda o’tkazilishi;
   
3. 
   eritma kuchsiz kislotali yoki neytral (rH = 4 - 7) bo’lishi.
   

Analiz vaqtida reaktsiya boradigan sharoitni talabaning o’zi yaratishga to’g’ri keladigan hollar ham bo’ladi. Agar eritma juda suyultirilgan bo’lsa, uni bug’latib kontsentrlanadi. Agar eritma kislotali yoki ishqoriy bo’lsa, uni pH kerakli qiymatga kelgunga qadar neytrallanadi. Ishqoriy eritmalarni laboratoriyadagi istalgan kislota bilan, yaxshisi sirka kislota bilan neytrallash kerak, chunki uning ortiqcha miqdori KHC₄H₄O₆ cho’kmaning tushishiga xalaqit bermaydi. Kuchli kislotali eritmalarni NaOH bilan neytrallash mumkin-u, lekin KOH bilan qat’iyan mumkin emas, chunki bunda to’ishimiz kerak bo’lgan ionni eritmaga kiritib qo’ygan bo’lamiz. NaOH ning o’rniga natriy atsetat CH₃COONa dan foydalanish qulay. Natriy atsetat tekshirilayotgan eritmadagi kuchli kislota bilan reaktsiyaga kirishib kuchsiz sirka kislotani hosil qiladi:

CH₃COO^- + H⁺ ↔ CH₃COOH

Agar eritmaga natriy atsetatdan biroz ortiqroq qo’shilsa, pH = 5 bo’lgan atsetatli bufer aralashma hosil bo’ladi. Bunday muhitda KHC₄H₄O₆ to’liq ko’chadi. Tekshiriladigan ishqoriy eritmaga bir oz ortiqroq sof sirka kislota qo’shilsa ham atsetatli bufer aralashma hosil bo’ladi.

Yuqorida aytib o’tildiki, K⁺ ioniga reaktiv qilib, NaHC₄H₄O₆ o’rniga vino kislotadan foydalanish mumkin, chunki uning birinchi bosqich dissotsiyasida K⁺ cho’ktiruvchi HC₄H_{4 } ionlari hosil bo’ladi.

H₂C₄H₄O₆ ↔ H⁺ + HC₄H_{4 }

Lekin bunda kuchli kislota hosil bo’ladi, masalan:

K⁺ + H₂ C₄H₄O₆ ↔ KHC₄H₄O₆↓ + H⁺

Bu kislota reaktsiyani qaytar qilib qo’yadi. Shuning uchun reaktsiya qilishda tekshiriladigan eritmaga tegishli reaktivdan tashqari, kislota bilan reaktsiyaga kirishib, atsetatli bufer aralashma hosil qiladigan natriy atsetat ham qo’shish kerak bo’ladi.