«kimyo» kafedrasi “umumiy kimyo” fanidan

Suvning ion ko’paytmasi. Distillangan toza suv elektr tokini qisman o’tkazadi. Demak, suv molekulalari, garchi juda oz bo’lsa-da, vodorod hamda gidroksil ionlariga dissotsilanadi:
H₂O = H⁺ + OH^–
Suvning qaytar dissotsilanish protsessiga massalar ta’siri qonunini tatbiq etib, uni tegishli dissotsilanish konstantasi bilan xarakterlash mumkin:
(1)
Suvning dissotsilanish konstantasi qiymatidan ko’rinib turibdiki, suv juda kuchsiz elektrolit demak, H⁺ va OH^– ionlarining suvdagi konsentratsiyasi juda pastdir. Toza suvning elektr o’tkazuvchanligini o’lchash asosida uning 1 litrida mol bo’lsa ham, faqat 10^–7 moligina ionlarga ajralishi topilgan. Shuning uchun suvning dissotsilanmagan molekulalarining 55,56–10^–7 molga teng konsentratsiyasi 55,56 molga teng deyish mumkin. Boshqacha qilib aytganda, suvning disotsilanmagan qismining konsentratsiyasini o’zgarmas miqdor desa bo’ladi. Agar (1) tenglamani o’zgartirib yozsak,
[H⁺] · [OH^–] = KH₂O · [H₂O] (2)
tenglamaning o’ng qismida (2) ikkita o’zgarmas kattalikning ko’paytmasi turadi, bu ko’paytma ham o’zgarmas kattalikdir. Agar tenglama (2)ning o’ng tomoniga dissotsilanish konstantasi qiymatlarini hamda suvning konsentratsiyasini qo’ysak ko’paytma qiymatini aniqlash mumkin:
[H⁺] · [OH^–] = KH₂O · [H₂O] = 1,8·10^–16 · 55,56 = 1 ·10^–14 (3)
(3) tenglamadan ko’rinib turibdiki, suvda, shuningdek, har qanday elektrolitning eritmasida H⁺ va OH^– ionlarning konsentratsiyalari ko’paytmasi hamma vaqt 10^–14 ga (22ºC ga teng). Bu o’zgarmas miqdor K_C bilan belgilanib, suvning ion ko’paytmasi deyiladi.
[H⁺] · [OH^–] = K_C = 10^–14 (4)
Suvning dissotsilanishi endotermik protsessdir:
H₂O ↔ H⁺ + OH^– – 13,7 kkal
Shuning uchun temperature ko’tarilishi bilan muvozanat ionlar hosil bo’lish tomoniga siljiydi, buning natijasida K_C ortadi. Suvning ion ko’paytmasi qiymatiga temperaturaning ta’siri quyidagi ma’lumotlardan ko’rinib turibdi:
0ºC da K_C = 0,13 · 10^–14
22ºC da K_C = 1,00 · 10^–14
50ºC da K_C = 5,66 · 10^–14
100ºC da K_C = 74 · 10^–14
Bir molekula suv dissotsilanganda bitta vodorod ioni va bitta gidroksil ioni hosil bo’ladi. Demak, toza suv uchun quyidagicha yozish mumkin.
[H⁺] = [OH^–] = = 10^–7
H⁺ ionlari konsentratsiyasi OH^– ionlari konsentratsiyasiga teng bo’lgan eritmalar neytral eritmalar deyiladi. suvga qandaydir kislota qo’shilsa H⁺ ionlarining konsentratsiyasi ortadi va shunga muvofiq OH^– ionlarining konsentratsiyasi pasayadi. Demak, kislota eritmasida vodorod ionlarining konsentratsiyasi hamma vaqt gidroksil ionlarining konsentratsiyasidan katta bo’ladi. aksincha, suvga ishqor qo’shilsa, OH^– ionlarining konsentratsiyasi ortadi, buning natijasida H⁺ ionlarining konsentratsiyasi pasayadi. Shunday qilib, ishqoriy muhitda vodorod ionlarning konsentratsiyasi gidroksil ionlarining konsentratsiyasidan kam bo’ladi. Vodorod ionlarining konsentratsiyasi muhitning xususiyatini ko’rsatadi:
[H⁺] = [OH^–] = 10^–7 neytral muhitda
[H⁺] >10^–7 > [OH^–] kislotali muhitda
[H⁺] <10^–7 < [OH^–] ishqoriy muhitda
Suvning ion ko’paytmasi qiymatidan foydalanib, OH^– ionlarning konsentratsiyasi ma’lum bo’lganda, H⁺ ionlarning konsentratsiyasini, H⁺ ionlarning konsentratsiyasi ma’lum bo’lganda esa OH^– ionlarning konsentratsiyasini hisoblab chiqish mumkin:

1-misol. OH^– ionlarning konsentratsiyasi 10^–10 g-ion/l ga teng. H⁺ ionlarning konsentratsiyasini hisoblab toping.
g-ion/l
2-misol. Suvga kislota qo’shilganidan keyin H⁺ ionlarning konsentratsiyasi 1000 marta ortdi. Bunda OH^– ionlarning konsentratsiyasi qanchaga teng bo’lib qoladi?
Yechish. Neytral eritmada [H⁺] = [OH^–] = 10^–7 g-ion/l; suvga kislota qo’shilgandan keyin [H⁺]=10^–7·10³=10^–4 g-ion/l g-ion/l Masalani boshqacha yechish ham mumkin. H⁺ ionlarning konsentratsiyasi 1000 marta ortdi, demak, OH^– ionlarning konsentratsiyasi 1000 marta kamayadi:
[OH^–] = 10^–7 1000 = 10^–7·10^–3 = 10^–10 g-ion/l
Vodorod ko’rsatkich. Eritmaning kislotaliligi yoki ishqoriyligi manfiy darajali sonlar bilan tasvirlash juda noqulay. Shuning uchun eritmaning kislotaliligi yoki ishqoriyligini H⁺ ionlarning konsentratsiyasi bilan emas, balki uning teskari qiymati bilan olingan o’nli logarifmi bilan ifodalash qabul qilingan. Bu qiymat vodorod ko’rsatkich deyiladi va pH bilan belgilanadi.
pH = – lg [H⁺]
Neytral muhitda
[H⁺] = 10^–7 g-ion/l, pH = –lg[H⁺]= –lg10^–7 = 7.
Agar muhit kuchsiz kislotali va [H⁺], masalan, 10^–6 g-ion/l bo’lsa,
pH = –lg[H⁺]= –lg10^–6 = 6.
Kuchsiz ishqoriy muhitda [H⁺], masalan, 10^–8g-ion/l bo’lsa,
pH = –lg[H⁺]= –lg10^–8 = 8
Demak, kislotali muhitda pH < 7, ishqoriy muhitda pH > 7, neytral muhitda pH = 7, pH qancha kichik bo’lsa, H⁺ ionlarning konsentratsiyasi shuncha katta va eritmaning kislotaliligi shuncha kuchli bo’ladi. pH qancha katta, OH^– ionlarning konsentratsiyasi shuncha yuqori va eritmaning ishqoriyligi shuncha kuchli bo’ladi. H⁺ konsentratsiyasi 1g-ion/l dan yuqori bo’lgan eritmaning pHi manfiy qiymatga ega, H⁺ konsentratsiyasi 10–14 g-ion/l dan kichik bo’lgan eritmaning pHi esa 14 dan yuqori bo’ladi.
Vodorod ionlarning konsentratsiyasini bilgan holda, eritmaning pHini hisoblab topish va aksincha, eritmaning pHidan H⁺ ionlarning konsentratsiyasini oson aniqlash mumkin. Masalan,
[H⁺]=10^–4 g-ion/l; pH= –lg[H⁺] = [H⁺]= –lg10^–4 = 4
[H⁺]=10^–11 g-ion/l; pH= –lg[H⁺] = [H⁺]= –lg10^–11 = 11
Eritmaning pHi ma’lum bo’lsa, H⁺ ionlarning konsentratsiyasini hisoblab chiqarish uchun quyidagi formuladan foydalaniladi: pH= –lg[H⁺]. Faraz qilaylik, eritmaning pHi 8,8 ga teng bo’lsin. U holda
–lg[H⁺] = pH = 8,8; lg[H⁺] = –8,8 = (–9+02)
Antilogarifmlar jadvalidan quyidagini topamiz: [H⁺] = 1,58 ·10^–9 g-ion/l
Har qanday eritmadagi H⁺ va OH^– ionlari konsentratsiyasi kabi har qanday eritmaning pH hamda pOH qiymatlari ham (pOH=–lg[OH^–]) bir-biriga bog’liq bo’ladi. [H⁺] · [OH^–] = K_C = 10^–14
Suvning ion ko’paytmasi tenglamasini logarifmlasak:
lg[H⁺] + lg[OH^–] = lgK_C = lg10^–14
Har qaysi qiymat oldiga manfiy ishora qo’yib chiqsak:
–lg[H⁺] – lg[OH^–] = –lgK_C = – lg10^–14 hosil bo’ladi.
lg[H⁺] = pH – lg[OH^–] = pOH ekanligini nazarda tutsak:
pH + pOH = –lgK_C = 14 (22ºC da) bo’ladi.
Misol. [OH^–] = 10^–5 g-ion/l bo’lgan eritmaning pHini hisoblab toping.
Yechish: pH + pOH = 14 formuladan foydalanamiz. Demak, pH =14 – pOH; ammo pOH= –lg[OH^–], u holda pH = 14 + lg[OH^–] = 14 + lg10^–5 = 14 – 5 = 9
Eritmalardagi vodorod ionlarining konsentratsiyasi ko’pchilik texnologik protesslar uchun juda muhim ahamiyatga ega. Ko’pgina ximiyaviy reaksiyalar pH qat’iy muayyan qiymatga ega bo’lgandagina boradi. Eritmada H⁺ va OH^– ionlarning ortiqcha bo’lisi reaksiyani tezlatib yoki susaytiribgina qolmasdan, balki uning yo’nalishini ham o’zgartirib yuboradi.