Reja: Elektrolitlarning suvli eritmalari

9.3. Elektrolit eritmalarning xossalari, ion faollik. Elektrolit eritmalarda sodir bo`ladigan jarayonlar va ion faollik bilan tanishib chiqamiz.
Modomi-ki ionlarining konsentrasiyasi nihoyatda kam bo`lgan kuchsiz elektrolitlarning eritmalarida ionlar orasidagi o`zaro elektr ta`sir kuchlarini nazarga olmaslik mumkin ekan, u holda, kuchli elektrolitlar eritmalariga kelganda, masala biroz boshqacharoq bo`ladi. Kuchli elektrolitlar eritmalarida ionlar konsentrasiyasi ancha ortiq bo`lganidan, ionlar orasidagi o`rtacha masofa birmuncha kamayadi. Xozirgi zamonaviy nazariyalar kuchli, eng tipik elektrolit bo`lgan tuzlar qattiq holatda ham ayrim ionlardan iboratligini tushuntiradi. Bundan chiqdi qattiq (kristall) moddaning eritmasida ham molekulalar emas balki, ionlar bo`ladi. Shu sababli hamma kuchli elektrolitlar suvdagi eritmalarda, ularning konsentrasiyasidan qat`i nazar to`la ionlangan bo`ladi, deb hisoblash kerak. Biroq bunday eritmalarda ionlar butunlay erkin holda bo`lmaydi, chunki ularning harakatiga ionlarning o`zaro tortilishi to`sqinlik qiladi. Shu tortilish tufayli, har qaysi ionni qarama-qarshi zaryadlangan bir talay ion o`rab olib, go`yo sharsimon qurshov hosil qiladi, bu qurshov “ion atmosferasi” deb ataladi. Eritma muvozanatda turgan, ya`ni kimyoviy reaksiya, diffuziya va shu kabilar bo`lmagan vaqtda, ion atmosferasi simmetrik va markaziy ionga ta`sir qilayotgan kuchlar o`zaro baravar bo`ladi. Basharti, eritmaga elektr toki manbai bilan ulangan elektrodlar tushirilsa, u vaqtda ikki xil zaryadlangan ionlar qarama-qarshi tomonga qarab, harakat qila boshlaydi. Ayni vaqtda, har bir ion o`zining ion atmosferasidan chiqib ketishga intiladi, biroq iondan ajralib qolayotgan “atmosfera” ionni yana o`ziga tortadi, buning natijasida, ionning harakati sekinlashadi va vaqt birligida eritma orqali o`tadigan ionlar soni, ya`ni tok kuchi kamayadi. Eritma konsentrasiyasi qancha katta bo`lsa, ion atmosferasi ionlar harakatiga shuncha ko`p to`sqinlik qiladi, eritmaning elektr o`tkazuvchanligi shuncha kam bo`ladi. Bundan, konsentrasiya ortgan sari eritmadagi ionlar soni kamayar ekan, degan fikr tug`iladi. Biroq har qanday konsentrasiyada ham dissotsisiya to`la bo`ladi.
Ionlar orasidagi tortilish va itarilish kuchlari biz o`lchaydigan osmotik bosim kattaligiga ham xuddi shu tariqa ta`sir qiladi, osmotik bosim kattaligi, dissotsisiya to`la bo`lganiga qaramay, ionlar soni ikki, uch va bir necha marta ko`payganda kutilganidan ko`ra birmuncha kam bo`lib qolaveradi. Shuning uchun ham ionlarning kimyoviy reaksiyalarga kirishish qobiliyati pasaygan bo`ladi. Elektrolit eritmasining ionlar konsentrasiyasiga bog`liq bo`lgan hamma xossalari shu eritmadagi ionlar soni ularning konsentrasiyasiga to`g`ri keladigan sonidan kam bo`lganida kuzatiladigan xossalar kabi namoyon bo`ladi.
Ionlarning kimyoviy reaksiyalarga bo`lgan ana shunday past qobiliyatini baholamoq uchun, xozirgi vaqtda, faollik deb ataladigan kattalik qo`llaniladi. Faollik so`zidan ionning kimyoviy reaksiyalarda namoyon bo`ladigan effektiv, shartli konsentrtsiyasi tushuniladi. Ionning faolligi shu ionning faollik koeffitsienti deb ataladigan kasrga ko`paytirilgan konsentratsiyasiga teng. Agar ion faollik koeffitsenti birdan kichik bo`lsa, demak ion to`la ta`sir eta olmaydi; uning ta`siri cheklangan bo`ladi, agar ion faollik koeffitsenti birga teng bo`lsa, u vaqtda ion ta`siriga hech narsa to`sqinlik qilmaydi. Bu hol juda suyultirilgan eritmalardagina ro`y beradi, bunday eritmalarda ionlar bir-biridan shu qadar uzoqda turadiki, ionlarning o`zaro ta`sir qilish kuchlarini amalda xisobga olmasa ham bo`ladi. Konsentrtsiyalar o`rniga ionlar faolligidan foydalanib, massalar ta`siri qonunini kuchli elektrolitlarga ham qo`llash mumkin.
Qanday bo`lmasin biror kuchli elektrolitni suvda eritsak, o`sha elektrolitning molekulalarini emas, balki faqat ionlarini tutadigan eritma olamiz. Har qanday ionda o`zining harakterli xossalari bor; ion har qanday eritmada ham, shu eritmada yana qanday ionlar bo`lishidan qat`i nazar, o`zining o`sha xossalarini saqlab qoladi. Masalan, qanday ishqor eritmasi olinmasin, baribir, gidroksil ioni lakmusni ko`kartiradi, eritmaga sovun maza beradi va h.k. Shunday qilib, elektrolit eritmasi, aslida ionlar (yoki ularning gidratlari) bilan suv molekulalarining aralashmasidan iboratdir. Bundan, ravshanki, ikkita kuchli elektrolit eritmasi aralashtirilganda, reaksiyaga shu elektrolitlarning molekulalari emas, balki ularning ionlarigina kirisha oladi. Shu sababli, reaksiya natijasi ham, olingan eritmalarda qanday ionlar borligiga bo`g`liq bo`lishi kerak. Masalan, ichida kumush tuzlar bo`lgan eritmalar bilan xlorid kislotaning turli tuzlari eritmalari orasida sodir bo`ladigan reaksiyalarni ko`rib chiqaylik;

Bir-biridan farq qiladigan uch juft modda o`zaro ta`sir qilganda har safar bir xil - kumush xloridning oq cho`kmasi hosil bo`lishini molekulyar nazariya asosida izohlab berish qiyin. Bunday cho`kma hosil bo`lishining sababi qilib, reaksiyaga kirishadigan moddalarning har qaysisidan ham kumush va xlor elementlari borligini ko`rsatiladigan bo`lsa, xuddi shunday sharoitda kumush xlorid hosil bo`lmaydigan boshqa bir qator misollar keltirish mumkin. Masalan, bertole tuzi KClO<sub>3</sub> eritmasiga kumush nitrat AgNO<sub>3</sub> eritmasi ta`sir ettirilsa, bertole tuzida xlor borligiga qaramay hech qanday cho`kma hosil bo`lmaydi. Kumush tuzlarini tarkibida xlor bo`lgan turli organik birikmalarga, masalan, xloroform CHCl<sub>3</sub>, xlorhikrin CCl<sub>3</sub>NO<sub>2</sub> va boshqalarga ta`sir ettirilganda ham cho`kma hosil bo`lmaydi. Masalaga ion nazariyasi asosida qaraladigan bo`lsa, anglashilmovchilikka hech o`rin qolmaydi. Olingan moddalarda reaksiyaga molekulalar kirishmay, ularning eritmada dissotsilangan ionlari kirishadi.
Yuqorida berilgan 3 ta misolda kumush tuzlarinig hamma eritmalarida boshqa ionlar bilan bir qatorda albatta Ag⁺ ionlari bo`lsa, xlorid kislota tuzlarining hamma eritmalarida Cl<sup>-</sup> ionlari bo`ladi. Ana shu eritmalarni juft-juft qilib aralshtirsak, bir xil ionlarning – kumush bilan xlor ionlarining o`zaro ta`sir qilishiga imkon bergan bo`lamiz, shu sababli, uchchala holatda ham bir xil cho`kma – kumush xlorid hosil bo`ladi.
Bertole tuzi va tarkibida xlor bo`lgan organik birikmalarga kumush tuzlari ta`sir ettirilganda esa kumush xlorid cho`kmasi hosil bo`lmasligi ma`lum. Buning sababi shundaki, bertole tuzi:
KClO₃ = K⁺ + ClO₃^-
tenglamasi bo`yicha dissotsilanadi va uning eritmasida xlor Cl<sup>-</sup> ionlari mutlaqo bo`lmaydi; xlorning yuqorida keltirilgan organik birikmalari esa, umuman, ionlarga dissotsilanmaydi.
Bundan xulosa qilib shuni aytish mumkinki, yuqorida aytilgan eritmalardagi elektrolitlar orasidagi reaksiyalar aslida, ushbu elektrolitlar ionlarining reaksiyalaridir.
Odatdagi kimyoviy tenglamalar molekulalarning ionlarga dissotsilanishini aks ettirmaydi, shunga ko`ra eritmalardagi elektrolitlar o`zaro ta`sir qilganda sodir bo`ladigan reaksiyalarning mohiyatini ifodalash uchun ionli tenglamalardan foydalaniladi.
Ayrim elementlar va ular birikmalarining xossalarini o`rganishda bizga uchrab turadigan ko`pchilik reaksiyalar elektrolitlar eritmalarida ularning ionlari orasida borganligi uchun ionli tenglamalarni tuzishni o`rganib olish juda muximdir.
Elektrolit eritmalarida reaksiya molekulalar orasida bormay, erigan moddaning ionlari orasida boradi. Elektrolit eritmalarda boradigan reaksiyalarni molekulyar tenglama ko’rinishida emas, balki ion tenglama ko’rinishida uch qatorda 1) molekulyar, 2) ionli va 3) ionlar ishtirok etishini ko’rsatadigan (qisqa ionli) tenglama holida ifodalanadi.
Elektrolit eritmalarda reaksiya borishi uchun:
1) Qiyin eriydigan moddalar
2) gazsimon moddalar
3) kam dissosilanuvchi moddalar hosil bo'lishi kerak.
Agar shu moddalar hosil bo’lmasa reaksiya bormaydi.
1. Qiyin eriydigan birikmaning hosil bo'lishi
BaCl₂ + H₂SO₄  BaSO₄ + 2HCl
Ba²⁺ + 2Cl^- + 2H⁺ + SO₄^2-  BaSO₄ + 2H⁺ + 2Cl^-
Ba²⁺ + SO₄^2-  BaSO₄
Agar reaksiyada bir necha qiyin eriydigan moddalar hosil bo’lsa, u holda oldin juda kam eriydigan modda cho’kmaga tushadi.
2.Gazsimon moddaning hosil bo'lishi.
K₂SO₃ + 2HCl 2KCl + H₂O + SO₂
2K⁺ + SO₃^2- + 2H⁺ +2Cl^- 2K⁺ + 2Cl^- + H₂O + SO₂
SO₃^2- + 2H⁺  H₂O + SO₂
3. Kam dissosilanuvchi moddalarning hosil bo'lishi.
KOH + HCl KCl + H₂O
K⁺ + OH^- + H⁺ + Cl^- K⁺ + Cl^- + H₂O
OH^- + H⁺ H₂O
Eritmadagi cho`kma sirtida erigan moddaning ionlari bo'ladi. Agar
qiyin eriydigan birikmaning biror soni ion erituvchi bilan biriksa, u holda modda eriydi.
Pb(OH)<sub>2</sub> + 2HCl PbCl<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O.
Pb(OH)<sub>2</sub> + 2H<sup>+</sup> + 2Cl<sup>-</sup>  PbCl<sub>2</sub> + 2H<sub>2</sub>O
Bu misolda PbCl<sub>2</sub> cho’kmaga tushadi va kam dissosilanuvchi suv hosil bo'ladi, natijada Pb(OH)<sub>2</sub> eriydi.
Agar kuchli elektrolit eritmalarini aralashtirsak ularning ionlari orasida qaytar reaksiya boradi, ya'ni eritmada molekula hosil bo'lmay, bu elektrolitlarning ionlari o’zgarmay qoladi.
NaCl + KNO<sub>3</sub>  NaNO<sub>3</sub> + KCl
Na<sup>+</sup> + Cl<sup>-</sup> + K<sup>+</sup> + NO<sub>3</sub><sup>-</sup>  Na<sup>+</sup> + NO<sub>3</sub><sup>-</sup> + K<sup>+</sup> + Cl<sup>-</sup>
Eritmalar aralashtirmasdan va aralashtirilgandan keyin ham eritmada faqat Na<sup>+</sup>, K<sup>+</sup>, Cl<sup>-</sup>, NO<sub>3</sub><sup>-</sup> ionlar erkin holda bo'ladi, lekin eritma sovitilib, kristallarga aylanganida 4 ta tuzning aralashmasi hosil bo'ladi.
Qiyin eruvchan birikmaning cho`kmasi sirtida shu cho`kma bilan ionlar o’rtasida muvozanat sodir bo'ladi. Kam eriydigan tuzga massalar ta'siri qonunini qo`llasak.
CaCO₃  Ca²⁺ + CO₃^2-

Muvozanat qattiq modda (CaCO₃) va eritmadagi ionlarning to`qnashish sirtida sodir bo'lgani uchun [CaCO<sub>3</sub>] konsentrasiyasi o’zgarmaydi. O’zgarmas temperaturada K[CaCO<sub>3</sub>] ko'paytmasi o’zgarmas kattalik bo'lgani uchun uni EK bilan ifodalanadi: [Ca<sup>2+</sup>][CO<sub>3</sub><sup>2-</sup>]= [CaCO<sub>3</sub>].
K=const=EK
Qattiq fazaning sirtidagi to`yingan eritmadagi kam eruvchan birikmaning ionlar konsentrasiyasini ko'paytmasi biror temperaturada o’zgarmas qiymat bo'lib, moddaning eruvchanlik ko'paytmasi (EK) deyiladi.
EK_AgCL =[Ag⁺][Cl^-]=1.73 10^-10
EK_BaSO4 =[Ba²⁺][SO₄^2-]=1.43 10^-9
EK_CaCO3 =[Ca²⁺][CO₃^2-]=4.52 10^-9
EK_CuS =[Cu²⁺][S^2-]=6 10^-36
EK_HgS =[Hg²⁺][S^2-]=5 10^-52
Eruvchanlik ko'paytmasi qiyin eriydigan elektrolitning umumiy eruvchanligi bilan bog’liqdir. Yuqoridagi mosollardan ko’rinib turibdiki, CuS va HgS larning eruvchanligi juda ham kichik.