Аррениуснинг кислота-асос назарияси. Ионофор ва ионогенлар. Бренстед-Лоурининг протолитик назарияси

Сувнинг диссоциланиши. Кўпчилик аналитик реакциялар сувда ўтказилади, шунинг учун ҳам кучсиз электролит бўлмиш сувнинг диссоциланиш жараёнини кўриб ўтиш муҳимдир. Кимёвий тоза суюқ сув энг оддий гомоген системадир. Сув молекуласидаги водород атомлари орасидаги бурчак 104,5о; ядролараро масофа O–H 0,978 Å ва H–H 1,63 Å ни ташкил этади, сувнинг диполь моменти 1,8·10-18 эл.ст. бирликка тенг. Сув диполь моментининг юқорилиги, унинг бирикиш маҳсулотлари ҳосил қилишга мойиллиги ва ионлаш хусусиятининг кучлилигини кўрсатади. Сувнинг диэлектрик ўтказувчанлиги 80,4. Бу қиймат кўпчилик суюқликларникидан анча катта. Таққослаш учун айрим суюқликларнинг диэлектрик ўтказувчанликларини келтирамиз: формамид -109,5; цианид кислота –106,8; сувсиз сульфат кислота –101; суюқ водород фторид – 83,6; чумоли кислота – 58,5; этанол –24,3; сирка кислота – 6,15; диоксан – 2,2. Уй ҳароратида ҳам, ноль градусда ҳам сувнинг устида сезиларли миқдорда буғ босими бўлади, бу сув устидаги газларнинг ҳажмини ўлчашда эътиборга олиниши керак.
Суюқ ҳолатда сув молекулалари бириккан, ассоциланган (H2O)n ҳолда бўлади. Ассоциация босимнинг ошиши ва ҳароратнинг пасайиши билан кучаяди. Органик эритувчиларда сув тўлиғича димер молекула (H2O)2 ҳолида бўлади. Одатда, сувнинг ассоциация даражаси n=2–4, ҳарорат нолга яқинлашганда 8 га тенг бўлади. Димер молекула мустаҳкам бўлиб, унда кучли водород боғланиш мавжуд. Сув электролит сифатида кучсиз диссоциланади:
H2O↔H++OH-.
Ушбу тенглама сувнинг ҳам кислотали, ҳам ишқорий муҳитни намоён қилиши мумкинлигини кўрсатади. Мувозанатга массалар таъсири қонунини татбиқ этсак:
ҳосил бўлади (бу ерда сувнинг электролитик диссоциация константаси). Сувнинг диссоциланган молекулаларининг мувозанатдаги концентрацияси
- сувнинг диссоциланган ва диссоциланмаган молекулаларининг умумий концентрацияси (доимий катталик). Сувнинг электролитик диссоциация даражаси жуда кичик бўлганлиги учун айирмадаги [H+] ва [OH-] қийматларни ташлаб юбориш мумкин, у вақтда [H2O]=
1литр сувда тахминий ҳисоблашга кўра 1000:18=55,5 моль H2O бор. Бу қиймат массалар таъсири қонунининг математик ифодаси
га қўйилса:
келиб чиқади. [H+ ][OH− ] катталикка сувнинг ион кўпайтмаси деб айтилади ва уни Kw деб белгилайдилар.
Бу катталик сувнинг электролитик диссоциация константаси қийматидан 55,5 марта каттадир. Сувнинг ион кўпайтмаси кислота, ишқор, туз ва бошқа бирикмаларнинг эритмалари учун доимийдир. Бироқ, бу қиймат ҳароратга боғлиқ бўлиб, ҳароратнинг ошиши билан тез ошиб кетади. Қайнаш ҳароратида сувнинг ион кўпайтмаси деярли 100 марта ортади ва у қарийб 10-12 га тенг бўлади. Ўзгармас ҳароратда [H+] [OH-]=Kw қийматнинг доимийлиги билан бир вақтда, унда [H+] ва [OH−] қийматлар ўзгарувчандир. Эритмадаги [H+] ва [OH− ] ларнинг қийматларига қараб, унинг кислотали ёки ишқорий муҳити тўғрисида хулоса қилинади. Нейтрал эритмаларда [H+]=[OH−] бўлади, бинобарин,
[H+] ва [OH−] қийматларнинг ошиши ёки камайиши муҳитнинг ўзгаришига олиб келади. Масалан, [OH−] камайса, муҳит кислотали, ошса эса ишқорий бўлади. Кислотали муҳитда [H+]>[OH−] ; [H+]>10-7, [OH− ]<10-7 моль/л.
Ишқорий муҳитда [H+]<[OH−]; [H+]<10-7, [OH−]>10-7 моль/л. Муҳитни бундай белгилаш ноқулайлиги учун фанга водород кўрсаткич –pH тушунчаси киритилган. У pH= –lg[H+] ёки [H+]=10-pH. pOH=–lg[OH-] ёки [OH-]=10-pOH тарзда ифодаланади. [H+] камайганда pH ортади ва [OH-] камайганда pOH ортади. Агар эритмадаги [H+] қиймати берилган бўлса, сувнинг ион кўпайтмаси (автопротолиз константаси) формуласидан фойдаланиб, ундаги [OH-] қийматини, [OH-] берилган бўлса, [H+] қийматини ҳисоблаб топиш мумкин. Шунингдек, бу қийматлар асосида эритманинг pH қийматини баҳолаш мумкин.