I химиявий тенгламалардан фойдаланиб масалалар

VIII. ХИМИЯВИЙ МУВОЗАНАТ
Химиявий реакцнялар ҳар хил тезликда: бир хил-лари бир онда, бошқалари бир неча минут давомида, баъзилари эса бир неча соат, сутка, ой ва ёки йиллар давомида бўлиб ўтади. Чунончи, ионлар орасидаги реакциялар жуда тез ўтади, кўпгина органик моддалар орасида рўй берадиган реакциялар бир неча минут ёки соатга чўзилади, қаттиқ моддалардаги (шлаклар, шиша, гор жинсларидаги) реакциялар эса ниҳоятда секин да-вом этади.
Химиявий реакция тезлиги реакцияга киришувчи моддалар концентрацияларининг вақт бирлиги ичида ўзгариши билан ўлчанади. Реакцияга киришувчи моддаларнннг концентрациялари кўпинча 1 л даги грамм-молекулалар миқдори билан ифодалаиади. Химиявий реакциянинг тезлиги реакцияга киришувчи моддалариинг табиатига, концентрацияснга, температурага ва катализатор иштирок этиш-этмаслигига боғлиқ бўлади. Реакцияга киришувчи моддалар концентрациясининг ортиши молекулалар тўқнашиш эҳтимолини оширади. Реакцияга киришувчи моддалар молекулаларининг энергия запаси оз-кўплигига қараб тўқнашув янги моддаларнинг молекулалари ҳрсил бўлиши билан тугаши мумкин.
Химиявий реакциялар тезлигининг миқдорий боғланишларини Н. Н. Бекетов химияга киритган. Бу боғланиш массалар таъсири қонуни деб аталади ва бундай таърифланади: Ўзгармас температурада химиявий реакциянинг тезлиги реакцияга киришаётган моддаларнинг концентрациялари кўпайтмасига тўғри пропорционалдир. Масалан, ушбу реакция содир бўладиган бўлса,

бу реакцлянннг тезлиги бундай тенглама билан ифодаланади:

бу ерда V - реакция тезлиги; [А] ва [В]- реакцияга киришаётган моддаларнинг концентрациялари; т ва п — реакция тенгламасидаги коэффициентлар бўлиб, улар реакиия тезлигининг тенгламасида тегишли моддалар концентрациялари учун даража кўрсаткичлари ҳисобланади; К - пропорционаллик коэффициенти.
Температура кўтарилганда реакцияга киришувчи заррачаларнинг ҳаракати тезлашади, яъни молекулаларнинг знергия запаси ортади, бу эса янги модда молекулалари ҳосил бўлишига имкон беради. Температуранинг 10°С кўтарилиши реакция тезлигини амалда 2-8 марта ошириб юборади.
Химиявнй реакциялар ҳамма вақт ҳам охирига боравермайди. Бунга сабаб шуки, реакция жараёнида реакция маҳсулотларининг концентрацияси орта боради. Бу эса реакциянинг тескари томонга йўналиши учун шароит яратиб бериши мумкин. Бундай реакциялар кайтар реакциялар деб аталади. Чапдан ўнгга томон борадиган реакциялар (реакция тенгламасидаги ёзувга мувофиқ) тўғри реакциялар деб, ўнгдан чапга бораднгаи реакциялар эса тескари реакциялар деб аталади.
Тўғри реакцияларда дастлабки моддаларнинг концентрациялари камая боради, бу эса мазкур реакция тезлиги
нинг камайишига олиб келади;
Реакция маҳсулотларининг концентрацияси борган сари орта боради, шунинг учун тескари реакциянинг тезлиги ҳам ортиб боради:

Бар оз вақт ўтгандан кейин тўғри реакциянннг тезлиги тескари реакциянинг тезлигига тенглашиб қолади: V = V₁
яъни химиявий мувозанат ҳолати қарор топади. Бу реакция тўхтаб қолади, деган сўз эмас. Химиявий мувозанат динамик (ҳаракатчан) процессдир; химиявий мувозанатда фақат реакцияга киришувчи моддаларнинг концентрацияларигина ўзгармас бўлиб колаверади. чунки вақт бирлигида реакция маҳсулотлари қанча ҳосил бўлса, улар шунча ажралиб туради.
Химнявий мувозанатда тўғри ва тескари реакция ларнинг тезликлари ўзаро тенг, яъни V= V₁ ёки

бу ерда К_м химиявий мувозанат константаси у фақат температурага боғлиқ бўлиб, реакцияга киришувчи моддаларнинг конценграциясига боғлиқ бўлмайди.
Катализатор мувозанат константасига таъсир кўрсатмайди. Катализатор фақат мувозанат ҳолат яқинлашувини тезлатиши мумкин.
Бир ёки бир неча компонентнинг концентрацияси оширилиши бошқа компонентларнинг концентрациялари ўзгаришига олиб келади, аммо мувозанат константасининг қиймати ўзгармайди. Турли омилларнинг химиявий мувозанатга таъсирини Ле Шателье принципи билан ифедаланади: мувозанат шароитларидан бири. масалан, температура, босим ёки концентрация ўзгартирилса, мувозанат ўзгариш таъсирини камайтирувчи реакция томонига силжийди.
Агар тўғри реакция экзотермик (иссиқлик ажралиб чиқиши билан борадиган) бўлса, температуранинг кўтарилиши мувозанатни тескари (эндотермик» реакция томонига, температуранинг пасайиши эса тўғри реакция томонига силжитади.
Агар реакция ҳажм ўзгариши билан борадиган бўлса, босимнинг оширилиши мувозанатни ҳажм камайиши томонига, боснмнинг камайтирилиши эса ҳажмнинг ортиши томонига силжитади. Масалан, аммиак синтез қилиш реакцияси
уч ҳажм водород билан бир ҳажм азотдан икки ҳажм аммиак ҳосил бўлади. Босимнинг ортиши аммиак унуми кўпайишига ёрдам беради, чунки бу реакция ҳажм камайиши билан боради. Босимнинг камайиши ҳажм катталашувига ёрдам беради, бинобарин, мувозанат аммиак парчаланиши томонига силжийди.
Мувозанат системаеида компонентлардан бирининг кониентрацияси ортиши билан система ўша компонент концентраиияси камайишига олиб келадиган реакция томонига силжийди. Масалан, кучсиз электролит аммоний гидроксид эритмасига

таркибида NH₄⁺ ёки ОН^- ионлар бор бирикма қўшилса, мувозанат эритмага киритилган ионларни камайтириш учун NH₄OН ҳосил бўлиш томонига силжийди. Мувозанат константаси тенгламасига фақат реакция процессида концентрациялари ўзгарадиган компонентларгина ёзилади. Бирор туз гидролизининг суюлтирилган сувли эритмасида сувнинг миқдори туз концентрациясига нисбатан жуда катта бўлади ва унинг концентрацияси амалда ўзгармайди. NН₄С1 тузининг гидролизи учун қўйидагиларни ёзамиз:ёки




Бу реакцияда водоррд ионлари концентрациясининг ортиши тузнинг гидролизланишини секинлатади, водород менлари концентрациясининг камайиши эса гидролизни кучайтиради.
Қийин эрийдиган модда, масалан, барий сульфат диссоциланишини

кўриб чиқадиган бўлсак, унинг мувозанат константаси қуйидаги кўринишга эга бўлади:

Барий сульфат жуда ёмон эрийди (амалда эримайди), шунинг учун мувозанат константаси тенгламасига барий сульфатнинг қаттиқ фазадаги концентрацияси киритилган. Бу миқдор маълум температура учун ўзгармасдир, шу сабабли иоилар кўпайтмаси

ҳам ўзгармас бўлади.
Қийин эрийдиган модданинг ионлари концентрациясининг кўпайтмаси шу модданинг эрувчанлик кўпайтмаси деб аталади ва унинг энг муҳим характеристикаси ҳисобланади. Аналитик химияда (миқдорий анализда) эрувчанлик кўпайтмаси ёрдамида маълум бир ионларни тажрибада тўлиқ чўктириш учун керакли шароитни ҳисоблаб топиш мумкин. Эрувчанлик кўпайтмасининг немисча белгиси -Lp, инглизча белгиси -Sp, ўзбекча белгиси ЭК (эрувчанлик кўпайтмаси) дан иборатдир.
Тузларнинг гидролизига доир масалаларни ечишда сувнинг кислотавий-ишқорий хоссаларини билиш керак. Сув жуда кучсиз электролит бўлиб ҳисобланади. Сув ушбу схемага мувофиқ диссоциланади.



Сувнинг диссоциланишконстантас и
Сув жуда кучсиз электролит бўлгани учун сувнинг концентрацияси деярли ўзгармай қолаверади ва 1000/18 = 55,5 г-молъ/л га тенг бўлади. Шунинг учун сувнинг диссоциланиш константасидан эмас, балки унинг ионлари кўпайтмаси

дан фойдаланиш қулай.
Сувнинг ионлари кўпайтмаси температурага боғлиқ бўлади. 24 - 25°С да у 10^-14 га тенг.
Муҳит нейтраллигининг асосий шарти водород ва гидроксил ионлар концентрацияининг тенглигидир:

Кислотали муҳитда водород ионларининг концентрацияси катта бўлади:

Ишқорий муҳитда эса гидроксил ионларининг концентрацияси катта бўлади:
[он-]>[н⁺|; [он-]>10^-7
Амалда кўпинча водород кўрсаткич деб аталувчи тушунча рН дан фойдаланилади.
Водород кўрсаткич- водород ионлари концентрациясининг тескари ишора билан олинган ўнли логарифмидан иборатдир:

бундан [H+] = 10 ^-pH
Кислотали муҳитда рН < 7, ишқорий муҳитда рН > 7, нейтрал муҳитда эса рН = 7 бўлади. Гидроксил ионларинннг концентрацияси [ОН-] = 10^{- (14 -} р^н) га тенг. Масалан, рН = 3 бўлганда водород ионларининг концентрациясй [Н⁺| = 10^-3, гидроксил ионларнинг концентрацияси
[ОН^-]= 10 ^{–(14 - 3)} = 10^-11 бўлади. Сувнинг ионлари кўпайтмаси эса 10^-3 • 10^-11 = 10^-14 бўлади.
Мувозанат процессларига асосланган масалаларни шартли равишда уч группага бўлиш мумкин:
1.Мувозанат константасини реакцияга киришувчи моддаларнинг маълум концентрацияларига асосланиб аниқлаш.
2.Реакцияга киришувчи моддалар концентрациясини мувозанатнинг маълум константасига асосланиб аниқлаш.
3. Реакция компонентларидан бирининг боғланиш шароитларини мувозанатнинг маълум константасига асосланиб аниқлаш.
Масалаларнинг шартлари.