Mavzu: Anionlar va kationlar reja

Mavzu: Anionlar va kationlar

REJA:

1. 
   “Analitik kimyo” fani to’g’risida qisqacha ma’lumotni, fanining maqsad va vazifalarini,fanning rivojlanishida o’zbek va chet el olimlarining hizmatlarini;
   
2. 
   Sifat analizi usullarini;
   
3. 
   Kationlar va anionlar klassifikatsiyasini;
   
4. 
   Analiz tartibini,analizda ishlatiladigan sifat reaksiyalarini va ularning bajarilishini.
   

Analitik kimyo fani zamonaviy fan sifatida uzoq tarixiy rivojlanish jarayonida vujudga keldi. Analitik kimyo fani fan sifatida XVIII–XIX asrlarda shakllana boshladi. XVIII asrda I. Rixter tomonidan stexiometriya qonuni, J. L. Prust tomonidan modda tarkibining doimiylik qonuni, M. V. Lomonosov va A. L. Lavuazye tomonidan modda massasining saqlanish qonuni kashf qilindi. Buning natijasida kimyogar–analitiklar sifat va miqdor analizining turli usullariga ega bo`ldilar: cho`ktirish jarayonlari, ajratib olish, moddaning analitik shaklini tayyorlash usullari rivojlantirildi, gaz analizining asosi yaratildi.

XIX asr boshlarida turli xil ishlab chiqarish jarayonlarining keskin o`sishi fabrikalarda analitik xizmatlarni yo`lga qo`yish imkonini berdi. Yangi kimyoviy elementlarning aniqlanishi, xom–ashyo manbalarini izlash analitik kimyoning rivojlanishiga katta hissa qo`shdi. Bu davrga kelib J. Dalton tomonidan karrali nisbatlar qonuni, J. Gey–Lyussak tomonidan hajmiy nisbatlar qonuni, Y. Ya. Berselius tomonidan elektrokimyoviy dualizm nazariyasi ishlab chiqildi. XIX asr o`rtalarida moddalarning xususiy reaksiyalari haqidagi ma`lumotlar paydo bo`ldi va sifat va miqdor analizining shakllangan tizimlari yozilgan dastlabki darsliklar vujudga keldi (G. Roze, K. Frezenius, F. Mor, N. A. Menshutkin). Bu davrda organik element analizi usuli ishlab chiqildi.
XIX asrning ikkinchi yarmida organik va fizik kimyo fanlari jadal rivojlandi, D. I. Mendeleyev tomonidan davriy qonun va kimyoviy elementlar davriy jadvali yaratildi. Ko`p tarkibli tizimlarni tadbiq qilish, birikmalarning reaksiyaga kirishish qobiliyati ularning kimyoviy tuzilishi bilan bog`liqligini o`rganish ishlari boshlandi. Bu davrdagi yangiliklarning ko`pchiligi zamonaviy analitik kimyo fanining nazariy asoslari bo`lib qoldi, masalan, S. Arreniusning elektrolitik dissotsiatsiya nazariyasi va Nernst tenglamasi.
XX asr boshlarida indikatorlar nazariyasi, kompleks birikmalar tuzilishining koordinatsion nazariyasi, kislota va asoslar nazariyasi ishlab chiqildi. Analiz ishlari birmuncha boyitildi: tomchi analizi, miqdoriy organik mikroanalizi, sifat analizining vodorod sulfidsiz usuli, kompleksonometriya usullari ishlab chiqildi. M. V. Lomonosov, V. I. Vernadskiy, L. A. Chugayev, M. S. Svet, L. V. Pisarjevskiy, N. A. Shilov, N. A. Tananayev, N. S. Kurnakov, I. V. Tananayev, I. P. Alimarin, I. M. Korenman, Yu. A. Zolotov kabi rus olimlari, Sh. T. Tolipov, M. G. Gevorgyan kabi o`zbekistonlik olimlar analitik kimyo fanining rivojiga katta hissa qo`shdilar.
Analitik kimyo fani moddaning kimyoviy tarkibini aniqlashning nazariy asoslarini rivojlantiruvchi, elementlar va ularning birikmalarini aniqlash, ajratib olish, tarkibini aniqlash usullari hamda birikmaning kimyoviy tuzilishini aniqlash usullarini ishlab chiquvchi fan hisoblanadi. Analitik kimyo fani ikki qismga ajratiladi: sifat va miqdor analizi. Analitik kimyo fani o`z ichiga quyidagi vazifalarni oladi.
1. Aniqlanayotgan ob`ektning (izotop, element, ion, struktura–guruh, molekula, faza) kimyoviy tarkibini aniqlash.
2. Birikmaning tuzilishini aniqlash, ya`ni molekuladagi elementar tarkibiy qismlarning bog`lanishi va o`zaro joylashishini aniqlash.
3. Tekislikda yoki qattiq jism hajmida bir jinsli bo`lmagan holatni, ya`ni tekislik qatlamlarida elementlarning joylashishini aniqlash.
4. Vaqtga bog`liq holdagi jarayonlarni o`rganish: a) ishlab chiqarish jarayonida materialning makroskopik oqimlarini nazorat qilish; b) molekulyar guruh almashinish xususiyati, mexanizmi va tezligini aniqlash.
2. Sifat analizi usullari.
Ushbu vazifalarni bajarish uchun quyidagi usullardan foydalaniladi:
a) Sifat analizi usullari.
Ayni aniqlash–aniqlanayotgan kimyoviy birikmaning fizik–kimyoviy xossalari asosida oldindan ma`lum bo`lgan modda bilan solishtirish orqali aniqlash. Buning uchun aniqlanayotgan birikmaning fizik–kimyoviy xossalari (agregat holati, rangi, eruvchanligi va h. z.) aniqlanadi va mavjud bo`lgan modda fizik–kimyoviy xossalari bilan solishtiriladi.
Aniqlash–aniqlanayotgan ob`ekt tarkibida u yoki bu asosiy komponentlar, aralashmalar, funksional guruhlar bor yoki yo`qligi aniqlanadi.
b) Miqdor analizi usullari–aniqlanayotgan ob`ektda u yoki bu tarkibiy qismning miqdori (massasi yoki konsentratsiyasi) aniqlanadi.
Demak, ayni aniqlash usuli «Bu nima?», aniqlash usuli «Ob`ektda u yoki bu modda bormi?», miqdor analizi usuli «Ob`ektda uning massasi qancha?» kabi savollarga javob beradi.
Sifat analizi usuli ikkiga bo`linadi: kationlarni aniqlash va anionlarni aniqlash. Miqdor analizi usuli esa quyidagi turlarga ajratiladi: gravimetrik analiz usuli, hajmiy analiz usuli, cho`ktirish usuli, kompleks hosil qilish usuli, fizik–kimyoviy tekshirish usullari.
3. Kationlar va anionlar klassifikatsiyasi,
Sifat analizida kation va anionlar aniqlanadi. Kation–musbat zaryadli ion, anion–manfiy zaryadli ion. Kation va anionlarni aniqlash uchun asosan analitik reaksiyalardan foydalaniladi. Analitik reaksiya deb element, ion yoki molekulani ajratib olish, aniqlash va miqdorini aniqlash uchun ishlatiladigan reaksiyaga aytiladi. Analitik reaksiyalar o`z navbatida xususiy reaksiyalar (sezgir reaksiyalar) deb ham nomlanadi. Analitik reaksiyalarni amalga oshirishning quyidagi shartlari mavjud: cho`kma tushishi, gaz ajralib chiqishi, muhit rangi o`zgarishi va h. z. Analitik reaksiyalarni amalga oshirishga yordam beruvchi moddalar reagentlar yoki reaktivlar deb ataladi.
Kimyoviy o`zaro ta`sir xususiyatiga qarab reaksiyalar 4 guruhga bo`linadi: kislota–asosli (protolitik) reaksiyalar, cho`ktirish reaksiyalari, kompleks hosil qilish reaksiyalari, oksidlanish–qaytarilish reaksiyalari. Qo`llanilish sohalariga qarab analitik reaksiyalar 3 guruhga bo`linadi: ajratib olish reaksiyalari, aniqlash reaksiyalari, miqdoriy aniqlash reaksiyalari.
Sifat analizi ikki xil usul bilan amalga oshiriladi: quruq va ho`l usullar. Quruq usulda aniqlanayotgan modda alangada yoqib ko`riladi, alanga rangi bo`yicha solishtirib aniqlanadi. Ho`l asosda modda eritiladi, hosil bo`lgan eritma analitik reaksiya yo`li bilan aniqlanadi.
4.Analiz tartibini,analizda ishlatiladigan sifat reaksiyalarini va ularning bajarilishini.
Kationlarning sifat analizida guruh reagent sifatida kislotalar, kuchli asoslar, ammiak, karbonatlar, fosfatlar, ishqoriy metallar sulfidlari, oksidlovchilar va qaytaruvchilar ishlatiladi. Kationlar vodorod–sulfidli usul bo`yicha 5 guruhga, kislota–asos usuli bo`yicha 6 guruhga, ammiak–fosfatli usul bo`yicha 5 guruhga ajratiladi.
Vodorod–sulfidli usul bo`yicha kationlar guruhlari.

Guruh	Kationlar	Guruh reagenti	Cho`kma tarkibi	Birikmalarning eruvchanligi
I guruh	Li^+, Na^+, K^+, NH4^+, Mg^2+	Yo`q	Yo`q	S^2–, Cl^–, CO3^2–, OH^–
II guruh	Ca^2+, Sr^2+, Ba^2+	(NH4)2CO3	CaCO3, SrCO3, BaCO3	S^2–, Cl^– lar suvda eriydi
III guruh	Al^3+, Cr^3+, Fe^2+, Fe^3+, Zn^2+, Co^2+, Mn^2+, Ni^2+	(NH4)2S	Al(OH)3, Cr(OH)3, Fe2S3, ZnS, CoS	S^2– suyultirilgan kislotalarda, Cl^– lar suvda eriydi
IV A guruh	Cu^2+, Cd^2+, Hg^2+, Bi^3+	H2S	CuS, CdS, HgS, Bi2S3	S^2– suyultirilgan kislotalarda erimaydi
IV B guruh	Sn^2+, Sn^4+, Sb^3+, Sb^5+	Na2S yoki (NH4)2S	Yo`q	S^2– suyultirilgan kislotalarda erimaydi
V guruh	Ag^+, Pb^2+, Hg2^2+	HCl	AgCl, PbCl2, Hg2Cl2	Cl^– lar suvda erimaydi, suyultirilgan kislotalarda eriydi

Kislota–asos usuli bo`yicha kationlar guruhlari.

Guruh	Kationlar	Guruh reagenti	Cho`kma tarkibi	Birikmalarning eruvchanligi
I guruh	Ag^+, Pb^2+, Hg2^2+	2 M HCl	AgCl, PbCl2, Hg2Cl2	Cl^– lar suvda erimaydi
II guruh	Ca^2+, Sr^2+, Ba^2+	1 M H2SO4	CaSO4, SrSO4, BaSO4	SO4^2– lar suvda erimaydi
III guruh	Zn^2+, Al^3+, Cr^3+, Sn^2+, Sn^4+, As^3+	4 M NaOH	Zn(OH)2, Al(OH)3, Cr(OH)3, Sn(OH)2, Sn(OH)4	OH^– lar amfoter bo`lib, ishqorda eriydi
IV guruh	Mg^2+, Mn^2+, Fe^2+, Fe^3+, Bi^3+, Sb^3+, Sb^5+	25 % li NH3	Mg(OH)2, Mn(OH)2, Fe(OH)2, Fe(OH)3, Bi(OH)3	OH^– lar NaOH yoki NH3 da erimaydi
V guruh	Co^2+, Ni^2+, Cu^2+, Cd^2+, Hg^2+	25 % li NH3	Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, Cd(OH)2, Hg(OH)2	OH^– lar kompleks birikma hosil qilish hisobiga NH3 da eriydi
VI guruh	Na^+, K^+, NH4^+	Yo`q	Yo`q	Cl^–, SO4^2–, OH^– lar suvda eriydi

Ammiak–fosfatli usul bo`yicha kationlar guruhlari.

Guruh	Kationlar	Guruh reagenti	Cho`kma tarkibi	Birikmalarning eruvchanligi
I guruh	Ag^+, Pb^2+, Hg2^2+	HCl	AgCl, PbCl2, Hg2Cl2	Cl^– lar suvda erimaydi
II guruh	Sn^2+, Sn^4+, Sb^3+, Sb^5+	HNO3	H2SnO2, H2SnO3, H2SbO2, H2SbO3	Metaqalay va metasurma kislotalar suvda erimaydi
III A guruh	Ba^2+, Sr^2+, Ca^2+, Mg^2+, Mn^2+, Fe^2+	(NH4)2HPO4 (25 % li NH3)	Ba3(PO4)2, Sr3(PO4)2, Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2, Mn3(PO4)2, Fe3(PO4)2	PO4^3– lar suvda va ammiakda erimaydi, sirka kislotada eriydi
III B guruh	Al^3+, Cr^3+, Fe^3+	(NH4)2HPO4 (25 % li NH3)	AlPO4, CrPO4, FePO4	PO4^3– lar suvda, ammiakda, sirka kislotada erimaydi, HCl da eriydi
IV guruh	Cu^2+, Cd^2+, Hg^2+, Co^2+, Ni^2+, Zn^2+	(NH4)2HPO4 + NH3	Cu3(PO4)2, Cd3(PO4)2, Hg3(PO4)2, Co3(PO4)2, Ni3(PO4)2, Zn3(PO4)2	PO4^3– lar reagentda kompleks hosil qilish hisobiga eriydi
V guruh	Na^+, K^+, NH4^+	Yo`q	Yo`q	Cl^–, NO3^–, PO4^3– lar suvda eriydi

Anionlarning guruh reagentlari anionlarga ta`sir ko`rsatish xususiyatiga qarab quyidagi guruhlarga ajratiladi:
1. Gaz ajralib chiqishini ta`minlaydigan reaktivlar, masalan, HCl, H₂SO₄.
2. Kam eruvchan cho`kmalar hosil qilish hisobiga anionlarni eritmadan ajratib oluvchi reaktivlar, masalan, BaCl₂ Ba(OH)₂ ishtirokida, AgNO₃ 2 n HNO₃ ishtirokida.
3. Qaytaruvchi reaktivlar, masalan, KJ.
4. Oksidlovchi reaktivlar, masalan, KMnO₄, J₂ ning KJ dagi eritmasi, konsentrlangan HNO₃, H₂SO₄.
Anionlar 3 guruhga ajratiladi.
Kislota–asos usuli bo`yicha anionlar guruhlari.

Guruh	Anionlar	Guruh reagenti	Cho`kma tarkibi	Birikmalarning eruvchanligi
I guruh	SO3^2–, SO4^2–, S2O3^2– CO3^2–, SiO3^2–, PO4^3– CrO4^2–, Cr2O7^2–	BaCl2, H2SO4	BaSO3, BaSO4, BaS2O3, BaCO3, BaSiO3, Ba3(PO4)2, BaCrO4, BaCr2O7	Ba^2+ tuzlari suvda erimaydi
II guruh	Cl^–, Br^–, J^–, S^2–, SCN^–	AgNO3	AgCl, AgBr, AgJ, Ag2S, AgSCN	Ag^+ tuzlari suvda erimaydi
III guruh	NO2^–, NO3^–, CH3COO^–	Yo`q	Yo`q	Na^+, Ca^2+, Al^3+ tuzlari suvda eriydi

Masalan:
1–guruh kationlari sifat reaksiyalari:
a) KCl + H₂C₄H₄O₆ = KHC₄H₄O₆↓(oq) + HCl
b) NaCl + UO₂(CH₃COO)₂ + CH₃COOH = Na(UO₂)(CH₃COO)₃↓(sariq) + HCl
c) 2K₂[HgJ₄]+4KOH+NH₄Cl = [OHg₂NH₂]J↓(qizil–qo`ng`ir)+7KJ+KCl+3H₂O
2–guruh kationlari sifat reaksiyalari:
a) Pb(NO₃)₂ + K₂CrO₄ = PbCrO₄↓(oq) + 2KNO₃
b) Hg₂(NO₃)₂ + 2HCl = Hg₂Cl₂↓(oq) + 2HNO₃
c) NaCl + AgNO₃ = AgCl↓(oq suzmasimon) + NaNO₃
3–guruh kationlari sifat reaksiyalari:
a) CaCl₂ + (NH₄)₂C₂O₄ = CaC₂O₄↓(oq) + 2NH₄Cl
b) Sr(NO₃)₂ + H₂SO₄ = SrSO₄↓(oq) + 2HNO₃
c) BaCl₂ + K₂CrO₄ = BaCrO₄↓(sariq) + 2KCl
4–guruh kationlari sifat reaksiyalari:
a) 3ZnCl₂ + 2K₃[Fe(CN)₆] = Zn₃[Fe(CN)₆]₂↓(jigarrang–sariq) + 6KCl
b) 2CrCl₃ + 3(NH₄)₂S + 6H₂O = 2Cr(OH)₃↓(yashil) + 3H₂S↑ + 6NH₄Cl
c) 2AlCl₃ + 3(NH₄)₂S + 6H₂O = 2Al(OH)₃↓(oq) + 3H₂S↑ + 6NH₄Cl
1. Analitik kimyo fani–moddaning kimyoviy tarkibini aniqlashning nazariy asoslarini rivojlantiruvchi, elementlar va ularning birikmalarini aniqlash, ajratib olish, tarkibini aniqlash usullari hamda birikmaning kimyoviy tuzilishini aniqlash usullarini ishlab chiquvchi fan.
2. Sifat analizi– analitik kimyo fanining moddalarning tarkibida qanday element atomlari borligini o`rganuvchi bo`limi.
3. Miqdor analizi– analitik kimyo fanining moddalarning tarkibida element atomlarining qanday miqdorda borligini o`rganuvchi bo`limi.
4. Ayni aniqlash–aniqlanayotgan kimyoviy birikmaning fizik–kimyoviy xossalari asosida oldindan ma`lum bo`lgan modda bilan solishtirish orqali aniqlash.
5. Aniqlash–aniqlanayotgan ob`ekt tarkibida u yoki bu asosiy komponentlar, aralashmalar, funksional guruhlar bor yoki yo`qligini aniqlash.
6. Kation–musbat zaryadli ion.
7. Anion–manfiy zaryadli ion.
8. Analitik reaksiya–element, ion yoki molekulani ajratib olish, aniqlash va miqdorini aniqlash uchun ishlatiladigan reaksiya turi.
9. Reagentlar yoki reaktivlar–analitik reaksiyalarni amalga oshirishga yordam beruvchi moddalar.
10. Guruh reagenti–bir guruh kationlari yoki anionlari bilan bir xil sharoitda reaksiyaga kirisha oladigan moddalar.
Kation- ijobiy zaryadlangan va u. U musbat elektr zaryadining kattaligi bilan tavsiflanadi: masalan, NH 4+ bir zaryadli kation, Ca 2+.
ikki marta zaryadlangan kation. IN elektr maydoni kationlar manfiy tomonga o'tadi elektrod - katod
Yunon tilidan olingan "pastga tushish, pastga tushish". Atama kiritildi Maykl Faraday ichida 1834 yil.
Anion - atom, yoki molekulasi, elektr zaryadi ortiqcha tufayli salbiy hisoblanadi elektronlar ijobiy soniga nisbatan elementar to'lovlar. Shunday qilib, anion manfiy zaryadlangan va u. Anion zaryadi diskret va elementar manfiy elektr zaryadining birliklarida ifodalanadi; misol uchun, Cl− yakka zaryadlangan anion, qolgani sulfat kislota SO₄2 − ikki marta zaryadlangan anion. Anionlar ko'pchilikning eritmalarida uchraydi tuzlar, kislotalar Va asoslar, ichida gazlar, misol uchun, H− , shuningdek, ichida kristall panjaralar bilan aloqalar ionli bog'lanish, masalan, kristallarda osh tuzi, ichida ionli suyuqliklar va ichida eriydi ko'p noorganik moddalar.