Тепе-теңдік константасы, оның түрлері


Аналитикалық химияда ерітіндіде жүретін алмасу реакциялары пайдаланады, олардың 4 түрі бар:

· Қышқылдық-негіздік реакциялар

· Тотығу-тотықсыздану реакциялары (ТТР)

· Комплекс түзу реакциялары

· Тұндыру реакциялары

Ерітіндіде жүретін көптеген реакциялар қайтымды болады. Олар химиялық тепе-теңдік орнағанша жүреді. Химиялық тепе-теңдік деп тура реакция мен кері реакцияның жылдамдықтарының теңескен күйін айтады.

Тепе-теңдік орнағанда, заттың тепе-теңдікдік концентрациясы орнайды, оны тік жақшаға алып жазады, мысалы, [H2О]. Ерітіндіде зат бір немесе бірнеше формада болуы мүмкін.

Мысалы: H2S

1) H2S H+ + HS-

2) HS- H+ + S2-

Сонымен, заттың 3 формасы бар: H2S (молекулалық форма), HS- , S2 (иондық формалар). Заттың жалпы концентрациясы оның барлық формаларының тепе-теңдікдік концентрацияларының қосындысына тең болады – бұл материалық баланс теңдеуі деп аталады:

C = [H2S] + [HS-] + [S2-]

Мұндағы С – заттың жалпы концентрациясы

Тепе-тендіктің термодинамикалық сипаттамасы - тепе-теңдік константасы болып табылады. Мысалы, тепе-теңдіктің жалпы схемасы мынадай болса:

aA + bB dD + eE

Онда тепе-тендік константасының мағынасы төмендегідей:

K = [D]d• [E]e / [A]a• [B]b

К - концентрациялық тепе-теңдік константасы деп аталады, себебі оның мағынасына тепе-теңдіктік концентрациялар кіріп тұр.

Ал егер концентрация орнына активтілік алынса:

К0 = аDd • аEe / аAa • аB b

К0 термодинамикалық тепе-теңдік константасы деп аталады.

a = f•C

мұндағы a – активтілік, f – активтілік коэффициенті, С – концентрация.

К0 = (fDd fEe / fAa fBb ) ([D]d [ Е]e / [А ]a [В ]b ) = ПК

Активтілік коэффициенті ерітіндінің иондық күшіне тәуелді. Ол тәуелділікті Дебай-Хюккель теңдеуі көрсетеді:

lgf = - 0,5Z2õ

Мұндағы µ - иондық күш, ол ерітіндідегі барлық иондардың концентрациясы мен заряды квадраттарының көбейтінділерінің жартылай қосындысына тең:

µ═ 1/2[C1Z2+C2Z2+C3Z2…CnZ2]

Тепе-тендік орнағанда көбінесе µ═ const, олай болса, f=const және П= const. Олай болса, қарапайым есептеулер үшін термодинамикалық тепе-теңдіктік константа орнына концентрациялық тепе-теңдіктік константа алуға болады: К0~К.

К0 - термодинамикалық шама, сондықтан ол изобаралық-изотермиялық потенциал өзгерісіне тәуелді:

ΔG0═ -RТlnK0

Мұндағы ΔG0 - изобаралық-изотермиялық потенциал өзгерісі, R – универсалды газ тұрақтысы, Т – абсолютті температура.

Сонымен, тепе-теңдіктік константа шамасы неғұрлым жоғары болса, реакция тепе-теңдік орнағанға шейін соғұрлым терең жүреді және соғұрлым реакцияның термодинамикалық мүмкіндігі жоғары болады.