Күшті және әлсіз протолитер

Қышқылдар мен негіздер күшті және әлсіз протолиттер болып бөлінеді. Күшті протолиттер еріткішпен толық әрекеттеседі, ал әлсіз протолиттердің аз мөлшері әрекеттеседі де, едауір бөлігі өзгермеген түрде қалады. Мысалы, тұз қышқылының протолиздену тепе-теңдігі оң бағытқа ығысады

HCl + H₂O→H₃O⁺ + Cl^- ,

ал сірке қышқылының 1%-дай мөлшері ионданады.

Қышқылдар мен негіздердің күштерін сипаттау үшін протолиттік теорияда қышқылдық және негіздік константалар енгізілген

Қосарласқан негіздің протолизденуінің тепе-теңдік константасы негіздік константасы болып табылады

Сl^- + H₂O → HCl + OH^-

.

Қосарласқан қышқылды-негіздік жұптың константаларының көбейтіндісін актівтіліктері арқылы өрнектесе

Қосарласқан қышқылды-негіздік жұптың константаларының көбейтіндісі еріткіштің автопротолиздену константасына тең болып шығады.

Яғни су ерітіндісі үшін:

K_A^.K_B = K_W = 10^-14 pK_A + pK_B = pK_W = 14.

Күшті протолиттер үшін K_A >1; K_B > 1 , сонда рК_А < 0; pK_B < 0.

Әлсіз притолиттер үшін рК_А >0; pK_B >0.

Осыдан келесі қорытынды шығады: қосарласқан қышқылды-негіздік жұпты құрайтын қышқыл неғурлым күшті болса, оған сәйкес негіз соғурлым әлсіз. Өте күшті қышқылдарға өте әлсіз негіздер сәйкес келеді, ал өте әлсіз қышқылдарға өте күшті негіздер сәйкес келеді.

Сол себептен өте күшті және өте әлсіз қышқылдар ерітінділерінің рН мәндері рК_А (қышқылдық константаға ) тәуелсіз, өйткені протолиздену тепе-теңдігі толық бір жаққа қарай ығысады. Күшті қышқылдар ерітіндісінде НА молекулары жоқ деп есептеуге болады, олардың орнына эквивалентті мөлшерде Н₃О⁺ -иондары түзіледі. Негіздер үшін де сондай қорытынды жасауға болады. Еріткіштің бұндай әсері еріткіштің нивелирлеу эффектісі деп аталады. HCl, HBr, HNO₃ , HClO₄ , H₂SO₄ қышқылдарының күштері суда еріткенде теңеседі, себебі протолиз нәтитжесінде барлығында түзілетін бір зат - Н₃О⁺ -иондары. Күшті негіздердің де күштері (КOH, NaOH, LiOH) теңеседі, себебі протолиздену тепе-теңдігі толық ОН^--иондары түзілетін бағытқа қарай ығысады. Ал су ерітіндісінде Н₃О⁺ -иондары ең күшті қышқыл болып табылады (лионий), ОН^—иондары – ең күшті негіз (лиат).

Басқа да амфипротты еріткіштер үшін

K_A^. K_B = K _HSolv

Сондықтан күшті қышқылдар мен негіздер эквивалентті мөлшерде еріткіштерге сәйкес лионий H₂Solv⁺ және лиат-иондарына Solv^- айналады. Лионий иондары берілген еріткіште ең күшті қышқыл болып табылады, ал лиат-иондары - ең күшті негіз.

Егер басқа еріткіштің суға қарағанда акцепторлық қасиеті күштірек болса (мысалы NH₃), онда қышқылдардың рК_a мәндері төмендейді, яғни қышқылдық қасиеттері артады. Ал егер еріткіштің протонды қосып алу қабілеті (акцепторлық) суға қарағанда әлсіздеу болса (мысалы сусыз СН₃СООН), күшті қышқылдар әлсіз қышқылдарға айналады да олардың рК_b мәндері әртүрлі болып өзгереді. Негіздер үшін де сондай мысалдарды келтіруге болады. Еріткіштердің бұндай әсері дифференцирлеу эффектісі деп аталады.

5 дәріс