Indikatorlar haqida tushuncha

Indikatorlar haqida tushuncha
Eritmadagi vodorod ionlari konsentratsiyasiga qarab o’z rangini o’zgartiradigan moddalar indikator deyiladi. Indikatorlar bir rangli yoki ikki rangli indikatorlarga bo’linadi. Masalan, lakmus ikki rangli indikatorga kiradi, chunki u o’z rangini kislotali muhitda ham va ishqoriy muhitda ham o’zgartiradi.
Fenolftalein indikatori bir rangli indikatordir. Bu indikator o’z rangini faqat ishqoriy muhitda o’zgartiradi.
Universal indikator bir necha indikatorlar to’plamidan iborat bo’lib uni rangi anchagina keng chegarada o’zgaradi. Rangli jadval bilan solishtirish orqali bu indikator pH ni 0 dan 14 gacha ±1 aniqlikda topishga imkon beradi.
Hozirgi paytda elektrometrik va kolorimetrik usulda pH ni aniqlash usullari ancha aniq usullardan hisoblanadi.
pH ning tibbiytdagi ahamiyati. Biologik suyuqliklar, to’qimalar pH qiymati o’zgarmas qiymatga ega bo’ladi. Quyidagi jadvalda b’zi biologik suyuqliklarning pH qiymati keltirilgan.Bu jadvalga ko’ra odam organizmidagi turli suyuqliklarning pH qiymati anchagina keng chegarada o’zgaradi.Oshqozon shirasining pH qiymati 1 ga yaqin bo’lgan holda qon zardobining pH qiymati 7,4 ekanligi ma’lum.
Qondagi, umurtqa pog’onasi-, miya suuyqligining pH qiymati, ko’z yoshlari, oshqozon shirasi doimiy pH qiymatiga ega. Biologik suyuqliklarda pH ning doimiyligi bufer tizimlar tufayli ushlab turiladi.
Ba’zan toqimalarda ketayotgan reaksiyalardagi fermentlarning biologik faolligi suyuqliklarning pH(16-jadval) qiymatiga bog’liq. Oshqozon shirasi fermenti pepsinning faolligi pH=1 eng faol hisoblanadi. Oqsillar va peptidlar girolizini kuchaytiradigan oshqozon osti bezlari – tripsin va ximiotripsinning faolligi kuchsiz ishqoriy muhitda yuqoridir.
16- jadval. Ba’zi biologik suyuqliklarning pH qiymati
Biosyuqliklar
|
Normdagi pH
|
Biosuyuqliklar
|
Normadagi pH
|
Teri(hujayralar ichi,har xil qatlamlar
Siydik
Tufuk
Oshqozon shirasi
Oshqozon osti bezi shirasi
|
6,2-7,5
4,8-7,5
6,35-6,85
0,9-1,1
7,5-8,0
|
Ingichka ichak
O’t pufagi
Umurtqa-miya
suyuqligi
Ko’z yoshlari
Sut
Qon zardobi
|
7,0-8,0
6,6-6,9
7,40 0,05
7,40 0,1
6,6-6,9
7,4 0,05
|
Qondagi pH ning odatdagi holatdan (pH=7,4) kislotali muhitga qarab o’zgarishi atsidoz deyiladi. Agar o’zgarish ishqoriy muhitga qarab borsa alkaloz deb ataladi.
Oshqozon shirasining muhitini aniqlash klinik tekshiruvlarda katta ahamiyatga ega hisoblanadi.
Kislota va asoslar to’grisidagi zamonaviy tassavurlar
Arrenius nazariyasiga ko’ra kislotalar dissotsiyalanganda H kationi hosil qiladigan moddalardir. Asoslar dissotsiyalanganda OH- anoioni hosil bo’ladi.
Sharoitga qarab ham H va ham OH- anioni hosil qiladigan moddalar amfoter elektrolitlar deyiladi.
Lekin bunday qarashlar anchagina kamchiliklarga ega bo’lib , ulardan eng muhimlari:
-
dissotsilanish sababini va bunda erituvchining o’rni hisobga olinmagan;
-
kislota va asoslarning ta’rifi ham juda to’g’ri emas. Shunday organik moddalar borki(sulfadimezin) ular vodorod ioni ajratmaydi, lekin kislota xossalariga ega;
-
ayni paytda trimetilamin,geksametilentetramin, amidopirin kabi birikmalar gidroksil guruhiga ega emas, lekin asos xossalarini namoyon etadi;
-
bu nazariyani suvsiz elektrolitlar hamda kuchli elektroltlarga qo’llab bo’lmaydi.
Brensted-Louri ta’rifi. Agar sistema o’zidan proton ajratsa (protonlar donori) kislota, agar o’zi proton bilan biriksa asos hisoblanadi. Demak, neytrallanish reaksiyasi protonning kislotadan asosga o’tishi bilan sodir bo’ladi. Protonni yo’qotib kislota asosga aylanadi, chunki hosil bo’lgan modda proton biriktirib kislotaga aylanadi.
A1 = B1 H
Kislota Asos Proton
B2 H = A2
Asos Proton Kislota
A1 B2 = A2 B1
Kislota Asos Kislota Asos
Neytrallanish reaksiyasi protonga ega bo’lish uchun ketadigan konkurent reaksiyadir. A1 va B2 tutash sistema deyiladi. Kislota va asoslar neytral molekulalar, musbat yoki manfiy ionlar bo’lishi mumkin.
Kislota Asos
CH3COOH = H CH3COO-
NH4 = H NH2 -
H2PO4- = H HPO42-
Al(H20)63 = H [Al(H2O)5OH] 2
Brensted –Louri ta’rifiga ko’ra suv amfoter elektrolit hisoblanadi.Chunki u kuchli asoslar ishtirokida o’zini asos, kuchli kislotalar ishtirokida asos xossasini namoyon etadi.
NH3 H2O = NH4 OH-
HCl H2O = H3O Cl-
Barcha bu jarayonlar muvozanatda bo’lib moddalarning proton berish qobiliyatiga bog’liq. HCl eritmasida muvozanat o’nga surilgan, chunki HCl protonlarni donori hisoblanadi. Cl- HCl nisbatan kuchsiz asosdir. NH3
ishtirokida kuchsiz kislota H20 ga kuchli asos OH- to’g’ri keladi.
Erituvchilar sistemasi ta’rifi. Bu ta’rifga ko’ra kislota ayni erituvchida kation hosil qiladigan moddadir.
H2O H2O = H3O OH-
NH3(s) NH3(s) = NH4 NH4-
H2SO4 H2SO4 = H3SO4 HSO4-
100% 100%
Eriganda o’z kationlarini konsentratsiyasini oshiradigan erituvchilar kislotalar, o’z anionlari konsentratsiyasini oshiradigan erituvchilar asoslar deyiladi. Ko’pgina reaksiyalar eritmada ketgani uchun bunda erituvchini xossalarini bilish juda muhimdir.
Tarkibida proton tutgan va ozmi yoki ko’pmi kislota xossasiga ega bo’lgan erituvchilar proton erituvchilar deyiladi. Proton erituvchilar o’z-o’zidan ionlasha oladi (H2O, H2SO4 va boshqalar) . Proton erituvchilarda erigan modda zarrachalari nafaqat erituvchi zarrachalari balki autodissotsilanish jarayonida yuzaga kelgan kation va anionlar bilan o’ralgan.
Aproton erituvchilar sifatida qutbliligi kam yoki kuchsiz qutblangan dissotsilanmaydigan lekin kuchsiz solvatasiyga uchraydigan suyuqliklar kiradi(CCl4,C6H6 va boshqalar).
Dissotsiyalanmaydigan lekin kuchli solvatlanadigan qutbli erituvchilar (dimetilformamid, dimetilsulfoksid va boshqalar) hamda kuchli qutblangan autodissotsilanadiga erituvchilar kiradi(POCl3,BrF3 va boshqalar).
Lyuis ta’rifi. Luis taklifiga ko’ra kislota elektron juft akseptorlaydigan modda , asos bo’lsa elektron juft beradigan moddadir. Kislota va asosning o’zaro ta’siri donor aktseptor mexanizm bo’yicha boradi:
H3N: AlCl3 =H3N -AlCl3-
Ammiak bo’linmagan elektronlar juftiga ega bo’lgani uchun asos bo’ladi, koordinatsion to’yinmagan molekula AlCl3 kislota hisoblanadi.
Lyuis fikricha barcha odatdagi ligandlar ( NH3, CN-, F-, Cl-, SO42-,H20 va boshqalar) asoslar hisoblanib, barcha metallarning ionlari kislotalardir. Metall ionining ligandga munosabati lyuis kislotaligi deyiladi. Ayni holatda ligandning metall ioni bilan bog’ hosil qilish qobiliyati lyuischa asoslik deyiladi. Lyuisning kislotaligi va asosligi juftining tabiatiga qarab o’zgarishi mumkin.
Metall ionlarining ligandga munosabatiga qarab ikkiga bo’lish mumkin. Birinchi guruh metallar yengil ligandlar bilan donor akseptor mexanizm bo’yicha eng barqaror bog’ hosil qilishi mumkin.Bu bog’ning mustahkamligi ligandning massasi ortgan sari kamayadi (F-, Cl-, Br-,I-, NR2, R3P, R3As, R3Sb).
I guruhga ishqoriy va ishqoriy yer metallarining ionlari kiradi, shuningdek Ti3 , Fe3 , Co3 ,Al 3 . Bu guruh metall ionlari(kislotalar) kam qutblanadi va yengil hamda kam qutblanadigan ligandlar (asoslar) bilan ta’sirlashadi.Bunday kislota va asoslar qattiq hisoblanadi.
II guruhga og’ir metallar ionlari kiradi.Masalan, Hg2 , Hg22 , Pt2 , Pt4 , Ag , Cu ionlari kiradi. Bu guruh metall ionlari va ligandlari katta hajmga ega, oson qutblanadi. Ana shunday kislota va asoslar yumshoq hisoblanadi.
Aktivlik, aktivlik koffisienti. Eritmaning ion kuchi.
Kuchli elektrolitlar.Kuchli elektrolitlar eritmalarida ionlar konsetratsiyasi yuqoriligi sabali eritmadagi elektrostatik ta’sir ancha kucli hisoblanadi.Kuchli elektrolitlar nazariyasi P.Debay va E.Xyukkel tomonidan ishlab chiqilgan bo’lib, ionlar orasidagi elektrostatik ta’sirni eritma xossalariga ta’sirini tushuntiradi.
Bu nazariya asosida har bir ion atrofida qarama-qarshi zaryadli ion atmosferasi borligi asos qilib olingan.Ion atmosferasining hosil bo’lishi, bir xil zaryadlangan ionlarning bir-biridan qochishi va har xil zaryadli ionlarning o’zaro tortlishiga asoslangan.Ana shu hodisa tufayli har bir ion qarama-qarshi zaryadli ionlar bilan o’ralgan.Ion atmosferasining zichligi eng markaziy ionda eng yuqori bo’lib undan uzoqlashgan sari kamayadi. Ion atmosferasining zichligi va o’lchami elektrolit eritmasining termodinamik xossalariga bog’liq.
Odatda kuchsiz kislota va asoslarning dissotsilanish konstantasi o’zgarmas haroratda doimiy qiymatga ega. Lekin elektrolit konsentratsiyasi oshganda(S 0,2 mol/l) eritmadagi ionlar soni ortib, ularning o’zaro va erituvchi molekulalari bilan ta’siri kuchyadi, bu esa elektrolit dissotsilanish konstantasini o’zgarishiga olib keladi.
Konsentratsiya va ion kuchi o’zgarishi bilan dissotsilanish konstantasidagi o’zgarishlarni tasniflovchi kattalik aktivlik deyiladi. Aktivlik quyidagi formula orqali aniqlanadi:
=*S
Bu erda - erigan moddaning aktivligi, mol/l, S –erigan moddaning konsentratsiyasi, - aktivlikning molyar koeffisienti(u o’lchamsiz kattalik).
Agar molyal konsentratsiya olinsa, aktivlik koeffisienti molyal aktivlik koeffisienti deyiladi.
Agar konsentratsiya o’rniga aktivlik qo’yilsa dissotsilanish konstantasi konsentratsiyaga bog’liq bo’lmay qoladi. Masalan, HA kislota uchun dissotsilanish konstantasini aktivlik bilan bog’lsh mumkin:
H * A- [H ]* *[A-] *-
K =------------ = ---------------------
A- [HA]* HA
K -termodinamik dissotsilanish konstantasi deyiladi.Bu qiymat eritmadagi ion kuchiga bog’liq emas.
Suyultirilgan eitmalarda aktivlik koeffisienti birga teng, aktivlik va molyarlik o’zaro teng bo’ladi. Demak, aktivlik ideal eritmalarning real eritmalardan farqini baholashda qo’llanilishi mumkin. Aktivlik koeffisienti eritmaning ion kuchuga bog’liq bo’lib, elektrolit tabiatiga bog’liq emas. Turli zaryadi ionlarning kuchi 17 -jadvalda keltirilgan. Erimaning ion kuchi - elektrolit eritmasidagi ionlarning elektrostatik ta’sirini tasniflab beradigan kattalikdir. Ion kuchi qiymati barcha ionlar konsentratsiyasi va zaryadi ko’paytmasi yig’indisining yarmi qiymatiga teng.
17 -jadval. Eritmalardagi turlicha zaryadlangan ionlarning aktivlik koeffisientlarining qiymati
Eritmaning ion kuchi I
|
Ionlarning aktivlik koeffisienti
|
Bir zaryadli
|
Ikki zaryadli
|
Uch zaryadli
|
O
0,001
0,002
0,005
0,01
0,05
0,10
|
1,0
0,97
0,95
0,93
0,90
0,81
0,76
|
1,00
0,87
0,82
0,74
0,66
0,44
0,33
|
1,00
0,73
0,64
0,51
0,39
0,15
0,08
|
I=1|2(C1Z12 C2Z22 C3Z32 ....)
Bu erda C1,C2,C3 eritmadagi har xil ionlarning molyar konsentratsiyalari; Z1,Z2,Z3- ionlarning zaryadlari.
Kuchsiz elektrolitlar ion kuchuni topish uchun uning konsentratsiyasi dissotsialanish darajasiga ko’paytiriladi. Dissotsialanmagan molekulalarning ion kuchi nolga teng.
Eritmalarning tibbiyotdagi ahamiyati. Biologok suyuqliklar va to’qimalar tarkibida Na ,Ca2 ,Cl-,H2PO4-,HCO3- va boshqa qator ionlar bor.Ko’p biokimyiviy jarayonlar va yuqori molekulyar moddalarning tirik organizmdagi barqarorligi ionlar tabiatiga, konsentratsiyasiga va eritmada boradigan jarayonlarga bog’liq.
Odam organizmi doim suv yo’qotadi. Bu suv terlash, nafas olish va peshob orqali chiqib ketadi. Ayniqsa peshob orqali tuzlarning ionlari organizmdan tashqariga chiqadi. Lekin shunga qaramay to’qimalarda ionlar konsentratsiyasi o’zgarmaydi( ionli gemostaz). Ionlarning organizmga kirishi va chiqib ketishi undagi suvning aylanib turishiga bog’liqdir.
Agar organizm uzoq vaqt chanqab yursa yoki suv etishmagandagi doimiy tashnalikda to’qimalardagi suv ham kamayadi. Endi to’qimalarda ionlar konsentratsiyasi ortib ketadi, bu esa ionlarning asosan peshob orqali chiqib ketishiga olib keladi.
Eritmada K ionlarining almashinuvi nerv va muskul to’qimalarining faoliyati uchun kerak. Ovqatlanish orqali K ionlarinini kerakli miqdori organizmga kirib turadi. Hujayra ichida K ionlarining kamayib ketishi vaqtinchalik falaj yuzaga kelishiga sabab bo’ladi. Agar ionlar konsentratsiyasi odatdagi holatga kelsa kasallik o’tib ketadi.
Tuzlar eritmalarining gidrolizi
Gidroliz turlari
Tuz ionlarining suv bilan ta’sirlashib kuchsiz elektrolit hosil qilish jarayoni tuzlar gidrolizi deyiladi. Barcha tuzlarni ularni hosil qilgan asos va kislotaning kuchiga qarab to’rtga bo’lish mumkin.
1. Kuchli asos va kuchli kislotalardan hosil bo’lgan tuzlar gidrolizga uchramaydi, ya’ni ularning ionlari suv bilan ta’sirlashib kuchsiz elektrolitlar hosil qilmaydi.
2. Kuchsiz asos va kuchli kislotadan hosil bo’lgan tuzlar kation bo’yicha gidrolizlanadi, eritma muhiti kislotali bo’ladi. Agar kuchsiz asos bir kislotali bo’lsa, gidroliz reaksiyasi bir bosqichdan iborat bo’lib, bunda kuchsiz asos va kuchli kislota hosil bo’ladi.
NH4Cl H2O = NH4OH HCl
NH4 Cl- H2O = NH4OH H Cl-
NH4 H2O = NH4OH H ; muhit kislotali, pH < 7.
Agar kuchsiz asos ko’p kislotali bo’lsa, gidroliz bosqichli bo’ladi. 1-bosqichda asosli tuz va kuchli kislota hosil bo’ladi.
1-bosqich: AlCl 3 H2O = AlOHCl2 HCl
Al3 3Cl - H2O = AlOH 2 2Cl - H Cl -
Al 3 H2O = AlOH2 H pH < 7
Gidroliz reaksiyasi qaytar bo’lib, qisman sodir bo’ladi. Gidrolizning 2- va 3-bosqichlari eritmani suyultirganda, hamda qizdirganda sodir bo’lishi mumkin.
2-bosqich: AlOHCl2 H2O = Al(OH)2Cl HCl
AlOH2 2Cl- H2O = Al(OH)21 Cl- H Cl-
AlOH2 H2O = Al(OH)2 H
3-bosqich: Al(OH) 2 Cl H2O = Al(OH)3 HCl
Al(OH)2 Cl- H2O = Al(OH)3 H Cl-
Al(OH)2 H2O = Al(OH)3 H
Eritmada vodorod ionlari konsentratsiyasining ortishi gidrolizning 2- va 3-bosqichlarining borishiga to’sqinlik qiladi.
3. Kuchli asos va kuchsiz kislotadan hosil bo’lgan tuzlar anion bo’yicha gidrolizlanadi, eritma muhiti ishqoriy bo’ladi. Agar kuchsiz kislota bir asosli bo’lsa, gidroliz reaksiyasi bir bosqichdan iborat bo’lib, bunda kuchli asos va kuchsiz kislota hosil bo’ladi.
CH3COONa H2O = CH3COOH NaOH
CH3COO- Na H2O = CH3COOH Na OH-
CH3COO- H2O = CH3 COOH OH - muhit ishqoriy, pH > 7
Al2(SO4)3 ko’p kislotali asosdan hosil bo’lgan tuz bo’lgani uchun ham bosqichli gidrolizga uchraydi:
1. Al2(SO4)3 2H2O = 2AlOHSO4 H2SO4
Al3 H2O = AlOH 2 H
2. 2 AlOHSO4 2H2O = [Al(OH)2]2SO4 H2SO4
AlOH2 H2O = [Al(OH)2]2 H
3. [Al(OH)2]2SO4 2H2O= 2Al(OH)3 H2SO4
Al(OH)2 H2O= Al(OH)3 H
Agar kuchsiz kislota ko’p asosli bo’lsa, gidroliz bosqichli bo’ladi. 1-bosqichda kuchli asos va nordon tuz hosil bo’ladi.
1-bosqich: Na2CO3 H2O = NaOH NaHCO3
2Na CO32- H2O = Na OH - Na HCO3-
CO32- H2O = OH - HCO3 - pH > 7
Reaktsiyaning 2-bosqichi eritmani suyultirganda yoki qizdirganda sodir bo’ladi.
2-bosqich: NaHCO3 H2O = NaOH H2CO3
Na HCO3- H2O = Na OH - H2CO3
HCO3- H2O = OH- H2CO3
Uch asosli kislotalarning tuzlari uchta bosqichda gidrolizga uchraydi:
1-bosqich. K3PO4 H2O = K2HPO4 KOH
3K PO43- H2O = K OH- 2 K HPO42-
PO43- H2O= OH- HPO42-
2-bosqich. K2HPO4 H2O = K H2PO4 KOH
2 K HPO42- H2O = K H2PO4- K OH-
HPO42- H2O = H2PO4- OH-
3-bosqich. KH2PO4 H2O = H3PO4 KOH
K H2PO4- H2O = H3PO4 K OH-
H2PO4- H2O = H3PO4 OH-
4. Kuchsiz asos va kuchsiz kislotadan hosil bo’lgan tuzlar ham kation, ham anion bo’yicha gidrolizlanadi. Eritma muhiti neytral yoki kislota va asosning nisbiy kuchiga qarab kuchsiz kislotali yoki ishqoriy bo’lishi mumkin.
|