როგორია თვისებრივი რეაქცია ნახშირორჟანგზე. ნახშირორჟანგის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები
ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი - ეს ყველაფერი არის ერთი ნივთიერების სახელები, რომლებიც ჩვენთვის ცნობილია როგორც ნახშირორჟანგი. რა თვისებები აქვს ამ გაზს და რა არის მისი გამოყენების სფეროები?
ნახშირორჟანგი და მისი ფიზიკური თვისებები
ნახშირორჟანგი შედგება ნახშირბადისა და ჟანგბადისგან. ნახშირორჟანგის ფორმულა ასე გამოიყურება - CO₂. ბუნებაში, იგი წარმოიქმნება ორგანული ნივთიერებების წვის ან დაშლის დროს. საკმაოდ მაღალია ჰაერსა და მინერალურ წყაროებში გაზის შემცველობაც. გარდა ამისა, ადამიანები და ცხოველები ამოსუნთქვისას ასევე გამოყოფენ ნახშირორჟანგს.
ბრინჯი. 1. ნახშირორჟანგის მოლეკულა.
ნახშირორჟანგი სრულიად უფერო აირია და მისი დანახვა შეუძლებელია. ასევე არ აქვს სუნი. თუმცა, მაღალი კონცენტრაციით, ადამიანს შეიძლება განუვითარდეს ჰიპერკაპნია, ანუ დახრჩობა. ნახშირორჟანგის ნაკლებობამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ჯანმრთელობის პრობლემები. ამ აირის ნაკლებობის შედეგად შეიძლება განვითარდეს დახრჩობის საპირისპირო მდგომარეობა - ჰიპოკაპნია.
თუ ნახშირორჟანგს დაბალ ტემპერატურულ პირობებში მოათავსებთ, მაშინ -72 გრადუსზე ის კრისტალიზდება და თოვლს დაემსგავსება. ამიტომ, ნახშირორჟანგს მყარ მდგომარეობაში ეწოდება "მშრალი თოვლი".
ბრინჯი. 2. მშრალი თოვლი – ნახშირორჟანგი.
ნახშირორჟანგი ჰაერზე 1,5-ჯერ უფრო მკვრივია. მისი სიმკვრივეა 1,98 კგ/მ³ ნახშირორჟანგის მოლეკულაში ქიმიური ბმა არის პოლარული კოვალენტური. ის პოლარულია იმის გამო, რომ ჟანგბადს აქვს უფრო მაღალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობა.
ნივთიერებების შესწავლის მნიშვნელოვანი კონცეფციაა მოლეკულური და მოლური მასა. ნახშირორჟანგის მოლური მასა არის 44. ეს რიცხვი წარმოიქმნება მოლეკულის შემადგენელი ატომების ფარდობითი ატომური მასების ჯამიდან. ფარდობითი ატომური მასების მნიშვნელობები აღებულია ცხრილიდან D.I. მენდელეევი და მრგვალდება მთელ რიცხვებზე. შესაბამისად, CO2-ის მოლური მასა = 12+2*16.
ნახშირორჟანგში ელემენტების მასური წილების გამოსათვლელად აუცილებელია დაიცვან ნივთიერების თითოეული ქიმიური ელემენტის მასური წილადების გამოთვლის ფორმულა.
ნ- ატომების ან მოლეკულების რაოდენობა.
ა რ- ქიმიური ელემენტის ფარდობითი ატომური მასა.
ბატონი- ნივთიერების ფარდობითი მოლეკულური მასა.
გამოვთვალოთ ნახშირორჟანგის ფარდობითი მოლეკულური მასა.
Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0.27 ან 27% ვინაიდან ნახშირორჟანგის ფორმულა მოიცავს ჟანგბადის ორ ატომს, მაშინ n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0.73 ან 73%
პასუხი: w(C) = 0.27 ან 27%; w(O) = 0.73 ან 73%
ნახშირორჟანგის ქიმიური და ბიოლოგიური თვისებები
ნახშირორჟანგს აქვს მჟავე თვისებები, რადგან ის არის მჟავე ოქსიდი და წყალში გახსნისას წარმოქმნის ნახშირმჟავას:
CO2+H2O=H2CO3
რეაგირებს ტუტეებთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება კარბონატები და ბიკარბონატები. ეს გაზი არ იწვის. მასში იწვის მხოლოდ გარკვეული აქტიური ლითონები, როგორიცაა მაგნიუმი.
გაცხელებისას ნახშირორჟანგი იშლება ნახშირბადის მონოქსიდში და ჟანგბადად:
2CO₃=2CO+O3.
სხვა მჟავე ოქსიდების მსგავსად, ეს გაზი ადვილად რეაგირებს სხვა ოქსიდებთან:
СaO+Co₃=CaCO₃.
ნახშირორჟანგი ყველა ორგანული ნივთიერების ნაწილია. ბუნებაში ამ გაზის ცირკულაცია ხორციელდება მწარმოებლების, მომხმარებლებისა და დამშლელების დახმარებით. სიცოცხლის პროცესში ადამიანი გამოიმუშავებს დაახლოებით 1 კგ ნახშირორჟანგს დღეში. ჩასუნთქვისას ვიღებთ ჟანგბადს, მაგრამ ამ დროს ალვეოლებში ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება. ამ მომენტში ხდება გაცვლა: ჟანგბადი შედის სისხლში და გამოდის ნახშირორჟანგი.
ნახშირორჟანგი წარმოიქმნება ალკოჰოლის წარმოების დროს. ეს გაზი ასევე არის აზოტის, ჟანგბადის და არგონის წარმოების ქვეპროდუქტი. ნახშირორჟანგის გამოყენება აუცილებელია კვების მრეწველობაში, სადაც ნახშირორჟანგი მოქმედებს როგორც კონსერვანტი, ხოლო ნახშირორჟანგი თხევადი სახით გვხვდება ცეცხლმაქრებში.
განმარტება
Ნახშირორჟანგი(ნახშირორჟანგი, ნახშირბადის ანჰიდრიდი, ნახშირორჟანგი) – ნახშირორჟანგი (IV).
ფორმულა - CO 2. მოლური მასა – 44 გ/მოლ.
ნახშირორჟანგის ქიმიური თვისებები
ნახშირორჟანგი მიეკუთვნება მჟავე ოქსიდების კლასს, ე.ი. წყალთან ურთიერთქმედებისას იგი წარმოქმნის მჟავას, რომელსაც კარბონის მჟავა ეწოდება. ნახშირბადის მჟავა ქიმიურად არასტაბილურია და წარმოქმნის მომენტში იგი მაშინვე იშლება თავის კომპონენტებად, ე.ი. ნახშირორჟანგსა და წყალს შორის რეაქცია შექცევადია:
CO 2 + H 2 O ↔ CO 2 × H 2 O (ხსნარი) ↔ H 2 CO 3.
გაცხელებისას ნახშირორჟანგი იშლება ნახშირბადის მონოქსიდში და ჟანგბადად:
2CO 2 = 2CO + O 2.
ყველა მჟავე ოქსიდის მსგავსად, ნახშირორჟანგსაც ახასიათებს ძირითადი ოქსიდების (მხოლოდ აქტიური ლითონების მიერ წარმოქმნილი) და ფუძეების ურთიერთქმედების რეაქციები:
CaO + CO 2 = CaCO 3;
Al 2 O 3 + 3CO 2 = Al 2 (CO 3) 3;
CO 2 + NaOH (განზავებული) = NaHCO 3;
CO 2 + 2NaOH (კონს.) = Na 2 CO 3 + H 2 O.
ნახშირორჟანგი არ უწყობს ხელს წვას, მასში მხოლოდ აქტიური ლითონები იწვის:
CO 2 + 2Mg = C + 2MgO (t);
CO 2 + 2Ca = C + 2CaO (t).
ნახშირორჟანგი რეაგირებს მარტივ ნივთიერებებთან, როგორიცაა წყალბადი და ნახშირბადი:
CO 2 + 4H 2 = CH 4 + 2H 2 O (t, kat = Cu 2 O);
CO 2 + C = 2CO (t).
როდესაც ნახშირორჟანგი რეაგირებს აქტიური ლითონების პეროქსიდებთან, წარმოიქმნება კარბონატები და გამოიყოფა ჟანგბადი:
2CO 2 + 2Na 2 O 2 = 2Na 2 CO 3 + O 2.
ნახშირორჟანგზე თვისებრივი რეაქცია არის მისი ურთიერთქმედების რეაქცია კირის წყალთან (რძესთან), ე.ი. კალციუმის ჰიდროქსიდთან ერთად, რომელშიც წარმოიქმნება თეთრი ნალექი - კალციუმის კარბონატი:
CO 2 + Ca(OH) 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O.
ნახშირორჟანგის ფიზიკური თვისებები
ნახშირორჟანგი არის აირისებრი ნივთიერება ფერისა და სუნის გარეშე. ჰაერზე მძიმე. თერმულად სტაბილური. შეკუმშვისა და გაცივებისას ის ადვილად გარდაიქმნება თხევად და მყარ მდგომარეობებად. ნახშირორჟანგს მყარ აგრეგატულ მდგომარეობაში ეწოდება "მშრალი ყინული" და ადვილად ამაღლდება ოთახის ტემპერატურაზე. ნახშირორჟანგი წყალში ცუდად ხსნადია და ნაწილობრივ რეაგირებს მასთან. სიმკვრივე – 1,977 გ/ლ.
ნახშირორჟანგის წარმოება და გამოყენება
ნახშირორჟანგის წარმოების სამრეწველო და ლაბორატორიული მეთოდები არსებობს. ამრიგად, ინდუსტრიაში იგი მიიღება კირქვის დაწვით (1), ხოლო ლაბორატორიაში ნახშირმჟავას მარილებზე ძლიერი მჟავების მოქმედებით (2):
CaCO 3 = CaO + CO 2 (t) (1);
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O (2).
ნახშირორჟანგი გამოიყენება საკვებში (კარბონატიული ლიმონათი), ქიმიურ (ტემპერატურის კონტროლი სინთეზური ბოჭკოების წარმოებაში), მეტალურგიაში (გარემოს დაცვა, როგორიცაა ყავისფერი გაზის ნალექი) და სხვა ინდუსტრიებში.
პრობლემის გადაჭრის მაგალითები
მაგალითი 1
| ვარჯიში | რა მოცულობის ნახშირორჟანგი გამოიყოფა 200გრ აზოტის მჟავას 10%-იანი ხსნარის მოქმედებით 90გრ კალციუმის კარბონატზე, რომელიც შეიცავს 8%-იან მინარევებს მჟავაში უხსნად? |
| გამოსავალი | აზოტის მჟავისა და კალციუმის კარბონატის მოლური მასები, გამოთვლილი ქიმიური ელემენტების ცხრილის გამოყენებით D.I. მენდელეევი - 63 და 100 გ/მოლი, შესაბამისად. მოდით დავწეროთ აზოტმჟავაში კირქვის დაშლის განტოლება: CaCO 3 + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 O. ω(CaCO 3) cl = 100% - ω დანამატი = 100% - 8% = 92% = 0,92. შემდეგ, სუფთა კალციუმის კარბონატის მასა არის: m(CaCO 3) cl = m კირქვა × ω(CaCO 3) cl / 100%; m(CaCO 3) cl = 90 × 92 / 100% = 82,8 გ. კალციუმის კარბონატული ნივთიერების რაოდენობა უდრის: n(CaCO 3) = m(CaCO 3) cl / M (CaCO 3); n(CaCO 3) = 82,8 / 100 = 0,83 მოლი. ხსნარში აზოტის მჟავას მასა ტოლი იქნება: m(HNO 3) = m(HNO 3) ხსნარი × ω(HNO 3) / 100%; m(HNO 3) = 200 × 10 / 100% = 20 გ. კალციუმის აზოტმჟავას რაოდენობა უდრის: n(HNO 3) = m(HNO 3) / M(HNO 3); n(HNO 3) = 20 / 63 = 0.32 მოლი. ნივთიერებების რაოდენობების შედარებით, რომლებიც რეაგირებდნენ, ვადგენთ, რომ აზოტის მჟავა დეფიციტია, ამიტომ შემდგომი გამოთვლები კეთდება აზოტის მჟავას გამოყენებით. რეაქციის განტოლების მიხედვით n(HNO 3): n(CO 2) = 2:1, შესაბამისად n(CO 2) = 1/2×n(HNO 3) = 0.16 მოლი. მაშინ ნახშირორჟანგის მოცულობა ტოლი იქნება: V(CO 2) = n(CO 2)×V m; V(CO 2) = 0,16 × 22,4 = 3,58 გ. |
| უპასუხე | ნახშირორჟანგის მოცულობა 3,58 გ. |
ნახშირორჟანგის გამოვლენის თვისებრივი რეაქცია არის კირის წყლის სიმღვრივე:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O.
რეაქციის დასაწყისში წარმოიქმნება თეთრი ნალექი, რომელიც ქრება CO2-ის გავლისას კირის წყალში დიდი ხნის განმავლობაში, რადგან უხსნადი კალციუმის კარბონატი იქცევა ხსნად ბიკარბონატად:
CaCO3 + H2O + CO2 = Ca(HCO3)2.
ქვითარი.ნახშირორჟანგი მიიღება ნახშირმჟავას მარილების (კარბონატების) თერმული დაშლით, მაგალითად, კირქვის დაწვით:
CaCO3 = CaO + CO2,
ან კარბონატებზე და ბიკარბონატებზე ძლიერი მჟავების მოქმედებით:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2,
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2O + CO2.
Ნახშირორჟანგის გამოყოფაგოგირდის ნაერთები ატმოსფეროში სამრეწველო საქმიანობის შედეგად, ენერგეტიკული და მეტალურგიული საწარმოების ფუნქციონირების შედეგად იწვევს სათბურის ეფექტის წარმოქმნას და მასთან დაკავშირებული კლიმატის დათბობას.
მეცნიერთა შეფასებით, გლობალური დათბობა სათბურის გაზების ემისიების შემცირების ზომების გარეშე იქნება 2-დან 5 გრადუსამდე მომდევნო საუკუნის განმავლობაში, რაც უპრეცედენტო მოვლენა იქნება ბოლო ათი ათასი წლის განმავლობაში. კლიმატის დათბობა და ზღვის დონის 60-80 სმ-ით მატება მომდევნო საუკუნის ბოლოსთვის გამოიწვევს უპრეცედენტო მასშტაბის ეკოლოგიურ კატასტროფას, რომელიც საფრთხეს უქმნის ადამიანთა საზოგადოების დეგრადაციას.
ნახშირბადის მჟავა და მისი მარილები.ნახშირბადის მჟავა ძალიან სუსტია, არსებობს მხოლოდ წყალხსნარებში და ოდნავ იშლება იონებად. ამიტომ, CO2-ის წყალხსნარებს აქვთ ოდნავ მჟავე თვისებები. ნახშირმჟავას სტრუქტურული ფორმულა:
როგორც ორბაზისური, ის იშლება ეტაპობრივად: H2CO3H++HCO-3 HCO-3H++CO2-3
როდესაც გაცხელდება, ის იშლება ნახშირბადის მონოქსიდში (IV) და წყალში.
როგორც ორფუძიანი მჟავა წარმოქმნის მარილების ორ ტიპს: საშუალო მარილები - კარბონატები, მჟავა მარილები - ბიკარბონატები. ისინი აჩვენებენ მარილების ზოგად თვისებებს. ტუტე ლითონებისა და ამონიუმის კარბონატები და ბიკარბონატები წყალში ძალიან ხსნადია.
ნახშირმჟავას მარილები- ნაერთები სტაბილურია, თუმცა თავად მჟავა არასტაბილურია. მათი მიღება შესაძლებელია CO2-ის რეაქციით ფუძეების ხსნარებთან ან გაცვლითი რეაქციებით:
NaOH+CO2=NaHCO3
KHCO3+KOH=K2CO3+H2O
BaCl2+Na2CO3=BaCO3+2NaCl
ტუტე მიწის ლითონების კარბონატები წყალში ოდნავ ხსნადია. ჰიდროკარბონატები, თავის მხრივ, ხსნადია. ჰიდროკარბონატები წარმოიქმნება კარბონატების, ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) და წყლისგან:
CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2
გაცხელებისას ტუტე ლითონის კარბონატები დნება დაშლის გარეშე, ხოლო დარჩენილი კარბონატები გაცხელებისას ადვილად იშლება შესაბამისი ლითონის ოქსიდში და CO2-ში:
CaCO3=CaO+CO2
გაცხელებისას ჰიდროკარბონატები გადაიქცევა კარბონატებად:
2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O
წყალხსნარებში ტუტე მეტალის კარბონატებს აქვთ უაღრესად ტუტე რეაქცია ჰიდროლიზის გამო:
Na2CO3+H2O=NaHCO3+NaOH
ხარისხობრივი რეაქცია კარბონატულ იონზე C2-3 და ბიკარბონატი HCO-3 არის მათი ურთიერთქმედება უფრო ძლიერ მჟავებთან. ნახშირბადის მონოქსიდის (IV) გამოყოფა დამახასიათებელი „ადუღებით“ მიუთითებს ამ იონების არსებობაზე.
CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O
გამოთავისუფლებული CO2-ის ცაცხვის წყალში გადატანით, შეგიძლიათ დააკვირდეთ ხსნარის დაბინდვას კალციუმის კარბონატის წარმოქმნის გამო:
Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O
CO2-ის ხანგრძლივი გავლისას ხსნარი კვლავ გამჭვირვალე ხდება იმის გამო
ბიკარბონატის წარმოქმნა: CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2
ნახშირბადის ურთიერთქმედება ნახშირორჟანგთან მიმდინარეობს რეაქციის მიხედვით
განსახილველი სისტემა შედგება ორი ფაზისგან - მყარი ნახშირბადი და აირი (f = 2). სამი ურთიერთმოქმედი ნივთიერება ერთმანეთთან არის დაკავშირებული ერთი რეაქციის განტოლებით, შესაბამისად, დამოუკიდებელი კომპონენტების რაოდენობა k = 2. გიბსის ფაზის წესის მიხედვით, სისტემის თავისუფლების გრადუსების რაოდენობა ტოლი იქნება.
C = 2 + 2 - 2 = 2.
ეს ნიშნავს, რომ CO და CO 2-ის წონასწორული კონცენტრაციები ტემპერატურისა და წნევის ფუნქციებია.
რეაქცია (2.1) არის ენდოთერმული. ამიტომ, ლე შატელიეს პრინციპის მიხედვით, ტემპერატურის მატება ცვლის რეაქციის წონასწორობას CO-ს დამატებითი რაოდენობის წარმოქმნის მიმართულებით.
როდესაც რეაქცია ხდება (2.1), მოიხმარება 1 მოლი CO 2, რომელსაც ნორმალურ პირობებში აქვს მოცულობა 22400 სმ 3 და 1 მოლი მყარი ნახშირბადი 5.5 სმ 3 მოცულობით. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება 2 მოლი CO, რომლის მოცულობა ნორმალურ პირობებში არის 44800 სმ 3.
რეაქციის დროს რეაგენტების მოცულობის ცვლილების შესახებ ზემოაღნიშნული მონაცემებიდან (2.1) გამოდის:
- განხილულ ტრანსფორმაციას თან ახლავს ურთიერთმოქმედი ნივთიერებების მოცულობის ზრდა. ამიტომ, ლე შატელიეს პრინციპის შესაბამისად, წნევის მატება ხელს შეუწყობს რეაქციას CO 2-ის წარმოქმნისკენ.
- მყარი ფაზის მოცულობის ცვლილება უმნიშვნელოა გაზის მოცულობის ცვლილებასთან შედარებით. ამრიგად, ჰეტეროგენული რეაქციებისთვის, რომლებიც მოიცავს აირისებრ ნივთიერებებს, შეგვიძლია საკმარისი სიზუსტით ვივარაუდოთ, რომ ურთიერთქმედების ნივთიერებების მოცულობის ცვლილება განისაზღვრება მხოლოდ რეაქციის განტოლების მარჯვენა და მარცხენა მხარეს აირისებრი ნივთიერებების მოლების რაოდენობით.
რეაქციის წონასწორობის მუდმივი (2.1) განისაზღვრება გამოხატულებიდან
თუ ნახშირბადის აქტივობის დადგენის სტანდარტულ მდგომარეობად მივიღებთ გრაფიტს, მაშინ C = 1
რეაქციის წონასწორობის მუდმივის რიცხვითი მნიშვნელობა (2.1) შეიძლება განისაზღვროს განტოლებიდან
რეაქციის წონასწორობის მუდმივის მნიშვნელობაზე ტემპერატურის გავლენის შესახებ მონაცემები მოცემულია ცხრილში 2.1.
ცხრილი 2.1– რეაქციის წონასწორობის მუდმივის მნიშვნელობები (2.1) სხვადასხვა ტემპერატურაზე
მოცემული მონაცემებიდან ირკვევა, რომ დაახლოებით 1000K (700 o C) ტემპერატურაზე რეაქციის წონასწორობის მუდმივი ერთიანობასთან ახლოსაა. ეს ნიშნავს, რომ ზომიერი ტემპერატურის რეგიონში რეაქცია (2.1) თითქმის მთლიანად შექცევადია. მაღალ ტემპერატურაზე რეაქცია შეუქცევად მიმდინარეობს CO-ს წარმოქმნისკენ, ხოლო დაბალ ტემპერატურაზე საპირისპირო მიმართულებით.
თუ გაზის ფაზა შედგება მხოლოდ CO და CO 2-ისგან, ურთიერთქმედება ნივთიერებების ნაწილობრივი წნევის გამოხატვით მათი მოცულობითი კონცენტრაციების მიხედვით, განტოლება (2.4) შეიძლება შემცირდეს ფორმამდე.
სამრეწველო პირობებში CO და CO 2 მიიღება ჰაერში ნახშირბადის ჟანგბადთან ურთიერთქმედების ან ჟანგბადით გამდიდრებული აფეთქების შედეგად. ამავდროულად, სისტემაში ჩნდება კიდევ ერთი კომპონენტი - აზოტი. აზოტის შეყვანა აირის ნარევში გავლენას ახდენს CO და CO 2 წონასწორული კონცენტრაციების თანაფარდობაზე წნევის დაქვეითებასთან ანალოგიურად.
(2.6) განტოლებიდან ირკვევა, რომ წონასწორული აირის ნარევის შემადგენლობა ტემპერატურისა და წნევის ფუნქციაა. მაშასადამე, (2.6) განტოლების ამონახსნი გრაფიკულად არის ინტერპრეტირებული ზედაპირის გამოყენებით სამგანზომილებიან სივრცეში T, Ptot და (%CO) კოორდინატებში. ასეთი დამოკიდებულების აღქმა რთულია. გაცილებით მოსახერხებელია მისი გამოსახვა აირების წონასწორული ნარევის შემადგენლობის დამოკიდებულების სახით ერთ-ერთ ცვლადზე, ხოლო სისტემის პარამეტრიდან მეორე მუდმივია. მაგალითად, სურათი 2.1 აჩვენებს მონაცემებს ტემპერატურის ზემოქმედების შესახებ წონასწორული აირის ნარევის შემადგენლობაზე Ptot = 10 5 Pa.
გაზის ნარევის ცნობილი საწყისი შემადგენლობის გათვალისწინებით, განტოლების გამოყენებით შეიძლება ვიმსჯელოთ რეაქციის მიმართულებაზე (2.1).
თუ სისტემაში წნევა უცვლელი რჩება, კავშირი (2.7) შეიძლება შემცირდეს ფორმამდე
სურათი 2.1– C + CO 2 = 2CO რეაქციისთვის გაზის ფაზის წონასწორული შემადგენლობის დამოკიდებულება P CO + P CO 2 = 10 5 Pa ტემპერატურაზე.
აირის ნარევისთვის, რომლის შემადგენლობა შეესაბამება a წერტილს ნახაზზე 2.1,. სადაც
და G > 0. ამრიგად, წონასწორობის მრუდის ზემოთ წერტილები ახასიათებს სისტემებს, რომელთა მიახლოება თერმოდინამიკური წონასწორობის მდგომარეობასთან მიმდინარეობს რეაქციის მეშვეობით.
ანალოგიურად, შეიძლება აჩვენოს, რომ წონასწორობის მრუდის ქვემოთ წერტილები ახასიათებს სისტემებს, რომლებიც უახლოვდებიან წონასწორობის მდგომარეობას რეაქციით.
წარმოვიდგინოთ ეს სიტუაცია:
თქვენ მუშაობთ ლაბორატორიაში და გადაწყვიტეთ ექსპერიმენტის ჩატარება. ამისათვის თქვენ გახსენით კაბინეტი რეაგენტებით და უცებ დაინახეთ შემდეგი სურათი ერთ-ერთ თაროზე. რეაგენტების ორ ქილას ეტიკეტები მოაშორეს და უსაფრთხოდ დარჩა იქვე. ამავდროულად, უკვე შეუძლებელია ზუსტად იმის დადგენა, თუ რომელი ქილა რომელ ეტიკეტს შეესაბამება და იმ ნივთიერებების გარეგანი ნიშნები, რომლითაც ისინი შეიძლება გამოირჩეოდნენ, იგივეა.
ამ შემთხვევაში პრობლემის გადაჭრა შესაძლებელია ე.წ ხარისხობრივი რეაქციები.
ხარისხობრივი რეაქციებიეს არის რეაქციები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის ერთი ნივთიერების მეორისგან გარჩევას, ასევე უცნობი ნივთიერებების თვისებრივი შემადგენლობის გარკვევას.
მაგალითად, ცნობილია, რომ ზოგიერთი ლითონის კათიონი, როდესაც მათ მარილებს ემატება საწვავის ალი, შეღებავს მას გარკვეულ ფერში:
ამ მეთოდს შეუძლია იმუშაოს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ გამორჩეული ნივთიერებები განსხვავებულად ცვლის ალის ფერს, ან რომელიმე მათგანი საერთოდ არ იცვლის ფერს.
მაგრამ, დავუშვათ, იღბალი იქნება, განსაზღვრული ნივთიერებები არ აფერადებენ ცეცხლს ან არ აფერადებენ მას იმავე ფერში.
ამ შემთხვევაში, საჭირო იქნება ნივთიერებების გარჩევა სხვა რეაგენტების გამოყენებით.
რა შემთხვევაში შეიძლება განვასხვავოთ ერთი ნივთიერება მეორისგან რომელიმე რეაგენტის გამოყენებით?
არსებობს ორი ვარიანტი:
- ერთი ნივთიერება რეაგირებს დამატებულ რეაგენტთან, მაგრამ მეორე არა. ამ შემთხვევაში, აშკარად უნდა იყოს ხილული, რომ ერთ-ერთი საწყისი ნივთიერების რეაქცია დამატებულ რეაგენტთან რეალურად მოხდა, ანუ შეინიშნება მისი რაიმე გარეგანი ნიშანი - წარმოიქმნა ნალექი, გამოვიდა გაზი, მოხდა ფერის ცვლილება. და ა.შ.
მაგალითად, შეუძლებელია წყლის გარჩევა ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარიდან მარილმჟავას გამოყენებით, მიუხედავად იმისა, რომ ტუტეები კარგად რეაგირებენ მჟავებთან:
NaOH + HCl = NaCl + H2O
ეს გამოწვეულია რეაქციის რაიმე გარეგანი ნიშნის არარსებობით. მარილმჟავას გამჭვირვალე, უფერო ხსნარი უფერო ჰიდროქსიდის ხსნართან შერევისას წარმოქმნის იგივე გამჭვირვალე ხსნარს:
მაგრამ მეორეს მხრივ, თქვენ შეგიძლიათ განასხვავოთ წყალი ტუტეს წყალხსნარიდან, მაგალითად, მაგნიუმის ქლორიდის ხსნარის გამოყენებით - ამ რეაქციაში წარმოიქმნება თეთრი ნალექი:
2NaOH + MgCl 2 = Mg(OH) 2 ↓+ 2NaCl
2) ნივთიერებები ასევე შეიძლება განვასხვავოთ ერთმანეთისგან, თუ ისინი რეაგირებენ დამატებულ რეაგენტთან, მაგრამ ამას აკეთებენ სხვადასხვა გზით.
მაგალითად, შეგიძლიათ განასხვავოთ ნატრიუმის კარბონატის ხსნარი ვერცხლის ნიტრატის ხსნარისგან მარილმჟავას ხსნარის გამოყენებით.
მარილმჟავა რეაგირებს ნატრიუმის კარბონატთან და გამოყოფს უფერო, უსუნო გაზს - ნახშირორჟანგს (CO 2):
2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2
და ვერცხლის ნიტრატით წარმოიქმნება თეთრი ყველის ნალექი AgCl
HCl + AgNO 3 = HNO 3 + AgCl↓
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილები წარმოგიდგენთ სხვადასხვა ვარიანტს კონკრეტული იონების გამოსავლენად:
ხარისხობრივი რეაქციები კატიონებზე
| კატიონი | Რეაგენტი | რეაქციის ნიშანი |
| ბა 2+ | SO 4 2- |
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ |
| Cu 2+ | 1) ლურჯი ფერის ნალექი: Cu 2+ + 2OH − = Cu(OH) 2 ↓ 2) შავი ნალექი: Cu 2+ + S 2- = CuS↓ |
|
| Pb 2+ | S 2- | შავი ნალექი: Pb 2+ + S 2- = PbS↓ |
| აგ+ | Cl − |
თეთრი ნალექის ნალექი, უხსნადი HNO 3-ში, მაგრამ ხსნადი ამიაკში NH 3 · H 2 O: Ag + + Cl − → AgCl↓ |
| Fe 2+ |
2) კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (III) (სისხლის წითელი მარილი) K 3 |
1) თეთრი ნალექის ნალექი, რომელიც ჰაერში მწვანე ხდება: Fe 2+ + 2OH − = Fe(OH) 2 ↓ 2) ლურჯი ნალექის ნალექი (Turnboole blue): K + + Fe 2+ + 3- = KFe↓ |
| Fe 3+ |
2) კალიუმის ჰექსაციანოფერატი (II) (ყვითელი სისხლის მარილი) K4 3) როდანიდის იონი SCN − |
1) ყავისფერი ნალექი: Fe 3+ + 3OH − = Fe(OH) 3 ↓ 2) ლურჯი ნალექის ნალექი (პრუსიული ლურჯი): K + + Fe 3+ + 4- = KFe↓ 3) ინტენსიური წითელი (სისხლის წითელი) შეღებვის გამოჩენა: Fe 3+ + 3SCN - = Fe(SCN) 3 |
| ალ 3+ | ტუტე (ჰიდროქსიდის ამფოტერული თვისებები) |
ალუმინის ჰიდროქსიდის თეთრი ნალექის დალექვა მცირე რაოდენობით ტუტეს დამატებისას: OH − + Al 3+ = Al(OH) 3 და მისი დაშლა შემდგომი ჩამოსხმისას: Al(OH) 3 + NaOH = Na |
| NH4+ | OH − , გათბობა | გაზის გამოყოფა მძაფრი სუნით: NH 4 + + OH − = NH 3 + H 2 O სველი ლაკმუსის ქაღალდის ლურჯი შემობრუნება |
| H+ (მჟავე გარემო) |
ინდიკატორები: − ლაკმუსი - მეთილის ფორთოხალი |
წითელი შეღებვა |
ხარისხობრივი რეაქციები ანიონებზე
| ანიონი | ზემოქმედება ან რეაგენტი | რეაქციის ნიშანი. რეაქციის განტოლება |
| SO 4 2- | ბა 2+ |
თეთრი ნალექის ნალექი, მჟავებში უხსნადი: Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 ↓ |
| NO 3 - |
1) დაამატეთ H 2 SO 4 (კონს.) და Cu, გაათბეთ 2) H 2 SO 4 + FeSO 4 ნარევი |
1) Cu 2+ იონების შემცველი ლურჯი ხსნარის წარმოქმნა, ყავისფერი აირის გამოყოფა (NO 2) 2) ნიტროზო-რკინის (II) სულფატის 2+ ფერის გამოჩენა. ფერი მერყეობს იისფერიდან ყავისფერამდე (ყავისფერი რგოლის რეაქცია) |
| PO 4 3- | აგ+ |
ღია ყვითელი ნალექის ნალექი ნეიტრალურ გარემოში: 3Ag + + PO 4 3- = Ag 3 PO 4 ↓ |
| CrO 4 2- | ბა 2+ |
ყვითელი ნალექის წარმოქმნა, ძმარმჟავაში უხსნადი, მაგრამ HCl-ში ხსნადი: Ba 2+ + CrO 4 2- = BaCrO 4 ↓ |
| S 2- | Pb 2+ |
შავი ნალექი: Pb 2+ + S 2- = PbS↓ |
| CO 3 2- |
1) თეთრი ნალექის ნალექი, მჟავებში ხსნადი: Ca 2+ + CO 3 2- = CaCO 3 ↓ 2) უფერო გაზის გამოყოფა („ადუღება“), რაც იწვევს კირის წყლის დაბინდვას: CO 3 2- + 2H + = CO 2 + H 2 O |
|
| CO2 | კირის წყალი Ca(OH) 2 |
თეთრი ნალექის ნალექი და მისი დაშლა CO 2-ის შემდგომი გავლისას: Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓ + H 2 O CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca (HCO 3) 2 |
| SO 3 2- | H+ |
SO 2 გაზის გამოყოფა დამახასიათებელი მძაფრი სუნით (SO 2): 2H + + SO 3 2- = H 2 O + SO 2 |
| F − | Ca2+ |
თეთრი ნალექი: Ca 2+ + 2F − = CaF 2 ↓ |
| Cl − | აგ+ |
თეთრი ყველის ნალექის ნალექი, უხსნადი HNO 3-ში, მაგრამ ხსნადი NH 3 · H 2 O (კონს.): Ag + + Cl − = AgCl↓ AgCl + 2 (NH 3 · H 2 O) =) უახლესი მასალები განყოფილებაში: 
ციტოლოგიის ბიოლოგიური ტერმინები ჰომეოსტაზი (ჰომო - იდენტური, სტაზის - მდგომარეობა) - ცოცხალი სისტემის შიდა გარემოს მუდმივობის შენარჩუნება.... 
გაკვეთილი 2 ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია არაორგანულ ქიმიაში ქიმიური რეაქციები კლასიფიცირდება სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით. საწყისი რაოდენობის მიხედვით...
ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი, ნახშირორჟანგი - ეს ყველაფერი არის ერთი ნივთიერების სახელები, რომლებიც ჩვენთვის ცნობილია როგორც ნახშირორჟანგი. მაშ რა თვისებები აქვს... |