Kimyo · Eritmalar va elektrolitlar · 7-sinf

Kislotalar va metallar

Qaysi metall kislotadan vodorodni siqib chiqaradi, mis esa nega jim turadi?

Vaziyat

Oshxonada limon va sirka, garajda esa akkumulyator — hammasida kislota bor. Kislotalar indikator rangini o‘zgartiradi va ko‘p metallar bilan reaksiyaga kirishib vodorod chiqaradi (ularni hech qachon tatib ko‘rmang!). Nega magniy lentasi xlorid kislotada «qaynab» eriydi, temir mix sekin pufaklaydi, mis sim esa umuman o‘zgarmaydi? Kislotalar qanday tarkibga ega, qanday nomlanadi va kislotali oksidlardan qanday olinadi?

Mavzu

Kislotalar va ularning metallar bilan ta’siri. Limon, sirka va akkumulyator kislotasi: magniy, rux, temir va mis xlorid kislotada — kim vodorodni siqib chiqaradi (faollik qatori)

Asosiy tushunchalar

Kislotalar tarkibi
Metallarning faollik qatori
Indikatorlar

Formulalar

Mg + 2 HCl \overset{}{\to} MgCl_{2} + H_{2} ↑

Vodoroddan oldin turgan metall kislotadagi vodorodni siqib chiqaradi — tuz hosil bo‘ladi.

Cu + HCl \overset{}{\to} reaksiya bormaydi

Mis faollik qatorida vodoroddan keyin turadi: suyultirilgan HCl bilan reaksiyaga kirishmaydi.

n (H_{2}) = \frac{m}{A_{r}}, V = n V_{m}

Ikki valentli metall uchun: necha mol metall erisa, shuncha mol H₂; n.sh. da $V_{m}$ = 22,4 l/mol.

P_{2} O_{5} + 3 H_{2} O \overset{}{\to} 2 H_{3} PO_{4}

Kislotali oksid + suv → kislota (amaliy mashg‘ulot).

H_{2} + Cl_{2} \overset{}{\to} 2 HCl

Kislorodsiz kislota: vodorod xlorid suvda eritilib, xlorid kislota olinadi.

Nazariya

Kislotalarning tarkibi va sinflanishi

Kislota — tarkibida metall atomiga almashina oladigan vodorod atomlari va kislota qoldig‘i bo‘lgan murakkab modda: H₂SO₄ = 2 H + SO₄ (sulfat qoldig‘i). Kislota qoldig‘ining valentligi vodorod atomlari soniga teng. Tarkibiga ko‘ra: kislorodli (H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄, H₂CO₃) va kislorodsiz (HCl, H₂S, HF) kislotalar. Negizligi — almashina oladigan H atomlari soni: bir negizli (HCl, HNO₃, CH₃COOH — undagi to‘rt H dan faqat bittasi), ikki negizli (H₂SO₄, H₂CO₃, H₂S), uch negizli (H₃PO₄). Nomi: xlorid, nitrat, sulfat, fosfat, karbonat, sulfid kislota.

Kislotalar turmushda: kuchli va kuchsiz

Limon sharbatida ≈ 5 % limon kislota (≈ 48 g/l), stol sirkasi — 6–9 % li sirka kislota eritmasi, gazlangan suvda — beqaror karbonat kislota, qatiqda — sut kislota, me’da shirasida — xlorid kislota. Avtomobil akkumulyatoridagi elektrolit — sulfat kislota eritmasi: to‘liq zaryadlanganda zichligi ≈ 1,27–1,28 g/sm³ (≈ 37 %). Kuchli kislotalar (HCl, HNO₃, H₂SO₄) suvda deyarli to‘liq ionlarga ajraladi, kuchsizlari (CH₃COOH, H₂CO₃, H₂S) — qisman, shuning uchun bir xil konsentratsiyada ularning pH i kattaroq.

Indikatorlar

Kislota eritmasida lakmus qizil, metiloranj qizil (pH < 3,1), fenolftalein rangsiz. Lekin kuchsiz kislotalar bilan ehtiyot bo‘lish kerak: to‘yingan gazlangan suvda pH ≈ 3,9 — metiloranj qizarmaydi, faqat zarg‘aldoq bo‘ladi, lakmus esa qizaradi. Indikatorlar haqida batafsil — «Kislota, asos va indikatorlar» tajribasida.

Amaliy ish: kislotalarning olinishi

Kislorodli kislotalar kislotali oksid + suv reaksiyasidan olinadi: $SO_{3} + H_{2} O \overset{}{\to} H_{2} SO_{4}$ , $P_{2} O_{5} + 3 H_{2} O \overset{}{\to} 2 H_{3} PO_{4}$ , $SO_{2} + H_{2} O \overset{}{⇌} H_{2} SO_{3}$ , $CO_{2} + H_{2} O \overset{}{⇌} H_{2} CO_{3}$ (karbonat kislota beqaror, CO₂ ozgina eriydi: 20 °C va 1 atm da ≈ 0,039 mol/l). Kislorodsiz kislotalar vodorodning metallmas bilan birikmasini suvda eritib olinadi: $H_{2} + Cl_{2} \overset{}{\to} 2 HCl$ — vodorod xlorid gazi suvda yaxshi eriydi. Laboratoriyada HCl osh tuziga konsentrlangan sulfat kislota ta’sir ettirib ham olinadi. Xavfsizlik: suyultirishda kislotani suvga quying, aksincha emas; P₂O₅ suv bilan shiddatli reaksiyaga kirishadi; SO₂ zaharli — tortish shkafida ishlang; xlor va vodorod aralashmasi yorug‘likda portlaydi — bu sintez faqat sanoatda.

Amaliy ish: metallar bilan va faollik qatori

Faollik qatorida vodoroddan oldin turgan metallar kislotadagi vodorodni siqib chiqaradi: $Mg + 2 HCl \overset{}{\to} MgCl_{2} + H_{2} ↑$ , $Zn + 2 HCl \overset{}{\to} ZnCl_{2} + H_{2} ↑$ , $Fe + 2 HCl \overset{}{\to} FeCl_{2} + H_{2} ↑$ (eritma och yashil). Qatorda qanchalik chapda bo‘lsa, shuncha shiddatli: magniy «qaynaydi», rux bir tekis, temir sekin pufaklaydi. Mis vodoroddan keyin turadi — HCl va suyultirilgan H₂SO₄ bilan reaksiyaga kirishmaydi. Qator: Li K Ba Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au. Hisob: 0,1 g Mg = 0,1/24,3 = 4,1 mmol → shuncha H₂: 92 ml (n.sh.). Bir xil massada magniy ko‘proq vodorod beradi — uning atom massasi kichik. Nitrat kislota va konsentrlangan sulfat kislota metallar bilan boshqacha reaksiyaga kirishadi (vodorod ajralmaydi).

Xavfsizlik va model

Xavfsizlik: himoya ko‘zoynagi va qo‘lqop; kislota teriga yoki ko‘zga tegsa — darhol ko‘p suv bilan yuving; kislotani hech qachon tatib ko‘rmang; vodorod ajralayotgan probirka yonida olov yoqmang. Model: metallarning nisbiy tezliklari Mg : Zn : Fe = 1 : 0,12 : 0,03 — sxematik, haqiqatda metall sirti, tozaligi va haroratga bog‘liq; tezlik kislota konsentratsiyasiga proporsional, sirka kislotada ≈ 12 marta sekin; vodorod hajmi n.sh. ga keltirilgan (sharlardagi gaz — 20 °C da); pH ideal eritmalar uchun 25 °C dagi doimiylar bilan hisoblangan; ortiqcha CO₂ suvdan chiqib ketadi (1 atm).

Bilasizmi?

Limon sharbatining har litrida o‘rtacha 48 g ga yaqin limon kislota bor — bu taxminan 5 % li eritma. Shuning uchun limon apelsindan ancha nordon.
Avtomobil akkumulyatorining elektroliti — sulfat kislota eritmasi. To‘liq zaryadlanganda uning zichligi ≈ 1,27–1,28 g/sm³, zaryad tugagan sari kislota sarflanib zichlik kamayadi — ustalar zaryadni areometr bilan shunday tekshiradi.

Tajribada nima bor

Tajriba hayotiy vaziyatdan boshlanadi: natijani taxmin qilasiz, boshqaruvlarni o‘zgartirib tajriba o‘tkazasiz va xulosa chiqarasiz. Ichida topshiriqlar, nazariya, test va ekskursiya bor — kamera o‘zi harakatlanib, eng muhim joylarni tushuntiradi.