Тұздар (химия)

Тұздар — химиялық қосылыстар класы; қышқыл молекулаларындағы сутек атомдарының орны толықтай немесе жартылай металл атомдары не ОН топтарына ауысқан қосылыстар; қалыпты жағдайда иондық құрылымдағы кристалл заттар.^[1]

Тұздар ерте заманнан белгілі. 1812 жылы Я.Берцелиус тұздардың электрхимиялық теориясын құрды. Электролиттік диссоциациялану теориясы шыққаннан кейін, тұздардың суда ерігенде металл атомдары катиондарын және қышқыл қалдығы аниондарын түзетін күрделі заттар екені анықталды. Мысалы, NaNO₃Na+1+NO₃1. ^[2]

Тұздарды бинарлы косылыстарға балап, металл мен қышқыл қалдықтарының валенттіліктерін олардың таңбаларының үстіне жазамыз да, валенттілік бойынша формула құру алгоритмін пайдаланамыз.

Натрий сульфатының формуласын құрумен танысайық:

NaSO₄

1. валенттіліктерінің ең кіші ортақ еселігін табу.
2. ортақ еселікті әр топтың валенттілігіне бөліп, индекс етіп жазу:

2:1 = 2 (Na); 2 : 2 = 1 (S0₄).

сонда тұздың формуласы Na₂S0₄. Ал натрийдің осы қышқылмен түзген екінші тұзында Na HS0₄ натрий мен қышқыл калдығының валенттіліктері өзара тең болғандыктан (I), тұздың формуласы NaHS04 күйінде қалады.

Тұздар орта, қышқыл, негіздік, қос және кешенді болып бөлінеді.

• Орта тұздар – сутек атомдары толық ауысса (Na2CO3, K3PO4, MgSO4);
• қышқыл тұздар – сутек атомдары металл атомдарымен біртіндеп алмасса (NaHCO3, K2HPO4);
• негіздік тұздар – құрамына гидроксил тобы енсе (MgOHCl, A1(OH)₂Cl), қос тұздар – сутектің орнын бірнеше металл катиондары басса (KAl(SO₄)₂, NaK₂PO₄);
• кешенді тұздар – құрамында кешенді катион ([Cu(NH₃)₄]SO₄) немесе кешенді анион (K[Fe(CN)₆]) болса түзіледі.

Тұздар көбіне халықаралық номенклатура бойынша аталады. Тұздар суда ерігенде иондарға ыдырап, ерітінділері электр тогын өткізеді.

Гидролиз тұрғысынан тұздар 4 топқа жіктеледі:

1. күшті негіз бен күшті қышқылдан;
2. күшті қышқыл мен әлсіз негізден;
3. әлсіз негіз бен күшті қышқылдан;
4. әлсіз негіз бен әлсіз қышқылдан түзілген.

Күшті қышқыл мен күшті негізден түзілген тұздардан [KCl, NaCl, Ca(NO₃)₂] басқасы гидролизденеді. Тұздар қышқылдармен, сілтілермен және өзара ион алмасу реакцияларына түседі, металдармен әрекеттеседі. Тұздарды алудың 10-нан аса жолы бар. Тұздар табиғатта кең таралған. Тұздар қатты (ас тұзы) және еріген күйінде көл, теңіз, мұхит суларында, өсімдіктер мен жануарлар организмінде кездеседі. Тамақ өнеркәсібінде, ауыл шаруашылығында, медицинада, металлургия, шыны, т.б. өнеркәсіп салаларында, тұрмыста кеңінен қолданылады.

Тұздар негізінен катты заттар, олардың суда ерігіштігі арнайы кестеде беріледі (химия кабинетінде ілініп тұрады) және «ерігіштік кестесі» деп аталады. Онда суда еритін заттар «е», аз еритіндері - «а.е», ерімейтіндері - «ем», суда тұрақсыздары сызықшаман (-) белгіленген. Тұздардың ішінде нитраттар жақсы ериді, ал барий сульфаты, кальций карбонаты, күміс хлориді, қорғасын (II) сульфиді т. т. іс жүзінде ерімейді. Калий мен натрийдің барлық түздары суда ерімтал келеді.

Тұздардың металдар мен әрекеттесуі белсенді металдар белсенділігі төмен металдарды олардың тұздарының құрамынан ығыстырып, орын басу реакциясы жүреді, нәтижесінде жаңа тұз бен бос күйіндегі металл алынады. Мысалы, сынауыққа мыс сульфатының ерітіндісін құйып, оған темір шеге салсақ, оның беті біраздан кейін қызыл мыспен қапталады:

CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu

Бұл типті реакциялардың сұлбасы мынадай:

тұз + металл (белсенді) = тұз (жаңа) + металл (белсенділігі төмен)

Осы реакция кері бағытта жүре ме? Жоқ, жүрмейді, себебі мыс металдардың белсенділік қатарында сутектен кейін тұр. Мұндай типті реакциялар жүру үшін мына шарттар орындалуы керек.

1. Белсенділік қатарында бұрын тұрған металл өзінен кейін тұрған металдарды олардың тұздарынан ығыстырады.
2. Реакцияға алынған және түзілген тұз ерімтал болу керек, егер түзілген тұз ерімейтін болса, тұз металл бетін қаптап қалады да, реакция жүрмейді.

Сынауыққа мәрмәр түйірлерін салып, үстіне тұз қышқылын құйсақ, төмендегі реакция жүреді, нәтижесінде газ бөлінеді:

СаС0₃+2НСl=СаСl₂+Н₂С0₃

Н₂С0₃=Н₂0+С0₂↑ (реакцияның жүру белгісі)

2NaCl+H₂S0₄=Na₂S0₄+2HCl↑

Жалпы сұлбаны былай беруге болады:

тұз + қышқыл = тұз (жаңа) + қышқыл (жаңа)

Реакция типі - алмасу, мұндай реакциялардың жүру шарттары:

Реакцияға қатысқан қышқыл реакция нәтижесінде түзілетін қышқылдан күшті және тұрақты болу керек.

Сынауыққа барий хлоридінің ерітіндісін құйып, оған натрий сульфатының ерітіндісін коссақ, ақ түсті тұнба пайда болады, ол мына реакцияның жүргендігінен:

BaCl₂+Na₂S0₄=BaS0₄↓+2NaCl

NaCl+AgN0₃=AgCl↓+NaN0₃

Реакция типі - алмасу, мұндай реакциялардың жүру шарттары мынадай:

1. Реакцияға қатысатын тұздардың екеуі де ерімтал болуы керек.
2. Түзілген тұздардың біреуі тұнбаға ( ↓ ) түсуі керек.

Сұлбасы мынадай:

тұз + тұз = тұз (жаңа) + тұз ↓(жаңа)

Тәжірибені қарастыратын болсақ . Мыс хлоридінің көгілдір ерітіндісіне темір шегені батырса , біраз уақыт өткенде ерітіндінің түсі жасылданып, шегенің бетіне қызыл сары мыс қонғаны байқалады.Белсендірек темір мысты тұзынан ығыстырып шығарады:

Fe=CuCl2=FeCl2+Cu

Әрбір металлдың басқа металдарды оның тұздарынан ығыстырып шығаруы, металдардың кернеу қатарына тікелей байланысты. Бұл былай өрнектеледі:

Металл+тұз+жаңа тұз+бос металл

Мысалы: Zn+Cu(NO3)2=Zn(NO3)2+Cu

Тұздардың гидролизі - тұздың құрамындағы иондары мен су молекулаларының арасында жүретін, нәтижесінде әлсіз электролит молекуласы не иондары түзілетін реакциялар.^[3]

Тұздар түзілу табиғатына қарай мынадай топқа бөлінеді:
I. Күшті негіз бен күшті қышқылдан KCl, K₂S0₄, NaN0₃, NaCl;
ІІ. Күшті негіз бен әлсіз қышқылдан Na₂S, Na₂C0₃, K₂S0₃, Na₃P0₄;
ІІІ. Әлсіз негіз бен күшті қышқылдан Al₂(S0₄)3, FeS0₄, ZnCl₂.

I.Натрий хлориді (NaCl) — NaOH күшті негіз (к.н.) және HCl күштіқышқыл (к.қ.) әрекеттескенде түзілетін тұз.
NaCl --> Na⁺ + CI^-
НОН --> Н⁺ + ОН^-
Диссоциация нәтижесінде пайда болған әр аттас иондар электростатикалық күштердің әсерінен тартылады. Сонда түзілген электролиттер күшті болғандықтан (NaOH, HCl) құрамдас бөліктеріне толық диссоциацияланады, сондықтан су иондарының концентрациялары өзгермейді .

Сондықтан күшті негіз бен күшті қышқылдан түзілген тұздар гидролизге ұшырамайды, оның ортасы бейтарап болады.

IІ.Натрий карбонаты Na₂CO₃ - NaOH күшті негіз (к.н.) бен әлсіз көмір (Н₂СО₃) қышқылы (ө. к.) әрекеттескенде түзілген тұз.
Na₂CO₃ --> 2Na⁺ + CO₃^2-
НОН --> Н⁺ + OH^-

Натрий карбонаты суда ерігенде түзілген С0₃^2- ионының сумен әрекеттесуі әлсіз электролит ионы НСО₃^- және ОН ионын береді. Олай болса орта негіздік, себебі түзілген натрий гидроксиді (NaOH) толық диссоциацияланады.

Күшті негіз бен әлсіз қышқылдың тұзы гидролизденгенде тұз құрамындағы қышқыл қалдық анионы су құрамынан сутек катионын қосып алып, ерітіндіге гидроксид ионы босап шығады, сондықтан орта негіздік (сілтілік) болады.

Гидролиздену реакциясының молекулалық теңдеуі: Na₂C0₃ + НОН = NaHC0₃ + NaOH

IІI.Алюминий хлориді АlСl₃ - Аl(ОН)₃ әлсіз негіз (ө.н.) бен HCl күшті кышқыл (к.қ.) әрекеттескенде түзілген тұз.
АlСl ->₃ Аl³⁺ + 3Cl^-
НОН -> Н⁺ + ОН^-

АlСl³ ерігенде түзілген Аl³⁺ иондары судың ОН^- иондарымен бірігіп (Аl0Н)²⁺ ионын түзеді, сутек ионы ерітіндіде қалады, ал түзілген қышқыл иондалады.

Тұздардың гидролизге ұшырауы және олардың судағы ерітіндісіндегі ортасы тұздың құрамындағы иондардың қасиеттеріне тәуелді. Гидролизге тек ерімтал тұздар ғана түседі, гидролиз қайтымды үдеріс.
Бейтараптану реакциясы тек күшті қышқыл мен күшті негіздің әрекеттесу реакциясы, яғни осы жағдайда ғана С(Н⁺) = С(ОН^-) орындалып, орта бейтарап болады.^[4]

• 
  Калий гидрокарбонаты
• 
  Калий (III) Гексацианоферраты
• 
  Аммоний-церий(IV) сульфаты
• 
  Қорғасын (II) нитраты
• 
  Аммоний фториды
• 
  Галлий селениды
• 
  кремний карбиды
• 
  Индий Антимониды
• 
  Кальций фториды
• 
  Мыс (II) ортофосфаты
• 
  Кобальт (II) метасиликаты
• 
  Қорғасын (II) бромиды