Білім алушыларды химия туралы жалпы түсінікті қалыптастыру және қазіргі химияның маңызды бөлімдерін оқып, үйрету

1. 
   Ерітінділердің құрамы
   
2. 
   Ерітінділердің қасиеттері Осмос қысымы
   
3. 
   Ерітіндінің бу қысымы
   

Ерітiндiнiң түзiлуi ешқандай әсерсiз өзбетiнше тұрақты тепе-теңдiк орнағанша жүредi. Ерудi туғызатын күш ертiндiнiң бос энергиясының G азаюы (изобаралы - изотермиялық потенциялдық) болып есептеледi.

G_жүру - G_алғ<0

Егер процесс аяқталса G=0, яғни тепе-теңдiк орнайды. Ерітiндiнiң түзiлу энтальпиясы төмендеуi мүмкiн - экзотермиялық процесс, немесе жоғарылауы мүмкiн - эндотермиялық процесс. Ерітiнiдi түзiлгенде энтропия S өзгередi.

Егер ерiткiш ретiнде сұйық компонент (су немесе органикалық ерiткiштер) алынса, онда еритiн зат ретiнде газ күйiндей, сұйық немесе кристалл заттар болуы мүмкiн. Бiрнеше жүйе түзiледi: сұық-газ, сұйық-сұйық, сұйық-қатты зат.

Сұйық-газ жүйесi. Газ күйiндегi заттардың суда еруi газ молекуласындағы химиялық байланыстың түрiне байланысты болады. Мысалы: O₂, H₂, N₂ және т.б. коваленттi полюссiз байланыс, ал Н₂О - полярлы байланыс, ерiткiш. Сондықтан полярлы ерiткiште байланысының түрi полярсыз газ күiндегi заттар аз еридi. Ал байланыс түрi полярлы газ күйiдегi заттар HCI, NH₃ және т.б. полярлы суда шексiз еридi. Яғни, ерiткiш пен еритiн заттың байланыс түрi бiрдей болса (полюстi-полюстi), еру шексiз болады, ал бiрдей болмаса (полюстi-полюссiз) еру өте аз болады.

Қ алыпты жағдайда 1л Н₂О ерiгiштiк

Полюстi Полюссiз

N H₃ 1 300 000 см³ О₂ 49,2 см³

HCI 507 000 см³ Н₂ 21,5 см³

Газ күйiндегi заттардың ерiгiштiгi қысымға және температураға байланысты. Қысым жоғарылаған сайын ерiгiштiк те өседi. Генри заңының көрiнiсi: С=АКР. Ерiгiштiктiң температураға байланыстылығы керiсiнше, температура жоғарылаған сайын ерiгiштiк кемидi. С=В/Т. Сұйықтық-сұйықтықта да ерiгiштiк химиялық байланыстың табиғатына байланысты. Егер

байланыс түрi бiрдей болса ерiгiштiк шексiз болады. Мысалы: Н₂О - С₂Н₅ОН. Ал егер әртүрлi болса - екi қабатты сұйықтық түзiледi, және ерiгiштiк шектелген болады. Мысалы: Н₂О - С₆Н₆.

Сұйықтық - қатты зат жүйесiндегi ерiгiштiк көп факторларға байланысты: кристалдық тордың ыдырауы, диссициациялану, гидраттану энергияларына, және т.б. Сондықтан бұл жүйеде ешқандай заңға бағыну жоқ.

Ерiткiштiң табиғатының еру процесiнде үлкен ролi бар. Ерiткiштiң ең маңызды қасиетiне оның диэлектрлiк өткiзгiштiгi “Е” мен құрылысы жатады. “Е” - ерiткiштiң полюстiгiмен молекуласының көлемiнiң функциясы. Неғұрлым ерiткiштiң полярлылығы мен молекуласының деформациялану қасиетi жоғары болса, соғұрлым оның диэлектрлiк өткiзгiштiгi де жоғары болады. Судың “Е” ең жоғары, ол 78,3 ке тең, сондықтан су ең көп тараған ерiткiш.

Ерітiндiнiң құрамын әртүрлi әдiспен көрсетуге болады:

1) Массалық үлес 100 г. ерітiндiде ерiген заттың %-пен берiлген массасы. Мысалы: Массалық үлесi 20% ерітiндi дегенiмiз, 80 г. суда 20 г. зат ерiген деген сөз, ал ерітiндiнiң жалпы массасы 100 г.

Есеп: Массалық үлесi 15% 400 г. ерітiндi дайындау үшiн сiлтiнiң массасын табу керек.

Шығару жолы: 100 г. ерітiндiде 15 г. сiлтi бар

ал 400 г. ерітiндiде Х г. сілтi бар.

Х=400*15/100=60 г.

2) Ерітiндiнiң молярлығы М, 1л ерітiндiдегi заттың (молiнiң) мөлшерi. Моль - 1л - 1М, 0,1 моль - деци, 0,01 моль - санти, т.б.

Есеп: 600 мл 0,15 М ерітiндi дайындау үшiн керек NaCI массасын табыңыз.

Шешуi: MNaCI=58.5 г. 1М - 1л - 58,5 г.

0,15М - 0,6л - -Х г.

яғни, m=M*VC=58,5*0,15*0,6=5,265 г.

3) Ерітiндiнiң нормальдығы - N, 1л ерітiндiдегi ерiген заттың эквивалент мөлшерi.

Экв - 1л -1 N ерітiндi.

Есеп: 400 мл 0,25 N ерітiндiні дайындау үшiн керек H₂SO₄ массасын табыңыз.

MH₂SO₄=98 г. 49 г. -1л - 1N m=Экв*Vc=49*0,4*0,25=4,9 г.

ЭквH₂SO₄=49 г. Х г. - 0,4л - 0,25N

4) Ерітiндiнiң моляльдығы - m, 1000 г. H₂O-дағы ерiген заттың (молiнiң) мөлшерi.

Мысалы: 3m H₂SO₄ дегенiмiз, 1000 г. H₂O-да 3 моль 100% H₂SO₄ бар деген сөз.

5) Ерітiндiнiң титрi, 1 мл ерітiндiдегi ерiген заттың (г) мөлшерi. Титр нормальдықтың эквивалентке көбейтiндiсiне тең болады.

Т=N*экв/1000

Ерiген кезде судың бос молекулаларының концентрациясы азаяды. Себебi, су ерiген заттың недратталған қабатына кiредi. Егер концентрациясы әртүрлi екi ерітiндiнi қосса, мысалы жартылай өткiзгiш қабырға арқылы қант ерітiндiсiн қоссақ, одан қант концентрациясы аз жағындағы су концентрациясы көп жағына ауысады. Судың бұл ауысуы қанттың гадратталуына және концентрациясы көп жағында бос судың жетiспеушiлiгiне байланысты жартылай өткiзгiш қабырға арқылы су молекулаларының бiр жағына екiншi жағына ауысуы осмос деп аталады, ал қабырғаға қосымша гидростатикалық қысым осмос қысымы деп аталады.

Мысалы: Ортасында жартылай өткiзгiш қабырғасы бар үш ыдыс аламыз, су молекулалары қабырға арқылы оңай өте алады.

C₁

III

C₂

I-жағдай: қант концентрациясы жоғары және төменгi бөлiгiнде бiрдей С₁=С₂. Төменнен жоғары және жоғарыдан төмен қабырғаға қысым C₂ бiрдей, яғни тепе-теңдiк күйде болады.

II-жағдай: қант концентрациясы әртүрлi C₁>C₂. C₁>C₂ болғандықтан ыдыстың жоғарғы бөлiгiнде гидратталу үшiн су молекулалары жетiспейдi, сондықтан олар төменгi бөлiктен жоғары бөлiкке өшедi. Жоғарғы бөлiктегi ерітiндi II С₁ көлемi өседi де бөлiп тұрған қабырғаға түсiрген С₂ қосымша гидростатикалық күшi осмос қысымы болып есептелген.

III-жағдай: C₁2, яғни II-шiге қарама-қарсы. III С₁ Төмендегi бөлiктiң көлемi көп болғандықтан қосымша қысым төменнен жоғары жүредi.С_2.

Концентрация айырмашылығы неғұрлым көп болса, соғұрлым осмос көп болады яғни, осмос қысымы да көп болады. Сонымен осмос қысым концентрацияға байланысты. Ал молекулалардың кинетикалық қозғалысы температураға байланысты. Неғұрлым температура жоғары болса, соғұрлым молекулалар ағысы да жоғары болады, яғни осмос жоғары болады. Сондық-тан осмос қысымы да температураға байланысты болады. Бұл байланыс Вант-Гофф заңы деп аталады, көрiнiсi мынадай: