С. Жайлауов физикалық химия
§ 12. ЕРІТІНДІЛЕРДІҢ ЖАЛПЫ СИПАТЫ
жүктеу/скачать 2.46 Mb.
|
| 67
§ 12. ЕРІТІНДІЛЕРДІҢ ЖАЛПЫ СИПАТЫ Ерітінді деп екі немесе бірнеше компоненттен тұратын гомо-генді системаларды айтады. Әдетте ерітінділердің тығыздығы, қайнау және қату температурасы, тұткырлығы сияқты касиеттері өзгеріп отырады. Ерітінділерді жай механикалық қоспа деп те, хи-миялық косылыс деп те қарастыруға болады. Ерітіндінің механи-калық қоспадан басты айырмашылығы ондағы әрбір микроско-пиялық (өте кіші, ұсақ) бөлшектерді химиялық кұрамы мен физи-калық қасиеттерінің көлемде бірдей болуында. Ал химиялық қосылыстардан негізгі өзгешелігі оның құрамыньвд еритін зат көп еріткіштід мөлшеріне тәуелділігінде және еселік катынас заңына бағынбауында. Мысалы, ас тұзы суда тек белгілі мөлшерде ғана ериді. Айталық, 20°С (293Қ)-та алынған 100 мл суда ас тұзыньщ 36,8 грамы ғана ериді де, одан әрі оның мөлшерін қанша көбейт-сек те ол ерімейді. Бұл қалыпты жағдайда кездесетін құбылыс. Ерітіндінің химиялық қосылыстан тағы бір өзгешелігі — химиялық байланыс табиғатында. Егер химиялық қосылыстар негізінен ион-ды, ковалентті байланыстармен сипатталса, ерітіндідегі байла-ныс, газдарда кездесетін аса әлсіз ван-дер-ваальстік, ал кейбір жағдайларда косымша сутектік байланыстармен түсіндіріледі. Жай қоспалардағы заттар өзара ешбір байланыссыз-ақ ара-ласса, ерітіндідегі еріткіш пен еритін заттар арасында әлсіз болса да химиялық байланыс болады. Мысалы, бірдей өлшемдегі кұм мен ағаш немесе темір үгіндісін араластырса, қоспа пайда болады және оларды бір-бірінен бөлуге болады. Ал, ас тұзын немесе қант-ты су да ерітсе, олар оңайлықпен әуелгі жеке заттарға бөлінбейді. Көбінесе, екі зат, бір-бірінде ерігенде, олардьщ арасында өзі-нін, агрегаттык күйін өзгертпейтін немесе ерітінді кұрамындағы мөлшері басым болатын бөлікті еріткіш дейді. Демек, “еріткіш”, “еритін зат” ұғымдары салыстырмалы екенін ескеру керек. Мыса-лы, спирт пен судың тең бөлігін бір-бірінде ерітсе, олардың қайсысының еритін зат, қайсысының еріткіш екенін ажыратуқиын, өйткені екеуі де сұйық және бір-бірінде ерігіштіктері бірдей. Мұн-дайда ерітінді кұрамындағы компоненттер туралы айткаі д\рыс. Сондықтан компоненттердің агрегаттык ю,иш сскеріп, ертпділср-ді үш топқа белуге болады. газдың газдардағы ерітіндісі (газ кос-пасы); сұйық ерітінділер; қатты ерітшділор. Газ ерітінділеріне ауа, ал қатты ерітінділерге түрлі металдардың қорытпалары мы-сал болады. Ал, сүйық ерітінділер газдардың сұйықтағы ерітінді-лері; сұйықтың сұйықтағы ерітінділері, қатты заттардың сүйықта-ғы ерітшділері болып бөлінеді. Еріткіші су болатын ерітінділер табиғатта кең тараған. Жер қыртысындағы, өсшдіктер мен тірі организмдердегі процестер су-сыз жрмейді. Осыдан ерітінді дегешміз жай ғана құбылыс емес, ол өте күрделі физикалық және ХИМРЯЛЫҚ касиеттері бар күрделі құбылыс екенін көреміз. Еру процестері кейде жылу бөліну арқылы жүрсе, енді бірде жылу сіңіру арқылы да жүреді, яғни зат қыздырганда ғана ериді. 68 Сондай-ак, кей заттарды еріткенде ерітіндінің көлемі кемуі неме-се артуы мүмкін. Мысалы, күкірт қышкылын не натрий гидрокси-дін суда еріткенде едәуір жылу бөлінеді. Бұл еріген зат пен еріт-кіш арасында химиялық реакцияның жүргендігін көрсетеді. Бұл процестІ сольватация, ал пайда болған қосылысты сольват дейді. Зат суда еритін болса, процесс, гидратация, қосылыс гидрат делі-неді. Ерітінді жайлы ілім өз алдына жеке бөлім болып, жалпы табиғаттану ғылымынан бөліне бастағаннан оның табиғатына қата-рынан екі көзқарас қалыптаса бастайды. Олардың бірін — ерітін-ділердін, физикалық, ал екіншісін — химиялық теориясы дейді. Ерітінділердің физикалық теориясы XIX ғасырдың екінші жарты-сында қалыптасты. Ол теорияның негізін салушылар С. Аррениус пен Я- Вант-Гофф болды. Бұл теория еру процесі жай физикалық қоспа ретінде, еритін заттардың ұсақ бөлшектері еріткіш көлемін-де біркелкі таралған, олардың араларында ешбір әрекет бол-майтын орта сияқты ұғымда қарастырылады. Олай болса, бұл теория еритін зат пен еріткіш араларында ешбір химиялық әрекет жүрмейді деген пікірді теріске шығармайды. Жалпы физика-лық теория ерітінділердін, қайнау температураларының жоғары-лауы, қату температураларының төмендеуі, будың қысымы, ос-мостық қысым сияқты касиеттеріне сүйенді. Бұл шамалар ерітін-ділердің концентрациясына тәуелді де, еріген заттың табиғатына тәуелсіз. Сондықтан да бұл теория бойынша ерітінділер еріген заттардың күйі газ күйіндегі ерітінділер секілді болып келетін молекулалардың бірыңғай қоспасы іспеттес. Ерітінділердің химиялық теориясының негізін калаушы Д. И. Менделеев болды. Бертін келе, бүл теорияға И. А. Каблу-ков, Н. С. Курнаков сияқты әйгілі совет ғалымдары елеулі үлес қосып, оны жаңа деңгейге көтерді. Бұл теорияны бірінші тұжы-рымдаған Д. И. Менделеев күкірт кышқылыньщ, этил спиртінің және басқа да қосылыстардың судағы ерітінділерін нақты, жан-жақты зерттеді. Мұның нәтижесінде ол, ерітіндідегі компоненттер арасында, яғни еріген зат пен еріткіш арасында химиялық әрекет-тер жүреді деген қорытынды шығарды. Мысалы, Менделеев күкірт қышқылының ерітінділерінде бірнеше гидраттардың түзілетінін анықтады. Ол сондай-ақ, еріткіш пен еритін зат молекулалары-ның арасындағы байланыс негізінен сутектік байланыс арқылы немесе ондағы қосылыстар құрамына енетін полюсті молекулалар араларындағы өзара электростатистикалық әрекеттесу салдары-нан болатынын анықтады. Идеал ерітінді. Рауль заңы. Кез келген затты еріткенде еріт-кіш буыньщ қысымы төмендейтінін көптеген тәжірибе көрсетті. Осы негізде ерітінді құрамы мен бу қысымының төмендеуі ара-ларындағы байланысты Ф. Рауль ашқан. Оған дейінгі оқымысты-лар тек кышқылдар мен негіздердін, судағы ерітінділерін ғана зерттеп, онда кездесетін диссоциация сияқты, әлі табиғаты толық айқын емес кұбылыстарға келгенде, оны түсіндіре алмады. 1882 жылы Рауль отыздан астам органикалық қосылыстың суда- 69 ғы әр түрлі концентрациялы ерітінділерін зерттеп, олардьщ қату температураларын аныктайды. Қандай қосылыс болмасын, олар-дың бір молін 1 литр еріткішке (суда) еріткенде, осы ерітінділер-дің бәрінің қатаю температуралары бір шамаға, дәлірек айтқанда 1,85°С-қа төмендейтінін байқайды. Бұл заңдылық еріген заттың табиғатына тәуелсіз болды. Ол судың орнына бензолды алып, он-да бір мольден бірнеше органикалық қосылыстарды ерітеді. Мұн-да да құрылысы мен табиғатына тәуелсіз бірдей көлемдегі бензол-да бірдей мольдегі органикалық қосылыстарды еріткенде ерітінділердің қату температуралары бір шамаға ғана төмендеген. Мысалы, Рауль тәжірибесіндегі ерітінділердің бәрі де 5,2°С-та қатқан, ал таза бензол 5,5°С-та кристалданады. Сосын, Рауль 1886 жылы қату температурасынан кейін сусыз ерітінділердің бу қысымын анықтауға ауысады. Бұл, 1887 жылғы ғылыми баспада жарияланған тәжірибе нәтижесінде табылған задға әкеледі. Ал, егер Р°А — берілген температурадағы будын таза еріткіш үстіндегі (бетіндегі) қысымы десек, ал РА — осы температурадағы еріткіш буының ерітінді бетіндегі кысымы. Онда Рд — РА айырма-сы бу қысымының төмендеуіне тең. жүктеу/скачать 2.46 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|