Ерітінділер буының қысымы. Рауль заңы

Коллигативті деп еріген заттың табиғатына тәуелді емес, тек оның мольдік концентрациясына байланысты касиеттерді айтады.

Сұйытылған ерітінділер үшін мұндай қасиеттерге ерітінді үстіндегі каныққан бу қысымының (қ.б.қ.) төмендеуі, қайнау температурасының жоғарылауы және қату температурасының төмендеуі, осмос қысымы жатады. Коллигативті қасиеттерді зерттеу арқылы еріген заттың мольдік массасын, оның диссоциациялану не ассоциациялану дәрежелерін анықтауға болады.

Кез келген сұйықтықтың үстінде сол сұйықтықпен тепе-теңдік күйдегі бу болады. Жабық ыдыстағы судың молекулалары үздіксіз қозғалыста болады. Қарама-қарсы екі процесе булану және конденсация процестері жүріп жатады. Белгілі бір мезетте булану және конденсация процестерінің жылдамдықтары өзара теңеседі. Сұйық өзінің буымен тепе-теңдікке келеді. Тепе-теңдіктегі бу қаныққан бу деп аталады. Қаныққан будың сұйықтық үстіне түсіретін қысымының шамасы қаныққан бу қысымыдеп аталады.

Немесе, белгілі бір температурада сұйықтықтың булану және конденсациялану жылдамдықтары теңесетін динамикалық тепе-теңдікке сәйкес келетін бу қысымы қаныққан будың қысымы деп аталады.

Таза ерітікіш бетіндегі қаныққан будың қысымы ерітінді бетіндегі бу қысымынан жоғары болады, себебі бірінші жағдайда сұйық фаза жағынан барлық булану беткейінде еріткіш молекулалары ғана орналасады, ал екінші жағдайда булану беткейінің бір бөлігінде еріген зат молекулалары орналасып, олар химиялық байланыс күштерінің арқсында жақын орналасқан молекулаларды ұстап қалады.

Ф.М.Рауль 1886 ж. мынанадай қарытындыға келді: ерітінді бетіндегі еріткіштің бу қысымының салыстырмалы төмендеуі еріген заттың мольдық үлесіне тең болады.

; болса

; немесе

P⁰ - еріткіш бетіндегі қаныққан бу қысымы;

P - ерітінді бетіндегі қаныққан будың қысымы;

∆P - ерітінді бетіндегі бу қысымының төмендеуі;

n - еріген заттың мөлшері;

N - еріткіш мөлшері;

N - еріген заттың мольдік үлесі (N₂).

n+N

Рауль заңының екі салдары бар:

1-салдар: Ертіндінің қайгау температурасының жоғарлауы ерітіндінің моляльдық концентрациясына тура пропорционал болады, яғни

Электролит еместер үшін:

Электролиттер үшін:

С_М - моляльдық концентрация, моль/кг;

і - изотоникалық коэффициент;

K _эб - эбулиоскопиялық константа;

K _эб - ерітікіштің ғана табиғатын сипаттайды, кез келген судағы ерітінді үщін K _эб = 0.52⁰.

2-салдар: Ерітіндінің қату температурасының төмендеуі ерітіндінің моляльдық концентрациясына тура пропорционал болады, яғни

Электролит еместер үшін:

Электролиттер үшін:

K _кр - криоскопиялық константа, кез келген судағы ерітінді үшін

K _кр = 1.86⁰.

Физиологиялық сұйықтардың осмос қысымы электролиттердің мөлшерімен анықталады. Тірі организмде осмостың күшімен судың тасымалдануын осмос қысымының өзгерістерінен байқауға болады.

Физиологиялық сұйықтарда электролиттердің болуы белоктардың, амин қышқылдарының, т.б. органикалық қосылыстардың, әсіресе поюсті молекулалардың ерігіштігіне әсер етеді. Концентрация төмен болып, ерітіндінің иондық күші J<1/2 болғанда, сұйықтардағы электролит мөлшерінің жоғарылауы, мысалы, оларда гемоглобиннің, корбоксигемоглобиннің және цистиннің ерігіштігін жоғарылатады. Бірақ электролиттің концентрациясы одан әрі жоғарылайтын (J>2) болса, аталған заттардың ерігіштігі төмендейді. Электролиттердің суды гидрат түрінде ұстап қалу қабілеті организмннің сусыздануына кедергі жасайды. Электролиттердің жетіспеуі және соған байланысты организмнің суды жоғалтуы қанның қоюлануына, сөйтіп қан айналу динамикасының бұзылуына әкеледі. Электролиттік байланыстың бұзылуы организмге қатерлі болып келеді, мысалы, клетка сыртындағы сұйықтйң құрамындағы суды 1/3 –і кететін болса, адам өледі. Организмде катиондар алмасуының бұзылуы бұлшық еттердің әлсіреуіне, қозғалу активтілігінің нашарлап, жойылуына әкеледі. Катиондардың ішінде барлық тканьдер мен сұйықтарда кездесетін Na⁺, K⁺- иондары маңызды болып есептеледі. Адам организімінде Na⁺, K⁺, Ca²⁺ және Mg²⁺ - иондарынан басқа 50-ден астам элементтің көбісі күрделі комплексті иондар түрінде кездеседі, олар зат және энергия алмасу процестеріне әсер етеді.