Ерітінділер туралы ілім. Буферлік ерітінділер

Тақырыбы: Ерітінділер туралы ілім. Буферлік ерітінділер

Мақсаты: Студенттерге. ерітінділердің жіктелуі, заттар ерігіштігіне әртүрлі факторлардың әсері. Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері. Студенттердің буферлі жүйелердің ағзадағы маңызы мен олардың әсер ету механизмімен таныстыру.

Дәрістің жоспары:

1. Ерітінділер негізгі түсініктері.

2. .Ерітінділер туралы ілім.

4. Буферлі ерітінділер, құрамы.жіктелуі

5. Буферлі ерітінділердің әсер  ету механизмі.

Дәріс тезисі:

1. Жанды жүйелердің энергия көздері.

 

Ерітінділер.  Еру  механизмі. 

 

1. Ерітінділер  туралы  түсінік.  Олардың  жіктелуі.

Құрамы  тұрақсыз,  біртекті  жүйе  жүйе  ерітінді  деп  аталады.  Кез  келген  сұйық  ерітінді  еритін  заттан,  еріткіштен  және  солардың  әрекеттесуі  нәтижесінде  пайда  болған  бөлшектерден  тұрады.

  Агрегаттық  күйіне  байланысты  ерітінділер:  сұйық,  қатты   және  газ  тәріздес  болып   жіктеледі.  Сұйық  ерітінділерге   теңіздер  мен  мұхиттардың   суларын  (тіпті  құбыр  суын),  көптеген  техникалық  ерітінділерді,  дәрілік  заттар,  мұнайдың  әртүрлі фракциялары жатады.  Қатты ерітінділердің  мысалы  ретінде металдардың құймасын,  табиғи  минералдарды  қарастыруға болады.

Газ  тәріздес  ерітінділерге  ауаны,  карбогенді  (медицинада  қолданылатын  СО2    және   О2  қоспасы)  жатқызуға  болады.

Егер  ерітінді  екі  сұйықтан  түзілсе,  олардың  мөлшері  артығы  еріткіштің  ролін  атқарады.  Егер  ерітінді  сұйықта  еріген  қатты  зат  пен  газдан  пайда  болса,  агрегаттық  күйі  өзгермейтін  компонент  еріткіш  болады.

Еріген  зат  және  еріткіш  деген  түсініктер  қатты  ерітінділер  мен  газ  қоспаларына  қолданылмайды.

Еріген  зат  бөлшектерінің  мөлшеріне  байланысты  ертінділер   нақты  (бөлшектердің  мөлшері  <1ммк)  және  коллойдтық  (бөлшектердің мөлшері  1-100  ммк)  болып  бөлінеді.  Егер  бөлшнетедің  мөлшері  100ммк-нан  үлкен  болса  суспензиялар  мен  эмульсиялар  пайда  болады.

Нақты  ерітінділер  иондық  (электролиттердің  ертінділері)  және  молекулалық  (электролитеместердің  ерітінділері)  болып  жіктеледі.

Барлық  нақты  ерітінділер  гомогенді  болып  келеді,  олардағы  еріген  зат  пен  ерткіштің  арасында  бөліну  беткейі  болмайды.

Коллойдтық  ертінділер  гетерогенді,  еріген  зат  (дисперстік  фаза)  пен  ерткіштің  (дисперсиялық  орта)  арасында  фазалық  бөліну  беткейі  болады.

 

 

 

 

 

ЖМҚ (жоғары  молекулалық  қосылыстар),  белоктар,  полисахаридтердің  ерітінділері  нақты  ертінділердің  де,  коллойдтық  ертінділердің  де  қасиетін  көрсетеді.

Дәрігерлер  үшін  маңызды  болып  сұйық  ертінділер  есептеледі,  себебі  қан  плазмасы,  лимфа,  несеп  және  белоктар,  липидтер,  көмірсулар,  тұздардың  күрделі  қоспасы  болып  табылатын  биологиялық  сұйықтар  осындай  ерітінділерге  жатады.

Ертінділердің  маңызды  сипаттамасына  концентрация  жатады.  Ертіндінің  немесе  еріткіштің  белгілі  бір  мөлшеріндегі  еріген  заттың  нақты  мөлшері  концентрация  деп  аталады.

Концентрацияны  бейнелеудің  бірнеше  нақты  түрі  бар.

1. Массалық  үлес,  W; %  -  100г  ерітіндідегі  еріген  заттың  массасын  көрсетеді:

 

 

 

 

 

2. Мольдік  концентрация,  См,  моль/л – 1л  ертіндідегі  еріген  заттың  мөлшерін  көрсетеді:

 

 

3. Эквиваленттің  мольдік  концентрациясы  немесе  нормальді  концентрация,  Сн,  моль/л – 1л  ертіндідегі  еріген  заттың  эквивалент  мөлшерін  көрсетеді:

 

 

 

 

 

 

 

4. Молальдық  концентрация,  См,  моль/кг  -  ерткіштегі  еріген  заттың  мөлшерін  көрсетеді:

 

 

 

 

 

 

 

 

Ертінділердің  түзілу  термодинамикасы  және  механизмі.

 

Егер  заттың  сұйық  ерткіште  еруі  өз бетінше  жүретін  болса  термодинамикалық  тұрғыдан  Гиббс  энергиясы                 болуы  керек.  

(                                                            )               Энтальпияның  өзгерісі  оң  да,  теріс  те  болуы  мүмкін.  Газдар  сұйықта  ерігенде              ,  процесс  конденсация  сияқты,  экзотермиялық  болады.

Қатты  заттар  сұйықтарда  ерігенде  еритін  зат  пен  ерткіштің  арасында  химиялық  әрекеттесу  жүрмейтін  болса,               болады,   ал  қарама-қарсы  әрекеттесіп,  сольваттар  (кристаллды  гидраттар)   түзілсе,              немесе                       болып келеді.

Егер  еру  процессінде            болса,            болуы  керек,  сонда  ғана                  болып,   еру  процессі  өз  бетінше  жүреді.

Газдар  сұйықтарда  ерігенде  әрқашанда  энтропия  төмендейді   (           ),  оңай  сольваттанатын  қатты  немесе  сұйық  заттар  ерігенде  негізінен  энтропия  жоғарылайды  (          ).

Кез  келген  ертіндінің  түзілуі  қайтымды  күрделі  процесс  болып  есептеледі.  Қатты  заттың  сұйықта  еруі  оның  молекулалары,  атомдары,  иондарының  кристаллдың  беткейінен  өздерінің  тербелуі  мен  ерткіштің  әсерінен  үзілуінен  басталады.  Үзіліп  шыққан  бөлшектер  ертіндінің  барлық  көлемінде  диффузияның  әсерінен  біртіндеп  таралады.  Бір  заттың  бөлшектерінің өз  бетінше екінші  затқа біртіндеп сіңуі,  соның нәтижесінде концентрацияның барлық  көлемде теңесуі диффузия  деп аталады.

Ертіндідегі  еріген  заттың  концентрациясы  жоғарылаған  сайын,  ертіндіге  ауысқан  бөлшектердің  кристаллдың  беткейінен  алыстау  жылдамдығы  төмендейді.  Бөлшектердің  ертіндіге  ауысу  жылдамдығы  олардың  қайтадан  кристаллдың  беткейінде  тұну  жылдамдығына  тең  болғанда,  тепе-теңдік  орнайды.                                                              

Мұндай  ертінді,  яғни  еритін  заттың  артық  мөлшерімен  тепе-теңдікте  болатын  ертінді  қаныққан  деп аталады.   Қанықпаған   ертіндіде еру жылдамдығы жоғары,                                             ,  ал  аса  қаныққан  ертіндіге мынадай теңсіздік сәйкес  келеді                                  .

 

 

Ерігіштік  және  оған  әсер  ететін  факторлар.

Белгілі  бір  заттың  белгілі  бір  еркіште  еру  қабілеті  сол  заттың  ерігіштігі  деп  аталады.

Ерігіштік  еритін  зат  пен  ерткіштің  табиғатына,  температураға  және  сыртқы  қысымға  тәуелді  болады.  Қатты,  сұйық  және  газ  тәріздес  заттардың  сұйықтарда   еру  қабілеті  көбінесе  еритін  зат  пен  ерткіштің  полюстілігіне  байланысты  болып  келеді.  Егер  екеуі  де  полюсті  немесе  полюссіз  болса,  ерігіштік жоғары,  ал  біреуі  полюсті,  екіншісі  полюссіз  болса,  ерігіштік нашар болады.

Бір  бөлігі  оң,  ал  екінші  бөлігі  теріс  зарядталған  молекулалар  полюсті  болып  есептеледі.  Молекулалардың  полюстілігі  дипольдік  моментпен  (   ) сипатталады:

 

 

              -зарядтың  шамасы

              -зарядтардың  орталықтарының  арасындағы  қашықтық.

 

Бірақ  бір  заттардың  екінші  заттарды  еріту  қабілеті  сипаттау  үшін  диэлектрлік  өткізгіштікті  қолданған  қолайлы.

 

 

 

• вакуумдегі  кернеу
• өрістің  белгілі  бір  ортадағы  кернеуі.

 

Несеп,  қан  және  мидың  ақ  затының  диэлектрлік  өткізгіштігі  жоғары.  Диэлектрлік  өткізгіштік  неғұрлым  жоғары  болса,  соғұрлым  жақсы  еріткіш  болып  табылады,  сол  себепті  биологиялық  сұйықтар мен  ұлпалар полюсті молекулалар үшін  жақсы еріткіш болып есептеледі.

Егер  қатты  зат  сұйықта  ерігенде,  жылу  сіңірілетін  болса,  ол  заттың  ерігіштігі  температура  жоғарылағанда,  артады.

Сұйықтар  бір-бірінде  ерігенде  жылу  сіңрілетін  болғандықтан,  сұйық-сұйық  жүйесіндегі  өзара  ерігіштік  температура  көтерілгенде,  жоғарылайды.

Газдар  сұйықтарда  ерігенде  негізінен  жылу  бөлінетін  болғандықтан (      ),  Ле-Шателье  қағидасы  бойынша,  температура  жоғарылағанда,  газдардың  ерігіштігі  төмендейді.

Егер  жылу  сіңірілетін  болса  (сирек  кездеседі),  температура  жоғарылағанда,  ерігіштік  те  жоғарылайды.   

Егер ерітінді конденсацияланған (қатты немесе сұйық) екі заттан түзілсе, көлем онша көп өзгеріске ұшырамайды, бұл жағдайда қысым олардың өзара ерігіштігіне қатты әсер етпейді. Қысымның шамасы 10 9Па болғанда ғана, оның әсерін байқауға болады. Мысалы, ерітінді екі сұйық немесе екі қатты  заттан түзілгенде, көлем кішірейетін болса, қысымның жоғарылауы олардың өзара ерігіштігін көтереді.

Егер еру  барысында  көлем  жоғарылайтын болса (сирек кездеседі), қысым ерігіштікті  төмендетеді.

Егер еритін зат газ, ал еріткіш  сұйық немесе қатты зат болса, ерітіндінің көлемі әжептәуір азаяды. Соған байланысты газдардың сұйықтарда еруі қысым көтерілгенде артады. У. Генри заңы бойынша 1000 г еріткіштегі газдың мөлшерімен сипатталатын ерігіштік тұрақты температурада оның ерітінді беткейіндегі  қысымына тура тәуелді болып келеді:

Сm=К р

Сm – сұйықтағы газдың моляльдік концентрациясы

К – ерігіштік коэффициенті

р – газдың қысымы.

Қысым жоғарылағанда газдардың  ерігіштігінің жоғарылауы газдалған  сусындар (СО2-мен қысымда қаныққан) дайындау үшін қолданылады. Егер ерітінді бетінде газдардың қоспасы болса, олардың әрқайсысы өзінің парциальды қысымына сәйкес еритін болады. Газ қоспасы жасайтын жалпы қысымның дербес бір газға сәйкес келетін бөлігі парциальды деп аталады. Дж. Дальтон заңы бойынша: химиялық әрекеттеспейтін бірнеше газдың толық қысымы тұрақты температурада олардың парциальды қысымдарының қосындысына (р=р1+р2+ р3+...) тең болады. Әрбір парциальды қысым әрбір газдың көлемі қоспаның  көлеміне тең болған жағдайда жасайтын қысымына тең болады. Бұл қасиет физиологиялық процестерде оттегі мен СО2 қанмен тасымалданғанда маңызды орын алады.

Қатты заттар мен сұйықтарға қарағанда газдардың ерігіштігі  температура  жоғарылағанда  төмендейді. Бұл ерекшелік  судан газдарды, әсіресе СО2-ні бөлу үшін қолданылады.

Қатты заттар мен сұйықтар сияқты полюсті молекулалы газдар полюсті  еріткіштерде жақсы ериді.

Кейбір газдар еріткішпен химиялық әрекеттеседі (мыс. СО2 немесе NH3) немесе иондарға ыдырайды (мыс. НСl), сол себепті олардың ерігіштігі күрт жоғарылайды.

СО2+Н2О Н2СО3

Бұл жағдайда Генри теңдеуі мынадай  өзгеріске ұшырайды:

 

Газдардың ерігіштігінзерттеген И.М. Сеченов электролиттердің газдардың ерігіштігін төмендегі теңдігін ашты:

С – газдың бастапқы ерігіштігі

Со – газдың таза еріткіштегі  ерігіштігі

е – логарифмнің негізі

р – конст.

с– электролиттің  концентрациясы

Газдардың ерігіштігіне басқа заттарда әсер етеді.

Қанда болатын электролиттер, белоктар, липидтер және басқа заттардың  концентрациясы өзгергенде, олар О2 және СО2 газдарының қандағы ерігіштігіне ықпал жасайды.

Адам ағзасы мен қоршаған ортаның  арасында жүретін газ алмасу процестері Генри және Сеченов заңдарына негізделген. Генри заңы мысалы, сұңгуірлерде, ұшқыштарда, т.б. мамандық иелерінде атмосфералық қысымы жоғары ортадан атмосфералық қысымы төмен ортаға ауысқанда байқалатын "кессон дертінің" себептерін түсіндіреді.

Адам атмосфералық қысымы жоғары ортада болғанда қан мен ұлпалар азотпен (СО2) қанығады, ал атмосфералық қысымы төмен ортаға ауықанда, еріген газдардың артық мөлшері бөлініп, олар өкпе арқылы қаннан диффузияланып үлгермеуіне байланысты газды тығындар пайда болады, соның нәтижесінде қан капиллярлары  бітеліп, жарылады. Газ көпіршектері тері астындағы майлы жасушалықтарда, сүйектерде, буындарда және жүйке жүйесінің  ұлпаларында жиналады. Су астында ұзақ уақыт болған, сүңгуірлер күрт көтерілгенде, ұлпалар мен қанда еріген газдардың бөлінуі күшті болатыны соншалық, ауыр патологиялық жағдайлары  болуы мүмкін. Сол себепті қысымы жоғары ортадан қалыпты ортаға біртіндеп ауысуы керек.

Қарама-қарсы кейінгі кездерде  ұлпаларды оттегімен қамтамасыз ету  үшін О2-нің қысымы жоғары болып  келген ауа қолданылады. Бұл әдіс газды гангренаны, яғни оттегісіз жағдайда көбеетін микробтармен күресте нәтижелі болып табылады.

 

 

 

 

Ерітінділер

 

1. Ерітінділер, олардың жіктелуі және концентрациясы.
2. Заттардың ерігіштігі және олардың әртүрлі факторларға тәуелділігі.
3. Электролиттік диссоциация және электролит ерітінділеріндегі тепе-теңдік.
4. Әлсіз электролиттердің диссоциациясы. Күшті электролиттер.
5. Электролит ерітінділерінің маңызы.

 

2. Заттардың белгілі  бір еріткіште еру қабылеті  ерігіштік деп аталады. Ерігіштік  қаныққан ерітіндінің белгілі бір температура мен қысымдағы концентрациясымен сипатталады. Ерігіштік еріген зат пен еріткіштің табиғатына, температураға, қысымға байланысты болады.