Ерітінділердің коллигативті қасиеттері. Осмос қысымы. Изотонды коэффициент

Ерітінділердің  коллигативті қасиеттері. Осмос қысымы. Изотонды коэффициент.

 Ерітінді д\з дисперсті жүйенің бір түрі. Қандай да бір затқа екінші заттың өте ұсақ бөлшектері араласуын дисперстік жүйе (лат.ұсатылып тараған) деп атайды. Ұсақталатын заттың және ұсақтайтын ортаның агрегаттық күйіне қарай дисперсті жүйенің мынадай 9 түрі бар: г1+г2-ауа; с+г-ауадағы тамшы; қ+г-түтін; г+с-судағы ауа; с1+с2-судағы спирт; қ+с- судағы тұз; г+Қ-Pt,Pd,H2; с+қ-ылғал болған қатты зат; қ1+қ2- құймалар; дисперстік жүйелер араласатын заттың ұсатылған бөлшектерінің мөлшеріне қарай, әр түрлі болады. келісім б\ша бөлшектердің мөлшері 100 нм-нан үлкен болса, ондай жүйені жүзгін дейді. Бөлшектердің мөлшері 100 нм мен 1 нм арасында болса, ондай жүйені коллоидтық ерітінді дейді. Бөлшектердің мөлшері 1 нм-нан кіші болса, ондай жүйені шын не молекулалық ерітінді дейді.Ерітінді д\з ең кемі екі компонентттен тұратын біртекті жүйе. әрбір ерітінді еріген зат пен еріткіштен тұрады. Еріткіш деп ішінде еріген зат молекула, не тіпті ион түрінде біркелкі болып аралсатын ортаны айтамыз. Тепе-теңдік күйде белгілі температурада ерітіндінің концентрациясы өспейді, яғни ерітінді қанық ерітіндіге айналады. Қанық ерітінді д\з белгілі бір температурада затты одан әрі еріте алмайтын ерітінді.Еріген заттың жаңа мөлшерін әлі де еріте алатын ерітіндіні қанықпаған ерітінді дейді.Қаныққан ерітінділер аз қолданады, көбінесе қанықпаған ерітінділер пайдаланады.

Ерітінді. Еріген зат пен еріткіштен тұрады. 
 
m_{ерітінді} = m_{еріген зат} + m_{еріткіш} 

Ерітінділердің  хим-қ теориясы. Менделеев күкірт қыш., этил спиртінің тағы да басқа заттың ерітінділерінің қасиеттерін, оның ішінде физ-қ қасиеттерін зерттей келіп, оның барлық қасиеттерін дұрыс түсіну үшін, еріген зат пен еріткіштің арасында болатын хим-қ әрекеттесудің зор мәнінің барлығын көрсетті. Менделеев ерітінділерде еріген зат пен еріткіш арасында хим-қ қосылыс түзіледі, ол қосылыстар тұрақсыз болғандықтан аздап ыдыраған күйде болады деді. Менделеевтен бергі уақыттағы зерттеу жұмыстарының нәтижесі еріген зат еріткіштен хим-қ қосылысады деген Менделеев пікірін дәлелдейді. Ол қосылыстарды сольват(лат.еріту) деп, еріткіш су ьолса, гидрат деп атайды. Еріген заттың сумен қосылысу процесін гидратация дейді. Гидраттар тұрақсыз қосылыстар. Көпшіліг суалтқанда ыдырап кетеді. Кей жағдайда гидраттанған су еріген затпен  өте берік қосыласатындықтан еріген зат бөлініп шыққанда, су оның кристалының құрамына кіреді. Құрамына судың молекулалары кіретін мұндай кристалдық түзінділер кристаллогидрат деп аталады, ондағы су кристалоогидраттық су деп аталады.

Ерітінді  концентрациясы дегеніміз – ерітіндінің белгілі салмақ мөлшеріне немесе белгілі бір көлеміне еріген заттың сандық мөлшері. 
 
Ерітіндінің концентрациясын бірнеше әдіспен көрсетуге болады: 

1.  
   еріген заттың масса бөлшегімен ( );
2.  
   нормальдік концентрациясымен (С_N);
3.  
   молярлық концентрациясымен (С_м);

 
 
Проценттік концентрация. Массалық проценттік концентрация дегеніміз 100 грамм ерітіндідегі еріген заттың граммен алынған массасы (m_зат). 
 
 
 
 
Көлемдік проценттік концентрация дегеніміз - 100 см³ ерітіндідегі еріген заттың 1 куб сантиметіріндегі көлемі (V_A). 
 
 
 
 
 
Масса – көлемдік проценттік концентрация дегеніміз - 100 см³ ерітіндідегі заттың граммен алынған массасы. 
 
 
 
 
 
Молярлы концентрация (С_М) дегеніміз - 1 дм³ (литр) ерітіндідегі еріген заттың моль саны ( ). 
 
, 
 
мұндағы:  , осыдан  . 
 
 
Эквивалентті немесе нормальді концентрация дегеніміз - 1 дм³ (литр) ерітіндідегі еріген заттың эквивалент саны ( ) 
 
 
 
 
 
мұндағы:  , осыдан  . 
 
 
Титр дегеніміз - 1 см³ (миллилитр) ерітіндідегі еріген заттың грамм массасы (Т). 
 
 
 
 
Эквиваленттік молярлық массасын табу үшін эквиваленттік фактор деген ұғыммен танысу керек.  
 
Егер реакция нәтижесінде рА + qB  cD + dC  
 
Мұнда, р > q болса, онда А затының бір бөлігіне В затының   бөлігі эквивалентті болады. Схема түрінде осы айтылғанды былай көрсетуге болады: 
 
А + ( )В = сD + dC 
 
 
 - эквиваленттік фактор; 
 
Эквиваленттік фактордың өлшем бірлігі жоқ. Бұл санды химиялық реакцияға түскен заттардың стехиометриялық коэффициенттері арқылы табады. Нейтралдау реакциясы үшін заттың эквиваленттік факторы   деп негіздердің қандай бөлігі бір ион сутегіне эквивалентті екенін көрсететін санды айтады. 
 
 
HCl + KOH   KCl + H₂O 
 
CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O 
 
;  ;   
 
H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O 
 
 
Реакцияға түсетін заттардың мөлшері осы жағдайдаға эквивалентті болады. 
 
 
 
 
 
 
 
Тотығу-тотықсыздану реакцияларында тотықтырғашпен тотықсыздандырғыштың эквиваленттік факторын табу үшін реакцияға қатысатын заттардың қандай бөлігі бір электронға эквивалентті екенін білу керек. Мысалы: 
 
 
10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O 
 
Fe²⁺ -  ® Fe³⁺ 
 
MnO₄^- + 8H⁺ + 5 ® Mn²⁺ + 4H₂O 
 
 
 
 
 
 
Мысалы: 
 
 
 
 
 
 
 
Тұздардың эквиваленттік молекулалық салмағын валенттілік байланыстарының санына бөліп есептейді. 
 
 
 
 
 
Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері. Бу қысымының төмендеуі. Осмос. Қайнау температурасының жоғарылауы мен қату температурасының төмендеуі. Бір затта екініш зат ерігенде еріткіштің де, еріген заттың да қасиеті өзгереді. Еріткіштің қасиеті өзгеруден туатын жаңа қасиеттер барлық ерітінділерге ортақ қасиетке айналады. Мұндай қасиеттерге : осмос, ерітінділер буының қысымы, ерітінділердің қату жәнеқайнау тепературалары жатады. Осмос. Ерітінділердің, оның ішінде сұйық ерітінділердің қасиеттерін зерттегенде, ол ерітіндідегі заттың күйі газ күйіне өте ұқсас екендігі анықталды. Газдардың негізгі қасиеті-диффузия арқылы мейлінше кең көлем алуға тырысуы. Осындай қасиет еріген затта да облады: 1 ыдысқа қанттың конц.ерітіндісі құйылады және оның үстіне араласып кетпейтіндей етіп, ептеп  сол қанттың сұйық ерітіндісін құяды. Бұл жағдайда екі жақты диффузия жүреді,яғни қанттың молекулалары конц.ерітіндіден сұйық ерітіндіге, ал сұйық ерітіндіден конц.ерітіндіге диффузияланады. Біраз уақыттан кейін судың да, қанттың да молекулалары араласып ерітіндіге айналады. Енді судың молекулаларын өткізетін, одан ірірек қант мол-н өткізбейтін түбі жартылай өткізгіштен жасалған ыдысқа қант ерітіндісімен таза су құйылған екінші кеңірек ыдыстың  ішіне қойса, 1 жақты диффузия байқалады. Мұнда су мол-ы диффузияланады, әрі олар қанттың ерітіндісі құйылған кіші ыдысқа тез көшеді, кері өтуі баяуырақ болады. осының нәтижесінде қант ерітіндісінің концентрациясы кемиді. Осындай шала өткізгіш арқылы болатын, бір жақты диффузияны осмос деп атайды(грек.итеру, басу). Осмос қысымы ерітіндінің концентрациясына, температурасына тәуелді. 1886 жылы Вант-Гофф бұл тәуелділік, бұрын газдарға қолданылып жүрген Бойль-Мариот пен Гей-Люссак заңдарына өте ұқсас екендігін тапты. Р= cRT. Ерітіндінің осмос қысымы, сол еріген зат газ күйінде болып, осы температурада, ерітіндінің көлеміндегі көлем алып тұрғандағы туғызатын қысымына тең. Буының қысымы.Ерітінділердің бетіндегі буының қысымы сумен салыстырғанда едәуір төмен болуы- ерітінділердің негізгі қасиеттерінің бірі. әрбір сұйық белгілі темпе-да бетіндегі бумен тепе-теңдікте болады, яғни оның бетінен үзіліп шығып буға айналатын молекулалар саны будан қайтып сұйыққа қонатын молекулалар санына тең. Еріген зат еріткіштің бу қысымын төмендетеді. 1887 жылы француз физигі Рауль ерітінділермен жұмыс істей келе мынадай заң ашты: Электролит емес заттардың сұйық ерітінділерінің буының қысымының кемуі, еріткіштің кесімді мөлшерінде еріген заттың мөлшеріне пропорционал. Ерітінділердің қатуы және қайнауы. Әрбір таза заттың өзіне тән қату және қайнау температуралары болады. сұйықтың қату темп.д\з-оның сұйық және қатты күйлерінде бетіндегі буының қысымдары біріне- бірі тең болатын темп. Айталық 0º-та мұз бен сұйық судың бетіндегі буының қысымы тең болады. сондықтан 0° С таза судың қату темп. Сұйықтың қайнау темп.д\з- сұйық бетіндегі буының қысымы сыртқы атмосфералық қысымға теңесетін темп.;суды алсақ 100ºС-та оның буының қысымы 101,3 кПа, сондықтан 1атм қысымда, су 100°С-та қайнайды. Суда бір затты еріткенде бу қысымы кемиді. Ерітінділердің қатуу мен қайнау темп. өлшеп осы мәселенің сан жағын есептеген Рауль болатын. Оның эксперименттік қорытындылары Рауль (1887ж) заңы деп аталады.1. Қату темп-ң төмендеуі, еріткіштің сол салмақ мөлшеріндегі еріген заттың мөлшеріне пропорционал.2. Түрлі заттардың эквимолекулалық мөлшерлері бір еріткіштің бірдей етіп алынған мөлшерінде ерітілген болса, ол ерітінділердің қату темп-сы бірдей градус санына төмендейді. Мысалы, глюкозаның 0,1 молін (18г) 1000г суға ерітсек одан қату темп-сы  0,186ºС-қа төмендейді. Енді этил спиртінің 0,1 молін (4,6г) не қанттың 0,1 молін (34,2г) ерітсек, олар да ерітінідлерінің қату темп-н 0,186ºС-қа төмендетеді.        

• Әдебиеттер

 
Орыс тілінде: 

1.  
   Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия.- М, 2001.- 254 с.
2.  
   Ершов Ю.А. и др. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. – М.: В.Ш. 2003. -560с.
3.  
   Х.М. Рубина и др. Практикум по физической и коллоидной химии. - М., 2001. - 152 с.
4.  
   Глинка Н.Г. Общая химия.: Учебное пособие для ВУЗов/ пол редакцией В.А. Рыбиновича и др.-М.: Интегралл пресс. 2006.-740 с.
5.  
   Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. Т.1.-М.: ВШ, 2001-615 с.
6.  
   Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. Т.2.-М.: ВШ, 2001-559 с.
7.  
   Ершов Ю.А, Попков В.А. и тд. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М, 2003.