1билет

1.Химиялық темодинамика пәні. Неізгі термодинамикалық түсініктер. Энергия және олардың түрлері. Жүйенің ішкі энергиясы. Энтальпия. Жұмыс және жылу. Термодинамиканың бірінші заңы Химиялық термодинамика-химиялық реакция кезінде байқалатын энергияның бір түрден екінші түрге айналуын,реакиялардың бағытын және олардың осы жағдайда өздігінен жүру шегін,сонымен қатар химиялық тепе теңдіктің болу жағдайларын анықтайды. Негзгі түсініктер:

Жүйе деп қоршаған ортадан ойша бөлініпн алынған және онымен әрекеттесуде болатын дене не денелер тобын айтамыз. Қоршаған ортамен әрекеттесуіне байланысты жүйелер:

1.Оқшауланған жүйе-Қоршаған ортамен зат және энергия алмаспайды.(дьюар қабырғасына су буы)

2.Жабық жүйе-қоршаған ортамен тек энергия алмасып бірақ зат алмаспайды.(аузы жабық колбаға құйылған су)

3.АшыҚ жүйе-қоршаған ортамен зат та энергия да алмасады(ашық ыдыстағы су)

Жүйе күйі-берілген уақыт мезетіндегі жүйе ие бола алатын физикалық химиялық қасиеттердің жиынтығы.Жүйе күйін сипаттайтын темодинамикалық параметрлер:

1.Негізгі параметрлер-жүйенің әртүрлі қасиеттерін сипаттайды.температура көлем қысым концентрация.

2.Қосымша параметрлер немесе күй функциялары олардың көмегімен жүйе күйін тікелей сипаттай алмаймыз,бірақ бұл шамалардың өзгерістері арқылы процестік жүру мүмкіндігі оның бағыты тепе теңдік күй туралы процестік жүру жағдайына байланысты толық мағлұмат алуға болады.(ішкі энергия,энтропия,энтадьпия,гиббс энергиясы)

Жүйе құрайтын фазалар бірдей агрегаттық күйде болса - біртекті (гомогенді), ал әртүрлі күйде болса - әртекті (гетерогенді) деп бөлінеді. Жалпы термодинамикалық жүйе тыңғылықты сипаттау үшін, оның физикалық - химиялық қасиеттерінен, яғни көлемі, қысымы, температурасы, химиялық құрамы және т.б. хабардар болуымыз керек. Осы орайда өзімізге таныс күй теңдеулерінің тәуелділігінен өзара байланыста болатын шамалар туралы дәйекті ұғым алуымызға мүмкіндік туындайды. Аталған күй теңдеулерінде кездесетін айналмалылар күй шамалары (параметрі) деп аталынады. Кез-келген күй шамаларыныц өзгepici термодинамикалық құбылыс (процесс) деп аталынады да күй шамасының тұрақтылығына қарай төмеңдегіше жіктелінеді:  р = const – изобарлы, V = const – изохорлы, Т = const – изотермиялы, Сыртқы қоршаған ортамен жылу және зат алмаспай жүретін құбылыс – адиабатты деп аталып pV^γ = const теңдеуімен өрнектеледі. Мұндағы γ – адиабата көрсеткіші және бұл құбылыс оқшауланған жүйелерде орын алады. Энергия(гр. energeіa – әсер, әрекет) – материя қозғалысының әртүрлі формасының жалпы өлшеуіші. Энергия екіге бөлінеді: потенциалдық және кинетикалық энергия.

Потенциалдық энергия денелердің немесе дене бөліктерінің өзара алмасуынан пайда болады. Кинетикалық энергия дене қозғалысқа түскенде пайда болады.

Ішкі энергия- жүйенің толық эенргиясы ондағы барлық бөлшектердің ( атом, молекула, ион және т.б ) потенциалдық және кинетикалық энергияларының қосындысы. U = E k + E pot Энергияны сипаттау үшін жұмысын, жнергиясын өлшеп беруіміз қажет. Энтальпия - Термодинамикалық функция , изобаралық – изотермиялық ( энергия қоры) жағдайдағы жүйенің энергетикалық күйін сипаттайды. H = U + p V Жүйе бір күйден екінші күйге өткенде H өзгерісін анықтауға болады. H= H2-H1 Термодиннамика бірінші бастамасы Q= U +A Жүйе келтірілген жүй оның ішкі энергиясын арттыруға және сыртқы жұмыс жасауға жұмсалады. І бастамасы : жылулық құбылыстармен жүретін үдерістер үшін энергия сақталу заңының бір көрінісі. Жұмыс -жүйенің сыртқы параметрлерін өзгерту арқылы алынған немесе берілген энергия көрсеткіші.

Термодинамиканың бірінші тануының негізгі түрі былай айтылады:

1. Түрлі энергиялар бір-біріне тең эквиваленттілік қатынаста айналады.

2. Оңашаланған күйде энергияның әр түрінің қысымы өзгермейді.

3. Бір түрден екінші түрге айналғанда энергия жоғалмайды да, жаңадан пайда болмайды.

4. Жұмысты жоқтан шығаратын машина жасау мүмкін емес.

2.  VIII B тобының d элементтері. Темір кобальт қосылыстарының химиялық қасиеттері. Тірі организмдегі мөлшері және биологиялық әсері. D-элементтердің химиялық сипаты сыртқы электрон қабатында 2s электрон (кейде 1s электрон) болатын атомдардың электрондық құрылысымен анықталады. Кезекті электрондар сыртқы электрондық қабаттан санағанда ішкері екінші қабатқа түсіп, d-деңгейшені толтырады. Бұл элементтер атомдардың сыртқы электрондары ядромен әлсіз байланысқан, оған иондану энергиясы шамасының төмендігі айғақ. Сондықтан d-элементтер химиялық реакцияларда металдар сияқты оң тотығу дәрежесiн көрсетеді. Периодтарда d-элементтер типтік металдар мен типтік бейметалдар арасында орналасқандықтан, оларды ауыспалы элементтер деп атайды. Ауыспалы элементтердiң периодтарында реттік нөмірі өскенде сыртқы электрондық кабаттың кұрылысы өзгермейдi (сыртынан санағанда d- деңгейімен электрондар саны ғана өзгередi). Нәтижесiнде бұл элементтердiң қасиеттері негiзгi топша элементтеріне қарағанда аз өзгередi. Топтарда косымша топша элементтерiнiң металдық қасиеттері реттік нөмірі өскенде кемидi де, V жене VI период металдарының қасиеттерінде бiршама ұқсастықтар байқалады. Ауыспалы элементтердiң атомдары химиялық байланыс түзу үшiн сыртқы деңгейдегі электрондарды ғана емес, сонымен бiрге d-электрондар мен сырттан санағанда екiншi деңгейдің бос орбитальдарын пайдаланады. Сондықтан оларға ауыспалы тотығу дәрежелерi және әртүрлi оксидтер, гидроксидтер және басқа қосылыстар түзу тән. Бұл кезде қосылыстарда d-элементтерi жоғары тотығу дәрежесiн көрсетеді, тура осындай тотығу дәрежесiн көрсететін негiзгi топшалардағы бейметалдардың қосылыстарына өте ұқсас болады. Маңызды d-элементтер: мыс, мырыш, хром және темір .^[1] VIII B тобының жеңіл элементтері- темір, кобальт пен никель – темір муыстастығына біріктіріледі. Бұл элементтер бір-біріне өздерінің ауыр аналогтарына қарағанда жақынырақ келеді.   Темір (лат. Ferrum)^[2] — Менделеевтің Периодтық кестесінің 4-ші периодының 8-ші қосымша тобындағы химиялық элемент; Алюминийден кейін жер қабатындағы ең кең таралған металл. Металдар қатарына жататын химиялық белсенді элемент. Темір екі жағдайда кездеседі. Оның бірі — жердің өзінен пайда болған жерлік (теллурлық ) темір, екіншісі — аспаннаң метеорит түрінде жерге түскен космостық темір.Рет нөмірі - 26, атомдық массасы - 55,847

Химиялық қасиеттері

• Темір атомының құрылысы: 26 электрон, 26 протон, салыстырмалы атомдық массасы 56, 30 нейтрон, 4 электрондық қабат, 2) 8) 14) 2),

• Электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2

• Тотығу дәрежесі 0,+2,+3, кейде +6; тотықсыздандырғыш болып табылады.

• Жай заттармен және күрделі заттармен реакцияға түседі. Таза темір магниттелуге, тез магниттік қасиеттерін жоюға бейім. Сондықтан оны трансформаторлар, электромоторлар, электромагниттер, және микрофон мембраналарын жасауға қолданады. Темір көбінесе болат және шойын құймалары түрінде пайдаланылады. Биологиялық маңызы : Бұл элементтің рөлі денсаулық үшін өте зор. Егер темір жетіспесе, баршамызға белгілі анемия немесе қаназдық ауруы пайда болады. Бұл элементтің ағзадағы тәуліктік мөлшері — 11-30 мг. Адам қанында 3 грамға жуық темір бар. Оның мөлшері көрсетілген шамадан төмен болса, қанның қызыл жасушасының, яғни, гемоглобиннің түзілуі бұзылып, тыныс алу қызметі нашарлайды. Темір ағзаға сырттан түседі, тамақтың құрамындағы темір ионы он екі елі ішектің жоғар-ғы бөлігінде қанға сіңеді. Темірдің ағзаға дұрыс сіңбеуі асқазандағы тұз қышқылының жетіспеуінен немесе темірдің ақуызбен байланысының нашарлауынан болады. Ал тұз қышқылының жетіспеуінің өзі бауыр мен өт жолдарының дұрыс қызмет атқармауынан деуге болады, яғни, оларда әр түрлі тұздар тас түрінде жиналады. Тастардың пайда болуы топырақ пен судың және қоректің сапасына байланыс-ты екендігі түсінікті.

• Темір жетіспеген кезде тері бозарады, тырнақ жұмсарады, әрі тез сынады, ауыз қуысы және ас-қазанның сілекейлі қабаты бүлінеді.

• Темір жұмыртқаның сарысында, қарақұмықта, грек жаңғағында, күнжіт, фасоль, өрікте, мейізде көп болады.

• Адам денесінде темір құрамы 3 - 7 гр дейін (ткань, қан, ішкі органдарда) болады. Темір біздің организмге тамақ арқылы келеді. Ересек адамның тәулік қажеттілігі 11 - 30 мг құрайды.

• Бұлшықет ақуызы – миоглобин, құрамында Fe+3 катионы етке қызғылт түс береді. Қан белогы – гемоглобин, құрамында Fe+2 катионы, қанға қызыл түс береді, сүйек кемігінде түзіледі.

• Темір барлық жасыл өсімдіктер құрамына кіреді, хлорофилл түзуге, тыныс алуға қатысады.

КОБАЛЬТ, Co – элементтердің периодтық жүйесінің VIII тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмері 27; атомдық массасы 58,933. Кобальт – күміс түсті ауыр металл, балқу t 1494°С; қайнау t 2960°С; тығыздығы 8,9 г/см3. Табиғатта тұрақты 2 изотопы (59C^o және 57C^o) және бір радиоактивті 60Со изотопы (жартылай ыдырау периоды 5 жыл) бар. Химиялық қасиеті : Таза түріндегі кобальт - қызылдау түрі бар қатты ақ металл, ол мұнымен қатар соққыланғыш, созылғыш және магнитті. Табиғи кобальт тұрақты бір изотопты Со тұрады, ал жасанды жолмен алынған радиобелсенді изотоптардың маңыздысы СО. Осының негізінде біраз аспаптар құрастырылған, өйткені ол күшті ү- сәуле шығарғыш. Бұл изотопты медицинада әсіресе зиянды ісіктерде анықтау және емдеу үшін пайдаланады. Кобальт химиялық белсенділігі бойынша темірден гөрі әлсіздеу. Өзінің қосылыстарыңда +2 және +3 валенттілік көрсетеді. Алдын ала ұнтақтадалған кобальт қыздырғанда өздігінен тұтануы мүмкін. Ол көміртекпен, кремниймен, бормен бірге балқытылғанда карбитті,силицитті және боридті түзеді. Гологендермен жеңіл әрекеттеседі, бірақ оттекпен тек 300 C тотығады. Кобальт сілтілермен іс жүзінде әрекеттеспейді, ал сұйытылған қышқылдарда (тұз, және күкірт, азот және қымыздық) бау ериді. Салқында концендірленген күкірт және азот қышқылдары металлды пассивтендіреді ал қыздырса реакция жеңіл жүреді: С о +4НNO3 () = C(NO3)+ 2NO2+ 2H2O Кобальт сульфиді СоS – іс жүзінде суда ерімейтін, қара тұңба. 2билет

1. Термодинамиканың екінші заңы. Энтропия. Химиялық реакцияның бағытын анықтайтын термодинамикалық факторлар. Гиббстің бос нергиясы.

dS ≥ dQ/T.    

 теңдеу термодинамиканың 2-ші бастамасының аналитикалық теңдеуі. Осы теңдеуге байланысты термодинамиканың 2-ші бастамасының анықтамасы: жүйенің экстенсивті қасиеті (күй функциясы) – энтропия, дифференциал кезінде қайтымды тепе-тең процесте элементарлы келтірілген жылуға, ал өздігінен қайтымсыз жүретін процесте одан үлкен болатын шама. - Энергияның бір бөлігі ғана өзгеруге және пайдалы жұмыс жасауға қабілетті, ал екінші бөлігі байланған күйде болады, яғни құнсызданады; - Оқшауланған жүйелерде тек энтропияның өсуімен жүретін үдерістер жүре алады және олар өздігінен тек берілген жағдайда энтропиясы максимал болатын.

Энтропия – жүйенің  реттілік өлшемі. Энтропия мәні жоғары болған сайын, жүйе соғұрлым ретсіз, энтропия мәні төмен болған сайын, соғұрлым жүйе ретті және құрылымданған болады. Оқшауланған жүйеде (қоршаған ортамен энергия алмаспайды) тек энтропия өсетін процестер жүреді.

Энтропия – экстенсивті шама (ол жүйенің массасы мен көлеміне пропорционал) және жылусыйымдылық факторы. Көлем өзгермей ұлғаю жұмысы да болмайды (δW = PdV), жылу тасымалданбаса, энтропия да өзгермейді

 δQ = TdS.     

 Энтропия  процестің бағыты мен шегін анықтайды. Қайтымсыз процесте жүйе мен сыртқы орта әрекеттесу нәтижесінен пайда болған жылумен қатар жүйеде δQ’ қосымша энергия пайда болуынан жүйенің ішінде өздігінен өзгерістер болады. Ішкі жүйеде қайтымсыз процестің өтуіне себеп болған бұл жылуды Клаузиус компенсацияланбаған жылу деп атайды. Қайтымсыз процеске термодинамиканың екінші заңы төмендегідей жазылады

 dS = dQ/T + δQ’/Т,       Термодинамикалық жүйенің күйін анықтайтын шаманың бірі энтропия болып табылады. Энтропия зат молекулаларының қозғалысының тәртіпсіздігінің мөлшері болып табылады. Өлшем бірлігі 

мұндағы:  - күй ықтималдығы.

.

Қайтымды тұйық процесте энтропиялық өзгерісі нольге тең. Гиббс бос энергиясы Жекеленген жүйелерде химиялық реакция кезінде энтропияның өзгеруі реакцияның қайтымды не қайтымсыз екенін болжауға мүмкіндік береді. Егер химиялық өзгерістер өздігінен жүретін болса, энтропияның шамасы оң , ал химиялық реакциялар қайтымды болса, онда энтропия нольге тең болады. Химиялық үдерісте 1 мезгілде екі тенденция орын алады : энтальпия төмендейді ( бөлшектердің іріленуге ұмтылуы) және энтропия өседі ( бөлшектердің ыдырауға ұмтылуы ) Тұрақты қысым және температура кезінде бір-біріне қарама-қарсы екі тенденцияның қосындысы изобаралық-изотермиялық потенцияалдар G өзгеруін сипаттайды. G = H ушб – T* S ушб 2. Адам ағзасындағы макро және микроэлементтер. Адам организміндегі мөлшері және биологиялық ролі. ПЖ І А және ІІ А топтарының s- эленменттері . Тірі организмдегі мөлшері және биологиялық әсері. 1. Макроэлементтер. ( оттек, сутек, көміртек, азот , фосфор , күкірт, кальция, магний, натрий және хлор) ағзалардағы мөлгері 10 % жоғары болады. 2. Микроэлементтер ( йод, мыс , мышьяк , фтор, бром , стронций, барий , кобальт ) ағзадағы мөлшері 10 – 15 %

Сілтілік металдар І топшада орналасқан: литий Li, натрий Na, калий К, рубидий Rb, цезий Cs, франций Fr. Франций - радиобелсенді элемент. Олардың валенттілік электрондарының жалпы формуласы ns¹ (n = 2-7). Олардың топтық атауы - сілтілік металдар — сумен әрекеттескенде күшті негіз - сілті түзуіне байланысты қойылған .

Сілтілік металдарда валенттілік электрондары s-деңгейшесінді орналасқан, сондықтан оларды s-элементтері деп те атайды. S элементтері қалыпты жағдайда кристалдық күйде болады, басқа металдарға қарағанда тығыздықтары төмен (27-кесте). Литий, калий және натрий судан жеңіл (0,53 - 0,86 г/см3), сондықтан су бетінде қалқып жүреді. Олардың балқу және қайнау температуралары төмен, бұл олардың кристалдық торларындағы металдық байланыстың әлсіз болуынан. Бұл металдар және олардың қосылыстары жалын түсін төмендегідей өзгертеді: литий — кармин қызыл, натрий - сары, калий - күлгін түске бояйды.

Бұл элементтердің сыртқы электрондық қабаттарында тек бір ғана электрондары бар, оларды оңай беріп жіберіп, өзінің алдында тұрған бекзат газдардың аяқталған электрондық құрылысын қабылдайды. Қосылыстарында үнемі бір валентті, тотығу дәрежелері -0, + 1, күшті тотықсыздандырғыштар. Тотықсыздандырғыштық қасиеттері топ бойынша жоғарыдан төмен қарай артады, себебі атом радиустары осы бағытта өседі. Литий сумен енжарлау, ал натрий белсендірек, калий шабытты әрекеттессе, рубидий қопарылыс бере реакцияласады. Бұл элементтердің оксидтері – негіздік оксидтер, ал гидроксидтері суда жақсы еритін сілтілер, олардың қасиеттері жоғарыдан төмен қарай артады.  ІА – топтың негізгі топшасындағы – литий, натрий, калий, рубидий, цезий және франций сілтілік металдар деп аталады, электрондық конфигурациясы – nS1. ІІА топтың негізгі топшасындағы кльций, стронций, барий және радий сілтілік жерметалдар деп аталады, электрондық конфигурациясы – nS2. ІА – элементтерінің сыртқы электрондық қабатында бір S1-электрон ядромен әлсіз байланысты болатындықтан, оны беріп жіберіп, күшті тотықсыздандырғыщ қасиет көрсетеді: Барлық қосылыстарында иондық байланыс түзеді және тотығу дәрежелері тұрақты +1-ге тең болады. ІІА-элементтерінің сыртқы электрондық қабаттарында жұптасқан екі S-электрон болады (nS2), қоздырғанда бір электрон басқа р-орбитальға ауысып, тұрақты +2 тотығу дәрежесін көрсетеді. Сілтілік жерметалдар да күшті тотықсыздындырғыштар, бірақ сілтілік еталдарға қарағанда активтіктері төмен, радустары кіші және иондану энергиялары жоғары. Жоғарыдан төмен қарай топ бойынша сілтілік және жер сілтілік металдаожың негіздік, тотықсыздандырғыш қасиеттері артады. Сілтілік және жерсілтілік металдар активті болғандықтан жер қыртысында тек қосылыс түрінде кездеседі.

ІА  тобындағы s-элементтер негізінде жасалған дәрілік препараттар медицинада қолданылады.

1. Li₂CO₃ – литий карбонаты. Әр түрлі жүйке ауруларын емдеуде қолданылады.

2. NaHCO₃ – натрий гидрокарбонаты – асқазан сөліндегі тұз қышқылын тез арада бейтараптандырады.

3. Na₂SO₄ ^/. 10H₂O – натрий сульфатының декагидраты – ішті жүргізетін зат ретінде қолданылады.

4. Na₂B₄O₇ ^. 10H₂O – натрий тетраборатының декагидраты – шаюда, жағуда, антисептикалық зат ретінде қолданылады.

7. NaI – натрий иодиді – иод препараты сияқты эндемиялық жемсау ауруында қолданылады.

8. KCl – калий хлориді – ағзада электролит алмасуы бұзылғанда, сонымен қатар жүрек соғысы бұзылғанда қолданылады.

9. КІ – калий иодиді – иод препараты сияқты жемсау ауруына қарсы қолданылады.

10. KMnO₄ – калий перманганаты – жараларды жуудағ тамақ және ауызды шаюда антисептикалық препарат ретінде қолданылады.

Берилий. Берилийдің қосылыстары улы. Оның ішінде берилийдің ұшқыш қосылыстары және шаңдағы берилий қосылыстары улы болып келеді. Қоршаған ортада мөлшері аз болса да, бериллоз (берилді рахит) ауруына әкеліп соқтырады.

Магний. Салмағы 70 кг адам ағзасында 42 г магний болады, оның жартысынан көбі сүйек ұлпаларында болады. Адамға күніне шамамен 400 мг магний керек. Магний фосфат түрінде сүйек және тіс ұлпаларында болады. Сүйектегіден басқа магний жасушалар ішінде болады

 Кальций. Бұл адам ағзасында көптеу таралған элементтердің бірі. Салмағы 70 кг адам ағзасында кальцийдің 1700 г болады.Кальций сүйек ұлпасының басты элементі, қан ұю механизмдеріне қатысады, ағзадан  ауыр металдардың бөлініп шығуына  жағдай жасайды, антиоксиданттық қызмет атқарады.Кальцийдің  ағзада болатын негізгі массасы сүйектер мен тісте болады. Сүйек құрамына термодинамикалық және кинетикалық тұрақты кальций фосфаты жіне кальций гидроксидінің фосфаты (Са₅(РО₄)₃ОН) кіреді. Сүйек құрамынан басқа 1%кальций жүрек тамырлары мен жүйке жүйелерінің жұмыс жасауда маңызы зор.Кальций жетіспеушілігі гипертоникалық кризиске, жүктілік токсикозына шалдықтыруы  мүмкін, холестериннің қандағы деңгейін жоғарылатады, сүйектердің механикалық  мықтылығын төмендететін остеопорозды дамытуы, жүйке жүйесінің қозуын жоғарылатуы, шашты түсіруі мүмкін.

Барий. Барийдің биогенді маңызы аз зерттелген. Суда және қышқылдарда еріген барий тұздары улы болады. Қышқылдар мен суда ерімейтін күкіртқышқылды барий рентген сәулелерін жақсы жұтады, сондықтан оны асқазан мен ішекті зерттеуде қолданады.

Стронций. Жануарлар мен адамдар ағзасында стронций сүйек ұлпаларында жиналады және сүйектің сынғыштығына «стронцийлі рахиттің» пайда болуына әкеледі. Сүйектен стронцийді шығару мүмкін емес.