5 Билет

1. Химиялық тепе-теңдік. Тепе-теңдік константасы. Ле-Шателье принципі

Химиялық тепе-теңдік — бір немесе бірнеше қарама-қарсы жүретін қайтымды реакциялар жылдамдықтарының теңескен күйі. Қайтымды реакция аяғына дейін жүрмейді, ол басталғанда тура жүретін реакцияның жылдамдығы (v1) жоғары, кері реакция жылдамдығы (v2) баяу болады. Тура реакция жүрген сайын реакцияға алынған заттың концентрациясы азайып, v1 — жылдамдығы кемиді, керісінше, тіке реакциядан пайда болған өнімнің концентрациясы артып, v2 күшейеді. Біртіндеп екі реакция жылдамдығы теңеседі: v1=v2. Осындай жағдайды химиялық тепе-теңдік деп атайды. Тепе-теңдік орнағанмен қарама-қарсы бағытталған екі реакция да тоқтамай жүре береді. Егер сыртқы жағдай (қысым, концентрация, температура) өзгермесе реакция жылдамдықтары тең болып, химиялық тепе-теңдік орнаған қалпында қала береді, сондықтан оны жылжымалы немесе [динамикалық] тепе-теңдік деп те атайды. Реакцияласушы жүйенің бір тепе-теңдік күйден басқа басқа тепе-теңдік күйге ауысуын химиялық тепе-теңдіктің ығысуы дейді. Химиялық тепе-теңдік орнаған кездегі реакцияға қатысқан әр заттың концентрациясы тепе-теңдік концентрациясы деп аталады. Химиялық тепе-теңдікті сан жағынан сипаттайтын көрсеткіш тепе-теңдік константасы (тұрақтысы) (К) деп аталады:

aA+bB=pP+qQ,

мұндағы бас әріптер — заттардың формулалары, кіші әріптер — реакциядағы молекула сандарын көрсететін коэффициенттер. Тепе-теңдік константасы тура және кері реакциялардың жылдамдық константаларының (k1,k2) қатынасы деп те аталады:

K=k1/k2.

К — белгілі температурада тура реакция өнімдері мен реакциясы алынған заттардың мольдік көбейтінділерінің қатынасын көрсететін тұрақты шама. Тепе-теңдік константасының теңдеуі реакцияға қатысқан заттардың тепе-теңдік концентрацияларының бір-біріне тәуелділігін көрсетеді.

Ле-Шателье принципі

Әрекеттесуші заттардың концентрациясы, температурасы және қысымы өзгергенде хим. тепе-теңдіктің ығысу бағыты жылжымалы тепе-теңдік принципі немесе Ле Шателье принципі деп аталатын жалпы ережемен анықталады: тепе-теңдік күйіндегі системаға сырттан әсер етсе(концентрация, температура, қысым өзгерсе) онда қарама-қарсы екі реакцияның ішінен сол әсерді азайтатынының жүруіне көмектеседі.

2. Жоғарымолекулалық қосылыстар және олардың ерітінділері. Жалпы қасиеттері. Полимерлердің ісінуі және еруі. ЖМҚ ерітінділерінің тұтқырлығы

Жоғары молекулалы қосылыстардың қатарына м.с. 1 0мың миллионлаған к.б. дейін жететін қосылыстар жатады. Бұған белок, нуклеин қышқылдары, крахиал, каучук, жасанды смола, капрон, полиэтилен, нейлон т.б. Бұл қосылыстра екі үлкен топқа бөлінеді.

1.Табиғи жоғары молекулалы қосылыстар, яғни биосинтез және фотосинтез нәтижесінде түзілеті биополимерлер(ақуыз, крахмал, полисахарид)

2. жасанды немесе снтетикалық ЖМҚ, яғн полимеризация және поликонденсация

ЖМҚ ерітінділері. ЖМҚ нағыз және коллоидтық ерітінділер түзе алады. ЖМҚ ерітінділері өздігінен түзіледі және термодинамикалық тұраұты болады. Мысалы, ақсылдар изоэлектрлік нүктеде де (ξ=0) тұрақты.

Ерітінді сипаты ЖМҚтың ерітікішке ынтықтылығына байланысты. ЖМҚ полярлығы еріткіш полярлығымен сәйкес болса, нағызғ яғни молекулалық ертіндіт түзіледі(мысалы, агар-агар не желатин суда, ал каучук бейполяр еріткіштерде) . егер ЖМҚ мен еріткіш полярлықты сәйкес болмаса, онда зольдер пайда болады.

ЖМҚ ерітінділерінің тұрақтылығын жою үшін оларға сольватты қабатты үзетін заттар(электррлиттер) қосады. Еріткіш активтілігін төмендету үшін , мысалы, ақсылдың сулы ерітінісіне спирт, немесе каучуктың бензолдығы ерітіндісіне ацетон қосуға болады.

ЖМҚ-дың қасиеттері.

1. Мембрана арқылы өтпеуі;

2. Баяу диффузиялық жылдамдық;

3. Пептизация және коагуляция(электролиттердің қосылуы, температура)

Шын ерітінділермен ұқсастығы:

1. Гомогендәләгә яғни біртектілігі;

2. Тұрақтылығы;

3. ЖМҚ ерітндісі түзілуінің өз бетімен жүретіндігі;

4. Осы процестің қайтымдылығы.\

ЖМҚ ерітіндісінің ерекше қасиеттері:

1. Ісіну;

2. Тұтқырлығының жоғарылығы;

3. Кілегейлену;

4. Тұнбаға түсу;

5. Коацервация;

6. Денатурациялану;

Полимерлердің ісінуі және еруі. Полимерлердің еруі. Төмен молекулалық қосылыстар, мысалы, қант суда ерігенде екі компонент жанасқан кезде қант молекулалары су фазасына, ал су молекулалары қант фазасына енеді, яғни олардың молекулалық мөлшерлері бір – біріне жақын болғандықтан екі жақты диффузия жүреді.

Макромолекулалардың мөлшері еріткіш молекулаларының мөлшерінен мыңдаған есе үлкен. Сондықтан да олардың қозғалғыштығы өте аз. Полимер мен еріткіш молекулалары бір – біріне жанасқанда сұйықтың молекуласы полимер фазасының ішіне жылдам кіріп кетеді. Ал макромолекулалар бұл кезде еріткіштің фазасына еніп үлгермейді.

Поолимер еріген кезде негізінен еріткіш молекулалары полимерге бір жақты диффузияланады. Бұған біріншіден, еріткіш молекулаларының аса қозғалғыштығы себепші болса, екіншіден полимер макромолекулаларының текшелену тығыздығының босаңдау болуы ықпал етеді.

Макромолекулалардың арасынлда жылулық қозғалыстың әсерінен пайда болатын бос молекулааралық көлемге еріткіштің молекулалары сиып кете алады. Мұнда макромолекуланың есесіне келетін еріткіш әлі аз, яғни еріткіштің полимердегі ерітіндісі түзіледі. Еріткіш молекуласының бір жақты қозғалып, макромолекулалардың арасына енуінен полимер ісінеді. Бұл кезде полимердің көлемі әрдайым өседі, ал барлық жүйенің көлемі (полимер – еріткіш) әдетте азаяды. Ісінген кезде жүйе көлемінің азаюын концентрация деп атайды.

ЖМҚ ертінділерінің тұтқырлығы. Тұтқырлық не ішкі үйкеліс деп ортаның қарсылық жасау шамасын айтады.

Тұтқырлықты өлшеу- макромолекула қасиеттерін зерттеудің қарапайым және тиімді әдісі. Оның бағалығы; биополимерлердің солекулалық массасын М анықтауға мүмкіндік береді.

И. Ньютон сұйықтықтың ламинарлы қабат бойымен ағысы үшін мына байланысты анықтады:

F=ɳ S

Мұндағы, F- сұйықтық қабаттарының өзара ығысуын туғызатын тангенциалды жанама күш; ɳ-динамикалық тұтқырлық коэфиценті; - ағу жылдамдығының градиенті; S- ығысу өтетеін қабат ауданы. Аққыштық (ɸ) ɳ-ге қарсы шама.

Салыстырмалы тұтқырлық былай өрнектеледі:

ɳ=

мұнда, ɳ- ерітіндінің және таза еріткіштің тұтқырлығы, ал t- сәйкес ағу уақыттары.

Меншікті тұтқырлық салыстырмалы тұтқырлықтың бір санына қатысты артуын көрсетедеі.

ЖМҚ ерітінділері тұрақтылығының бұзылуы. ЖМҚ тұздау ЖМҚ ерітіндііне бейэлектролит қосып, бөліп алу. ЖМҚ ісінуіне иондар әсерінің тиотроптық қатары тұздау эффектісі бойынша кері ретке ие. Ең төмен тұздау эффектісін жұмсақ негіздер- катиондар көрсетеді, олар әлсіз гидраттанады және полимер молеклаларында жақсы адсорбацияланды.

ЖМҚ ерітінділіерінің тұтқырлығы полимер лиофильдігі кемігенде төмендейді.

Лиофильдік ЖМҚ сулы ерітінііне полимер нашар еритін еріткішті қосқанда төмендейді, мысалы, этанол желатинді тұздайды.