2. Коллигативті қасиеттер. Қату температурасының төмендеуі. Эббулоскопия.

Коллигативті қасиеттері дегеніміз салыстырмалы сипаттамалыр еріген заттың табиғатына тәуелсіз, тек бөлшектердің санына тәуелді қасиеттері:

Ұшқыш ертікіштердегі бейэлектролиттердің сұйылтылған ерітінділерінің 4 қасиеттерін дәстүрлі түрде олардың коллигативтік қасиеттерін біріктіреді: - Осмостық қысым құбылысы;

• Еріткіш бу қысымының төмендеуі: - Ерітіндінің қайнау темп жоғарылауы; - Ерітіндінің қату темп төмендеуі Бұл қасиеттерді коллигативтік ( яғни ұжымдық деген мағына ) қасиеттер деп атайды , өйткені олар еріген бөлшектердің табиғатта емес , еріген заттың ерітіндідегі бөлшектерінің санына ( К) байланысты. Қату температурасының төмендеуі Сұйықтық әрқашан оның бетіндегі бу қысымы оған сәйкес қатты фазаның қаныққан бу қысымына тең болғанда кристалданады ( қатады ) Еріген затты қосқан кезде еріткіштің қату темп-сы төмендейді. Сұйылтылған ерітіндінің қату тем-сының төмендеуі ерітіндінің молярлық концентрациясына тура пропорционал . T қату ушб = kc = k mзат * 1000/ M * m еріткіш К- пропорционалдық коэфф ( криоскопийлық ) С- молярлық конц Криоскопия M = k* ортасы m зат1000 / T ушб қату* mеріткіш Эбулоскопия- ерітінділердің қайнау температурасын өлшеу процесі, олардың ерітіндісімен салыстырғанда қайнау температурасының жоғарылауына негізделген. Еріткіштің молекулалық салмағын, еріткіштің белсенділігін, диссоциация дәрежесін (немесе изотоникалық коэффициентті) анықтау үшін қолданылады.

Сұйықтықтың қайнау температурасы сұйықтықтан жоғары бу қысымы сыртқы қысымға тең болатын температурасы болып табылады. Сонымен қатар, ұшпа емес заттың ерітіндісінен жоғары бу қысымы толығымен еріткіштің бу қысымымен анықталады және Raoult заңына сәйкес теңдеу арқылы көрсетілуі мүмкін: p1= p1 0 * x1 M = k ортасы * mзат 1000 / Tқайн үшб m еріткіш

7 билет 1. Ертінділер-физикалық-химиялық жүйелер. Еру процесінің механизмі және термодинамикасы. Газдардың сұйықтарда ерігіштігі. Генри заңы, Сеченов заңы. Физикалық химия зат құрылысының заңдылығын, химиялық жүйедегі тепе-тендікті, тепе-тендіктегі бір күйден екінші күйге ауысу мүмкіндігін көрсететін заңдылықты және химиялық түрлену құбылысын зерттейді. Физикалық химия бірнеше тарауға бөлінеді: • Зат құрылысы; • Химиялық термодинамика; • Ерітінділер; • Физика-химиялық анализ; • Электр химиясы; • Катализ және химиялық кинетика. Физикалық химия пәнінің химия өнеркәсібі мен ғылыми зерттеу саласындағы мамандар химиктер, химик-технологтар даярлауда алар орыны ерекше. Ерітінділердің физикалық теориясы. ХІХғ – ң соңында ерітінді физикалық түзіліс, онда еріткіш пен еріген зат арасында ешбір әрекеттесу жоқ деп есептелді. Ерітіндінің түзілуін еріткіштің енжар ортасында еріген зат бөлшектерінің таралуымен түсіндірген. Кейін келе бұл теория тек идеалды ерітіндінің тәртібін ғана сипаттайтыны белгілі болады (мысалы, көптеген газ ерітінділері), онда еріген зат бөлшектерімен еріткіш бөлшектері өзара ешбір әрекеттеспейді. Бұл теорияны Я.Вант – Гофф, С.Аррениус, Оствальд т.б. ғалымдар жақтады.  Ерітінділер— кем дегенде екі құрамдас бөліктерден тұратын құрамы өзгермелі гомогенді (біртекті) жүйелер. Ерітінділер газ тәрізді, сұйық және қатты болуы мүмкін. Олардың ішінде жан-жақты зерттелгені және жиі қолданылатыны сұйық, әсіресе, сулы ерітінділер. Сондықтан тұрмыста ерітінділер деп, көбінесе, сұйық күйдегі молекула-дисперстік жүйелерді айтады. Ерітінділердің құрамы құрамдас бөліктердің конценрацияларымен сипатталады. Ерітінділер қаныққан, қанықпаған және аса қаныққан деп бөлінеді. Ерітінділердің химиялық теориясы. Д.И.Менделеев ерітінділерді зерттеуге 40жылдай ғылыми жұмысын арнаған оның ерітінділердің химиялық теориясы 1887ж жасалды және экспериментпен бекітілді.  Бұл теорияның негізгі шарты: 1. Еру – ол, физика – химиялық күрделі процесс, оған энергияны жұмсауды талап ететін (∆H>0), бөлінуімен (∆H2<0) байланысқан, еріген заттың молекуласы мен еріткіш молекуласының әрекеттесуі енеді. 2. Еру процесі экзотермиялық (мысалы, суда NaOH H2SO4 ерігенде), эндотермиялық (мысалы, суда NH4NO3 ерігенде) болуы мүмкін. Зат ерігенде бөлінетін жылуды еру жылуы деп атайды. 3. Еріткіш пен еріген заттың химиялық әрекеттесуі нәтижесінде сольваттар немесе гидраттар (егер су еріткіш болса) түзіледі. Құрамында су молекуласы болатын кристалды заттарды криссталлогидраттар деп атайды. Еру процестері кейде жылу бөліну арқылы жүрсе, енді бірде жылу сіңіру арқылы да жүреді, яғни зат қыздырганда ғана ериді. Еру процесінің механизмі және термодинамикасы.

Еру өздігінен жүретін үдеріс болып табылады. Тепе- теңдік жағдайына жеткеннен кейін түзілетін ерітінділер, егер жүйені оқшауланған деп қарастырсақ, термодинамикалық тұрақты болып қалады. Мұндай ерітінділердің қасиеттері олардың алыну жолына тәуелді болмайды. Еруді 2 үдерістің жиынтығы деп қарастыруға болады : бастапқы заттардың құрылымдарының бұзылуы және ерітіндіге тән жаңа құрылымының түзілуі. Бірінші үдеріс- кристалдық тордың бұзылуы немесе химиялық байланыстардың үзілуі – энергияны сіңіру арқылы жүреді. Екінші үдеріс- сольваттардың түзілуі- жнергияны бөле жүреді : энтальпияның қосынды өзгерісі әрбір үдерістің қосатын үлесімен анықталады. Кез-келген физикалық-химиялық үдеріс сияқты тепе-теңдітің орнауымен аяқталатын еру үдерісін термодинамиканың екінші бастамасы бақылайды.

Газдардың сұйықтарда ерігіштігі

• Газдың суда ерігіштігі. Газдың сумен жапсарласуы барысында оның сол суда еру қабілеті. Мұның нәтижесінде су мен газ тепе-тең жағдайға шейін жетуі мүмкін. Газдың суда ерігіштігі қысым өскен сайын, ал судың минералдану дәрежесі азайған сайын арта түседі.

Газдың (табиғи көмірсутектік) мұнайда ерігіштігі. Табиғи көмірсутектік газдың нақтылы термобаралық жағдайларда мұнайлы қойнауқатта біртекті сұйық жүйе қалыптастыру қабілеті. Кәсіптік геологияны көбінесе кенорынды игеру барысындағы мұнайдың газдан арылу процестері қызықтырады. Алайда Газдың (табиғи көмірсутектік) мұнайда ерігіштігі мөлшерін білу де қажет-ақ, себебі ол қойнауқаттық мұнайдың көлемдік коэффициентін анықтау, қойнауқатты газбен тоғыту мәселелерін шешу, қойнауқатқа әсер ету процесін игерудің кешеуілдеуі салдарынан бөлініп шығатын газды еріту шараларын күн тәртібіне қою барысында керек болады. У. Генри заңы бойынша  сұйықтың көлем бірлігіндегі еріген газдардың массасымен сипатталатын газдардың тұрақты  температурадағы  ерігіштігі (рж) оның ерітінді бетіндегі  парциальды қысымына (рz) тура пропорционал.

Р(ж)=К р(z)

У. Генри заңы сұйытылған ерітінділер үшін, газдардың парциальды қысымдары аз болғанда және газ бен  еріткіш химиялық әрекеттеспейтін (идеал) ерітінділер үшін қолданылады. Нақты (реальные) газдар Генри заңына онша бағынбайды.

 У. Генри заңы бойынша егер белгілі бір сұйық белгілі бір температурада концентрациясы ұзақ уақыт өзгермейтін белгілі бір газбен қанықса, сұйықтың беткейінде осы газдың газ-қаныққан ерітінді тепе-теңдігіне сәйкес келетін парциальды қысымы пайда болады.

Парциальды қысым жоғарылайтын болса, газ абсорбацияланады, қарама-қарсы парциаль қысым төмендесе, газ десорбацияланады.

Орыс ғалымы, физиолог И.М. Сеченов газдардың судағы және электролиттегі ерігіштіктері арасындағы байланысты ашты:

S=Soe –кс ; ℓn  =КС.

So – газдың судағы ерігіштігі

S – газдың электролиттегі ерігіштігі

С – еріген заттың концентрациясы

Электролиттер газдардың  ерігіштігін төмендетеді.

Генри және Сеченов заңдары  адам ағзасындағы газдардың сыртқы ортамен алмасуын түсіндіреді.

Адам қысымы жоғары ортада болғанда, қан және ұлпалар азотпен (аздап СО2-мен) қанығады, ал қысымы төмен ортаға ауысқанда, артық мөлшерде еріген газдар сыртқа шыға бастайды және олар қаннан өкпе арқылы шығып үлгермейтіндіктен, газды тығындар пайда болып, қан капиллярларының жарылуына әкеледі, тері астындағы майлы жасушалықтарда, сүйектерде, буындарда, сүйек кемігінде және жүйке жүйесінің ұлпаларында газды көбікшелер жиналады.

  2. Коллоидты ерітінділердің электрлік қасиеттері. Электр өрісіндегі дисперсті фаза бөлшектерінің қарама-қарсы зарядталған электродқа қарай қозғалысын электрофорез дейді . Сұйықтық кезекті диафрагмаллар және тар капиллярлар арқылы тасымалдану құбылысын электросмос дейді. Коллоидтық химия пәні Коллоидтық химияны беттік құбылыстар және дисперсті жүйелер туралы ғылым деп атауға болады. Жоғарыда айтқандай, беттік қабаттағы молекулалар ерекше қасиеттерге ие болып, жүйенің күйін анықтайды.  Коллоидты ерітінділердің молекулалық-кинетикалық қасиеттері Молекулалық - кинетикалық теория молекулалардың өздігінен қозғалу заңдылықтарын зерттейді. Ерітіңділердің кейбір қасиеттері осы қозғалыспен анықталады, демек, бұл қасиеттер химиялық құрамға енеді, бірлік колемдегі немесе массадағы кинетикалық бірліктер - молекулалар санымен анықталады. Мұндай колдигативті қасиеттерге осмос қысымы, диффузия, бу қысымының, қайнау немесе қату температураларының өзгеруі жатады. Коллоидтық жүйелердің молекулалық - кинетикалық қасиеттері бойынша нағыз ерітінділерден ерекше айырмашылығы жоқ. Ерітіндіде жүзгін күйінде болатын бөлшектер үздіксіз тәртіпсіз қозғалыста болады. Коллоидты бөлшектердің өлшемдері үлкен және концентрациясы аз болғандықтан, олардың бөлшектерінің жылулық қозғалысымен байланысты қасиеттері броундық қозғалыс, диффузия, осмос-төменгі молекулалық заттардың нағыз ерітінділеріне қарағанда нашар байқалады Коллоидты ерітінділердің оптикалық қасиеттері . Коллоидты ерітіндіні өткінші жарықта қарастырғанда мөлдір сияқты көрінеді. Егер жарық сәулесі коллоидты ерітіндіге бүйірінен түсірілсе, онда оның жолы қараңғы аймақта жарқыраған конус түрінде байқалады, ол Тимдаль конусы деп аталады. Тиндаль конусының негізінде коллоидты бөлшектердің өлшемдері мен түскен жарықтың толқын ұзындығына байланысты, коллоидты бөлшектердің көрінетін жарықты шашырату құбылысы жатыр. Жарық толқындарын (10-3-10-6м)    ірі    бөлшектер  шағылыстырады. Коллоидты ерітінділердің оптикалық қасиеттері . Коагуляция (ұю) Коагуляция (ұю) Коагуляция (ұю) - коллоидты бөлшектердің бірігу үдерісі, нәтижеде ірі агрегаттар түзіліп, агрегатты тұрақтылық жоғалады. Коагуляция бөлшектер арасындағы тартылу күштері бірдей зарядталған гранулалардың тебу күштерінен артқан кезде жүреді. Коагуляция үдерісін әртүрлі факторлар туғызады: температура өзгерісі, концентрация өсімі, механикалық әсер, сәулелендіру, электролиттер қосу, ультрацентрифугалау т.б. Ең зерттелгені және ең практикалық маңыздысы коллоидтарды электролиттермен коагуляциялау. Электролиттер,   бір   жағынан   зольдерді тұрақтандырады, екінші жағынан, оларды артық мөлшерде қосу зольдердің коагуляциясына әкеледі. Коллоидты ерітінділерге электролитті қосу қарама-қарсы иондардың барлық қабатындағы, оның ішінде, адсорбциялық қабаттағы мөлшерінің өсуіне, сонымен бірге, дзета - потенциалдың кемуіне әкеледі. Мицелланың дисперсті ортамен байланысы нашарлап, коагуляция жүреді. Электролиттермен коагуляциялаудың тәжірибеде жинақталған заңдылықтарын «коагуляция ережелерімен» береді Коагуляция құбылысы тірі ағзада елеулі роль атқарады, себебі жасушалар мен биологиялық сұйықтардың коллоидты ерітінділер электролиттермен жанасады. Сондықтан ағзаға қандай-да бір электролитті енгізгенде оның концентрациясын және ион зарядын еске алу керек. Мысалы, натрий хлоридінің физиологиялық ерітіндісін MgCІ2 изотонды ерітіндісімен ауыстыруға болмайды, себебі бұл тұзда ұйыту әсері жоғары екі зарядты магний ионы бар. Мицелла құрылысы және мицелла түзілудің шекті концентрациясы. Коллоидтар     БАЗ     өте     төмен концентрациялы ерітінділерінде бөлшектері молекула немесе ион түрінде болып, олар нағыз ерітінділер түзеді. БАЗ молекулалары дифильді болғандықтан жоғары концентрациялы ерітіндіде олар жинақталып, өзара бірігіп, ірі агрегат-мицеллалар түзеді Олардың құрылысы әртүрлі. Мицелла түзудің алғы шарты - БАЗ көмірсутек радикалдарының өзара гидрофобты әрекеттесуі. Нәтижеде молекуланың липофильді бөлігі өзара бағытталып, гидрофобты ядро түзеді ол су фазасынан молекуланың гидрофильді белікррінің қабықшасымен қорғалған.