Химия - қызықты және өте күрделі ғылым. Оның терминдері мен ұғымдары бізге күнделікті өмірде кездеседі және олардың нені білдіретіні және олардың мағынасы қандай екені әрқашан интуитивті түрде анық бола бермейді. Осы ұғымдардың бірі - ерігіштік. Бұл термин шешімдер теориясында кеңінен қолданылады және күнделікті өмірде біз оны дәл осындай шешімдермен қоршап алғандықтан кездестіреміз. Бірақ бұл ұғымды қолданудың өзі емес, ол белгілейтін физикалық құбылыстар маңызды. Бірақ әңгімеміздің негізгі бөлігіне көшпес бұрын, Сванте Аррениус пен Вильгельм Оствальд электролиттік диссоциация теориясын тұжырымдаған он тоғызыншы ғасырға ілгерілейлік.
Тарих
Ерітінділер мен ерігіштіктерді зерттеу диссоциацияның физикалық теориясынан басталады. Бұл түсінуге оңай, бірақ тым қарабайыр және кейбір сәттерде ғана шындықпен сәйкес келеді. Бұл теорияның мәні мынада: ерітіндіге түскен еріген зат иондар деп аталатын зарядталған бөлшектерге ыдырайды. Дәл осы бөлшектер ерітіндінің химиялық қасиеттерін және оның кейбір физикалық сипаттамаларын, соның ішінде өткізгіштік пен қайнау температурасын, балқу және кристалдану температурасын анықтайды.
Бірақ одан да көперітіндіні бөлшектер бір-бірімен әрекеттесіп, сольваттар деп аталатын дипольдермен қоршалған иондарды түзетін жүйе ретінде қарастыратын күрделі теориялар. Диполь - жалпы алғанда, полюстері қарама-қарсы зарядталған бейтарап молекула. Диполь көбінесе еріткіш молекуласы болып табылады. Ерітіндіге түскенде еріген зат иондарға ыдырайды, ал дипольдер бір ионға оларға қатысты қарама-қарсы зарядталған ұшымен, ал басқа иондарға екінші қарама-қарсы зарядталған ұшымен тартылады. Осылайша, сольваттар алынады - басқа бейтарап молекулалардың қабығы бар молекулалар.
Енді теориялардың мәні туралы аздап сөйлесіп, оларға тереңірек үңілейік.
Шешім теориялары
Мұндай бөлшектердің пайда болуы шешімдердің классикалық теориясын пайдаланып сипаттауға келмейтін көптеген құбылыстарды түсіндіре алады. Мысалы, еру реакциясының жылу эффектісі. Аррениус теориясы тұрғысынан бір зат екінші затта еріген кезде жылуды жұтып, неліктен бөлінетінін айту қиын. Иә, кристалдық тор бұзылады, демек, энергия жұмсалады және ерітінді суытады, немесе химиялық байланыстың артық энергиясы есебінен ыдырау кезінде бөлінеді. Бірақ мұны классикалық теория тұрғысынан түсіндіру мүмкін емес, өйткені жою механизмінің өзі түсініксіз болып қала береді. Ал егер ерітінділердің химиялық теориясын қолданатын болсақ, тордың бос жерлеріне сығымдалған еріткіш молекулалары оны «қоршап тұрғандай» ішінен бұзатыны белгілі болады.иондар бір-бірінен шешуші қабат арқылы.
Келесі бөлімде біз ерігіштіктің не екенін және осы қарапайым және интуитивті болып көрінетін шамаға қатысты барлық нәрсені қарастырамыз.
Ерігіштік туралы түсінік
Ерігіштік заттың белгілі бір еріткіште қаншалықты жақсы еритінін көрсететіні таза интуитивті. Дегенмен, біз әдетте заттардың еру табиғаты туралы өте аз білеміз. Неліктен, мысалы, бор суда ерімейді, ал ас тұзы - керісінше? Мұның бәрі молекуладағы байланыстардың беріктігіне байланысты. Егер байланыстар күшті болса, осыған байланысты бұл бөлшектер иондарға ыдырай алмайды, осылайша кристалды бұзады. Сондықтан ол ерімейтін болып қалады.
Ерігіштік – еріген заттың еріген бөлшектер түрінде қандай үлесі бар екенін көрсететін сандық сипаттама. Оның мәні еріген зат пен еріткіштің табиғатына байланысты. Молекуладағы атомдар арасындағы байланыстарға байланысты әртүрлі заттар үшін суда ерігіштігі әртүрлі. Коваленттік байланысы бар заттардың ерігіштігі ең төмен, ал иондық байланысы бар заттардың ең жоғары ерігіштігі бар.
Бірақ қай ерігіштік үлкен, қайсысы аз екенін түсіну әрқашан мүмкін емес. Сондықтан келесі бөлімде әртүрлі заттардың суда ерігіштігі қандай екенін талқылаймыз.
Салыстыру
Табиғатта сұйық еріткіштер өте көп. Белгілі бір шарттарға қол жеткізген кезде соңғы болып қызмет ете алатын балама заттар одан да көп, мысалы, белгіліжиынтық күй. Әрбір «еріген зат – еріткіш» жұбының бір-біріне ерігіштігі туралы деректерді жинасаңыз, бұл комбинациялар өте үлкен болғандықтан, бұл мәңгілікке жеткіліксіз болатыны белгілі болды. Сондықтан біздің планетада су әмбебап еріткіш және стандарт болып табылады. Олар мұны жасады, себебі бұл жер бетіндегі ең көп таралған.
Осылайша жүздеген және мыңдаған заттар үшін суда ерігіштік кестесі құрастырылды. Біз мұны бәріміз көрдік, бірақ қысқарақ және түсінікті нұсқада. Кестенің ұяшықтарында ерімейтін, ерімейтін немесе аз еритін затты білдіретін әріптер бар. Бірақ химияны жақсы білетіндер үшін жоғары мамандандырылған кестелер бар. Ол ерітіндінің литріне шаққандағы граммдағы ерігіштіктің нақты сандық мәнін көрсетеді.
Енді ерігіштік сияқты нәрсенің теориясына көшейік.
Ерігіштік химиясы
Еріту процесінің өзі қалай өтетінін біз алдыңғы тарауларда талдадық. Бірақ, мысалы, мұның бәрін реакция ретінде қалай жазуға болады? Мұнда бәрі қарапайым емес. Мысалы, қышқыл еріген кезде сутегі ионы сумен әрекеттесіп, H3O+ гидроний ионын түзеді. Осылайша, HCl үшін реакция теңдеуі келесідей болады:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
Тұздардың құрылымына байланысты ерігіштігі оның химиялық реакциясымен де анықталады. Соңғысының түрі тұздың құрылымына байланысты жәнеоның молекулаларындағы байланыстар.
Тұздардың судағы ерігіштігін графикалық түрде қалай жазу керектігін анықтадық. Енді практикалық қолдану уақыты келді.
Қолданба
Бұл мән қажет болған жағдайларды тізіп алсаңыз, бір ғасыр да жеткіліксіз. Жанама түрде оны пайдалана отырып, кез келген ерітіндіні зерттеу үшін өте маңызды басқа шамаларды есептеуге болады. Онсыз біз заттың нақты концентрациясын, оның белсенділігін біле алмас едік, дәрі-дәрмек адамды емдей ме, әлде өлтіре ме деп баға бере алмас едік (ақыр соңында, судың өзі көп мөлшерде өмірге қауіп төндіреді).
Химиялық өнеркәсіп пен ғылыми мақсаттардан басқа, ерігіштіктің мәнін түсіну күнделікті өмірде де қажет. Шынында да, кейде заттың аса қаныққан ерітіндісін дайындау қажет. Мысалы, бұл баланың үй тапсырмасына тұз кристалдарын алу үшін қажет. Тұздың суда ерігіштігін біле отырып, оның тұнбаға түсе бастауы және артық мөлшерден кристалдар түзе бастауы үшін оны ыдысқа қанша құю керек екенін оңай анықтай аламыз.
Химияға қысқаша экскурсиямызды аяқтамас бұрын, ерігіштікке қатысты бірнеше ұғымдар туралы сөйлесейік.
Тағы не қызық?
Біздің ойымызша, егер сіз осы бөлімге жеткен болсаңыз, ерігіштік жай ғана оғаш химиялық шама емес екенін түсінген боларсыз. Ол басқа шамалардың негізі болып табылады. Және олардың ішінде: концентрация, белсенділік, диссоциация константасы, рН. Және бұл толық тізім емес. Сіз кем дегенде біреуін естіген болуыңыз керекосы сөздерден. Зерттеу ерігіштіктен басталған ерітінділердің табиғаты туралы бұл білімсіз біз қазіргі химия мен физиканы енді елестете алмаймыз. Мұнда қандай физика бар? Кейде физиктер ерітінділермен де айналысады, олардың өткізгіштігін өлшейді және олардың басқа қасиеттерін өз қажеттіліктері үшін пайдаланады.
Қорытынды
Бұл мақалада біз ерігіштік сияқты химиялық ұғыммен таныстық. Бұл өте пайдалы ақпарат болса керек, өйткені көпшілігіміз оны егжей-тегжейлі зерделеуді қаламай, шешімдер теориясының терең мәнін әрең түсінеміз. Қалай болғанда да, жаңа нәрсені үйрену арқылы миды жаттықтыру өте пайдалы. Өйткені адам өмір бойы «оқып, оқып, қайта оқуы» керек.