Әртүрлі заттардың ерітінділерін күнде кездестіреміз. Бірақ бұл жүйелердің қаншалықты үлкен рөл атқаратынын әрқайсымыз түсіну екіталай. Олардың мінез-құлқының көп бөлігі мыңдаған жылдар бойы егжей-тегжейлі зерттеу арқылы бүгінде анық болды. Осы уақыт ішінде қарапайым адамға түсініксіз көптеген терминдер енгізілді. Олардың бірі - ерітіндінің қалыптылығы. Бұл не? Бұл біздің мақалада талқыланады. Өткенге сүңгуден бастайық.
Зерттеу тарихы
Ерітінділерді зерттей бастаған алғашқы жарқын ойлар Аррениус, Вант Хофф және Оствальд сияқты белгілі химиктер болды. Олардың еңбектерінің әсерінен химиктердің кейінгі ұрпақтары сулы және сұйылтылған ерітінділерді зерттеуге кірісті. Әрине, оларда үлкен көлемдегі білім жинақталды, бірақ сусыз ерітінділер назардан тыс қалды, айтпақшы, олар өнеркәсіпте де, адам өмірінің басқа салаларында да үлкен рөл атқарады.
Сусыз ерітінділер теориясында түсініксіздік көп болды. Мысалы, егер сулы жүйелерде өткізгіштік мәні диссоциациялану дәрежесінің жоғарылауымен жоғарыласа, ұқсас жүйелерде, бірақ судың орнына басқа еріткіш қолданылғанда, бұл керісінше болды. Шағын электрлік мәндерөткізгіштік жиі диссоциацияның жоғары дәрежесіне сәйкес келеді. Аномалиялар ғалымдарды химияның осы саласын зерттеуге итермеледі. Мәліметтердің үлкен массиві жинақталды, оларды өңдеу электролиттік диссоциация теориясын толықтыратын заңдылықтарды табуға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, электролиз және органикалық және бейорганикалық қосылыстардың күрделі иондарының табиғаты туралы білімді кеңейту мүмкін болды.
Содан кейін концентрацияланған ерітінділер саласында белсендірек зерттеулер басталды. Мұндай жүйелер еріген заттың концентрациясының жоғарылауымен оның еріткішпен әрекеттесуінің маңызды рөл атқара бастайтындығына байланысты сұйылтылғандардан қасиеттері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді. Бұл туралы толығырақ келесі бөлімде.
Теория
Қазіргі уақытта ерітіндідегі иондардың, молекулалардың және атомдардың әрекетін ең жақсы түсіндіру тек электролиттік диссоциация теориясы болып табылады. Оны 19 ғасырда Сванте Аррениус жасағаннан бері ол біршама өзгерістерге ұшырады. Классикалық теорияға біршама сәйкес келмейтін кейбір заңдар (мысалы, Оствальдтың сұйылту заңы) ашылды. Бірақ, ғалымдардың кейінгі жұмыстарының арқасында теорияға түзетулер енгізілді және оның қазіргі заманғы түрінде ол әлі де бар және эксперименталды түрде жоғары дәлдікпен алынған нәтижелерді сипаттайды.
Диссоциацияланудың электролиттік теориясының негізгі мәні зат еріген кезде оның құрамдас иондарына – заряды бар бөлшектерге ыдырайды. Бөлшектерге ыдырау (диссоциациялану) қабілетіне қарай күшті және әлсіз болып бөлінедіэлектролиттер. Күштілері ерітіндідегі иондарға толығымен диссоциацияланады, ал әлсіздері өте аз мөлшерде.
Молекула ыдырайтын бұл бөлшектер еріткішпен әрекеттесе алады. Бұл құбылыс сольватация деп аталады. Бірақ бұл әрқашан бола бермейді, өйткені ол ион мен еріткіш молекулаларында зарядтың болуына байланысты. Мысалы, су молекуласы диполь, яғни бір жағы оң, екінші жағы теріс зарядталған бөлшек. Ал электролит ыдырайтын иондардың да заряды болады. Осылайша, бұл бөлшектер қарама-қарсы зарядталған жақтармен тартылады. Бірақ бұл полярлы еріткіштермен ғана болады (мысалы, су). Мысалы, кез келген заттың гександағы ерітіндісінде сольваация болмайды.
Ерітінділерді зерттеу үшін көбінесе еріген заттың мөлшерін білу қажет. Кейбір шамаларды формулаларға ауыстыру кейде өте ыңғайсыз. Сондықтан концентрацияның бірнеше түрі бар, олардың ішінде ерітіндінің қалыптылығы. Енді ерітіндідегі заттың мазмұнын көрсетудің барлық тәсілдері мен оны есептеу әдістері туралы егжей-тегжейлі айтып береміз.
Ерітінді концентрациясы
Химияда көптеген формулалар бар және олардың кейбіреулері мәнді белгілі бір түрде немесе басқа түрде қабылдау ыңғайлы болатындай етіп құрастырылған.
Концентрацияны білдірудің бірінші және бізге ең таныс түрі – массалық үлес. Ол өте қарапайым есептелген. Бізге ерітіндідегі заттың массасын оның жалпы массасына бөлу керек. СоныменОсылайша, біз жауапты бірдің бөлшектерімен аламыз. Алынған санды жүзге көбейтсек, жауапты пайызбен аламыз.
Біраз азырақ белгілі пішін - көлемдік үлес. Көбінесе ол алкогольдік сусындардағы алкоголь концентрациясын білдіру үшін қолданылады. Ол сондай-ақ өте қарапайым есептеледі: еріген заттың көлемін бүкіл ерітіндінің көлеміне бөлеміз. Алдыңғы жағдайдағыдай, жауапты пайызбен алуға болады. Белгілерде жиі айтылады: "40% көлем.", яғни: 40 көлем пайызы.
Химияда концентрацияның басқа түрлері жиі қолданылады. Бірақ оларға көшпес бұрын, заттың мольі деген не екенін айтайық. Заттың мөлшерін әртүрлі тәсілдермен көрсетуге болады: масса, көлем. Бірақ әр заттың молекулаларының өз салмағы бар, ал үлгінің массасы бойынша оның құрамында қанша молекула бар екенін түсіну мүмкін емес және бұл химиялық өзгерістердің сандық құрамдас бөлігін түсіну үшін қажет. Ол үшін заттың мольі сияқты мөлшер енгізілді. Шын мәнінде, бір моль молекулалардың белгілі бір саны болып табылады: 6,021023. Бұл Авогадро саны деп аталады. Көбінесе заттың мольі сияқты бірлік реакция өнімдерінің мөлшерін есептеу үшін қолданылады. Осыған байланысты концентрацияны білдірудің тағы бір түрі бар - молярлық. Бұл көлем бірлігіне келетін зат мөлшері. Молярлық моль/л (оқыңыз: литрге моль).
Жүйедегі заттың мазмұнына қатысты өрнектің өте ұқсас түрі бар: молярлық. Оның молярлықтан айырмашылығы – заттың мөлшерін көлем бірлігінде емес, масса бірлігінде анықтау. Және дұғаларда көрсетілгенкилограмм үшін (немесе басқа еселік, мысалы, грамм үшін).
Сонымен біз енді бөлек талқылайтын соңғы пішінге келдік, өйткені оның сипаттамасы кейбір теориялық ақпаратты қажет етеді.
Шешімнің қалыптылығы
Бұл не? Ал оның бұрынғы құндылықтардан айырмашылығы неде? Алдымен ерітінділердің қалыптылығы мен молярлығы сияқты ұғымдардың айырмашылығын түсіну керек. Шындығында, олар бір ғана мәнмен - эквиваленттік санмен ерекшеленеді. Енді сіз шешімнің қалыптылығы қандай екенін елестете аласыз. Бұл жай ғана өзгертілген молярлық. Эквиваленттік сан бір моль сутегі иондарымен немесе гидроксид иондарымен әрекеттесе алатын бөлшектердің санын көрсетеді.
Шешімінің қалыптылығы қандай екенімен таныстық. Бірақ, түптеп келгенде, тереңірек қазу керек, және біз бұл, бір қарағанда, шоғырлануды сипаттаудың күрделі түрі қаншалықты қарапайым екенін көреміз. Ендеше, шешімнің қалыптылығы қандай екенін егжей-тегжейлі қарастырайық.
Формула
Ауызша сипаттаудан формуланы елестету өте оңай. Ол келесідей болады: Cn=zn/N. Мұндағы z – эквиваленттік коэффициент, n – зат мөлшері, V – ерітіндінің көлемі. Бірінші мән - ең қызықты. Ол жай ғана заттың эквивалентін көрсетеді, яғни басқа заттың бір минималды бөлігімен әрекеттесе алатын нақты немесе ойдан шығарылған бөлшектердің санын көрсетеді. Осымен, шын мәнінде, формуласы жоғарыда келтірілген ерітіндінің қалыптылығы сапалы түрде ерекшеленеді.молярлықтан.
Ал енді тағы бір маңызды бөлікке көшейік: шешімнің қалыптылығын қалай анықтауға болады. Бұл сөзсіз маңызды сұрақ, сондықтан оны зерттеуге жоғарыда келтірілген теңдеуде көрсетілген әрбір мәнді түсіну арқылы жақындаған жөн.
Шешімнің қалыптылығын қалай табуға болады?
Жоғарыда талқылаған формула таза қолданылады. Ондағы барлық мәндер іс жүзінде оңай есептеледі. Шындығында, кейбір шамаларды: еріген заттың массасын, оның формуласын және ерітіндінің көлемін біле отырып, ерітіндінің қалыптылығын есептеу өте оңай. Заттың молекулаларының формуласын білетіндіктен, оның молекулалық массасын таба аламыз. Еріген зат үлгісінің массасының оның молярлық массасына қатынасы заттың мольдер санына тең болады. Бүкіл ерітіндінің көлемін біле отырып, біз молярлық концентрацияның қандай екенін нақты айта аламыз.
Шешімнің қалыптылығын есептеу үшін орындауымыз керек келесі амал – эквиваленттік коэффициентті табу әрекеті. Ол үшін протондарды немесе гидроксил иондарын қоса алатын диссоциация нәтижесінде қанша бөлшектер түзілетінін түсінуіміз керек. Мысалы, күкірт қышқылында эквиваленттік коэффициент 2-ге тең, сондықтан бұл жағдайда ерітіндінің қалыптылығы оның молярлығын 2-ге жай көбейту арқылы есептеледі.
Қолданба
Химиялық аналитикада жиі ерітінділердің қалыптылығы мен молярлығын есептеуге тура келеді. Бұл үшін өте ыңғайлызаттардың молекулалық формулаларын есептеу.
Тағы не оқу керек?
Ерітіндінің қалыптылығының не екенін жақсы түсіну үшін жалпы химия оқулығын ашқан дұрыс. Ал егер сіз осы ақпараттың барлығын бұрыннан білетін болсаңыз, химиялық мамандықтардың студенттеріне арналған аналитикалық химия оқулығына жүгінгеніңіз жөн.
Қорытынды
Мақаланың арқасында сіз ерітіндінің қалыптылығы негізінен химиялық талдауда қолданылатын зат концентрациясын білдіру формасы екенін түсіндіңіз деп ойлаймыз. Ал енді оның қалай есептелетіні ешкімге құпия емес.
