Файл: Жоспар Электролиттерді жіктелуі.pptx

ҚЕАҚ С. Ж. Асфендияров атындағы Қазақ Ұлттық медицина университеті

Алматы , 2022

Күшті және әлсіз электролит ерітінділер теориясы.

Ерітінділердің коллигативті қасиеттері. Буферлі жүйелер.

Жоспар:

1.Электролиттердің жіктелуі

2.Диссоциация туралы жалпы түсінік.Электролиттік тик диссоциация теориясы.

3.Қышқылдар мен негіздердің Аррениус және Льюис бойынша ілімі.

4.Қышқылдар мен негіздердің протолиттік ілімі.

5. Электролит және бейэлектролит ерітінділерінің коллигативтік қасиеттері

6. Осмос.Осмостық қысым. Изотондық,гипертондық және гипотондық ерітінділер.

Электролиттердің жіктелуі

Көптеген химиялық реакциялар ерітінділер арасында жүреді. Ерітінділерді электролиттер деп те атайды. Электролиттер деп еріткіш молекулаларының әсерінен иондарға ыдырап, ерітінділері не балқымалары электр тогын өткізетін заттарды айтады.

( грек. lysіs – еру, ыдырау)

Еріткіш молекулалар әсерінен, иондарға ыдырап, еріген немесе балқыған күйде электр тогын өткізетін заттарды атаймыз.

Қышқыл, негіз, тұздың судағы ерітінділері жатады; бұларда электр тогы иондар арқылы тасымалданады

Электролит ерітінділерінен ток өткенде электродтарда тотығу-тотықсыздану процестері – электролиз д.а

Электролиттер

Ғылым мен техникада элекртролиттердің маңызы зор. Тірі организмдер денесіндегі барлық сұйықтар электролиттер болып саналады.

Әлсіз Электролит. диссоциацияланған ерітінділерде иондарға жартылай ыдырайды (қ. Электролиттік диссоциация). Әлсіз Э-ге көптеген органик. қышқылдар, H2S, H2SO3, HCN, NH4OH

Күшті Электролиттик ерітінділерде түгелдей ионға ыдырайды. Барлық тұздар, көптеген органик. және бейорганик. қышқылдар мен негіздер күшті Э-ге (HCl, HBr, HІ, HNO3, H2SO4, LіOH, NaOH, KOH) жатады

Бейэлектролит

Күшті электролит

Әлсіз электролит

ЭЛЕКТРОЛИТТЕР

ӘЛСІЗ

ОРТАША

КҮШТІ

Суда ерімейтін тұздар

мен негіздер,

органикалық қышқылдар

Суда аз еритін тұздар

мен негіздер,

амфотерлік негіздер

Суда жақсы еритін тұздар,

сілтілер КOH, NaOH,

олардың оксидтері Na2O,

Ba(OH)2

Электролиттердің ерекшеліктері:

1.Ерітінділері электр

тогын жаксы өткізеді.

2.Электролиттердің

концентрациясы бірдей

ерітінділер буының

қысымы төмен, қайнау

---

температурасы жоғары,

қату температурасы

төмен.

3.Электролит

ерітінділерінің осмос

қысымы жоғары.

Электролит ерітіндісі арқылы тоқ өткізгенде катиондар (-) зарядталған катодқа,

ал аниондар (+) зарядталған анодка қарай жылжиды.
Электролиттердің еру немесе балқу процессі электр тогын өткізе алатын зарядталған бөлшектер түзе жүретін процесс. Электролиттік диссоциация ерітіндідегі электролиттер полярлы еріткіштердің әсерінен иондарға ыдырауы. Иондар атомдардан ерекшеленеді.Ерітіндіде иондар ретсіз қозғалады. Тұрақты электр тогы әсерінен электролит ерітіндісіндегі иондар бағытталып қозғалады: катиондар катодқа, аниондар анодқа тартылады.

С. А. Аррениус (1859- 1927)

Қышқылдар диссоциалағанда Н+ катонын түзеді

Негіздер диссоциалағанда ОН- анионын түзеді

Амфолиттер диссоциалағанда Н+ және ОН- иондарын түзеді

Электролиттік диссоциация теориясының қағидалары:

1) Заттар суда ерігенде оң жөне теріс иондарға ыдырайды.

2) Диссоциация полярлы еріткіштің әсерінен жүреді және оның себебі - заттардың гидратациялануы.

3) Электр тоғының әсерінен иондар катод пен анодқа бағытталады.

4) Диссоциация қайтымды үдеріс: диссоциация (ыдырау)↔ ассоциация (бірігу)

6) Электролиттер әр түрлі шамада диссоциацияланады (α).

7) Электролит ерітінділерінің химиялық касиеттері ондағы иондардың табиғатымен анықталады.

8) Элемент атомы мен оның ионының қасиеттері әр түрлі болады.

Иондар ерітінділерде гидратталған күйде болғанымен, заттардың диссоциациялану теңдеуін жазған кезде гидраттық қоршауын еске алмай, жалаң иондар күйінде жазылады. Бұл - жазу үдерісін оңайлату үшін жасалған шара. Электролит ерітінділерінде электр тоғын тасымалдаушы иондар болады. Ондай электролиттерді екінші ретті өткізгіштер деп атайды.

• Электролиттік диссоциация дәрежесі (α) иондарға ыдыраған молекулалардың электролит молекулаларының жалпы санының қатынасына тең шама. Мұнда n – иондарға ыдыраған молекулалардың саны. N0 -жалпы молекулалардың саны.
• Күшті электролиттерге α › 0,3 (немесе 30%) жоғары, ал әлсіз электролиттер үшін α ≤ 0,03(немесе 3%), орташа электролиттер олардың диссоциациялану дəрежелері 3% пен 30%аралығында болады. Электролиттік диссоциациялану дәрежесі концентрацияға тәуелді, концентрация төмендеген сайын α жоғарлайды.

---

Оствальдың сұйылту заңы

Оствальдың сұйылту заңы

Электролиттік диссоциация дәрежесі мен диссоциация

тұрақтысының өзара байланысы сандық түрде

Оствальдтың сұйылту заңы деп аталатын теңдеуімен

беріледі:

K = α2 C/ 1- α

Әлсіз электролиттер үшін α шамасын ескермеуге болады,

онда 1-α =1 деп алса, теңдеу мына түрде жазылады:

КД ═ α2 ∙ С

• Вильгельм Оствальд

• Әлсіз электролиттің иондарға ыдырау қабілеттілігін көрсетеді.

К - диссоциациялану константасы.

Көп қышқылды негіздер мен көп негізді қышқылдар біртіндеп (сатылап) иондарға ыдырайды және сатының әрқайсысына тиісті мәні бар диссоциациялану константасы сәйкес келеді.

H2CO3  H+ + HCO-3 К1 =4,510-7

HCO-3  H+ + CO32- К2=4,710-11

Күшті электролиттер теориясы (Дебай, Хюккель) бойынша күшті электролиттер ерітіндіде толық диссоциацияланғандықтан иондар концентрациясы жоғары болады.

Әр аттас иондар арасында электростатикалық тартылыс күштері туады. Нәтижесінде әр ион қарама-қарсы зарядты ионмен «иондық атмосфера» құрып қоршалады. Бұл иондардың қозғалғыштығын тежейді. Соның салдарынан иондардың активтігі төмендейді. Реакцияға түскенде, олардың концентрациясы нақты концентрациясынан кем болып көрінеді. Осы құбылысты түсіндіру үшін «активтілік» деген ұғым енгізілген. Химиялық реакцияға түсетін концентрацияға сәйкес концентрацияны ионның активтілігі деп атайды:

а =   c

а – ионның активтілігі, моль/л;

 – активтілік коэффициенті;

с – мольдік концентрация, моль/л

Гидратталған иондар – ерітіндіге өтеді

Активтілік коэффиценті  ерітіндінің иондық күшіне байланысты. Ерітіндінің иондық күші ондағы барлық иондардың мольдік концентрациясы мен олардың зарядтарының квадратының көбейтіндісінің жартылай қосындысына тең:



 - ерітіндінінің иондық күші

Сi – i-ионның мольдік концентрациясы, моль/л

Zi – i-ионның заряды

Мысалы: 0,1М алюминий сульфаты ерітіндісінің иондық күшін есептегенде

Қышқылдар мен негіздердің Аррениус және Льюис бойынша ілімі.

• Льюс анықтамасы бойынша қышқыл болатын қосылыстар өзіне электрон жұбын қосып алуға қабілетті, ал негіздер – электрон жұбын беруші қосылыстар.Мұндай әрекеттесудің нәтижесінде коваленттік байланыс түзіледі.

---

Қышқылдар мен негіздердің протолиттік ілімі

1923 жылы Бренстед және ағылшын химигі Лоури қышқылдар мен негіздердің протолиттік ілімін ұсынды. Протолиттік ілім бойынша, қышқылдар дегеніміз- иондану нәтижесінде протондар түзетін, ал негіздер дегеніміз протонды қосып алатын қосылыстар

Протолиттiк теориядан мынадай қорытындылар жасалады :

1.Қышқыл мен негiздiң ролiн иондар мен бейтарап молекулалар атқаруы мүмкiн.

2.Бiр зат белгiлi бiр жағдайларға байланысты қышқыл немесе негiз бола алады.

3.Қышқыл мен негiздiң әрекеттесуi нәтижесiнде жаңа қышқыл мен негiз түзiледi.

Сұйылтқанда немесе қышқыл не сілті қосқанда рН–ы өзгермейтiн ертiндiлер буферлiк жүйелер деп аталады. Буферлiк жүйенiң құрамында протонның доноры және протонның акцепторы болады. Құрамына байланысты буферлiк жүйелер қышқылдық, негiздiк және амфолиттiк болып бөлiнедi.

Қышқылдық буферлiк жүйе донор болып есептелетiн әлсiз қышқылдан және акцептордың ролiн атқаратын анионы бар осы қышқылдың тұзынан тұрады. Мысалы, ацетатты, бикарбонатты буферлік жүйелер.

Буферлік жүйелер

Ерітінділері электр тогын өткізбейтін, ерігенде иондарға ыдырамайтын полюссіз байланысы бар бейорганикалық және органикалық қосылыстар. 

Мыс., оттек, азот, қант, эфир, спирт, глицерин, т.б. 

Бейэлектролиттердің қату және қайнау температураларындағы өзгеріс Рауль заңымен сипатталады

Бейэлектролиттер

Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері

Ерітінділердің коллигативтік қасиеттері

Осмос және осмос қысымы

Ерітіндінің және еріткіштің бу қысымы

Ерітіндінің қайнау температурасының жоғарлау немес төмендеу мәні

Ерітіндінің қату температурасының салыстырмалы мәні

Рауль заңы:

• Сұйылтылған бейэлектролит ерітіндісінің бетіндегі қаныққан бу қысымының салыстырмалы төмендеуі еріген заттың табиғатына тәуелсіз және ерітіндідегі еріген заттың мольдік үлесіне тең болады.
• p = p0 - p
• p0 – таза еріткіштің үстіндегі қаныққан бу қысымы, Па;
• р – ерітіндінің үстіндегі еріткіштің қаныққан бу қысымы, Па;
• (x) – еріген заттың мольдік үлесі;
• n – еріген зат мөлшері, моль;
• N – еріткіштің зат мөлшері , моль.

Рауль заңынан туындайтын бірінші салдар:

• Ерітіндінің қату температурасының еріткіштің қату температурасына қарағанда салыстырмалы төмендеуі еріген заттың моляльдық концентрациясына тура пропорционал болады:

Тқату = К.в(х),

мұндағы :

в(х) – ерітіндідегі еріген заттың моляльдық концентрациясы, моль/кг;

К – еріткіштің криоскопиялық тұрақтысы, К.кг/моль;

• Тқату = Тқату(ер-ді) –Тқату(ер-ш)

---

Рауль заңынан туындайтын екінші салдар:

• Ерітіндінің қайнау температурасының еріткіштің қайнау температурасына қарағанда салыстырмалы жоғарылауы еріген заттың моляльдық концентрациясына тура пропорционал болады:

Тқайнау = Е.в(х),

мұндағы:

в(х) – ерітіндідегі еріген заттың моляльдық концентрациясы, моль/кг;

Е – еріткіштің эбуллиоскопиялық тұрақтысы, К.кг/моль;

• Тқайнау = Тқайнау(ер-ді) – Тқайнау(ер-ш)

• Шала өткізгіш арқылы бір бағытта жүретін диффузияны осмос дейді (осмос-итеру, басу). Осмос ерітінділердің концентрациялары әр түрлі болса ғана жүреді. Шала өткізгіштен жасалған ыдысқа (осмос ұяшығына) қант ерітіндісін құйып, оны судың ішіне түсірсе, судың молекулалары осмос ұяшығына тез өтеді, кері өтуі баяу болады.

Осмос. Осмостық және онкотикалық қысым. Вант-Гофф заңы.

• Осмос қысымы ерітілген зат бөлшектерінің тегіне емес, олардың санына тәуелді болады. Вант- Гофф ашқан заң бойынша: электролит емес заттың сұйытылған ерітіндісінің осмос қысымы, сол еріген зат газ күйінде болып, сол температурада ерітіндінің көлеміндей көлем алып тұрғандағы туғызатын қысымына тең
• Осмостық қысым () – осмосты тоқтату үшін ерітіндіге қажет қысым, яғни, осмос құбылысын туғызатын күш
• Росм (адам қанының) = const және 370С-та 740 – 780 кПа-ға немесе 7,4-7,8 атм –ға тең
• Ағзадағы биологиялық сұйықтықтардығы жоғары молекулалық компоненттердің (мысалға ақуыз) осмостық қысымы онкотикалық қысым (2,5 – 4 кПа) деп аталады

• Бірдей температурада концентрациясы бірдей екі ерітіндінің осмос қысымы да тең болса изотонды ерітінділер 0,9 % NaCl 4,5 – 5 % глюкоза ерітіндісі
• Росм (ер-ді) > Росм (плазма), ерітінді гипертонды болады
• Росм (ер-ді) < Росм (плазма), ерітінді гипотонды болады
• Гемолиз – гипотоникалық ерітіндіде эритроцит жасушаларының ісініп, жарылуы. Плазмолиз – гипертоникалық ерітіндіде жасушаның солуы.

Физиологиялық ерітінділер

• Берілген температурада сұйылтылған ерітіндінің осмостық қысымы еріген заттың молярлық концентрациясына тура пропорционал.

π = R* C(x)* T

• R – Универсал газ тұрақтысы = 8,31 кПа * л/моль * К немесе 0,083 атм * л/моль *К
• Т – абсолютті температура по К (СО + 273);
• С(х) – молярлық концентрация (моль/л) –1 л ерітіндідегі еріген заттың моль саны.

Вант-Гофф заңы:

• Электролит ерітінділері коллигативтік қасиеттерді сипаттайтын шама мәнінің жоғарылауын береді. Оларға да бейэлектролиттерді есептеудегі сол формулалар мен заңдар қолданылады, бірақ изотоникалық коэффициент ескеріледі.
• Электролит диссоциациясы бірдей молярлық концентрацияда ерітіндідегі еріген зат (молекула, ион) бөлшектерінің жалпы саны бейэлектролит ерітіндісімен салыстырғанда жоғарылауына әкеледі.
• Бірдей молярлық концентрацияда электролит ерітіндісіндегі бөлшек саны бейэлектролит ерітіндісімен салыстырғанда неше есе артқанын изотоникалық коэффициент i көрсетеді. Изотоникалық коэффициент электролиттік диссоциацияға тәуелді:
• i =1-(n-1), - электролиттік диссоциация дәрежесі, n –диссоциация нәтижесінде электролит ыдырағандағы ион саны

---