Химиялық тепе теңдік.Тепе теңдік константасы,оның физикалық маңызы.Ле-Шателье-Браун принципі 4 страница

Реакция барысында электрондарын беретін атомдар, иондар және молекулалар тотықсыздандырғыш болып есептеледі.

Реакция барысында электрондардың берілуі тотығуға, ал электрондардың қосып алынуы тотықсыздануға жатады. Сол себепті тотығу-тотықсыздану реакцияларының нәтижесінде тотықсыздандырғыш электрондарын беріп, тотығады, ал тотықтырғыш электрондарды қосып алып, тотықсызданады.

Электрондардың тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа тасымалдануы барысында белгілі бір атомның, молекуланың немесе ионның тотығу дәрежесі өзгереді және тотығатын заттың тотығу дәрежесі жоғарылайды, ал тотықсызданатын заттікі-төмендейді.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларын теңестірудің екі тәсілі бар, электронды баланс және ионды-электронды тәсілдері. 2 тәсілдің де негізі бірдей: ол-тотығу-тотықсыздану процесінде тотықсыздандырғыш берген электрондардың саны тотықтырғыш қосып алған электрондар санына тең болуы шарт.

Электронды баланс тәсілі:

Na₂SO₃+KmnO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O

Реакция кезінде тотығу дәрежесі өзгеретін элементтерді тауып, олардың үстіне жазамыз:

+4 +7 +6 +2

Na₂SO₃+KMnO₄+H₂SO₄→Na₂SO₄+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O

ТОТЫҚСЫЗДАНДЫРҒЫШ ТОТЫҚТЫРҒЫШ

S⁺⁴-2e=S⁺⁶

Mn⁺⁷+5e=Mn⁺²

Тотығу және тотықсыздану процесіне қатысушы заттардың коэффициенттері электрондық баланс тәсілінің шарты бойынша тотықсыздандырғыш берген, тотықтырғыш қосып алған электрондар санына тең болады:

5S⁺⁴-2e=S⁺⁶

2Mn⁺⁷+5e=Mn⁺²

Қысқартылған теңдеуден соң, реакцияның молекулярлық теңдеуін жазамыз:

5Na₂SO₃+2KMnO₄+3H₂SO₄→5Na₂SO₄+2MnSO₄+K₂SO₄+3H₂O

Ионды-электронды тәсіл:

Бұл үшін реакцияға қатысатын, яғни тотығып, тотықсызданатын не байланысатын бөлшектерді ғана қалдырып, реакцияның иондық теңдеуін жазайық:

SO₃^2-+MnO₄^-+H⁺→SO₄^2-+Mn²⁺+H₂O

Тотығу және тотықсыздану реакцияларының жартылай иондық теңдеулері түрінде жазамыз:

5SO₃^2-+H₂O-2e=SO₄^2-2H⁺

2MnO₄^-+8H⁺+5e=Mn²⁺+4H₂O

Соңғы теңдеуде MnO₄^- анионындағы 4 оттек атомын байланыстыру үшін 8Н⁺ керектігін бірдей ескеріп жазамыз. Табылған коэффициенттерге теңдеулердің оң жағы мен сол жағын көбейтіп қоссақ, иондық теңдеудің теңескен түрі шығады:

5Na₂SO₃+2KMnO₄+3H₂SO₄→5Na₂SO₄+2MnSO₄+K₂SO₄+3H₂O

27.Негізгі тотықтырғыштар мен тотықсыздандырғыштар. Медицинада қолданылуы. Практикада көп қолданылатын аса маңызды тотықтырғыштарға металл еместер (F₂, Cl₂, Br₂, I₂, O₂), калий перманганаты KmnO₄, калий дихроматы мен хроматы K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, азот қышқылы және оның тұздары, концентрлі H₂SO₄, галогендердің құрамында оттегі бар қышқылдары және олардың тұздары (KClO₃ -калий хлораты және KClO–гипохлориті), және жоғары тотығу дәрежедегі металл иондары, сутек ионы +1тотығу дәрежесінде (негізінен қышқылдардың құрамында).

Аса маңызды тотықсыздандырғыштарға кернеу қатарында сутектен бұрын орналасқан активті металдар (сілтілік және сілтілік жер металдар, Zn, Al, Fe), сондай-ақ кейбір металл еместер H₂, C, P, Si, галогенсутектер, күкіртсутек(HCl, HBr, HI, H₂S) және кейбір төменгі зарядты металл иондары (Sn²⁺, Fe²⁺, Cu⁺) жатады.

Қорыта айтқанда, жоғары тотығу дәрежесіндегі элементтер тек қана тотықсыздана алады, себебі олардың атомдары электрондарды тек қана қабылдауға қабілетті. Мысалы, күкірт +6 (H₂SO₄), азот +5 (HNO₃, нитраттар), марганец +7 (перманганаттар), хром +6 (K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄), қорғасын +4 (PbO₂), т.б. ал төменгі тотығу дәрежесіндегі элементтр тек қана тотыға алады, себебі олардың атомдары электрондарды тек беруге қабілетті: S-2 тотығу дәрежеде (H₂S,сульфидтер), азот-3 ( NH₃ және оның туындылары), йод-1 (HI, йодидтер).

Заттың құрамында аралық тотығу дәрежесіндегі элементтер реакцияның жүру жағдайларына қарай тотықсыздандырғыш та, тотықтырғыш та бола алады. Мұндай заттар электрондарды беруге және қабылауға қабәлетті.

28.Дисперстік жүйелер. Жіктелуі мен алыну жолдары. Каллоидты химия гетерогенді жоғары дисперсті жүйелердің физика-химиялық қасиеттерін зерттейді. Организмде, клеткада, ұлпаларда жүретін биохимиялық көптеген өзгерістер каллоиддық күйде болатын заттарға негізделген. И.И.Жуков «адам-жүріп тұратын коллоиддық жүйе» деп айтқан. Мысалы: қан, лимфа, плазма, асқазан сөлі, жұлын сұйықтығы, т.б. биологиялық сұйықтар коллоидтық жүйелер болып табылады. Сонымен қатар адам организмінде коллоидтарға тән ісіну және синерезис, коагуляция және пептизация, қорғау түршігу сияқты құбылыстар жүріп жатады. Санитарлық жұмыстарда ас суын тазарту заттардың осы адсорбция және коагуляция сияқты қасиеттеріне негізделген. Коллоидтардың қасиетін білу медицина және санитарлық іс үшін аса маңызды.

Көптеген дәрілік заттар ұнтақтар, эмульсиялар, суспензиялар, аэрозольдер, яғни диспресті жүйелер түрінде дайындалады. Коллоидтық химияның теориялық заңдылықтарын білмей дәрілерді дайындау, қолдану мерзімі мен сақтау шарттарын білу мүмкін емес. Электрофорезді, ультрафильтрацияны, электродиализді оқу дәрігер тәжрибесінде аса қажет.

Дисперстідеп газ, сұйық немесе қатты ортада біркелкі таралған көптеген ұсақ бөлшектерден тұратын жүйелерді айтады. Кез-келген заттың майдалану дәрежесін дисперстілік шамасы Dсипаттайды:

D=1/a, a-бөлшектің размері, см

Барлық дисперсті жүйелерге тән негізгі екі белгі бар: жоғары дисперстілік (майдалану) және гетерогендік. Дисперсті жүйелердің гетерогенділігі мынадан көрінеді: олар өзара ерімейтін кем дегенде екі фазадан—дисперсті фазадан және дисперсиялық ортадан тұрады. Дисперсті фаза—ұнтақталған ұсақ бөлшектер, дисперсиялық орта—дисперсті фаза бөлшектерін біркелкі таратушы газ, сұйық не қатты газ.

Дисперсті жүйе түсінігі «коллоидты жүйе» түсінігіне қарағанда кеңірек. Коллоидты жүйелер деп дисперсті фаза бөлшектерінің ұнтақталу дәрежесі жоғары гетерогенді жүйелерді айтады. Дисперсті жүйелерді әртүрлі белгілеріне байланысты жіктейді. Бөлшектердің ұнтақталу дәрежесіне (дисперстілігіне) байланысты дисперсті жүйелерді үш топқа бөледі:

1. Ірі дисперсті жүйелер (жүзінділер, суспензия, эмульсия, ұнтақтар), бөлшектер радиустары 10^-4—10^-7 м.

2. Коллоидтық-дисперсті жүйелер (зольдер), бөлшектер радиустары 10^-7—10^-9 м.

3. Молекулалық-иондық ерітінділер, бөлшектер радиустары 10^-9 м-ден кіші.

Демек, коллоидтық жүйелер бөлшектер өлшемдері бойынша ірі дисперсті және молекулалық-иондық жүйелердің ортасында тұр. Адам қанныңэритроциттері (7*10^-6 м), ішек таяқшалары (3*10^-6 м), тұмау вирусы (1*10^-7 м) коллоидты-дисперсті жүйелерге жатады.

Фазалардың агрегаттық күйлері бойынша жіктеу

Дисперсті жүйелердің агрегаттық күйлері бойынша 8 түрі бар. Дисперсті жүйені белгілегенде алдымен дисперсті фаза, сонан соң бөлшек сызық арқылы дисперсиялық орта жазылады.

Қатты-сұйық түріне қатысты жоғары дисперсті коллоидты жүйелер зольдер деп аталады. Дисперсиялық ортасы су болатын зольдер—гидрозольдер, ал егер орта органикалық орта болса—органозольдер деп аталады. Дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты лиозольдер—дисперсиялық ортасы сұйық зольдер, аэрозольдер—дисперсиялық ортасы газды зольдер, қатты зольдер—дисперсиялық ортасы қатты болып жіктеледі. Ірі дисперсті жүйелерге суспензиялар—қатты-сұйық және эмульсиялар—сұйық-сұйық жатады.

Дисперсті фаза бөлшектері арасындағы өзара әрекеттесулерге байланысты дисперсті жүйелер 2 топқа бөлінеді:

1. Ірі дисперсті жүйелер, дисперсті фаза бөлшектері өзара байланыспаған, олар өзара тәуелсіз қозғалады (лиозольдер, аэрозольдер, суспензиялар, эмульсилар)

2. Байланған дисперсті жүйелер: фазалардың біреуі құрылымды байланған, еркін қозғалмайды. Оларға гельдер, ұйымаар, көбіктер, түтікшелі-кеуек денелер, қатты ерітінділер жатады.

Дисперсті фаза мен дисперсиялық ортаның өзара әрекеттесуі бойынша жіктелуі:

Дисперсті жүйе фазаларының өзара әрекеттесуі дегеніміз сольватация (гидратация) процестері, яғни дисперсті фаза бөлшектерінің айналасында дисперсиялық орта молекулаларының сольватты (гидратты) қабықшаларының түзілуі. Фазалардың молекулааралық әрекеттесуінің дәрежесі бойынша дисперсті жүйелер 2-ге бөлінеді:

1. Лиофильді (гидрофильді) жүйелер—дисперсті фаза мен дисперсиялық орта бөлшектері арасындағы әрекеттесулер өте жоғары.

2. Лиофобты (гидрофобты)—екі фаза арасындағы молекулааралық әрекеттесулер әлсіз.

Дисперсті жүйелердің алынуы. Дисперсті орта қызметін атқаратын бейорганикалық заттар сұйықтарда мүлдем ерімейтін болса, одна олардан лиофобты зольдерді алуға болады.

Дисперсті фазаның бөлшектері (мицеллалар) күрделі құрылымға ие және ол зольдің алыну жағдайына тәуелді. Дисперсті жүйелерді екі жолмен алады:

1. Физикалық және химиялық конденсация арқылы иондар мен молекулалардың агрегаттарға бірігуі;

2. Заттарды өлшемі 10^-7-10^-9 м-ге тең коллоидты бөлшектерге дейін дисперстілеу (майдалау)

Физикалық конденсация бұларды салқындату арқылы немесе еріткішті ауыстырғанда заттардың ерігіштігін төмендету арқылы жүзеге асырылады.

Химиялық конденсация дисперсиялық ортада нашар еритін өосылыстар түзілуімен қатар жүретін химиялық реакциялар нәтижесінде жүзеге асады.

Коллоидты жүйелердің айтарлықтай тұрақты екендігін түсіну үшін бөлшектердің құрылысын қарастыру керек. Коллоидты қарапайым бөлшек мицелла деп аталады, яғни золь (коллоидты ерітінді) мицелла мен мицеллааралық сұйықтықтан тұрады. Мицеллалар зольдің дисперсті фазасын, ал мицеллааралық сұйықтық құрамына еріген электролиттер, бейэлектролиттер және беттік-активті заттар (БАЗ) енетін дисперсті ортаны құрайды, соңғылар коллоидты жүйенің стабилизаторлары болып табылады.

29.Электрофорез, электроосмос, медицинада қолданылуы.

Электроосмос-сұйықтың капиллярлар арқылы қозғалуы. Электроосмос-электрокинетикалық құбылыстардың негізгілерінің бірі. Электроосмос құбылысын 1-болып 1807 ж Мәскеу университетінің профессоры Ф.Ф.Рейсс ашқан. Электроосмос құбылысы физиологиялық эксперименттерде жеке жасуша ішіне микроэлектрод арқылы заттардың өтуінде қолданылады. Электроосмос гидротехникалық құрылыста және транспорт магистралдарын құруда артық суды шығаруда, торфты құрытуда, суды таартуда, техникалық сұйықтарда пайдаланылады.

30.Ірі дисперсті жүйелер, аэрозольдер, суспензия, эмульсия.

Аэрозоль ^[1] (немісше: sol — ерітінді) — газды ортада (ауада) қалықтаған сұйық не қатты бөлшектерден тұратын дисперстік жүйелер. Терминді алғаш 1945 жылы ағылшын химигі Ф.Дж. Доннан енгізген.

Аэрозоль - шашырату жүйесінің газдық ортада өлшенген жағдайда болатын сұйық тамшысы немесе қатты дененің бөлшегінен тұрады.^[2]

Аэрозольдің мөлшері оның массасы мен бөлшек саны бойынша анықталады. Олардың сұйық бөлшегінің радиусы 10-5 — 10-1 см, ал қатты бөлшектерінікі 10-8 — 10-3 см болады. Аэрозоль дисперстену (ірі бөлшектердің ұсағырақ бөлшектерге айналуы, мысалы, шахта шаң-тозаңы) және конденсаттану (ұсақ бөлшектердің ірірек бөлшектерге бірігуі, мысалы, тұманнан бұлт пайда болуы) салдарынан түзіледі.

Дисперстену жолмен көбінде полидисперстік және тұрпайы дисперстік аэрозоль түзіледі, ал жоғары дисперстік және біртекті (монодисперстік) аэрозоль конденсаттану арқылы алынады. Көбінесе аэрозольдың түзілуі зиянды болады. Мысалы, өндірістік процестерде қажетті заттар тозаңмен бірге кетеді (металлургия, цемент, химия өндірістері); атмосферадағы аэрозольмен азық-түлік ластанады; кейбір аэрозольдар ауамен қосылып қопарылғыш қоспалар түзеді (көмір, қант, ұн тозаңдары). Аэрозоль медицинада (организмге дәрі-дәрмек енгізуде, жұқпалы микробтарды залалсыздандыруда), метеорологияда (тұманды сейілту, жасанды жаңбыр жауғызуда) ауыл шаруашылығында (инсектицидтер шашуда) тұрмыста т.б. қолданылады.

Суспензия — дисперсиялық фазасы қатты зат түрінде, ал дисперсиялык ортасы сұйықтар күйінде ұшырасатын қалқыма не дисперсиялык жүйе. Суспензияның дисперсиялық шекарасы коллоидті атыраптар шекарасымен және қалыпты жағдайда тез тұнатын бөлшектердің мөлшерлік көрсеткіштерімен анықталады. Суспензияның дисперсиялылығы әдетте седименттік талдау әдістері арқылы немесе дисперсиялық ортаға енгізілген қосымшалардың адсорбция мөлшері тұрғысынан анықталады.

31.Органикалық қосылыстардың жіктелуі. Функциональды топтар бойынша органикалық қосылыстардың жіктелуі. Органикалық қосылыстар құрылымына қарай ашық тізбекті (алифаттық қатар немесе май қатары) және циклдік қосылыстарға жіктеледі. Кейінгілердің өзі карбоциклдік және гетероциклдік қосылыстар болып екі топқа бөлінеді.Карбоциклдік қосылыстар өз алдына алициклдік және ароматтық болып екі қатарға бөлінеді.Ароматтық қатарға бензол және оның туындылары, сол сияқты көп бензол сақиналы қосылыстар да жатады, айталық нафталин, антрацен және т.б.Бірнеше мыңдаған органикалық қосылыстарды үлкен екі топқа бөліп қарастырған ыңғайлы:Молекуласының құрамында тұйық тізбегі жоқ ациклді заттар.Құрамында тұйық тізбегі бар циклді органикалық қосылыстар.Ациклді заттардың молекуласын құрастырып тұратын көміртегі атомдары кеңістіктік бір түзудің бойында немесе алуан түрлі тармақталып орналасуы мүмкін. Алайда, олар бір-бірімен ешуақытта тұйық тізбек түзбейді.Органикалық заттардың молекуладағы көміртегі қаңқасының орналасуына қарай екі топқа бөледі.а) қаныққан көмірсутектері; б) қанықпаған көмірсутектері. Циклді органикалық заттар да екі топқа бөлінеді: 1.карбоциклді қосылыстар; 2.гетероциклді қосылыстар. Өз кезегінде карбоциклді органикалық қосылыстардың өзі екі топшаға бөлінеді:а) алициклді қосылыстар ә) ароматты қосылыстар (арендер) деп бөлінеді.Алициклді қосылыстардың молекулалық құрылысында циклдер (тұйық тізбек) болғанымен, олардың физикалық және химиялық қасиеттері ациклді заттардың қасиеттеріне өте ұқсас.Карбоциклді заттардың да екі түрі бар: қаныққан карбоциклдер және қанықпаған карбоциклдер.Органикалық қосылыстардың, оның ішінде алифатты қатардағы қосылыстардың жіктелуінің бір түрі ол олардың құрамындағы функциональды топтардың табиғатына байланысты жіктелуі. Белгілі кластарға жататын заттардың химиялық қасиеттерін құрамындағы функциональдық топ анықтайды. Функциональ дық топ Қосылыстардың аты Қарапайым өкілдері Аталуы формуласы Галоген Галогентуындылар йодты метил CH3J Гидроксил -ОН Спирттер метил спирті CH3OH Фенолдар Фенол C6H5OH Карбонил =С=О Альдегидтер сірке альдегиді CH3- COH Кетондар Ацетон CH3-CO-CH3 Карбоксил - СООН Карбон қышқылдары сірке қышқылы CH3COOH Нитротоп - NO2 Нитроқосылыстар Нитрометан CH3NO2 Аминотоп -NH2 Аминдер Этиламин CH3-CH2-NH2 Меркаптан тобы - SH Меркаптандар (тиоспирттер) метилмеркаптан, метантиол CH3SH Сульфотоп - SO3H Сульфоқышқылдар метансульфо- қышқылы CH3SO3H Егер органикалық қосылыстың молекуласында бірдей бірнеше функционалды топтар болса, ондай молекуланы полифункциональдық деп, әртүрлі функциональдық топтар болса гетерофункциональдық деп атайды.Органикалық химияда өте маңызды жайт – гомолықтық қатар туралы түсінік. Химиялық қасиеттері ұқсас, бір-бірінен бір немесе бірнеше СН2 топқа айырмашылығы бар қатарды гомолықтық деп атайды. Мысал, метан СН4 және этан С2Н4, метил спирті СН3ОН және пропил спирті С3Н7ОН өзара гомолықтар. Сонымен гомолықтық қатарға функционалдық топтары бірдей тек көмірсутек радикалдарының шамасы әртүрлі қосылыстар жатады.

32.Спирттер, олардың жіктелуі. Бір атомды спирттердің гомологиялық қатары. Спирттер немесе алкогольдер деп құрамында бір немесе бірнеше гидроксил топтары бар көмірсутектерді айтады. Көмірсутек радикалдарының құрылымына қарай қаныққан спирттер, қанықпаған спирттер, ароматты оксиқосылыстар деп бөлінеді. Ароматты көмірсутектерде гидроксил тобы тікелей бензол сақинасымен байланысса-фенолдар, ал гидроксил тобы бүйір тізбекте орналасса-спирттер деп аталады. Гидроксил топтарының санына байланысты спирттер 1 атомды, көп атомды (2,3 және т.б.) болып бөлінеді.

35.Триолдар, меркаптандар. Триолдардың гомологиялық қатары.Триолдар деп спирттерге ж»не фенолдарға ұқсас құрамында оттектің орнына кукірт атомы бар қосылыстарды айтады,Олардың жалпы формуласы R-SH.Жай эфирлер мен органикалық пероксидтерге ұқсас қосылыстарды сульфидтер ж»не дисульфидтер деп атайды.Тиолдар алкилгалогенидтерді натрий гиддросульфидімен әрекеттестіру арңылы,Қыздырылған катализатор арқылы спирт пен кукіртсутектін буын өткізгенде,қышқылды ортада алкендерді кукіртсутекпен реакциялау аркылы.