Заттың өзара араласпайтын екі еріткіште таралуы

 

149 

 

осы  таралу  заңына  негізделген.  Мысалы,  суда  еріген  органикалық 

заттарды  эфирмен  экстракциялағанда  оған  күшті  қышқыл  немесе 

күшті  негіз  қосады.  Сонда  оның  ерігіштігі  артады.  Себебі 

органикалық  қышқылдар  мен  оның  тұздары  суда  аздап  болса  да 

иондарға диссоцияцияланады. Ал эфирде тек диссоциацияланбаған 

молекулалар  ғана  ериді.  Өте  күшті  қышқыл,  не  негіз  қосқанда 

органикалық қышқылдар мен оның тұздарының диссоциациялануы 

кеміп,  эфирде  еруі  артады.  Сулы  ерітіндіге  тұздарды  қосып  та 

экстракцияның  тиімділігін  арттыруға  болады.  Қазіргі  кезде 

экстракция кендерге  өте аз тараған элементтерді байытып, өсімдік 

материалдарынан  қажетті  заттарды  бөліп  алуда  кең  қолданылып 

жүр. 

 

7. Газдардың сұйықтықтардағы ерітінділері 

Көптеген  газдардың  сұйықтықтарда  еритіні  белгілі.  Олардың 

сұйықтықтарда  еруі  сол  газдар  мен  еріткіштердің  табиғатына, 

қысым мен температураға байланысты (кестені қараңыз): 

4.3-кестеде 

газдардың 

судағы 

18°С 

температурадағы 

ерігіштіктері  көрсетілген.  Инертті  газдар  сумен  әрекеттеспейді, 

олар өте нашар ериді, ал НСl мен NН

3

 суда жақсы ериді. Бұлардың 

жақсы  еритін  себебі  -  олар  сумен  химиялық  әрекетке    түседі, 

мысалы: 

NН

3

+Н

2

О=NН

4

ОН; НСl+Н

2

О = Н

3

О

+

+Сl

- 

 

4.3-кесте. Кейбір газдардың судағы ерігіштігі 

 

Газдар  

1 көлем судағы еріген 

зат мөлшері  

Газдар  

1  көлем  судағы 

еріген зат 

мөлшері 

Гелий (He) 

0,0139 

Хлор (Cl

2

) 

2,40 

Азот (N

2

) 

0,0169 

күкірттің (IV)  

оксиді (SO

2

) 

42,30 

Сутек (H

2

) 

0,0186 

Хлорлы сутек (HCl)  427,90 

Оттек (O

2

) 

0,0322 

аммиак(NH

3

) 

748,80 

 

Газдардың  ерігіштігі  еріткіштің  табиғатына  тәуелділігін 

аммиактың  әр  түрлі  еріткіштерде  еруінен  (4.4-кестеден)  көруге 

болады. 

 

 

 

150 

 

4.4-кесте. Аммиактың 0 

0

С және 1атм-да 100 г ерігіштегі ерігіштігі 

 

Газ 

Ерігіштігі 

Су 

Метил спирті 

Этил спирті  Диэтил спирті 

Толуол 

Аммиак 

(NH

3

) 

87,5 

42,00 

25,0 

2,0 

0,048 

 

Егер  газдардың  сұйықтықтағы  және  сол  сұйықтықтың 

ерітіндісіндегі ерігіштіктерін салыстырсақ, олардың ерітінділерінің 

ерігіштіктері  таза  сұйықтыққа  қарағанда  аз  болады.  Бұл 

тұжырымды  алғаш  1892  ж.  физиолог  ғалым  И.  М.  Сеченов 

көрсеткен  болатын.  Сондықтан  тұздардың  немесе  басқа 

электролиттердің судағы ерітіндісіне газды ерітсек, оның ерігіштігі 

И. М. Сеченов көрсеткен формуламен анықталады: 

                                        X=Х

О

е

-КС

 немесе lgХ/Хо=-КС                    (13)

 

Мұндағы  X  және  Хо  газдың  ерітіндідегі  және  таза  еріткіштеп 

мольдік  үлесі; K  -  берілген  тұзға  (электролитке)  тән  константа;  С-

тұздың  (электролиттің)  концентрациясы (қоюлығы).  

Тұздар 

қатысында 

газдардың 

ерігіштінінің 

кемуі 

ерімталданбау 

деп 

аталады. 

Электролит 

иондарының 

ерімталданбау  әсерлері  зарядтар  өскен  сайын  артып,  радиустары 

өскен  сайын  кемиді.  Оның  себебі  иондар  су  молекулаларын 

өздеріне  тартып,  полярсыз  газдардың  ерігіштіктері  азаяды,  яғни 

ерімталданбау құбылысын байқауға болады. 

Газдардың  ерігіштіктерінің  қысымға  тәуелділігі  Генри  (1803 

ж.)  заңымен  анықталады.  Бұл  заң  бойынша  берілген  газдың 

тұрақты  температурадағы  ерігіштігі  сұйықтық  бетіндегі  газдың 

қысымына тура пропорционал болады: 

                                                  С=К.Р                                                (14) 

Мұндағы  С  -  газдың  сұйықтықтағы  концентрациясы 

(қоюлығы);  Р  -  газдың  сұйықтық бетіндегі  қысымы;  К  -  тұрақты 

шама немесе пропорционалдық коэффициент. 

Генри заңынан мынадай екі салдар шығады: 

1.  Газдың  қысымы  оның  газ  фазасындағы концентрациясына    

пропорционал   болғандықтан, С = К.Сг болады. Демек: 

                                            С/С

г

=К                                              (15) 

Сұйыққа  еріген  газ  концентрациясының  ерітінді  бетіндегі 

газдың  концентрациясына қатынасы  әрқашанда тұрақты шама.  

 

151 

 

2. Еріген газдың көлемі сыртқы қысымға байланыссыз болады,  

өйткені  қысым  артқан  сайын    еріген  газдың  да,  ерітінді  бетіндегі 

газдың да қысымдары бірдей санға артады. 

Газдардың  ерігіштіктері  температураға  да  тәуелді.  Әдетте 

газдар  ерігенде  жылу  бөлінеді.  Ендеше  Лө-Шателье  принципі 

бойынша  температура  артқанда  тепе-теңдік  эндотермиялық 

процесс  жағына  ығысуы  керек,  яғни  газдардың  ерігіштігі 

температура артқан сайын кемиді. Оны 4.5-кестедегі мәліметтерден 

де көре аламыз. 

 

4.5-кесте. Газдардың судағы ерігіштіктерінің температураға тәуелділігі 

 

температура

 

0

С 

 

100 г суда ерігіштігі 

О

2 

Н

2 

СО

2

 

Н

2

 

О

2 

0 

0,0489 

0,0215 

1,710 

4,67 

79,8 

20 

0,0155 

0,0182 

0,878 

2,58 

39,4 

40 

0,0118 

0,0164 

0,530 

1,66 

18,8 

60 

0,0102 

0,0160 

0,359 

1,19 

10,6 

 

Идеал  немесе  шексіз  сұйылған  ерітінділер  үшін  ерігіштіктің 

температураға  тәуелсізділігін,  егер 

  тұрақты  болса,  мынадай 

өрнекпен көрсетуге болады: 

                                          lп(Х

2

/Х

1

=- /R(1/Т

2

-1/Т

1

)                           (16) 

Мұндағы 

  -қаныққан  ерітіндідегі  еріген  газдың  жылу 

эффектісі;  Х

1

  және  Х

2

-Т

1

  және  Т

2

  температураларына  сәйкес 

ерігіштік, мольдік үлеспен көрсетілген. 

Өте  таза  сұйықтықтарда  кейбір  газдар  аса  қаныққан  ерітінді 

түзеді.  Алайда  ондай  ерітінділер  өте  тұрақсыз  болады. 

Ерітінділердің  қанығуын  ерітіндіге  қатты  бөлшектер  қосу  немесе 

қыздыру арқылы кетіруге болады. 

 

8. Қатты дененің сұйықтықтағы ерітінділері 

Газ  сияқты  қатты  денелердің  сұйықтықтардағы  еруі  олардың 

өздерінің  және  сұйықтықтың  табиғатына  байланысты  болады. 

Мысалы,  1000  г  суда  25°С  температурада  15,1  моль  AgNO

3

  ерісе, 

1∙10

-21

 моль НgS ериді, ал нафталин суда іс жүзінде тіпті ерімейді. 

Қатты  денелердің  газдардан  айырмашылығы  -  олардың 

ерігіштіктеріне қысым нашар әсер етеді. 

 

152 

 

Еру  процесі  кезінде  де  көп  таралған  “ұқсас  ұқсасты  жақсы 

көреді”  принципі  сақталады.  Мысалы,  органикалық  қысылыстар 

органикалық  еріткіштерде  жақсы  ериді  де,  бейорганикалық 

еріткіштерде  нашар  ериді.  Керісінше,  бейорганикалық  заттар 

бейорганикалық  еріткіштерде  жақсы  ериді  де,  органикалық 

еріткіштерде  нашар  ериді.  Дәл  осы  сияқты  полярлы  заттардың 

полярлы  еріткіштерде,  ал  полярсыз  заттардың  полярсыз 

еріткіштерде жақсы еритінін көптеген мысалдар арқылы көрсетуге 

болады. 

Қатты  денелердің  сұйықтықта  еруін  бір-біріне  жалғасқан  екі 

процестен:  а)  қатты  дененің  балқуынан  (сұйылуы)  және  ә)  екі 

сұйықтықтың араласуынан тұрады деп қарастыруға болады. Қатты 

денені  сұйықтыққа  қосқанда  молекулаларының  байланыстары 

балқу  кезіндегі  сияқты  кристалдық    тордың    иондары    немесе  

байланыстары  бұзылады.  Егер  осы  байланыстарды  бұзуға  кеткен 

энергия  көп  болса,  ондай  қатты  дене  қиындықпен  ериді  және 

керісінше, аз энергия арқылы бұзылатын қатты дене жылдамырақ, 

жақсы  еритін  болады.  Еруге  кеткен  энергия  қатты  дененің 

еріткішпен 

әрекеттесуінің 

нәтижесінде 

(иондар 

мен 

молекулалардың 

сольватациясы) 

бөлінеді. 

Егер 

еріткіш 

молекулаларының  бір-біріне  деген  ынтықтылығы  еритін  заттың 

молекуласына  деген  ынтықтылықтан  көп  болса,  онда  еру  аз 

болады, тіпті болмауы да мүмкін. 

Қатты  дененің  еруі  жылу  сіңіре  немесе  жылу  бөле  жүреді. 

Жылу  эффектісінің  таңбасы  жоғарыда  айтылған  екі  процестегі 

жылу  эффектілерінің  қарым-қатынасына  байланысты.  Кристалдық 

торды бұзуға кететін энергияны Q

1

, ал еритін заттың бөлшектерінің 

еріткішпен  әрекеттесуінің  энергиясын  Q

2

  деп  белгілесек,  онда  еру 

процесінің жылу эффектісі мынаған тең болады Q

еру

): 

                          

                            Q

еру

= Q

2

 - Q

1 

                                               (11) 

Егер Q

1

 > Q

2

 болса, онда қатты дене жылу сіңіре арқылы ериді, 

керісінше,  егер  Q

2

  >  Q

1

  болса,  онда  еру  кезінде  жылу  бөлініп 

шығады.  Осыған  орай  қатты  дененің  ерігіштігі  температураға 

байланысты  өсуі  де,  кемуі  де  мүмкін.  Кристалогидраттардың  суда 

еруі  жылу  сіңіре  жүреді,  ал  сусыз  тұздардың  еруі  жылу  бөле 

жүреді. 

Сондықтан 

кристалогидраттардың 

ерігіштіктері 

температура  артқан  сайын  өседі.  Температураға  байланысты 

ерігіштік  өте  жылдам  өзгерсе,  тұздарды  қайта  кристалдандыру 

үшін қолданады. 

 

153 

 

Су  -  ең  жақсы  еріткіш.  Бұл  судың  ең    көп  таралғандығымен 

және  оның  молекулаларының  полярлығымен  түсіндіріледі. 

Сондықтан суда көбінесе полярлы бөлшектер жақсы ериді. Су тау-

кен  жыныстарымен,  топырақпен,  өсімдіктер  мен  жануарлардың 

тіршілікке қажет өнімдерімен әрекеттесіп, оларды табиғи ерітіндіге 

айналдырады.  Табиғи  ерітінділердің  құрамында  әр  түрлі  тұздар, 

еріген газдар (оттек, күкіртті сутек, көмірқышқыл газы, радон т.б.) 

және тірі организмдердің өміріне қажет әр түрлі заттар болады. Сол 

себепті  көптеген  табиғи  сулар  (ал  шын  мәнінде  олар  ерітінділер) 

адам  организмдеріне  қажетті  физиологиялық  әсер  беретіндіктен, 

оларды  науқас  адамдарды  емдеу  үшін  қолданады.  Мұндай  табиғи 

суларға теңіз, көл, өзен сулары да, жер асты сулары да жатады. 

 

9. Ерітінділердің коллигативтивтік қасиеттері 

Ұшқыш  емес  еритін  заттары  бар  ерітінділерді  қарастырайық. 

Ұшқыш  емес  зат  деп  бу  қысымы  еріткіш  буының  қысымынан 

әлдеқайда төмен болатын заттарды айтады. Осындай ерітінділердің 

мынадай қасиеттерін байқауға болады: 

1)  ерітінді  бетінде  еріткіш  бу  қысымының  салыстырмалы 

төмендеуі; 

2)  ерітіндінің  қайнау  температурасы  еріткіштің  қайнау 

температурасына қарағанда жоғарылауы; 

3) 

ерітіндінің 

қату 

температурасының 

еріткіш 

қату 

температурасынан төмендеуі; 

4)  осмостық қысым. 

Ерітіндінің  осы  қасиеттерін  коллигативтік  қасиеттер  деп 

атайды.  Коллигативтік  қасиеттер  еріткіштің  табиғаты  мен  еріген 

заттың қоюлығына (концентрациясына) тәуелді болады, яғни еріген 

заттың бірлік көлемдегі бөлшектер санына байланысты  болады да, 

бөлшектердің 

қасиеттеріне 

байланыссыз 

болады. 

Әдетте 

коллигативтік  қасиеттер  бір-біріне  тепе-теңдікке  тұрған  екі  фаза 

(атап  айтқанда,  еріген  зат  пен  еріткіштен  тұратын  фаза  және  таза 

еріткіштен тұратын фаза) болғанда байқалады. 

Еріген  зат  ұшқыш  болғанда,  яғни  оның  молекулалары 

еріткіштің  молекулалары  сияқты  бу  құрамында  болғанда, 

еріткіштің бу қысымынан төмендеуін жоғарыда айттық. Егер еріген 

зат ұшқыш болмаса, онда Рв << Р

А 

ерітінді бетіндегі будың жалпы 

қысымы таза еріткіш бу қысымына тең болады: Р=Р

А

=Р

0

N

А

 Ендеше: 

                                        ∆Р/Р

0

А

=(Р

0

А

-Р)/Р

0

А

=B∙N

B

                            (18) 

 

154 

 

Сонымен  бу  қысымының  салыстырмалы  төмендеуі  еріген 

заттың қасиетіне тәуелсіз болып шықты. 

Ерітінділердің  осы  айтылған коллигативтік  қасиеттеріне  жеке-

жеке тоқталайық. 

 

9.1 

Ерітінді 

бетіндегі  еріткіштің  бу  қысымының 

салыстырмалы 

төмендеуі. 

Ерітіндінің 

қайнау 

температурасының  таза  еріткіштің  қайнау  температурасынан 

жоғарылауы 

Егер  сұйықтықта  қатты  дене  ерісе,  онда  ерітінді  бу 

шекарасында  еріткіштің  молекулаларының  мөлшері  еріткіш  газ 

шекарасындағы  мөлшерінен  аз  болады.  Сондықтан  ерітінді 

бетіндегі  бу  қысымы  таза  еріткіштің  бетіндегі  бу  қысымынан  кем 

болады.  Оны  мына  4.8-суреттегі  еріткіштің  булануын  көрсететін 

сұлбадан  байқай  аламыз.  Зат  ерігенде  бірлік  көлемдегі  еріткіштің 

қоюлығы  (концентрациясы)  азаяды,  сондықтан  газ  фазасында 

ұшатын еріткіш молекулаларының саны да азаяды. 

 

 

 

4.8-сурет. Таза еріткіштен (а) және 

ерітіндіден (ә) еріткіштің булануы 

4.9-сурет. Бу қысымының азаюын 

және қайнау температурасының 

жоғарлауын көрсететін диаграмма 

 

Еріген  зат  ұшқыш  болса  да,  ұшқыш  емес  болса  да,  осы 

айтылған  жағдай  байқалады.  Ерітіндінің  қоюлығы  артқан  сайын 

оның  бу  қысымы  кеми  түседі.  Бу  қысымының  температураға 

тәуелділігін  4.9-суреттен  көре  аламыз.  Мұндағы  ОА  қисығы-таза 

сұйықтық  үшін,  ал  ВС  мен  ДЕ  қисықтары  қоюлықтары  бірдей 

бейэлектролит  және  электролиттің  ерітінділері  үшін  берілген. 

Рауль заңына сәйкес ОА қисығы екі қисықтан жоғары орналасады. 

 

155 

 

Қаныққан  бу  қысымы сыртқы  ортаның қысымына  теңелгенде, 

кез келген сұйықтық қайнайды. Егер сыртқы қысым р° = 760 мм Нg 

бағанасына тең болса, онда таза сұйықтық  Т

1

  (4.9-суретті  қараңыз) 

температурасында  қайнайды.  Бейэлектролиттің  ерітіндісі  -  Т

2

,  ал 

электролит 

ерітіндісі 

Т

1 

температурасында 

қайнайды. 

Бейэлектролиттің  қайнау  температурасының  жоғарылауы  (∆  Т  ) 

мынаған тең:  ∆ Т =  Т

2

  –  Т

1

.  Ол  ерітіндінің  қоюлығы  артқан  сайын 

өседі.  Температурасының  жоғарылауы  мен  қоюлық  арасындағы 

байланысты былай көрсетуге болады: 

                                                  ∆Т

Е

=Е

қн

т                                           (19) 

Мұндағы  ∆  Т

  Е

-

 

қайнау  температурасының  жоғарылауы  (өзгеруі), 

Еқн-пропорциналдық 

коэффициент, 

оны 

еріткіштің 

эбулиоскопиялық  тұрақтысы  немесе  қайнау  температурасының 

молярлық  жоғарылауы  деп  атайды.  Ол  1000  г  еріткіште  1  моль 

еріген  зат  бейэлектролит  зат  болғанда  ерітіндінің  қайнау 

температурасының жоғарылауын көрсетеді. Теңдеудегі  (19)  т = 1 

моль болса: 

                                                    Т

қн

=Е

қн

                                             (20) 

Эбулиоскопиялық 

тұрақтылық 

еріген 

бейэлектролиттің 

қоюлығы  мен  табиғатына байланыссыз,  тек  еріткіштің  табиғатына 

байланысты болады және оның өлшем бірлігі-град-моль. 

Кейбір  еріткіштердің  эбулиоскопиялық  тұрақтыларының 

мәндері төмендегідей болады: 

су-0,5; бензол - 2,6; этил спирті-1,2 хлороформ-3,8; этил 

эфирі-2,1; төртхлорлы көміртек-5,3. 

Вант-Гофф  Е

қн

-ды  анықтау  үшін  мынадай  формуланы 

қолдануға болатынын көрсетті: 

                                         Е

қн

=RТ

2

/1000∙

қн   

                                      (21) 

Мұндағы 

қн 

-  еріткіштің  меншікті  қайнау  жылуы;  Т  - 

еріткіштің қайнау температуасы (K). 

Егер Q - еріткіште п моль зат ерісе, онда: 

                                          m=п·1000/Q

1

                                             (22) 

Енді п = т / М өрнегін еске алып жазатын болсақ: 

                                          т=q·1000/

M

жүктеу/скачать 3,84 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: