Холимог бодис. Уусмал

Transcript

1 Холимог бодис. Уусмал CHEM101: Органик биш хими I Лекц 9 1. Дисперс систем. Уусмал, уусмалын ангилал. Уусахын дулаан Уусах чанар Уусмалын концентрацийг илэрхийлэх аргууд 2. Шингэн уусмалын шинж чанар Раулийн хууль. Вант-Гоффийн дүрэм. -Уусмалын уурын даралтын бууралт. - Уусмалын буцлахуй температурын дээшлэхүй. - Хөлдөхүй температурын буурахуй. - Осмос /шүүрэл/ -ийн үзэгдэл. Ууссан бодисын молекул цул тодорхойлох аргууд 3. Уусмал дахь электролитийн иончлол. Сул электролитийн төрх төлөв. Иончлолын тогтмол. Хүчтэй электролитийн төрх төлөв, идэвхит концентраци 1

2 Б О Д И С Масс, эзэлхүүнтэй Хатуу, шингэн, хий гэсэн физик төлөв байдалд оршдог ХОЛИМОГ Химийн элемент ба нэгдлүүд янз бүрийн агуулгаар холилдон оршдог Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өөрийн шинж чанараа хадгалан байдаг Гетерген холимог Бүрэлдэхүүн хэсэг нь үзэгдэнэ Фазаараа ялгагдана Гомоген холимог - Бүрэлдэхүүн хэсэг нь үзэгдэхгүй - Нэг нь нөгөөдөө жигд түгэн тархсан Дисперс систем Нэг бодисын дотор єєр бодисуудын жижиг хэсгүүд түгэн тархсан тогтолцоо Дистерсийн фаз: Нэг бодисын дотор жигд түгэн тархаж буй бодис Дисперсийн орчин: Дисперсын фазыг агуулж буй бодис 2

3 ХОЛИМОГ Байгаль дээр тохиолдох бараг бүх бодис холимог байдлаар оршино (агаар, далай, тэнгис гол мөрний ус, давс уулын чулуулаг г.м) Синтезийн холимог: шил, угаалгын бодис, нэхмэл материал... Амьд холимог: мод, ургамал, хүн, амьтан, бактер (5000 илүү бодисын холимогоос тогтсон нийлмэл тогтолцоо) Xимид хамгийн өргөн хэрэглэгддэг холимиог: Гомоген холимогийн төлөөлөл: УУСМАЛ Гетероген холимогийн төлөөлөл: КОЛЛЛОИД

4 Дисперс системийн ангилал Дисперсийн фазын хэмжээнээс хамааруулан ангилсан ангилал Жинхэнэ уусмал Коллоид уусмал Суспенз, эмульс фазын размер,r [cм] ( r <1 нм) ( r = нм) ( r >100нм) Гомоген систем Микрогетероген систем гетероген систем 4

5 ЖИНХЭНЭ УУСМАЛ Хоѐроос дээш компонентоос тогтсон нэгэн фазат тогтолцоо. Нэг бодисын дотор өөр бодисууд метр (молекул, атом, ион) болтлоо жижиглэгдэн, жигд түгэн тархах явцад үүснэ Уусгагч ба ууссан бодисоос тогтоно Хувирмал найрлагатай äèñïåðñ ñèñòåì УУСМАЛ Уусгагч: Уусмал үүсэх явцад фазын өөрчлөлтөд ороогүй байна Эзлэхүүн болон массын хувьд их бодис Ууссан бодис: Молекул, ион болтлоо жижиглэгдэн жигд түгэн тарсан байна Эзлэхүүн ба массын хувьд бага байна Фазын өөрчлөлтөд орж болно Жишээ нь: 50 мл ус +100 мл спирт» ус ууссан бодис, спирт уусгагч 2 г NaCl ба 100 г ус» хоолны давс ууссан бодис, ус уусгагч

6 Уусмал дахь молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний төрлүүд 6

7 1. Агрегат тєлєвєєс хамааруулж ЖИНХЭНЭ УУСМАЛЫН АНГИЛАЛ хатуу уусмал (хат.+ хат.), (хат.+ шин.) (хат.+ хий) хайлш сувд уушгин чулуу шингэн уусмал (шин. +хат.), (шин. + шин.), (шин.+ хий) давсны уусмал, спиртын уусм. CO 2 -ын уусм. хийн уусмал (хий. + хат.), (хий + шин.). (хий + хат.) 2. Уусгагчаас хамаарауулан усан уусмал 3. Ууссан бодисоос хамааруулан утаа манан агаар усан биш уусмал давсны, хүчлийн, шүлтийн, хийн... уусмал 4. Цахилгаан дамжуулах шинж чанараасхамааруулан электролитын, 5. Концентрацаас хамааруулан концентрацтай, 6. Уусах чанараас хамааруулан электролит бишийн шингэрүүлсэн ханасан, үл ханасан 7

8 Химийн нэгдэл Уусмал Холимог 1. Нэгэн төрөл Нэгэн төрөл Нэгэн төрөл биш 2. Үүсэхийн дулааны илрэлтэй Уусахуйн дулааны илрэлтэй Байхгүй 3. Өнгөний өөрчлөлт үзүүлдэг Үзүүлдэг Үгүй 4. Эзэлхүүний өөрчлөлт үзүүлдэг Химийн нэгдэл, уусмал, холимогын шинж чанарын харьцуулалт Үзүүлдэг 5. Тогтмол найрлагатай * Хувирмал найрлагатай 6. Физик аргаар бүрэлдэхүүн хэсэгт салгаж болохгүй Зарим тохиолдолд болно Үгүй Хувирмал найрлагатай Болно 8

9 1. Бодисын уусах чанар ( ): 100 г уусгагчид агуулагдах ууссан болисын граммаар илхийлэгдэнэ сайн уусдаг дунд зэрэг уусдаг муу уусдаг o S 20 o S 20 o S 20 S 20o > 1.0 гр = гр < 0.01 гр Уусалтад нөлөөлөх хүчин зүйл: - бодисын ш/ч - Т о, - Р 2. Уусалтын үржвэр: муу уусдаг электролитын усан уусмал дахь ионы концетрацын үржвэр Me A Me A Ó [Me ] [A ] тунадас уусна Ó [Me ] [A ] Ó [Me ] [A ] тунадас бууна 3. Уусалт: муу уусдаг электролитын усан уусмал дахь аль нэг ионы концетрац S Me A Ó [ Me ] [ A ] [ A ] 9

10 УУСМАЛЫН КОНЦЕНТРАЦ Тодорхой хэмжээтэй усмал эсвэл уусгагчид агуулагдах уусссан бодисын тоо хэмжээ (масс). Концентрац, òýìäýãëýý Ууссан бодис ба уусмал (уусгагч) -ын харьцаа Åðºíõèé òîü î, íýãæ Молялü эсвэл C Ñ óóññàíáîäèñûíìîëèéíòîî õýìæýý íýã êã óóñãàãч C 1 êг 1000 ã M г [ìîëü/êã] óóñãàãч Молийн (моляр) Ñ Ì óóññàíáîäèñûíìîëèéíòîî õýìæýý íýã ëèòð óóñìàë Ñ Ì 1ë M 1000ìë V мл óóñìàë M эсвэл C M [ìîëü/ë] Нормал, N эсвэл C N Ñ N óóññàíáîäèñûíýêâèâàëåòèéí òîî õýìæýý íýã ëèòð óóñìàë Ñ N - ýêâ 1 л 1000ìë Э V мл óóñìàë [ýêâ/ë] 10

11 Массын хувь C ìàññ % óóññàíáîäèñûíìàññ 100 ãðàììóóñìàë 100г C ìàññ% [ã/100ã óóñìàë = ìàññ %] C ìàññ% ó/á óóñìàë Эзэлхүүний хувь, Ñ ýçýëõ í % [ìë/100 ìë óóñìàë = = ýçýëõ í %] Ìàññ/ýçýëõ - íèé õóâü Ñ масс/эçэлх. % Молийн доль N у/б, N уусгагч Ò Òèòð C ýçýëõ í % C ìàññ/ýçýëõ í % N ó/á N óóñãàãч óóññàíáîäèñûíýçýëõ í 100ìë óóñìàë óóññàíáîäèñûíìàññ 100 ìë óóñìàë ууссанбодисынмолийнтоо(м. т) ууссманбодисынм.т уусгагчийнм.т T уусгагчийнмолийнтоо,(м.т) ууссманбодисынм.т уусгагчийнм.т óóññàíáîäèñûíãðàìì 1 ìë óóñìàë C C ýçýë% ìàññ/ýçýëõ% [ã/100 ìë óóñìàë= = ìàññ/ýçýëõ í %] N у / б [ íýãæã é] T V V ó/ á ó/á óóñìàë V ó/á óóñìàë V ó / á N óóñã [ã/ìë] ó/á óóñìàë óóñã 1мл 100ìë ó / á 100ìë óóñã óóñã 11

12 Процентийн концентрац Масс процент. Эзэлхүүний процент. Масс / Эзэлхүүний процент. (/) (v/v) (/v) Дуслын шингэн бэлтгэхдээ 0.9 г NaCl - ыг 100 мл усанд уусгана: 0.9% NaCl масс/эзэлхүүний процентын уусмал гэнэ.

13 pp, ppb ба ppt Маш бага ууссан бодис бүхий уусмалын коцентрацыг илэрхийлэх аргууд: pp: parts per illio ( g/g, g/l) ppb: parts per billio (g/g, g/l) ppt: parts per trillio (pg/g, g/l) Санамж: g - микрограмм = 10-6 г g - нанограмм = 10-9 г pg - пикограмм = г

14 Уусах процессын мөн чанар 1. Физикийн өөрчлөлт болно талст бүтэц эвдэрнэ ууссан бодисын диффузи болно 2. Фикик-химийн өөрчлөлт болно Уусгагч ууссан бодисын хараилцан үйлчлэл (сольватац, гидротац) болно Дулаан ялгарах буюу шингээгдэнэ Уусмалын эзэлхүүний өөрчлөлт болно Бодсын өнгө өөрчлөгдөнө Талст гидрат үүснэ Химийн урвал явагдана o Металл уусч шүлт үүсгэх o Оксид, гидридүүд уусч хүчил, шүлт үүсгэх 14

15 Уусахын дулаан Уусах үзэгдэл дараах гурван үе шатыг дамжин явагдана 1-р шат: Уусагч бодис бүрэлдэхүүн хэсгүүддээ задарна. Энэ үед дээрхийн адил таталцлын хүчийг давах энерги шаардлагатай тул энерги шингээнэ (эндотерм). 2-р шат: Уусгагч бодис бүрэлдэхүүн хэсгүүддээ задарна. Энэ үед дээрхийн адил таталцлын хүчийг давах энерги шаардлагатай тул энерги шингээнэ (эндотерм). 3-р шат: Уусгагч ба уусагч бодисын жижиг хэсгүүд холилдоно. Жижиг хэсгүүд бие биедээ татагдан тогтвортой төлөвт шилжих тулэнерги ялгаруулна (экзотерм) Уусагч ба уусгагч холилдон уусмал үүсэх үед болох дулааны илрэлийг уусахын дулаан ( H уусах ) гэнэ. H уусах = H уусагч + H уусгагч + H холилдох H уусах =- H талст тор + H гидратац (сольватац)

16 Áîäèñûí óóñàõûí äóëààí áà óóñàõ çýãäýëèéí òåðìîäèíàìèêèéí öèêë А. Экзотерм уусалт ( H уусагч + H уусгагч ) < H холилдох ; H уусах <0 Б. Эндотерм уусалт ( H уусагч + H уусгагч ) > H холилдох ; H уусах >0 16

17 2. Усан уусмал Электролит биш бодисын уусмал Цахилгаан дамжуулахгүй Уусмалын физик шинж чанар: -Уóðûí äàðàëòûí áóóðàëò, - Бóöëàõóé òåìïåðàòóðûí äýýøëýõ é, - Õºëäºõ é òåìïåðàòóðûí áóóðàõóé, - Îñìîñ /ø ðýë/ -èéí çýãäэль P t б, o C t x, o C Электролит бодисын уусмал Цахилгаан дамжуулна Электролитын уусалт: Сольватаци Ионизаци Диссоциаци Õ òýé ýëåêòðîëèòèéí òºðõ: èäýâõèò êîíöåíòðàöè Ñóë ýëåêòðîëèòèéí òºðõ: Óóññàí áîäèñûí ìîëåêóë öóë òîäîðõîéëîõ àðãóóä Èîí ëîëûí òîãòìîë. 17

18 2.1. Дэгдэмхий биш, электролит биш бодисын шингэрүүлсэн уусмалын шинж Раулийн хууль. Вант-Гоффийн дүрэм Хязгаарлалт : ууссан бодис, уусгаг хоѐрын нь харилцан үйлчлэлийн хүч тэнцүү уусгагч, ууссан бодис харилцан дулааны солилцоо хийхгүй уусмал үүсэхэд эзэлхүүний өөрчлөлт болохгүй, ууссмал дахь компонент бүрийн шинж чанарт бусад компонентын шинж нөлөөлөхгүй Уусмалын шинж чанар зөвхөн ууссан бодисын тоо хэмжээнээс хамаарна. P o P 1 2 Раулийн хуулийн I хууль 2 t õ KC o t á Раулийн хуулийн II хууль KCo C M Вант-Гоффийн дүрэм RT M ΔT х. К уусгагч у/б 1000г M ΔT б. E уусгагч у/б 1000ã M π 1000мл V уусмал RT

19 УУРЫН ДАРАЛТЫН БУУРАЛТ: Электролит биш, дэгдэмхий биш бодисын уусмалын уурын даралт цэвэр уусгагчийнхаас ямагт бага байдаг. УУРЫН ДАРАЛТЫН БУУРАЛТ: Р = P уусгагч Р уусмал. Уусгагчийн молекулын хөдөлгөөнтэй холбоотой А. Цэвэр уусгагчийн молекул гадаргаасаа салан уур байдалд тасралтгүй шилжихийн зэрэгцээ эргэн шингэн төлөвт шилжинэ. Энэхүү шилжилтийн хурд тэнцэх үед уусгагчийн гадарга тогтмол даралттай (Р o =Р уусгагч ) болно. Б. Уусгагчид дэгдэмхий биш бодис уусгахад уусмалын гадаргын тодорхой хэсэгт тэдгээр бодисууд байршин уусгагчийн молекулын ууршилтад саад болно. Үүний улмаас уусгагчийн уурших ба конденсацлагдах хурд удаашран бага уурын даралт (Р уусм. ) бүхий тэнцвэр дахин тогтоно. Р о = Р уусгагч Р уусм

20 Раулийн хууль: P o P t õ KC o t á KC o

21 K x (K) - хөлдөхүйн тогтмол буюу криоскопийн тогтмол: 1 кг уусгагчид 1моль электролит биш бодис уусгагхад болон хөлдөх температурын бууралтыг заах тогтмол хэмжигдэхүүн. K б (E) буцлахуйн тогтмол буюу эбулиоскопийн тогтмол: Нэг атмосфер даралтын дор 1кг уусгагчид 1моль электролит биш бодис уусгахад болох уусгагчийн буцлах температурын ихсэлтийн заах тогтмол хэмжигдэхүүн Уусгагч бүрийн К ба Е ийн хэмжээг туршилтаар тогтооно. Уусгагч Е Е ( 0 C/моль) Хөлдөх температур ( 0 C) К ( 0 C/моль) Ус, H 2 O Этанол, C 2 H 5 OH Бензол, C 6 H Цууны CH 3 COOH хүчил, Хлороформ, CHCl

22 Вант-Гоффийн дүрэм: PV = RT πv = RT π = (/V)RT = С M RT хагас нэвтрүүлэгч ханаар зөвхөн уусгагчийн молекул нэвчих үзэгдлийг осмос буюу шүүрэл гэнэ π = g d h Усгагчийн молекул цэвэр уусгагчаас уусмал тийш нэвчих хурд их байх бөгөөд уусмалын концентрай хязгааргүй шингэрэх хүртэл үргэлжилнэ.

23 Эд эсийн ханааар нэвчих Осмосын үзэгдэл А).Эсийн гаднах ба доторх уусмал (эсийн шингэн) -ын концентрац адил Б). Эсийн гаднах уусмал хэт өтгөн B). Эсийн гаднах уусмал хэт шингэн Body fluid ~ 0.15 olal NaCl

24 2.2. Электролит бодисын уусмалын шинж Электролит бодисын уусалт: - Ориентацын - ион диполын харилцан үйлчлэлээр, дараах үе шатаар явагдана А. Туйлт молекулаас тогтсон бодисын уусалт: сольватац (гидротац) (I) иончлол (II) диссоциац (III) óóñãàãч + óóñàí áîäñûí õàðèëöàí éëчëýë óóññàí áîäñûí õîëáîî ионы тєрхгэй болох èîíóóä ñîëüâàò (гидрат) á ðõ ëòýé áîëîõ 24

25 Б. Талст бүтэцтэй бодисын уусалт: сольватац (гидротац) (I) диссоциац (III) ÊÀ H O (èîíû òàëñò) 2 (øèí) äèññîöèàö K (aq) A (aq) Õàéëìàëäàà NaCl òàëñò Óñàí óóñìàëäàà Èîíчëîãäîíî Äèññîöèàöèä îðíî 25

26 Электролитын хүч N äèñ % 100% N àíõ 30% 3% 30% 3% Х чòýé Дóíä çýðýг Ñóë Электролитын диссоциацын зэрэг Нэгдэл HCl NaOH KOH HNO 3 Ba(OH) 2 H 2 SO 4 HF α, % Нэгдэл CH 3 COOH NH 4 OH H 2 CO 3 H 2 S H 2 S HCN α, %

27 1. Ñóë ýëåêòðîëèò: A x B y A y B x K A y x x AB y B x y Освальдтын шингэрүүлэлтийн хууль: K / C Ñóë ýëåêðòîëèòèéí äèññîöèàöèéí çýðýã øèíãýð ëýëòýýñ õàìààðíà. C (Ì) CH 3 COOH α, % Ñóë ýëåêòðîëèò Äóíä çýðýã ýëåêòðîëèò 2. Õ чòýé ýëåêòðîëèò: (èîíû õ ðýýëýë) a = f C ; log f = -0.5 Z 2 I I 1/ 2(C 1 Z 2 1 C 21 Z C Z 2 ) (I < 001 åä) 27

28 Цэвэр усны хөлдөхүй муруй Бодисын хөлдөхүй муруй Уусмалын хөлдөхүй муруй 28

29 Лекцийн бие даалт 10 Асуулт даалгавар: Усны молекул орчний температураас хамааран хатуу, шингэн хийн 3 төлөвт орших шалтгааныг молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний шинж чанарыг үндэслэн тайлбаланауу Холбогдох материал: [1] ийн 8 р бүлэг [5-6] - ийн Iterolecular forces бүлэг Бие даан уншиж судлах материал: Молекул кинетикийн онол [1] ийн хуудас Бодисын төлөв байдлын өөрчлөл [1] ийн хуудас Бодисын төлөв байдлын өөрчлөлтийн тэнцвэр [1] ийн хуудас