химия сес. 39 Ерітінділер, еріткіштер дегеніміз не Ерітінділер туралы жалпы тсінік берііз
 Скачать 90.78 Kb.
|
|
46) Коллоидты химияның жеке ғылым ретінде қалыптасуын түсіндіріңіз. Коллоидтық химия – дисперстік жүйелер мен фазалардың бөліну беттерінде болатын беттік құбылыстарды зерттейтін ғылым саласы. Коллоидтық химия физикалық химияның күрделі бір бөлімі болып қалыптасты, 19 ғасырдың 60-жылдарында жеке ғылым саласына айналды. Қазіргі коллоидтық химия - бұл химия, физика, биология тоғысында орналасқан ғылым. Коллоидтық химияның арнайы пәнаралық позициясына ағылшын тіліндегі әдебиеттерде «коллоидтық ғылым» (ағылш. Коллоидтық ғылым) немесе «ғылым туралы интерфейс» (ағылш. Interface science) деген атаулар жиі қойылатындығы баса назар аударылады. Коллоидтық химия дисперстік жүйелердің түзілу және бұзылу жолдарын, қасиеттерін, фазалардың жанасу беттеріндегі молекулааралық әрекеттесу құбылыстарын зерттейді. Сондай-ақ, оның зерттеу нысандарына әр түрлі дисперстік жүйелер, дисперстік фазалар мен дисперстілеу ортаның жанасу беттері, адсорбциялық қабаттар, ламинарлық және фибриллалық жүйелер, аэрозольдер, ұнтақтар, көбіктер, эмульсиялар, жүзгіндер (суспензиялар), әр түрлі гельдер мен зольдер жатады. Қазіргі Коллоидтық химия мына құбылыстар мен процестерді қарастырады: 1) беттік және капиллярлық құбылыстар (адсорбция және жүзу құбылыстарының термодинамикалық және кинетикалық заңдылықтары, адсорбциялық қабаттардың қасиеттері, беттік белсенді заттардың әр түрлі фазааралық беттерге әсер ету заңдылықтары мен механизмдері); 2) қатты дене беттерінің химиясы (қатты денелердің беттік қабаттарындағы кристалдың және электрондық құрылымдарының ерекшеліктері, оларда болатын сорбциялық құбылыстар заңдылықтары); 3) электркинетикалық және электркапиллярлық құбылыстар және ион алмасу құбылыстары (коллоидтық электрхимия); 4) дисперстік жүйелердің оптикалық қасиеттері (коллоидтық оптика); 5) дисперстік жүйелердің молекула-кинетикалық және тасымал құбылыстарын зерттеп, оларды дисперсиялық талдауға пайдалану; 6) лиофильдік және лиофобтық дисперстік жүйелердің пайда болу (түзілу) термодинамикасы мен теориялары, оларды алу және тазарту жолдары (диализ, электрдиализ және ультрафильтрация); 7) лиофильдік коллоидтық жүйелер, олардың пайда болу аймақтары, екі-үш құрауышты беттік-белсенді заттары бар термодинамикалық тепе-теңдік жүйелердің құрылысын зерттеу, жұқа қабыршақтардың термодинамикасы мен физика-химия гидродинамикасы, қабыршақтардың жұқалану заңдылықтары; 8) дисперстік жүйелердің тұрақтылық теориясы, тұрақтылық факторлары, дисперстік фаза бөлшектерінің коагуляциясы (флокуляциясы), коалесценция және олардың заңдылықтары; 9) дисперстік жүйелердің физика-химия механикасы, дисперстік жүйелердегі құрылым түзілу, олардың түрлері және заңдылықтары, реологиялық зерттеулер. Коллоидтық химия құрылыс материалдары мен силикаттар, бояу мен пигменттер және қатты заттарды ұнтақтап майдалау технологиясының, флотация әдісі мен кен байыту технологиясының, жуу процестерінің негізін құрайды. Мұнайдағы өте майда су эмульсиясын бұзу арқылы оны су мен тұздан тазарту, көбіктерді өрт сөндіруге қолдану, т.б. маңызды мәселелер Коллоидтық химия негізінде шешіледі. Коллоидтық химияның биология, геология, медицина т.б. ғылымдар үшін де маңызы зор. Қазақстанда Коллоидтық химия саласындағы зерттеулер А.В. Думанскийдің жетекшілігімен 1942 – 44 ж. басталды. Қазақ ұлттық универстетінде (Қ.Мұсабеков, Ж.Әбілев, В.П. Пальмер) үлкен молекулалы заттардың жаңа класы – полиэлектролиттер мен кіші молекулалы беттік актив заттар алынып, бұларды фазаға бөлу (С.Айдарова, К.Омарова), солюбилизация (Т.И. Юй Цун-синь) және флокуляция (Н.Түсіпбаев) процестерінде қолдану әдістері табылды. Химия ғылымдары институтында Қазақстанның минералды адсорбенттері (Ш.Батталова), тұтқыр заттар қатаюының физика-химия негіздері (С.Сүлейменова) зерттелуде, тұзды суды тұщы суға айналдыру мәселелері шешілді (Е.Ерғожин), жаңа флокулянттар алу (Е.Шайхутдинов), пайдалы қазбалар мен өте төзімді көбіктерді флотациялық жолмен байыту (А.Байшолақов, М.Баймаханов), иониттерді алмастыра сорбциялау (А.Дадабаев) әдістері іздестірілді, беттік актив заттардың электродтық процестерге (М.Наурызбаев) және техникалық аэрозольдердің тұрақтылығына (А.А. Цыпура) тигізетін әсері анықталды. Республикада Коллоидтық химия жөніндегі зерттеулерді Қазақ ұлттық университеті үйлестіріп отырады. Петрянов-Соколов И.В.,[1], М., 1988; Фролов Ю.Г.,[2], М., 1992. 47) Коллоидты химияның қазіргі бағыты туралы жазыңыз. Коллоидты химия ғылым ретінде «Коллоидтық химия» курсы кез келген бағыттағы химик үшін шешуші болып табылатын бакалаврлардың іргелі дайындығының жаратылыстану пәндерінің ішіндегі соңғы курсы болып табылады. Ол физикалық, органикалық және бейорганикалық химиямен, физикамен және биологиямен тығыз байланысты. Коллоидты химия - кемінде екі фазадан тұратын дисперсті жүйелер мен олардың интерфейсінде пайда болатын беттік құбылыстар туралы ғылым. Бұл жағдайда дисперсті деп аталатын бір фаза 1 -ден 1000 нм -ге дейінгі бөлшектерге, тамшыларға немесе көпіршіктерге дейін ұсақталады және басқа үздіксіз фазада - дисперсиялық ортада таралады. Коллоидтық жүйелер мен коллоидты-химиялық процестердің қасиеттері ежелден бояулар, қорытпалар, керамика, мата бояу, былғары таңу өндірісінде және құрылыста қолданылған. Нәтижелері кейін коллоидты химияның негізін құрайтын зерттеулер 18 ғасырдың ортасында пайда болды. Бұған М.В.Ломоносовтың кристалдану және түрлі -түсті шыныларды жасау жөніндегі жұмыстары, К.Шееле мен Ф.Фонтана кіреді, олар көмірмен газдардың адсорбция құбылысын дербес ашты. Ерітінділерден адсорбцияны байқаған Т.Е.Ловиц Ф.Ф. К.Нагели енгізген «мицелла» мен «соль» терминдері жалпыға бірдей қабылданды. Алайда, бұл ғылымның негізін қалаушы - 1861 жылы «коллоид» (ежелгі грек тілінен κόλλα - желім) ұғымын алғаш рет қолданған және дисперсті жүйелерге алғашқы жүйелі зерттеулер жүргізген Т.Грахам болып саналады. Кейіннен Т.Янг пен П.Лапластың механикалық капиллярлық теориясының негізінде Дж.В.Гиббс беттік құбылыстардың термодинамикасы, Х.Гельмгольцтың электрлік қос қабатының құрылымы туралы түсініктер, жарықтың шашырау теориясы J. Rayleigh, J. Perrin, T. Svedberg және R. Sigmondy броундық коллоидты бөлшектердің қозғалысы, А.Эйнштейн мен М.Смолуховскийдің молекулалық-кинетикалық көріністері, И.Лангмюрдің мономолекулалық қабаттардағы адсорбцияның кинетикалық теориясы, физико-химиялық механика PA Rebinder, Б.В.Дерягиннің коллоидтық жүйелердің тұрақтылығының физикалық теориясы, Л.Д.Ландау, Э.Вервей және Дж.Оверек және 19 ғасырдың аяғы - 20 ғасырдың басында физика мен химияның басқа салаларындағы ашылымдар, коллоидты химия тәуелсіз ретінде қалыптасты. ғылым. Коллоидтық күй - табиғатта, инженерияда, химияда және нанотехнологияда денелер мен материалдардың ең көп тараған күйі. Реакция жүйелері дәл осындай күйде - суспензия, пасталар, гельдер, эмульсиялар, ұнтақтар, зольдер түрінде болуы мүмкін, олар химиялық операциялардың оңтайлы режимдерін, араластыру, сүзу, тасымалдау және басқа технологиялық режимдерін анықтау кезінде ескерілуі тиіс. процестер. Дисперсті жүйелер Коллоидты химияның объектісі екі жалпы белгілермен сипатталады: гетерогенділік және дисперсия. Бұл 30 -шы жылдардың басында ерекше атап өтілді. ХХ ғ. Гетерогендік немесе көпфазалы коллоидты химияда интерфазалық беттің, яғни беттік қабаттың болуын көрсететін белгі ретінде пайда болады - бұл ғылымның негізгі объектісі. Гетерогендік - коллоидты химия объектілерінің ең маңызды ерекшелігі. Дәл осы қасиет осы объектілерге тән қасиеттерді анықтайтын интерфейстің болуын анықтайды. Коллоидтық жүйе өзінің әркелкілігіне байланысты кем дегенде екі фазаның болуын болжайды. Басқа зат біркелкі таралған үздіксіз ортаны дисперсиялық орта (DS), ал бөлшектелген заттың өзін (бір немесе бірнеше) дисперсті фаза деп атайды. Дисперсия (фрагментация) - коллоидты химия объектілерінің екінші белгісі. Ол дененің өлшемі мен геометриясымен анықталады. Заттардың бөлшектері әр түрлі формада болуы мүмкін: сфералық, пластинкалы, қабыршақты, призмалы, цилиндрлік, тікбұрышты және жиі - біркелкі емес. Дисперсия - коллоидты химияның ең маңызды ерекшелігі. Ол жүйенің жекелеген элементтеріне ғана емес, бүкіл жүйеге жаңа қасиеттер береді. Дисперсияның жоғарылауымен беттік құбылыстардың рөлі артады. Гетерогенділіксіз дисперсиялық жағдай белгілі бір объектінің коллоидты химияға тиесілігін анықтай алмайды. Гетерогенділік пен дисперсия коллоидты химияда интерфейстік беттің, беттік қабаттың болуын көрсететін белгілер ретінде пайда болады. Егер гетерогендік интерфейсте болатын коллоидты ерітінділердің барлық маңызды қасиеттерімен байланысты болса, онда дисперсия (фрагментация), ең алдымен, дененің үш өлшемді өлшемімен анықталады (бұл шарлар, цилиндрлер, тіктөртбұрыштар және т. Дисперсті жүйенің бөлшектенуінің өлшемі - көлденең бөлшектердің өлшемі а немесе оның дисперсия деп аталатын D = 1 / a кері мәні, және меншікті беттік ауданы Ssp, яғни дисперсті фазаның көлем бірлігіндегі фазааралық беті. Бұл екі мөлшер де өзара байланысты. Мысалы, бөлшектердің мөлшері неғұрлым кіші болса, дисперсия немесе меншікті бетінің ауданы соғұрлым үлкен болады және керісінше - дисперсиялық ұлғайған сайын көлем бірлігіне меншікті бетінің ауданы да артады: Коллоидты химия объектілерінің екі негізгі ерекшелігін салыстыра отырып, дисперсияның бөліну дәрежесін, интерфейс мөлшерін сипаттайтын таза сандық параметр екенін атап өткен жөн; гетерогенділік, ең алдымен, белгілі бір ғылым объектілерінің айрықша белгілерін белгілеуде маңызды болатын объектілердің сапалық сипаттамаларын көрсетеді. Көбінесе қатты дисперсті фазаның бөлшектері дұрыс емес пішінге ие болады, содан кейін жүйелерді сипаттау үшін орташа эквивалент өлшемі қолданылады. Барлық қолданыстағы дисперсті жүйелерді бірнеше критерий бойынша жіктеуге болады: - дисперсті фаза мен дисперсиялық ортаның агрегация күйі; - дисперсті фазалық бөлшектердің өлшемі мен мөлшерінің таралуы; - дисперсті фазаның түрі; - құрылым; - фазааралық өзара әрекеттесу. 1. Дисперсті фаза мен сұйық (L), қатты (T) және газ тәрізді (G) болуы мүмкін дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне сәйкес дисперстік жүйелердің тоғыз түрі ажыратылады: егер дисперсиялық орта сұйық болса, онда дисперсті фаза үш күйде болуы мүмкін: қатты, сұйық, газ тәрізді, яғни жүйелердің болуы мүмкін: S / L (зольдер, суспензиялар, гельдер, пасталар), L / L (эмульсиялар), G / L (газ эмульсиялары, көбіктер); егер дисперсиялық орта қатты күйде болса, онда келесі жүйелер болуы мүмкін: S / S (қатты зольдер, қорытпалар), W / S (қатты эмульсиялар, кеуекті денелер), G / S (қатты көбіктер, кеуекті) денелер); егер дисперсиялық орта газ күйінде болса, онда келесі дисперсті жүйелер пайда болуы мүмкін: T / G (түтін, шаң), L / G (тұман), G / G (газдардың ерігіштігіне байланысты осы типтегі жүйелер әдетте ескерілмейді, бірақ газ тәрізді ортада біртекті ортадағы тығыздықтың ауытқуы нәтижесінде гетерогенді түзілімдер мүмкін болады). 2. Бөлшектердің мөлшері бойынша барлық дисперсті жүйелер жіктеледі: бөлшектерінің мөлшері 10–9 -нан 10–7м -ге дейінгі жоғары дисперсті жүйелерге (ультрамикрогетерогенді), өйткені мұндай жүйелердің өкілдеріне өсімдік шырынын, ғарыш шаңын жатқызуға болады. Бұл жүйелердің бөлшектерін микроскоппен анықтау мүмкін емес. Сонымен қатар, бұл жүйелер арнайы молекулалық-кинетикалық және басқа да қасиеттерге ие, олар олардың мөлшерінің жоғарғы шегін анықтайды; бөлшектерінің мөлшері 10–7-10–5 м орташа дисперсті жүйелер (микрогетерогенді) (мысалы, адамның эритроцитінің диаметрі 7–8 мкм); Ірі дисперсті - бұл бөлшектер, олардың мөлшері 10–5 м -ден асады (қант, көбік, топырақ). Қазіргі уақытта «нанобөлшектер» термині жоғары дисперсті жүйелер үшін қолданылады, бұл осы бөлшектердің мөлшеріне баса назар аударады. Осылайша, бөлшектердің мөлшері (немесе дисперсия) дисперсті жүйелердің маңызды сандық сипаттамаларының бірі болып табылады. Дисперсті жүйелер полидисперсті және монодисперсті болуы мүмкін (барлық бөлшектердің мөлшері бірдей, мысалы, кейбір өсімдіктердің тозаңы). 3. Дисперсті фазаның түрі бойынша жіктелуі. Дисперсті фазада бөлшектерден басқа жіптер, талшықтар, үлдірлер мен капиллярлар болуы мүмкін. Олардың барлығында дисперсияны анықтайтын бір немесе бірнеше өлшемдер бар. Сондықтан үш, екі және бір өлшемді дисперсті жүйелер бар. Көлемді денелердің көлемі мен дисперсиясы өзара перпендикуляр үш бағытта анықталады. Үш өлшемнің ішінде екі өлшемді денелердің дисперсиясы екі өзара перпендикуляр бағытта өлшенетін екеуімен сипатталады (1-сурет, а). Үшінші өлшем - жіп, талшық немесе капиллярдың ұзындығы. Бір өлшемді денелер жағдайында (1, б-сурет) дисперсияны бір ғана өлшем анықтайды-бұл мембрананың немесе пленканың қалыңдығы, ал қалған екеуі дененің өзінің өлшемдерін сипаттайды. 4. Құрылымы бойынша жіктелуі. Барлық дисперсті жүйелерді дисперсті фазаның бөлшектері бір-бірімен байланыспаған және еркін қозғалатын (суспензиялар, эмульсиялар, зольдер және т. фазалар еркін қозғалмайды, өйткені құрылым бекітілген (капиллярлы-кеуекті денелер, мембраналар, гельдер, желе, көбіктер, қатты ерітінділер). 5. Фазааралық өзара әсерлесу бойынша жіктелуі. Бұл классификация бойынша лиофильді және лиофобты коллоидты ерітінділер ажыратылады. Дисперсті фаза мен дисперсиялық ортаның бөлшектерінің арасындағы интерфейстегі молекулааралық күштердің әсерінен болатын өзара әсерлесу әрқашан болады, бірақ оның көріну дәрежесі әр түрлі. Осыған байланысты дисперсті жүйелер лиофильді болуы мүмкін, олар дисперсті фаза мен дисперсиялық ортаның бөлшектерінің молекулааралық өзара әсерлесуімен сипатталады. Мұндай жүйелер термодинамикалық тұрақты (∆ G ≤ 0) және өздігінен дисперсиямен сипатталады. Фазалар арасындағы өзара әрекеттесу әлсіз жүйелер лиофобты деп аталады. Олар үшін стихиялық дисперсия пайда болмайды. 48) Коллоидтық жүйелердің жалпы сипаттамасы, қасиеттері және оларды зерттеу әдістерін түсіндіріңіз. 49) Биохимияның ғылым ретінде қалыптасуын түсіндіріңіз. Биологиялық химия, немесе биохимия –организмдердің химиялық құрамын және организмнің тіршілік әрекеті барысында бұл құрамның химиялық өзгеріске ұшырау процестерін зерттейді. Биохимия деген сөз гректің вios – тіршілік деген сөзінен шыққан. Яғни, тірі табиғаттың химиялық тілі, тіршілік химиясы дегенс өз. Осыған орай биохимияның өзі бірнеше салаларғаб өлінеді :адам биохимиясы, медициналық биохимия, өсімдіктер, микроорганизмдер, техникалық, космостық және клиникалық, эволюциялық, радиациялықт.б. Организмдерді зерттеу бағыты бойынша биохимияны статикалық зерттелетін заттардың химиялықт абиғаты және қасиеттері жайында динамикалық заттардың организмге түсу кезеңінен олардың зат алмасудың нақтық өнімдерінің шығуына дейінг іөзгерістері жәнефункциональдық органдардың, ткандердің және клеткалардың, жалпы біртұтас организмнің физиологиялық әрекетінің химиялық негіздері жөнінде биохимияғабөлінеді.Биохимияның дамуы бір – бірі меншектес басқа пәндермен жалпы биологиямен, гистологиямен, цитологиямен, генетикамен, физикамен, биофизикамен, бейорганикалық, аналитикалық, органикалық, физикалық, коллоидтық, биофизикалық химия мен молекулярлық биологиямен және физиологиямен тығыз байланысты. Биохимияның аса маңызды міндеті – студентті тірі организмдердің химиялық құрамымен және тірі материалардың тіршілігін қамтамасыз ететін химиялық заңдылықтармен таныстыру.Биохимия ғылым ретінде ХVI – XIX ғасырларда пайда болды. Алғашқы биохимиялық мағлұматтар адамзатқа өте көнез аманнан таныс. Мысалы, адамбаласы өте ерте кезден – ақнан пісіруді, шарап, дәрі – дәрмек жасауда, тері илеуде жәнет.б. биохимиялық процестерді пайдаланған. Бірақ, бұл адам баласының тәжірибесіне ғана негізделген эмпиризндік білімдер еді.Биохимияның ғылым ретінде қалыптасуында маңызды роль атқарған көптеген мәліметтерқайта өрлеу дәуірінде қорланды. Ұлығалым Леонардо да Винчи 1452- 1519 барлық тіршілік процестерінің оттегінің қатысуымен өтетіндігін дәлелдеді. Биохимияның тарихы – материалистік және идиалистік екі көзқарастар күресінің тарихы. Өзінің дамуының алғашқы кезеңінде биохимия химиялық жаңылыс флогистон теориясымен соқтығысты. Бұл теория бойынша заттардың жиынтығы олардың құрамындағы “отты материяға” байланыстыб олды. Тіршілікке деген материалистік көзқарастың негізін салушы алғашқы ғалым М. В. Ломоносов, табиғатта ешқандай флогистон жоқ және болуы мүмкін еместігін дәлелдеді. ІХ ғасырдың басында дамып келе жатқан биохимия идеалистік витализм / лат vita – өмір, тіршілік теориясы мен тартысқа түсті. Көп ұзамай виталистердің ілімін практика және химиялық тәжірибелер теріске шығарды. Ф. Велер бейорганикалық заттардан қымыздық қышқылын 1824ж және несеп нәрін алды. Орыс ғалымы Н.Н.Зинин, өсімдік шикі затынан өндірілетін анилинді 1842ж алды. 1845жылы немісхимигі А. Кольбе с іркеқышқылын, француз ғалымы М. Бертло майларды, ал 1861ж А.М. Бутлеров тұңғыш рет синтетикалық қанты бар заттарды синтездеді.Отандық биохимияның негізін салушы А. Я. Данилевский 1838- 1923ж болып есептеледі. Ол, Россияда физиолог – химиктердің алғашқы мектебін ашты. Мектеп көптеген белоктардың құрамын, қасиеттерін зерттеді. 1891ж Петербургте М.В. Ненцкий бірінші биохимиялық лабораторияны ашты. Гемнің құрылысын зерттеп, гемоглобин мен хлорофиллдың ұқсастығын тапты.ХХ ғасырдыңбірінші жартысында биохимияның жаңасалалары –адамбиохимиясы, медициналық биохимия, жануар, өсімдік, микробтаржәневирустар биохимиясы қалыптасты.1925ж Харьковте А. В. Палладин бірінші биохимия инстетутын ашты. Адамзаттың қазіргі кезеңдегі назары биохимиялық ғылымдаралдына тіршілік құбылысының мәнін анықтау, органикалық дүние дамуының биологиялық заңдылықтарын ашу, тіршілік физикасы мен химиясын, заталмасу, тұқымқуалаушылықты зерттеу жөнінде бір қатар басты- басты міндеттер қойып отыр.Д.И.Менделеевтің периодтық таблицасының 100 элементінің 27-сі тірі организмдер құрайтынэ лементтер болып табылады. Химиялық қосылыстардың ішінде организм үшін судың маңызыерекше.Химиялық таза су иіссіз, дәмсіз мөлдірсұйық болып келеді. Су молекуласында 11,19 % сутекжәне 88,81 % оттек бар. Судың молекулалық массасы 18, 016, қату нүктесі –00С, қайнау шегі –100 0С, судың тығыздығы +4 С0 –да1г /см3 –гетең. Судың көптеген органикалық және минералдық заттардың өте жақсы еріткіші болуы, оның молекуласының құрылымы мен байланысты. Су органдарда, тканьдерде, клеткаларда бос, гидраттық және иммобильдік күйдеболады. Бос су көптеген биологиялықс ұйықтықтардың / қан, лимфа/ негізін құрайды. Клетка құрамындағы биополимерлер ерітіндіде коллоидтық қасиет білдіреді. Олар судың біраз мөлшерін өздеріне тартып, оларды электростатикалық күшпен, немесе Н – байланысар қылы ұстап т ұрады. Судың бұл қабаты гидраттық деп аталады. Клетка ішінде гидраттық қабықшаның құрамына кірмейтін суды иммобильдық су депатайды.Минералдық заттарға Д. И. Менделеевтің периодтық кестесіндегі жүзден аса элементтер жатады. Осы кестедег і төрт элемент – сутек, көміртек, оттек және азот-органикалық элементтер деп аталып, бүкілорганикалық қосылыстардытүзеді. Көлемі жағынан ең көп кездесетін алғашқы жеті минералды элементті ғылымда макроэлементтер деп атайды. Ол гректің “макрос” – көп, үлкен деген сөзінен шыққан. Макроэлементтерге жататын мыналар – Са, Мq, K, Na, P, Cl және т.б. 50) Биологиялық химия негіздері пәні және оның міндеттері туралы жазыңыз. |