ქიმია საინტერესო და საკმაოდ რთული მეცნიერებაა. მისი ტერმინები და ცნებები ყოველდღიურ ცხოვრებაში გვხვდება და ყოველთვის ინტუიციურად არ არის ნათელი, რას გულისხმობენ ისინი და რა არის მათი მნიშვნელობა. ერთ-ერთი ასეთი კონცეფციაა ხსნადობა. ეს ტერმინი ფართოდ გამოიყენება გადაწყვეტილებების თეორიაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში ვხვდებით მის გამოყენებას, რადგან ჩვენ გარშემორტყმული ვართ იგივე გადაწყვეტილებებით. მაგრამ მნიშვნელოვანია არა იმდენად ამ კონცეფციის გამოყენება, არამედ ფიზიკური ფენომენები, რასაც იგი აღნიშნავს. მაგრამ სანამ ჩვენი ისტორიის ძირითად ნაწილზე გადავიდოდეთ, მოდით, მეცხრამეტე საუკუნემდე მივიდეთ, როდესაც სვანტე არენიუსმა და ვილჰელმ ოსტვალდმა ჩამოაყალიბეს ელექტროლიტური დისოციაციის თეორია.
ისტორია
ხსნარებისა და ხსნადობის შესწავლა იწყება დისოციაციის ფიზიკური თეორიით. ეს ყველაზე მარტივი გასაგებია, მაგრამ ძალიან პრიმიტიული და მხოლოდ რაღაც მომენტებში ემთხვევა რეალობას. ამ თეორიის არსი მდგომარეობს იმაში, რომ ხსნარი, ხსნარში მოხვედრისას, იშლება დამუხტულ ნაწილაკებად, რომელსაც იონებს უწოდებენ. სწორედ ეს ნაწილაკები განსაზღვრავენ ხსნარის ქიმიურ თვისებებს და მის ზოგიერთ ფიზიკურ მახასიათებელს, მათ შორის გამტარობას და დუღილის წერტილს, დნობის წერტილს და კრისტალიზაციის წერტილს.
მაგრამ არის უფრო მეტირთული თეორიები, რომლებიც განიხილავს ხსნარს, როგორც სისტემას, რომელშიც ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და ქმნიან ეგრეთ წოდებულ სოლვატებს - იონებს, რომლებიც გარშემორტყმულია დიპოლებით. დიპოლი, ზოგადად, ნეიტრალური მოლეკულაა, რომლის პოლუსები საპირისპიროა დამუხტული. დიპოლი ყველაზე ხშირად გამხსნელის მოლეკულაა. ხსნარში მოხვედრისას გახსნილი ნივთიერება იშლება იონებად და დიპოლები იზიდავს ერთ იონს საპირისპიროდ დამუხტული ბოლოთი მათ მიმართ, ხოლო სხვა იონებს მეორე პირიქით დამუხტული ბოლოებით. ამრიგად, მიიღება სოლვატები - მოლეკულები სხვა ნეიტრალური მოლეკულების გარსით.
ახლა მოდით ცოტათი ვისაუბროთ თავად თეორიების არსზე და უფრო ახლოს მივხედოთ მათ.
გადაწყვეტის თეორიები
ასეთი ნაწილაკების წარმოქმნას შეუძლია ახსნას მრავალი ფენომენი, რომელთა აღწერა შეუძლებელია ამონახსნების კლასიკური თეორიის გამოყენებით. მაგალითად, დაშლის რეაქციის თერმული ეფექტი. არენიუსის თეორიის თვალსაზრისით, ძნელი სათქმელია, თუ რატომ შეიძლება, როდესაც ერთი ნივთიერება მეორეში იხსნება, სითბო შეიწოვება და განთავისუფლდება. დიახ, კრისტალური ბადე განადგურებულია და, შესაბამისად, ენერგია ან იხარჯება და ხსნარი გაცივდება, ან გამოიყოფა დაშლის დროს ქიმიური ბმების ჭარბი ენერგიის გამო. მაგრამ ამის ახსნა კლასიკური თეორიის პოზიციიდან შეუძლებელი აღმოჩნდა, რადგან თავად განადგურების მექანიზმი გაუგებარი რჩება. და თუ გამოვიყენებთ ხსნარების ქიმიურ თეორიას, ცხადი ხდება, რომ გამხსნელის მოლეკულები, რომლებიც ჩასმულია გისოსების სიცარიელეებში, ანადგურებს მას შიგნიდან, თითქოს „შეკრავს“იონები ერთმანეთისგან ხსნარის გარსით.
შემდეგ სექციაში განვიხილავთ რა არის ხსნადობა და ყველაფერს, რაც დაკავშირებულია ამ ერთი შეხედვით მარტივ და ინტუიციურ რაოდენობასთან.
ხსნადობის კონცეფცია
წმინდა ინტუიციურია, რომ ხსნადობა მიუთითებს რამდენად კარგად იხსნება ნივთიერება მოცემულ კონკრეტულ გამხსნელში. თუმცა, ჩვენ ჩვეულებრივ ძალიან ცოტა ვიცით ნივთიერებების დაშლის ბუნების შესახებ. რატომ არ იხსნება, მაგალითად, ცარცი წყალში, სუფრის მარილი კი პირიქით? ეს ყველაფერი მოლეკულაში არსებული ობლიგაციების სიძლიერეზეა. თუ ობლიგაციები ძლიერია, მაშინ ამის გამო, ეს ნაწილაკები ვერ იშლება იონებად, რითაც ანადგურებს კრისტალს. ამიტომ, ის რჩება უხსნად.
ხსნადობა არის რაოდენობრივი მახასიათებელი, რომელიც გვიჩვენებს, თუ რა პროპორციაა გამხსნელი ნაწილაკების სახით. მისი ღირებულება დამოკიდებულია გამხსნელისა და გამხსნელის ბუნებაზე. წყალში ხსნადობა სხვადასხვა ნივთიერებისთვის განსხვავებულია, რაც დამოკიდებულია მოლეკულაში ატომებს შორის კავშირზე. კოვალენტური ბმების მქონე ნივთიერებებს აქვთ ყველაზე დაბალი ხსნადობა, ხოლო იონური ბმის მქონე ნივთიერებებს აქვთ ყველაზე მაღალი.
მაგრამ ყოველთვის არ არის შესაძლებელი იმის გაგება, თუ რომელი ხსნადობაა დიდი და რომელი მცირე. ამიტომ, შემდეგ ნაწილში განვიხილავთ, თუ რა არის წყალში სხვადასხვა ნივთიერების ხსნადობა.
შედარება
ბუნებაში ბევრია თხევადი გამხსნელი. კიდევ უფრო მეტი ალტერნატიული ნივთიერებებია, რომლებიც შეიძლება იყოს ბოლო, როდესაც გარკვეული პირობები მიიღწევა, მაგალითად, გარკვეულიაგრეგატული მდგომარეობა. ცხადი ხდება, რომ თუ თქვენ შეაგროვებთ მონაცემებს ერთმანეთში ხსნადობის შესახებ თითოეული წყვილი "ხსნადი - გამხსნელი", ეს არ იქნება საკმარისი მარადისობისთვის, რადგან კომბინაციები უზარმაზარია. ამიტომ მოხდა ისე, რომ ჩვენს პლანეტაზე წყალი უნივერსალური გამხსნელი და სტანდარტია. მათ ეს გააკეთეს, რადგან ის ყველაზე გავრცელებულია დედამიწაზე.
ამგვარად, წყალში ხსნადობის ცხრილი შედგენილია მრავალი ასეული და ათასობით ნივთიერებისთვის. ყველას გვინახავს, მაგრამ უფრო მოკლე და გასაგები ვერსიით. ცხრილის უჯრედები შეიცავს ასოებს, რომლებიც აღნიშნავენ ხსნად ნივთიერებას, უხსნად ან ოდნავ ხსნად. მაგრამ არსებობს უფრო სპეციალიზებული ცხრილები მათთვის, ვინც სერიოზულად ერკვევა ქიმიაში. იგი მიუთითებს ხსნადობის ზუსტ რიცხვით მნიშვნელობას გრამებში ხსნარის ლიტრზე.
ახლა მივმართოთ თეორიას ისეთი რამის შესახებ, როგორიცაა ხსნადობა.
ხსნადობის ქიმია
როგორ მიმდინარეობს თავად დაშლის პროცესი, ჩვენ უკვე გავაანალიზეთ წინა თავებში. მაგრამ, მაგალითად, როგორ ჩავწეროთ ეს ყველაფერი რეაქციად? აქ ყველაფერი არც ისე მარტივია. მაგალითად, როდესაც მჟავა იხსნება, წყალბადის იონი რეაგირებს წყალთან და წარმოქმნის ჰიდრონიუმის იონს H3O+. ამრიგად, HCl-სთვის რეაქციის განტოლება ასე გამოიყურება:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
მარილების ხსნადობა, მათი აგებულებიდან გამომდინარე, ასევე განისაზღვრება მისი ქიმიური რეაქციით. ამ უკანასკნელის სახეობა დამოკიდებულია მარილის აგებულებაზე დაბმები მის მოლეკულებში.
ჩვენ გავარკვიეთ, როგორ გრაფიკულად ჩავწეროთ წყალში მარილების ხსნადობა. ახლა პრაქტიკული გამოყენების დროა.
აპლიკაცია
თუ ჩამოთვლით შემთხვევებს, როცა ეს მნიშვნელობა საჭიროა, საუკუნეც კი არ არის საკმარისი. ირიბად, მისი გამოყენებით, შეგიძლიათ გამოთვალოთ სხვა რაოდენობები, რომლებიც ძალიან მნიშვნელოვანია ნებისმიერი ხსნარის შესასწავლად. ამის გარეშე ჩვენ ვერ გავიგებთ ნივთიერების ზუსტ კონცენტრაციას, მის აქტივობას, ვერ შევაფასებთ, წამალი განკურნავს ადამიანს თუ მოკლავს (ბოლოს და ბოლოს, წყალიც კი დიდი რაოდენობითაა სიცოცხლისთვის საშიში).
ქიმიური მრეწველობისა და სამეცნიერო მიზნების გარდა, ხსნადობის არსის გაგება ასევე აუცილებელია ყოველდღიურ ცხოვრებაში. მართლაც, ზოგჯერ საჭიროა, ვთქვათ, ნივთიერების ზეგაჯერებული ხსნარის მომზადება. მაგალითად, ეს აუცილებელია ბავშვის საშინაო დავალებისთვის მარილის კრისტალების მისაღებად. წყალში მარილის ხსნადობის ცოდნა, ჩვენ შეგვიძლია მარტივად განვსაზღვროთ, თუ რამდენი უნდა ჩაასხათ ჭურჭელში, რათა დაიწყო დალექვა და ჭარბი რაოდენობით კრისტალების წარმოქმნა.
სანამ დავასრულებთ ჩვენს მოკლე ექსკურსიას ქიმიაში, მოდით ვისაუბროთ ხსნადობასთან დაკავშირებულ რამდენიმე კონცეფციაზე.
კიდევ რა არის საინტერესო?
ჩვენი აზრით, თუ თქვენ მიაღწიეთ ამ მონაკვეთს, ალბათ უკვე მიხვდით, რომ ხსნადობა არ არის მხოლოდ უცნაური ქიმიური რაოდენობა. ეს არის საფუძველი სხვა რაოდენობით. და მათ შორის: კონცენტრაცია, აქტივობა, დისოციაციის მუდმივი, pH. და ეს არ არის სრული სია. ერთი მაინც უნდა გსმენიათამ სიტყვებიდან. ხსნარების ბუნების შესახებ ამ ცოდნის გარეშე, რომელთა შესწავლა დაიწყო ხსნადობით, ჩვენ ვეღარ წარმოვიდგენთ თანამედროვე ქიმიასა და ფიზიკას. რა არის აქ ფიზიკა? ზოგჯერ ფიზიკოსები ასევე ამუშავებენ ხსნარებს, ზომავენ მათ გამტარობას და იყენებენ მათ სხვა თვისებებს საკუთარი საჭიროებისთვის.
დასკვნა
ამ სტატიაში ჩვენ გავეცანით ისეთ ქიმიურ კონცეფციას, როგორიცაა ხსნადობა. ეს, ალბათ, საკმაოდ სასარგებლო ინფორმაცია იყო, რადგან უმეტეს ჩვენგანს ძნელად ესმის გადაწყვეტილებების თეორიის ღრმა არსი, მისი დეტალური შესწავლის სურვილის გარეშე. ნებისმიერ შემთხვევაში, ძალიან სასარგებლოა თქვენი ტვინის ვარჯიში ახლის შესწავლით. ადამიანმა ხომ მთელი ცხოვრება უნდა „ისწავლოს, ისწავლოს და ისევ ისწავლოს“.
