ჩვენ ყოველდღიურად ვხვდებით სხვადასხვა ნივთიერების ხსნარებს. მაგრამ ნაკლებად სავარაუდოა, რომ თითოეულმა ჩვენგანმა გააცნობიეროს, რამდენად დიდ როლს თამაშობს ეს სისტემები. მათი ქცევის დიდი ნაწილი დღეს ნათელი გახდა ათასობით წლის განმავლობაში დეტალური შესწავლის შედეგად. მთელი ამ ხნის განმავლობაში შემოვიდა მრავალი ტერმინი, რომელიც უბრალო ადამიანისთვის გაუგებარია. ერთ-ერთი მათგანია ხსნარის ნორმალურობა. რა არის ეს? ეს იქნება განხილული ჩვენს სტატიაში. დავიწყოთ წარსულში ჩაძირვით.
კვლევის ისტორია
პირველი ნათელი გონები, რომლებმაც დაიწყეს ხსნარების შესწავლა, იყვნენ ისეთი ცნობილი ქიმიკოსები, როგორებიც იყვნენ არენიუსი, ვანტ ჰოფი და ოსტვალდი. მათი მუშაობის გავლენით, ქიმიკოსთა შემდგომმა თაობებმა დაიწყეს წყალხსნარი და განზავებული ხსნარების შესწავლა. რა თქმა უნდა, მათ დააგროვეს უზარმაზარი ცოდნა, მაგრამ უყურადღებოდ დარჩა არაწყლიანი ხსნარები, რომლებიც, სხვათა შორის, ასევე დიდ როლს თამაშობენ როგორც ინდუსტრიაში, ასევე ადამიანის ცხოვრების სხვა სფეროებში.
ბევრი გაუგებრობა იყო არაწყლიანი ხსნარების თეორიაში. მაგალითად, თუ წყლის სისტემებში გამტარობის მნიშვნელობა გაიზარდა დისოციაციის ხარისხის მატებასთან ერთად, მაშინ მსგავს სისტემებში, მაგრამ წყლის ნაცვლად სხვა გამხსნელით, ეს პირიქით იყო. მცირე ელექტრო ღირებულებებიგამტარობა ხშირად შეესაბამება დისოციაციის მაღალ ხარისხს. ანომალიებმა აიძულა მეცნიერები შეესწავლათ ქიმიის ეს სფერო. დაგროვდა მონაცემთა დიდი მასივი, რომელთა დამუშავებამ შესაძლებელი გახადა ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიის შემავსებელი კანონზომიერებების პოვნა. გარდა ამისა, შესაძლებელი გახდა ცოდნის გაფართოება ელექტროლიზისა და ორგანული და არაორგანული ნაერთების რთული იონების ბუნების შესახებ.
შემდეგ დაიწყო უფრო აქტიური კვლევები კონცენტრირებული ხსნარების სფეროში. ასეთი სისტემები მნიშვნელოვნად განსხვავდება თვისებებით განზავებულისგან იმის გამო, რომ გახსნილი ნივთიერების კონცენტრაციის მატებასთან ერთად, მისი ურთიერთქმედება გამხსნელთან იწყებს უფრო და უფრო მნიშვნელოვან როლს. მეტი ამის შესახებ შემდეგ განყოფილებაში.
თეორია
ამჟამად, ხსნარში იონების, მოლეკულების და ატომების ქცევის საუკეთესო ახსნა მხოლოდ ელექტროლიტური დისოციაციის თეორიაა. სვანტე არენიუსის მიერ მე-19 საუკუნეში შექმნის დღიდან მან გარკვეული ცვლილებები განიცადა. აღმოაჩინეს ზოგიერთი კანონი (როგორიცაა ოსტვალდის განზავების კანონი), რომლებიც გარკვეულწილად არ ჯდებოდა კლასიკურ თეორიაში. მაგრამ, მეცნიერთა შემდგომი მუშაობის წყალობით, თეორიაში ცვლილებები შევიდა და მისი თანამედროვე სახით ის ჯერ კიდევ არსებობს და მაღალი სიზუსტით აღწერს ექსპერიმენტულად მიღებულ შედეგებს.
დისოციაციის ელექტროლიტური თეორიის მთავარი არსი არის ის, რომ ნივთიერება დაშლისას იშლება მის შემადგენელ იონებად - ნაწილაკებად, რომლებსაც აქვთ მუხტი. ნაწილებად დაშლის (დისოციაციის) უნარიდან გამომდინარე გამოირჩევა ძლიერი და სუსტიელექტროლიტები. ძლიერები ხსნარში მთლიანად იშლება იონებად, სუსტი კი მხოლოდ ძალიან მცირე რაოდენობით.
ამ ნაწილაკებს, რომლებშიც იშლება მოლეკულა, შეუძლიათ ურთიერთქმედება გამხსნელთან. ამ ფენომენს ეწოდება გადაწყვეტა. მაგრამ ეს ყოველთვის არ ხდება, რადგან ეს გამოწვეულია იონისა და გამხსნელის მოლეკულებზე მუხტის არსებობით. მაგალითად, წყლის მოლეკულა არის დიპოლი, ანუ ნაწილაკი, რომელიც დადებითად არის დამუხტული ერთ მხარეს, ხოლო უარყოფითად დამუხტული მეორე მხარეს. და იონებს, რომლებშიც ელექტროლიტი იშლება, ასევე აქვთ მუხტი. ამრიგად, ამ ნაწილაკებს საპირისპიროდ დამუხტული მხარეები იზიდავს. მაგრამ ეს ხდება მხოლოდ პოლარული გამხსნელებით (ასეთია წყალი). მაგალითად, ნებისმიერი ნივთიერების ხსნარში ჰექსანში, ხსნარი არ მოხდება.
ხსნარების შესასწავლად, ძალიან ხშირად საჭიროა ხსნარის ოდენობის ცოდნა. ზოგჯერ ძალიან მოუხერხებელია გარკვეული რაოდენობის ფორმულებში ჩანაცვლება. აქედან გამომდინარე, არსებობს რამდენიმე სახის კონცენტრაცია, რომელთა შორის არის ხსნარის ნორმალურობა. ახლა ჩვენ დეტალურად მოგიყვებით ხსნარში ნივთიერების შემცველობის გამოხატვის ყველა ხერხზე და მისი გამოთვლის მეთოდებზე.
ხსნარის კონცენტრაცია
ქიმიაში ბევრი ფორმულაა და ზოგიერთი მათგანი აგებულია ისე, რომ უფრო მოსახერხებელია მნიშვნელობის აღება ამა თუ იმ ფორმით.
პირველი და ჩვენთვის ყველაზე ნაცნობი კონცენტრაციის გამოხატვის ფორმა არის მასის წილი. ძალიან მარტივად არის გათვლილი. ჩვენ უბრალოდ უნდა გავყოთ ნივთიერების მასა ხსნარში მის მთლიან მასაზე. Ისეამრიგად, ჩვენ ვიღებთ პასუხს ერთის წილადებში. მიღებული რიცხვის ასზე გამრავლებით მივიღებთ პასუხს პროცენტულად.
ოდნავ ნაკლებად ცნობილი ფორმაა მოცულობითი წილადი. ყველაზე ხშირად იგი გამოიყენება ალკოჰოლურ სასმელებში ალკოჰოლის კონცენტრაციის გამოხატვისთვის. ის ასევე გამოითვლება საკმაოდ მარტივად: ჩვენ ვყოფთ ხსნარის მოცულობას მთელი ხსნარის მოცულობაზე. როგორც წინა შემთხვევაში, პასუხის მიღება შეგიძლიათ პროცენტულად. ეტიკეტებზე ხშირად ნათქვამია: "40% vol.", რაც ნიშნავს: 40 მოცულობის პროცენტი.
ქიმიაში ხშირად გამოიყენება კონცენტრაციის სხვა ტიპები. მაგრამ სანამ მათზე გადავიდოდეთ, მოდით ვისაუბროთ იმაზე, თუ რა არის ნივთიერების მოლი. ნივთიერების რაოდენობა შეიძლება გამოიხატოს სხვადასხვა გზით: მასა, მოცულობა. ყოველივე ამის შემდეგ, თითოეული ნივთიერების მოლეკულებს აქვთ საკუთარი წონა და ნიმუშის მასით შეუძლებელია იმის გაგება, თუ რამდენი მოლეკულაა მასში და ეს აუცილებელია ქიმიური გარდაქმნების რაოდენობრივი კომპონენტის გასაგებად. ამისათვის შემოიღეს ისეთი რაოდენობა, როგორიცაა ნივთიერების მოლი. სინამდვილეში, ერთი მოლი არის მოლეკულების გარკვეული რაოდენობა: 6.021023. ამას ჰქვია ავოგადროს ნომერი. ყველაზე ხშირად, ისეთი ერთეული, როგორიცაა ნივთიერების მოლი, გამოიყენება რეაქციის პროდუქტების რაოდენობის გამოსათვლელად. ამასთან დაკავშირებით, არსებობს კონცენტრაციის გამოხატვის სხვა ფორმა - მოლარულობა. ეს არის ნივთიერების რაოდენობა მოცულობის ერთეულზე. მოლარობა გამოიხატება მოლ/ლ-ში (წაიკითხეთ: მოლი ლიტრზე).
სისტემაში ნივთიერების შემცველობის გამოხატვის ძალიან მსგავსი ტიპი არსებობს: მოლალობა. ის განსხვავდება მოლარულობისგან იმით, რომ ის განსაზღვრავს ნივთიერების რაოდენობას არა მოცულობის ერთეულში, არამედ მასის ერთეულში. და გამოხატულია ლოცვებშითითო კილოგრამზე (ან სხვა მრავალჯერადი, როგორიცაა გრამზე).
მივედით ბოლო ფორმამდე, რომელსაც ახლა ცალკე განვიხილავთ, რადგან მისი აღწერა მოითხოვს გარკვეულ თეორიულ ინფორმაციას.
გადაწყვეტის ნორმალურობა
რა არის ეს? და რით განსხვავდება წინა მნიშვნელობებისგან? ჯერ უნდა გესმოდეთ განსხვავება ისეთ ცნებებს შორის, როგორიცაა ხსნარების ნორმალურობა და მოლარულობა. სინამდვილეში, ისინი განსხვავდებიან მხოლოდ ერთი მნიშვნელობით - ეკვივალენტური რიცხვით. ახლა თქვენც კი შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ, რა არის გამოსავლის ნორმალურობა. ეს უბრალოდ შეცვლილი მოლარობაა. ეკვივალენტური რიცხვი მიუთითებს ნაწილაკების რაოდენობაზე, რომლებსაც შეუძლიათ ურთიერთქმედება წყალბადის იონების ან ჰიდროქსიდის იონების ერთ მოლთან.
ჩვენ გავეცანით რა არის ხსნარის ნორმალურობა. მაგრამ ბოლოს და ბოლოს, ღირს უფრო ღრმად ჩასვლა და დავინახავთ, რამდენად მარტივია კონცენტრაციის აღწერის ეს, ერთი შეხედვით, რთული ფორმა. მაშ ასე, მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ, თუ რა არის გამოსავლის ნორმალურობა.
ფორმულა
სიტყვიერი აღწერიდან ფორმულის წარმოდგენა საკმაოდ მარტივია. ეს ასე გამოიყურება: Cn=zn/N. აქ z არის ეკვივალენტობის კოეფიციენტი, n არის ნივთიერების რაოდენობა, V არის ხსნარის მოცულობა. პირველი მნიშვნელობა ყველაზე საინტერესოა. ის უბრალოდ აჩვენებს ნივთიერების ეკვივალენტს, ანუ რეალური ან წარმოსახვითი ნაწილაკების რაოდენობას, რომლებსაც შეუძლიათ რეაგირება სხვა ნივთიერების ერთ მინიმალურ ნაწილაკთან. ამით, ფაქტობრივად, ხარისხობრივად განსხვავდება გამოსავლის ნორმალურობა, რომლის ფორმულა ზემოთ იყო წარმოდგენილი.მოლარობიდან.
და ახლა გადავიდეთ სხვა მნიშვნელოვან ნაწილზე: როგორ განვსაზღვროთ ხსნარის ნორმალურობა. ეს უდავოდ მნიშვნელოვანი კითხვაა, ამიტომ ღირს მის შესწავლას ზემოთ მოცემულ განტოლებაში მითითებული თითოეული მნიშვნელობის გაგებით.
როგორ მოვძებნოთ გამოსავლის ნორმალურობა?
ფორმულა, რომელიც ზემოთ განვიხილეთ, მხოლოდ გამოიყენება. მასში მოცემული ყველა მნიშვნელობა პრაქტიკაში ადვილად გამოითვლება. ფაქტობრივად, ხსნარის ნორმალურობის გამოთვლა ძალიან ადვილია, გარკვეული რაოდენობის ცოდნა: გამხსნელის მასა, მისი ფორმულა და ხსნარის მოცულობა. ვინაიდან ჩვენ ვიცით ნივთიერების მოლეკულების ფორმულა, შეგვიძლია ვიპოვოთ მისი მოლეკულური წონა. ხსნადი ნივთიერების ნიმუშის მასის თანაფარდობა მის მოლურ მასასთან ტოლი იქნება ნივთიერების მოლების რაოდენობასთან. და თუ ვიცით მთელი ხსნარის მოცულობა, შეგვიძლია დარწმუნებით ვთქვათ, რა არის ჩვენი მოლარული კონცენტრაცია.
შემდეგი ოპერაცია, რომელიც უნდა განვახორციელოთ ამოხსნის ნორმალურობის გამოსათვლელად, არის ეკვივალენტობის ფაქტორის პოვნის მოქმედება. ამისათვის ჩვენ უნდა გავიგოთ რამდენი ნაწილაკი წარმოიქმნება დისოციაციის შედეგად, რომლებსაც შეუძლიათ პროტონების ან ჰიდროქსილის იონების მიმაგრება. მაგალითად, გოგირდის მჟავაში ეკვივალენტობის კოეფიციენტი არის 2 და, შესაბამისად, ხსნარის ნორმალურობა ამ შემთხვევაში გამოითვლება მისი მოლარობის უბრალოდ 2-ზე გამრავლებით.
აპლიკაცია
ქიმიურ ანალიტიკაში ხშირად უნდა გამოვთვალოთ ხსნარების ნორმალურობა და მოლარობა. ეს ძალიან მოსახერხებელიანივთიერებების მოლეკულური ფორმულების გამოთვლა.
კიდევ რა წაიკითხოთ?
იმისათვის, რომ უკეთ გავიგოთ რა არის ამოხსნის ნორმალურობა, უმჯობესია გახსნათ სახელმძღვანელო ზოგადი ქიმიის შესახებ. და თუ თქვენ უკვე იცით ეს ინფორმაცია, უნდა მიმართოთ ანალიზური ქიმიის სახელმძღვანელოს ქიმიური სპეციალობების სტუდენტებისთვის.
დასკვნა
სტატიის წყალობით, ვფიქრობთ, მიხვდით, რომ ხსნარის ნორმალურობა არის ნივთიერების კონცენტრაციის გამოხატვის ფორმა, რომელიც ძირითადად გამოიყენება ქიმიურ ანალიზში. ახლა კი არავისთვის საიდუმლო არ არის, როგორ გამოითვლება.
