1

Холимог бодис. Уусмал

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

Лекц 9

CHEM101:

Органик биш хими I

2

Б О Д И С •Масс, эзэлхүүнтэй

• Хатуу, шингэн, хий гэсэн физик төлөв байдалд оршдог

Дисперс системНэг 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

ХОЛИМОГ

Химийн элемент ба нэгдлүүд янз бүрийн агуулгаар холилдон оршдог

Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өөрийн шинж чанараа хадгалан байдаг

Гетерген холимог Гомоген холимог

Бүрэлдэхүүн хэсэг нь үзэгдэнэ - Бүрэлдэхүүн хэсэг нь үзэгдэхгүй

Фазаараа ялгагдана - Нэг нь нөгөөдөө жигд түгэн тархсан

ХОЛИМОГ

• Синтезийн холимог: шил, угаалгын бодис, нэхмэл материал...

• Амьд холимог: мод, ургамал, хүн, амьтан, бактер

(5000 илүү бодисын холимогоос тогтсон

нийлмэл тогтолцоо)

Байгаль дээр тохиолдох бараг бүх бодис холимог байдлаар

оршино (агаар, далай, тэнгис гол мөрний ус, давс уулын

чулуулаг г.м)

Xимид хамгийн өргөн хэрэглэгддэг холимиог:

Гомоген холимогийн төлөөлөл: УУСМАЛ

Гетероген холимогийн төлөөлөл: КОЛЛЛОИД

4

фазын размер ,r [cм]

Дисперс системийн ангилал

Дисперсийн фазын хэмжээнээс хамааруулан ангилсан

ангилал

Гомоген

системМикрогетероген

систем

гетероген

систем

10-8 10-7 10-6 10-5

( r <1 нм) ( r = 1-100 нм) ( r >100нм)

Жинхэнэ уусмал Коллоид уусмал Суспенз, эмульс

Хоѐроос дээш компонентоос тогтсон нэгэн фазат тогтолцоо.

Нэг бодисын дотор өөр бодисууд 10-10 метр (молекул, атом, ион) болтлоо

жижиглэгдэн, жигд түгэн тархах явцад үүснэ

Уусгагч ба ууссан бодисоос тогтоно

Хувирмал найрлагатай äèñïåðñ ñèñòåì

УУСМАЛ

ЖИНХЭНЭ 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

ЖИНХЭНЭ УУСМАЛЫН АНГИЛАЛ

1. Агрегат тєлєвєєс хамааруулж

хатуу уусмал (хат.+ хат.), (хат.+ шин.) (хат.+ хий)

хайлш сувд уушгин чулуу

шингэн уусмал (шин. +хат.), (шин. + шин.), (шин.+ хий)

давсны уусмал, спиртын уусм. CO2-ын уусм.

хийн уусмал (хий. + хат.), (хий + шин.). (хий + хат.)

утаа манан агаар

2. Уусгагчаас хамаарауулан

усан уусмал усан биш уусмал

3. Ууссан бодисоос хамааруулан

давсны, хүчлийн, шүлтийн, хийн .... уусмал

4. Цахилгаан дамжуулах шинж чанараасхамааруулан

электролитын , электролит бишийн

5. Концентрацаас хамааруулан

концентрацтай, шингэрүүлсэн

6. Уусах чанараас хамааруулан

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

Үзүүлдэг Үгүй

5. Тогтмол найрлагатай * Хувирмал

найрлагатай

Хувирмал

найрлагатай

6. Физик аргаар бүрэлдэхүүн

хэсэгт салгаж болохгүй

Зарим тохиолдолд

болно

Болно

Химийн нэгдэл, уусмал, холимогын

шинж чанарын харьцуулалт

1. Бодисын уусах чанар ( ):

100 г уусгагчид агуулагдах ууссан болисын граммаар илхийлэгдэнэ

сайн уусдаг > 1.0 гр

дунд зэрэг уусдаг = 0.01 – 1 гр

муу уусдаг < 0.01 гр

2. Уусалтын үржвэр: муу уусдаг электролитын усан уусмал дахь

ионы концетрацын үржвэр

3. Уусалт: муу уусдаг электролитын усан уусмал дахь аль нэг ионы

концетрац

9

o

S 20

o

S 20

o

S 20

o

S 20

mn

nm nAmMeAMe

[ ][ ] [ ]m n

mmn m

Me A

AMe AS

m n m

Ó¯

nm ]A[mn ][Me Ó¯

nmA ][mn ][Me Ó¯

nm ]A[mn ][Me Ó¯

Уусалтад нөлөөлөх хүчин зүйл:

- бодисын ш/ч

- То ,

- Р

тунадас уусна

тунадас бууна

10

Концентрац,

òýìäýãëýý

Ууссан бодис ба уусмал (уусгагч) -ын харьцаа Åðºíõèé òîü¸î,

íýãæ

Молялü

m эсвэл Cm

[ìîëü/êã]

Молийн

(моляр)

M эсвэл CM[ìîëü/ë]

Нормал,

N эсвэл CN

[ýêâ/ë]

óóñãàãчêãíýã

õýìæýýòîîìîëèéíáîäèñûíóóññàíÑm гmM

ã1000m

êг1

nC

óóñãàãч

m

óóñìàëëèòðíýã

õýìæýýòîîìîëèéíáîäèñûíóóññàíÑÌ млVM

1000ìëm

1ë

nÑ

óóñìàë

Ì

óóñìàëëèòðíýã

õýìæýýòîîéíýêâèâàëåòèáîäèñûíóóññàíÑN млVЭ

1000ìëm

л1

ýêâ-nÑ

óóñìàë

N

УУСМАЛЫН КОНЦЕНТРАЦТодорхой хэмжээтэй усмал эсвэл уусгагчид агуулагдах уусссан бодисын

тоо хэмжээ (масс).

11

Массын хувь

Cìàññ%

[ã/100ã óóñìàë = ìàññ %]

Эзэлхүүний

хувь,

Ñýçýëõ¿¿í %[ìë/100 ìë óóñìàë =

= ýçýëõ¿¿í %]

Ìàññ/ýçýëõ¿¿-

íèé õóâü

Ñмасс/эçэлх. %[ã/100 ìë óóñìàë=

= ìàññ/ýçýëõ¿¿í %]

Молийн доль

Nу/б,

Nуусгагч

[ íýãæã¿é]

Òèòð

Ò

[ã/ìë]

óóñìàë ãðàìì 100

ìàññ áîäèñûí óóññàíC %ìàññ

г 100m

mC

óóñìàë

ó/á

ìàññ%

óóñìàë ìë 100

ýçýëõ¿¿í áîäèñûí óóññàíC %ýçýëõ¿¿í

ìë 100V

VC

óóñìàë

ó/á

ýçýë%

óóñìàë ìë 100

ìàññ áîäèñûí óóññàíC %¿¿íìàññ/ýçýëõ

100ìëV

mC

óóñìàë

ó/á

%ìàññ/ýçýëõ

м.туусгагчийнм.тбодисынууссман

т).(м тоомолийнбодисынууссанNó/á

м.туусгагчийнм.тбодисынууссман

т).(м тоо,молийнуусгагчийнNóóñãàãч

óóñãáó

áó

буnn

n

/

/

/N

óóñãáó

óóñã

óóñãnn

n

/

N

óóñìàëìë1

ãðàììáîäèñûíóóññàíT мл1

V

mT

óóñìàë

ó/á

• Масс процент. (m/m)

• Эзэлхүүний процент. (v/v)

• Масс / Эзэлхүүний процент. (m/v)

Дуслын шингэн бэлтгэхдээ 0.9 г NaCl -

ыг 100 мл усанд уусгана:

0.9% NaCl масс/эзэлхүүний процентын

уусмал гэнэ.

Процентийн концентрац

ppm, ppb ба ppt

Маш бага ууссан бодис бүхий уусмалын коцентрацыг

илэрхийлэх аргууд:

ppm: parts per million ( g/g, mg/L)

ppb: parts per billion (ng/g, g/L)

ppt: parts per trillion (pg/g, ng/L)

Санамж:

g - микрограмм = 10-6 г

ng - нанограмм = 10-9 г

pg - пикограмм = 10-12 г

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

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 ( Hуусах) гэнэ.

Hуусах = Hуусагч + Hуусгагч + Hхолилдох

Hуусах =- Hталст тор + Hгидратац (сольватац)

16

А. Экзотерм уусалт

|( Hуусагч + Hуусгагч)| < Hхолилдох ; Hуусах <0

Б. Эндотерм уусалт

|( Hуусагч + Hуусгагч)| > Hхолилдох ; Hуусах >0

Áîäèñûí óóñàõûí äóëààí áà óóñàõ ¿çýãäýëèéí

òåðìîäèíàìèêèéí öèêë

17

2. Усан уусмал

Электролит бодисын уусмал

Цахилгаан дамжуулна

Электролит биш бодисын уусмал

Цахилгаан дамжуулахгүй

Õ¿÷òýé ýëåêòðîëèòèéí òºðõ:

èäýâõèò êîíöåíòðàöè

Электролитын уусалт:

• Сольватаци

• Ионизаци

• Диссоциаци

Ñóë ýëåêòðîëèòèéí òºðõ:

Èîí÷ëîëûí òîãòìîë.

Уусмалын физик шинж чанар:

-Уóðûí äàðàëòûí áóóðàëò, P

- Бóöëàõóé òåìïåðàòóðûí

äýýøëýõ¿é, tб,oC

- Õºëäºõ¿é òåìïåðàòóðûí

áóóðàõóé, tx,oC

- Îñìîñ /ø¿¿ðýë/ -èéí

¿çýãäэль

Óóññàí áîäèñûí ìîëåêóë

öóë òîäîðõîéëîõ àðãóóä

2.1. Дэгдэмхий биш, электролит биш бодисын шингэрүүлсэн

уусмалын шинж

Раулийн хууль. Вант-Гоффийн дүрэм

21

2

nn

n

P

Po

moKCtõ moKCtá RTCM

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.

Раулийн хуулийн

I хууль

Раулийн хуулийн

II хууль

Вант-Гоффийн

дүрэм

у/б

уусгагчх.

mК

1000гmM

TΔRT

Vуусмал

мл1000mM

πу/б

уусгагчб.

mE

ã1000mM

TΔ

Электролит биш, дэгдэмхий биш бодисын уусмалын уурын даралт цэвэр

уусгагчийнхаас ямагт бага байдаг.

УУРЫН ДАРАЛТЫН БУУРАЛТ: Р = Pуусгагч – Руусмал.

Уусгагчийн молекулын хөдөлгөөнтэй холбоотой

УУРЫН ДАРАЛТЫН БУУРАЛТ:

А. Цэвэр уусгагчийн молекул гадаргаасаа салан уур

байдалд тасралтгүй шилжихийн зэрэгцээ эргэн шингэн

төлөвт шилжинэ. Энэхүү шилжилтийн хурд тэнцэх үед

уусгагчийн гадарга тогтмол даралттай (Рo=Руусгагч) 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 (Руусм.) бүхий тэнцвэр дахин

тогтоно. Ро = Руусгагч Руусм

21

2

nn

n

P

Po

moKCtõ

moKCtá

Раулийн хууль:

Kx (K) - хөлдөхүйн тогтмол буюу криоскопийн тогтмол:

1 кг уусгагчид 1моль электролит биш бодис уусгагхад болон хөлдөх

температурын бууралтыг заах тогтмол хэмжигдэхүүн.

Kб (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

(0C/моль)

Хөлдөх

температур (0C)

К

(0C/моль)

Ус, H2O 100.0 0.512 0.0 1.86

Этанол, C2H5OH 78.5 1.22 -117.3 1.99

Бензол, C6H6 80.1 2.53 55 4.90

Цууны хүчил,

CH3COOH

117.9 3.07 16.6 3.90

Хлороформ, CHCl3 61.7 3.65 -63.5 4.70

π = g d h

PV = nRT

πV = nRT

π = (n/V)RT = СMRT

хагас нэвтрүүлэгч

ханаар зөвхөн

уусгагчийн молекул

нэвчих үзэгдлийг осмос

буюу шүүрэл гэнэ

Вант-Гоффийн

дүрэм:

Усгагчийн молекул

цэвэр уусгагчаас

уусмал тийш нэвчих

хурд их байх бөгөөд

уусмалын концентрай

хязгааргүй шингэрэх

хүртэл үргэлжилнэ.

Body fluid ~ 0.15 molal NaCl

Эд эсийн ханааар нэвчих Осмосын үзэгдэл

B). Эсийн гаднах

уусмал хэт шингэн

Б). Эсийн гаднах

уусмал хэт өтгөн

А).Эсийн гаднах ба

доторх уусмал

(эсийн шингэн) -ын

концентрац адил

А. Туйлт молекулаас тогтсон бодисын уусалт:

сольватац (гидротац) (I) → иончлол (II) → диссоциац (III)

24

2.2. Электролит бодисын уусмалын шинж

Электролит бодисын уусалт:

- Ориентацын

- ион – диполын харилцан үйлчлэлээр, дараах үе шатаар явагдана

óóñãàãч + óóñàí áîäñûí

õàðèëöàí ¿éëчëýë

óóññàí áîäñûí

õîëáîî ионы тєрхгэй

болох

èîíóóä ñîëüâàò (гидрат)

á¿ðõ¿¿ëòýé áîëîõ

Б. Талст бүтэцтэй бодисын уусалт:

25

Õàéëìàëäàà ← NaCl òàëñò → Óñàí óóñìàëäàà

Èîíчëîãäîíî Äèññîöèàöèä îðíî

сольватац (гидротац) (I) → диссоциац (III)

(aq)(aq)

äèññîöèàö

(øèí)2òàëñò) (èîíû AKOHÊÀ n

26

%30

% 100%N

N

äèñ

àíõ

%30%3

%3

Электролитын хүч

Дóíä çýðýг

Ñóë

Электролитын диссоциацын зэрэг

Х¿чòýé

Нэгдэл HCl NaOH KOH HNO3 Ba(OH)2 H2SO4 HF

α, % 95 95 90 90 70 60 8

Нэгдэл CH3COOH NH4OH H2CO3 H2S H2S HCN

α, % 1.4 1.4 0.17 0.07 0.07 0.01

27

C(Ì) CH3COOH 0.2 0.1 0.05 0.01 0.005 0.001

α, % 0.95 1.4 1.9 4.2 6.0 12.4

Ñóë ýëåêòðîëèò Äóíä çýðýã ýëåêòðîëèò

xy

yx BABA

yxy x

x y

A BK

A B

CK /

)ZC.....ZCZC(2/1I 2

nn

2

221

2

11

I

1. Ñóë ýëåêòðîëèò:

2. Õ¿чòýé ýëåêòðîëèò: (èîíû õ¿ðýýëýë)

log f = -0.5 Z2

(I < 001 ¿åä)

Ñóë ýëåêðòîëèòèéí äèññîöèàöèéí çýðýã øèíãýð¿¿ëýëòýýñ õàìààðíà.

a = f C ;

Освальдтын шингэрүүлэлтийн хууль:

28

Бодисын хөлдөхүй муруй

Уусмалын хөлдөхүй муруй

Цэвэр усны хөлдөхүй муруй

29

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 “Intermolecular forces” бүлэг

Бие даан уншиж судлах материал:

•Молекул кинетикийн онол [1]–ийн хуудас 193-194

•Бодисын төлөв байдлын өөрчлөл [1]–ийн хуудас 193-196

•Бодисын төлөв байдлын өөрчлөлтийн тэнцвэр [1]–ийн хуудас 197-200

Лекцийн бие даалт № 10