3. Тәжірибе. Өзара коагуляция құбылысы

Жұмыстың мақсаты: темір (III) гидроксиді мен As₂S₃ зольдердің өзара коагуляциясын қарастыру

Реактивтер және құрал-жабдықтар: темір (III) гидроксиді мен As₂S₃ зольдері, көлемі 250мл цилиндрлер, тығындар.

Жұмыс барысы:

Бірінші цилиндрге диализданған және екі есе сұйытылған 200мл темір гидроксидінің, екіншісіне 150мл-н, ал үшінші цилиндрге 200мл диализбен тазартылынған және екі есе сұйытылған мышьяк трисульфидінің зольдерін құйыңыз. Енді екінші цилиндрге 50мл мышьяк трисульфидінің зольінен қосыңыз.

Тәжірибенің нәтижелері. Екінші пробиркада екі зольдің өзара коагуляциясы басталады да ерітіндіде тұнба түседі. Реакция теңдеуін жазып, мицелла құрылысын көрсетіңіз де жұмыстың қорытындысын жазыңыз.

Жоғары молекулалық қосылыстары, олардың ерітінділері

Барлық заттар молекулалық массасына қарай төменгі немесе жай молекулалық (Mr<500), олигомерлер (500< Mr >5000) және жоғары молекулалық заттар (Mr >5000) деп жіктеленеді. Олардың ішінде басқалардан ерекше физикалық қасиеттерімен, ерітінділерінің жоғары тұтқырлығымен, талшықтар түзе алатын, алу әдістерімен ерекшеленетін заттардың маңызы зор, бұл жоғары молекулалық қосылыстары.

Жоғары немесе үлкен молекулалық заттар деп молекулалық массалары жүздеп, мыңдап, он мыңдап саналатын күрдері қосылыстарды айтады. Жоғары молекулалық заттардың молекулаларының саны да, салмағы да үлкен болады. Олардың бір молекуласын макромолекула деп атайды.

Химиялық жіктелуі бойынша ЖМЗ мен ТМЗ арасында белгілі бір айырмашылық жоқ. Мысалы: жоғары молекулалық көмірсутегі (каучук), галоген туындалары (ПВХ), көмірсулар (крахмал, целлюлоза), спирттер, қышқылдар, күрделі эфирлер өздеріне сәйкес келетін төменгі молекулалық заттар тәріздес химиялық қасиеттер көрсетеді. Жоғары молекулалық заттар ТМЗ-дан физикалық қасиеттерімен және зерттеу әдістерімен ерекшеленеді.

ЖМЗ негізгі айырмашылықтары:

1. Заттарды айдау және қайта кристалдау әдістерін ЖМЗ-ға қолдануға болмайды, себебі олар тез айырылып кетеді, ал ЖМЗ қайтадан кристалдау үшін ерекше жағдай жасау керек.

2. ЖМЗ-ң аса сұйытылған ерітіндісі де өзі жоғары тұтқырлығымен ерекшеленеді.

3. ЖМЗ өте баяу ериді, олар еріген кезде еріткіш молекулаларын өз бойына сіңіріп ісінеді, ал кейбір ЖМЗ ешқандай еріткіштерде ерімейді.

4. ЖМЗ ерітіндісінен еріткішті ұшырғанда кристалдар түзілмейді, керісінше қабықшалар пайда болады.

5. ЖМЗ-ң тұтқыр ерітіндісін ұсақ тесігі бар қондырғыдан өткізсе. талшық алуға болады.

Үлкен молекулалық заттар – жай молекулалық заттардың біртекті не әртекті молекулалары бір-бірімен валенттіліктері арқылы коваленттік байланыспен байланысуынан түзілген қосылыстар. ЖМҚ табиғатына қарай табиғи және жасанды деп бөлінеді. Табиғи ЖМЗ фотосинтез және биосинтез арқылы түзіледі. Жасанды ЖМҚ төменгі молекулалық заттардан екі жолмен алынуы мүмкін:

1. Полимеризация әдісімен құрамында еселі байланыстары бар және циклді қосылыстардың өзара қосылуы

2. Поликонденсация әдісімен құрамында функционалдық топтары бар заттардың арасында орынбасу реакциясының нәтижесінде бір мезгілде жоғары молекулалық заттармен қатар төменгі молекулалы заттардың түзілуі жүреді

Молекулалар өзара әрекеттесіп, макромолекулалар түзетін төменгі молекулалық заттар мономер деп аталады. Макромолекулалары бірдей мономер қалдықтарынан тұратын жоғары молекулалық заттар полимер деп аталады. Полимерді құрайтын мономердің қайталана беретін қалдығы элементарлық звено деп аталады. Полимердің құрамындағы элементарлық звенолардың жалпы саны полимерлену дәрежесі (X) деп аталады:

ЖМЗ құрылысын анықтау үшін алдымен оның макромолекуласын төменгі молекулалық заттарға айналдыру арқылы оны бөліп зерттейді. Ол үшін жоғары молекулалық заттарды деструкциялау (бұзу, бөлдіру) қажет.

ЖМҚ анықтауда табиғатына қарай гидролитикалық, термиялық және тотықтырғыштық декструкция әдістерін қолданады.

ЖМҚ ерітінділері өздігінен түзілетін, біртекті, термодинамикалық тұрақты жүйелер. Олар мөлшері жағынан кіші молекулалық заттарға қарағанда әлдеқайда үлкен, массасы және мөлшері жағынан коллоидты бөлшектерге жақын. Сондықтан бұл қосылыстардың ерітінділері коллоидтық ерітінділерге тән кейбір қасиеттерді көрсетеді, олар: 1) мембрана арқылы өтпеуі, 2) баяу диффузиялануы, 3) пептизациялануы және коагуляциялануы, 4) оптикалық және электрлік қасиеттері.

ЖМҚ ерітінділері біртекті тұрақты болғандықтан, олар шынайы ерітінділердің кейбір қасиеттерімен ұқсас: 1) гомогенділігі және біртектілігі, 2) тұрақтылығы, 3) жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділерінің өз бетімен түзілуі, 4) осы процестің қайтымдылығы.

ЖМҚ ерітінділерінің ерекше қасиеттері: 1) полимерлер ерудің алдында ісіну процесіне ұшырайды, 2) полимердің аса сұйытылған ерітіндісінің өзі жоғарғы тұтқырлығымен ерекшеленеді, 3) кілегейленуі, 4) тұнбаға түсуі, 5) коацервациялануы, 6) денатурациялануы, 7) осмос қысымының аздығы.

ЖМҚ ерекшелігі олардың тіптен сұйытылған ерітінділерінің де тұтқырлығы тым жоғары. Полимер ерітінділерінің тұтқырлығына әсер ететін факторлар: макромолекуланың формасы мен молекулалық массасы, концентрация, температура, қысым және ерітіндіде бөгде электролиттің болуы. Тұтқырлықтың пропорционалды емес жоғарлауы гидратация нәтижесінде ЖМҚ ерітінділердің дисперстік фаза көлемінің арттыруын дәлелдейді. Г.Штаудингер полимер ерітіндінің тұтқырлығының оның концентрациясы мен бөлшектердің молекулалық массасына тәуелділігін келесі теңдеуімен сипаттайды:

мұнда ерітіндінің тұтқырлығы,таза еріткіштің тұтқырлығы,бөлшектердің салыстырмалы молекулалық массасы,еріген полимердің массасы,константа (жұық шамамен)

ЖМҚ ерітінділері, оның ішінде ақуыз ерітінділері, амфотерлік электролиттердің қасиеттеріне ие болады. Ортаның рН мәніне қарай ақуыз макромолекуласы қышқылдық не негіздік типі бойынша диссоциациялану мүмкін.

Қышқылдық ортада (pH<7) ақуыз молекуласы оң,

ал сілтілік ортада (pH>7) теріс зарядталады:

рН белгілі мәндерінде қышқылдық және негіздік типтері бойынша макромолекулалардың диссоциациялану дәрежесі бірдей болады, оң және теріс зарядталған бөлшектер бір бірінді нейтралдайды да ақуыздың макромолекуласы бейтарап болып кетеді.

Ақуыздың мұндай күйі изоэлектрлік жағдайы, ал оны тұғызатын ортаның рН мәні изоэлектрлік нүктесі деп аталады. Изоэлектрлік нүктесінен төмен рН-та белок оң зарядталады, ал одан жоғары рН-та теріс зарядталады. Изоэлектрлік жағдайда ақуыз молекулалары коагуляцияға ұшырап, тұнбаға түседі. Изоэлектрлік жағдайда болатын әр ақуызға өзінің рН мәні сәйкес келеді, мысалы казеин үшін және желатин үшін. Изоэлектрлік күйінде белоктардың қасиеттері күрт өзгереді: осы кезде олардың тұтқырлығы төмен болады, ерігіштігі азаяды, ол макромолекуланың формасының өзгеруіне байланысты. рН мәні изоэлектр нүктесіне жақындағанда амин тобы және карбоксил тобы бір-біріне тартылып молекула формасы спиральға айналады. Спираль күйіндегі молекула ерітінді тұтқырлығын азайтады.

ЖМҚ ерітінділері температура төмендегенде және оларға электролиттердің қаныққан ерітінділерін қосқанда бұзылады (тұзсыздандыру процесі). Тұзсыздандыру кезінде тұзсыздану иондардың ЖМҚ макромолекулаларының айналасындағы сольватталған қабаттарымен әрекеттесу дәрежесінің маңызы зор.

Аниондар мен катиондар тұздандару күші бойынша лиотроптық қатарларына орналасқан:

SO₄^2- > CH₃COO^- > Cl^- > NO₃^- >CN^-

Li⁺ > Na⁺ > K⁺ > Rb⁺ > Cs⁺