Текст выступления:

Кейбір заттар неге ерімейді?
1. Кейбір заттардың неге ерімейтіні туралы жалпы шолу

Ерігіштік – заттардың суда еру қабілетін анықтайтын маңызды сипат. Бұл қасиет біздің өмірімізде кеңінен кездеседі: ас тұзын суға салады, дәрі-дәрмектерді дайындайды, өнеркәсіпте түрлі химиялық процесстер жүреді. Ерігіштік туралы түсінік адамзат ғылымының дамуы барысында, әсіресе химия мен физика салаларында, үлкен мәнге ие болды. Мысалы, XVII ғасырда Роберт Бойль мен Антуан Лавуазье сияқты ғалымдар заттардың қасиеттерін зерттей отырып, ерігіштік феноменін сипаттаған.

2. Еру құбылысының ғылыми негіздері және маңызы

Еру дегеніміз - бір заттың молекулалық деңгейде екінші затта, мысалы суда, таралуы. Бұл процесс көптеген салаларда қиын мәселелерді шешеді: медицинада дәрілердің сіңу механизмін түсінуге көмектеседі, өндірісте жаңа материалдар жасауға жәрдемдеседі, экологияда судың ластануы мен тазалануын бақылауға мүмкіндік береді. Сонымен бірге, су - ең кең таралған еріткіш, оның ерекше қасиеттері химия әлемінде маңызды орын алады.

3. Ерімейтін заттарға күнделікті өмірден мысалдар

Күнделікті өмірде суға еримейтін көптеген заттар кездеседі. Мысалы, құм - бұл минералдардың қатты бөлшектері, олар суда ерімей, түбіне шөгіп қалады. Бұл құмның табиғи түрде бөліктерінің судық мақсаттарға араласуын болдырмайды. Май сұйықтық ретінде суда қалың қопарылған қабат ретінде қалқып жүреді, себебі оның молекулалары судың молекулаларымен араласуға бейім емес. Сондай-ақ, ағаш пен көмір заттары, тығыз құрылымдары бойынша, суда еру қасиетіне ие емес және тегіс байланыстар арқылы судың молекулалары мен зат арасында арақатынас қалыптамайды.

4. Еру процесі қалай жүреді?

Еру процесінде еріткіш молекулалары ерігіш заттың бөлшектерін қоршайды және оларды бір-бірінен бөліп, таралуына мүмкіндік жасайды. Мысалы, қантты суда еріту кезінде қанттың кристалдарындағы молекулалар суда таралып, су молекулалары арасында біркелкі бөлінеді. Осылайша, қанттың бөлшектері еріткіште еріп, тұзды ерітінді түзіледі. Бұл процесс заттардың молекулалық деңгейдегі өзара әрекеттесуі негізінде жүзеге асады.

5. Заттың құрылымы мен ерігіштігі

Ерігіштік заттың молекулалық және иондық құрылымына тікелей байланысты. Мысалы, иондық қосылыстар - тұздар суық полярлы молекулалармен оңай әрекеттеседі, сондықтан олар суда оңай ериді. Керісінше, үлкен молекулалы немесе күрделі құрылымды материалдар, мысалы пластик пен ағаштың молекулалары су молекулаларымен байланысуды қаламайды, және ол заттар суда ерімейді. Мұнда молекулалардың полярлығы – олардың электр зарядының теңсіздігі – ерігіштікті анықтайтын маңызды фактор болып табылады.

6. Суда еритін және ерімейтін заттардың үлестірімі

Гистограммаға сәйкес, суда жақсы еритін және ерімейтін заттар нақты салыстырылған. Су молекулаларының өзіне тән полярлы қасиеті белгілі заттардың ерігіштігіне айтарлықтай әсер етеді. Осы мүмкіндік молекулалардың өзара әрекетін барынша тиімді етеді. Мысалы, тұздар мен қанттар судың полярлы молекуларына оңай еніп, ерігіштік деңгейі жоғары болады. Қарастырылған мәліметтерден көрініп тұрғандай, заттың молекулалық құрылымы мен оның полярлығы судың қасиеттеріне тікелей әсер етеді, бұл ерігіштік пен ерімеушілікке себеп болады.

7. «Ұқсас ұқсаста ериді» қағидасы және полярлық

Химияда "ұқсас ұқсаста ериді" деген принцип бар, яғни полярлы заттар полярлы еріткіштерде оңай ериді. Су – күшті полярлы еріткіш, сондықтан ол тек полярлы заттарды ерітеді. Полярлы молекулалардың арасындағы зарядтар бір-бірімен үйлесімді болып, тартылыс күші пайда болады. Екінші жағынан, бейполярлы заттар полярлы суда нашар ериді, өйткені олардың молекулаларының өзара тартылыс күші жоқ. Мысалы, май – бейполярлы сұйықтық, сондықтан ол суда ерімейді және суда қалқып жүреді.

8. Полярлық пен суда еру арасындағы байланыс

Суда заттардың полярлығы мен еру қасиеті тікелей байланысты. Кестедегі мәліметтерді талдау бойынша, су молекулаларының полярлық қасиеті судағы ерігіштікке шешуші әсер етеді. Яғни, судың молекулалары тек ұқсас полярлықтағы және молекулалық құрылымы үйлесімді заттарды ерітеді. Бұл химияның негізгі қағидаларының бірі болып табылады және көптеген химиялық реакциялар мен өндірістік процестердің негізін құрайды.

9. Температураның заттардың еруіне әсері

Температураның көтерілуі заттардың суда еру жылдамдығы мен мөлшерін арттырады. Бұл молекулалардың кинетикалық қозғалысын күшейтіп, ерітілетін заттардың молекулалары еріткішпен тез араласады. Мысалы, қант пен тұз сияқты заттар температура ұлғаюымен суда тезірек ериді және еру көлемі артады. Алайда, май сияқты бейполярлы заттарда температураның өзгерісі еру процесіне айтарлықтай әсер етпейді, өйткені олардың молекулалары судың молекулаларымен әрекеттесуге ұмтылмайды.

10. Қысымның еру процесіне әсері

Газдалған сусындардағы көмірқышқыл газы жоғары қысымға байланысты суда жақсы ериді. Бұл механизм сұйықтықтар мен газдардың ерігіштігін зерттеуде маңызды. Ал қатты және сұйық заттарға қысым әсері әлсіз болып келеді, өйткені олардың молекулалық құрылымдары қысымға төзімді және құрылымдық өзгерістерге кем дегенде сезімтал. Осындай ерекшелік қысым деңгейінің газдардың суда еру дәрежесіне айтарлықтай әсер етеді, бұл химиялық және физика салаларында есепке алынады.

11. Еру жылдамдығына әсер ететін факторлар

Ерігіштіктің жылдамдығын арттыруда бірінші маңызды фактор – зат бөлшектерінің ұсақталуы. Кеңірек беткі қабат еріткішпен қарым-қатынасты күшейтіп, процесс тез жүреді. Бұл әсіресе тұз бен қант сияқты қатты заттар үшін маңызды. Екінші фактор – еріткішті араластыру, ол зат бөлшектерін біркелкі таратып, молекулалардың өзара әрекетін жеделдетеді. Үшінші фактор – температураның көтерілуі, ол молекулалардың қозғалысын көбейтіп, еру жылдамдығын арттырады. Алайда, май сияқты бейполярлы сұйықтықтарға бұл факторлар әсерлі емес.

12. Экологиядағы суда ерімейтін заттардың үлгілері

Экология саласында суда ерімейтін заттар көбінесе ластану көзі болып табылады. Мысалы, пластик бөлшектері өзендер мен көлдерде ұзақ уақытқа дейін қалады, су экожүйесіне зиян тигізеді. Сонымен қатар, ауыр металдардың кейбір қосылыстары суда ерімей, шөгінділерде жиналады, бұл топырақ пен су сапасын төмендетеді. Бұл заттар экологиялық теңгерімге кері әсер етіп, жануарлар мен өсімдіктердің өмір салтына қауіп төндіреді.

13. Еримеу процесінің сатылары

Еримеу күрделі үрдіс болып, бірнеше сатыдан тұрады. Затты суға салу барысында, алғашқы кезеңде заттың өз беткі қабаты сусыздан қоршалады. Одан кейін, судың молекулалары мен заттың молекулалары арасындағы байланыстар жойылмайды, заттың бөлшектері тұтас күйінде қалады. Соңғы кезеңде, бұл бөлшектер суда ерімей, түбіне шөгіп қалады. Бұл бірқатар химиялық және физикалық факторларға байланысты, оның ішінде молекулалардың полярлығы мен байланыс күші шешуші рөл атқарады.

14. Ерітінді мен қоспаның айырмашылығы

Ерітіндіде заттар еріткіштің ішінде толық ериді, олардың молекулалары немесе иондары біркелкі таралған болады. Мысалы, тұзды суда тұздың толық еруі ерітінді ретінде қарастырылады. Қоспаларда заттардың бөлшектері түгел ери бермейді, олар еріткіштің ішінде айқын көрініп, уақыт өте бөлек шөгіп қалады. Тұрмыстық мысал ретінде, шәйдегі шай жапырақтары қоспа болып табылады, ал тұзды су – ерітінді.

15. Күнделікті өмірде ерімейтін заттар

Күнделікті өмірде ерімейтін заттар көп кездеседі. Мысалы, киімде жиі байқалатын шаң мен саз бөлшектері суға ерімейді және қалдық ретінде қалады. Тұрмыстағы майлы дақтар да суда ерімейді, сондықтан арнайы жуғыш заттар қажет. Басқа мысал ретінде, кейбір құрылыс материалдары – кірпіш және бетон құрамындағы минералдар – суға ерімейді, бұл олардың беріктігін қамтамасыз етеді.

16. Өндірістегі ерімейтін заттардың маңызы

Өнеркәсіптік процестерде сүзгілеу — маңызды технологиялар қатарында. Ол суда ерімейтін қатты бөлшектерді сұйықтықтардан айырып алады, нәтижесінде таза және сапалы өнім алынады. Мысалы, химиялық өндіріс кезінде сұйықтық құрамындағы кірлер мен бөгде бөлшектер өнімнің сапасына теріс әсер етеді. Сүзгілеу әдісі арқылы осы құрамды тазарту өнімнің қауіпсіздігін арттырады. Сонымен бірге, өндірістік қалдықтардан суды бөліп алу экологиялық жағынан ерекше маңызды. Қалдықтарды физикалық тұндыру, бетке шөгу арқылы судағы зиянды қосылыстарды бөлетін процестер табиғатты ластанудан қорғайды. Осындай технологиялар экожүйенің тепе-теңдігін сақтау және адам денсаулығын қорғауда басты рөл атқарады. Ақырында, су тазарту зауыттарындағы құм, лай және басқа да ерімейтін заттардың сүзгілер арқылы алынып тасталуы су сапасын жақсартуда тиімді. Бұл процесс су ресурстарын ұтымды пайдаланып, техникалық және тұрмыстық қажеттіліктерге сапалы су жеткізуді қамтамасыз етеді.

17. Мысал: Майдың суда ерімеуінің себебі

Май мен су молекулаларының физикалық және химиялық құрылымдары бір-бірінен түбегейлі өзгеше. Су молекулалары полярлы, яғни электр зарядының бөлек-бөлек бөлінген аймақтары бар, ал май молекулалары бейполярлы, олардың электр заряды негізінен теңдей таралған. Осы себепті, "ұқсас ұқсасымен ериді" принципі бойынша, майлар суда ерімей, бөлек қабат түзеді. Бұл бастапқы мектеп пен орта білімдегі химия сабақтарында жиі айтылатын негізгі ереже. Химия пәні негіздері оқулығында да дәл осы мәселе түсіндірілгендей, майдың суда еріген мөлшері түпкілікті нөлге жақын. Осындай физика-химиялық заңдылықтар адам күнделікті тұрмысында, мысалы, майлы дақтарды жуғанда немесе сусын дайындағанда көрініс табады.

18. Тұз, қант, майдың суда еру деңгейлерін салыстыру

Қолдағы график заттардың суда еру мүмкіндігін нақты әрі салыстырмалы көрсетеді. Осы мәліметтерге қарағанда қант тұзға қарағанда суда жақсы ериді екені айқын. Бұл олардың молекулалық құрылысының айырмашылығына негізделеді. Мысалы, қант молекуласы суда жеңіл еру үшін көп су молекуласына тартылатын гидроксил топтарына ие. Тұз болса иондық байланыстарымен суда ериді, бірақ оның ерігіштігі қанттың көптеген түрлерінен төмен болуы мүмкін. Осылайша, график заттардың химиялық және физика-химиялық қасиеттері олардың ерігіштік дәрежесін анықтайтынын дәлелдейді. Мұндай салыстырмалы зерттеулер химия мен экология саласында су тазарту мен химиялық реакциялардың тиімділігін арттыруда маңызды құралға айналды.

19. Су және басқа еріткіштер: салыстырма мысалдар

Молекулалардың полярлығы еріткіштердің қандай заттарды қалай ерітетініне тікелей әсер етеді. Мысалы, бензин май молекулаларын жақсы ерітеді, себебі олар ұқсас бейполярлы қасиеттерге ие. Бұл суда майдың ерімеуінен мүлде ерекшеленеді. Сонымен қатар, ацетон сияқты органикалық еріткіштер лакты жақсы еріте алады, сондықтан олар өнеркәсіпте және тұрмыста жиі пайдаланылады. Су — әмбебап еріткіш ретінде көптеген заттарды ереді, бірақ оның полярлық қасиеттері бейполярлы заттармен әрекеттесуді шектейді. Сондықтан бензин немесе ацетон сияқты басқа еріткіштер кейбір заттарды жақсы еруіне мүмкіндік береді. Мұндай байланыстардың химиялық заңдылықтары еріткіш пен ерітінді заттың молекулалық үйлесімділігіне тікелей байланысты екенін көрсетеді.

20. Ерімейтін заттардың өмірдегі маңызы мен ролі

Заттардың ерімейтін қасиеттері олардың молекулалық құрылысының ерекшеліктерімен, әсіресе полярлығына байланысты анықталады. Бұл физика-химиялық құбылыс экология мен өндірістің түрлі салаларында аса маңызды орын алады. Мәселен, табиғи су көздерін тазартуда, өндірістік өнімділікті арттыруда, тұрмыс саласында да заттардың ерімейтін және ерігіш қасиеттерін білу қажеттілік тудырады. Экологияны қорғауда ерімейтін заттардың сұрыпталуы мен олардың таза суға әсерін түсіну маңызды, себебі бұл өз кезегінде адам мен қоршаған ортаның денсаулығын сақтауға ықпал етеді. Сондықтан ерімейтін заттардың химиялық табиғатымен танысу, оның теориялық және практикалық тұрғыдағы маңызын зерделеу — әрбір ғылым мен техника саласында жүрген маман үшін қажет.

Дереккөздер

Ершов В.Н. Общая химия: учебник для 7 класса. – Москва: Просвещение, 2018.

Соколов А.И. Физическая химия. – Санкт-Петербург: Химия, 2016.

Александрова Т.В. Химия и экология: учебное пособие. – Алматы: Ұлттық университет, 2020.

Лейнстер Р. Основы химии: перевод с англ. – Алматы: Фолиант, 2019.

Гребенщикова Н.П. Экспериментальная химия для школьников. – Москва: Наука, 2017.

Бабуров Б.Х., Химия негіздері. — Алматы: Мектеп, 2020.

Серікбаев С.К., Орта мектептерге арналған химия оқулығы. — Нұр-Сұлтан: Білім, 2019.

Иванова Н.М., Физическая химия: учебник для 7 класса. — Москва: Просвещение, 2021.

Петрова А.В., Карасев Е.П., Анализ растворимости веществ в воде. — Санкт-Петербург: Химия, 2018.