загрузка...
загрузка...
На головну

ОСОБЛИВОСТІ РОЗЧИНІВ СИЛЬНИХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ. Іонна СИЛА РОЗЧИНУ

  1. I. Особливості хірургії дитячого віку
  2. I. Особливості експлуатації родовищ
  3. II кваліфікаційна категорія
  4. II. Об'єктивні методи дослідження органів дихання. Особливості загального огляду. Місцевий огляд грудної клітки.
  5. II. Об'єктивні методи дослідження ендокринної системи. Особливості загального огляду.
  6. II.6.3) Особливості категорії юридичної особи.
  7. II. Об'єктивні методи дослідження органів жовчовиділення і підшлункової залози. Особливості загального огляду. Місцевий огляд живота. Діагностичне значення результатів огляду.

У водних розчинах сильні електроліти (наприклад, НСl, NaCl, КОН) повністю диссоційовані, причому гідратованих іони, що утворюються при їх дисоціації, зазвичай не асоціюються в молекули. Тому в рівнянні електролітичноїдисоціації сильних електролітів знак оборотності  слід замінити знаком односторонньої спрямованості процесу (->):

Процес електролітичноїдисоціації сильного електроліту, на відміну від дисоціації слабкого електроліту, можна охарактеризувати константою дисоціації, так як цей процес практично незворотній, що призводить до залежності значення константи дисоціації від концентрації розчину. Внаслідок повної дисоціації число іонів в розчині сильних електролітів завжди значно більше, ніж в розчинах слабких електролітів тієї ж концентрації. У концентрованих розчинах сильних електролітів іони розташовані близько один до одного і тому сильно взаємодіють між собою. Значне межіонное взаємодія призводить до того, що іони в розчинах не цілком вільні, а їх рух ускладнений. Зниження рухливості іонів зменшує ступінь їх участі в процесах, що протікають в розчині, створюючи ефект зменшення їх концентрації. Кількісно вплив межіонного взаємодії на поведінку іона Xi в розчині сильного електроліту характеризується його активністю a (Xi) і коефіцієнтом активності у (Хi;).

активність іона a (Xi) - ефективна концентрація іона Xi, Відповідно до якої він бере участь у взаємодіях, що протікають в розчинах сильних електролітів.

Коефіцієнт активності іонаy (Xi) показує, у скільки разів активність іона відрізняється від його справжньої концентрації в розчині сильного електроліту.

Активність іона пов'язана з його молярної концентрацією рівнянням: а (Хi) = У (Хi;) c (Xi).

У нескінченно розведених розчинах (з <10-4 моль / л), де концентрації іонів малі і межіонное взаємодія практично відсутня, у (Хi) = 1 і активності іонів дуже близькі їх молярним концентрацій: a (Xi) = C (Xi).

Значення коефіцієнта активності іона залежить від: 1) концентрації цього іона; 2) температури; 3) концентрації інших іонів.

1. При переході від нескінченно розведених розчинів, де y (X) = 1, до більш концентрованим у (Хi) спочатку зменшується (у (Хi) <1) через збільшення межіонного взаємодії, а при концентрації розчину, близької до 1 моль / л і вище, значення у (Хi,) починає зростати і може навіть перевищити 1, т. е. активність іона в розчині стає більше його дійсної концентрації. Це пояснюється тим, що в розчинах з високою концентрацією іонів не вистачає води для повної їх гідратації, що різко збільшує рухливість іонів, так як вони конкурують між собою за молекули води.

2. З підвищенням температури у (Хi;) збільшується, так як зростає рухливість іона не тільки за рахунок збільшення швидкості руху всіх частинок в розчині, а й в результаті часткового руйнування гідратного шару навколо нього.

3. На величину y (Xi) впливає загальна концентрація всіх іонів в розчині. У зв'язку з цим Г. Льюїс (1907) ввів поняття іонної сили розчину електроліту.

 
 

іонна сила розчину - величина, що характеризує інтенсивність електростатичного поля всіх іонів в розчині, яка дорівнює полусумме творів молярної концентрації (ci) Кожного іона на квадрат його заряду (zi):

Визначимо взаємозв'язок між іонною силою розчину електроліту і його концентрацією в залежності від числа і заряду іонів в молекулі електроліту. Так, для електроліту з однозарядними іонами, наприклад NaCl

Для електроліту, що містить дво- і трехзарядние іони, наприклад Al2 (S04) 3

Отже, іонна сила розчину сильно зростає при наявності в ньому багатозарядних іонів.

У дуже розведених розчинах залежність між коефіцієнтом активності іона уi, зарядом цього іона zi і іонною силою I описується рівнянням Дебая - Хюккеля:

З цього співвідношення випливає, що зі збільшенням іонної сили розчину коефіцієнт активності даного іона зменшується. На практиці значення коефіцієнтів активності іонів в розчинах даної концентрації беруть з довідкових таблиць.

У біологічних системах широко поширені межіонние взаємодії, які сильно залежать від іонної сили розчинів, що перш за все позначається на значеннях констант дисоціації йоногенних груп біологічних субстратів, так як вони визначаються активностями іонів, а не їх концентраціями. Незначне збільшення іонної сили розчину викликає зміна ступеня іонізованності білків або нуклеїнових кислот, внаслідок чого змінюється їх конформація, а отже, і біологічні функції. Тому при використанні розчинів електролітів в біологічних експериментах вкрай необхідно, щоб їх іонна сила дорівнювала іонної силі відповідної біологічної системи. Так, іонна сила плазми крові людини дорівнює 0,15 М, тому фізіологічний розчин -простий замінник плазми крові - повинен мати відповідну концентрацію NaCl (0,15 М, або 0,9%).

Таким чином, іонна сила біологічних систем, обумовлена ??змістом в них сильних електролітів, впливає не тільки на хімічну активність іонів, але і на біологічну функцію білків і нуклеїнових кислот, що містяться в цих системах, що має велике значення в практичній медицині.

При значному збільшенні іонної сили розчину в ньому зменшується кількість вільної води, що не бере участь в гідратації іонів. Іншими словами, зменшується активність води,  бере участь в процесі гідратації розчинених частинок. Ця обставина надзвичайно важливо для біологічних систем, так як воно призводить до дегідратації природних поліелектролітів (білків і нуклеїнових кислот), в результаті чого спочатку змінюється їх конформація, а потім відбувається навіть їх висолювання, т. Е. Виділення білків і нуклеїнових кислот з цих розчинів . Вплив іонної сили розчину на розчинність поліелектролітів має велике значення при проведенні біохімічного експерименту. Додавання до біологічних рідин солей дозволяє не тільки виділити білки і нуклеїнові кислоти, але і фракціонований їх за молекулярною масою. При поступовому збільшенні іонної сили розчину з нього спочатку виділяються поліелектроліти з більшою молекулярною масою і меншою гидрофильностью. Для виділення поліелектролітів з меншою молекулярною масою і з більшою гидрофильностью потрібно створити в розчині більш високу іонну силу. При виділенні природних полімерів з біологічних середовищ найбільше висаліваются дію виявляють аніони солей, так як структура їх гідратної оболонки ближче до структури гідратної оболонки білків і нуклеїнових кислот, ніж катіонів (див. Розд. 6.1). Чим більше заряд аніона і менше його розмір, тим сильніше він гідратіруется і тим вище його дегідратірующая здатність по відношенню до поліелектроліти. За висаліваются дії аніони можуть бути розташовані в наступний ряд:

На практиці для виділення білків зазвичай використовують сульфат амонію (NH4)2S04. Наприклад, для виділення з крові фібриногену (М = 340 000) потрібно іонна сила 2,9, гемоглобіну (М = 64 450) - 5,8, а міоглобіну (М = 17 800) - 9,6.



Попередня   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139   140   141   142   143   Наступна

ВОДА ЯК РОЗЧИННИК ТА ЇЇ РОЛЬ У ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ОРГАНІЗМУ | ТЕРМОДИНАМІКА ПРОЦЕСУ РОЗЧИНЕННЯ | З. СПОСОБИ ВИРАЖЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНІВ | ДИФУЗІЯ | ОСМОС. Осмотична І онкотичноготиск | Тиск насиченої пари НАД РОЗЧИНОМ | ТЕМПЕРАТУРА КИПІННЯ І ЗАМЕРЗАННЯ РОЗЧИНУ | електролітичноїдисоціації | РІВНОВАГА В РОЗЧИНАХ слабких ЕЛЕКТРОЛІТІВ | ВПЛИВ ЗАГАЛЬНОГО ІОНА І протівоіона НА РІВНОВАГА |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати