Реферат Тақырыбы: Су химиялық технологияда, дәрілік препараттарды дайындауда биосферада кең тараған еріткіш. Судың кермектілігі және оның тірі ағзаларға әсері. Биожүйенің минералды балансындағы s-элементтердің биологиялық маңызы
Cудың кермектігін анықтау және жою тәсілдері
жүктеу/скачать 0,51 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Судың күн энергиясын жұтуы мен сейілтуі
Cудың кермектігін анықтау және жою тәсілдеріСу кермектігін жою немесе төмендету суды жұмсарту деп аталады. Жұмсақ су құрамында кальций мен магний карбонаттары аз, кермектік мөлшері 3,0 мг-экв/л-ден төмен шаманы көрсететін су. Жұмсақ су тобына жаңбыр, еріген қар және мұз сулары жатады. Термиялық өндеу Осы тәсілдің мәні суды алдын-ала 70 – 80 оС дейін жылыту немесе қайнатуда болып тұр. Бұл тәсіл тек уақытша (карбонатты) кермектікті жояды. Уақытша кермектікті суды қайнату арқылы (ерімейтін карбонаттар СаСО3 және MgCO3 (Са2+, Mg2+ катиондары қақ түрінде тұнады) жоюға болады: Ca(HCO3)2 = CaCO2 ↓ + CO2↑ + H2O Магнийдің гидрокарбонаттардың ыдырау процессі кальций гидрокарбонатардың ыдырауы процесінен күрделірек өтеді. Бұны былай түсіндіруге болады: магнийдің карбонаты (кальций карбонатына қарағанда) оның гидроксидінен неғұрлым ерігіш болып келеді. Егер уақытша кермектік жойылмаса, онда тұрмыстық металлдық ыдыстарда, бу қазандарында, сумен жылыту жүйелерінде қақ қабаты пайда болады. Бұл жылу беру коэффициентін төмендетеді. Сонымен отынның артық жұмсалуы байқалады. Су құрамында неғұрлым көп темір болса, қақ түсі соғұрлым қоңыр болады. Термиялық өндеу кезінде судағы ерімтал газдардың мөлшерін төмендетуге болады. Олардың ерігіштігі температураның өсу кезінде төмендейді. Суды химиялық жолмен өндеу (реагентті тәсіл) Бұл тәсіл тұрақты да, уақытша да кермектікті жою үшін арналған. Тәсілдің мәні – кермектікке әкелетін иондар мен аз еритін қосылыстар түзуші жоятын арнайы реагенттермен суды өңдеу. Мұндай реагентерге: сода, сөнбеген (CaO) және сөнген әк (Ca(OH)2), әртүрлі натрий фосфаттары және т.б . Суды әкпен өңдегенде (сөнген не сөнбеген) оның уақытша кермекігі жойылады және сілтілігі төмендейді. Бұл процесс әктеу немесе декарбонизация деп аталады. Карбонатты және бейкарбонаты кермектікті қатар жою үшін өнеркәсіпте әкті-содалы тәсіл кең тараған: бұл СаО және Nа2СО3 қоспалармен суды өңдеу. Бұл тәсілмен жұмсартылған судың кермектігі 0, 5 – 0, 1-ге тең.Ионалмасу тәсілі Бұл өнеркәсіпте кең қолданылатын (көбінесе гидрометаллургияда) физико-химиялық тәсіл. Тәсіл кермектікті жою және деминерализациялау үшін қолданылып, кермектікті ғана жоймай, бұнымен қатар суды толығымен тазартады. Мұндай тазартудан өткізілген су құрамында бейтаныс иондар: не катиондар, не аниондар кездеспейді. Бұл тәсіл кейбір заттардың суда ерімейтін иондарын сыртқы ортадағы иондарға стехиометриялық түрде алмасу қабілеттілігінде негізделген. Мұндай қасиеттерге ие заттар ионалмастырғыштар (ионалмасу сорбенаттары) немесе қысқаша иониттер деп аталады. Иониттердің көбісі – қатты, шекті ісінетін, амофты және кристалды құрылымды заттар. Олар матрицадан және оған бекітілген ионогенді немесе комплекс түзуші топтардан тұрады. Иониттер табиғи суды ерімейтін қоспалардан тазартып қоймай, сонымен қатар онда еріген заттардан да тазартып сапасын жақсартады. Өнеркәсіпте ионалмасу сүзгісінің көмегімен кальций және магний иондарын натрий және калий иондарына алмастырып, жұмсақ су алады. Судың күн энергиясын жұтуы мен сейілтуіСудың күн энергиясын жұтуы мен сейілтуі — су, қар, мұз бетіне түскен кун энергиясының бірте-бірте суға еніп жүтылуы және ішінара шағылысуы немесе жұтылған сәулелі энергияның жылу энергиясына айналуы. Су бетінен шағылыскан күн радиациясының мөлшері соуленің қүлау бүрышына немесе күннің орналасу биіктігіне байланысты. Ал сейілген радиацияның шағылысуы күннің орналасу биіктігіне тәуелсіз және басқа да заңдылықтар аркылы өтеді. Шағылысқан күн энергиясының түсетін күн энергиясына қатынасы шағылысу коэффициенті немесе альбедо деп аталады. Куннің орналасу биіктігі 30—80° шамасында болған жағдайда судың тегіс бетінен 6—2% энергияшағылысады; күннің орналасу биіктігі биіктік төмендеген сайын шағылысқан энергияның мөлшері өседі және 15° бүрышты 21,5% құрайды, 10°-35 %, ал бүрыш 1° болғанда су бетінен оған түсетін күннің тікелей радиациясының 90%-ы шағылысады. Сейілген радиацияның шағылысу коэффициенті су бетінде сейілген радиация ағынының азаюына байланысты көбейе отырып, 5-10%-ды құрайды, қардың және мұздың шағылыстыру қабілеті күннің орналасу биікгігімен бірге, олардың құрамына, ластану деңгейіне және т.б. тәуелді болады. Сәулелі энергияның ағыны көптеген жұқа қабаттардан dһ тұратын су кабатынан өте отырып, суды жылыту үшін күн энегиясының біраз мөлшерін dln пропорционалды түрде жоғалтады. Жұтылғын энергияның мөлшерін түсетін энергияның мөлшеріне I және қабат қалындығының dһ мөлшеріне катынасын ескере отырып, оның формуласын былай анықтайды: dln=mIdh, мүндағы m — жұтылу коэффициенті. Жұтылу процесімен бір мезетте сәулелік энергияның сейілуі де жүреді. Ол: dlp=Rldh анықталады. R — сейілу коэффициенті; Ip — dh қабатынан өту кезіндегі сейілген энергия. Осылардан барып жалпы энергия мөлшері dI = (m + R) арқылы Idһ анықталады, мүндағы m + R — сәулелік энергияның төмендеген коэффициенті. Жұтылу коэффициенті е сәулелік толқынның ұзындығына және судағы салынды және еріген заттектердің болуына байланысты. Оның ең үлкен мәні спектрдің инфракүлгін бөлігінде (толқын ұзындығы 0,76 мкм-ден артық), ал ең төмен мәні спектрдің көрінетін сәулелік бөлігінде (толқын ұзындығы 0,40-0,76 мкм) болады. Спектрдің ультракүлгін бөлігінде (толкын ұзындығы 0,40 мкм-ден аз) жұтылу коэффициенті қайтадан жоғарылайды. Сөуленің сейілуі жалпы су массасында, сонымен бірге ондағы салынды I бөлшектердің әсер етуінен де болады. Егер сейілетін бөлшектердің диаметрі толқын ұзындығынан кем (кіші) болса, онда сейілу коэффициенті толқын ұзындығының төртінші деңгейінде кері пропорцияланады, яғни R = α/λ4 мұнда α - заттектің қайта сыну көрсеткішіне және сол заттектердің 1 см3 санына H тәуелді сейілу модулі 1 толқын үзындығы. Толқын ұзын болған сайын нашар сейіледі. Ұзын толқындар жақсы, ал қысқа толқындар нашар жұтылады. Жұтылу мен сейілу әрекетінің жиынтығына байланысты табиғи су қоймалардың суының түсі анықталады. Жұмсақ су – құрамында кальций мен магний карбонаттары аз, кермектік мөлшері < 3,0 мг-экв/л шамасындағы су. Бұл заттектер көп болғандағы судың кермектілігі ұғымына қарама-қарсы мағына. Жұмсақ су тобына жаңбыр, ерігенқар және мұз сулары жатады. Биогенді S-элементтерінің биологиялық ролі, қосылыстарының медицинада қолданылуы S-элементтердің периодтық системадағы орны, жалпы құрылыстары, қасиеттері. S-элементтер Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесінде ІА, ІІА топтардың негізгі топшаларында орналасқан. ІА – топтың негізгі топшасындағы – литий, натрий, калий, рубидий, цезий және франций сілтілік металдар деп аталады, электрондық конфигурациясы – nS1. ІІА топтың негізгі топшасындағы кльций, стронций, барий және радий сілтілік жерметалдар деп аталады, электрондық конфигурациясы – nS2. ІА – элементтерінің сыртқы электрондық қабатында бір S1-электрон ядромен әлсіз байланысты болатындықтан, оны беріп жіберіп, күшті тотықсыздандырғыщ қасиет көрсетеді:
Барлық қосылыстарында иондық байланыс түзеді және тотығу дәрежелері тұрақты +1-ге тең болады. ІІА-элементтерінің сыртқы электрондық қабаттарында жұптасқан екі S-электрон болады (nS2), қоздырғанда бір электрон басқа р-орбитальға ауысып, тұрақты +2 тотығу дәрежесін көрсетеді. Сілтілік жерметалдар да күшті тотықсыздындырғыштар, бірақ сілтілік еталдарға қарағанда активтіктері төмен, радустары кіші және иондану энергиялары жоғары. Жоғарыдан төмен қарай топ бойынша сілтілік және жер сілтілік металдаожың негіздік, тотықсыздандырғыш қасиеттері артады. Сілтілік және жерсілтілік металдар активті болғандықтан жер қыртысында тек қосылыс түрінде кездеседі. Сутек. Сутек қасиеті әртүрлі бола алатын ерекше элемент. Ол бірде өзінің сыртқы қабатындағы жалғыз электронын беріп, оң зарядталған ионға айналады. Ол мұндайда тотықсыздандырғыш қасиет көрсетіп, металлдық қасиет көрсетеді. Келесі бір жағдайда ол өзіне бір электронды қосып анионға айналып, галогендердің қасиетін көрсетеді. Айталық, сутек металдармен әрекеттесіп, гидрид-ионға айналады, ол мұндайда галогенсутекті қышқылдың тұзына ұқсайды. Сутектің молеуласы екі атомнан тұрады. Табиғатта сутектің үш изотопы кездеседі: 1/1 Н протий немесе Н (массалық саны 1); 2/1 Н дейтерий, немесе Д/массалық саны 2/; 3/1 Н тритий немесе Т/ массалық саны 3). Химиялық зерттеулер мен медициналық практикада кең қолданылатын «таңбаланылған» препараттарды, қосылыстары «жеңіл» сутекті тритицге ауыстыру арқылы алады. Сутектің гидридтері. Сутектің көміасутектен басқа элементтермен қосылыстарын гидридитер деп атауға болады. Түгелдей дерлік элементтердің гидридтері алынған. Сутекті қосылыстарды үш типке бөледі: ионды, ковалентті, металдық. Су, оның физико-химиялық қасиеттері. Су үш түрлі кгрегаттық күйде кездеседі: қатты – мұз, сұйық – су, газ сияқты бу. Менделеев кестесіндегі VІ топта орналасқан элементтердің қасиетін салыстырғанда, судың қалыпты жағдайда газ болуы керек. Осы топтағы элемент гидридтерінің қайнау температурасы, элементтердің атом массасы азайған сайын төмендейді. Судың жылу сыйымдылығы мен булану жылуы өте үлкен. Егер судың температурасын ақырын төмендеткенде, оның тығыздығы +40 дейін азаяды, сосын қайтадан өсіп, қатаяды, осы кезде, яғни қатайғанда басқа заттардың көлемі кішірейсе, судың көлемі үлкейіп артады. Судың диэлектрик тұрақтылығы да өзгеше. /Е=81/. Бұл дененің, егер ауадағы /вакуумдағы/ зарядталған бөлшекті суға енгізсе, онда олардың арасындағы тартылыс күші 81-есе төмендейді дегенмен бірдей. Мұның бәрін түсіндіру үшін, су молекуласының құрылымын қарастыру керек. Кез-келген молкуланың пішімі ядроның кеңістікте орналасуымен анықталатыны белгілі. Су молекуласындағы үш ядро, кеңістікте тең- бүйірлі үшбұрыш құрайды. Су молекуласының памерленуі, оттектің электротерісті атомы екі сутек атомдарының электронын өзіне тартып алуымен байланысты. Мұндайда оттек атомында теріс заряд, ал сутек атомында оң заряд пайда болады. Палярлы байланыстар тура сызық бойында емес, біраз бұрыш қарағандықтан жалпы су молекуласы, өзі сияқты екінші полярлы молекуласымен сутектік байланыс арқылы әрекеттесе келіп, әлсіз болса да байланысады. Бұл құбылысты судың ассоциациясы (бірігуі) дейді. Ендеше, жоғарыдағы ауытқулардың бәрі де су молекуласының кеңістіктегі құрылымымен және ондағы молекулааралық әрекеттесумен байланысты болады. Қатты су (мұз) өте жақсы реттелген, өрнекті структурасымен сипатталады. Мұздың мұндай кристалды торды құруына ондағы сутектік байланыстың ықпалы маңызды. Мұздағы салыстырмалы тығыздылықтың едәуір төмен болуы, онда бос орын-қуыстардың болуы мен байланысты. Мұзды еріткенде, молекуланың жылулық құрылысы артып, оның өрнекті құрылымы бұзылып, бос орындар сумен тола бастайды да нәтижеде су тығыздығы артады. Суда кездесетін мұздың кристалды торының бөлігін «сынақ-жарғақ» немесе тұрақсыз полимер ( Су, бірден-бір реакцияға қабілетті зат. Айталық мұндай белсенділік оның молекуласында электрондары бөлінбеген екі жұптың болуына байланысты. Су молекуласының полярлі және кіші өлшем мен мөлшерде болуы, оның күшті гидростатты қасиетте болуына себепші. Ондағы жоғары диэлектрлі болуы да, онда еріген электролиттерге әсер етіп, оларды диссоциялайды. Су молекуласы әртүрлі иондарға қосылып, гидроттар түзеді. Мұндай әрекеттесудің аса маңызды өнімдерінің бірі – гидроксоний ионы Биогенді S элементтерінің ағзадағы биологиялық ролі. Су жердегі ең көп таралған заттардың бірі. Жер шарының төрттен үш бөлігі (мұхиттар, теңіздер, көлдер, мұздар) қоршалған. Ол атмосфера мен жер ауаның, ылғал мен заттардың айналу, түрлену құбылысына себепші. Әрбір тірі организм өз құрамына су қосады. Шамамен алғанда жануарлар организмі мен өсімдікте 50% су болады. Оның адам организміндегі үлесі 65%. Мұның 10% артығы жоғалса, өлім қаупі пайда болады. Демек біздің планетамыздағы сумен өмір ұғымы біртұтас. Бұрында айтылғандай, су қатайғанда қосылмайды, керісінше ұлғайғандықтан, оның тығыздығы судікінен кем және ол суға батпай, қалқып жүреді. Бұл қасиеттің сулы жердегі тіршілік үшін аса маңызды. Айталық, егер мұздың тығыздығы судікінен ауыр болса, онда өзендер мен көлдердегі су алдымен төменгі жақтан бастап, сосын күллі көлем мұзға айналғанда, ондағы тіршілік тоқтап қалар еді. Әдетте, температура төмендегенде тығыздылық жоғарылайды, ал суда ол керісінше. Судың ең ауыр тығыздығы, ол судың төменгі жағына ауысады, ал жеңіл су бетке көтеріледі. Судың жылу сыйымдылығы кереметтей жоғары және ол температура өзгерісіне орай ауытқылы әдеттер тыс өзгереді. Оның бұл қасиетті жылу сақтаушы ретінде пайдаланады. Көп көлемдегі сулар жазда, күндіз, түнде шығарады. Бір текше метр буды бір градусқа төмендетіп ауаны бір градусқа жылжытуға болады. Мінеки, сондықтан да үлкен теңіздер мен көлдердің жағалауындағы ауаның температурасы қыста да, жазда да аз ауытқиды. Су әртүрлі беттерге жұғышдылығы мен аса жоғарғы беттік тұтқырлық көрсетеді. Мінеки дәл осы екі сипаттың арқасында су жіңішке түтікше арқылы едәуір биіктікке көтеріле алады. Бұл құбылыстың табиғаттағы мәні өте жоғары. Жер қыртысындағы сулар жоғары көтеріліп өсімдікке жетеді және өсімдіктегі қоректік сол қозғалысы басталады. Үлкен диэлектрлік сипаттың салдарынан су өзенде еріген тұздарды, қышқылдар мен негіздерді иондаған күйінде ұстайды. Көбінесе, қас қағым сәтте жүретін химиялық реакциялар иондар арасында, яғни зарядталған бөлшектер арасында жүреді. иондар онсыз өмір сүруі мүмкін емес биологиялық катализатор-ферменттердің әрекетін реттейді. Иондардың биологиялық мембрандар арқылы өтуі жүйкелік қозуды тудырса, жер топырағындағы иондардың жинақталуы өсімдіктің қалыпты өсуін қамтамасыз етеді. Тірі тіршіліктің дамуы үшін молекулалардың иондалу деңгейін реттеп, бірқалыпты ұстап тұру шарт. Ендеше, тіршілік процесі сулы ортада өтетін әртүрлі құбылыстармен, өзгерістермен тікелейбайланысты екен. Мұнымен қатар сутек тіршіліктің аса маңызды құбылыстары жүретін орта ғана емес, ол саларда тікелей қатысатын зат та. Сусыз тірі организм тіршілік етпей тотығының қатынасумен жүретін тотығу-тотықсыздану реакциясының міні зор, ол химияда, әсіресе аналитикалық және медициналық химияда кең қолданылады. Сутек асқын тотығының формуласы  болғанымен ондағы оттек бір валентті емес. Қазіргі кездегі физика-химиялық әдістермен зерттелінген деректерге қарағанда, сутек асқын тотығындағы оттектер бірімен-бірі полюссіз ковалентті байланыс арқылы тікелей байланысқан. Сутек пен оттек атомдары арасындағы байланыс екеуінің де электрондары арасындағы байланыс екеуінің де электрондары оттекке ығысқандықтан полярлы. Демек,  ол да полярлы. Оның молекулаларының арасында сутекті байланыс туындап, оларды біріктіреді.
Таза сутек асқын тотығы-түссіз тұтқыр сұйық, тығыздығы 1440кг/м3 , (1,44г/мл),-0,46 градуста еріп, 151,4 градуста қайнайды. Молекула құрамында оттек-оттектік тізбектің болуы салдарынан ол тұрақсыз. Шынында да оны сақтау кезінде, ол болмашы ғана әсерден жылыту, сәуле түсу, катализатор тигізу әсерінен тез ыдырап, су мен оттек түзеді. 
Сутек асқын тотығының ерітіндісі қышқылдық орта мен реакцияны көрсетеді, бұл оны өте әлсіз екі негізді қышқыл деуге мүмкіндік береді. 
 
Мұны, оның негіздермен әрекеттесуі дәлелдейді. 
Барийдың асқын тотығы жүктеу/скачать 0,51 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
) п ретінде құрастыруға болады. Сондықтан да температураның +40 дейін жоғарылатқанда, мұздың аса ұсақ бөлшектері ери түскендіктен, тығыздық өзгереді екен. Температура мұнан әрі жоғарылағанда, молекуланың жылулық қозғалысы артуы салдарынан тығыздық төмендейді. Тіпті су бөлме температурасында да (200) полимерлі түрінде болады және мономерлі молекула бар болғаны 1% кездеседі.
, ол оттек атомындағы электрон жұбына сутек ионының қосылуы нәтижесінде түзіледі. Бұл процесте гидроксоний ионы оң зарядталады. Мұндай процесс протонды бөлетін заттар қатынасқанда жүруі мүмкін.
-ол барий тотығы емес, сутек асқын тотығының тұзы. Мұндай құрамдардағы оттек қосылыстары 
және