Fusha më intriguese e aplikimit të kriobiologjisë - shkenca e ndikimit të temperaturave të ulëta dhe ultra të ulëta në objektet biologjike - është kërkimi i mundësive të ruajtjes së organizmave të gjallë ose organeve individuale në një gjendje ngrirjeje të thellë. Teknika e kriopruajtjes së qelizave individuale ose, për shembull, embrioneve është zhvilluar mirë, por ngrirja e kthyeshme (d.m.th., ruajtja e qëndrueshmërisë pas shkrirjes) e objekteve të mëdha has në pengesa serioze. Vështirësia kryesore është se me vëllim dhe masë të madhe është e vështirë të arrihet ftohje uniforme. Ngrirja e pabarabartë çon në dëmtime serioze dhe të pakthyeshme të qelizave dhe indeve. Ndërkohë, zgjidhja e këtij problemi mund të ndihmojë, për shembull, në krijimin e një banke organesh për transplantim dhe në këtë mënyrë të shpëtojë jetën e mijëra pacientëve. Edhe më joshëse është mundësia e mbajtjes së një pacienti të sëmurë rëndë në një gjendje ftohjeje të thellë derisa mjekësia të jetë në gjendje ta ndihmojë atë, ndoshta disa dekada nga tani.

Rreziku më i madh gjatë ngrirjes është dëmtimi mekanik i membranave qelizore nga kristalet e akullit që rezultojnë. Duke formuar si jashtë ashtu edhe, shumë më të rrezikshme, brenda qelizave, ato çajnë shtresën bimolekulare lipidike që formon këto membrana.

Për të mbrojtur qelizat nga dëmtimet gjatë ngrirjes, përdoren substanca të veçanta - krioprotektorë. Ato ndahen në dy grupe: depërtuese qelizore, ose endoqelizore (dimetil sulfoksid (DMSO), acetamid, propilen glikol, glicerol, etilenglikol) dhe jo-depërtues ose ekzoqelizor (glikolet polietileni dhe oksidet e polietilenit, Ficoll, saharoza, trehaloza, etj.), të cilat veprojnë nga jashtë. , duke tërhequr në mënyrë osmotike ujin nga qeliza.

Kjo e fundit është e dobishme: sa më pak ujë të mbetet në qelizë, aq më pak akull do të formohet më vonë. Por heqja e ujit çon në një rritje të përqendrimit të kripërave që mbeten brenda qelizës - deri në vlerat në të cilat ndodh denatyrimi i proteinës. Krioprotektorët endoqelizorë jo vetëm që reduktojnë pikën e ngrirjes, por edhe hollojnë "shëllirën" e formuar gjatë kristalizimit, duke parandaluar denatyrimin e proteinave.

Më të përdorurat janë glicerina dhe DMSO. Kur ato shtohen në ujë, pika e ngrirjes së tij ulet, duke arritur vlerën më të ulët në një raport afërsisht 2:1. Kjo temperaturë më e ulët quhet eutektik, ose kriohidrat. Me ftohjen e mëtejshme të përzierjeve të tilla, madhësitë e kristaleve të akullit që rezultojnë rezultojnë të jenë aq të vogla (të krahasueshme me madhësinë e qelizës kristalore) saqë nuk shkaktojnë dëme të konsiderueshme në strukturat e qelizave.

Nëse do të ishte e mundur që përqendrimi i krioprotekantit në indet e gjalla të sillet në eutektik, kjo do të zgjidhte plotësisht problemin e dëmtimit të indeve nga kristalet e akullit. Megjithatë, në përqendrime të tilla, çdo krioprojtës i njohur rezulton të jetë toksik.

Në praktikë, përdoren përqendrimet e krioprotektantëve që janë dukshëm më të ulëta se përqendrimet eutektike, dhe megjithatë një pjesë e ujit ende ngrin. Pra, kur përdoret një zgjidhje 27% e glicerinës, 40% e ujit të pranishëm në qelizë formon një përzierje eutektike me glicerinë, ndërsa pjesa tjetër ngrin. Sidoqoftë, siç treguan eksperimentet e kryera në 1954-1960. Kriobiologia angleze Audrey Smith, hamsterët e artë janë në gjendje të mbijetojnë në një situatë ku deri në 50-60% e ujit që përmbahet në indet e trurit të tyre është kthyer në akull!

Shkalla e ftohjes ka një rëndësi të madhe për zgjidhjen e problemit të ngrirjes së kthyeshme. Gjatë ftohjes së ngadaltë (në avujt e azotit të lëngshëm ose në ngrirësit e programit special), kristalet e akullit formohen kryesisht në hapësirën ndërqelizore. Ndërsa ftohen, ato rriten, duke nxjerrë ujë nga qelizat. Siç u përmend tashmë, kjo mund të zvogëlojë ndjeshëm dëmtimin e shkaktuar nga kristalet në qeliza - por përqendrimi i kripërave brenda qelizave rritet ndjeshëm, duke rritur rrezikun e denatyrimit të proteinave.

Fatkeqësisht, ritmet optimale të uljes së temperaturës që komprometojnë efektet dëmtuese të kristaleve të akullit dhe përqendrimeve të larta të substancave të tretura ndryshojnë shumë midis llojeve të qelizave. Përqendrimet optimale të krioprojtësve për to janë gjithashtu të ndryshme. Kjo e komplikon shumë kriopruajtjen e organeve dhe indeve që përfshijnë disa lloje të ndryshme qelizash, dhe aq më tepër të organizmave të tërë.

Gjatë ftohjes së shpejtë (për shembull, zhytja e një kampioni në azot të lëngshëm), uji nuk ka kohë të shpërndahet nga qelizat; Kristalet formohen si jashtë ashtu edhe brenda qelizave, por për shkak të ftohjes më të shpejtë ato rezultojnë të jenë shumë më të vogla se në rastin e parë dhe nuk kanë kohë të formohen në të gjitha qelizat. Në këtë rast, përqendrimet toksike të kripërave mund të shmangen dhe kohëzgjatja e ekspozimit të tyre është më e shkurtër, si dhe kohëzgjatja e efekteve të dëmshme të krioprotektorëve. Kjo e fundit lejon përdorimin e përqendrimeve më të larta.

Me ftohje mjaftueshëm të shpejtë në 0 °C dhe pak më të ulët, uji nuk ngrin (kristalizohet) menjëherë. Së pari, formohet një lëng i superftuar. Në eksperimentet e përmendura nga Smith, ajo në disa raste ishte në gjendje të ftohte hamsterët e artë në -6 ° C pa formimin e kristaleve të akullit. Në të njëjtën kohë, lëkura dhe gjymtyrët e kafshëve mbetën të buta. Dhe pas ngrohjes, hamsterët erdhën në jetë pa asnjë efekt të dëmshëm të dukshëm. Femrat shtatzëna (nëse hipotermia ka ndodhur në gjysmën e parë të shtatzënisë) kanë lindur këlyshë normale.

Ekziston një teknikë për kryerjen e operacioneve kirurgjikale te gjitarët e vegjël të porsalindur - për shembull, minjtë. Anestezia në këtë moshë është praktikisht e pazbatueshme, dhe për këtë arsye këlyshët thjesht ftohen për 15-20 minuta derisa të humbasin lëvizshmërinë dhe ndjeshmërinë. Ekziston një rast i njohur kur, gjatë studimeve të tilla (efekti i heqjes së organit vomeronasal në sjelljen e brejtësve) në laboratorin e një prej instituteve të Moskës, disa këlyshë të porsalindur lloj brejtësi Xhungarian, për shkak të neglizhencës së eksperimentuesit. thjesht i harruar i shtrirë në një shtrat pambuku në një dhomë me një temperaturë prej -12 ° C. Pas nxjerrjes - pas 2-3 orësh - ata ishin plotësisht të fortë, dhe trupat e tyre fjalë për fjalë "bënë një trokitje prej druri". Pas ca kohësh në temperaturën e dhomës, këlyshët erdhën në jetë, filluan të lëviznin dhe të bënin tinguj...

Lëngjet në trup zakonisht fillojnë të ngrijnë në –1... –3 °C. Megjithatë, ndërsa një pjesë e ujit kthehet në akull, përqendrimi i substancave të tretshme në lëngun e mbetur rritet dhe pika e ngrirjes së atij lëngu vazhdon të ulet.

Temperatura e ngrirjes së plotë të lëngjeve të ndryshme biologjike ndryshon shumë, por në çdo rast rezulton të jetë nën –22...–24 °C.

Probabiliteti i formimit të një "bërthame" të një kristali akulli për njësi të kohës në një lëng të superftohur është në proporcion me vëllimin e këtij lëngu dhe varet fuqimisht nga temperatura: në -40 ° C dhe në një presion prej 1 atm. kristalizimi i ujit të pastër ndodh pothuajse menjëherë, por në temperatura edhe më të ulëta (rreth -70 ° C, ritmi i rritjes së kristalit ngadalësohet për shkak të rritjes së viskozitetit të ujit. Së fundi, në një temperaturë prej rreth -130 ° C, kristali rritja ndalon plotësisht.Nëse e ftojeni lëngun mjaft shpejt për të "tejkaluar" temperaturën e kristalizimit aktiv përpara se kristalet me përmasa të rrezikshme të kenë kohë të formohen, viskoziteti rritet aq shumë sa formohet një substancë e ngurtë qelqi. Ky fenomen quhet tranzicioni qelqi ose vitrifikimi.

Nëse është e mundur të ftohen qelizat ose indet në temperaturën e tranzicionit të qelqit, ato mund të qëndrojnë në këtë gjendje për një kohë të pacaktuar dhe dëmtimi që rezulton do të jetë pakrahasueshëm më i vogël se gjatë ftohjes me kristalizimin. Në fakt, kjo do të ishte një zgjidhje për problemin e ruajtjes së objekteve biologjike në një gjendje ngrirjeje të thellë. Vërtetë, kur qelizat shkrihen, për t'i ringjallur ato, do të duhet të kalojnë përsëri një interval të rrezikshëm të temperaturës...

Shpejtësia e rritjes së kristaleve të akullit në një qelizë mund të reduktohet duke shtuar papastërti në ujë që rrisin viskozitetin e tij - glicerinë, sheqerna etj. Përveç kësaj, ka substanca që bllokojnë formimin e kristaleve të akullit. Për shembull, ata kanë veti të tilla. proteina speciale të prodhuara nga organizmat e një numri kafshësh rezistente ndaj të ftohtit - peshku Arktik dhe Antarktik, disa insekte, etj. Molekulat e këtyre substancave kanë zona që janë plotësuese me sipërfaqen e kristalit të akullit - "ulur" në këtë sipërfaqe, ndalojnë rritjen e mëtejshme të saj.

Kur ftohen objekte të mëdha (në krahasim me një qelizë - 1 mm ose më shumë), zakonisht lindin gradient të rëndësishëm të temperaturës brenda tyre. Së pari, shtresat e jashtme ngrijnë dhe formohet një front i ashtuquajtur kristalizimi, duke lëvizur nga jashtë në brendësi. Përqendrimi i kripërave dhe substancave të tjera të tretura në ujë para këtij fronti rritet ndjeshëm. Kjo çon në denatyrim të proteinave dhe dëmtim të makromolekulave të tjera qelizore. Një problem tjetër është plasaritja e pëlhurës. Shkaku i saj është ftohja e pabarabartë dhe heterogjene, veçanërisht në një situatë ku shtresat e jashtme ngurtësohen para atyre të brendshme.

Kthehu në vitet '60. shekulli XX Ideja u propozua për të përdorur presion të lartë për të kontrolluar kristalizimin e ujit. Kjo ide bazohet në uljen e temperaturës së tranzicionit të fazës ujë/akulli me rritjen e presionit. Në orën 2045 atm. Temperatura e kristalizimit të ujit të pastër është –22 °C. Nuk është e mundur të arrihet një ulje më e madhe e temperaturës së ngrirjes në këtë mënyrë - me një rritje të mëtejshme të presionit, ajo fillon të rritet përsëri.

Në vitin 1967, një amerikan dhe kolegët e tij eksperimentuan me ngrirjen e veshkave të qenit. Studiuesit perfuzuan veshkat me një zgjidhje 15% dimetil sulfoksid (perfuzioni është futja e substancave në një objekt biologjik përmes një sistemi të enëve të gjakut), dhe më pas i ftohën ato duke rritur njëkohësisht presionin në mënyrë që në çdo moment temperatura të mos ishte nën pikën e ngrirjes që korrespondon me një presion të caktuar. Kur u arrit vlera minimale e temperaturës (në këtë rast, për shkak të pranisë së një krioprojtësi, ishte rreth -25 °C), presioni u ul.

Me një lëshim të shpejtë të presionit, një lëng i superftuar në një temperaturë të tillë mund të ekzistojë jo më shumë se disa sekonda, pas së cilës ndodh kristalizimi spontan. Por kristalet e formuara në këtë rast shpërndahen në mënyrë të barabartë në të gjithë vëllimin e kampionit, dhe nuk ndodh një front kristalizimi, si dhe një rritje e pabarabartë e përqendrimit të kripërave. Përveç kësaj, kristalet që lindin në këtë rast janë në përmasa të vogla dhe në formë kokrrizore dhe për këtë arsye shkaktojnë relativisht pak dëmtime në qeliza.

Sidoqoftë, gjatë procesit të kristalizimit, lëshohet një sasi e konsiderueshme nxehtësie (nxehtësia latente e kristalizimit), si rezultat i së cilës kampioni nxehet - në fund të fundit në temperaturën e kristalizimit, d.m.th., kur presioni reduktohet në presionin atmosferik - në afërsisht 0 ° C. Pas së cilës procesi i ngrirjes ndalet natyrshëm. Si rezultat, kur presioni u hoq, vetëm rreth 28% e ujit kishte kohë të kristalizohej, dhe pjesa tjetër mbeti e lëngshme.

Në mënyrë që i gjithë uji të kristalizohet, do të ishte e nevojshme të ftohet kampioni në një temperaturë prej afërsisht -80 ° C përpara se të ulni presionin - megjithatë, në këtë rast, akulli do të fillonte të formohej shumë më herët. M. Persidski e zgjidhi problemin duke ushtruar presion në mënyrë ciklike. Mostra, e cila ishte ngrohur deri në 0 °C pas lëshimit të parë të presionit, filloi të ftohet përsëri - njëkohësisht me një rritje të përsëritur të presionit. Në "rivendosjen" e tij të radhës, pjesa tjetër e lëngut kishte kohë për të ngrirë, etj. Si rezultat, ishte e mundur të arrihet kristalizimi pothuajse i plotë dhe "i padëmshëm" i ujit, pas së cilës temperatura mund të ulej në mënyrë të sigurt në
–130 °C (dhe më poshtë) në presion normal atmosferik dhe mbajeni veshkën në këtë gjendje për një kohë të pacaktuar.

Gjatë shkrirjes, cikli u përsërit në rend të kundërt: veshka u ngroh në -28 ° C, pas së cilës presioni u rrit në 2000 atm. Në këtë rast, ndodhi një shkrirje relativisht uniforme e kristaleve të akullit. Pastaj kampioni u ngroh gradualisht me një ulje të njëkohshme të presionit.

Veshkat e ruajtura në këtë mënyrë, sipas autorëve të eksperimentit, "tregonin më pak shenja të dëmtimit të indeve sesa veshkat e ngrira me çdo metodë tjetër" - megjithëse ato nuk mbetën të zbatueshme...

Më pas, teknika e ngrirjes me presion të lartë u përdor në përgatitjen e mostrave biologjike për studime mikroskopike. Për të bërë një seksion mjaft të hollë, mostra duhet së pari të shndërrohet në një gjendje të ngurtë, por me ngrirjen konvencionale, strukturat e qelizave dëmtohen aq shumë sa praktikisht nuk ka asgjë për të studiuar ...

Presioni i disa mijëra atmosferave përdoret me sukses për ngrirjen e produkteve në industrinë ushqimore. Në këtë rast, ndiqen dy qëllime. Së pari, pas ruajtjes afatgjatë (dhe për rrjedhojë në temperaturën më të ulët të mundshme), shija e një produkti të ngrirë duhet të ndryshojë sa më pak të jetë e mundur nga e freskëta. Për këtë është gjithashtu e rëndësishme që qelizat të mos shkatërrohen gjatë ngrirjes, gjë që mund të arrihet deri në një masë duke ngrirë në një presion prej rreth 2 mijë atm. Një tjetër synim është sterilizimi i njëkohshëm i produktit, i cili arrihet, përkundrazi, duke shkatërruar qelizat e baktereve të pranishme në të. Për këtë, kërkohet një presion shumë më i lartë - 6 mijë atm. dhe me shume.

Autorët nuk janë të vetëdijshëm për përpjekjet e reja për të përdorur presionin e lartë për ruajtjen e kthyeshme të organeve ose organizmave të tërë, dhe megjithatë kjo rrugë duket shumë premtuese. Natyrisht, lind pyetja për efektet e dëmshme të presionit të lartë. Dihet se me rritjen graduale të tij në afërsisht 500 atm. qëndrueshmëria e qelizave nuk zvogëlohet. Në 6000 atm. dhe më shumë, pothuajse të gjitha qelizat vdesin, por vlerat e ndërmjetme mund të kenë efekte të ndryshme, në varësi të llojit dhe gjendjes së qelizave, përmbajtjes së ujit, kripërave dhe substancave të tjera në to, temperaturës, etj.

Megjithatë, mund të pritet që një rritje graduale e presionit në 2 mijë atm të kërkuar. nuk do të shkaktojë dëme në trup. Në të vërtetë, në përgatitje për ngrirje, objekti fillimisht ftohet në afërsisht 0 ° C (nëse është një krijesë e gjallë, ndalon frymëmarrjen) dhe vendoset në një dhomë të mbushur me lëng. Në vitin 1961, studiuesi amerikan S. Jacob e bëri atë nën presion prej rreth 1000 atm për 30 minuta. zemra e një qeni, e sapo nxjerrë nga trupi dhe që vazhdon të tkurret. Pas lehtësimit të presionit, rrahjet e zemrës rifilluan.

Është gjithashtu e rëndësishme që disa substanca krioprojtëse të veprojnë edhe si baroprotektorë, d.m.th., të mbrojnë qelizat nga ekspozimi ndaj presionit të lartë. Një krioprotektor "i mirë" jo vetëm që redukton pikën e ngrirjes së tretësirës, ​​por gjithashtu stabilizon membranat qelizore, duke i bërë ato më elastike.

Natyrisht, është e nevojshme të zgjidhen një sërë problemesh: gjatë eksperimenteve, të përpunohet mënyra optimale e ftohjes, të zgjidhni krioprotektorë të veçantë, etj. Për shembull, kur kaloni nëpër cikle "ngjeshje me ftohje - çlirim presioni", ndodh ftohja. vetëm nga sipërfaqja e objektit. Kjo çon në faktin se akulli do të formohet në periferi, ndërsa në qendër, përkundrazi, akulli ekzistues mund të shkrihet për shkak të rritjes së presionit. Kjo mund të luftohet ose duke ulur temperaturën më ngadalë (dhe duke e lejuar objektin të ftohet në mënyrë më të barabartë) ose duke rritur përqendrimin e substancave krioprojtëse në shtresat e jashtme. Në këtë rast, nuk është e nevojshme të rritet presioni në vlerat maksimale. Është e mundur, duke rritur numrin e cikleve, të mbetet brenda kufijve të njohur të sigurt prej 500-1000 atmosferash.

Për më tepër, siç treguan eksperimentet e Smith me hamsterët e artë, vitrifikimi i vetëm rreth 40% të ujit (dhe kristalizimi i pjesës tjetër) mund të jetë i mjaftueshëm për kriopruajtje të kthyeshme.

Pra, të dhënat e disponueshme na lejojnë plotësisht të shpresojmë për përdorimin e presioneve të larta për të kontrolluar kristalizimin e ujit të lirë dhe kriopruajtjen e objekteve të mëdha biologjike, organeve, madje edhe organizmave të tërë. Puna në këtë drejtim po kryhet në Institutin e Biofizikës Qelizore të Akademisë së Shkencave Ruse (Laboratori i Kriopruajtjes së Burimeve Gjenetike nën drejtimin) së bashku me Institutin e Teknologjive Biomjekësore dhe Institutin Shtetëror të Kërkimeve VT me emrin. .

Nëse disa njerëz mësimet e gjeografisë mund të shihet vetëm në një makth, por për mua nuk është kështu. Më pëlqen të lexoj literaturë shkencore, jam njohës i mirë i hartave gjeografike dhe ato mund të ndihmojnë lehtësisht çdo student. Një ditë e kuptova këtë njohuritë duhet të zhvillohen vazhdimisht. Tani do të shpjegoj se si arrita në këtë përfundim.

Erdha në det në tetor për t'iu nënshtruar trajtimeve të mirëqenies. Ishte shumë ftohtë atë ditë, por unë dola jashtë për një shëtitje pranë bregut. Por, duke parë orën inteligjente, u habita: temperatura ishte 0°C. Atëherë pse nuk ngriu uji në det? Sot do t'i gjejmë përgjigjet së bashku.

Në çfarë temperature ngrin uji

E mira e shkencës është se mund të gjesh çdo përgjigje. Ju sapo keni filluar të mendoni, por përgjigja është tashmë gati. Thjesht duhet të jesh më kurioz, të lexosh më shumë libra. Shkencëtarët kanë shpallur prej kohësh teorinë se uji ngrin në temperatura 0°C. Informacion i ngjashëm gjendet në tekstet shkollore për nxënësit e shkollave. Por kjo nuk është e vërtetë. Sepse uji ngurtësohet, nuk ngrin. Procesi duke e kthyer ujin në akull thirrur kristalizimi(ky është një term më i saktë).

Kur temperatura arrin 0°C, uji fillon të ndryshojë formën. Prandaj, nuk ngrin plotësisht, por vetëm fillon të ngrijë. Vlen të merret parasysh përbërja e lëngut, nëse ka papastërti në ujë(kripë, rërë, pluhur), do të duhet më shumë kohë për t'u forcuar. Nuk ka asnjë bazë për ndërtimin e një strukture kristalore, procesi i ngrirjes ngadalësohet.

Ndaloni së besuari në mitet për ujin

Është më e lehtë të mbash mend disa deklarata sesa të lexosh enciklopedi dhe të bësh eksperimente. Prandaj, edhe në shekullin e 21-të, njerëzit udhëhiqen nga gjykime të rreme.

Mitet kryesore të famshme për ujin:

• Uje i distiluar- më e mira për të pirë. Në fakt, procesi i pastrimit shkatërron gjithçka, përfshirë mineralet e dobishme.

• Uji- substancë pa ngjyrë. Uji jo vetëm që ka transparencë (mund të jetë i turbullt), por gjithashtu ka një nuancë; ujërat nëntokësore kanë një nuancë të verdhë ose gri. Uji i detit mund të jetë blu ose blu i errët.

• Ju mund të pini ujë në sasi të pakufizuar. Ekziston një formulë që përcakton marrja ditore e lëngjeve që një person duhet të pijë. E gjitha varet nga peshë(minimumi dy litra në ditë).

Uji - Burimi i Jetës. Ajo ka fuqi, ju duhet ta përdorni me kujdes këtë dhuratë të natyrës.

Grafiku (shih Figurën 3) tregon gjithashtu se pika e vlimit të tretësirës është më e lartë se pika e vlimit të një tretësi të pastër. Pika e vlimit është temperatura në të cilën presioni i avullit të ngopur është i barabartë me presionin e jashtëm. Prandaj, është ndryshe: për ujin e pastër është temperatura T1, dhe për një zgjidhje është T2 .

Për tretësirat e holluara, ndërsa temperatura ulet (shih Figurën 3), tretësi i pastër fillon të kristalizohet i pari. Kjo ndodh kur presioni i avullit mbi tretësirën bëhet i barabartë me avullin e ngopur mbi kristal (linja O-B). Temperatura në të cilën fillon kristalizimi për një tretësirë ​​të përbërjes C 1 korrespondon me temperaturën T 3, dhe për përbërjen C 2 - T 4 . Ndërsa përqendrimi i substancës së tretur rritet, pika e ngrirjes zvogëlohet, e cila është gjithashtu e dukshme në diagramin P-T (shih Figurën 3). .

Sa më e përqendruar të jetë tretësira, aq më larg lakoret e presionit të avullit mbi tretësirat janë nga kurba përkatëse e ujit. Prandaj, sa më i lartë të jetë përqendrimi i tretësirës, ​​aq më i madh është ndryshimi midis temperaturave të vlimit ose ngrirjes së ujit dhe tretësirës.

Gjatë studimit të ngrirjes dhe vlimit të tretësirave, Raoult zbuloi se për tretësirat e holluara të jo-elektroliteve, rritja e pikës së vlimit dhe ulja e pikës së ngrirjes janë proporcionale me përqendrimin e tretësirës.

Ligji i dytë i Raoult:rritja e pikës së vlimit (pika e ulët e ngrirjes) e tretësirës në krahasim me pikën e vlimit (ngrirjes) të tretësit është proporcionale me përqendrimin molar të lëndës së tretur.

Matematikisht, këto ndryshime të temperaturës mund të llogariten duke përdorur formulat:

;

;

Ku K E - ebulioskopik (nga latinishtja ebullire - vlim) konstante tretës; Për Republikën e Kirgistanit– konstante krioskopike (nga greqishtja сrios - ftohtë) e tretësit; – rritja e pikës së vlimit; – ulje e temperaturës së ngrirjes; Me m– përqendrimi molal i substancës së tretur.

Nëse pikturoni Me m, atëherë formulat do të marrin formën:

Kuptimi fizik Konstantat ebulioskopike dhe krioskopike përcaktohen si më poshtë. Vlerat e tyre numerike tregohen , Sa gradë më lart ngrin një tretësirë ​​një molare (që përmban 1 mol lëndë të tretur në 1000 g tretës) dhe sa gradë më poshtë ngrin në krahasim me pikat e vlimit dhe ngrirjes së një tretësi të pastër. Njësitë matëse janë 1 deg mol -1 kg.

Konstantet ebulioskopike dhe krioskopike nuk varen nga natyra e substancës së tretur, por janë karakteristika të tretësit. Vlerat e tyre për disa tretës janë dhënë në tabelën 1.

Tabela 1 - Konstantet krioskopike dhe ebulioskopike të disa tretësve

Metodat ebulioskopike dhe krioskopike për përcaktimin e masave molekulare të substancave bazohen në matjet e temperaturave të vlimit dhe ngrirjes së tretësirave. Këto dy metoda përdoren gjerësisht në kimi, pasi, duke përdorur tretës të ndryshëm, mund të përcaktohen peshat molekulare të substancave të ndryshme.

Për të përcaktuar masën molare të një solucioni të tretur, është e përshtatshme të përdoret marrëdhënia e mëposhtme:

Ku - një rritje në pikën e vlimit ose një ulje në pikën e ngrirjes së tretësirës në krahasim me karakteristikat përkatëse të një tretësi të pastër;

K – konstante ebullioskopike ose krioskopike.

Aftësia e tretësirave për të ngrirë në një temperaturë më të ulët se tretësi përdoret në përgatitjen e tretësirave me ngrirje të ulët, të cilat quhen antifriz. Antifrizi përdoret për të zëvendësuar ujin në radiatorët e motorëve të automobilave dhe avionëve në dimër. Mund të përdoren të ashtuquajturit komponentë kryesorë. alkoolet polihidrike - etilen glikol dhe glicerinë:

CH 2 - CH 2 CH 2 - CH 2 - CH 2

HE HE HE HE HE

glicerinë etilen glikol

Një tretësirë ​​ujore e etilenglikolit (58 përqind ndaj peshës), për shembull, ngrin vetëm në një temperaturë prej minus 50 °C.

Osmoza

Kalimi spontan i një tretësi përmes një membrane gjysmë të përshkueshme që ndan një tretësirë ​​nga një tretës ose dy tretësira me përqendrime të ndryshme të lëndës së tretur quhet nga osmoza . Osmoza shkaktohet nga difuzioni i molekulave të tretësit përmes një ndarjeje gjysmë të përshkueshme, e cila lejon që vetëm molekulat e tretësit të kalojnë. Molekulat e tretësit shpërndahen nga një tretës në një tretësirë ​​ose nga një tretësirë ​​më pak e përqendruar në një më të koncentruar, kështu që tretësira e koncentruar hollohet dhe lartësia e kolonës së saj h gjithashtu rritet (Figura 4).

Në ekuilibër, presioni i jashtëm balancon presionin osmotik. Në këtë rast, ritmet e tranzicionit përpara dhe të kundërt të molekulave përmes ndarjes gjysmë të përshkueshme bëhen të njëjta. Nëse presioni i jashtëm i aplikuar në një tretësirë ​​më të koncentruar është më i lartë se p osmotik, d.m.th. p > p, atëherë shkalla e kalimit të molekulave të tretësit nga tretësira e koncentruar do të jetë më e madhe dhe tretësi do të zhvendoset në një tretësirë ​​të holluar (ose të pastër tretës). Ky proces, i quajtur osmozë e kundërt , përdoret për të pastruar ujërat natyrore dhe të zeza, për të marrë ujë të pijshëm nga uji i detit.

Në mënyrë sasiore, osmoza karakterizohet nga presioni osmotik, i barabartë me forcën për njësi sipërfaqeje, e cila detyron molekulat e tretësit të depërtojnë përmes një ndarje gjysmë të depërtueshme. Presioni osmotik rritet me rritjen e përqendrimit dhe temperaturës së lëndës së tretur. Van't Hoff e sugjeroi këtë për presionin osmotik mund të zbatojmë ekuacionin e gjendjes së një gazi ideal:

Ku fq– presioni osmotik, kPa; Me- përqendrimi molar i tretësirës, ​​mol/l; R- konstante universale e gazit, T- temperaturë absolute.

Osmoza luan një rol shumë të rëndësishëm në proceset biologjike, duke siguruar rrjedhjen e ujit në qeliza dhe struktura të tjera. Tretësirat me presion të njëjtë osmotik quhen izotonike. Nëse presioni osmotik është më i lartë se presioni ndërqelizor, atëherë ai quhet hipertonik, nëse është më i ulët se presioni ndërqelizor quhet hipotonik. Për shembull, presioni mesatar osmotik i gjakut në 36 °C është 780 kPa. Tretësirat hipertonike të sheqerit (shurupit) dhe kripës (shëllirë) përdoren gjerësisht për ruajtjen e ushqimit, pasi ato shkaktojnë largimin e ujit nga mikroorganizmat.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

Para se të zgjidhni problemet, duhet të kuptoni sa vijon:

– pika e ngrirjes së tretësirës është më e ulët se pika e ngrirjes së tretësit

– pika e vlimit të tretësirës është më e lartë se pika e vlimit të tretësit

– vlera gjithmonë pozitive dhe ndryshimi i temperaturës në shkallën Celsius dhe shkalla termodinamike Kelvin përkojnë numerikisht, d.m.th dhe .

Shembulli 1. Përcaktimi i pikës së vlimit dhe pikës së ngrirjes së një joelektroliti.

Përcaktoni pikën e vlimit dhe pikën e ngrirjes së një tretësire 2% të naftalinës (C 10 H 8) në benzen.

Zgjidhje

Bazuar në ligjin e dytë të Raoult, mund të shkruajmë:

Vlerën e konstantës ebulioskopike të benzenit, si dhe pikën e vlimit dhe ngrirjes së benzenit e marrim nga tabela 1. M (C 10 H 8) = 128 g/mol. Kujtojmë se përqendrimi në përqindje tregon numrin e gramëve të substancës së tretur në 100 g tretësirë, që do të thotë se masa e naftalinës është 2 g, dhe masa e tretësit, pra benzenit, është 100 – 2 = 98 g. , duke zëvendësuar vlerat e njohura në ekuacion, marrim

Meqenëse benzeni i pastër vlon në 80,1 °C dhe rritja e temperaturës është 0,4 °C, pika e vlimit të një tretësire të naftalinës në benzen është 80,5 °C.

Pika e ngrirjes së kësaj zgjidhjeje përcaktohet në të njëjtën mënyrë:

Pika e ngrirjes së benzenit është 5,5 °C. Ulja e temperaturës është 0,8 gradë, prandaj, pika e ngrirjes së një solucioni 2% të naftalinës në benzen është 4,7 °C.

Shembulli 2. Përcaktimi i përqendrimit joelektrolit në bazë të temperaturës së kristalizimit (vlimit) të tretësirave.

Përcaktoni pjesën masive të saharozës C 12 H 2 20 11 në ujë nëse dihet se pika e ngrirjes së kësaj tretësire është minus 0,21 °C.

Zgjidhje.

Nga të dhënat e problemit rezulton se breshër Për të përcaktuar pjesën masive të saharozës në tretësirë, përdorim ekuacionin

në të cilat zëvendësojmë vlerat e njohura: K KR - konstante krioskopike, K KR = 1,86 deg mol -1 kg, dhe masa molare e saharozës M(C 12 H 2 20 11) = 342 g/mol. Qëndrimi

është masa e lëndës së tretur për 1000 g tretës, atëherë

Ka 38,6 g saharozë për 1000 g tretës, kështu që për të përcaktuar pjesën masive të substancës së tretur, mund të përdorni formulën

ose bëni një proporcion:

1038,6 g tretësirë ​​përmban 38,6 g saharozë;

100 g tretësirë ​​– xg saharozë.

Prandaj, pjesa masive e substancës së tretur është 3.71%.

Shembulli 4. Përcaktimi i masës molare të një joelektroliti nga temperatura e kristalizimit (vlimit).

Një tretësirë ​​jo elektrolit përmban 2,5 g lëndë të tretur në 25 g benzen dhe ngrin në 4,3 °C. Përcaktoni masën molare të substancës së tretur.

Zgjidhje

Duke përdorur këto kushte problemore dhe pikën e ngrirjes së benzenit plus 5,5°C, ne përcaktojmë breshër Masa molare e një lënde të tretur mund të përcaktohet nga relacioni

ku K KR është konstanta krioskopike e benzenit, K KR = 5,12 deg mol -1 kg.

g/mol.

Pyetje kontrolli

1 Çfarë presioni quhet presion i avullit të ngopur?

2 Shkruani shprehjet matematikore për secilin nga ligjet e Raoult dhe shpjegoni kuptimin fizik të sasive të përfshira në këto shprehje.

3 Sasi të barabarta ure CO(NH 2) 2 dhe saharozë C 12 H 22 O 11 u tretën në të njëjtën sasi uji në të njëjtat kushte. Për cilën zgjidhje do të jetë vlera më e madhe?

4 A është i njëjtë ulja e pikës së ngrirjes së tretësirave ujore 0,1 M të glukozës C 6 H 12 O 6 dhe ure CO (NH 2) 2?

Problemi 1. Për sa gradë do të rritet pika e vlimit të tretësirës ujore të ure CO(NH 2) 2 nëse në 300 g ujë treten 8,5 g lëndë?

Detyra 2. Llogaritni pjesën masive të metanolit CH 3 OH në një tretësirë ​​ujore pika e ngrirjes së së cilës është minus 2,79 °C.

Problemi 3. Përcaktoni pikën e vlimit të një tretësire prej 1 g naftaleni C 10 H 8 në 20 g eter, nëse pika e vlimit të eterit është 35,6 °C, K E = 2,16 °C.

Problemi 4. Një tretësirë ​​prej 1,05 g jo-elektroliti në 30 g ujë ngrin në
– 0,7°C. Llogaritni peshën molekulare të joelektrolitit.

Detyra 5. Llogaritni sasinë e etilenglikolit C 2 H 4 (OH) 2 që duhet shtuar në çdo kilogram ujë për të përgatitur antifriz me një pikë ngrirjeje minus 15 ° C.

Detyra 7. Për përgatitjen e antifrizit janë marrë 9 litra glicerinë C 3 H 5 (OH) 3 për 30 litra ujë. Cila është pika e ngrirjes së antifrizit të përgatitur? Dendësia e glicerinës është 1261 kg/m3.

Sisteme të shpërndara

Kimikatet mund të gjenden në formë të pastër ose në përzierje. Përzierjet, nga ana tjetër, mund të ndahen në homo- dhe heterogjene. Përzierjet homogjene njëfazore përfshijnë zgjidhje të vërteta (shih seksionin 1), në të cilat substanca e tretur paraqitet në formën e molekulave ose joneve, madhësitë e të cilave janë të krahasueshme me molekulat e tretësit dhe nuk kalojnë 1 nm. Përzierjet homogjene janë termodinamikisht të qëndrueshme.

Ndërsa madhësia e grimcave rritet, sistemi bëhet heterogjen, i përbërë nga dy ose më shumë faza me një ndërfaqe shumë të zhvilluar. Dhe, siç tregon praktika, një zonë tjetër e copëzimit të materies formon një grup të ri të vetive të qenësishme vetëm për këtë formë të organizimit të materies.

Fig.69. Kurbat e ndryshimeve në presionin e avullit të ujit, akullit dhe tretësirës në varësi të temperaturës

Të gjitha substancat e pastra karakterizohen nga temperatura (ose pika) e ngrirjes dhe vlimit të përcaktuara rreptësisht. Kështu, uji i pastër në presion normal atmosferik ngrin në 0° dhe vlon në 100°; benzeni ngrin në 5,5° dhe vlon në 80,1°, etj. Këto temperatura mbeten të pandryshuara derisa i gjithë lëngu të ngrijë ose të kthehet në avull.

Ndryshe është situata me zgjidhjet. Prania e një lënde të tretur rrit pikën e vlimit dhe ul pikën e ngrirjes së tretësit, dhe sa më e përqendruar të jetë tretësira, aq më e fortë. Prandaj, tretësirat ngrijnë në temperatura më të ulëta dhe zihen në temperatura më të larta se tretësit e pastër. Nuk është e vështirë të vërtetohet se kjo është pasojë e drejtpërdrejtë e uljes së presionit të avullit të tretësirave.

Siç dihet, çdo lëng fillon të vlojë në një temperaturë në të cilën presioni i avullit të tij të ngopur arrin vlerën e presionit të jashtëm. Për shembull, në një presion prej 760 mm rt. Art. vlon në 100° sepse në këtë temperaturë presioni i avullit të ujit është saktësisht 760 mm. Nëse shpërndani ndonjë substancë në ujë, presioni i avullit të tij do të ulet. Për të sjellë presionin e avullit të tretësirës që rezulton në 760 mm, Natyrisht, ju duhet të ngrohni tretësirën mbi 100°. Nga kjo rrjedh se pika e vlimit të një tretësire do të jetë gjithmonë më e lartë se pika e vlimit të një tretësi të pastër.

Pika e ulët e ngrirjes së tretësirës, ​​në krahasim me një tretës të pastër, shpjegohet me faktin se pika e ngrirjes është temperatura në të cilën fazat e ngurta dhe të lëngshme të Zhdanny mund të ekzistojnë njëkohësisht (f. 218). Mirëpo, për këtë është e nevojshme që presioni i avullit të fazës së ngurtë dhe të lëngët të jetë i njëjtë, përndryshe avulli do të lëvizë nga një fazë në tjetrën deri në zhdukjen e plotë të asaj mbi të cilën presioni i avullit është më i madh. Akulli dhe mund të ekzistojnë së bashku për një kohë të pacaktuar në 0° pikërisht sepse në 0° presioni i avullit të akullit (4.6 mm) e barabartë me presionin e avullit të ujit. Kjo temperaturë është pika e ngrirjes së ujit të pastër.

Nëse marrim një zgjidhje në vend të ujit të pastër, presioni i avullit të tij në 0° do të jetë më i vogël se 4.6 mm; prandaj, akulli i zhytur në një zgjidhje të tillë shkrihet shpejt. Ekzistenca e njëkohshme e akullit dhe tretësirës do të jetë e mundur vetëm në një temperaturë nën 0°, dhe pikërisht në atë në të cilën presioni i avujve të tyre bëhet i njëjtë. Me fjalë të tjera, tretësira do të ngrijë në një temperaturë më të ulët se tretësi i pastër.

Të gjitha këto marrëdhënie bëhen veçanërisht të qarta nëse ato përshkruhen grafikisht duke tërhequr kthesa të ndryshimeve në presionin e avullit me temperaturën. Në Fig. 69 rresht aa 1 paraqet kurbën e presionit të avullit të ujit të pastër, dhe vijën bb 1- kurba e presionit të avullit të tretësirës. Meqenëse në çdo temperaturë presioni i avullit të tretësirës është më i vogël se presioni i avullit të ujit të pastër, vija bb 1 shtrihet poshtë vijës ah. Për të përcaktuar nga këto kthesa pikën e vlimit të ujit dhe tretësirës në një presion të caktuar, për shembull në 760 mm, Le të vizatojmë një vijë të drejtë nga pika përkatëse në boshtin e ordinatave, paralele me boshtin e abshisave. Nga pikat a 1 dhe b 1 kryqëzimi i kësaj vije të drejtë me kthesat e presionit të avullit, i ulim pingulet në boshtin e abshisës. Temperaturat T Dhe T 1 do të korrespondojnë me pikat e vlimit të ujit dhe tretësirës, ​​pasi në këto temperatura presioni i avullit të tyre është i njëjtë. Shohim që pika e vlimit të tretësirës qëndron mbi pikën e vlimit të ujit të pastër.

Linjë ac në Fig. 69 tregon kurbën e presionit të avullit të akullit. Ne kemi thënë tashmë se në temperaturën e ngrirjes presioni i avullit të fazave të ngurta dhe të lëngëta të tretësit ose tretësit të ngurtë dhe tretësirës duhet tëtë jetë i njëjtë. Ky kusht plotësohet nga pikat A dhe b kryqëzimet e kthesave aa 1 dhe bb 1 me një kurbë ac. Temperaturat e ngrirjes së ujit dhe tretësirës përcaktohen si projeksione të pikave A dhe b te boshti i abshisave. Në këtë rast, siç shihet nga figura, temperaturat T Dhe T 1 janë rregulluar në rend të kundërt, d.m.th., temperatura e ngrirjes së tretësirës është më e vogël se temperatura e ngrirjes së ujit.

Kur tretjet e holluara ngrijnë, një tretës i pastër lëshohet fillimisht në formë të ngurtë, për shembull, në rastin e një tretësire ujore, akull i pastër. Meqenëse rritet me lëshimin e akullit, temperatura e ngrirjes nuk mbetet konstante, por gradualisht zvogëlohet. Sidoqoftë, lëshimi i akullit dhe ulja e temperaturës së ngrirjes ndodh vetëm derisa të arrijë një vlerë të caktuar specifike për një substancë të caktuar, në të cilën e gjithë tretësira ngurtësohet në një masë të fortë. Në një mikroskop mund të shihet se përbëhet nga shtresa të holla akulli dhe lëndë e tretur në formë të ngurtë. Kjo masë quhet eutektike. Temperatura në të cilën ndodh formimi i saj quhet temperatura eutektike, dhe temperatura përkatëse quhet përqendrimi eutektik.

Le të marrim, për shembull, një zgjidhje 10% të kripës së tryezës dhe të fillojmë ta ftojmë atë. Shfaqja e parë e kristaleve të akullit vërehet rreth -7°. Me lëshimin e akullit, përqendrimi i tretësirës së mbetur rritet dhe pika e ngrirjes bie gjithnjë e më poshtë. Më në fund, kur përqendrimi i NaCl arrin 24.42%, e gjithë tretësira ngurtësohet në një masë të bardhë të ngurtë - eutektike. Kjo ndodh në një temperaturë prej -21.2°, që është për rrjedhojë temperatura eutektike për një tretësirë ​​të kripës së tryezës.

Figura 70. Kurba e ngrirjes së tretësirave të kripës së tryezës

Një pamje e ngjashme vërehet kur ftohen tretësirat e ngopura, d.m.th., tretësirat në të cilat përqendrimi i substancës së tretur është më i lartë se ai eutektik. Dallimi në sjelljen e këtyre tretësirave është se kur ato ftohen, fillimisht nuk lirohet akulli, por një substancë e tretur në formë të ngurtë. Për shembull, nga një tretësirë ​​e kripës së tryezës që përmban 26,4% NaCl, e ngopur në 20°C, kripa lirohet pas ftohjes. Me lëshimin e kripës, përqendrimi i tretësirës zvogëlohet dhe kur bëhet i barabartë me 24,42%, ndodh formimi eutektik (në një temperaturë prej -21,2 °). Kështu, kur çdo tretësirë ​​e ngopur ftohet pasi një sasi e caktuar kristalesh është ndarë, përfundimisht formohet një eutektikë.

Në Fig. Figura 70 tregon lakoren e ngrirjes së tretësirave të kripës së tryezës me përqendrime të ndryshme. Figura tregon se me rritjen e përqendrimit pika e ngrirjes zvogëlohet. Pika më e ulët e lakores i përgjigjet temperaturës eutektike prej -21,2° dhe përqendrimit eutektik prej 24,42% NaCl. Me një rritje të mëtejshme të përqendrimit, pika e ngrirjes (d.m.th., temperatura në të cilën fillon lëshimi i fazës së ngurtë) rritet përsëri, por tani nuk është uji që lirohet nga tretësira në formë të ngurtë, por kripa e tryezës.

Temperatura eutektike është më e ulëta nga të gjitha temperaturat e mundshme të ngrirjes për tretësirat e një substance të caktuar. Është shumë i ndryshëm për substanca të ndryshme. Kështu, për shembull, për: nitratin e kaliumit temperatura eutektike është vetëm -2,9° (me përqendrim eutektik 10,9% KNO3), për kripën e ushqimit -21,2°, për klorurin e kalciumit -55°, për acidin sulfurik -75° etj. .

Temperatura e ulët eutektike e kripës së tryezës shpjegon shkrirjen e akullit të spërkatur me kripë. Akulli dhe kripa nuk mund të ekzistojnë së bashku në temperatura mbi -21.2°; prandaj, kur përzihet me kripë, akulli fillon të shkrihet menjëherë. Aftësia e akullit për të thithur një sasi të madhe nxehtësie gjatë shkrirjes përdoret për të përgatitur përzierje ftohëse, të zbuluara nga Boyle në 1665 dhe veçanërisht të studiuara me kujdes nga T. E. Lovitz. Në 1792, duke përzier borën me klorur kalciumi, Lowitz arriti ftohjen deri në -50° për herë të parë. Është e qartë se në këtë mënyrë është e pamundur të arrihet një temperaturë nën eutektikën.

Ashtu si kur tretjet e holluara ngrijnë, faza e ngurtë e çliruar përbëhet nga një tretës i pastër, kështu që kur tretjet e lëndëve të ngurta në lëngje ziejnë, avujt që rezultojnë përbëhen nga një tretës i pastër. Prandaj, me vlimin e lëngut, përqendrimi i tretësirës rritet dhe pika e vlimit rritet derisa tretësira të ngopet dhe të fillojë kristalizimi. Sapo fillon kristalizimi, përqendrimi i tretësirës pushon së ndryshuari dhe pika e vlimit bëhet konstante.

Nga ana sasiore, dukuritë e ngrirjes dhe zierjes së tretësirave u studiuan nga Raoult, i cili eksperimentalisht vendosi dispozitat e mëposhtme, të njohura si ligjet e Raoult:

1. Ulja e pikës së ngrirjes është proporcionale me sasinë e substancës së tretur në një peshë të caktuar të tretësit.

Kështu, për shembull, një zgjidhje që përmban 5 g sheqer në 100 g ujë ngrin në minus 0,27 °, dhe që përmban 10 g - në minus 0,54 °, etj.

2. Sasitë ekuimolekulare të substancave të ndryshme, duke u tretur në të njëjtën sasi peshë të një tretësi të caktuar, ulin pikën e ngrirjes së tij me një dhe të njëjtin numër shkallësh.

Për shembull, kur 0,1 gram sheqer (34,2 g) shpërndahet në 1000 g ujë, pika e ngrirjes ulet me 0,186°. I njëjti reduktim jepet nga 0,1 gram molekula glukoze (18 g), 0,1 gram molekula peroksid hidrogjeni (3,4 G) etj.

Ulja e pikës së ngrirjes që korrespondon (me llogaritje) me tretjen e 1 gram molekule të një substance në 1000 G tretës (ulje molekulare), ka një vlerë konstante për një tretës të caktuar. Quhet konstanta krioskopike e tretësit. Konstantat krioskopike janë të ndryshme për tretës të ndryshëm. Më poshtë janë disa prej tyre.

Konstantet krioskopike

Uji1,86°

Benzeni. . . . 5.1°

Acid acetik. . . 3,9°

Naftalinë 6,9°

Saktësisht ligje të ngjashme u vendosën nga Raoul në lidhje me rritjen e pikave të vlimit. Rritja molekulare e pikës së vlimit, pra rritja e shkaktuar nga shpërbërja e 1 gram molekule të një lënde në 1000 G tretës quhet konstanta ebulioskopike e tretësit.

Konstantet ebulioskopike

Ujë…0,52°

Benzen…2,53°

Eter…1,82°

Kloroform…3,61°

Matematikisht, ligjet e Raoult mund të shprehen me ekuacionin e mëposhtëm:

∆t = K x C (1)

ku ∆t- uljen e pikës së ngrirjes ose rritjen e pikës së vlimit të tretësit; ME- numri i moleve të substancës së tretur për 1000 G tretës; TE- koeficienti i proporcionalitetit i barabartë me konstantën krioskopike ose ebulioskopike të tretësit, përkatësisht (në С=1∆t = K). Meqenëse numri i moleve të një lënde është i barabartë me peshën e saj në gram (T), i ndarë nga (M), pastaj, duke zëvendësuar në të mëparshmen

ekuacioni C në m: M, marrim:

∆t = K(m:M) (2)

Ligjet e Raoult zbatohen me të njëjtat kufizime për të cilat folëm kur përcaktuam ligjin e Van't Hoff: tretësirat e koncentruara dhe tretësirat e elektroliteve devijojnë shumë nga këto ligje.

Baza teorike për ligjet e Raoult u dha nga Van't Hoff, i cili vuri në dukje lidhjen e tyre me ligjin e presionit osmotik dhe ekuacionet e nxjerra që bëjnë të mundur llogaritjen duke ulur pikën e ngrirjes ose duke rritur pikën e vlimit të një tretësire.

Metodat shumë të përshtatshme për përcaktimin e peshave molekulare të substancave të tretura bazohen në ligjet e Raoult. Për të bërë përcaktimin, merrni një mostër të substancës që testohet, shpërndajeni atë në një sasi të caktuar tretësi dhe përcaktoni uljen që rezulton në pikën e ngrirjes ose rritjen e pikës së vlimit. Nga këto të dhëna është e lehtë të llogaritet substanca e tretur nëse dihet konstanta krioskopike ose ebulioskopike e tretësit. Në të kundërt, duke ditur substancën e tretshme, konstanta krioskopike ose ebulioskopike mund të përcaktohet në të njëjtën mënyrë.

Edhe M.V. Lomonosov zbuloi në 1764 se tretësirat ngrijnë në një temperaturë më të ulët se tretësit e pastër. Një rënie në pikën e ngrirjes së një solucioni shoqërohet me një ulje të elasticitetit (presionit) të avullit të tretësit mbi tretësirën (një ndryshim në përqendrimin e lëngut qelizor në bimë drejt dimrit).

Pika e ngrirjes tretësira është temperatura në të cilën kristalet e tretësit janë në ekuilibër me një tretësirë ​​të një përbërjeje të caktuar.

Diferenca Δt = t 0 ° - ti ° quhet ulje e temperaturës ngrirja e tretësirës dhe do të jetë më e madhe, aq më i lartë është përqendrimi i tretësirës. Kjo varësi shprehet në mënyrë sasiore me ekuacionin:

Δt = K С m (36)

ku Δt është ulja e temperaturës së ngrirjes së tretësirës;

Cm-përqendrimi molal;

K është koeficienti i proporcionalitetit, i quajtur konstante krioskopike tretës ose një ulje molale në pikën e ngrirjes së tretësirës.

Një metodë kërkimore e bazuar në matjen e uljes së pikës së ngrirjes së tretësirave quhet metoda krioskopike.

Tretësirat ngrijnë në temperatura më të ulëta dhe zihen në temperatura më të larta se tretësit e pastër.

Për tretësirat e jo-elektroliteve, sipas ligjit të Raoult-it, ulja e pikës së ngrirjes së tretësirës është drejtpërdrejt proporcionale me përqendrimin molal (ekuacioni 36).

Rritja e pikës së vlimit të tretësirës është gjithashtu drejtpërdrejt proporcionale me përqendrimin molal:

Δt kip = EC m (37)

E - konstante ebulioskopike.

Presioni osmotik i tretësirave llogaritet duke përdorur formulën Van't Hoff:

Р osm =RTC m (38)

R - konstante universale e gazit 8.314 kJ/mol deg

T - temperatura, 0 K, C m - përqendrimi molar.

Pyetje kontrolli

1.Cili është thelbi i ligjit të shpërndarjes?

2. Nxjerrja e ligjit të shpërndarjes.

3. Zbatimi i ligjit të shpërndarjes.

4. Në cilin kusht të ekuilibrit fazor bazohet derivimi i ligjit të shpërndarjes?

5.Cilët faktorë ndikojnë në vlerën e koeficientit të shpërndarjes?

6.Cili ekstraktim është më efektiv: i vetëm apo i pjesshëm?

Detyrat

Numri i punes	m g H 2 O	m g SUHAROSE	Numri i punes	m g H 2 O	m g SUHAROSE
		60	.2
		55

NË ÇFARË TEMPERATURË DO TË VLOJEN TRIRSITËT QË PËRMBAJNË M g UJË m g SHEQER. NDËRTO NJË GRAFIK TË VARËSISË SË temperaturës së vlimit nga përmbajtja e substancës së tretur në tretësirë

Numri i punes	m g H 2 O	m g SUHAROSE	Numri i punes	m g H 2 O	m g SUHAROSE
		60
		55

Numri i punes	m g H 2 O	m g GLUKOZA	Numri i punes	m g H 2 O	m g GLUKOZA
		4,57			10,01
					12,57
					5,56
					14,40
		8,32			11,54

PËRCAKTO TEMPERATURËN E NGRIRJES TË NJË TRETJESË NË m g H 2 O QË PËRMBAN m g GLUKOZË KONSTRUKTON NJË GRAFIK TË VARËSISË SË temperaturës së ngrirjes nga përmbajtja e substancës së tretur në tretësirë.