Физическая и коллоидная химия. Основные термины и определения. Учебное пособие - Сергей Белопухов

СН3СООNH4 + H2O = CH3COOH + NH4OH

Пример 2. Гидратация непредельных углеводородов, например, получение этилового спирта из этилена:

СН2=СН2 + Н2О = СН3—СН2—ОН

Гидратная оболочка. Ориентированные относительно иона в растворе молекулы воды. Толщина гидратной оболочки зависит от концентрации раствора, от температуры и от радиуса гидратируемого иона.

Гидраты. Соединения вещества с водой, имеющие постоянный или переменный состав и образующиеся в результате процесса гидратации. Примеры: медный купорос – CuSO4⋅5H2O, гипс – CaSO4⋅2H2O.

Гидрозоль. Свободнодисперсная коллоидная система, в которой твердые частицы размером 10–5–10–7 см распределены в водной среде. Методы получения гидрозолей, как правило, основаны на образовании малорастворимых соединений с помощью химических реакций восстановления, окисления, гидролиза, обмена и других, например:

2HAuCl4 + 3H2O2 → 2Au ↓ + 8HCl + 3O2

Na2SiO3 + H2SO4 → H2SiO3 ↓ + Na2SO4

2H2S + SO2 → 2H2O + 3S ↓

AgNO3 + KJ → AgJ ↓ + KNO3

Гидроксиапатитная хроматография. Метод отделения двухцепочечной ДНК или ДНК/РНК-гибридной молекулы от одноцепочечной ДНК: колонки заполняются гидроксиапатитом, связывающим нуклеиновые кислоты путем электростатического взаимодействия между остатками кальция и фосфатными группами полинуклеотидов. При этом одноцепочечные нуклеиновые кислоты связываются относительно слабо и элюируют из колонки при более низкой концентрации фосфатов, чем двунитчатые молекулы. Этот метод используется также для приготовления радиоактивно меченых кДНК-зондов.

Гидролиз. Каталитическое расщепление макромолекул или полимеров на составляющие единицы с включением элементов воды. Продуктами гидролиза белков являются аминокислоты, углеводов – моно- и дисахариды, нуклеиновых кислот – нуклеотиды, жиров – глицерин и жирные кислоты.

Гидролизат. Раствор, образующийся при химическом или энзиматическом гидролизе полимера, клеточного экстракта и т. д. Гидролизат используют при анализе химического состава макромолекул и полимеров, а также как источник питательных веществ: например, дрожжевые гидролизаты служат источником витаминов и аминокислот.

Гидролиз солей. Химическая реакция взаимодействия ионов соли и воды, приводящая к образованию слабого электролита. Гидролиз солей может быть обратимым или необратимым, одноступенчатым или многоступенчатым. Различают три типа обратимого гидролиза:

1) соль образована сильным основанием и слабой кислотой (K2S, Na2CO3, Li2SO3….). Гидролиз идет по аниону, реакция среды – щелочная, так как продуктом реакции являются гидроксид-ионы.

Пример: гидролиз Na2CO3. Гидролиз идет по аниону, следовательно:

CO32– + HOH = HCO3— + OH— – сокращенное ионное уравнение гидролиза;

Na2CO3 + H2O = NaHCO3 + NaOH – молекулярное уравнение гидролиза.

2) соль образована слабым основанием и сильной кислотой (CuSO4, Fe (NO3)2, АlСl3…). Гидролиз идет по катиону, реакция среды – кислая, так как в результате реакции образуются катионы водорода.

Пример: гидролиз СuSO4. Сокращенное ионное уравнение гидролиза:

Cu2+ + HOH = CuOH+ + H+

Молекулярное уравнение гидролиза:

2CuSO4 + 2H2O = (CuOH)2SO4 + H2SO4

3) соль образована слабым основанием и слабой кислотой ((NH4)2CO3, CH3COONH4, Al2S3…). Гидролиз идет до конца с образованием исходной кислоты и исходного основания. Реакция среды близкая к нейтральной и зависит от констант диссоциации кислоты и основания.

Пример: гидролиз ацетата аммония.

CH3COONH4 + H2O = CH3COOH + NH4OH

Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (NaCl, KNO3, K2SO4), гидролизу не подвергаются, реакция среды – нейтральная.

NaCl + H2O – гидролиз не идет, происходит только растворение соли в воде и гидратация ионов.

Гидрофилия. Высокая степень сродства молекул или функциональных групп в молекулах (карбоксильная – СООН и гидроксильная – ОН группы, аминогруппа – NН2 и т. д.) к воде, что обеспечивает их хорошую растворимость (гидрофильные соединения).

Гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ). Соотношение между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными (от греч. lipos – жир) свойствами углеводородного радикала (его размером), характеризуется числами ГЛБ. Числа ГЛБ определяются путем сравнения способности различных ПАВ к мицеллообразованию, стабилизации эмульсий и др.

Гидрофильность. Характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия поверхности тел с водой.

Гидрофильные группы. Группы – ОН, – СООН, – NH2 и ряд других, несущие избыточный электрический заряд. Такие группы способны притягивать к себе полярные молекулы воды.

Гидрофобность. Характеристика плохой смачиваемости поверхности тел водой.

Гидрофобные взаимодействия. Связывание неполярных групп растворенных веществ друг с другом в водных системах, обусловленное стремлением молекул окружающей воды достичь наиболее термодинамически стабильного состояния. Неполярные молекулы и части молекул (например, углеводородные цепи) в таком полярном растворителе, как вода, прочно удерживаются вместе. Это обусловлено тем, что они не взаимодействуют с молекулами воды. Поэтому неполярные молекулы или их части нерастворимы в воде, т. е. гидрофобны. В водном растворе нековалентные связи (ионные, водородные и гидрофобные) примерно в 100 раз слабее ковалентных. В совокупности эти связи определяют структуру макромолекул и, как следствие, их функции. Гидрофобное взаимодействие участвует в формировании третичной структуры белков и обеспечивает молекулярное распознавание в некоторых супрамолекулярных комплексах «гость – хозяин». Оно проявляется также при образовании мицелл и других структур в растворах поверхностно-активных веществ.

Гидрофобные группы. Неполярные углеводородные радикалы, не способные притягивать молекулы воды, но зато притягивающие молекулы неполярных жидкостей, например бензола, толуола и т. д. Взаимодействия, обусловленные гидрофобными радикалами, очень важны для поддержания структуры молекул многих веществ. Так, например, они поддерживают третичную структуру белка.

Гипс. Кристаллогидрат сульфата кальция CaSO4 ∙ 2H2O. Минерал подкласса водных сульфатов.

Глина. 1) Минерал либо порода, состоит из очень мелких частиц (мельче 0,001 мм, или 1 мкм) глинистых минералов: каолина, монтмориллонита, галлуазита, гидрослюды и т. д. Часты примеси более крупных неглинистых минералов. 2) Гранулометрический состав почвы, ее твердой фазы. 3) Землистая горная порода. При смачивании водой дает пластичную массу. При высыхании сохраняет приданную ей ранее форму. После обжига приобретает крепость камня.

Глинистые минералы (вторичные минералы). Окристаллизованные неорганические материалы (элементарные частицы которых имеют размер меньше 1–2 мкм), присутствующие в естественном состоянии в почвах и породах или вновь формирующиеся в процессе выветривания и почвообразования (неосинтеза).

Гомогенная система. Система, которая состоит из одной фазы, т. е. не содержит частей, различающихся по свойствам и разделенных поверхностями раздела.

Гомогенные реакции. Реакции, протекающие между веществами, находящимися в одной фазе (жидкой или газовой). Реакции проходят во всем объеме. Примеры:

СН4 (г) + Сl2 (г) = СН3Сl (г) + НСl (г)

H2 (г) + Cl2 (г) = 2HCl (г)

Ba (OH)2 (ж) + 2HNO3 (ж) = Ba (NO3)2 (ж) + 2H2O (ж)

Гомогенный катализ. Ускорение химической реакции в присутствии катализатора, который находится в одной фазе с исходными реагентами (субстратами) в газовой фазе или растворе.

Горение. Физико-химический процесс, при котором превращение вещества сопровождается интенсивным выделением энергии и тепло- и массообменом с окружающей средой. В отличие от взрыва и детонации протекает с более низкими скоростями и не связан с образованием ударной волны. В основе горения лежит химическая реакция, способная протекать с прогрессирующим самоускорением вследствие накопления выделяющегося тепла (тепловое горение) или активных промежуточных продуктов (цепное горение).

Гранула. 1) Агрегатированная часть двойного электрического слоя мицеллы гидрофобного коллоида. 2) Зернистые включения в цитоплазме клеток. 3) Мелкие плотные комочки какого-либо вещества в виде зерна.