Бағдарламасы студенттері үшін шымкент, 2023 2
жүктеу/скачать 4,58 Mb. Pdf көрінісі
|
1o8jpdncqJpB9LArsctL2Ms8POaKSemXzuEP9c14
- Бұл бет үшін навигация:
- Тұрақтылықтың физикалық теориясы жэне электролиттердің ұйытуы.
| Бақылау сұрақтары
1.Ултьтрасүзу, электроультрасүзу дегеніміз не? 2.Диализ, электродиализ дегеніміз не? 3.Электродиализ әдісі қай жерлерде қолданылады? Дәріс №27. Коллоидты жүйелердің коагуляциясы және тұрақтылығы 1. Гидрофобты зольдердің тұрақты түрлері. Седиментациялық және агрегаттық тұрақтылық. 2. Дисперсті жүйелердің тұрақтылық факторлары. 3. Коагуляция және тұрақтылық теориялары. Г.Фрейндлихтың коагуляциялық адсорбция теориясы. Г.Мюллердің электростатикалық коагуляциялық теориясы. 1. Гидрофобты зольдердің тұрақты түрлері. Седиментациялық және агрегаттық тұрақтылық. Коллоидты системаның тұрақлылығы коллоидты химиядағы өзекті мәселелердің бірі. Лиофобты коллоидты системаның тұрақтылығы Н. Песковтың пікірі бойынша, дисперсті фаза мен дисперстік ортаның болуымен қатар, тұрақтандырушы заттың қатысуына да байланысты. Ерітіндіде еріген күйде кездесетін тұрақтылықтың негізгі міндеті бөлшек айналасында сольватты қабат тудыру болып табылады. Ал П. Ребиндердің ойынша ондағы сольваттық қабаттың пайда болуы коллоидты ерітіндінің ұюына механикалық тұрғыдан бөгет жасайды. Коллоидты ерітінділердің сольваттығын арттыратын, яғни оны лиофилдейтін процесс зольдердің тұрақтылығын арттырады. Қоллоидты ерітіндінің ұюын тудыратын электролиттің ең аз концентрациясын ұю табалдырығы дейді және ол моль/л-мен өлшенеді. Лиофобты зольдердің тұрақтылығын тәжірибе кезінде алынған мәліметтерге сәйкес сан жағынан сипаттайтын қатынас физикалық теория негізінде алынды. Бұл теория бойынша коллоидты системаның мән- жайы бөлшектердің тартылыс және тебіліс күштерінің қатынасымен анықталады. Тұрақтылықтың физикалық теориясы жэне электролиттердің ұйытуы. Екі бөлшектің ара қашықтығы өзгергендегі оған байланысты осы бөлшек араларындағы әрекеттесу энергиясының тәуелділігін талдап, қарастырайық. Ол үшін, осы ара қашықтықка функция ретінде тартылу энергиясы мен тебілу энергияларын жеке сипаттайтын график тұрғызу керек. Ал осы әрекеттесудің жалпы энергиясын табуға болады. Мұндай графиктер 1-суретте көрсетілген және оларды көбінесе потенциалдық қисықтар дейді. Оларды тұрғызғанда тебіліс энергиясы оң деп, ал тартылу энергиясы теріс деп есептеледі. Коллоидты ерітіндідегі мицеллалардың аралары қашық болғанда, ионды атмосфераның диффузиялық қабаты бірін-бірі баспайды, тіпті түйіспегендіктен де тебілу күштері байқалмайды. Ал ионды атмосфера біріне-бірі түйісіп, тіпті біріне-бірі көмкеріледі, кері аттас иондар арасында электростатистикалық әрекеттесу туындап, иондар қайтадан таратылады. Мицеллалар біріне-бірі жақындағанда пайда болатын тебілу күштерінің табиғаты жай кулондық әрекеттесуден әлдеқайда күрделі. Б. Дерягин сыналы қысым деп аталатын ерекше тектегі күштердің пайда болатынын көрсетті. Тебіліс энергиясымен байланысты болатын сыналы қысымды есептегенде зарядталған және параллельді орналасқан үлкен екі пластинаны үлгі етіп алған жөн. Осы екі пластина арасында системаның қалған көлемімен байланысқан өте жұқа сұйық қабат бар. Ал осы екі пластина да Р қысымының әсерінен ұсталып тұрады. Ондағы қабаттардың механикалық тепе-теңдікте болуының басты шарты екі күштің абсолют мәнінің теңдігі: dP — бірлік өлшемдегі ауданға қатынасты сыналы қысым күші және pd — электростатистикалық әрекеттесу күші, ол да бірлік өлшемдегі ауданға қатынасты. Бұл екі күштің бағыты біріне-бірі кері болғандықтан: 158 dP + pd = O (1) Пластинаның ℓ аралығындағы қысымды Р ℓ , ал бүкіл көлемдегі қысымды Ро арқылы белгілесек, сыналы қысым осы екі кысымның айырымына теңелетінін көреміз: П = Р ℓ -Р 0 (2) Екі пластина ортасындағы потенциал ; бүкіл көлемдегі потенциал нөл болғандықтан, (1) теңдеуді интегралдап П= Р ℓ -Р 0 = 0 d (3) екенін алады. Ондағы заряд тығыздығын физикадан белгілі теңдеуді пайдаланып табады. Мұндай жағдайда, ерітіндідегі бинарлы электролит заряды z болатын иондарды құрастырады делік. Керсеткіштік функцияны қатарға жіктей келіп және ондағы бірінші мүшелермен шектелсек: =-2 z ҒС ∞ (zF/RT) (4) П=- C RT l zF RT zF zFC 2 ) ( 2 0 (5) Тебіліс потенциалы энергиясын (U o ) келесі теңдеумен есептеуге болады: U o =2 0 Ïdl (6) Б. Дерягин шәкірттерімен бірге, судағы электролит ерітіндісінің екі жақты жұқа қабатта туындайтын сыналы қысымды тәжірибе кезінде өлшеді. Ерітінді концентрациясы төмен болған жағдайда (5) теңдеу дұрыс нәтиже көрсетеді. Сондай-ақ, олар шар тәрізді екі бөлшек арасындағы тебіліс энергиясын да есептеп шығарды. Золь тұрақтығына едәуір ықпал ететін екінші тектегі күш — бөлшектердің арасындағы өзара тартылыс күші. Олардың табиғаты бейтарап молекулалар арасындағы әсер етуші күштердікіндей. Мұндай күштердің болуын пайдаланып, Ван-дер-Ваальс нақтылы газдар мен сұйықтың қасиеттерін түсіндірді. Молекулааралық күштердің пайда болуы дипольдердің әрекеттесуімен байланысты. Осы бағытқа арнайы жүргізген есептеулер көрсетіп отырғандай, ара қашықтық қысқарғанда тартылу күшінен гөрі, тебіліс күші біршама жай кемиді; ал ара қашықтық алыстағанда тебілу күші басым болса, қысқарғанда тартылу күші артады. Осылайша әрекеттесуші энергия қисығының орташа көрсеткіші орташа қашықтық кезінде барынша артық, яғни максимум болады. Бұл максимум молекулалар өзара бірігіп, жабысу үшін асып түсетін кедергі іспеттес. Потенциалды қисықтың абсцисса осімен бірігуі тез ұю құбылысының бастапқы кезеңіне сәйкес болады. Осындағы бөлшектердің әсерлі қақтығысуы бола алатындай бірден-бір тиімді концентрация мәнін теориялық тұжырымдау тұрғысынан Б. Дерягин мен Л. Ландау қарастырып, келесі теңдеуді ұсынды: мұндағы A — тұрақты шама, ол катион зарядының анион зарядына қатынасы мен диэлектрлік сіңіруге тәуелді; k — Больцман тұрақтысы: е — электрон заряды; z — ұйытушы ионның валенттілігі; С — ұйытушы электролит концентрациясы. Соңғы теңдеу Шульц -Гарди ережесінің теориялық тұрғыдан алғандағы түсіндірмесі және ол тәжірибе кезінде алынған мәліметтермен сәйкес келеді. Б.Дерягин шәкірттерімен біріге электролиттердің кризистік концентрациясына әртүрлі факторлардың ықпалын жан-жақты қарастырды. Соңғы кездегі зерттеулерге қарағанда бұл шама зольдегі бөлшек өлшеміне және үлкен радиуске, аз концентрацияға сәйкес екен. |