Дисперстік бөлшектердің өлшемдері, нм
жүктеу/скачать 33,23 Kb.
|
1 ДӘРІС (1)
Дисперстік бөлшектерді жеке топқа бөлудің бірнеше себебі бар. Ең басты себебі - бір заттың дисперстік бөлшек-терінің көптеген физикалық және химиялық қасиеттерінің осы заттың макроскопиялық күйдегі қасиеттерінен үлкен айырма-шылығында. Мұндай қасиеттерге беріктік, жылу сыйымдылығы, балқу температурасы, магниттік және электрлік сипаттамалары, реакциялық қабілеті жатады. Осындай айырмашылықтарды өлшемдік (не масштабтық) эффектілер деп атайды. Дисперстік бөлшектердің өлшемдері азайған сайын бұл эффектілер күшейе береді де нанометрлік өлшемдегі бөлшектер (нанобөлшектер) үшін айқындала түседі. Нанобөлшектердің ерекше қасиеттері (соның ішінде олардың кванттық қасиеттері) химия, физика, биология үшін жаңадан практикалық мүмкіндіктер туғызады. Дисперстік бөлшектерді (алу жолдарын, құрылымдарын, физикалық және химиялық қасиеттерін) зерттеу бірқатар ғылыми саланың өзекті және перспективті мақсатына жататын-дықтан, оларды жан-жақты зерттеу коллоидтық химияның әрқашанда негізгі бағыты болып табылады. Коллоидтық химияның келесі негізгі бағыты – дисперсті жүйелерді зерттеу. Әдетте дисперсті жүйелер екі фазадан тұрады: дисперстік бөлшектерді құрайтын дисперстік фаза және осы бөлшектер таралған – дисперсиялық орта. Диспер-сиялық орта да дисперстік фаза сияқты кез келген агрегаттық (қатты, сұйық, газ тәрізді) күйде болуы мүмкін. Яғни дисперсті жүйе дегеніміз бір фазасы дисперстік бөлшектерден, екінші фазасы дисперсиялық ортадан тұратын гетерогенді жүйе. Бөлшектер мен орта химиялық құрамы бойынша да, агрегаттық күйі бойынша да алуан түрлі болып келеді. Дисперсті жүйелердің қасиеттеріне негізгі екі топтағы факторлар әсер етеді: дисперстік бөлшектердің қасиеттері (химиялық құра-мы, құрылымы, өлшемдері); дисперстік бөлшектердің дисперсиялық ортамен әре-кеттесуі, яғни дисперсиялық ортаның қасиеттері. Дисперстік бөлшектер мен дисперсиялық ортаның жанасу беттеріндегі физика-химиялық құбылыстардың маңызы зор. Коллоидтық химияда жұғу, адгезия, адсорбция, электрлік эффектілер сияқты беттік құбылыстар маңызды роль атқарады. Беттік құбылыстардың мұндай шешуші ролі дисперсті жүйе-лердің ерекшеліктеріне байланысты. Дисперстік бөлшектердің өлшемдері кішірейген сайын олардың меншікті беттік ауданы арта түседі. Меншікті беттік аудан (sd) барлық бөлшектердің беттік ауданының (sn) олардың жалпы массасына (m) қатынасы болып табылады: . Шар не куб тәрізді монодисперстік (яғни дисперстік фаза бөлшектерінің өлшемдері (d) бірдей) бөлшектер үшін меншікті беттік аудан бөлшектердің өлшеміне (d) кері пропорционал: , мұндағы ρd – дисперстік фаза затының тығыздығы. Осыдан өлшемі 1 мкм бөлшектер үшін меншікті беттік аудан ~10 м2/г болатынын, ал нанометрлік аралықтағы бөлшектер үшін ~103 м2/г-ды құрайтындығын аңғару қиын емес. Яғни дисперсті жүйелердегі дисперстік фазаның меншікті ауданы өте үлкен. Бұл жағдай әртүрлі дисперсті жүйелердің қасиеттеріне беттік құбылыстардың едәуір үлес қосатынын көрсетеді. Дисперстік фазаның меншікті беттік ауданы тым үлкен болғандықтан дисперсті жүйелер термодинамикалық тепе-тең-діксіз күйде болады. Гетерогенді жүйелер үшін Гиббс құрған термодинамика-лық теориясы бойынша, дисперсті жүйелердің көлемдік бос энергиясына қарағанда, олардың бөліну бетінің бос энергиясы артық мөлшерде болады. Бұл артық мөлшерді беттік меншікті бос энергия (σ, Дж/м2) деп атайды. Осыған сәйкес дисперстік фазаның масса бірлігінің артық мөлшердегі бос энергиясы (Гельмгольц энергиясы) ΔF = σs болады. Мұнда σ - беттік меншікті бос энергия, s – беттік аудан. Осы артық мөлшерлі бос энергия дисперсті жүйелердің термодинамикалық тұрақсызды-ғына әкеліп соғады. Дисперсті жүйе термодинамикалық тепе-теңдікке ауытқу үшін жүйеде энергияның артық мөлшерін азайтатын үрдістер өздігінен жүреді. Көбінесе бөлшектердің өлшемдерін ұлғайтып, меншікті беттік ауданды азайтатын үрдістер жүреді. Дисперстік бөлшектердің іріленуі әртүрлі жолмен жүруі мүмкін. Бөлшектердің ірілену нәтижесінде олар өздерінің ұсақ дисперстік бөлшектерге тән физикалық және химиялық қасиеттерінен арылады. Сондықтан дисперстік бөлшектердің ұзақ уақытқа дейін өздерінің өлшемдерін сақтап қалуы, яғни дисперсті жүйелердің тұрақтылығы коллоидтық химияның басты мәселесі болып табылады. жүктеу/скачать 33,23 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|