Коллоидты жүйелердің тұрақтылығы мен қасиеттері

ХІХ ғасырдың 40 жылдары италия ғалымы Франческо Сельми қазіргі кезде коллоидтық жүйелер болып табылатын кейбір ерітінділердің аномальді қасиеттерін бақылады. Бұл ерітінділер жарықты күшті шашыратады. Оларда еріген заттар осы еріген затпен әрекеттеспейтін тұздардың болмашы ғана мөлшерін қосқаннан тұнбаға түседі. Заттардың мұндай ерітіндіге өтуі, яғни еруі және ерітіндіден тұнбаға түсуі жүйе температурасының және көлемінің өзгеруінсіз жүреді (әдетте, кристалл заттардың еруі кезінде температура мен көлем өзгереді). Сельми бұл ерітінділерді әдеттегі ерітіндіден ерекшелеп, «псевдо ерітінділер» деп атады. Кейіннен оларға «зольдер» деген атау берілді. ХX ғасырдың 50 жылдары ағылшын химигі Томас Грэм бұл ерітінділерді толығырақ зерттеді. Грэм бұл ерітінділерді және оларды түзетін заттарды «коллоидтар» деп атады, себебі Грэм грекше «колла» - деп аталатын желімді (клей) осындай ерітінділердің нағыз (типичный) өкілі деп ойлады.

Коллоидтық ерітінділері нағыз ерітінділерге қарағанда тұрақтылығы аз болады. Коллоидтық жүйелер әртүрлі тұрақтылыққа ие болады:

• Агрегаттық тұрақтылық- коллоидтық бөлшектердің өзара бірігуіне және іріленуіне қарсы әсер ету қабілеті.
• Кинетикалық тұрақтылық - жүйенің барлық көлемі бойынша дисперстік фазаның біркелкі таралу қабілеті.

Коллоидты жүйелерде фазалар арасындағы беттің ауданы жоғары болғандықтан беттік энергия көп, сондықтан олар бірігу нәтижесінде оны азайтуға тырысады. Бұл процестер коагуляция және адсорбция арқылы жүреді. Дисперстік фаза бөлшектерінің өзара бірігуін коагуляция деп атайды.

Коллоидтардың коагуляциясы әр түрлі факторлар әсерінен жүруі мүмкін:

• электролиттер қосу,
• механикалық әсер,
• температура,
• электр тоғы т.б.

Лиофобты жүйелердің тұрақтылығына әсер ететін коллоидтық бөлшектерінің электр зарядтары және иондарының сольватациясы болады. Сондықтан коагуляцияның негізінде зарядсыздандыру және иондардың сольватациясын азайту тәсілдері жатады. Әдетте мұны электролит қосу арқылы алады.

Электролитті қосқанда диффузиялық қабаттың азаюы -дзета потенциалдың азаюына әкеледі.

Электролиттік коагуляция

• Кез келген электролит коагуляцияны туғыза алады. Ол үшін оның концентрациясы, коагуляция табалдырығы деп аталатын бір шамадан жоғары болуы керек. Коагуляция табалдырығы – коагуляцияны туғызатын электролиттің минимальді концентрациясы аталады:

CТ – коагуляция табалдырығы,

Nэл – электролит концентрациясы,

Vэл – жұмсалған электролиттің көлемі,

Vзоль – золь көлемі.

3. Иондардың заряды неғұрлым көп болса, ионның коагуляциялаушы қабілеті соғұрлым жоғары болады. (Шульце-Гарди ережесі). Егер иондардың валенттіліктері бірдей болса, онда иондар радиусының ұзындығына сәйкес коагуляциялаушы қабілеті де артады.

4. Коагуляция нәтижесінде түзілген тұнбада коагуляцияға түсуші иондардың біразы болады.

Лиофобты зольдердегі бөлшектердің өздігінен бірігуі автокоагуляция немесе зольдің қартаюы деп аталады. Автокоагуляция жылдамдығы электролиттік коагуляциядан аз.

Коллоидтық жүйенің кинетикалық тұрақтылығы ауырлық күші мен диффузия күшіне байланысты. Коагуляцияланған бөлшектердің ауырлық күші әсерінен тұнбаға түсуі седиментация деп аталады.