ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Коллоидты химия» «5В072100» – Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары


СОӨЖ №8 Қос электрлік қабат, құрылысы



бет19/21
Дата25.01.2017
өлшемі4.56 Mb.
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   21

СОӨЖ №8

Қос электрлік қабат, құрылысы.

Электрокинетикалық потенциал.
Электр өрісі әсерінен дисперстік жүйе фазаларының салыстырмалы орын ауыстыруын фазааралық әрекеттесу нәтижесінде түзілетін қос электр қабатынының болуымен түсіндіреді.

Қос электр қабат түзілуінің үш механизмі:



  1. Функционалдық топтардың беттік диссоциациясы.

  2. Электролит иондарының адсорбциясы.

  3. Фазааралық шекарада полюсті молекулалардың бағытталуы.

Көрсетілген әрекеттесулер нәтижесінде фазалардың бірі – оң, екіншісі – теріс зарядталады.

Қос электрлік қабат потенциялы зарядталған беттен және қаббаттың қарама – қарсы зарядталған бөлігінен тұрады, онда қарсы иондар орналасады. Қарсы иондардың бір бөлігі бетке өте жақын орналасады, тығыз қабат (адсорбциялық қабат) түзеді – оны Гельмгольц қабаты деп атайды. Қарсы иондардың бір бөлігі жылулық қозғалыс әсерінен фаза ішіне таралады – оны диффузиялық қабат немесе Гул қабаты деп атайды. Гельмгольц қабатының қалыңдығы қарсы иондар диаметріне тең деп есептеледі. Қос электрлік қабаттың бұл бөлігін жазық конденсатор тәрізді деп есептейді, ал оның потенциалы беттен алшақтаған сайын сызықты төмендейді. Диффузиялық бөлікте потенциал экспонента бойымен төмендейді. Потенциалдың төменгі мәндерінде тәуелділік келесі теңдеумен өрнектеледі:



мұндағы: – диффузиялық қабат потенциалы; х – қос электрлік қабаттың диффузиялық бөлігі басынын ара қашықтық;  – қабаттың диффузиялық қалыңдығына кері шама.

Қабаттың диффузиялық бөлігінің ені (қалыңдығы) ретінде потенциалы е есе азаятын ара қашықтық есептеледі:


мұндағы: – электрлік тұрақты,

– ортаның салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі;

F – Фарадей тұрақтысы;

I – ерітіндінің иондық күші;

– ерітіндідегі иондар концентрациясы;

– электролит ионы заряды.

 электролит концентрациясы, иондар заряды өсуімен және Т – ның төмендеуімен бірге өседі. Бір фазаның екінші фазаға қатысты орын ауыстыруы барысында ығысу жазықтығынды қос электрлік қабатының (әдетті, диффузиялық бөлігінің) үзілуі болады және электрокинетикалық (дзета)  потенциалы пайда болады.


Мысал №1. Концентрациясы 25мг/л ерітіндісіндегі барий сульфаты бөлшектері бетіндегі деффузиялық иондық қабат қалыңдығын есептеңіз. 288К – де ерітіндінің салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі .
Шығарылуы: Диффузиялық иондық қабат қалыңдығы

, Фарадей тұрақтысы ерітіндінің иондық күші (С – концентрация, моль/л).

электролиті үшін иондық күші:

Концентрациясы
.
СОӨЖ №9
Электрокинетикалық потенциал.
Электр өрісі әсерінен дисперстік фаза дисперстік ортаға қатысты (электрофорез) немесе дисперстік орта дисперстік фазаға (электроосмос) қатысты орын ауыстыруы мүмкін. Егер дисперстік фазаның дисперстік ортаға қатысты орын ауыстыруы электрлік потенциал тудырса, ол седиментация потенциалы деп аталады. Егер дисперстік ортаның дисперстік фазаға қатысты орын ауыстыруы патенциал тудырса, ол ағу потенциалы деп аталады.

Электроосмос немесе электрофорез кезіндегі электрокинетикалық потенциал шамасын Гельмгольц – Смолуховский теңдеуі бойынша есептейд:


немесе
мұндағы:  – орта тұтқырлығы; – фазалар қозғалысының сызықтық жылдамдығы; Е – электр өрісінің кернеулігі;  – ортаның меншікті электр өткізгіштігі; – ортаның қозғалысының көлемдік жылдамдығы; І – ток күші.

тәрізді.
Мысал №1. Келесі электроосмос берілгені бойынша сулы ерітінді – кезекті шыны мембрана шекарасындағы электрокинетикалық патенциалды есептеңіз. Тоқ күші , 60 с ішінде 0,63 мл ерітінді орын ауыстырады, дисперстік орта тұтқырлығы , ортаның салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі . Дисперстік ортамен толтырылған мембрананың кедергісі , 0,1М ерітіндісімен толтырылған мембрана кедергісі , 0,1М ертіндісінің меншікті электр өткізгіштігі .
Шығарылуы. Электрокинетикалық потенциал

Электроосмос кезінде ортаның тасымалдануының көлемдік жылдамдығы


Мембрана кеуектерінде ерітіндінің меншікті электр өткізгіштігі көлемдік электр өткізгіштік + беттік өткізгіштік , яғни .

Дисперстік орта бар мембрана электр өткізгіштігі:



мұндағы: k – мембрана тұрақтысы.

Егер мембрана толтырылса, ескермеуге болады:






Мысал №3. Керамиканың сүзгі – суда ерітіндісі шекарасындағы электрокинетикалық потенциалды есептеңіз, егер ерітінді қысыммен аққанда ағу потенциалы болса. 298К – де ортаның меншікті электр өткізгіштігі (0,01 М ). , .
Шығарылу: Ағу пщтенциалының берілген қысыммен дисперстік жүйе қасиеттерімен байланысы келесі теңдеумен беріледі:


Жарық шашыраудың толқын ұзындығына, бөлшектердің өлшемдеріне тәуелділігі.
Жарықтың шашырауы, немесе опалесценция, дифракциялық құбылыс болып табылады, ол түсетін жарық толқын ұзындығынан кіші әртектіліктерден туады (обусловлен неоднородностями). Мұндай әртектіліктер жарықта барлық бағытта шашыратады. Жарықтың шашырау теориясын алғаш Рэлей жасаған. Оның негізінде сфералық диэлектрлі бөлшектері бар жүйенің көлем бірлігі шашыратқан жарықтың үдемелілігін есептейтін теңдеу жатыр. Бөлшектердің өлшемі түскен жарықтың тоқынынан көп кіші болоды:

мұндағы: – сыну көрсеткіштері функциясы;

v – жүйенің уөлем бірлігіндегі бөлшектер концентрациясы;

– бөлшек көлемі;

 – түскен жарық толқын ұзындығы;

R – бөлшектің жарық көзінен ара қашықтығы;

 – түскен жарық пен шашыраған жарық бағыттары арасындағы бұрыш;

және – дисперстік фаза мен дисперстік орта заттарының сыну көрсеткіштері. Рэлей теңдеуі ультрамикроскопиялық, нефелометрия, турбидиметрия негізі болып табылады.

Ультрамикроскопияның микроскопиядан айырмашылығы дисперстік жүйе бір қапталынан жарықтанады да, шашыраған жарық бақыланады. Нәтижесінде бөлшектер жарық нүктелері тәрізді болады. бөлшектерді бақылауға болады.

Нефелометрия – дисперстік жүйе құйылған кюветаға түсірілген жарықтың шашырағаннан кейінгі үдемелігін өлшеуге негізделген. Әдетте, көлемдік концентрация с белгілі не табуға болады, сондықтан Рэлей теңдеуін

мұндағы: k – константа; – дисперстік жүйе көлемінің концентрациясы.

Стандарт жүйедегі с немесе біле отырып, дисперстік жүйе үшін есептеуге болады.

Турбидиметрия дисперстік жүйе арқылы өткен жарықтың үдемелілігін өлшеуге негізделген. Шашыраған жарықты жұтылған деп болжап жарықтың шашырау заңдылықтары Бугер – Ламберт – Бер заңына бағынады деуге болады:

мұндағы: – жүйе арқылы өткен жарық үдемелілігі; – оптикалық тығыздық; τ – жүйенің лайлануы; l – жүйе қабатының қалыңдығы.



, яғни және . Олай болса, D бойынша (стандарт жүйелермен салыстыру арқылы) бөлшектің өлшемін және концентрациясын анықтауға болады.
Мысал №1. Толқын ұзындығы жарық ағыны – ң судағы эмульсиясы арқылы өткенде жарықтың шашырауы нәтижесінде 2 есе әлсірейді.

Эмульсия қабатының қалыңдығы . Дисперстік фаза бөлшектерінің көлемдік үлесі , – ң сыну көрсеткіші , судың . Жарық Рэлей теңдеуіне сәйкес шашырайды және Бугер – Ламберт – Бер теңдеуі бойынша әлсірейді. Дисперстік фаза бөлшектерінің радиустарын есептеңіз.
Шығарылуы. Дисперстік жүйенің бірлік көлемі барлық бағытта шашырататын жарық үдемелілігіне арналған Рэлей теңдеуі:

Ақ золь арқылы өткенде жарық үдемелілігі Бугер – Ламберт – Бер теңдеуі бойынша азаяды:

Есеп шарты бойынша:


Олай болса,
τ шамасын Рэлей теңдеуіне қойып, эмульсия тамшыларының радиусын табамыз :

Каталог: ebook -> umkd
umkd -> Мамандығына арналған Сұлтанмахмұттану ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Қазақстан Республикасының
umkd -> Студенттерге арналған оқу әдістемелік кешені
umkd -> ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені 5В011700 «Қазақ тілі мен әдебиеті» мамандығына арналған «Ұлы отан соғысы және соғыстан кейінгі жылдардағы қазақ әдебиетінің тарихы (1941-1960)» пәнінен ОҚытушыға арналған пән бағдарламасы
umkd -> «Балалар әдебиеті» пәніне арналған оқу-әдістемелік материалдар 2013 жылғы №3 басылым 5 в 050117 «Қазақ тілі мен әдебиеті»
umkd -> ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешенінің
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> 5 в 011700- Қазақ тілі мен әдебиеті
umkd -> «Филология: қазақ тілі» мамандығына арналған


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   13   14   15   16   17   18   19   20   21




©engime.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет