ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Коллоидты химия» «5В072100» – Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
жүктеу/скачать 4,56 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Бос дисперстік жүйелерде
- Өзін-өзі бақылау сұрақтары
- 3 дәріс Тақырыбы « Коллоидты жүйелердің молекулалы-кинетикалық және реологиялық қасиеттері» Мақсаты
- Тақырыптың қысқаша мазмұны: Қос электрлік қабаттың пайда болу механизмі
Байланысқан дисперстік жүйелерде дисперстік фаза бөлшектері молекулааралық күштер әсерінен бір-бірімен байланысып, дисперстік ортада өзінше бір кеңістіктік тор немесе каркас түзеді. Ал құрылым түзетін бөлшектер, әдетте, өзара еркін қозғала алмайды, тек тербелістік қозғалыс жасай алады. Байланысқан дисперстік жүйелерге белгілі дәрежеде қатты денелердің қасиеттері тән болғанымен, оларды дисперсті ортасы қатты болатын жүйелермен шатастыруға болмайды. Дисперсиялық ортасы қатты жүйелер бөлшектері де өзара қозғала алмайды, бірақ оның себебі басқада – ол дисперсиялық ортаның жоғары тұтқырлығы. М. М. Дубинин байланысқан дисперстік жүйелерді, нақтырақ айтсақ, кеуекті денелерді былай жіктеді; микрокеуекті, кеуек өлшемі < 2 нм; ауыспалыкеуекті, кеуек өлшемі 2 - 200 нм аралығында; макро кеуекті, кеуек өлшемі >200 нм. Мұндай жүйелерге, көбінесе, диафрагмалар немесе капиллярлы жүйелер деп аталатын капиллярлы – кеуекті денелер; мембраналар – жұқа қабықшалар, әдетте, полимерлі, сұйық және газ өткізгіштер; гельдер және ұйымалар (студни); концентрлі суспензиялар (пасталар) мен эмульсиялар, көбіктер. Бос дисперстік жүйелерде дисперстік фаза бөлшектері бір-бірімен байланыспаған, сондықтан дисперстік ортада броундық қозғалыс немесе ауырлық күшінің әсерінен өзара тәуелсіз қозғала алады. Бос және байланысқан дисперстік жүйелер өз алдына дисперстілік дәрежесі бойынша жіктеледі. Олардың классификациясы бір-бірінен ерекшеленеді. Бос дисперстік жүйелерді: 1) ультрамикрогетерогенді, бөлшектер өлшемі 10-7 - 10-5 см (1 - 100 нм аралығында); 2) микрогетерогенді, бөлшектер өлшемі 10-5 - 10-3 см (от 0,1 до 10 мкм) аралығында; 3) ірідисперсті, бөлшектер өлшемі >10-3 см, деп жіктейді. Зигмонди коллоидтық ерітінділерді жәйлап буландырғанда түзілетін құрғақ қалдықтың таза дисперсиялық ортада еру қабілеті бойынша классификациялауды ұсынды. Осыған байланысты құрғақ қалдығы дисперсиялық ортада өздігінен дисперсиялануға қабілетсіз жүйелерді қайтымсыз дисперстік жүйелер деп атады. Оларға металл лиозольдері, күміс нитраты мен мышьяк сульфидінің гидрозольдері, және т.б. жатады. Қайтымсыз коллоидты жүйелерге коллоидты ерітінділер қасиеті тән: оларды жоғары концентрлі етіп алу қиын (дисперстік фазасының мөлшері жоғары етіп); электролиттер қосқанда олар жеңіл коагуляцияланып, дисперсиялық орта мөлшері аз және ықшам тұнбалар түзеді. Ал құрғақ қалдығы ортамен жанасқанда алдымен ісініп, содан кейін өздігінен еріп, қайтадан коллоидты ерітінді түзетін жүйелерді қайтымды дисперстік жүйелер деп атады. Оларға желатиннің судағы, каучуктың бензолдағы ерітінділері жатады. Қайтымды коллиодты жүйелерді жоғары концентрлі етіп алу оңай; олар электролиттер әсеріне соншалықты сезімтал емес; тек зольге коагулятордың көп мөлшерін қосқанда ғана тұнбалар түзіледі және олар өте көлемді, тұтқыр, құрамындағы дисперсиялық орта мөлшері көп болыпкеледі. 4. Термодинамикалық тұрақтылығына қарай дисперстік жүйелерді үлкен 2 топқа бөледі: лиофильді және лиофобты жүйелер. Лиофильді жүйелер (грек. лиос – сұйықтық; phileo – жақсы көремін; phobos –жеккөремін)-термодинамикалық тұрақты жүйелер. Олар өз еркімен түзіледі, түзілу барысында жүйенің еркін(Гиббс) энергиясы азаяды, яғни ∆G=∆+T∆S<0. Мұндай жүйелерге беттік-активті заттардың мицеллярлық ерітніділері, жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділері және бентонит сазбалшықтарының суспензиясы жатады. Оларға агрегаттық тұрақтылық тән. Лиофобтық жүйелерге термодинамикалық тұрақсыз, ұзақ өмір сүре алмайтын дисперстік жүйелер жатады. Мұндай жүйелерге эмульсиялар, кейбір суспензиялар, көбіктер жатады. Лиофобтық жүйелерді тұрақтандыру үшін оларға тұрақтандырғыш заттар-беттік-активті заттар (БАЗ), полимерлер қосады. Бұл жағдайда коллоидты ертінділердің дисперстік фазаның дисперстік ортамен өзара әрекеттесуі байқалады. Негізгі түсініктер: байланысқан дисперстік жүйелер, бос дисперсті жүйелер, қайтымсыз дисперстік жүйелер, қайтымды дисперстік жүйелер, лиофильді жүйелер, лиофобты жүйелер. Өзін-өзі бақылау сұрақтары: 1. Дисперстік жүйелердің классификациясы. 2. Байланысқан жисперсті жүйелер. 3. Бос дисперсті жүйелер. 4. Лиофильдік және лиофобтық жүйелер.
2. Жанабеков Х.Н. Физикалық және коллоидты химия есептері мен жаттығулар жинағы, 2003. - 74 б 3. Мұсабеков Қ.Б.,Әбдиев Қ.Ж. Коллоидтық химия: Оқулық.-Алматы: 2011.-7-10 б.
1.Қос иондық қабат. Мицелла құрылысы. 2. Коллоидты жүйелердің молекулалы-кинетикалық қасиеттері. 2.1Броундық қозғалыс. 2.2Диффузия. 2.3Осмостық қысым. 2.4Седиментация. 3.Коллоидты жүйелердің реологиялық қасиеттері. 4.Коллоидты ерітінділердің тұрақтылығы. Тақырыптың қысқаша мазмұны: Қос электрлік қабаттың пайда болу механизмі Фазааралық бөлу бетінде қос электрлік қабат (ҚЭҚ) әрекеттесуші фазалардың беттік еркін энергияларын азайтуға ұмтылысының нәтижесінде пайда болады. Жалпы ҚЭҚ үш түрлі жолмен түзілуі мүмкін. 1) Қос электрлік қабат иондардың немесе электрондардың бір фазадан екінші фазаға өтуінің нәтижесінде, яғни беттің иондануы нәтижесінде пайда болады. Мысалы, металл бетінен газды ортаға электрондардың өтуі нәтижесінде пластинка беті оң, ал газ теріс зарядталады. Металл пластинкасын суға батырғанда металл бетінен катиондар суға өтеді де, соның нәтижесінде металл беті теріс, ал су оң зарядталады. Демек жанасушы фазалар арасында потенциалдар айырымы пайда болады. Потенциалдар айырымы электрондардың (иондардың) беттен ары қарай бөлінуін тежейді де, жүйеде тепе-теңдік күй орнайды. Нәтижесінде, фазааралық шекарада қос электрлік қабат пайда болады. Суда нашар еритін күміс иодидін  суға салғанда жақсы гидратталатын күміс иондары суға көшеді де, беті теріс зарядталады, ал оған жанасушы су қабаты оң зарядталады.
Бетке заряд беретін иондарды потенциал анықтағыш иондар деп атайды. Дисперстік ортаға көшетін иондарды қарсы иондар деп атайды. 2) Қос электрлік қабат бетке иондардың адсорбциялануы нәтижесінде де пайда болуы ықтимал. Көп жағдайда ерітіндідегі электролиттің құрамындағы ион бетке таңдамалы түрде адсорбциялануы мүмкін. Бұл кезде адсорбция Панет-Фаянс ережесіне байланысты жүреді. Мысалы, металл пластинкасын натрий хлориді (  ) ерітіндісіне батырғанда металл бетіне хлорид аниондары адсорбцияланады да, соның нәтижесінде бет теріс зарядталады ал оған жанасушы суда натрий катиондары қалып қояды да орта оң зарядталады.
Қос электрлік қабат, сонымен бірге қатты дене бетіне иондық беттік-активті заттардың адсорбциялануы нәтижесінде де пайда болады. Сонда полярлы жағымен суға қарап адсорбцияланган БАЗ молекулалары диссоциацияланады да, нәтижесінде бетте заряд пайда болады. Мысалы, судағы ерітіндісінен карбон қышқылының натрий тұзы молекулалары (R-СОО-Na) гидрофобты қатты дененің (көмірдің) бетіне адсорбцияланғанда дененің беті теріс, ал дисперстік орта оң зарядталады. Сонда БАЗ-тың R-СОО аниондары потенциал анықтағыш иондар болып, ал Na+ катиондары қарсы-иондар болып табылады. 3) Қос электрлік қабат неионогенді, полярлы молекулалардың дисперстік ортадан бетке адсорбциялануы нәтижесінде түзілуі мүмкін. Бұл кезде беттің заряд таңбасы Кен ережесі бойынша анықталады: жанасушы екі фазаның диэлектрлік өткізгіштігі жоғарысы оң зарядталады. Мысалы, металл пластинканы полиэтиленгликольдің (ПЭГ) [-СH2-СН2-О-]n- судағы ерітіндісіне батырғанда ПЭГ молекулалары пластинка бетіне адсорбцияланып, бетте белгілі бір ретпен орналасуы нәтижесінде фазааралық бөлу бетінде ҚЭҚ пайда болады. Аргентум иод золі мысалында коллоидты бөлшектің мицелласының құрылысын және екі еселенген электр қабатының пайда болуын қарастырамыз. AgN А)[ AgN Мицелла құрылысында ядро болады, ол мицелланың нейтралды бөлігі. АgІ мицелланың ядросы. Ядро өз бетінде потенциал анықтаушы n саны бар иондарды сіңіреді. Панет-Фаянс ережесіне сәйкес потенциал анықтаушы ион екі келесі талапқа жауап береді:1)мөлшері артық болу керек,2)ядро құрамына міндетті түрде болуы керек. Ядро А  иондарын сіңіріп «+» зарядталады. Осы «+» заряды өзіне ортадан қарама-қарсы зарядымен қоршаған еріт-н қарама-қарсы зарядталған иондарды тартады, ол N иондары, себебі барлық  иондары ядро түзілуіне жойылды. Бірақ, N иондары мол-ң жылу қозғалысы әсерінен n-х мөлшерде ғана сіңіріледі. х мөлшерде ғана сіңіріледі. Х мөлшеріне төмен бірінші адсорбциялық қабатпен салыстырғанда. Сонымен қатты фаза «+» зарядталған. Ядро мен адсорбциялық қабат (N, А) гранула болып табылады. Енді артық N иондары дисперсиялвқ ортада біртексіз таралады және диффузиялық қабатты түзеді. Олардың концентрациясы ядродан шетіне қарай төмендейді. Гранула мен диффузиялық қабат мицелла болып табылады. Толық мицелла электронейтралды (заряды нөл). Мицелярлы теория леофобты коллоидты бөлшектерге орындалады.
{[ АgІ  n· А(n-х) N х N
Ә) [ AgN Ядро құрамы АgІ. Адсорбциялық қабат ионы, екінші адсорбциялық қабат  иондары
{[ АgІ n· (n-х)  х
жүктеу/скачать 4,56 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
+КІ→КN