§ 49. КОЛЛОИДТЫ-ДИСПЕРСТІ СИСТЕМАЛАРДЫ АЛУ

Затты ұнтақтап конденсациялау әдістерімен коллоидты бөл-шектер алуға болады. Қоллоидты ерітіндідегі бөлшектер бірімен-бірі өзара қақтығысқанда, олардың жабысып, іріленуіне кедергі ^олатын түрақтандырғыштардың (стабилизаторлардың) болуы

қажет (мысалы, электролит иондарының коллоидты бөлшектін, бетіндегі ионды-гидратты кабықша). Коллоидты бөлшектер дис-перстік ортада (еріткіште) нашар еруі керек. Осы айтылған жай-дын бәрі бірдей орындалғанда коллоидты системадағы бөлшектер-дің тұнбаға түсуіне кедергі болатын электр заряды мен гидратты қабықша пайда болады.

Механикалық әдіс. Механикалық әдіс берілген қатты заттың үлкен бөлшектерін ұзақ және тоқтаусыз, әрі жылдам ысқылау, ұнтақтау сияқты механикалық жолмен кішірейтуге бағытталған. Бүл арнайы машиналармен жүзеге асырылады, шары бар және коллоидты диірмендер қолданылады. Шары бар диірмен — (техни-када оны шарлы, шарлық диірмен дейді) ішінде әр түрлі өлшем-дегі болат не фарфор, тіпті кейде басқа да катты заттардан әзір-ленген шары бар, іші куыс болат цилиндр. Әдетте диірмен ішінде-гі астар мен шариктер біртекті және ұнтақталатын заттан едәуір-катты болады. Осындай диірмен ішіне дисперстелетін зат пен түр-лі өлшемдегі шарлар бірге салынады да белгілі жылдамдықпен, электромотор көмегімен айналдырылады. Ондағы ұнтақталу шар көмегімен жүзеге асады. Мұндай диірмендер әр түрлі дисперстел-ген жүзгіндерді алу үшін кеңінен пайдаланылады. Әйтсе де бұл диірменде ұсакталған заттардың дисперстілік дәрежесі төмен, он-дағы бөлшектердің диаметрі — 50—60 мкм шамасында.

Егер дисперстік дәрежесі жоғары зат керек болса, онда арнаулы коллоидты диірмен пайдаланылады. Мүндай коллоидты диір-меннің бір түрін Плауссон 1920 жылы ұсынды. Ол — іші қуыс ци-линдр, ішіндегі калақшалары бар ротор минутына 20 мыңға дейін жылдамдықпен айналады (59-сурет). Диірмен ішкі будырлы бөлігі (а) мен ротор қалақшасы (в) арасына түскен зат біліктің жылдам айналуынан ұнтақталады (ұнтақталу дәрежесі 0,1 —1,0 мкм). Үнтақталған бөлшектердің өзара бірігіп, жабысып қалмауы үшін тұрақтандырғыштар косады.

Ультрадыбысты эдіс. Соңғы кезде заттарды ультрадыбыс әдісімен ұнтақтау кең таралуда. Ультрадыбыстың әсер етуші механизмі әлі де болса толық зерт-телмегендіктен, оның кейбір жайы мен мәні түсініксіз. Сұйық бөлшектері систе-мадағы өте тез ауысатын қысым мен кеңею салдарынан бөліне келіп, ұнтақталуы мүмкін деген болжамдар бар. Ультрадыбысты қондыргылардың өнімділігі аса жоғары.

ұнтақтайтын зат әсерімен жүріп, гельді зольге айналдырады. Бұл алынған борпылдақ шөгіндіге пептизатор қосып, оны коллоидты бөлшектерге дейін ұнтактауға негізделген. Пептизатор ретінде қол-данылатын электролиттер бөлшектерді біріктіріп, оларды жеке коллоидты бөлшек түрінде ұстайды. Демек, электролиттер аморф-ты шөгінділерді өзара бірігуден, агрегацияланудан қорғайды екен. Бұған мысал ретінде темір (III) гидроксидінің золін алуға бола-ды. Жалпы темір (III) гидрооксидін тұнбаға түсірмеу үшін оған пептизатор ретінде темір (III) хлоридінің ерітіндісін қосады. Мұн-дайда темір (III) гидроксиді бірден тұнбаға түспей, золь түрінде жүзіп жүреді.

Химиялық дисперстеу әдістерінің арасында өздігінен ұнтақта-латын тәсіл де белгілі. Ол негізінен әрбір жағдайға сәйкес таңда-лып алынған еріткіш көмегімен коллоидты ерітінді алуга бағыт-талған. Мысалы, крахмал, желатин, агар-агарды суда еріткенде коллоидты ерітінділер алынады. Мүндағы еріткіш (су) — пепти-затор. Осы процесс өздігінен жүреді. Бұл әдіс, әсіресе, катты поли-мерлерді арнайы алынған еріткіштерде еріту арқылы жоғары мо-лекулалық қосылыстардың ерітіндісін әзірлеуге кеңінен пайдала-нылады.

Б. Конденсациялау әдістері. Қоллоидты ерітінділерді алудың конденсациялау әдістерінің басым көпшілігі тотығу, тотықсыздану, гидролиз сияқты химиялық реакцияларға негізделген. Бұл реакциялар кезінде ерітінділер еріген заттардың ерімейтін күйге ауысуы нәтижесінде коллоидтыға түрленеді. Сондай-ақ, конденсациялау әдісі химиялық реакциялармен қатар олардың конденсациялануы сияқты физикалық құбылыстармен де сипатталады. Конденсациялау әдістерінің маңызды түрлеріне қысқаша тоқталайык.

Тотығу. Тотығу реакциясы кезінде алынатын заттардың бірі kоллоидты күйдегі бөлшек түрінде түзіледі. Мысалы, сутекті кү-кірттің оттек немесе күкірт (IV) оксидімен тотығу реакциясын алуға болады. Осы реакция кезінде бөлінетін бос күкірт коллоидты күйдегі ерітінді береді:

2HS+O=2HO+2S

2HS+SO=2HO+3S

Қөптеген зерттеулер көрсетіп отырғандай, бұл реакция жай ғана тотығу реакциясы сияқты емес, өте күрделі жүріп, қосымша тио-қышқылдар пайда болады екен.

Н АиСI + ЗН₂О_2-^-2 Аи + 8НС1 + ЗО₂ 2НАиС1₄ + ЗНСНО + 1 1 ҚОН-^2Аи + ЗНСООҚ+ 8НС1 + 8Н₂О

,4,-т

Алмасымды ыдырау. Күрделі екі химиялық қосылыс өзара әре-кеттескенде, әуелі иондарға ыдырап, сосын иондарымен алмасады. Осы кезде жаңадан түзілетін қосылыстардың бірі ерітіндіде ері-местен, тұнбаға шөгінді ретінде түсуге бейім келеді. Егер осында-ғы мұндай заттарды коллоидты өлшемдегі бөлшек калпында ұста-са, онда осы косылыстың золі пайда болады.

ВаС1₂ + К₂5О₄--BaSO+2KCI

AgNO+KCIAgCI+KNO

Мұндағы барий сульфаты мен күміс хлориді тұнбаға түседі. Ал осы ерітінділерді өте төменгі концентрация кезшде араластырса, онда бүкіл ерітінді көлеміне бірдей таралған өте ұсақ түйіршіктер пайда болады. Осы бөлшектерді тұрақтандыру үшін желатин ері-тіндісін қосса, ол әлгі бөлшектерді сыртынан орап, біріктірмейді, Мінеки, осындайда тұрақты коллоидты ерітінді туындайды.

Гидролиз. Қөптеген металдардың тұздары жеңіл гидролизденіп, металл гидроксиді мен қышқылға ыдырайды. Осындай реакция кезінде пайда болатын металл гидроксидтері нашар еритін болса, онда түрлі коллоидты ерітінді шығады. Мысалы, өте әлсіз негіз бен аса күшті тұз қышқылының түзы — темір (III) хлориді гидролиз реакциясы арқылы нашар еритін темір (III) гидроксидіне және түз қышқылына ыдырайды.

FeCI+ ЗН₂О-Fe(ОН)₃+3HCI Fе(ОН)₃-+НС1ҒеОС1 +2HO

Осы реакция кезіндегі пайда болатын темір тұзы (ҒеОСІ) ішінара иондарға диссоциацияланады: ҒеОС1FоО+ + С1^-. Осы иондар темір (III) гидроксидінен тұратын бөлшектердің айналасында бо-латын ионогенді қабатпен қамтамасыз етіледі және осының салда-рынан да олар ерітіндіде қалқып, жүзгін түрінде жүреді, яғни түнбаға түспейді.

Еріткішті ауыстыру. Нағыз ерітіндінің еріткішін басқа еріткіш-пен алмастырғанда жаңадан пайда болған ерітіндіде ерімейтін аса жоғары дисперсті фазадағы коллоидты система туындайды.І Мысалы, кәдімгі ағаш шайыры спиртте өте жаксы еріп, нағыа | ерітінді түзеді. Осы ерітшдіге таза суды біртіндеп қосса, онда бас-тапқы нағыз ерітінді коллоидты ерітіндіге айналады. Мүнда спирт суда жақсы ериді де ағаш шайыры спиртте жақсы ерігенімен суда нашар еритіндіктен, аса жоғары дисперсті фазадағы коллоидты ерітіндіге айналады Осындай әдіспен күкірттің, фосфордың, ағаш-тан алынатын хош иісті қара майдың, полимерлердщ, тағы да бас-қа көптеген заттардыд коллоидты түрін алуға болады

Электрлік әдіс. Бұл әдісті 1898 жылы Бредич \сынған болатын. | Көбінесе электрлік әдістГ асыл металдардың коллоидты ерітінділе- ' рін алу үшін қолданады. Әдетте платина, алтын, күміс сияқты

коллоидты ерітшділер алынатын асыл металдардан әзірленген су ішіндегі екі электрод арасында электр доғасын тудырады. Осы кезде электрод арасында пайда болған электр доғасының әсерінен шыққан өте жоғары температурада әуелгі асыл металл балқып буланады да, су ішінде салқындап, өлшемі коллоидты бөлшек ша-масындағы дисперсті фаза құрайды. Бүкіл процесс сумен сал-қындату арқылы жүргізіледі.

§ 50. КОЛЛОИДТЫ СИСТЕМАЛАРДЫ ТАЗАРТУ

Жоғары молекулалық қосылыстардың гидрофобты зольдері мен ерігінділерін алу кезінде олар түрлі қосымшалармен ласта-нады; көбінесе мұндай системада бастапқы электролит кездеседі; системаға артығымен қосылатын тұрақтандырғыштармен ластана-ды. Тұрақты коллоидты ерітінді алу үшін оларды жоғарыдағыдай қажетсіз заттардан тазарту керек. Енді жоғары молекулалық қо-сылыстардың және басқа да коллоидты системалар мен ерітінді-лерді тазалаудың кейбір түрлерін қарастырайық.

Диализ. Жартылай сіңіру қабілеті бар кеуек арқылы өтетін қоспалардан коллоидты ерітінділерді арылту әдісін диализ дейді. Бұл өте қарапайым және жеңіл әдісті Грэм ұсынған болатын. Диа-лиз әдісі коллоидты ерітіндіні тазалағанда жартылай өткізетін кеуектен нағыз ерітінділер өтеді де, ал бөлшек өлшемі ірілері сү-зіліп, өтпей қалу құбылысына негізделген. Диализ жүргізілетін қондырғыларды диализатор деп атайды. Ол үлкен науа ішіндегі жартылай өткізетін кеуектен жасалған қалтадан тұрады. Қалта ішіне коллоидты ерітінді құйылады да, науа ішінде ылғи су ағызы-лып тұрады. Осы кезде кеуектен өткен қоспа ерітінділер су мен науадан ағып кетеді. Қалта Ішіндегі және сыртындағы ерітінді концентрация айырмасы артқан сайын диализатордың өнімділігі жоғарылай түседі. Диализатордьщ басты кемшілігі диализ проце-сінің баяу жүретіндігінде.

Электродиализ. Бұл — диализ әдісін электр тогын пайдаланып, жеделдетілген әдіс. Әр түрлі үлгі бойынша қүрастырылган элек-тродиализаторлардыңжұмыс істеу негізі бір. Ол ішкі қабырғалары жартылай өткізетін қабілеті бар кеуектен жасалған үш науа-дан тұрады. Осы үш науаның ортасындағысына тазаланатын кол-лоидты ерітінді, ал сыртқы екі науаға ағын су — еріткіш құйыла-ды. Сыртқы науа ішіндегі электродка тұрақты ток кернеуі беріле-ді. Ондағы потенциал 2 — 5-10³ В/м-деп кеміген кезде, коллоидты ерітіндідегі әрбір ион өзіне сәйкес келетін полюстегі электродқа қарай бағытталады. Кеуек арқылы тек иондар ғана өткендіктен, коллоидты ерітінді өзіндегі қосымша электролиттерден тазалана бастайды. Кәдімгі жай диализаторлардағы тазарту процесі тәулік-теп жүрсе, ал электродиализаторлардағы бүл процесс өте жылдам өтеді және еріткіш шығымы барынша азаяды. Соңғы кезде элек-тродиализ әдісі биохимияда, медицинада, тамақ өнеркәсібінде жиі қолданылуда.

XI т а р а у

Қоллоидты системалар дисперсті фаза мен дисперстік орта арасындағы өзара әрекеттесудің әлсіз болатындығымен, түрақсыз-дығымен, уақыт өткен сайын өзінің дисперстілігін кемітуге бейім-ділігімен сипатталады. Коллоидты бөлшектердің ірілену жылдам-дығы әр түрлі. Мысалы, алтын сияқты асыл металдардың золі өте түрақты, ал кейбір топтағылар айлап, апталап, тәуліктеп қана өзгеріссіз қалады, келесі бір топтағылар тұрақтылығы сағатпен, ми-нутпен, тіпті секундпен өлшенеді. Қоллоидты ерітінділердің термо-динамикалық тепе-теңсіздігі мен олардың бүзылу жылдамдықтарының араларында белгілі бір тәуелділік жоқ. Мұндай өзгерістерді тек жекеленген коллоидты системадағы бөлшектердің ірілену механизмін нақтылы зерттеп қана сипаттауға болады.

Қоллоидты ерітінділердің дисперстілігін азайтудьщ екі тәсілі бар. Олардың бірі қайта кристалдану кезінде кездесетін ұсақ бөл-шектердің ірілерге келіп енуімен жүзеге асады. Келесісі — дис-персті фазадағы бөлшектердің бір-біріне жабысуы. Екінші тәсіл жиі кездеседі және оны коагуляция, яғни коллоидты ерітіндінщ ұюы деп атайды. Коагуляция процесі кезіндегі дисперстіліктіқ өзгерісін система лайлығының көбеюінен байқауға болады. Ал жо-ғары дисперсті металл золіндегі ұю құбылысы бояу түрінің өзгеруі

218

арқылы жүреді, мысалы, алтын золі ұйығанда, оның реңі қызыл түстен көгілдірге түрленеді. Ұю процесінің бірде жылдам, бірде баяу жүруінің мәні қолданбалы жағдайлар үшін өте қажетті бол-ғандықтан, оны зерттеудің орны ерекше. Ендеше коллоидты ері-тінділерді ұйыту құбылыстарының бірден-бір көп таралған түрле-рін қарастырайық.

Электролиттер арқылы ұйытқандағы негізгі заңдылықтар. Қол-лоидты системаларды алғаш зерттеген ғалымдарға электролит мөлшерінің өзгерісіне сәйкес зольдер тұрақтылығының да өзгере-тіні сол кездің өзінде-ақ белгілі болған (Ф. Сельми, Т. Грэм, М. Фарадей, Н. Борщов). Бертін келе нақтылы мәліметтер жинақ-талып, негізгі теориялық қорытындылар жасалды. Бұл ретте, әсі-ресе электролит арқылы коллоидты ерітінділердің үю теориясына әйгілі совет ғалымдары Б. В. Дерягин шәкірттерімен, Г. А. Ребин-дер және оның ғылыми мектебі, Ю. М. Глазман және басқалар үл-кен үлсс қосты. Сонымен тәжірибе кезіндегі мәліметтер мен тео-риялық ерітінділерді электролит көмегімен ұйыту заңдылықтарын ұю ережелері деген атпен былай топтастыруға болады: 1) ұюды (коагуляцияны) кез келген электролит тудырады, бірақ оның жыл-дамдығы электролит концентрациясы белгілі бір мәнге жеткенде ғана байқалады; осы мәннен асқанда коллоидты ерітіндінің ұюы байқалатын ең кіші концентрацияны “үю табалдырығы” дейді; 2) коллоидты бөлшек зарядына, тек электролиттегі кері зарядтал-ған ионның ғана үйыту қабілеті байқалады және мұндай электро литтің валенттілігі көбейген сайын оның ұйыту қабілеті де артады; мұны күкіртті мышьяк гидрозолінің ұюын зерттегенде 1882 жылы Шульц және 1900 жылы Гарди бірінші болып анықтағандықтан, Шульц-Гарди ережесі деп те атайды; 3) органикалық қатардағы иондардың ұйыту әсері, олардың адсорбциялық қабілетіне орай өседі; 4) бейорганикалық иондар қатарында, олардың гидротация-лану активтілігі валенттілік төмендеген сайын ұйытушылығы ар-тады; мысалы, бір валентті катиондар мен аниондар қатарындағы олардың гидротациялану және ұйыту активтіліктері келесі жүйе бойынша өзгереді:

ұйыту активтілігінің өсуі_ Li+ Na+ R+ Rb+

гидротация дәрежесшщ өсуі ұйыту активтілігінін. өсуі

С1- Вг- I- CNS -гидротация дәрежесінің өсуі

Мұндай бір валенттіліктегі гидротация дәрежесінің кему ретіне орай орналасқан қатарларды лиотропты немесе Гофмейстер қата-ры деп атайды; 5) көбінесе ұю процесі басталған сәтте дзета-потен-циал төмендеп, өз шегіне (шамамен 0,036) жетеді; 6) электролит қосып ұйытылған коллоидты ерітіндідегі тұнбаға ұйып түскен шө-

219

гіндіде, әрқашан оны осы күйге жеткізген иондар бірге болады; мысалы, барий хлоридінің көмегімен күкіртті мышьяктің золін үйытқанда тұнбаға түскен теріс зарядталған бөлшектерден тұра-тын шөпндімен бірге барий катионының едәуір саны кездеседі.

Ұю процесін теориялық түрғыдан зерттеудің екі түрлі мақса-ты бар: зольдердің агрегаттық тұрақтылығын қамтамасыз ететін жағдайды анықтау; толық не жартылай тұракдылығынан айырыл-ған системалардың ұю жылдамдығын зерттеу. Мұндағы екінші мә-селенің шешілуі біршама жеңілдеу. Смолуховский тәжірибе нәти-жесінде алынған деректерге қайшы келе бермейтін ұю қүбылысы-ның кинетикалық теориясын ұсынды. Ал коллоидты системаның тұрақтылығына бағытталған проблемалық мәселе әлі де болса, өз шешуін толық таппай отыр.

§ 52. ҰЮ КИНЕТИКАСЫ

Ұю жылдамдығы жалпы химиялық реакциялардьщ жылдамды-ғы сияқты берілген белгілі уақыт аралығындағы бөлшек санының,' яғни концентрациясының өзгеруімен сипатталады. Мүнда да хи-миялық кинетикадағыдай теріс таңбамен алынған белгілі мерзім-ге қатынасты өзгерген концентрация бөліндісінің туындысына тең.

Ұю жылдамдығының оны ұйытатын электролит концентрация-сына тәуелділігі 60-суретте кескінделген. Ондағы графикті шартты үшке бөлуге болады. Мүндағы 1-облыста ұю жылдамдығы баяу, сондықтан да ондағы зольді тұрақты деуге болады. 2-облыста электролит концентрациясыньщ болмашы өзгерісіне үю жылдам-дығы әрі сезімтал, әрі тез өсетіндігін нұсқайды. Ал 3-облыста ұю жылдамдығы электролит концентрациясына тәуелсіз, яғни элек-тролит концентрациясы өссе де ұю жылдамдығы аз өзгеріп, соңын-да ешбір өзгеріссіз қалады. Ондағы 1-облыс жай, ал 2-жылдам ұйитын облыстар деп аталады. Тез ұю теориясын бұрында айтылғандай Смолуховский зерттеп, ұсынды. Бұл теорияға орай, тез үю кезіндегі коллоидты бөлшектердің кез келген және әрбір қақтығы-суы, олардың бірігіп, жабысып, ірілеуіне ^әкеледі деген болжам бар. Берілген мерзім ішіндегі қақтығыс саны, ондагы бөлшектердін, броуынды қозғалыс интенсивтілігімен анықталады. Ол өз теориясын ұсынарда әрбір коллоидты бөлшектің айналасьшда күш өрісі

болады деген ұғымды басшылыққа алды. Бұл ойға орай, шар тәрізді бөлшектің радиусы R, ал оның бетінен бастап тартылу күші а қашықтығына дейін әсер ететін болса, онда әрекеттесуші күштің өрісі (R + а)-ға тен, болады. Бүл сфераны тартылу сферасы дейді. Смолуховский теориясы бойынша үю процесі жүру үшін осы сфералар бірімен-бірі түйіссе де жеткілікті. Ондағы ұюды химиялық қайтымсыз реакциялар-60-сурет мен салыстыруға болады. Ұю процесін

220

г

сандық тұрғыдан сипаттау үшін химиялық кинетикадағы формальды теңдеулерді қолдана береді. Осы тұста шамамен келесі жүйені үлгі тұтуға болады: біріншілік бөлшектер деп аталатын жә-не ұю процесі басталмай тұрғанда, яғни зольдердің өзі құралатын бөлшектердің екеуі өзара қақтырысқанда, екіншілік делінетін ірі бөлшектер туындайды; екіншілік бөлшектер біріншілікпен қақты-ғысқанда үшіншілік бөлшектер пайда болады; сонан соң одан да жоғары ретті айталық төртіншілік бөлшектер не екі екіншілік, не үшіншілік пен біріншілік бөлшектер қақтығысқанда туындайды; мұндай процестер қайталана келіп, бірнеше ретті бөлшектерді құ-райды. Смолуховский теориясын басшылыққа ала отырып, қоры-тындыланған теңдеулер мен оны пайдаланып жүргізген есептеулер, тәжірибе кезіндегі деректерге қайшы келмейді. Әйтсе де кейбір шектеулер бұл теорияның әлі де болса толық еместігін көрсетіі. Олар мынадай: теория жылдам үюға арналған, яғни кез келген тартылу сферасы бөлшектердін, бірігіп, жабысатын жайға әкеледі; бүл теориядағы негізгі теңдеулерді қорыту кезінде барлық бірін-шілік бөлшектер әрі шар тәрізді, әрі бірдей деген болжамға сүйен-ді, яғни золь монодисперсті деп қабылданды.

мұндағы С — концентрация; k — жылдамдық константасы; t — уа-қыт. Бұл теңдеу кейде тәжірибе кезінде алған деректермен тура келе бермейді және а. коэффициенті мен золь қасиетін байланыс-тыра өрнектейтін мәлімет те жоқ.

Г. Мюллер коллоидты система полидисперсті болатын жағдай мен ондағы бөлшек түрлері таяқша және жайпақ табақша тәрізді болып келетін түрге арналған теорияны ұсынды. Бұл теорияға орай коллоидты системаның ұю процесі Смолуховский болжамын-дағыдан тезірек жүреді. Осындай полидисперсті системадағы бөл-шек түрінің өзгеше болып келуі де ұю жылдамдығын тездетуге септігін тигізеді, өйткені бөлшектердің қактығысуына ілгерілемелі броундық қозғалыспен қатар, айналмалы броундық қозғалыс та ықпал етеді. Мюллердің теориялық болжамы Вигнер, Туорил, Маршал және басқа да ғалымдардың ғылыми-зерттеулерінде үй-лесімді қолдау тапты.

§ 53. КОЛЛОИДТАРДЫҢ ТҰРАҢТЫЛЫҒЫ

Коллоидты системаның тұрақтылығы коллоидты химиядағы өзекті мәселелердің бірі. Лиофобты коллоидты системаның тұрак-тылығы Н. Песковтың пікірі бойынша, дисперсті фаза мен дисперс-

221

тік ортаның болуымен қатар, тұрақтандырушы заттың катысуына да байланысты. Ерітіндіде еріген күйде кездесетін тұрақтылықтың негізгі міндеті бөлшек айналасында сольватты қабат тудыру бо-лып табылады. Ал П. Ребиндердің ойынша ондағы сольваттық қа-баттьщ пайда болуы коллоидты ерітіндінің ұюына механикалық тұрғыдан бөгет жасайды. Қоллоидты ерітінділердің сольваттығын арттыратын, яғни оны лиофилдейтін процесс зольдердің тұрақты-лығын арттырады. Коллоидты ерітіндінің ұюын тудыратын элек-тролиттің ең аз концентрациясын ұю табалдырығы дейді және ол моль/л-мен өлшенеді. Лиофобты зольдердің тұрақтылығын тәжі-рибе кезінде алынған мәліметтерге сәйкес сан жағынан сипаттай-тын қатынас физикалық теория негізінде алынды. Бұл теория бойынша коллоидты системанын, мән-жайы бөлшектердің тартылыс және тебіліс күштерінің қатынасымен анықталады.

Тұрақтылықтың физикалық теориясы және электролиттердің ұйытуы. Екі бөлшектің ара қашықтығы өзгергендегі оған байла-нысты осы бөлшек араларындағы әрекеттесу энергиясының тәуел-ділігін 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 61-суретте көрсетіл-ген және оларды көбінесе потенциалдық қисықтар дейді. Оларды тұрғызғанда тебіліс энергиясы оң деп, ал тартылу энергиясы теріс деп есептеледі.

Қоллоидты ерітіндідегі мицеллалардың аралары қашық бол-ғанда, ионды атмосфераның диффузиялық қабаты бірін-бірі бас-пайды, 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 жа-кындағанда пайда болатын тебілу күштерінің табиғаты жай ку-лондық әрекеттесуден әлдеқайда күрделі. Б. Дерягин сыналы

қысым деп аталатын ерекше тектегі күштердің пайда болатынын көр-сетті.

Тебіліс энергиясымен байланысты болатын сыналы қысымды есеп-темегенде 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: dР — бірлік өлшемдегі ауданға қатынасты

сыналы қысым күші және — электростатистикалық әрекеттесу күші, ол да бірлік өлшемдегі ауданға қатынасты. Бұл екі күштің бағыты біріне-бірі кері болғандықтан:

(205)

Пластинаның L аралығындағы қысымды Р_г , ал бүкіл көлемдегі қысымды Р₀ арқылы белгілесек, сыналы қысым осы екі қысымның айырымына теңелетінін көреміз:

Екі пластина ортасындағы потенциал бүкіл көлемдегі потен-циал нөл болғандықтан, (205) теңдеуді интегралдап

(207)

Ондағы заряд тығыздығын физикадан белгілі теңдеуді пайда-ланып табады. Мұндай жағдайда, ерітіндідегі бинарлы электролит заряды z болатын иондарды құрастырады делік. Көрсеткіштік функцияны қатарға жіктей келіп және ондағы бірінші мүшелер-мен шектелсек:

(208)

Тебіліс потенциалы энергиясын (U₀) келесі теңдеумен есептеуге болады:

6

Б. Дерягин шәкірттерімен бірге, судағы электролит ерітіндісі-нің екі жақты жұқа кабатта туындайтын сыналы қысымды тәжіри-бе кезінде өлшеді. Ерітінді концентрациясы төмен болған жағдай-да (209) теңдеу дұрыс нәтиже көрсетеді. Сондай-ақ, олар шар тәрізді екі бөлшек арасындағы тебіліс энергиясын да есептеп шы-ғарды.

тық кезінде барынша артық, яғни максимум болады. Бұл макси-мум молекулалар өзара бірігіп, жабысу үшін асып түсетін кедергі іспеттес. Потенциалды қисықтың абсцисса осімен бірігуі тез ұю құбылысының бастапқы кезеңіне сәйкес болады. Осындағы бөл-шектердің әсерлі қақтығысуы бола алатындай бірден-бір тиімді концентрация мәнін теориялық тұжырымдау тұрғысынан Б. Деря-гин мен Л. Ландау қарастырып, келесі теңдеуді ұсынды:

(211)

Соңғы теңдеу Шульц-Гарди ережесінің теориялық тұрғыдан алғандағы түсіндірмесі және ол тәжірибе кезінде алынған мәлімет-термен сәйкес келеді.

Б. Дерягин шәкірттерімен біріге электролиттердің кризистік концентрациясына әртүрлі факторлардыд ықпалын жан-жақты қа-растырды. Соңғы кездегі зерттеулерге қарағанда бұл шама золь-дегі белшек өлшеміне және үлкен радиуске, аз концентрацияға сәй-кес екен.

Структуралық-механикалық тұрақтылық. Дисперсті системаның тек полюсті системадағы ғана емес, сондайақ оның көмірсу-текті ортадағы тұрақтылық проблемасын П. Ребиндер мен оның ғылыми мектебі қарастырып келеді. Лиофобты системаның тұрақ-тылығын арттырудағы барынша жалпы жай, ол бөлшектің беткі қабатында мейлінше берік адсорбциялық қабаттың пайда болуын немесе дисперстік ортаның едәуір берік структурасын құрайды. Мұндағы бірінші жағдайға орай, пайда болатын адсорбциялық қабат бөлшектерді бір-біріне жақындатпайтын механикалық ке-дергі болатындықтан да, онда коллоидты ерітіндінің ұю құбылысы жүзеге аспайды. Сонда, бұл системадағы бөлшектердін, кездесуі жылулық қозғалыс әсерінен адсорбциялық қабаттардың тек сер-пімді гана қақтығысуына саяды. Ал, екінші жағдайда, системада пайда болған структуралық тор бөлшек қозғалысын шектейді екен.

Өзінің құрамына әрі мықты адсорбциялық қабаттардың пайда болуын, әрі көлемдік структураның туындауын қосатын структура-лық-механикалық тұрақтылықтьщ көмегімен зольдерге электро-литтердің енуіне сезімтал қабілет беруге болады. Су системасын-дағы жақсы әсер етуші тұрақтандырушылар, ол белоктар мен олардың жартылай гидролиз кезіндегі өнімдері. Зольдерге поли-сахаридтерді, синтетикалық полимерлерді қосу арқылы олардың тұрақтылығын арттыруға болады.

Су ерітіндісіндегі түрлі заттардың тұрақтандырушы әсерін са-лыстыру үшін көптеген тәжірибелер жүргізілді. Үлгі ретінде алтын және конго-рубин зольдері алынды. Ұюдан қорғайтын әсердің өлшемі ретінде зольдің белгілі көлемдегі мөлшері, ұйымайтын қор-ғаушы заттың саны қабылданды. Мысалы, 10 см³ коллоидты ері-

224

тіндіні ұюдан қорғау үшін белгілі концентрациядағы электролиттің мөлшерін, айталық 1 см³ 10%-тік натрий хлоридін қосу керек. Осы санды қорғаушы сан деп атайды. Сол секілді алтын мен конго-рубин зольдерін ұюдан қорғайтын затты миллиграммен өрнектеп, оны алтын және рубин сандары деп атайды.

Желатин, натрий казеинаты, альбуминдер және сол сияқты зольді ұюдан қорғаушы заттардың арасында сапалық ерекшелік-тер бар екен. Мысалы, желатинмен гемоглобинді салыстырсақ, оның алтын саны 6 есе артық, ал рубин саны керісінше 3 есе кем екен. Әйтсе де бұлардың бәрі золь қасиеті әр түрлі болғандықтан оны ұюдан қорғаушы затқа сипаттама болмайды. Белоктардың, полисахаридтердің және басқалардың қорғаушы қасиеті жоғары дисперсті суда еритін дәрі-дәрмектерді әзірлегенде жиі пайдала-нылады. Полюсті емес ортадағы зольдерді ұюдан қорғау үшін, дисперстік ортаға көп валентті металдардьвд сабынын, жоғары молекулалық қосылыстарын қосады. Бұл әдіс бензолдағы, толуол-дағы және басқа да көмірсутекті ортадағы металдардың және ок-сидтердің тұрақты золін алу үшін жиі пайдаланылады.