Эмульсиялардын. бузылуы мен айналуы.

Эмульгатор көмегімен тұрақтандырылмаған сұйык, эмульсияларды бұзу үшiн, оларға шамалы ғана электролит қосса жеткiлiктi, осы кезде эмульсияның электрокинетикалық потенциалы төмендеп, ол оңай бұзылады. Мысалы, бу машинасында пайда болатын кон­денсатты эмульсияны бұзу үшiн, оған алюминий сульфатын Аl₂(SО₄)_З қосады. Мұндағы

май тамшысының зарядын анықтайтын кepi ион ролiн алюминий немесе сульфат иондары атқарады.Кейде, эмульсияларды бұзу үшін оған беттiк активтi заттарды деэмульгатор peтінe қосады.

       Құнбағыс майы мен суға гидрофилдi тұрақтандырғыш ас тұзын қосып шайқаса, М/В тeктегі ақ түсті сұйық эмульсия түзiледi. Гидрофилдi ас тұзының орнына гидрофобты кальций хлоридiн қосса, В/М тeктeгi ашық сары түсті, тұтқыр эмульсия пайда болады.

Егер осындай ас тұзымен тұрақтандырылған М/В тeктегі эмульсиға кальций хлоридi мен ас тузыныН, с<)йкес 5:.1 мелшерiн к.осса, онда эмульсия В/М тектегі эмульсияға айналады. Ал кальций хлоридi мен ас тұзы мөлшерi сәйкес. 4:1 болса, онда эмульсия тұрақсыз болады. Мұндпй майдың орташа тамшысында судың бірнеше түйіршіктері пайда болады. Онан әрі осы судың әрбір тамшысында май түйіршіктері пайда болуы мүмкін. Берілген эмульсия тегін анықтаудың бiрнеше тәciлi бар. Айталық, берiлген эмульсия үлгiсiнде суда жақсы еритiн, мысалы метиленді көк бояуын қосады. Егер эмульсия М/В текте болса, онда микроскоп  apқылы қарағанда судың көк бояуымен

қатар майдың түссiз тамшысы көрiнедi. Ал егер В/М тeктeгi эмульсия болса, онда түссiз май тамшысының тұсында судың көк бояуы байқалады. Мұндайда судың барлық тамшыларының бояла беруi шарт емес. Сондай-ақ эмульсия тегін анықтау үшiн оның электр өткiзгiштiгiн өлшеу де қолданылады. М/В тектегі эмульсиялар электр тогын өткiзедi. өйткенi ондағы үзiлicсiз фаза су. Ал үзiлiссiз фазасы май болатын В/М тектегі эмульсиялар электр тогын өткізбейді.

 

                   Бақылау сұрақтары:

 

1.Эмульсияларға жалпы сипаттама

2.Эмульсиялардың классификациясы

3. Эмульциялардың тұрақтылығы

       4. Эмульсиялардын. бузылуы мен айналуы

       5. Эмульсиялардың электр өткізгіштігі

 

 

Дәріс №

Суспензияның седиментациялық анализ

Суспензия – қатты дисперстік фазаның сұйық дисперстік ортада таралған микрогетерогенді система. Ондағы қатты бөлшектердің өлшемі 0,1 мкм < r < 10 шкм. Егер бөлшектердің дисперстік дәрежесі төмен болса, онда оның радиусы үлкейіп, тұрақтылығы төмендейді де тез тұнбаға шөгеді.

       Суспензиялар – бұл 10^{-5 см өлшемді қатты заттың бөлшектері дисперсті фаза болатын дисперсті орта – сұйықтық болады. Шартты түрде суспензияны бөлшек түрінде белгілейді. Қ/с мұнда фазаның агрегатты күйі және ортаның агрегатты күйі көрсетіледі. Суспензияға мынадай анықтама беруге де болады: Суспензия – бұл ұнтақтардың сұйықтағы өлшемі.}

       «Суспензия» (suspensio) термині көне латын тілінен аударғанда «іліну», «өлшеу» мағыналарын береді.

       Формальді түрде суспензиялар лиозолдерден (коллоидты ерітінділер) дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемі мен ғана өзгешеленеді. Суспензиядағы қатты бөлшектер өлшемі (10 ^-5) лиозолдерге қарағанда анағұрлым көп болуы мүмкін. Бұл сандық айырмашылық суспензиялардың өте маңызды ерекшелігін негіздейді. Көпшілік суспензияларда қатты фаза бөлшектері броун әрекетінде қатыспайды. Сондықтан суспензиялар қасиеті нослоидты ерітінділер қаситінен айтарлықтай ерекшеленеді, оларды дисперсті жүйелердің жеке түрі ретінде қарастырады. Әрі қарай суспензияның нақты қасиеттерін көре отырып, оларды коллоидті ерітінділердің аналогиялық қасиеттерімен салыстыра үйрену пайдалы.

Суспензияның классификациясы

Суспензиялар бірнеше белгілер бойынша жіктеледі:

1) Дисперсті орта табиғаты бойынша: органосуспензиялар (дисперсті орта – органикалық сұйықтық) және сулы суспензиялар.

2) Дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемдері бойынша: дөрекі суспензиялар (α >10 ^-2) нәзік суспензия (-5 ∙ 10 ^-5< α< 10^-2) муттар (1۬∙ 10 ^-5< α< 5∙ 10^{-5 см)}

3) Дисперсті фаза бөлшектерінің концентрациясы бойынша: сұйытылған суспензиялар (өлшенділер) және концентрленген суспензия (пасталар).

Сұйытылған суспензияларда бөлшектер сұйықтықта еркін жүреді, бөлшектер арасында байланыс болмайды және әр бір бөлшек кинетикалық тұрғыдан тәуелсіз. Сұйытылған суспензиялар – бұл бос дисперсті структурасыз жүйелер.

       Концентрленген суспензияларды (пасталарды) бөлшектер арасында белгілі структура түзілуіне алып келетін күштер әрекет жасайды (кеңістік торлар). Сонымен, концентрленген суспензиялар – бұл дисперсті байланысқан структуралы жүйелер.

       Стуктура пайда бола басталатын концентрациялы интервалдың нақты мәндері индивидуалды (дербес) және де алдымен, фазалар табиғатына, дисперсті фаза бөлшектерінің формасына температураға механикалық әсерлерге байланысты.

       Сұйытылған суспензиялардың механикалық қасиеттері ең алдымен, дисперсті орта қасиеттерімен анықталады, ал дисперсті байланысқан жүйелердің механикалық қасиеттері тағы дисперсті фаза қасиетімен бөлшектер арасындағы контакт (әрекеттесу) сонымен анықталады.

 

Сұйытылған суспензияларды алу әдістері

 

       Басқа дисперсті жүйе тәрізді суспензияны 2 әдіс топтары арқылы алуға болады: дөрекі дисперсті жүйе жағынан - диспергационды әдіс, шын ерітінділер жағынан – конденсациялық әдістермен.

       Суспензияларды алудың нақты әдістерін қарастыра отырып, суспензиялардың – ұнтақтардың сұйықтағы өлшемдісі екенін еске түсірген маңызды.

       Ең қарапайым және де өндірісті де күнделікті өмірде де кең таралған сұйытылған суспензияларды алудың әдісі – берілген ұнтақты сәйкес сұйықта түрлі араластырушы құрылғыларды пайдалана отырып шайқау жатады. Концентрленген суспензияларды алу үшін сәйкес ұнтақтарды сұйықтық аз мөлшерімен үгітеді. Суспензиялар лиозольдерден бөлшектерінің көптігімен ғана өзгешеленетіндігінен, лиозолдер алу үшін пайдаланылатын барлық әдістерді суспензиялар алу үшін де пайдалануға болады. Мұнда диспергационды әдістермен майдалау дәрежесі лиозолдерді алғандығымен салыстырғанда аз болуы керек. Конденсациялық әдістерде конденсацияны сондай жүргізу керек, нәтижеде 10^-5 – 10^{-1 см өлшемді бөлшектер түзілуі керек. Түзіліп жатқан бөлшектердің өлшемі кристалдар түзілу және олардың өсуі жылдамдық қатынастарына байланысты. Аз мөлшердегі қанықтыру нәтижесінде ірі бөлшектер, ал көп дәрежеде ұсақ бөлшектер түзіледі. Жүйеге криталдану туындыларын енгізу монодисперсті суспензиялар түзілуіне алып келеді. Дисперстілік төмендетуді қайнату кезіндегі изопормиялық айдау нәтижесінде қол жеткізуге болады. Мұнда ұсақ кристалдар ериді, олардың есебінен ірілері өседі. Түзіліп жатқан суспензиялар дисперстілігін сондай-ақ БАЗ-ды енгізу арқылы да дұрыстауға болады.}

       Суспензияларды еріген заттар қоспасынан диализ электродиализ фильтрлеу центрифугаттау арқылы тазартуға болады. Суспензиялар сонымен қатар лиозилдар коагуляциясы нәтижесінде де түзіледі. Яғни коагуляцияны жасау әдістері – сонымен бірге суспензияларды алудың әдістері.

       Жоғарыда айтылып өткеннің бәрі өндірістік және күнделікті суспензияларға тиісті табиғи суспензиялар (олар жердегі барлық су қоймалар) суға қатты бөлшектер түсіп, нәтижеде аэрозолдердің бұзылып, сонымен қатар тамыр, грунттарды диспергирлеу арқылы мұздардың әрекеті және су тасқын құбылыстарында түзіледі.

Сұйытылған суспензия қаситеттері

       Сұйытылған жүйелерде структураның болмауы және оның концентрленгенде болуы бұл жүйелер арасындағы айырмашылықты нақты көрсетеді. Сұйытылған суспензиялар қасиеттерін қарастыруға тоқталайық. Жоғарыда айтып өткеніміздей, сандық жағынан, сұйытылған суспензиялар лиозолдерден дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемімен өзгешеленеді:

           

α _сулы – 10^-5+10^{-2 см,}

 

α _зол – 10^-7-10^{-5 см.}

 

       Бұл қасиеттердегі қандай сандық өзгерістерге алып келеді. Осыны түсінуге әрекет жасайық:

Сұйық суспензиялардың оптикалық қасиеттері

 

       Спектор көріну бөлігінің толқын ұзындықтары мына шектерде жатыр, яғни 4∙ 10 ^-5 см ден 7-10^{-5 см ге дейін. Күлгін толқындар суспензиядан өте тұрып,жұтылуы мүмкін (онда суспензия боялған) геометриялық оптика заңдары бойынша дисперсті фазаның беткі қабатында көрінуі мүмкін және тек жоғары дисперсті суспензияларда – муттарда (5∙ 10 -5}), Рэлей заңынан оқшауланатын жарықтың таралуы күзетілуі (байқалуы) мүмкін.

       Оптикалық микроскопта өлшемдері 5- 10 ^-5 см болатын бөлшектер көрінеді, бұл көпшілік сұйытылған суспензияларға сәйкес келеді.

Сулы суспензиялардың электрокинетикалық қасиеттері:

       Суспензиялардың электрокинетикалық қасиеттері гидрозолдер қасиеттеріне ұқсас және ол дисперсті фазаның бөлектер бетіндегі екілік электрлік қабаттың пайда болуы және электрокинетикалық потенциалдың туындауына негізделген:

       Сол ретті суспензияларға дзета – потенциал мөлшері, зольдердегідей:

       Кварц суспензиясы – 44 м/3, балқыған корунд суспензиясы (Al ₂О₃) – 20,5 м/3, күкіртті мышяк зом – 90 м/3, темір (ііі) гидроксидінің зом – 52 м/3. Суспензиялардағы дзета потенциал көлемін электроосмостық әдіспен өлшеуге болады. Мұндай әрекетсіз диафрагма арқылы өтетін сұйық дисперсті жүйенің көлемдік жылдамдығын бақылау керек, ол берілген суспензияны седиментациялау нәтижесінде алынған ұнтақтан дайындалады. Әдетте мұндай диафрагманы суспензияларды центрифугаттау жолымен алуға болады.

       Электрофарез суспензиясындағы бөлшектердің дзета – потенциамен анықтағанда лиозолдар жағдайында суспензияның ірі бөлшектерінің электродқа жылжымай керісінше ауырлық күшінің әсерінде тұнбаға түсуімен қиындалады. (қиынға түседі) Алайда суспензияларда меофобты зольдерде байқалатын электрокинетикалық құбылыстардың барлық 4 түрі де көрінеді: электрофарез, электрокосмос, ағыс потенциалы, седимитация потенциалы электрофарез құбылысы алғаш 1809 ж. Мәскеу университетінің профессоры Рейс тарапынан лай (саз), балшық суспензиясының мысалын да анықталған ал электрокосмос құбылысы – кварц суспензиясы мысалында суреттелген. Электрокинетикалық құбылыстардың қолданудың маңызды пайдаларының бірі – электрофоретикалық әдіс арқылы түрлі беттерге қаптағыштар қаптау болып табылады. Бұл әдіс күрделі конфигурациясы детальдарға біркелкі қаптағыштар алуға мүмкіншілік береді. Электрофоретикалық әдісте 1 электродтың ролін қаптағыш түзілетін деталь, ал екіншісін суспензиялы ыдыс атқарады. Электродта қаптағыш түзілгеннен кейін ереже бойынша электрокосмос пайда болады, нәтижеде сұйықтық қаптағыш қабаттан шығады және ол анағұрлым тығыз болып қалады.

 

 

Сұйытылған суспензиялардың молекулярлы-кинетикалық қасиеттері:

       Суспензиялардағы бөлшек өлшемдері дерлік үлкен интервалды аралықты қамтиды: 10^{-5 см ден 152 см –ге дейін және одан да көп. Сондықтан суспензияның молекулярлы – кинетикалық қасиеттері әр алуан және олардың дисперстілік дәрежесімен анықталады. Бөлшек өлшемдері 155} 15^-4 болатын суспензиялар үшін диффузиялы-седиминтациялық тепе-теңдіктің орнығуы байқалады, ол Лаплас – Перрендің гипсометриялық заңымен анықталады.

V_R = V_O – e ^–Ah

 

                                              V (ρ - ρ _o)g

       бұл жерде            A =

                                                                  R T

ρ - бөлшек тығыздығы ρ _о –дисперсті жүйе тығыздығы:

 g – еркін түсу жылдамдығы:

V_О – һ = 0 болғандағы бөлшек концентрациясы:

 

V_К = һ биіктегі бөлшектер концентрациясы V – бөлшек көлемі.

 

       Бұл суспензияларға тұнба түсуге және тепе-теңдіктің орнауына кедергі жасайтын конвенционды жылу ағымдары күшті әсер етеді.

       Бөлшек өлшемдері 10^-4 тен 15^-2 см-ге дейін шектерде жататын суспензияларда, броун әрекеті мүлдем жоқ болады. Оларда жылдам седиментация байқалып, оның жылдамдығы (U тун) мына теңдеумен анықталады.

 

2,2 (ρ - ρ _o)g

                          Uтун =

g η

 

Егер Uтун ды өлшесек, бөлшек радиусын (V) ді анықтауға болады.

 

9Uтун η

                               V =√

2 (ρ ∙ ρ _o)g 

Сүйытылған суспензиялардың седиментациялық тұрақтылығы

Суспензияның седиментциялық тұрақтылығы – бұл жүйе көлемібойынша бөлшектердің ыдырау кезіндегі өзгеріссіз сақтау қабілеті жүйенің ауырлық күші әсеріне қарсы келу қабілеті, көпшілік суспензиялар полидисперсті жүйелер болғандықтан, олардың құрамында броун әрекетінде қатысуы мүмкін емес, ірі бөлшектер болады, суспензиялар симентациялы (кинетикалық) тұрақсыз жүйелер болып саналады. Егер бөлшек тығыздығы дисперсі орта мтығыздығынан аз болса, онда олар балқиды, ол көп болса – тұнбаға түседі.

       Агрегатты тұрақты суспензияларда бөлшектердің тұнбаға түсуі баяу жүреді және өте тығыз тұнба қалыптасады. Бұл құбылыс жоғарғы қабаттар бөлшектер агрегатталуына кедергі жасайды. Мұндай жағдайда бөлшектер арасындағы қашықтың және координациялық сан мына қатынастармен анықталады:

- ауырлық күші.

- Бөлшектердің молекула аралық тартылысы.

- Супензияның агрегаттық тұрақтылығын қамтамасыз ететін бөлшектер арасындағы итеріліс күштері.

Агрегатты тұрақсыз суспензияларды бөлшектердің тұнбаға түсуі агрегаттар түзілу нәтижесінде анағұрлым жылдам жүреді. Алайда бөлініп жатқан тұнба көбірек көлем алады. Өйткені бөлшектер алғашқы контактіге түскен орнын сақтап қалады. Түзіліп жатқан агрегат немесе флокулдар ан-изометриясы байқалады.

Агрегатты тұрақты және тұрақсыз жүйелердің седиментациялық көлемдерінің айырмашылығы егер бөлшектер орта өлшемдерге ие болса ғана айқын байқалады. Егер бөлшектер ірі болса, суспензия агрегатты тұрақсыз болғанына қарамастан, тұнба ауырлық күшінің әсерінде анағұрлым тығыз болып алынады. Егер ол бөлшектер өте ұсақ болса, онда агрегатты тұрақты жүйеде де аз ауырлық күшінің нәтижесінде қозғалмалы тұнба түзіледі.

 

Сұйытылған суспензиялардың агрегативті тұрақтылығы.

 

Суспензияның агрегативті тұрақтылығы – бұл уақыт бірлігінде дисперстілік дәрежесін өзгеріссіз сақтау қабілеті, яғни бөлшек өлшемдері және олардың даралығы.

       Сұйытылған суспензиялардың агрегативті тұрақтылығы лиофобты зольдер агрегатты тұрақтылығына ұқсас келеді. Алайда суспензиялар аса агрегативті тұрақты жүйелер болып саналады, өйткені аса ірі бөлшектерге ие болады.

Суспензияның агрегативті тұрақтылығының бұзылу нәтижесінде коагуляция процесі жүреді. Дисперсті фаза бөлшектерінің жабылуы. Коагуляция - өз еркімен жүретін процесс, ол фаза аралық беттің азаюы есебінен жүенің бос энергиясының азаюымен сипатталады. Бұл процесс лиозолдерде жүретін процеске ұқсас және де лиозолдердің коагуляциясы суспензиялар түзілуіне алып келеді, және әрі қарай соларда жалғасып, тұнба түзілуіне әкеледі. Бұл тұнба көбінесе концентрленген суспензия болып келеді. Суспензияның агрегативті тұрақтылығына қол жеткізу үшін мына екі шарттың біреуінің орындалуы керек:

- дисперсті фаза бөлшек бетінің дисперстіортамен сулануы

- стабилизатордың қатысуы

 

Бірінші шарт

       Бөлшектердің жақсы сулануы полярлы бөлшек суспензияларда, полярлы сұйықтықтарда және полярсыз сұйықтықтардағы полярсыз бөлшектерде байқалады.

Екінші шарт

Егер суспензия бөлшектері дисперсті ортамен жақсы суланбаса, онда стабилизаторларды пайдаланады. 

Стабилизатор – бұл дисперсті жүйеге енгізгенде оның агрегатты тұрақтылығын жо,арылататын заттар.

Суспензиялар стабилизаторлары ретінде қолданады:

- төмен молекулалы электролиттер

- полиоидты БАЗ

Мүмкін болған тұрақтылық факторларына адсорбциялы – сульфатты, электростатикалық, структуралы – механикалық, энтропиялық, гидродинамикалық.

Егер стабилизатор ионогенді зат болса, онда әрине тұрақтылықтың электростатикалық факторы әсер етеді.

Егер иогенді зат – коллоидті БАЗ немесе полиэлектролит болса, онда басқа да тұрақтылық факторлары қалыптасады.

 

Аэрозольдер

Дәрістің жоспары:

1. Аэрозоль туралы жалпы түсінік

2. Аэрозольдердің классификациясы

3. Аэрозольдердің алыну жолдары

Дәрістің мақсаты: Аэрозольдердің табиғи жолмен пайда болу жолдарын, микрогетогенді жұйе туралы түсіндіру

Аэрозоль дегеніміз- қатты зат бөлшектері немесе сұйықтық тамшылары газда өлшенетін микрогетерогенді жүйе. Аэрозолдердің шартты белгіленуі:Қ/г намесе С/г.

Осы дисперсті жүйелердің маңыздылығын айқындау үшін, аэрозольдерге мысал келтірейік.Космикалық кеңістік,Жер атмосферасы, біз демалатын ауа- осының бәрі аэрозольдер. Аэрозольдер табиғи жолмен пайда болады, табиғи жолмен түзіледі.

Жел шаң бұлттарын жоғарыға көте отырып, шаң тозаңдарын түзеді.Шаң 5-6 км биіктікке көтерілуі мүмкін және де мыңдаған қашықтықтарға тасмалдануы мүмкін. Норвегияда, мысалы, Сахара шөлінің тозаңы байқалған.Вулкандар атқылағанда, ал олардың жер жүзінде 600-ден астамы бар, атмосфераға 10 миллиондаған тонна грунт тасталады, олардың көп бөлігі аэрозолдік күйге өтеді. Осылай, 1815 жылы Тамбор вулканының гигантты атқылауының нәтижесінде, стратосфераға соншалық көп мөлшерде шаң тасталды, нәтижеде келесі, 1816 жылы тарихқа “мұзсыз жыл” атауымен енді. Микроорганизмдер, вирусталып алынады және аэрозольдер түзеді. Биологиялық аэрозольдер үлкен қашықтықтарға орын ауыстырады. Жердің сулы бетіндегі буланатын су, аэрозольдер түзеді, олардың бұзылуы жаңбыр, қар, бұршақтардың түзілуіне акеледі. 30% -ға дейін табиғи аэрозольдерді ғарыштық шаң береді. Осының бәрі адамның қатысынсыз, табиғи жолмен пайда болатын аэрозольдер.

Барлық аэрозольдердің 10%-ы жасанды жолмен алынады: бұл улы химикаттар және тыңайтқыштарды шаңдату, тұрмыстық аэрозольдер және т.б.

Сондай-ақ аэрозольдер үшінші тобы- өндірістік аэрозольдер.Кендерде пайдалы қазбаларды алудағы карерлерде, металлургиялық және химиялық комбинаттар маңайында, әртүрлі агрегаттар жұмысы нәтижесінде ауаны ластайтын аэрозольдер түзіледі. Жер, ауа және су транспортының барлық түрлері жағармайдың жануы есебінен аэрозоль көздері болып саналады. Жағармайдың жануы нәтижесінде жыл сайын атмосфераға 100 тоннадан астам қатты зат және 1 млн. тонна газ тәрізді заттар тасталады. Ядро жылуы өндірісі, атом электро станцияларының эксплуатациясы, ядролы қаруды сынау осының бәрі радиоактивті аэрозольдердің түзілуіне акеледі. Аэрозольдер түзілуінің негізгі көздері осылар.

 

Аэрозольдер классификациясы

 1.Дисперсті фаза агрегатты күйіне байланысты:

- тұман (С/Г);- түтін, шаң (Қ/Г);- смог (С+Қ) / Г [Smog]=Smoke (түтін) + fog (тұман)

2.Дисперстілігі бойынша: - тұман (С/Г), 10^-5 ≤d ≤ 10^{-3 см; - түтін (Қ/Г), 10-7}  ≤ d ≤ 10^-3 см; - шаң Қ/Г, d > 10^-3  см.

3.Алыну әдістері бойынша:- конденсациялық; - диспергациялық.

 

Аэрозольдердің алыну жолдары

Басқа микрогетерогенді жүйелер тәрізді, аэрозольдер екі түрлі жолмен алынуы мүмкін: қатаң дисперсті жүйелерден (диспергатционды әдістер) және нағыз ерітінділерден (конденсациялық әдістер).

 

Конденсациялық әдістер

Бұл әдістер гомогенді жүйеде жаңа фазаның түзілуіне байланысты. Оның түзілуінің міндетті шартты қаныққан будың болуы болып табылады, оның конденсациясы дисперсті фаза бөлшектерінің түзілуіне акеледі. Қаныққан будың көлемді конденсациясы үш жағдайда болуы мүмкін:

- адиабатикалық таралу (кеңею);

- әртүрлі температураларға ие, бу және газдар араласуы;

- газ қоспасының салқындатылуы.

1.Газдың адиабатикалық кеңеюі.

Мұндай жолмен бұлттар түзіледі. Ылғал ауа жылы массасы атмосфераның жоғары қабаттарына көтеріледі. Ол жерде атмосфералық қысым төмен болғандықтан, адиабаттық, яғни ауаның салқындануы және су буының конденсациясы байқалады. Оншалықты биік емес жерлерде топтасқан бұлттар түзіледі, мұнда су сұйық тамшы түрінде болады, атмосфера жоғары қабатында температура анағұрлым төмен болады, нәтижесінде құрамында мұз кристалшалары болатын ақ ұлпа тәрізді бұлттар түзіледі.

2.Әр түрлі температураларға ие, бу және газдар араласуы.

Осылай атмосфералы тұмандар түзіледі. Көбнесе тұман түнде ашық ауа райында пайда болады, яғни бұл кезде Жердің беті жылуды интенсивті бере отырып, қатты салқынданады. Жылы ылғал ауа салқынданып жатқан жер немесе оның беткі бөлігіндегі суық ауамен араласып, сұйықтық тамшылары түзіледі. Осы жағдай жылы және суық ауа фронттар кезінде де байқалады.

3.Құрамындағы бу болатын, газды қоспаның салқындатылуы.

Бұл жағдайды (күйді) су қайнаған шәугім мысалында көрсетуге болады. Шәугім мұрыншасынан су буы шығады, біз оны көрмейміз, өйткені оның түсі болмайды.Әр қарай су буы жылдам салқынданады, су конденсацияланады және де шәугім ұшында біз сүтті бұлт – тұманды көреміз. Ұқсас жағдай біз аязды күнде әйнекті ашқанда байқалады.Одан да бәрік аэрозоль ыдыста қызған май бөлмеде газ (майлы аэрозоль) түзгенде пайда болады, оны бөлмені жақсылап салқындату ғана жоюға болады.

Сондай-ақ, конденсациялық аэрозоль ұшқыш емес өнімдер түзілуіне әкелетін газды реакциялар нәтижесінде түзілуі мүмкін:

- жағар майлар жанғанда түтінді газдар түзіледі, олардың конденсациясы ағымдық түтіннің пайда болуына әкеледі;

- Фосфор жанғанда ауада ақ түтін (Р₂О₅) пайда болады;

- Газ тәрізді NH₃  және HCl әрекеттесуі нәтижесінде NH₄Cl (қатты түтін түзіледі);

- Түрлі металлургиялық және химиялық процесстерде жүретін металлдардың ауада тотығуы, нәтижесінде металл оксидтері бөлшектерінен тұратын түтіндер пайда болады.

                                           Диспергационды әдістер

Диспергационды аэрозольдер газды ортада қатты және сұйық денелердің ұсақталуы (ұнтақталуы) нәтижесінде пайда болады.

Қатты денелердің тозаңдатылуы екі сатыда жүреді: ұнтақтау, кейін тозаңдату. Заттың аэрозоль күйіне өтуі аэрозольді қолданған сәтте жүзеге асуы керек, өйткені басқа дисперсті жүйелер- эмульциялар, суспензиялармен салыстырғанда аэрозольдерді алдын – ала дайныдап қоюға болмайды. Тұрмыстық жағдайларда сұйық және ұнтақ тәрізді аэрозольдерді алудың жалғыз көзі болып, “аэрозольді қорап” немесе “аэрозольді баллон” аталатын құрылғы табылады.

 

Аэрозольдердің жалпы характеристикасы (сипаттамасы)

Аэрозольдердің қасиеттері мына төмендегілермен анықталады:

- дисперсті фаза заттары және дисперсті орта табиғатымен;

- аэрозоль бөлшектік және массалық концентрациясымен;

- бөлшектердің өлшемі және бөлшектердің өлшем бойынша таралуы;

- біріншілік бөлшектердің формасымен;

- аэрозоль құрылысымен;

- бөлшектер зарядымен.

Аэрозольдер концентрациясының характеристикасы (сипаттамасы) үшін, басқа дисперсті жүйелер тәрізді, массалық және сандық (бөлшектік) концентрация пайдаланылады.

Массалық концентрация- газ көлемі бірлігіндегі барлық өлшенген бөлшектер массасы.

Сандық концентрация- аэрозоль көлемі бірлігіндегі бөлшектер саны.

Аэрозоль бөлшектерінің өлшемі

Бөлшектердің минимальді өлшемі заттың агрегатты күйде болу мүмкіндігімен анықталады.Мысалы, судың бір молекуласы газ да, сұйық та, қатты да дене түзе алмайды.Фазаның түзілуі үшін кемінде 20-30 молекулалы агрегат керек. Қатты зат немесе сұйықтың ең ұсақ бөлшегі 1*10^-3 мкм-ден кіші өлшемге ие болуы мүмкін емес.

Кейбір аэрозольдердің бөлшектерінің размерлері

 

Аэрозольдер	Белгілеулері	Бөлшектердін мөлшері
Туман (Н2О)	С/Г	5*10^-7
Тұзды	С/Г	1*10^-6-1*10^-5
Жаңбырлы, тұман	С/Г	1*10^-5-1*10^-4
Н2SO4 (тұман)	С/Г	1*10^-6-1*10^-5
ZnO	Қ/Г	5*10^-8
Темекінің түтіні	Қ/Г	1*10^-7-1*10^-6
түтін	Қ/Г	1*10^-7-1*10^-4
P2O6	Қ/Г	1*10^-6-1*10^-5

 

Газды үздіксіз орта ретінде қарастыру үшін, бөлшек өлшемдері газ молекулаларының еркін әрекетінен анағұрлым үлкен болуы керек. Бөлшектердің өлшемдерінің жоғары шегі қатаң түрде анықталмаған, алайда 100 мкм-ден ірілеу бөлшектер ұзақ уақыт ауада ұсталып қала алмайды.

Аэрозоль бөлшектерінің формасы (пішіні)

Аэрозольдардағы сұйық тамшылар әр кезде сферикалық, ал қатты бөлшектер әр алуан формаларға ие болуы мүмкін.Оларды 3 топқа жіктеуге болады:

1.Изотермиялық бөлшектер, оларға шариктер, тура көпбұрышты немесе оларға жақын пішінді бөлшектер жатады.

2.Пластинкалар- екі үлкен өлшем және бір кіші өлшемге ие бөлшектер: жапырақтар, дисктер, мүйіздер.

3.Талшықтар- бір бағытта ғана созылған және басқа екі бағыттарда анағұрлым кіші өлшемге ие бөлшектер: инелер, жіптер және минералды талшықтар.

Бөлшектер формасы алыну жолына және материалға байланысты болады. Мысалы, будың конденсациялануы нәтижесінде түзілетіндері әдетте сферикалық формаға ие болады.

Аэрозоль структурасы (құрылысы)

Аэрозоль бөлшектері өзінен өзі өмір сүруі мүмкін немесе тізбекке бірігуі мүмкін, олар агломерат немесе флокула деп аталады. Олар әдетте берік түтіндерде орналасқан жоғары зарядталған ұсақ бөлшектерден түзіледі. Аэрозольдер, сондай-ақ тамшылардан тұруы мүмкін, олар газбен немесе тамшы бөлшектерден тұрады. Оның құрамында толықтырғыш болады. Осылай, аэрозольдегі бөлшектер тығыздығы ьастапқы зат тығыздығынан ерекшеленуі мүмкін.

Беттік қасиеттері

Аэрозольді бөлшектер, ұзақ өлшемдерге ие бола тұрып, дамыған беттік қабатқа ие, мұнда адсорбция, жану және т.б. химиялық реакциялар жүруі мүмкін.Үлкен беті гигроскопиялық немесе электр зарядтарымен әсерлесу қабілеті сияқты физикалық қасиеттерді негізге алады.

Аэрозольдердің оптикалық қасиеттері

Аэрозольдердің оптикалық қасиеттері лиозолдер оптикалық қасиеттеріндей заңдылықтарға бағынады, алайда аэрозольдерде тығыздықтағы үлкен айырмашылық есебінен айқын байқалады.

Аэрозольдер үшін жарықты жұту және шығару құбылыстары тән.

Шашыраған жарық интенсивтілігі J _p бізге белгілі Рэлей теңдеуімен анықталады:

           νV²                                                        n₁² –n₀ ²

 J _p =J₀  R ——, мұнда K=24π³ (————)

         λ⁴                                                        n₁² +2 n₀ ²

Бөлшектің сыну көрсеткіші n₁ ортаның сыну көрсеткішінен  n₀ анағұрлым үлкен болғандықтан, аэрозольдер үшін К шамасы лиозолдеріне қарағанда үлкен.

Рэлей теңдеуінен аэрозольдердің қызыл түстіден гөрі, көк және сары түсті жарықтарды көбірек шашыратады.Атмосфераның төменгі қабатында аэрозольді бөлшектердің көп болатынын ескерсек, не себептен таң атқанда және күн батқанда аспанның қызғылт түсті, ал күндіз көк болатынын түсінуге болады. Күн көкжиекке жақындағанда, оның сәулелері атмосфераның төменгі қабатынан (аэрозольдік бөлшектер көп бөлігі: шаң, түтін, тұман) өтеді де, жарық шашырап, бізге қызыл түсті жарық сәулелері жерге вертикаль бағытта түседі де, ауа қабатының аэрозольдік бөлшектерінің суммалық мөлшері аз болғандықтан тек қысқа толқынды жарық шашырап, аспанға көкшіл түс береді.

Кейбір металл немесе көмір бөлшектері жарықты жұтады. Түтіннің қара түсті болуы- түтін бөлшектерінің барлық көрінетін сәулелерді жұтылдыруынан. Ал ақ түсті түтіндер, керісінше, барлық көрінетін сәулелерді шашыратады.

 

Аэрозольдардың молекулалы-кинетикалық қасиеттері

Аэрозольдардың молекулалы-кинетикалық қасиеттері ерекшеліктері келесі шарттарға негізделген:

- дисперсиялы фазаның бөлшегінің аз концентрациясы, мысалы, егер алтын гидролінің 1 см³ 10¹⁶ бөлшегі болса, онда алтын аэрозолінің дәл осы көлемінде 10⁷ аз бөлшек болады.

- дисперциялы ортаның- ауаның аз тұтқырлығы, сондай-ақ бөлшектердің қозғалысы кезінде пайда болатын үйкеліс (В) кооэффицентінің аз болуы.

Дисперциялы ортаның тығыздығы аз болуы ρ _бөлшек >>ρ _ауа

Осының барлығы, лиозольдерге қарағанда, аэрозольдерге бөлшектердің қозғалуы анағұрлым интенсивті болуына әкеп соғады.

Ең қарапайым жағдай, аэрозоль жабық ыдыста (А-ни сырттан ауа кірмейтін) болғанда және бөлшектердің ρ тығыздығы мен τ радиусты сфералық формасы болуын қарастырамыз. Мұндай бөлшекке бір мезгілде кікелей төменге бағытталған ауырлық күші мен тіке қарама-қарсы бағытталған үйкеліс күші әсер етеді. Сонымен қатар, бөлшек соңы диффузияға әкелетін броун қозғалысында болады.

Аэрозольдерде седиментация мен диффузия процессінің санды бағасы үшін диффузияның меншікті ағымы i _диф  мен седиментацияның меншікті ағымының i _сед -шамалары, яғни лиозольдердің седиментальді тұрақтылығының байланысының мәнін қолдануға болады. (10.1 бөлім).

                      

                 kT  dv

i _диф  =-——*——  (9.4 бөлім)

        B   dx

 

                 kT  dv

i _диф  =-——*——  (10.7 бөлім)

        B   dx

 

Қандай ағым тиімдірек екенін анықтау олардың қатынастары қарастырады:

 

 

 i _сед           4πτ³ (ρ-ρ₀ )gv

—— =———————.

                         dv

      i _диф    3kT ——

                         dx

 

 

Бұл теңдеуде (ρ-ρ₀ )>>0. Сонымен қатар қатынас мәні бөлшектер мөлшерімен анықталады.

Егер τ>1 мкм. Болса, онда i _сед >> i _диф  ,яғни сериментация тез жүріп, бөлшектер ыдыс түбіне шөгеді.