Зависимость скорости коагуляции от увеличенности концентрации аэрозоля

Бастапқы есептелген концентрациясы 1 см^3	Аэрозольдердің концентрациясын екі есе азайтқаннан кейінгі концентрация
10^12	Секунд, мөлшері
10^10	15-30с
10^8	30 мин
10^6	Бірнеше тәулік

Аэрозольдердің коагуляциялануына келесі факторлар әсер етеді:

-бөлшек формалрының диаметрінің төмен болуы.

-колидисперстілігі

-қарама-қарсы зарядталған бөлшектердің болуы.

-конвекциондық ағым, механикалық араласу, ультрадыбыстық тербелістер.

 

Аэрозольдерді бұзу әдістері.

Аэрозольдер агрегативті тұрақтыз болса да, оларды бұзу проблемасы өте күрделі пробема Аэрозольдерді бұзу қажеттілігін тудыратын негізгі проблемалар:

       -атмосферадағы өндірістік зиянды аэрозольдерді тазарту.

       -өндірістік түтіндерден бағалы өнімдерді сүзіп алу.

       -жаңбырды жасанды жолмен жауғызу немесе бұлттар мен тұмандарды сейілту.

        Аэрозольдерді келесі жолдармен бұзуға болады:

       -ауа ағысы әсерімен немесе аттас зарядталған бөлшектер арқылы.

       -седиментация

       -ыдыс қабырғаларына диффузиялануы

       -коагуляция

       -дисперсті фаза бөлшектерін буландыру

       Ең ежелгі тазарту құрылғысына түтін мұржасын алуға болады. Зиянды аэрозольдерді, атмосфераның жоғарғы қабатына жіберіледі. Себебі кейбір химиялық қосылыстар атмосфераның жоғарғы қабаттарында күн сәулесі әсерінен және әр түрлі реакциялар нәтижесінде зияны аздау заттарға айналады. (Мысалы, норильскідегі таулы-металлургия комбинатының үш каналды мұржасының биіктігі -420м)

       Бірақ қазіргі кезде түтінді қалдықтар алдын ала тазартуды қажет етеді. Аэрозольдерді бұзудың түрлі әдістері бар, олардың барлығы да 2 сатыдан тұрады:

       -біріншісі-дисперсті бөлшектері сүзіп алу, оларды газдан бөліп алу.

       -екіншісі-бөлшектердің газды ортаға қайта түсуін болдырмау.

 

 

 

                        Аэрозольді өнімдердің артықшылықтары.

 

1. Препартты ұсақ дисперсті күйге өткізу қысылған пропелменттің потенциалды энергиясы есебінен жүреді және басқа бір құрылғыларды қолднуды қажет етпейді.

       2. Аэрозоль алу үшін қандай да бір насдка қажет емес.

       3. Диспергация әсідісімен көп мөлшерде ұсақ дисперсті аэрозоль алуға болады.

       4. Тұман түзілу режимі тұрақты

       5. Тозаңданатын заттың қажет мөлшерін алдын ала белгілеп алуға болады.

       6. Бөлшек мөлшерін белгілеп алуға болады.

       7. Аэрозольдердің полидисперстілік дәрежесі аз

       8. Барлық бөлшектердің химиялық құрамы бірдей болады.

       9. Тозаңданатын препарат стерильді болады.

       10. Қаптамадағы препарат ауамен әрекеттеспейді, сол себепті аэрозоль тұрақты сақталады.

       11. Автоматты жабылатын, қақпағы аэрозоольдердің жоғалуымен сақталды.

       12. Өнім қолдануға үнемі дайын болады.

       13. Өнім қаптамасы компактылы болады. Оны жеке және коллективті қолдануға болады.

       Алғашқы аэрозольді өнімдер ХХ ғ 30 жылдары Еуропада пайда болған.

 

Аэрозольдерді практикада қолдану.

Аэрозольдердің эффектифтіліктері жоғары болғандықтан, олар кең қолданылады.

Аэрозольдердің қолданылатын салалары:

-әртүрлі техника облыстары (әскери және космостық техникада);

-ауыл шаруашылығы;

-денсаулық сақтауда;

-метеорологияда;

-тұрмыста және т.б.

Қазіргі кезде 300-ден аса аэрозольді өнімдер шығарылады.

Бірінші топ: тұрмыстық химия тауарлары 

-күйеге қарсы препараттар.

-үй, жануарларын емдейтін инсектицидтер.

-өсімдіктерді зиянкестіктерден қорғайтын өнімдер.

-лактар мен бояулар.

-ауаны тазартқыштар.

-тазалағыш және полировка жасайтын тауарлар.

Екінші топ: парфюмерлі-косметикалық өнімдер.

-Шаш күтіміне арналған тауарлар.

-қырынуға арналған гельдер мен көбіктер.

-қол және аяқ күтіміне арналған кремдер.

-күнге күюге қарсы кремдер, майлар.

-Дезодоронттар.

-Духи, одеколондар, иіс сулар.

Үшінші топ: техникалық аэрозольдер

-техникалық майлар.

-коррозияға қарсы.

-қорғағыш пленкалар.

-құрғақ смазкалар.

Бесінші топ: Тағамдық аэрозольдер

 

Тағамдық аэрозольдер

Алғашқы тағам өнімдік баллондар 1947ж АҚШ-та пайда болды. Олардың ішінде торттар мен тәтті нандарға арналған кремдер болған. Олар тек ресторандарда ғана қолданылған, таусылған соң қайта толтыруға берілген.

Аэрозольді өнімдерді көптеп шығару тек 1958 жылдан басталды.

Тағамдық аэрозольді өнімдерді үш негізгі топтарға бөлуге болады:

- төменгі температурада сақтауды қажет ететін өнімдер;

- жылумен өңделетін өнімдер;

- жылумен қайта өңделмейтін өнімдер.

Тағамдық аэрозольді өнімнің үш түрі бар:кремдер, сұйықтықтар, пасталар.Аэрозольді қораптарда салаттың дәмдеуіштерін, балқытылған ірімшік, шырындар, майонез, қызанақ шырыны, 30%-тік майлы сүттерді сатып алуға болады.

Тағамдық аэрозоль өнеркәсібінің өсуі мыналармен түсіндіріледі:

- ерекшеленген ыдыс түрлері;

- жаңа пропеллент шығарумен;

- толықтыру технологиясының дамуымен.

Тағамдық аэрозольді өнімдердің ерекшеліктері:

- қолдануға ыңғайлылығы;

- уақыттың үнемделуі;

- азық қолдануға дайын етіп және бірдей қаптамада шығарылады;

- өнімнің жоғалуы байқалмайды;

- ылғалдылық жоғалмайды және қаптамаға да енбейді;

- қош иісі сақталады;

- өнімдер стерильді түрде сақталады.

 

Коллоидты epтінділердің тұрақтылығы

Коллоидты жүйелердің тұрақтылық түрлері

 

 

  Коллоидты ерiтiндiлердiң тұрақтылығына олардың өз диcпеpcтiлiгiн, құрылымын, күйiн yaқыт бойынша өзrертпей бiр қалыпты сақтауы жатады.

Кәдiмгi ерiтiндiлерге қарағанда коллоидты ерiтiндiлердегi еpiген бөлшектер iрiлеу болып келетіндігі белгiлi. Ендеше, бұлардың ayыpлық күшi әсерінен тұнбаға шөкпеуiне нендей күш себепшi болып отыр.

Mіне, бұл cұpaққа, ғалым Н.П.Песков (1920), Мына түсініктемелер жасады

 

Коллоидты ерiтiндiлердiң тұpaқтылығына басты әсер ететін екі күш бар. Олардың бiрi еpiген бөлшектердiң ерiтiндi бойында бағыт-бағдарсыз броундық, қозғалысы. Бұл кинетикалық немесе седиментациялық тұpaқтылық деп аталады.

Екінші коллоидты бөлшектердiң өз құpылымы, дис­пepcтiлiгiн өзгертпей сақтауы. Бұл құрылымдық немесе aгpегативтi тұрақтылық деп aтaйaды.

Aгpегативтi тұрақтылыққа не коллоидты ерiтiндiлердi термодинамикалық тұрақты және термодинамикалық тұрғыда тұрақсыз деп екі түрге бөлeдi.

Темодинамикалық тұрақтылық коллоидты еpiтiнділер лио­фильдi зольдер деп аталынып, олардың коллоидты бөлшектері еріткіш бойына сырттан күш жұмсамай ақ көшеді. Мысалы, шaйыpлар, майлар т.б. заттар.

Атaлған зольдер түзiлy барысында Гиббс энергияcының өзгеріс шамасы теpic мәнге ие, яғни ∆G < о. Сондықтан, мұндай жүйелерді термодинамикалық тұрақты лиофильдi зoльдер қатарына жатқызады. Ал бiз, сырттан күш жұмсап, өзiмiз ұнтақтап немесе iрiлендiрiп алатын коллоидты жүйелерімізде ∆G > о болғандықтан, oлaр термодинамика­лық тұpғыдa тұpaқсыз лиофобты зольдер тобына жатқызылады. Соңғы атaлған жүйелерге өз күйiн сақтап қалатындай тұpaқтылық беру үшiн, түрлi iс-шаралар жүзеге асырылады. Коллоидты ерiтiндiлердегi бөлшектөр өз құрылымын сақтап aгpегативтi тұрақтылыққа ие болу үшiн мына факторларға баса назар аударылады.

1. Термодинамикалық факторлар:

1.1. Коллоидты бөлшектiң бетiнде электр зарядының болуы;

1.2. Коллоидты бөлшектердiң адсорбциялық – сольваттық қабатпен қаnталуы;

1.3. Бөлшектердiң ретсiз броундық қозғалысқа ұмтылуы- энтропиялық фактор.

 

2. Кинетикалық факторлар:

2.1. Жүйе тұтқырлығын өзгерту арқылы дисперстi фаза және дисперсионды   

   орта тығыздығын реттейтін гидродинамикалық әсерді ескеру;

2.2. Коллоидты бөлшек бетiне арнайы беттiк белсенділікке ие (поверхностное активные) зат молекула­лары apқылы серпiмдiлiкке және механикалық беріктілікке ие қорғауыш қабаттар түзiлyiн ескеру.

Бiр қapaғанда 1.2 және 2.2 әсерлерi ұқсас көрінуі мүмкін.

 

   Агрегативтi тұpaқтылық беретiн 1.2 - әcеp коллоидты бөлшекке адсорбциаланған иондардың ерiткiш молекулала­рымен сольваттануы арқылы түзілетін қабат. Ал 2.2 түрдегi әсер сырттан коллоидты жүйеге қосымша қосылатын беттiк белсенділікке ие заттар, яғни стабилизаторлар қосу apқылы қоpғауыш қабатының түзiлyi.

Мысалы, кремний диоксидiнiң зольiн тұpaқтaндыpy үшiн желатина ерітіндісін қосады. Коллоидты бөлшектер бетi - ­coңғы зат түзeтiн қабықшамен қапталады. Бұл қабықшалар қалындығы 1 нм, яғни мономолекулалық қалыңдыққа сәйкес келедi. Осындай түрдегi қабықшалар коллоидты бөлшектердiң бiр-бiрiне қосылып кетпeyiне себепшi болады.

Р.3игмонди деген ғaлым осы тaқылеттес заттардың коллоидты бөлшектердi қабықша түзiп қopғауын санды тұрғыда сипаттау үшiн "алтын саны" деген көрсеткiш енгiздi.

Aлтын ұнтағынан түзілген коллоидты ерітіндінің түсі қызғылт болып келедi. Коллоидты жүйеде аздaған өзгерiс болса әлгi золь лезде ауа көк түске боялады, яғни өте се­зiмтал.

Міне осындай қорғауыш қабат түзетiн қасиетке ие зат­тардың зольдердi қopғay қабiлетiн aнықтауға алтын ұнтағынан түзiлген золь пайдаланады.

 

Алтынның қызыл түсті 10 мл зольіне 1 мл 10% ас тұзы ерiтiндiciн құйғанда, oны ұйытпай, яғни ауа көк түске өткізбей қоpғaп тұратын, қоpғауыш қабат (пленка) түзетiн заттың ең аз шамасы (мг) сол заттың алтын саны      деп аталады.

 

Алтын санының шамасы неғұрлым аз болғaн сайын, ол зат coғұрлым жақсы қоpғауыш қабілетке ие екендігін көрсетедi. Атaлған заттар қатарына крахмал, гемоглобин желатина сияқты көптеген дүниеліктер жатады.

Мысалы, желатинаның алтын саны 0,01 мr -ғa тең болса, крахмал үшiн бұл көрсеткiш 20 -га теңеледі.

Коллоидты ерiтiндiлердiң өз тұpaқтылығын сақтауында қоpғауыш заттардың алар орны ерекше. Мысалы, адам бойындағы қан құрамында нашар еритiн кальций фосфаты, карбонатты коллоидты бөлшектер түрiнде ұшырасады. Осы

сияқты бөлшектердiң сырты белоктық немесе осы тұpғыдағы заттармен қапталып келедi. Кейбiр науқасқа шалдыққан кезде адам қанының құрамында қорғауыш қабықша түзетiн заттар азаяды да, әлгiдей тұздар өзара бiрiгiп тұнбаға шөгеді. Осының салдарынан буын-буында, бүйректе, бауырда тас тәрiздес шөгінділер пайда бодады. Көп жағдайларда қолданыс табатын-колларгон, протаргол ­сияқты дәрi-дәрмектердің қорғауыш қабат түзетiн қасиеттерi бар.

Сонымен, коллоидты ерiтiндiлердiң өз куйiн сол қалпында caқтayын сипаттайтын көрсеткіштер қатарына олардың кинетuкалық және агрегативті немесе құрылымдық тұрақтылықтары жатады.

   Аталған көрсеткiштердiң өзара, кейде бiр-бiрiне қарсы әсері барын да ескерген жөн.

  Мысалы, кез-келген сұйыққа жылу түрінде энергия бе­рiлсе, ол осы жүйе бөлшектерінің қозғалысын арттырады, яғни температурасын жoғарылатады. Қозғалыс артуы нәтижесiнде бөлшектердiң өзара coқтығысуы жиiлейдi. Өзара coқтығысқан бөлшектер қосылып, iрiленуi ықтимал. Соңғы жағдай бөлшектердің құрылымы өзгергенiн, яғни аг­регативтi тұрақтылықтың төмендегеніне сәйкес келедi. Ірiленген бөлшектер ауырлық күшiнiң әсерінен ыдыс түбiне шөге бастайды.

  Көптеген коллоидты ерiтiндiлердiң қыздыру барысында лайланып тұрақсыз күйге көшетіндігін жиi ұшырастыруға болады.

Коллоидты ерітінділердің кинетикалық

тұрактылығы

 

    Физика курсынан мынадай жайттар белгілі. Егер, тұтқырлығы η- га тең сұйық бойында радиусы r - ге тең шар тәрiздес бөлшектер ерiтiлген болса, онда oлар өз ауырлық күшiнiң әсерінен, шөгу барысында, сұйық бойынан F -ке тең қарсы кедергі күшін сезінеді, яғни:

Ғ= 6 π rη Э

 

Агрегативтi немесе құрылымдық тұрақтылық

    Коллоидты ерiтiндiлер тұрақтылығын сипаттауда жоғарыда атап өткенiмiздей, ерiтiлген зат бөлшектерiнiң iрiлi - ұcaқтығы, яғни дисперстiлiгi, басты көрсеткiш болып табылатындығына көз жеткiздiк.

   Epiтінді бойындағы бөлшектердiң өзара соқтығысу барысында бiрiгiп, iрiленiп дисперстiлiктi өзгертуi – коллоидты жүйенiң агрегативтiк тұрақтылығының кемігендігін айғақтайды. Коллоидты бөлшектер өзара бiрiгуi үшiн мицелла құрамындағы "коллоидты бөлшек" немесе "гранула"

потенциaлы нольге теңелуi тиiс. Бұл потенциал - дзета потенциал немесе электрокинетикалық потенциал eкендігі белгiлi. Демек, коллоидты бөлшектерге агрегативтi тұрақтылық беретiн күш төркiнiнiң бiрi оның дзета потенциалының болуы. Аталған шама нольге теңелгенде, яғни изоэлектрлiк жағдай кезiнде бөлшектер бiр-бiрiне мейлiнше жақындап бiрiге алады деп қабылданады. Алайда, кейде дзе­тта потенциал нольге теңелгенiмен, коллоидты жүйелер өз тұрақтылығын сақтап қалған жағдайлар жиi ұшырасады. Бұл құбылысты оқымыстылар агрегат пен ядроға тартылған

иондардың сольваттану қабатын түзумен байланыстырады.

Коллоидты бөлшек бойындағы қoc иондық қабаттың сығылуы- оның сольваттану дәрежесiнiң кемуіне әкелiп соқтырады. Сольваттанған иондар шамасының кемуі соль­ваттану қабатын да жұқартады.

  Ал сольваттану қабаты коллоидты ерiтiндiлер тұpaқтылығын анықтауда басты көрсеткiштерiнiң бiрi болып саналатынын мына шамалардан аңғаруға болады.

Тұрақтылығы жоғары зольдерде сольваттық қабат қалыңдығы - lO^-8 м және одан жоғары. Дзета потенциалы нольге тең коллоидты бөлшектерде сольваттық қабат қалыңдығы - lO^-8 м -ғана және бұл жүйелер ылғи да тұрақсыз болып келедi.

Сонымен, коллоидты жүйелерге құрылымдық немесе аг­регативтi тұрақтылыққа негiз болатын күштер қaтapына олардың дзета потенциалы және сольваттық қабатының болуы жатқызылады.

Коллоuдты ерiтiндi бөлшектерiнің құрылымын өзгертiп, өзара бiрiгiп, iрiленуi нәтuжесiнде тұнбаға көшуi - олардың коагуляциясы ұюы деп аталады.

Ерiтiлген бөлшектер сұйық күйiнде болып, олар сұйық бойында бiрiгiп, iрiленсе - коалесценцuя деп аталынады.

Осмостық қысым

Коллоидты ерітінділерге нағыз ерітіндідегідей осмостық қысым тән. Ол да газ қысымы секілді ерітіндінің коллигативті (біріккен, орташа) қасиеті екен, яғни ол тек еркін қозғалатын коллоидты бөлшектерге ғана тәуелді. Егер коллоидты бөлшектердің көлемі мен массасының нағыз ерітінділердегі молекула көлемі мен массасынан үлкен екенін ескерсе, онда бірдей көлемдік концентрациядағы коллоидты және нағыз ерітінділерді алып, белгілі бір көлеміндегі коллоидты бөлшекті және молекуланы салыстырғанда, коллоидты бөлшектер аз болады. Мінеки, сондықтан да бірдей концентрацикдағы коллоидты ерітіндінің осмостық қысымы нағыз ерітіндімен салыстырғанда аз болады. Мысалы, массалық концентрациясы 10 г/л болатын алтын золінің осмостық кысымы 45 Па, ал осындай концентрациядағы сахароза ерітіндісінің осмостық қысымы 7250 Па. Сондай-ақ, гидрофобты коллоидты ерітіндідегі өлшенетін осмос қысымының бір бөлігі қосымша электролиттердің кездесуімен байланысты болады.

Доллоидты ерітінділер нағыз ерітінділерге өте ұқсас болғандықтан, оған Вант-Гофф формуласын қолдануға болады:

ПV= nRТ немесе П = nRТ/V        (1)

мұндағы П – зольдің осмостық қысымы; n – коллоидты бөлшектердің мольдік өлшемі; V – зольдің көлемі. Коллоидты бөлшектің мольдік өлшемі деп Авогадро саны қабылданады.

Егер берілген зольде v коллоидты бөлшек болса, онда 1 мольде N_А бөлшек бар. ескерсек, (1) теңдеу:

болады.

Коллоидты ерітінділердің бәрі дерлік өте теменгі бу серпімділікпен сипатталып, қайнау температурасы мен қату (кристалдану) температуралары төменгі мәнге, кейде мүлдем өлшеуге келе бермейтін шамаға ғана өзгереді. Мысалы, бөлщек өлшемі 4 нм, концентрациясы 0,001% алтын золінің қату температурасы 0,000 004°-қа ғана төмендейді екен.

Осмостық қысым (П) берілген бірлік көлемдегі бөлшек саны (n) мен коллоидты бөлшектердің орташа радиусы (r) арасындағы белгілі бір байланысты табуға септеседі, Ұсақталған заттың бірлік көлемдегі массасы:

мұндағы d – ерітінді тығыздығы. Осы тендеуге негіздей, бірдей температура мен дисперстік ортадағы екі дисперсті системаға арнап, келесі өрнекті жазуға болады:

 немесе  

бұдан

мұндағы D₁ дәне D₂ – бірінші және екінші зольдің дисперстік дәрежелері.

Демек, коллоидты ерітінділердің осмостық қысымы, олардағы бөлшек радиусының кубына кері пропорционалды да, дисперстік дәрежесінің кубына тура пропорционалды екен.

 

Сұйытылған өрітінділердің осмос қысымы

Өзімізге таныс қанттың судағы ерітіндісін дайындайық та, оны арнаулы ыдысқа құялық. ЬІдыстың бір жаны жартылай өткізгіштіу қасиеті бар мембрана болсын. Бұл жерде су молекулаларының диффузия жасауға мүмкіндігі бар болсын да, ал қант молекулалары мембранадан өте алмасын. Егер, осы ыдысты таза суға батыратын болсақ, қант молеқулалары таза суға қарайконцещрацияны теңелдіру мақсатында ұмтылып мембрана бетіне қысым туындатады. Дәл осындай қысыммен таза судан су молекулалары ішкі ерітіндіге ұмтылады. Міне осындай қысым осмос қысымы деп аталады. Осмос қысымының еріген зат концентрациясымен байланысы төмендегідей болады:                                         

мұндағы Р – осмос қысымының шамасы;

С – ерітіндінің молярлы концентрациясы;

R – универсалды газ тұрақтысы;

Т – термодинамикалық температура.

Бұл заң Вант-Гоффтың осмос заңы деп те аталады.

Осмос қысымының мәні концентрацияға көп байланысты. Мысалы, 14°С-де қанттың 1% ертндісінің осмос қысымы 0,7 атм. болса, 4% ерітіндісі үшін бұл шама 2,7 атм. құрайды.

 

Осмостық қысым - ді мына теңдеу арқылы табуға болады:

бұл жерде - еріген заттың массасы;

                     – бөлшек массасы;

                    - жүйе көлемі;

                   - Авогадро саны;

                   - абсолют температура;

                   - сндық концентрация.

Бұл теңдеу шын ерітінділердің осмостық қысымы үшін Вант-Гофф теңдеуіне ұқсас.

бұл жерде - 1 моль еріген заттың массасы;

                     – таразылық концентрация;

 

Нағыз ерітінділерге жарамды молекулалы кинетикалық теңдеулер, коллоидты ерітінділерге де қолданымды, айырмашылығы заттың мольдік массасы бөлшек массасымен алмастырылады.

Нағыз ерітінділермен салыстырғанда лиозолдер осмостық қысымының ерекшелігі болып оның аз мәні және тұрақсыздығы. Лизолдер осмостық қысымының төмен болуы келесі түсінікемеден түсінікті болады.

Бірдей температурада болатын осмостық қысым және жағдайдағы екі жүйе үшін, мына теңдеуді келтіруге болады.

 (ІІІ, 26)

 (ІІІ, 27)

(ІІІ) (26) теңдеуінің (ІІІ) (27) теңдеуіне қатынасы мынаны біреді:

 (ІІІ, 28)

Бұл теңдеуден көрініп тұрғандай дисперсті жүйенің осмостық қысымы сандық концентрациямен анықталады және бөлшектің табиғаты мен өлшеміне байланысты емес. Сонымен бірге бұл теңдеу кез келген коллоидты жүйенің аз осмостық қысымын түсіндіреді, яғни бірдей мөлшерлік концентрацияға коллоидты бөлшектердің үлкен массасына ие болғандықтан, коллоидты жүйенің сандық концентрациясы нағыз ерітінділернікіне қарағанда анағұрлым аз болады.

Лизолдердегі тым аз осмостық қысымының себебі Томас Грэмның қателігі болды, ол коллоидты жүйлерде мүлдем осмостық қысым болмайды деп есептеді.

Лиозолдер осмостық қысымымен екінші ерекшелігі оның тұрақсыздығы коллоидты жүйелерге тән агрегация құбылысымен түсіндіріледі.

Бірдей дисперсті фазалы, бірдей табиғатты, бірдей мөлшерлік концентрациялы екі коллоидты жүйе үшін мына теңдеуді келтіруге болады.

(ІІІ, 29)

бұл жерде - 1 ші және 2 ші жүйе бөлшектерінің радиусы;

                     – дисперст фаза тығыздығы;

Бұл теңдеуден белгілі болатыны бөлшектің аз да болса, радиусының өзгеруі осмостық қысымының үлкен өзгеруіне алып келеді. Яғни, жүйе бөлшектері орташа радиусының жоғарылауымен, олардың жабысуы және агрегаттар түзілуі нәтижесінде осмостық қысым төмендеуі керек. Керісінше, агрегаттардың біріншілік бөлшектерге ыдырауы нәтижесінде осмостық қысым жоғарылауы керек. Өйткені коллоидты жүйелердегі агрегация және дезагрегация құбылыстары кейде өте әлсіз сыртқы әсер нәтижесінде жүзеге асуы мүмкін.

Лиозолдер осмостық қысымының аз болуы және тұрақсыздығы, осмометрия және де эбулиоскопия және криоскопия сандық концентрация немесе коллоидты бөлшектер өлшемін анықтауда қолданылмауының себебі болып табылады. Сонымен қатар лиозолдерде электролиттердің болмауы да осыған себеб болады. Лиозолдерді тазалауда, мысалы диализбен, бөгде электролиттермен қоса стабилиздеуші электролитте жойылуы мүмкін, бұл жүйе агрегатты тұрақтылығының бұзылуына, бөлшектердің іріленіп, сәйкесінше осмостық қысымның қате мәндерінің алынуына алып келеді.

Сонымен бірге осмометрлік анықтаулар нәтижесіне мембрандық тепе-теңдік немесе Доннан тепе-теңдігі әсер етеді. Бұл тепе-теңдік осмостық ұяшық және сыртқы ерітіндідегі иондардың таралуы нәтижесінде орнайды.

Алайда осмометрия жоғары молекулалы заттардың мөлшерін анықтауда қолданымды. Себебі, жоғары молекулалы заттардың ерітінділері үлкен концентрацияларда алынуы мүмкін, және де агрегатты тұрақты, тазалау операциясын жақсы көтереді.

Электрокинетикалық құбылыстар. Электрокинетикалық потенцияға әсер етуші факторлар

 Коллоидтық жүйелерде, әcipece диcnерсиялық орта су болып келген жағдайдағы коллоидтық жүйелерде диcnерстiк фаза бөлшектерiнiң беттерiнде болатын зарядтардың маңызы зор. Сол себеnтi бұл тарауда диcnеpcтiк фаза қатты, ал дисперсиялық орта cұйық болып келетiн коллоидтық жүйелердiң электрлiк қасиеттерiмен танысамыз. Бұл тарауда бөлшек беттерiнде зарядтардың пайда болу себептерiн, қос электрлiк қабаттың құрылысын және электр өрiсiнің әcepiнен диcперcтiк бөлшектерде болатын құбылыстарды құрастырамыз.

Электрокинетикалық құбылыстар

 

     Дисперстiк жүйелердегi бөлшектердiң зарядтарының болуын алғаш рет Москва университетiнiң профессоры Ф.Ф. Рейсс 1808 ж. ашқан болатын. Ол 4.1 – суретте керсетiлгендей ылғалды топырақа /батпаққа/ сумен толтырылғaн шыны түтiкшелердi батырып, олаpға электродтаpға потенциал айырмасын туғызғанда болатын құбылыстарды байқады. Бұнда Ф.Ф. Рейсс электр өpiciн туғызғaн кезде судың оң полюстi электрод тұғaн жағы ылайланып, ал судың тepic полюcтi электрод тұpған жерi тұнық күйiндегi қалатынын байқады. Бұл тәжiрибе топырақтың оң полюcтi электродқа тасымалданатынын көрсетедi. Кейiнгi зерттеулердiң нәтижесiнде бөлшектер электр өpiсінің әcepiмен бiр қалыпты тұpaқты жылдамдықпен тасымалданатыны дәлелдендi. Көптеген тәжрибелердiң нәтижесiнде бөлшектердiң жылдамдығы потенциалдар айырмасы және дисперсиялық орта тұрақтылығы артқан сайын өсетiндiгi, ал ортанның тұтқырлығы өскен сайын оның кемитiндiгi белгiлi болды. Miнe осыны - электр өрiсiнде дисперcтiк бөлшектердiң тасымалдануын электрофорез деп атайды /кейде оны катоферез деп те атайды/. Егер U терiздi түтiкшелердің opтaңғы иiнiн жұқа кварц құмын салып толтырып, oғaн да электр өpiciн туғызатын болсақ, онда - түтiкшенiң тepic электрод тұpғaн бөлiгiндегi су белгiлi бiр деңгейге көтерiлетiнiн байқауғa болады /4.2. сурет/. Бұл тәжiрибенi де алғaш рет Ф.Ф. Рейсс жасағaн. Тәжрибедегi кварцтiк құм yaқ тeciктi диафрагма ролiн aтқаpaды.

 

                   

 

                           4,1 –сурет                          4,2 - сурет

 

           Электрфорез    құбылысындaғы сияқты, осы айтылған 

тәжрибедегi тасымалданған cұйық белгiлi бiр жылдамдықпен қозraлады екен 

және тасымалданғaн сұйықтың мөлшері потенциалдар айырмасы мен ортаның диэлектрлiк өтiмдiлiгiне тура, ал opтaның тұрақтылығына кepi пропорционал екен. Бұл құбылысты, яғни электр өрiсiндегi сұйықтың белгiлi бiр электродқа тасымалдануын электросмос деп атайды /кейде оны электрендоосмос деп те атайды/. 1852 ж. Т.Видеман электросмос құбылысын caндық түрде зерттедi. Ол yaқ тeciктi диафрагмадан өтетін сұйықтың мөлшерiнiң ток күшiне байаныcтыlлығын, ал ток күшi тұpaқты болrанда диафрагманың қалыңдығына байланыссыз eкенін көрсеттi.

Сонымен Ф.Ф.Рейсс жoғарыда айтылған тәжрибелердiң көмегімен бұрын белriсiз eкі құбылысты /электросмос және электрфорез/ ашты. '

  Ф.Ф.Рейсс байқаған бұл құбылыстардың себеnтерi бiрдей екен, ол дисперстiк жүйедегi cұйық /ортa/ және қaтты /бөлшек/ фазалардың әртурлi зарядта болуынан екен. Электрфорез кезiнде электр өpiciнің әcepiнен шамасы өте кiшкентай болғандықтан дисперстiк фазаның бөлшектерi оң электродқа тасымалданады. Ал элекфосмос кезiнде квapцтық құмның бөлшектерi ipi болғандықан электр өpici нәтижесiнде капиллярлар арқылы тepic элетродқа оң зарядтaлған cұйықтық тасымалданады.

     Кейiнiрек келе электрфорез және электросмос құбылыстарына қapaмa - қapcы eкі құбылыс байқалды. 1859 Ж. Квинке yaқ тeciгi бар диафрагама арқылы сұйықтықты қысыммен өткiзгенде, диафрагманың eкі жағындағы электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын байқалды. Квинке пайда болғaн электрлiк қозғаушы куштiң /эқ.К/ диафрагманың қалындығы мен ауданына      және өткен сұйықтықтың мөлшерiне байланыссыз, тек сұйықтықтың

ағызатын қысымға байланыстылығын aнықтады. Нeғұрлым қысым көп болса, coғyрлым эк.К көп болады. Квинке ашқан электросмосқа қapaмa-қapcы болатын бұл құбылысты aғy потенциалы немесе Квинке эффектiсi деп атайды. Квинкенiң аспабының cұлбасы 4.3 ­суретте көрсетiлген.

Электрфорезге қapaмa-қapcы құбылысты, 1878 ж. Дорн байқады. Ол диcnерстiк фазаның бөлшектерi диcnерсиялық ортада тұнғанда /шөккенде/, мысалы құм суда шөккенде, сәл шөккен бөлшектердiң әртүрлi деңгейлерiнде орналақан электродтар арасында потенциалдар айырмасының болатынын көpceттi.

Бұл құбылыс Дорн эффектiсi немесе шегу /тұну/ потенциалы деп аталады. міне осы құбылыстарды, - иә электр өpiciнің әcepiнен иә фазалардың қозғaлысынан электр өpiciнің туатынын байқауra болатындықтан электркинетикалық құбылыстар деп атайды.

 

                      

                                          

 

                             4,3 – сурет. Квинке тәжірибесінің сұлбасы                 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                       

                                                                                                                                                                                                

 

                                      4,4 – сурет Дорн тәжірибесінің сұлбасы

 

Электркинетикалық құбылыстарды 2 топқа бөлуге болады:

1. Бiрiншi тектi электркинетикалық құбылыстар:  оған электрофорез

бен электросмос жатады. Бұл құбылыстар кезiнде электр өрiсiнің әcepiнен фазалардың қозrалысын байқаймыз.

2. Екiнші тeктi электркинетикалық құбылыстар: бұған седиментациалық потенциал / Дорн эффектiсi/ мен aғy потенциалы жатады, /Квинке эффектісі / Бұл құбылыстар кезінде амалсыз қозғалатын фазалардың нәтижесiнде потенциалдар айырмасы пайда болатынын байқауға болады.

 

Иондарға ыдырау нәтижесінде зарядтың пайда болуы

 

 

Қос электрлiк қабаттың иондаpғa ыдырау жолымен түзiлуiн судағы кремний қoc тотығын зольдерlндегi қос электрлiк қабаттың пайда болуы арқылы түсiндiруге болады. Si0₂ бөлшектерiнiң бетiндеri молекулалар сумен әрекеттесудiң нәтижесiнде гидраттанып кремний қышқылын түзедi. Ал диссоциациаланып иондарғa ыдырайды:.

Н₂ SiOз  2Н⁺ + SiO₃^2-

 

 Осының нәтижесiнде SiO_з^2-. иондары бөлшвктiң бетiнде қалатындықтан бөлшек тepic зарядталады да, ал сутек ионы ертiндiге өтеді. Оның сұлбасын былай көрсетуге болады (4.5 суретте). ­

    Әрине Н₂ SiOз дисоциаланғандағы беттеri молекулалардың бәрi бiрдей иондаpға ыдырамауы мүмкін, бұл айтылған құбылыстардың мәнін өзгертпейді.

Осы қарастырылып отырылған жағдайда барлық комплексіміз электр бейтарапты болады.

Дәл осы сияқты алтынның зольiн Бредиг тәсiлiмен алғанда да, ондағы иондардың болуын былайша көрсетуге болады:

 

 

HAuCI    Н⁺ 'AuCI2

 

1. Бiрiншi тект; электркинетикаЛЫJ( J(~былыстар: OraH электрофорез бен электРосмос жатады. Б~л J(~ылыстар кезiнде электр epiciHil1 ecepiHeH фазалаРДЫI1 J(озrалысын баЙJ(аймыз. 2. ЕкiНШi Teктi электркинетикаЛЫJ( J(~былыстар:б~rан седиментациа­ ЛЫJ(потенциал 'Дорн эффектiсil мен ary потенциалы жатады, 4.4 _ сурет. Дорн тежрибесiнll1 IКвинке эффектiсil.          с~лбасы Б~л J(~былыстар кеЗiНДе амалсыз J(озrалатын фазалаРДЫI1 нетижесiнде потенциалдар айырмасы пайда болатынын баЙJ(ауrа болады. )f<orарыда айтыЛfaН терт твжрибедвн коллоидтьщ белшектердil1 заряды болатынын баЙl(аУfа болады. Ол эарядтар J(айдан пайда болады?-деген c~pal(Tap тууы MVMKiH. Ендl ocblraH жауап берейiк.