Коллоидты ерітінділер

Date: 2014-02-26; view: 2838.

Коллоидты ерітінділерді алу үшін екі әдіс қолданылады. Оның бірі дисперстеу әдісі, онда коллоид жасаймыз деген затты коллоид диірменінде, механикалық жолмен үгітеді, одан шыққан бөлшектің диаметрі 10нм дейін болады. Үгіту процесін жылдамдату, әрі толығырақ жүргізу үшін әртүрлі қоспалар қосады. Ондай қоспалар үгітілетін заттың бетінде адсорбцияланып оның беттік керілуін төмендетеді. Осының салдарынан заттың беріктігі төмендеп, оңай ұнтақталады. Екінші әдіс – конденсациялау әдісі, онда жек молекулаларды, атомдарды немесе иондарды керекті мөлшерлі агрегаттарға дейін біріктіреді. Олай жасау үшін белгілі жағдайда түрлі химиялық реакциялар жүргізеді. Мысалы: мышьяк қышқылы ерітіндісіне күкіртті сутек жіберсек:

2HasO₂ +3H₂S = As₂S₃ +6H₂O

Мышьяк сульфидінің коллоидты бөлшектерін алу үшін реакцияға қатысушы заттарды стехиометриялық мөлшерде алмау керек. Бұл кезде пайда болған күкіртті мышьяк тұнбаға түспейді, оның молекулаларының бірнешеуі бірігіп, ірі агрегат түзеді, ол агрегат золь түрінде ерітіндіде қалады; ол алтындай сары түсті мөлдір болады.

Бақылау сұрақтары:

1 Коллоидты химия пәні

2. Заттардың коллоидты күйі

3. Қатты дене беттерінің химиясы

4. Коллоидты ерітінділер

5. Дисперстік жүйелердің механикасы

Дәріс №

Тақырыбы : Беттік құбылыстар мен адсорбция. Беттік керілу

Дәрістің жоспары:

1. Беттік керілу , оны анықтау әдістері

2. Сұйықтардың беттік керілуі

3. Кристалды заттардың беттік керілуі

4. Беттік активті заттар түсінік

Дәрістің мақсаты:Беттік керілу ұғымымен таныстырып, сұйықтың беттік керілуі, бір компонентті жүйенің беттік керілу күшін анықтау тәсілдерімен таныстыру

Беттік керілу, оны анықтау әдістері физика курсында толық талданады. Сондықтан да бұл тарауда сұйықтар мен қатты денелерде кездесетіи беттік керілу туралы қысқаша қарастырамыз. Беттік керілу бетке перпендикуляр бағытта сұйық молекуласын ішке қарай тартатын ішкі қысым күшінің әсерінен пайда болатын құбылыс. Ішкі қысым молекулалық әрекеттесу күштің нәтижесінде пайда болатындықтан, оның мәні зат полюстігіне тәуелді, яғни берілген заттың полюстігі артқан сайын ішкі қысым да көбейеді. Мысалы, судың ішкі қысымы 14 800 атм., бензолдікі 3800 атм. Демек, бензолдан гөрі судың полюстігі артық.

Ішкі қысым сұйықтың беткі қабатына орналасқаң молекулаларды ішке тартады және сұйықтың беттік шамасын (ауданын) барынша азайтуға, кішірейтуге тырысады. Сұйықтың беттік мөлшерін азайтуға себепші болатын аралық шектің бірлік өлшеміндегі ұзындығына әсер етуші күшті беттік керілу күші немесе жай ғана беттік керілу дейді. Оның өлшем бірлігі – дин/см және бұл күш сұйық бетіне әрқашан перпендикуляр бағытталған. Сұйықтың беттік қабатын көбейту үшін ішкі қысыммен байланысқан кедергіні жеңуге бағытталған жұмыс жүрігізу керек. Мұндағы қайтымды және изотермалық процестің бірлік өлшеміндегі бетті тудыруға арналған жұмыс, осы беттің үлесті бос энергиясына тең және ол эрг/см²-пен өлшенеді. Ал, егер эрг-дин-см екенін еске алсақ, онда бір шаршы сантиметр бетті жасауға қажетті үлесті бос энергия шамасы осы беттегі беттік керілу күшіне теңеледі екен (дин/см). Олай болса, осы айтылғанға орай беттің үлесті бос энергиясы беттік керілуге тең; бұл екі шама да бір таңбамен (а) өрнектеледі. Ескерте кететін бір жай, беттік бос энергия системаның бір компоненті сұйық болғанда ғана беттік керілу күшіне теңеледі, яғни таза су, бензол, спирт, май сияқты жеке сұйықтардағы беттік бос энергияның шамасы оның беттік керілу күшіне тең екен.

Фазааралық шектің беткі қабатында бос энергияның артық болуын әр түрлі әдістер көмегімен дәлелдеуге болады. Мысалы, сұйық фазаның ішкі ортасына орналасқан молекуланың өзін қоршаған молекулалармен әрекеттесу күші орташа күшке айналады және ол күш өрісінің симметриялы болуына байланысты нөлге теңеледі. Газ бен сұйық фазаларының арасындағы шекті қабаттағы молекулалар газдан гөрі сұйық молекуласымен көбірек әрекет-тесетіндіктен, ондағы тең әсерлі күш сұйыққа қарай, яғни сұйық фазаның беткі қабатына перпендикуляр бағытталады. Көлем өзгеріссіз қалатын жағдайдағы беткі қабаттың ауданын көбейту молекулааралық ішкі күшке қарсы жұмыс жүргізу кезінде фаза көлеміндегі молекулаларды беткі қабатқа шығарады. Изотермалық жағдайда жүргізілетін бұл жұмыс беткі қабаттағы бос энергияның артуына тең. Дәл осы сияқты қатты заттарды ұнтақтау кезінде де ондағы байланыс үзіліп, әрбір бөлшек саны артқан сайын беткі қабат та көбейеді және фазааралық беткі қабат артқандықтан, бос энергия жоғарылайды. Мұндай беткі қабат ауданына сәйкес көбейіп отыратып бос энергия туралы ойды кез келген фазааралық беткі қабаттарға пайдалануға болады.

Беттік керілу және оны анықтау әдістері физика курсында тереңірек қарастырылады.

Беттік керілу ішкі қысым нәтижесі болып табылады. Ішкі қысым молекуланы сұйық ішіне тартатын және бетке перпендикуляр бағытталған күш. Ішкі қысым зат полярлы болған сайын жоғары болады, себебі ішкі қысым молекулалық күштерге байланысты. Мысалы, судың ішкі қысымы 14800 атм., ал бензолдың ішкі қысымы тек 3800 атм. Ішкі қысымның бұл үлкен шамасы сұйықтардың сыртқы қысымнан аз сығылатынан түсіндіреді. Ішкі қысым сұйықтық бетінде орналасқан молекулаларды ішке тартып, беттің шамасын берілген жағдайларда минимальды мәнге дейін азайтуға тырысады. Беттік керілу немесе беттік керілу күші деп бөлім шекарасының ұзындық бірлігіне әсер ететін және сұйықтық бетінің қысқаруына жағдай жасайтын күшті айтамыз. Өлшем бірлігі дин/см. Бұл күш әр қашан сұйықтық бетіне тангенциальды бағытталады.

Ескере кететін жай, сұйықтың беттік шамасын арттыру үшін ішкі қысымға жағдай жасайтын күштерді жұмсау керек. Қайтымды изотермиялық процесте беттік бірлік тудыратын жұмыс беттің бөлшектік бос энергиясына тең. Өлшем бірлігі эрг/см². ал эрг=дин.см екендігін ескере отырып бөлшектік бос беттік энергия немесе 1 см² беттік қабат тудыру үшін өлшем бірлік беттік керілу өлшем бірлігіндей екендігін, яғни дин/см екенін көреміз. Бөлшектік бос беттік энерия беттік керілуге тең екеуі де σ әрпімен белгіленеді. Бірақ бұл екі шама сұйықтық бір компонентті болғанда ғана тең болады.

Беттік керілу әсерінен сыртқы күштердің қатысымсыз сұйықтық шар формасына жетуге ұтылады, себебі шар беті – ең аз беттік қабат болғандықтан жүйенің беттік энергиясы мин/ды мәнге ие болды.