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 rηЭ

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.