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.

Коллоидты ерiтiндiлерге электролит әсері.

Коллоидты ерiтiндiлердiң жай - күйiне сырттан қосылған электролиттер қатты әсер етедi. Қосылған электролиттер коллоидты бөлшектердiң құрылымын өзгертiп, олардың каогуляциялануына, бір-бірімен бірігіп тұнбаға көшуіне итермелейді. Міне, осындай өзгерістер орын алу барысында тәжірибе жүзінде жинақталған тұжырым – ережелермен танысалық.

1. Кез-келген электролитті коллоидты ерітінді құрамына қосқан кезде коллоидты бөлшектердің құрамына әсер етеді.

Коллоидты ерітіндідегі бөлшектердің құрылымын өзгертіп, оның коагуляциялануына қажетті электролиттің ең аз концентрациясы ұйытудың шекті мәні немесе ұйыту шегі деп те атайды. Орыс тіліндегі порог коагуляции ұғымын құбылыстың мән мазмұнын ескере отырып ұйытудың шекті мәні немесе ұйыту шегі деп баламалы түрде аудардық. Кейбір оқулықтарда ұйыту табалдырығы деген анықтамаларда ұшырасады. Коаголяциялану, ұю бір-біріне балама ұғымдар.

Ұйытудың шекті γ, С_к – таңбаларымен белгіленеді де, ммоль/л, моль/л, моль/м³ бірліктерімен өлшенеді. Ал есептеу үшін төмендегі формуланы пайдаланады.

Vэ · С п

γ = немесе γ =

V+Vэ ( V+Vэ )

Кез-келген золь ерiтiндiсiнiң уюын оның түciнің өзгеруімен, лайқаланылуымен және диспеpcтi фазаның тұнбаға көшyiнен байқауға болады.

2. 3ольдi ұйыту үшiн пайдаланылатын электролит құрамындағы ионның заряд таңбасы коллоидты бөлшектiң потенциал анықтауыш ион таңбасына қарама – қарсы болуы тиiс. Атaлған ион зарядының шамасы apтқан сайын оның ұйыту қабiлетi де артады. Бұл заңдылық Шульце-Гарди ережесі деп аталады да төмендегiше тұжырымдалады.

Ұйыту шегiнің ең кішi мәні заряды үлкен ионга сәйкес келедi және олардың арасындағы байланыс мына mеңдiкпен өрнекmеледi:

cоnst

γ =

z ⁶

Мұндағы z- ион заряды

з. Шульце-Гарди ережесiне opганикалық тeктeгi иондар бағынбауы да мүмкін. Органикалық иондардың ұйыту қабiлетi олардың адсорбциялану бейiмдiлiгiнiң өcyiмен ар­тады.

4. 3арядтары бiрдей иондар үшiн олардың гидратациялану дәрежесi кему бағытында ұйыту қабiлетi де артады.

Мысалы:

Мұндай қатарлар "лиотропты қатарлар" немесе "Гофмейстер қатары" деп аталынады.

5. Көпшiлiк зольдердiң уюы олардың дзета потенциал мәндерiнiң  30 мВ төңiрегiнде бастала бередi.

6. Ұйыту барысында электролиттер қоспасы пайдаланылса олардың әpi әртүрлi болып келедi.

- электролиттердiң ұйыту әcepi олардың ұйыту шектi мәндерiн қосу ақылы анықталады (арифметикалық қосу). Атaлған электролиттер қатарына ион зарядтары бiрдей және гидратациялану дәрежесi өзара жуық иондар жатады (КСI + КNОз. КСI + NaCl);

- электролиттер қоспасы бiр-бiрiнiң ұйыту қабiлетiн көп төмендетiп жiбередi және бұл анmогонизм әcepi деп аталады. Мысалы, күміс иодидi зольiн AI(NO₃)₃ + K₂S0₄ немесе Ti (NO₃)₄ + Na₂SO₄ қоспаларымен ұйытқанда антогонизм әсеpi орын алады;

- электролиттер қоспасы бiр-бiрiнiң ұйыту қабiлетiн жеке-­жеке алғандығыға қарағанда арттырады және бұл синергизм әcepi деп аталады.

7. Коллоидты бөлшектерiнiң заряд таңбалары қарама – қарсы болып келген екі золь өзара қосылғанда коагуляцияға ұшырайды.­

Коллоидті ерiтiндiлердiң тұрақтылығы­