Микрогетерогенді жүйелер

Беттік белсенді заттардың тіршілікте және мұнай өңдірісінде маңызы зор микрогетерогенді жүйелердің суспензия және эмульсия сияқты түрлерін жасақтауға ролі өте ерекше. Суспензия кезінде қатты дисперсті фаза бөлшектерінің сулы ортада тұрақтылығы ББЗ молекуласының қатысуына тікелей байланысты. Эмульсияның негізгі шарты – дисперсіленуші фазаның дисперсті ортада ерімеуі. Эмульсияның екі түрі бар: 1. майдың судағы эмульсиясы, 2. судың майдағы эмульсиясы. Эмульсияның түрлерінің жақсы сақталуында ББЗ молекулаларының ролі өте зор. Олар дисперсіленген бөлшектерге адсорбцияланады. Фазалар шегінде олар сольват қабатын жасақтайды. Мысалы, қаймақты сүт эмульсиясының тұрақтылығына сүт құрамындағы белоктардың тигізер әсері өте зор, олар майдың сыртқы қабатын өздерінің радикалдар жағымен қоршап тұрады. Ал қан құрамындағы оның қызыл түйіршіктері эмульсиясының тұрақтылығына белоктар, амин қышқылдары т.б. молекулалар эмульгатор ролін атқарады. Адам организмі майды эмульсия түрінде қорытады. Сүт, қаймақ, сары май бұлар эмульсияның мысалдары. Ал өсімдік немесе жануар майын тамақ ретінде пайдаланған кезде оларды эмульсияға айналдыру алғашында асқазанда жүреді, одан кейін жіңішке ішекте жалғасады. Эмульсияның түзілуіне көмектесетін өт, өйткені оның құрамында хол қышқылдары кіреді, сілтілік ортада олардың тұздары жақсы эмульгаторлар. Ал судың майдағы эмульсиясына сары май, маргарин жатады. Бұған сонымен қатар жер астынан өндірілетін мұнайды да алуға болады. Бұнда су түйіршіктері эмульсиялары ББЗ молекулалары көмегімен мұнай ішінде сақталады.

Енді осы қарастырған мысалдар негізінде сабын және басқа да кір алғыш ұнтақтар құрамындағы ББЗ молекулаларының кірді алудағы ролін негізінде қарастырайық.

Кез келген бет үстіне жабысқан кір бөлшегі гидрофобты, яғни оған су жұқпайды. Сондықтан бет үстінен кір бөлшегін алу үшін ББЗ – дың коллойдты ерітінділері қолданылады. ББЗ ерітіндісі немесе сабынның сулы ерітіндісіндегі ББЗ молекулалары өздерінің көмірсутек радикалдары жағымен кір бөлшегі үстіне адсорбцияланады. Мұның нәтижесінде ББЗ ерітіндісінің концентрациясы өзгермейді. Олардың саны ББЗ мицелінің ыдырауымен толтырылады. БАЗ молекулалары қатты кірге және тазаланатын бетке адсорбцияланып, олардың арасына біртіндеп енеді. Мұның нәтижесінде оларды бір бірінен ажырататын қысым пайда болады. Кір бөлшектері су ерітіндісіне көтеріліп, эмульсияға не суспензияға ұшырайды, ал БАЗ молекулалары бұл процестерде кір бөлшектерінің беттен алшақтауында үлкен роль атқарады.

Көбіктер деп дисперсті фаза – газ, ал дисперсионды орта сұйық болатын ірі дисперсті, жоғары концентрациялы системаларды айтады. Көбікті газдың сұйықтықтағы концентрациялы эмульсиясы деп қарастыруға болады. Егер системада газдың концентрациясы аз болатың болса, онда оның көпіршіктері шар тәріздес болады да, өзара бірікпей сұйықтық көлемінде еркін қозғалыста болады. Мысалы, қатты ағынды кран суын және жоғары қысымдағы көмір диоксиді мен қаныққан суды алатың болсақ, олар сүттей ақ түсті болып келеді, яғни бөгде бір бөлшектермен, жүзінділермен ластанғандай болып көрінеді. Ол қысымның төмендеуіне байланысты ерітіндіден бөлінетін газ көпіршіктері. Газ көпіршіктері эмульсия түсіп тез жіктеледі де, су тез арада мөлдірленеді. Бұл типтегі системаларды көбіктер деп атамай, жай ғана газдардың сұйықтықтағы эмульсиясы деп атайды. Нағыз көбіктерде газ фазасы система көлемінің негізгі бөлімін (98-99%) құрайды. Газ көпіршіктері сұйықтақтың өте жұқа қабатымен бөлінген көп қырлы формада болады. Көбік структурасы ұяшық типтес болады. Бұл типтегі көбіктер эмульсиялар сияқты тұрақсыз. Көбіктер газ көпіршіктермен сұйықтың жанасу беті өте үлекен болғандықтан және система тұрақты күйге келу үшін шектеулі беті кішірейетіндіктен, олар тез бүлінеді, яғни тұрақсыз болады. Тұрақты көбік алу үшін системаға беттік энергияны кішірейтетін үшінші компонент – стабилизатор қосу керек. Көбіктін тұрақтылығын арттыратын заттарды көбік түзгіштер деп атайды. Көбік түзгіштер ретінде сабындар, жоғары молекулалы қосылыстар, фенол және т.б. заттар пайданылады. Стабилизаторлар газ – ерітінді жанасу бетінде адсорпцияланып, механикалық берік және бағытталған молекулалар қабатың түзеді. Сондықтан көбіктердің тұрақтылығы артады.

Эмульсиялар бір – бірінде ерімейтін сұйықтардың ірі дисперсті қоспалары. Бұл типтегі системаларда бір сұйықтық дисперсионды орта ролін атқарса, екіншісі біріншісінде өте ұсақ бөлшектер түрінде таралып, дисперсті фаза ролін атқарады. Эмульсиялар табиғатта көп таралған. Мысалы, мұнай, түрлі шырындар, сүт, сары май, маргарин, қаймақ және т.б.

Әдетте, эмульсиялар судан және «май» деп аталатын екінші сұйықтан тұрады.«Май» ролін сумен араласпайтын кез келген сұйықтық атқарады. Мысалы, эмульсия құрамына кіретін сумен араласпайтын сұйықтықтар: бензин, керосин, бензол, минерал, жануар және өсімдік майлары және т.б. полярсыз сұйықтықтар майлар деп белгіленеді. Екі сұйықтықты бірінде бірін дисперстеу арқылы судағы май (М/С) және майдағы су (С/М) эмульсиясы түрлерін алуға болады. Мысалы, бензолды суда дисперстеу арқылы оның судағы эмульсиясын және керісінше суды бензолда дисперстеу арқылы судың бензолдағы эмульсиясын алуға болады. Бірінші жағдайда судағы май (М/С), ал екінші жағдайда майдағы су (С/М) эмульсиясын аламыз.

Эмульсияны дисперсионды ортаның қасиетіне қарай үшке бөлуге болады: 1) Өзінің дисперсионды ортасымен сәйкес келетін сұйықтармен еркін араласатын эмульсиялар; 2) дисперсионды ортада ерімтал бояулармен оңай боялатын эмульсиялар; 3) электр өткізгіштігі жоғары эмульсиялар. Әдетте, судағы май типтес эмульсиялар майдағы су типтес эмульсияларға қарағанда электр тогын әлде қайда жақсы өткізеді. Құрамындағы дисперсті фазаның мөлшеріне байланысты эмульсияларды тағы да үш топқа боледі: 1) сұйық эмульсиялар, 2) концентрациялы эмульсиялар; 3) жоғары концентрациялы эмульсиялар.

ДӘРІС 14