Ф.7.03-18

Рысдәулетов Р.А.

«ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫ ХИМИЯСЫ» ПӘНІНЕН ЛЕКЦИЯЛАР ЖИНАҒЫ

Шымкент, 2014

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

М.ӘУЕЗОВ АТЫНДАҒЫ ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

«Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларының технологиясы» кафедрасы

«ҚҰРЫЛЫС МАТЕРИАЛДАРЫНЫҢ ХИМИЯСЫ» ПӘНІНЕН ЛЕКЦИЯЛАР ЖИНАҒЫ

5В073000 «Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру» мамандығы студенттері үшін

Оқу формасы: күндізгі, сыртқы

Шымкент – 2014 ж.

УДК

Құрастырған: т.ғ.к., доцент Рысдәулетов Р.А.

«Құрылыс материалдарының химиясы» пәнінен лекциялар жинағы (тезистері). – Шымкент, М. Әуезов атындағы ОҚМУ.

Лекциялар жинағы «Құрылыс материалдарының химиясы» пәнінің бағдарламасына сәйкес құрастырылған және пәннің негізгі теориялық мәселелерін қарастырады.

Лекциялар жинағы 5В073000 «Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру» мамандығы студенттеріне арналған.

Лекциялар жинағында химиялық қоспаларды жіктеу, олардың құрамы мен негізгі қасиеттері, әсер ету механизмдері, қоспалы бетон құрамын таңдау, қоспаларды қолданудың экономикалық тиімділігі көрсетілген.

Рецензенттер: т.ғ.д., доцент Оразбаев Ж.

т.ғ.к., доцент Қалшабекова Э.Н.

«Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларының технологиясы» кафедрасы ( Хаттама №___, «___». ___. 20___ж) және «Құрылыс және көлік» факультеттінің әдістемелік комиссиясы отырысында қаралып, баспаға ұсынылған ( Хаттама №__, «___». _____ 20__ж).

Баспаға М. Әуезов атындағы ОҚМУ әдістемелік кеңесі ұсынған,

хаттама № «____» ______ 20___ ж.

à м. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті, 2014ж.

Кіріспе

Қазіргі кезеңде құрылыс индустриясының қарқынды дамуы, құрылыс материалдары өндірісі саласына жоғары сапалы материалдар өндіру міндетін қоюда. Құрылыс материалдары мен бұйымдарының негізгі қасиеттері мен төзімділігін арттыру тек қана жоғары сапалы шикізаттар мен қазіргі заманғы қондырғыларды қолдануға тәуелді болып қалмастан, құрылыс материалдарын өндіру кезінде жүретін химиялық процестерді білікті басқаруға да тәуелді. Сонымен бірге соңғы кезде құрылыс материалдары нарығында жасанды полимерлік материалдар негізіндегі бұйымдар мен құрылыс материалдарының түрлі қасиеттерін жақсартуға бағытталған химиялық қоспалардың үлесі де артуда. Яғни құрылыс техникасы тек қана құрылыс өндірісі процестерін механикаландыру бағытында ғана емес, сонымен бірге құрылысты химияландыру бағытында да, атап айтқанда жаңа материалдарды алу, құрылыста химиялық және физика-химиялық процестердің маңызын арттыру бағытында да дамуда.

Құрылысты химияландыру нәтижесінде тұтқыр заттардың қатаю процесін басқару, тұтқыр заттың тиімділігін арттыру, құрылыс материалдары өндірісінің тиімді жағдайларын анықтау, олардың оңтайлы құрамын таңдау, құрылыс материаладары мен бұйымдарының сыртқы ортаның түрлі агрессиялы факторларының әсеріне төзімділігін арттыру сияқты маңызды мәселелер шешілуде.

Жоғарыда айтылғандарға сәйкес 5В073000 «Құрылыс материалдары, бұйымдары мен конструкцияларын өндіру» мамандығы студенттері үшін құрылыс материалдарын алу кезінде жүретін химиялық және физика-химиялық процестердің жүру жағдайлары мен оларды басқару тетіктерін оқып үйренудің маңызы зор. Осы мәселені шешу мақсатында мамандықтың оқу жоспарына «Құрылыс материалдары химиясы» пәні ендірілген.

Бұл лекциялар (тезистер) жинағында «Құрылыс материалдары химиясы» пәнінен лекциялық сабақтардың қысқаша тезистері және әрбір тақырып бойынша қажетті әдебиеттер тізімі берілген.

Тақырып 1. Физикалық және коллоиты химия. Физикалық химия іргелі жаратылыстану ғылымы, оның жалпы теориялық және практикалық мәні.

Дәріс жоспары:

1. Пәннің мақсаты мен міндеттері

2. Пәннің даму тарихы

3. Құрылыс материалдары химиясының құрылыс материалдары ғылымын дамытудағы орны

4. Заттың қасиетіне әсер етуші факторлар

5. Заттың қасиетін басқарудың негізгі әдістері

Құрылыс материалдары химиясы пәні – қазіргі кезде құрылыс индустриясында қолданылып жүрген тұтқыр заттар мен олардың негізінде алынатын материалдардың құрамын, құрылысын, қасиеттерін, оларды алу жолдарын және алу кезінде жүретін химиялық құбылыстарды зерттейді.

Мақсаты: мамандарға композицицялық, конструкциялық және әшекейлік, жылуоқшаулағыш материалдарды алудың химиялық заңдылықтары мен қолданылуы, олардың құрамы, құрылымы және қасиеттерін макро- және микро-, нанодеңгейде зерретудің негізгі әдістері жайлы білімдер беру.

Пәннің міндеттері – химияның негізгі салалары: физикалық, коллойдты, аналитикалық, силикаттардың физикалық химиясы, органикалық және жоғарымолекулалы қосылыстар химиясының құрылыс материалдарын өндіру кезіндегі химиялық процестердің, қолданудың, олардың құрылымы мен микроқұрылымын оңтайландырудың, эксплуатациялық қасиеттерін жетілдірудің мәнін түсінуге мүмкіндік беретін жалпы теориялық аспектілеррін оқып үйрену..

Пәнді оқытудың негізгі міндеттері:

• Термодинамиканың бірінші және екінші заңдарынының мәнін және оларды құрылыс материалдарын өндіру кезіндегі процестер үшін қолдана білуді үйрету;

• Термохимиялық шамалар және химиялық процестердің жылу эффектілерін анықтауды білу және оларды нақты процестер үшін қолдана білу;

• Химиялық процестердің кинетикалық заңдылықтарын меңгеру және оларды құрылыс материалдарын өндіру кезіндегі процестерді басқару үшін қолдана білу;

• Көп компонентті дисперсті жүйелердің құрамы мен құрылысын өзгерту арқылы қажетті қасиеттерді қалыптастыра білу;

• Химиялық қосылыстардың сапалық және сандық талдау негіздерін үйрету;

• Термиялық анализ негізіндерін үйрету;

• Көп компонентті силикатты жүйелердің құрамын анықтау жолдарын үйрету;

• Бетондар мен құрылыс ерітінділері үшін химиялық қоспаларды таңдау негізін үйрету;

• Әшекейлік, жылу және суоқшаулағыш, байланыстырғыш заттар, суперпластификаторлар мен герметиктер ретінде пайдаланылатын полимерлерді алу тәсілдерін үйрету.

Пән негізінен физикалық химия, коллоидты химия негіздері, органикалық химия мәселелері мен химиялық қоспаларды құрылыста қолдану мүмкіндіктерін қарастырады.

Жалпы кез келген зат, оның қасиетіне сәйкес қолданылады. Ал оның қасиетінің қалыптасуы бірнеше факторларға тәуелді болады:

- заттың қасиеті оның құрамына тәуелді. Бұл негізінен құрамының тұрақтылық заңына негізделген. Прусс заңы бойынша: - Кез келген химиялық таза заттың алу жолы мен алынған орнына тәуелсіз, құрамы тұрақты болады. Бұл заңнан шығатын негізгі қорытынды заттың құрамы өзгерсе, оның қасиеті де өзгереді, яғни ол өзіне тән қасиеті бар басқа затқа айналады.

Мәселен портландцемент клинкері негізгі төрт фазадан тұрады: алит 3СаО ∙ SiO₂ (C₃S), белит B ∙ 2CaO ∙ SiO₂(С₂S), үш кальцийлі аллюминат 3СаО ∙ Al₂O₃ (C₃A) және төрт кальцийлі аллюмоферрит 4СаО ∙ Al₂O₃ ∙ Fe₂O₃ (C₄AlF).

Портландцементтің негізгі құрамы алит гидратациялану реакциясы төмендегідей жүреді:

2Са₃SiO₃ + 6H₂O → Ca₃Si₂O₇ ∙ 3H₂O + 3Ca(OH)₂ .

Түзілген гидросиликат цемент тасының негізгі құрамының өзгеруіне байланысты оның физико-механикалық қасиеттері де өзгереді. Яғни құрамның өзгеруі міндетті түрде қасиеттің өзгеруіне алып келеді. Бұл табиғаттың негізгі заңдарының бірі сан өзгерісінің сапа өзгерісі заңына да сәйкес келеді.

2. Заттың қасиетіне оның құрылымы әсер етеді. Бұл А.Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясына байланысты. Заттың құрылымы дегеніміз молекуладағы атомдардың кеңістікте орналасу ретін көрсетеді. Құрылыс материалдарының құрылысы кристалды, аморфты, ретті, ретсіз, т.б. болуы мүмкін және де материалды алу үрдісі барысындағы түрлі әсер етуші факторлар оның құрылымының қалыптасуы барысында әр түрлі кристалдардың қалыптасуына ықпал етеді. Соның нәтижесінде алынған заттың немесе материалдық қасиеттерінде ерекшеліктер пайда болады.

3. Затты алу кезіндегі термодинамикалық және кинетикалық жағдайлар.

4. Заттың құрылымдық деңгейлері.

Бақылау сұрақтары:

1. Құрылыс материалдары химиясы пәнінің мақсаты мен міндеттері

2. Химиялық технологияның ғылыми және өндірістік міндеттері

3. Заттың қасиетіне әсер етуші факторлар

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

2. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

3. ЕгембердиеваГ.А. «Синтез и исследование свойств полимеров».- Алматы.: КазГАСА, 1999г.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 2. Құрылыс материалдарындағы химиялық байланыстың табиғаты мен құрылымдық ерекшеліктері.

Дәріс жоспары:

1. Физикалық химия іргелі жаратылыстану ғылымы, оның теориялық және практикалық мәні

2. Атом құрылысының химиялық байланыс табиғатына әсері

3.Құрылыс материалдары үшін қолданылатын заттардағы химиялық байланыстың негізгі түрлері.

4. Молекула арасындағы әсерлесу күштері.

6. Заттың құрылымы.

7. Қажетті қасиеті бар заттары өніру технологиялық процестері кезінегі физикалық химияның ролі.

Физикалқ химия іргелі жаратылыстану ғылымы болып табылады. Физикалық химияның заңдылықтары негізінде заттың құрамы мен құрылымын, олардың заттың қасиетіне әсерін, заттың элементар бөлшектерін, элементар бөлшектер арасындағы әсерлесу күштерін және ол күштердің заттың құрылымына әсерін талдауға болады. Жалпы заттың құрылымы мен қастиеттеріне әсер етуші факторларды білу, заттың қасиетін басқару, затты өндіру кезіндегі технологиялық процестерді басқару арқылы, оларда қажетті қасиеттерді қалыптастыру мүмкіндігін береді.

Атомдарын химиялық қасиеттері олардың электрондық конфигурациясымен анықталады. Кез келген жүйе, соның ішінде атом да белгілі бір тұрақты күйге көшуге тырысады, яғни ең аз бос энергиясы бар күйге көшуге тырысады.

Атомдардың валенттілік мүмкіндігі сыртқы энергетикалық деңгейдегі жұптаспаған электрон саны бос орбиталар санымен анықаталады. Атомның күйі оның жалпы электрон санымен ғана емес, сонымен бірге олардың энергетикалық деңгей және деңгейшелерде таралып орналасуына да байланысты. Инертті газдардан басқа барлық атомдардың қозған күшінде бір немесе бірнеше жұптасқан электроны болады. Сондай электрондар саны жалпы атомның ең жоғарғы валенттілігін анықтайды.

Молекула бұл кез келген заттың өзіне тән қасиеттерге ие болған, жеке өмір сүре алатын ең кіші бөлшегі. Әртүрлі атомдар бір бірімен өздерінің валенттіліктеріне сәйкес байланыса отырып, заттың молекуласын құрайды.

Физикалық күштерден химимялық байланыстың негізгі ерекшелігі – оның қаныққандығында. Бұл қанығу тек атомдардың белгілі бір қатынаста әрекеттесуінде ғана емес, сонымен бірге артықша атомдардың түзілетін молекуладан тебілетіндігінде де байқалады.

Химиялық байланыстың бірнеше типі бар.

1. Гетерополярлы немесе ионды байланыс. Бұл байланыс бір-бірімен терісэлектрлік мәні бойынша үлкен айырмашылығы бар атомдардың арасында түзіледі, атап айтқанда айқын байқалатын металдық және бейметалдық қасиеті бар заттардың арасында

М: СаСl₂ – кальций хлориді.

+17 Сl )₂ )₈ )₇

+20 Са )₂ )₈ )₈ )₂ +

+17 Cl )₂ )₈ )₇

+17 Cl )₂ )₈ )₈ ^-1

+20 Ca )₂ )₈ )₈ )₀ ⁺²

+17 Cl )₂ )₈ )₈ ^-1

Бұл жағдайда атомдар арасындағы қашықтықы атомдар радиусымен салыстыруға болады, яғни 1 – 2 A⁰

1A⁰ = 10^-10м

+

Әрекеттесудің нәтижесінде екі атом да өзіне жақын тұрған инертті газдың, яғни біршама тұрақты электрондық конфигурацияға ие болады. Түзілген иондар әртүрлі зарядталғандықтан, олар бірін-бірі электростатикалық күшпен тартып, арасында химимялық байланыс пайда болады.

2. Гомополярлы немесе ковалентті байланыс, терісэлектрлік мәні бірдей немесе айырмашылығы көп болмаған атомдар арасында түзіледі.

а) Полюссіз О₂ оттегі

+

δ+

б ) Полюсті δ -

+

δ +

Жалпы ковалентті байланыс түзуде жеке электрондар емес, электрон бұлттары қатысады. Ковалентті полюссіз байланыс кезінде электрон бұлттарының максимальды тығыздығы әрекеттесуші атомдардың ортасында орналасады. Бұл жағдайда атомдар арасындағы қашықтық өте кіші, шамамен 1 ∙ А⁰.

Ионды байланыстан өзгеше ковалентті байланыс бағытталған болады. Егер электрон жұбы атомдардың біреуіне қарай ығысқан болса, онда дипольдік момент пайда болады.

- 0,9 А⁰

105⁰

Байланыстың полярлығының сандық өлшемі – мұндай молекулалардағы оң және теріс зарядтардағы ауырлық орталық арасындағы қашықтықтағы полюс диполінің туындысы – Н –диполь моменті болып табылады. Дипольдік момент шамасы жоғары болған сайын, молекулалық полярлығы артады. Мысалы, Н₂О Н=1,84Д, С₂Н₅ ∙ ОН = 1,68Д, С₆Н₅ -ОН – 1,4Д. Полюссіз молекулалар үшін диполь моменті 0-ге тең. Диполь моменті затың ергішітігін анықтауда маңызды.

3. Донорлы-акцепторлы байланыс, негізінен күрделі комплексті қосылыстарда байланыс түзуші бөлшектердің бірінде байланыс түзуге қатыспаған электрон жұбы, ал екіншісінде бос орбитальдар кезінде түзілетін гидросиликаттардағы байланыстың табиғаты осы типтес.

H +

а ) H : N : + H : O : H H : N : H OH ^-

H

Бір молекуланың құрамындағы атомдар арасындағы байланыстың түрі біртүрлі бола бермейді. Сонымен бірге олардың байланыс энергиясы да, яғни беріктігі де әртүрлі.

Ca(NO₃)₂ + H₂O → CaОHNO₃ + H⁺ + NO₃^-

Заттың молекулалары арасында да белгілі әсерлесу күші болады. Ол күштерде негізінен Ван-дер-Ваальс күштері деп атайды. Бұл күштер химимялық байланысты қалыптастыратын күштерден тек әлсіздігімен ғана емес, сонымен бірге универсалдығы және қанықпайтындығымен ерекшеленеді. Яғни атом және молекула өлшемдерімен салыстырғанда біршама алыс қашықтыққа және осы күштің әсер аймағындағы кез келген молекулаға әсер етеді. Молекулааралық күштер тұтас молекуланың қалыптасуын алып келмейді, тек олардың жақындауына ықпал етеді.

Молекулааралық күштердің үш түрі бар:

1) бағдарлық 2) десперсті 3) Индукциялы

1. Бағдарлық күштер негізінен полярлы молекулалардың арасында болады. Полярлы молекулалардағы дипольды моменттің болуы олардың кеңістікте энергетикалық жағынан қолайлы бағдарлануын қамтамасыз етеді.

Н – О - Н

׃ ׃

Н О Н Н

Н – О – Н - - О

Н

Құрылыс материалдарының құрылымы үш деңгейде зертеледі: макроқұрылым – жай көзбен қарағандағы материалдың құрылысы; микроқұрылым – микроскоп арқылы көрінетін құрылысы; молекулалық-иондық деңгейде зерделенетін заттың ішкі құрылысы (физика-химиялық зерттеу әдістері – электрондық микроскопия, термография, рентгендіқұрылымдық талдау және т.б.).

Қатты құрылыс материалдарының макроқұрылымы (өзіндік геологиялық жіктемесі бар тау жыныстарын қоспағанда) келесі топтарға бөлінеді: конгломераттық, ұялы, ұсақ кеуекті, талшықты, қатпарлы және түйіршікті (ұнтақ тәрізді). Жасанды конгломераттар өзіндік үлкен топты құрайды; бұл алуан түрлі бетондар, керамикалық және басқа да материалдар. Материалдың ұялы құрылымы макрокеуектердің болуымен ерекшеленеді, ол газ - және көбікбетондарға, газдысиликаттарға және т.б. тән. Ұсақ кеуекті құрылым, мәселен, енгізілген органикалық заттардың жану нәтижесінде алынатын керамикалық материалдарға тән болып келеді. Талшықты құрылымы ағашқа, минералды мақтадан жасалған бұйымдарға тән. Қатпарлы құрылым табақтық, плиталық және орама материалдарға тән. Түйіршікті материалдар – бұл жылу-дыбыс оқшаулайтын түрлі бетондар, ерітінділерге арналған толтырғыштар.

Құрылыс материалдарының микроқұрылымы кристалды және аморфты болуы мүмкін. Бұл құрылымдар көбіне бір ғана заттың түрлі жағдайлары болып келеді, мәселен, кварц және кремнеземнің түрлі түр өзгерістері. Кристалды пішін барлық уақытта тұрақты. Силикат кірпіш өндірісінде кварцты құм мен әктің арасында химиялық өзара байланысты қалыптастыру үшін, 175°С температураға және 0,8 МПа қысымға ие қаныққан су буымен автоклавты өңдеуді қолданады, ал сол кезде трепел (кремнезем қостотығының аморфты түр өзгерісі) әкпен бірге сумен қату кезінде 15...25°С қалыпты температурада кальций гидросиликатын түзеді. Заттың аморфты құрылымы едәуір тұрақты кристалды құрылымға өте алады.

Кристалды құрылым деп – қатты фазаның кристалдануы және кристалдардың біртіндеп моно - немесе поликристалды агрегатқа бірігуі нәтижесінде пайда болған құрылымды айтады. Қалыпты жағдайда ерітіндіден немесе балқымадан кристалдану кезінде құрылымдық бөлшектер кеңістікте белгілі бір ретпен орналасқан кристалдық тор түзеді. Химиялық байланыстың әрбір түріне кристалдық тордың белгілі бір түрі сәйкес келеді: иондық, атомдық, малекулалық және металдық. Бірақ та нақты кристалдардың құрылымы, үнемі идеал жағдайдан біршама ауытқыған болады, және де ол материалдың қасиетіне әсер етеді.

Коагуляциялық құрылым деп – сұйық орта қабаты арқылы әсер ететін, әлсіз малекулааралық күштер, ван-дер-ваальс күштерінің әсерінен пайда болған құрылымды айтады. Сұйық орта, қатты тор қаңқасынан өзгешелеу, ерекше қозғалмалы кеңістік тор түзеді. Осы қозғалмалы қабықшаның әсерінен, коагуляциялық құрылымға ие материалдар, тиксотроипия қасиетіне ие болады. Тиксотропия деп – материалдың түрлі сыртқы механикалық күштердің (араластыру, сілкіту, тербелту т.б.) әсерінен сұйылып, кейіннен тыныштық күйге көшкенде өзінің құрылымы мен қасиеттерін қайта қалпына келтіру қасиетін айтады.

Конденсациялық құрылым деп – бөлшектердің тікелей әрекеттесуі немесе ковалентті және иондық байланыстардың әсерінен пайда болатын құрылымды айтады.

Бақылау сұрақтары:

1. Атом құрылысы

2. Физикалық әсерлесу күштері мен химиялық байланыстың ерекшелігі

3. Гетерополярлы және гомеополярлы химиялық байланыстар

4. Терісэлектрлік мәні, оның атомдар арасындағы химиялық байланысың табиғатына әсері

5. Молекулаарлық әсерлесу күштері

6. Молекуларалық әсерлесу күштерінің заттың агрегаттық күйіне әсері

7. Кристалдық құрылым дегеніміз не ?

8. Аморфты құрылым дегеніміз не?

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

9. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

Тақырып 3. Химиялық термодинамиканың негіздері.

Дәріс жоспары:

1. Термодинамика макроскопиялық жүйелердің жалпы теориялық күйі.

2. Макроскопиялық дене термодинамикалық жүйе ретінде.

3. Термодинамикалық жүйелердің түрлері. Негізгі термодинамикалық ұғымдар.

Термодинамика бұл – химиялық үрдістердің жүру мүмкіндігін, бағытын, нақты жағдайларда бастапқы заттардың соңғы өнімге өзгеруінің ең жоғарғы мүмкін болған дәрежесін және химиялық реакциялардың жылу эффектісін анықтауға мүмкіндік беретін практикалық ғылым.

Термодинамиканың ең негізгі ұғымы – жүйе. Жүйе дегеніміз қоршаған ортадан нақты немесе ойша ажыратылатын денелердің жиынтығы. Көлемі мен энергиясы тұрақты болатын жүйелер оқшауланған жүйелер деп аталады.

Термодинамика негізгі үш заңдылыққа сүйенеді. Оның бірінші заңы негізінде химиялық үрдістердің энергетикалық баланстарын есептейді. Термодинамиканың бірінші заңы энергияның сақталу заңының нақты жүйеге байланысты қолданылуы болып табылады.

Жүйенің бір күйден екінші күйге өту жолына емес, тек жүйенің бастапқы және соңғы күйіне тәуелді болатын параметрлер – жүйе күйінің функциясы деп аталады. Мысалы: бұған дененің ішкі энергиясын жатқызуға болады (потенциялық+кинетикалық энергия) немесе +20^оС температурада сұйық су мен онымен тепе-теңдікте болатын су буын алуға болады. Су – бу жүйесі нақты параметрлерге: қысым, көлем температураға ие. Егер біз суды қыздырсақ онда судың барлық мөлшері буға айналады. Түзілетін су буы басқа параметрлермен (температура, қысым, көлем) сипатталады. Бұл кездегі су молекулаларының ішкі энергиясы өзгеріп, соңғы күймен анықталады. Жүйенің белгілі бір үрдістерге қатысуы оның ішкі энергиясының ΔU –өзгеруіне алып келеді. Бірақ ΔU шамасы бұл өзгерістер: U₁ – а – U₂ немесе U₁ – в – U₂ жолымен жүзеге асуына тәуелді болмайды, тек жүйенің бастапқы U₁ және соңғы U₂ ішкі энергияларына ғана тәуелді болады:

ΔU=U₂ - U₁

Сондықтан жүйенің ішкі энергиясын сипаттау үшін оның әр түрлі күйлердегі ішкі энергиясының мәнін білу жеткілікті. Жүйенің бастапқы күйіне қайтып әкелетін тұйық үрдістер үшін Δ U мәні нольге тең.

Ішкі энергиядан басқа термодинамикада жұмыс және жылу ұғымдары қолданылады.

Жылу дегеніміз микробөлшектердің ретсіз қозғалысы негізінде берілетін қозғалыс. Бұдан өзгеше жұмыс, бөлшектердің өте үлкен санынан тұратын макроскопиялық массалардың белгілі бір күштің әсерінен болатын ретті қозғалыс формасы болып табылады.

Бақылау сұрақтары:

1. Химиялық термодинамика, оның жүйе күйін сипаттаудағы маңызы

2. Жүйе, оның түрлері

3. Жүйе күйін сипаттаушы параметрлер

4. Жүйе күйінің параметрлері

5. Жылу және жұмыс

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 4. Жылу және жұмыс. Термодинамиканың бірінші бастамасы. Ішкі энергия.

Дәріс жоспары:

1. Жылу және жұмыс

2. Термодинамиканың бірінші бастамасы

3. Гесс заңы және оның салдары.

4. Термодинамикалық процесс. Өздігінен жүретін, өздігінен жүрмейтін, қайтымды және қайтымсыз процестер

5. Энтропия

Q жылу мен А жұмыс жүйе күнінің функциясы бола алмайды, себебі ол өзгерістің жүру жолына тәуелді болады. Мысалы: газдың ұлғаюы, оның қысымы Р мен көлемі өсуінің көбейтіндісіне тең.

A=pΔV

Термодинамиканың бірнеше бастамасының теңдеуі энергияның сақталу заңының математикалық бейнелеуі болып табылады:

Q=ΔU+A

яғни жүйеге берілген жылу оның ішкі энергиясының өсуі мен жүйенің жұмыс жасауына жұмсалады.

Жылу да жұмыс сияқты жүйе күйінің функциясы бола алмайды, бұл екі шама жүйеге емес, үрдіске тиісті.

Жылу екі түрлі жағдайда жүйе күшінің функциясына айналуы мүмкін:

1. Изохоралық үрдіс, яғни көлем тұрақты болған үрдіс кезінде:

V=cons A=pΔV=0 болады

соған сәйкес 4.3 теңдеу мынандай түрге ие болады:

Q=ΔU (4.4)

яғни барлық жылу ішкі энергияның өзгерісіне жұмсалады.

2. Изоборалық үрдіс, яғни тұрақты қысым жағдайында жүретін үрдіс кезінде:

p=const A=p(V₂ – V_1­)

яғни жұмыс өзгеріс жолына емес, оның бастапқы және соңғы күшіне тәуелді болады. Бұл жағдайда 4.3. теңдеу мынандай түрге ие болады.

Q_p = U₂ – U₁ + pV₂ – pV₁

U+pV=H бұл жүйе күшінен жаңа функциясы, энтальпия деп аталады. Сонда:

Q= H₂ – H₁ =ΔH

Гесс заңы бойынша химиялық реакциялардың жылу эффектісі үрдістің аралық сатыларына емес, тек әрекеттеуші заттардың бастапқы және соңғы күйіне ғана тәуелді болады.

Энтальпия мен реакция жылуының арасында мынадай тәуелділік бар:

ΔH = - Q

ΔH=0 болатын стандартты күй ретінде элементтерден 1 атом қысым және 25^оС температура кезіндегі энтальпия мәні алынған.

Осыған байланысты химиялық термодинамикада, химияда қолданылатын таңбаларға қарсы таңбалар қолданылады, соған сәйкес қосылыстың түзілуі кезінде элементтен жылу бөлінетін үрдістер үшін (экзотермиялық) энтальпия теріс мәнге ие болады. Энтальпияның стандартты мәнін қолдану кезінде заттардың агрегаттық күйіне көңіл бөлу қажет.

Мысалы: CaO_(қ) + СО_{2 (2)} → СаСО_3(қ) реакциясының жылуын есептеу қажет.

Кез келген реакцияның ΔH мәні реакция өнімдері (СаО_(қ) : СО_2(Г)) түзілу жылуларының айырмасына тең. Сонда:

ΔH=-1208,61 – (-636,46 + -394,07) = -178,07 кДж

Термодинамикада химиялық үрдістердің жүруін анықтау үшін химиялық байланыс энергиясы мен кристалдық тор энергиясын білу арқылы заттық, қаттылығы, беріктігі, термотұрақтылығы, гидратацияға бейімділігі, еріткішке туыстығы жайлы қорытынды жасауға болады.

Изохоралық және изоборалық үрдістермен бірге химияда изотермиялық үрдістердің де маңызы зор.

Z = const болған жағдайда, жүйенің атқаратын жұмысы мына формулалармен анықталады.

(а)

(б)

(в)

Бақылау сұрақтары:

1. Термодинамиканың бірінші заңының маңызы

2. Энтольпия, оның өзгерісі, энтальпия өзгерісінің процесті талдаудаңы мәні

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1.Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

2. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

3. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

4. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ,

Тақырып 5-6. Термодинамиканың екінші және үшінші бастамалары

Дәріс жоспары:

1. Термодинамиканың екінші бастамасының статикалық сипаттамасы.

2. Термодинамикалық тепе теңдік.

3. Гиббс заңы бойынша жүйе тұрақтылығының шарты.

4. Метастабильдік күй. Химиялық тепе теңдік.

Термохимия негіздері

Үрдістің бағыты мен оның жүру шегін анықтау үшін термодинамиканың бірінші заңынан басқа заң қажет болады. Кез келген үрдіс тепе теңжіктің пайда болу бағытында жүреді. Тепе теңдік кез келген жүйеге тән, және де үрдістер міндетті түрде тепе теңдік жағдайға қарай ұмтылады. Мәселен спирт пен су шексіз араласады, бірақ қабаттарға бөлінбейді, себебі еріген күй тепе теңдік күйге сәйкес келеді. Жылу ыстық денеден суық денеге екі дененің температурасы теңескен жағдайға дейін өтеді.

Жүйенің тепе теңдік күйі деп төмендегі сипаттамаларға жауап беретін күйді айтады.:

-сыртқы ортаның жағдайлары тұрақты болған жағдайларда уақытқа тәуелсіз күйдің өзгермейтіндігі:

-динамикалық қозғалғышпен (тепе теңдік бұзылғанда оның қайта орнына келуі)

Егер тепе теңдік күйге тура және кері бағыттағы реакциялардың жылдамдықтары негізінде сипаттама берсек, онда ол реакциялардың тоқтағандығы жайлы емес, оларың жылдамдықтары теңескендегі жайлы айту қажет.

а) CaCО_{3 }CaО+CО₂

б) кеуекті материал капиллярларындағы су қысымы  атмосферадағы ылғалдылық.

Бірақ термодинамика бұл үрдістердің жүру жылдамдығын емес, белгілі бір үрдістің жүру мүмкіншілігі, яғни нақты осы жүйе үшін тепе-теңдік жағдайын зерттейді.

Термодинамиканың екінші заңын тұжырымдау үшін, үрдістердің неліктен нақты осы бағытта жүретіндігін, неге тепе-теңдік күй болатындығын сипаттайық. Кез келген үрдіс ықтималдылығы төмен күйден, ықтималдығы жоғары күй бағытында жүреді. Демек жүйенің әрбір күйі осы мүмкін болған күйге көшу жолдарымен сипатталатын термодинамикалық ықтималдылығы төмен күйден, ықтималдылығы жоғары, ретті күй бағытында жүреді.

Жүйенің белгілі бір күйге көшу ықтималдылығы мына формуламен есептеледі:

wыңғайлы әдістер саны  әдістердің жалпы саны.

Мысалы: егер біз ыдысқа бір малекула жіберсек оның ыдыстың белгілі бір жартысында болу ықтималдылығы ^1₂ тең. Ал егер 1 моль малекула жіберілсе олардың бір нүктеде болу ықтималдылығы (^1₂) ^N (^1₂)^6,02*1023

Осылайша жүйе күінің тағы да бір функциясы болады - w ықтималдылық. Екіншіден үрдістер ықтималдылығы төмен бағыттан, ықтималдылығы жоғары бағытқа қарай жүреді, себебі ол жүйенің тепе-теңдік күйіне сәйкес келеді. Жүйе күйінің функциясы ықтималдылық белгілі бір үрдістің жүруіне немесе жүрмеуін анықтауға мүмкіндік береді.

Ықтималдылықты есептеулерде қолдану өте қиын, сондықтан Больцман жүйе күйінің басқа функциясы S-энтропияны енгізді. Энтропия ықтималдылық пен қарапайым қарым-қатынаспен байланысқан.

SR L_n w

Яғни энтропия Болбцман тұрақтысына көбейтілген логарифмделген ықтималдылық. Энтропияны жүйедегі ретсіздіктің өлшемі ретінде қарастыруға болады.

Термиялық шамалар мен энтропия мына тәуелділікпен байланысқан.

SQT ₍₉₎

Тұрақты температура мен қысымда жүретін химиялық реакциялар үшін термодинамиканың екінші заңы мына теңдеумен сипатталады.

HG+TS ₍₁₀₎

Мұндағы H-энтольпия, G-гиббс энергиясы, (гиббс энергиясы дегеніміз жүйенің жұмысқа айналуы мүмкін болған энергияның ең көп бөлігі) S-энтропия, T-абсолют температура. Термодинамиканың екінші заңымен негізгі мазмұны нақты қайтымды үрдіс жағдайында да жұмысқа тек жылудың белгілі бір бөлігі ғана айналуы мүмкін, ал қалған бөлігі жұмыс жасамай жоғалады.жүйе энтропиясының артуы жүйенің ықтималдылығы төмен күйден, ықтималдылығы жоғары күйге өтуін сипаттайды.

Қайтымсыз үрдістер үшін:

dSdQT ₍₁₁₎

Химиялық реакциялардың энтропиясын анықтау үшін мына теңдеу қолданылады:

_SS _{р. ө.} -S _{б. з. (12)}

М: Ca (OH)_{2 (қ)}+ Са _{2 (т)} Са СО_{3 (қ) +}Н₂О_(с)

S Ca (ОН)_{2 (қ)}+76,86 кДж(моль*град)

S Co_{2 г}213,94Дж(моль*град)

S Ca CO_{3 (қ)}39,81Дж(моль*град)

S H₂O_(с)70,06Дж(моль*град)

S(76,86+213,94)-(39,81+70,06)290,8-109,87180,93Дж(моль*град)

Яғни үрдіс өздігінен жүреді.

Жүйе энтропиясының өзгерісі арқылы үрдістің жүру бағытын анықтауға болады. Оқшауланған жүйелерде S0 энтропияның артуы бағытындағы үрдістер өздігінен жүреді. Тепе-теңдік орнағанда энтропия ең жоғары мәнге ие болып, он үрдісі нолге тең болады (S).

Термодинамиканың үшінші заңының негізін құрайтын жайттар арқылы,энтропияның абсолютты мәнін анықтауға болады. Энтропияның мәні стандартты шамалар кестесінде беріледі.

Бірақ та көптеген үрдістер ашық ьжүйелерде жүреді, бұл жағдайда энтропияда қолдану қиын. Мұндай жүйелер үшін жүйе күйінің басқа функциясы , тұрақты көлемдегі бос энергия немесе Гиббс энергиясы қолданады. Термодинамиканың бірінші заңының теңдеуін, екінші заңының теңдеуімен біріктіріп мынадай теңдеу аламыз.

Tdsdu+ _{10 а}

немесе

АТds-du _б

Тампература тұрақты болған жағдай үшін 10 теңдеуде мына түрде жазуға болады:

A-d (U-TS) ₁₁

U-TS қатынасы тұрақты көлемдегі жүйе күйінің функциясы, бос энергия деп аталады. (F_v)

F_v бос энергия немесе Гибсс энергиясы дегеніміз, жүйенің қайтымды изотермиялық процесс кезіндегі жұмысқа айналуы мүмкін болған энергияның ең көп бөлігі. Бірақ көпьеген химиялық үрдістер тұрақты қысым және көлемде жүреді. Сондықтан 11 теңдеуді өзгерте отырып тұрақты температура жағдайындағы бос энергияны, немесе изобаралық потенциялды шығарамыз. Ашық жүйелер үшін тепе-теңдік күйі, ең азбос энергияға ие болған күй болып есептеледі.

ZF_v+p^V ₁₃

Бос энергияның өзгерісі үрдістің бағытын және тепе-теңдігін анықтауда маңызы зор.

ZH-TS ₁₄

Мысалы: СаО_к+СО_{2 (2)}СаСО₃

Н₂₉₈(-636,46:-394,07 және -1208,61кДжмоль)

S₂₉₈(39,81:213,94 және 93,02 Джмоль*К)

Z₂₉₈(-1208,61-(-636,46+(-394,07)-298(93,02-(39,81+213,94))-130,2 кДжмоль

Яғни бұл реакция бос энергияның азаюы бағытында жүреді, яғни өздігінен жүреді.

Енді осы реакция үшін қандай температурада тепе-теңдік орнайтынын анықтайын. Тепе-теңдік жағдай бос энергия өзгерісінің ең аз мөлшеріне, яғни жағдайына сәйкес келеді.  жағдайы үшін.

Q_өнімі- _баст)-Т (S_өнім-S_баст)

Т_өнім_бастS_өнім-S_баст178,075160,731100К

Немесе t1100К-273877с

Осылайша тұйық жүйелер үшін энтропияның өсуі үрдістің тепе-теңдік бағытында жүретіндігін көрсетеді. Ал ашық жүйелер үшін тұрақты көлемдегі бос энергиямен термодинамикалық потенциалды қолданған тиімді. Бұл функциялардың төмендеуі үрдістің тепе-теңдік бағытында жүретіндігін корсетеді, ал Fv және  жағдай тепе-теңдік күйіне сәйкес келеді. Дипольдік моментке тәуелді болған бағдарлықкүштер температура төмендеген сайын артады.

Е RT

Мұндағы: Е-жылулық қозғалыс энергиясы

R-больцман тұрақтысы

T-абсолют температура

2.Дисперстік күштер негізінен дипольдік моментке ие болмаған малекулалар арасында болады.

3.Индукциялық күштер дипольдік моментке ие малекулалармен молярсыз малекулалар арасында түзіледі.

Бақылау сұрақтары:

1. Энтальпия мен реакция жылуының арасындағы байланыс

2. Изобаралық және изохоралық процестер кезіндегі жылу және жұмыс

3.Энтропия, оның өзгерісі, процесс бағытын анықтаудағы мәні

4. Ықтималдылық, оның мәні

5. Қайтымды және қайтымсыз процестер

6.Термодинамиканың екінші бастамасының мәні

7. Гиббс энергиясының өзгерісі арқылы процесті талдау жолдары

8. Метастабильді күй, оның құрылыс практикасындағы маңызы

9. Химиялық тепе-теңдік температурасын анықтау жолдары

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 7. Беттік қабаттардағы зат күйінің ерекшеліктері.

Дәріс жоспары:

1. Термодинамикалық тұрақсыздық.

2. Қатты және сұйық денелердің беті.

3. Беттік керілу. Адсорбция.

4. Ленгмюр изотермиясы.

Кез келген фазалардың шекарасы, шекараланатын фазаларың ішкі бөлімдерінен өздерінің физика химиялық қасиеттері бойынша ерекшеленеді. Бұл ерекшелік фазалар шекарасындағы беттік бос энергияның артық мөлшерде болуымен сипатталады.

Мәселен сұйықтықтың ортасында орналасқан молекулаларға оның жан-жағында орналасқан молекулалардың тарту күші әсер етеді. Молекулааралық тарту күші өте жақын қашықтықтарға әсе ететін болғандықтан, молекулалар тек өзінің айналасында орналасқан молекулалардың ғана, әсерін ғана сезеді. Ал бұл жағдайдағы молекулалардың жалпы әсер күші нөлге тең болады, сондықтан молекланың сұйықтың ішінде орын ауыстыруы үшін, жұмыс жасаудың қажеті болмайды.

Ал молекуланы сұйықтың бетіне алып шықсақ, онда молекулалардың теңәсерлі күші теңеспей қалады. Бұл газ тәрізді фазадағы молеклалардың бір-бірінен өте алыс қашықтықта орналасқандығынан, олардың арасындағы әсерлесу күші мардымсыз болуына байланысты болады. Сондықтан сұйық-газ фазалар шекарасында орналасқан молекулаға тек қана сұйық фаза жағынан ғана тарту күші әсер етіп, ал газтәрізді фаза жағынан оны теңестіретін күш болмайды. Демек сұйық фаза мен газтәрізіді фаза шекарасында орналасқан молекулалар, тек сұйық фаза жағынан ғана тарту күшін сезінеді. Олар үшін молекуларалық тарту күшінің жалпы жиынтығы нөлге тең емес және ол сұйық фазаға қарай бағытталған.

Барлық молекулалардың 1см² сұйықтықтың бетіне әсер етуші теңәсерлі күші, молекулярлы немесе ішкі қысым деп аталады. Судың ішкі қысымы 15000 атм., ал бензолда 4000 атм. тең. Демек кез келген сұйықтың бетіне, молеклааралық әсерлесуші күштердің теңеспегендігіне байланысты пайда болатын және молекулаларды сұйық фазаның ішіне қарай тартуға тырысатын үлкен қысым әсер етеді. Яғни жаңа фазалар шекарасын қалыптастыру үшін, молекулалардың тарту кұшіне қарсы жұмыс жасау қажет.

Фазалар шекарасының 1см² бетін түзу үшін жасалатын жұмыс немесе соған эквивалентті болған 1см² бетік бос энергия бетттік кернеулілік деп аталады. Ол σ таңбасымен белгіленіп, эрг/см^-2 шамасымен өлшенеді.

Беттік кернеулілілікті анықтаудың бірнеше әдістері бар:

- көпіршіктердің пайда болуының ең үлкен қысымы әдісі (Ребиндер приборы);

- тамшыларды есептеу әдісі (сталагмометр);

- сұйықты капиллярлық көтеру әдісі.

Заттардың фазалар шекарасында концентрациялануы адсорбция деп аталады.

Адсорбцияланушы зат адсорбтив, ал адсорбциялағыш зат адсорбент деп аталады.

Адсорбция – бұл беттік бос энергияны төмендету арқылы өздігінен жүретін процесс. Белгілі концентрациядағы ерітіндінің беттік кернеулілігін біле отырып, фазалар шекарасындағы адсорбцияны есептеуге болады. Беттік кернеуліліктің төмендеуімен жүретін адсорбция үрдісінің теңдеуін Гиббс енгізген:

Г=- dσ| dc ∙ c| RT

Гиббс теңдеуін төмендегідей жолмен шығаруға болады. Белгілі С (моль/л) конйентрациядағы және σ (эрг/см²) беттік екрнеуліліктегі ерітіндіні алайық. Ерітіндінің өзінің буымен фазалар шекарасы S меншікті беттік ауданға және 1моль еріген затқа ие болсын. Онда:

Г= 1| S моль/ см²

болады.

Егер фазалар шекарасына заттың өте аз мөлшерін өткізсек, онда беттік кернеулілік dσ мәніне өзгереді. Сонда беттік энергияның өзгерісі мынаған тең болады: dF_s = dsS. Бұл өзгеріс осмостық қысымның, затты ерітіндінің көлемінен фазалар шекарасына алып өтуі нәтижесінде жасалған жұмыс нәтижесінде алынған. Егер ерітіндінің көлемі V, ал осмостық қысымның өзгерісі dπ тең болса, онда атқарылған жұмыс:

V dπ = RT dc тең болады.

Демек dsS =─ RT dc/c болады. Г орнына 1| S қою арқылы,

ds/Г =─ RT dc/c аламыз, одан

Г=- dσ| dc ∙ c| RT шығады.

Гиббс теңдеуінен dσ| dc туындысының мәні теріс болғанда, яғни беттік кернеулілік төмендегенде, Г адсорбция оң мәнге ие болатындығы көрінеді. Беттік кернеуліліктің мәні, ерітіндінің концентрациясы артқан сайын төмендейді.

Флотация – дегеніміз заттың талғамды түрде шайылуы болып табылады. Бұл құбылыс негізінен рудаларды байыту кезінде кеңінен қолданылады. Флотация түрлі сұйықтардың, әр түрлі ұнтақтарды талғамды шайу мүмкіндігіне негізделген.

Газ тәрізді заттардың қатты бетке сорбциялану төрт түрлі жағдайда жүруі мүмкін:

1.Біріншіден газтәрізді заттардың қатты затқа сорбциялануы беттік құбылыс адсорбция арқылы жүруі мүмкін. Газдың немесе будың адсорбциялануының бірнеше ерекшеліктері бар: олардың үлкен жылдамдықпен жүруі; қайтымдылығы; температураның көтерілуімен адсорбцияның төмендеуі.

2.Газтәрізді заттардың қатты немесе сұйық заттарға жалпы көлемі бойынша сорылу үрдісі, абсорбция деп аталады.

3.Газдар мен су буын кеуекті материалдар сорбциялаған кезде, капиилярлық конденсация құбылысы байқалады. Бұл жағдайда су буының адсорбциялық қабаты сұйықтыққа конденсацияланады. Егер сұйықтық адсорбенттің бетін жақсы шаятын болса, онда капиллярларда ойыс мениск пайда болады. Содан соң, осы менискінің бетінде қалған бу конденсациялана бастайды да, соның нәтижесінде адсорбенттің барлық кеуектері сұйықпен толады. Капиллярлық конденсация бұл екінші реттік құбылыс. Бұл адсорбциялық күштердің есебінен емес, су буының ойыс мениске тартылу күшінің есебінен жүреді.

4. сорбциялық процестің төртінші түрі хемеосорбция, яғни газдардың қатты адсорбенттермен химиялық әрекеттесуі. Хемеосорбция негізінен жаңа фазаның түзілуімен жүреді. Хемеосорбция негізінен қайтымсыз процесс.

Бақылау сұрақтары:

1. Термодинамикалық тұрақсыздық, оған әсер етуші факторлар

2. Беттік бос энергияны төмендету жолдары

3. Беттік кернеулілік, оның беттік бос энергияны төмендетудегі ролі

4. Флотация процесінің мәні

5. Адсорбция құбылысының мәні, құрылыс индустриясындағы қолданылуы

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 8. Қатты дене газ және қатты дене сұйық шекарасындағы адсорбция. Беттік белсенді заттар.

Дәріс жоспары:

1. Фазалар шекарасындағы өздігінен жүретін процестер

2. Адсорбция құбылысының мәні, оны басқару

3. Беттік белсенді жастар

Жоғарыда айтылғандай беттік кернеулілік дегеніміз фазалар шекарасының 1см² бетіндегі беттік бос энергия. Егер бол бос энергияны фазалар шекарасы бетінің ауданына көбейтсек, онда нақты осы гетерогенді жүйенің беттік бос энергиясын алуға болады.

F_s = S×s.(эрг)

Жалпы фазалар арасындағы беттік айырмашылық көп болған сайын, фазалар шекарасында жинақталған беттік бос энаргия жоғары болады. Сондықтан кез келген коллойдты жүйелер, массивті денелермен салыстырғанда беттік бос энергияның үлкен қорына ие. Дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемдері кіші болған сайын, олардың меншікті бетінің ауданы жоғары, соған сәйкес фазалар шекарасында жинақталған беттік бос энергияның қоры да жоғары болады.

Термодинамикадан белгілі болғандай, беттік бос энергияның қоры жоғары жүйелер, термодинамикалық тұрғыдан тұрақсыз, сондықтан ол жүйелерде беттік бос энергияны төмендетуге бағытталғын өздігінен жүретін процесстер болады.

Сондықтан барлық коллойдты және диспесті жүйелер термодинамикалық тұрақсыз, оларда өздігінен: коагуляция- бөлшектердің іріленуі, бөлшектердің жабысуы мен коалесценциясы (бірігу) сияқты процестер өздігінен жүреді. Коагуляция мен коалесценция нәтижесінде фазалар шекарасы бетінің ауданы S азаяды, соған сәйкес F_s = S×s беттік бос энергияның мөлшері төмендейді.

Коллойдты немесе дисперсті жүйенің тепе-теңдік күйіне, бұл жүйенің толық қабаттарға бөлінуі, яғни екі фазаға бөлініп, тұнуы сәйкес келеді.

F_s = S×s → min қатнасынан бос энергияның ең төменгі мәніне екі түрлі өздігінен жүретін процестердің нәтижесінде қол жеткізуге болатындығына көз жеткіземіз.

- фазалар шекарасы бетінің ауданын төмендету арқылы (S→ min)

- фазалар шекарасы ауданы тұрақты болған жағдайда, беттік кернеілілікті төмендету арқылы (s → min).

Яғни беттік кернеулілікті төмендету процесі де беттік бос энергияны төмендетуге бағытталған болғандықтан, өздігінен жүретін процесс болып табылады. Бұндай процеске фазалар шекарасы бетінде заттың концентрациялануына бағытталған, адсорбция процесі жатады.

Жоғарыда коагуляция термодинамикалық тұрғыдан өздігінен жүретін процесс екендігі айтылды. Бірақ коагуляцияның жылдамдығы әрқашан да бірдей бола бермейді. Егер жүйе беттік бос энергияның үлкен қорына ие болса, онда коагуляция процесі жылдам жүреді және ондай жүйелер агрегатты тұрақсыз жүйелер деп аталады. Бірақ кейбір жүйелерде, меншікті бетінің ауданы жоғары болуына қарамастан, коагуляция жай жүреді. Мұндай агрегативті тұрақты деп аталатын жүйелерде, фазалар шекарасындағы беттік кернеулілік төмен болуы мүмкін. Бұдан жүйелердің тұрақтылығын арттыру үшін беттік бос энергияны, бөлшектердің бетіне беттік белсенді заттарды адсорбциялау арқылы төмендетуге болатындығы жайлы қорытынды шығады.

Судың 20⁰C температурадағы беттік екрнеулілігі 72,75 эрг/см^-2 тең. Оны судың құрамына беттік белсенді заттарды қосу арқылы төмендетуге болады. Беттік белсенді заттарға көмірсутекті тізбегінде полярлы атом топтары бар заттар жатады. Беттік белсенді заттардың молекулалары, суда еріген кезде фазалар шекарасына шығуға ұмтылады және фазалар шекарасында полярлы атом топтарымен суға қарай, ал полюссіз көмірсутекті тізбегімен ауаға қарай орналасады. Бұл беттік белсенді заттардың екі жақты қасиеті болуына байланысты: біріншіден полярлы атом топтарының молекула аралық әсерлеуі жоғары болған суға туыстығы болуына, ал полярсыз атом топтарын судың молекулалары ығыстырып шығуына байланысты болады. Сондықтан беттік белсенді заттар, фазалар шекарасына ұмтылады, себебі онда әрбір атом топтары өзінің табиғатына сәйкес орналасуға мүмкіндік алады. Сондықтан беттік белсенді заттардың молекулаларын дифильді молекулалар деп атайды.

Фазалар шекарасында концентрациялану арқылы, дифильді молекулалар сұйықтықтың беттік кернеулілігін төмендетеді. Осылайша судың беттік кернеулілігі дифильді молекулалардың судың бетіне концентрациялануы нәтижесінде төмендейді.

Жалпы жоғарыда айтылғандай қатты заттардың беттік кернеулілігін өлшеу мүмкін емес, себебі қатты заттар үшін фазаның жаңа бетінің түзілуі қайтымсз процесс. Сондықтан қатты заттар үшін бетттік кернеулілікті қосалқы әдіспен анықтайды. Әр түрлі қатты заттардың беттік кернеулігі, түрліше және барлық жағдайда сұйықтардың беттік кернеулілігінен жоғары және бір шаршы сантиметр үшін жүздеген және мыңдаған эргпен өлшенеді.

Қатты заттардың беттік кернеулілігін де төмендетуге болады. Бұл құбылыспен біз қатты заттың сұйықпен шайылу және адсорбциялануы кезінде іспеттес боламыз.

Жұғудың периметрі үш орта: 1) ауа, 2) сұйық, 3) қатты дене әсерлерінің шекарасы болатындығы анық. Бұл орталар оларды шекаралайтын беттерге ие: _1–2 беттік кернеулікке ие сұйық-ауа беті; _1–3 беттік кернеулікке ие ауа-қатты дене беті; _2–3 беттік кернеулікке ие сұйық-қатты дене беті.

а) с.г. Г қ  с к.с.

б) с.г. Г қ с к.с.

а - жұғу бұрышы 90⁰ кем болған, б – жұғу бұрышы 90⁰ артық болған жағдай;

Осыған сәйкес жұғу периметрінің 1 см-не 1-суретте сәйкес векторлар-мен белгіленген үш күш әсер етеді: _1–2; _1–3; _2–3. Олар сәйкес шекараланатын бетке жанамалы орналасқан дөңгелектің жеке элементтеріне перпендикуляр бағытталған.  тепе-теңдік шеттік бұрышын түзгенде барлық күштер бірін-бірі теңестіруі қажет. Бұл жағдай үшін қатты дене беті жазықтығы осіне векторлар проекциясы қосындысынан шығатын Дюпре-Юнг қатынасы дұрыс болады:

_2–3 = _1–3 + _1–2 немесе _2–3 – _1–3 = _1–2 ,

бұдан = (_2–3 – _1–3) / _1–2 = В.

Мұндағы шамасы В жұғу деп аталады. Жұғу жағдайы өзгергенде бұл бұрыш өзгереді. Толық жұғуға ( = 0) В=1 жауап беретіні анық. Сұйық қатты денеге олардың молекулаларының арасындағы әсер аз болған сайын жақсы жұғады. Аз беттік кернеулікке ие болған полярсыз сұйықтар, негізінде беттерге жақсы жұғады. Бұл жағдайда алынған екі сұйықтықтан дененің бетіне, қайсысының қатты денемен полярлық айырмашылығы аз болса сол жақсы жұғады.

Су ауа атмосферасында көптеген жіңішке сүйір беттерде шеттік бұрыш, яғни жұғудың оң мәнін түзетіні белгілі. Осы көзқарас тұрғысынан барлық беттерді гидрофильді деп қарауға болады. Полярсыз сұйықтардың қатысуында судың беттік талғамды жұғуы кезінде жағдай өзгеше. Бұл жағдайда су барлық уақытта да сүйір шеттік бұрыш түзе бермейді. Бұндай жағдайда гидрофильді беттерге су талғамды жұғады. Бұл кезде шеттік бұрыш  < 90⁰, бірақ бет гидрофобты болса көміртегі суды біржақты ығыстырып су үшін  > 90⁰ болады.

Тек суды қолданған жағдайда барлық бейорганикалық құрылыс материалдарына, соның ішінде ұялы бетонға да су жақсы жұғады. Олардың моле-кулаларында құрылыс материалдарының бетін сумен әрекеттестіре алатын жеткілікті мөлшердегі полярлы топтар болғандықтан, бұл түсінікті де. Сондықтан бөгде қоспалармен ластанбаған құрылыс материалдарында сумен жанасу кезінде жұғу өздігінен және тез жүреді.

Қатты заттың бетінің гидрофильдігі мен гидрофобтығын өзгертуге болады. Мәселен бетонның гидрофильді бетін, оған органикалық беттік белсенді заттарды адсорбциялау арқылы гидрофобты етуге болады. Сол сияқты алюминий ұнтағының бетін арнайы беттік белсенді заттарды ендіру арқылы гидрофильді етіп, сумен шайылуын жақсартуға болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Қатты және сұйық фаза шекарасындағы жүретін процестер

2. Жұғу бұрышы мен жұғу шамасы

3. Гидрофотық және гидрофильдік ұғымдары

4. Құрылыс материалдарының гидрофобтығын арттыру жолдары

5. Дюпре-Юнг теңдеу, оның материалдың суға қатнасын анықтаудағы ролі

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1.Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

5. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

4. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 9. Құрылыс материалдарын өндіру кезіндегі химиялық процестердің кинетикалық заңдылықтары

Дәріс жоспары:

1. Химиялық процестердің кинетикалық заңдылықтары. Біртекті және әртекті процестер.

2. Химиялық реакциялардың жылдамдығына негізгі факторлар.

3. Әртекті процестердің жылдамдығы.

4. Кинетиканың негізгі заңы.

Химиялық кинетика-бұл химиялық реакция жылдамдығы жайлы ғылым.

Химиялық кинетикада химиялық процесстердің механизмі мен жылдамдығын қарастыру кезінде бір-бірімен байланысты екі құбылыс қарастырылады:

-сыртқы факторларға (температура, қысым, концентрация) тәуелді болған химиялық реакция кезіндегі мокроскопиялық өзгерістер, сонымен бірге бұл өзгерістер белгілі-бір химиялық сатылардан тұрады

-химиялық реакцияларға алып келетін нақты элементарлық актілер, яғни микродүниеде жүретін құбылыстар

Химиялық реакциялардың механизмі элементарлық сатылардың реттілігі мен мазмұны атом және молекулалық деңгейде жүретін үрдістерден құралады.

Химиялық үрдістер гомогенді (тек бір фаза көлемінде жүретін) және гетерогенді (беттік айырмашылыққа ие бірнеше фазалардың арасында жүретін) деп бөлінеді. Құрылыстағы гомогенді реакциялар: полимерді өндіру кезіндегі полимерлену және поликонденсация реакциялары, бетонның кеуектеріндегі кальций гидроксиді мен қышқылдың арасындағы бейтараптану реакциясы; гетерогенді реакциялар: тұтқыр заттың қатаюы, бетон коррозиясы, темірбетон коррозиясы.

Гомогенді химиялық реакцияның жылдамдығы уақыт бірлігінде әрекеттеуші заттардың біреуінің концентрациясының өзгерісімен анықталады.

_ортСt

Мұндағы: СС_1-С₂

tt₁-t₂

Реакцияға қатысушы заттардың концентрацияларының өзгерісі арасында байланыс болғандықтан реакция жылдамдығын анықтау кезінде компоненттердің біреуінің концентрациясын өзгеруін анықтау жеткілікті.

Мысалы:

Н₂SO₄+2NaOHNa₂SO₄+2H₂O

2H⁺₊SO^2-₄+2Na⁺₊2OH^_2Na⁺₊SO^2-₄+2H₂O

2H⁺₊2OH^-2H₂O

Химиялық кинетиканың негізгі заңы бойынша химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттеуші заттар концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропарционал

RCⁿ_a*C^m_b

Мұндағы R- химиялық реакция константасы

С_а *С_в-әрекеттеуші заттардың концентрациясы

n* m коэфициент

м: R C_{(H2 SO4)*}С²_(NaOH)

яғни химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрациясы жоғары болған сайын артады. Ал реакция константасы R заттардың концентрациясына тәуелді емес, тек олардың бір-бірімен әрекеттесу қабілетін сипаттайды.

Химиялық реакциялар жүру механизмінде байланысты бірізді және параллельді болуы мүмкін:

- бірізді А В Г С. яғни үрдістің бастапқы сатысында түзілген өнім оның кейінгі сатысына жұмсалады. М: тұтқыр заттың еруі мен жаңатүзілімдердің кристалдануы. Мұндай реакциялардың жылдамдығы ең баяу сатының жылдамдығымен анықталады. Негізгі қорытынды бастапқы заттар бірден әрекеттесіп соңғы өнімге айналмайды, олар бірнеше аралық сатылардан өтеді.

- параллельді реакциялар: бастапқы заттар екі немесе бірнеше тәуелсіз жолдармен әрекеттесу мүмкін.

Параллельді реакциялардың жылдамдығы мына формуламен анықталады.

R₁С+R₂C+R₃C+...R_nC(R₁+R₂+...R_n)С

Яғни параллельді реакцияның жылдамдығы оны құрайтын құрам бөліктердің жылдамдықтарының қосындысына тең. Егер кейбір реакцияның жылдамдығы төмен болса, онда параллельді реакцияның жылдамдығы ең жылдам реакция жылдамдығымен анықталады.

Заттардың концентрациясы температураға тәуелді болмағандықтан, температураны көтергенде реакцияның жылдамдығы реакция жылдамдығының константасы өзгерісі есебінен, яғни әрекеттесуші заттардың малекулалары қасиеттерінің өзгерісі есебінен болады. Химиялық үрдіс- бұл малекулалардың өзгеру үрдісі. Малекуладағы атомдар химиялық байланыс күштерімен ұсталады. Химиялық реакция нәтижесінде энергетикалық тиімділікке қол жеткізеді. Бірақ оған қол жеткізу үшін ең алдымен ескі химиялық байланыстарды үзу үшін біршама энергия жұмсау қажет, яғни белгілі бір потенциалды энергетикалық барьерден өту қажет.

Байланыс энергиясы дегеніміз-химиялық байланысты үзуге жұмсалатын энергияның мөлшері.

Потенциялды энергетикалық барерьден өту үшін жұмсалатын энергия мөлшерін белсендіру энергиясы деп атайды. Белсендіру энергиясы бұл реакцияның басталуы үшін жұмсалатын артықша энергия.

Кейде әрекеттесуші заттар малекулаларының белсенділігін арттыру үшін арнайы заттар катализаторлар қолданылады. Катализатор- химиялық реакцияның жылдамдығын арттыратын, бірақ өзі реакцияға кіріспейтін заттар. Катализатор қатысында жүретін үрдістерді катализ деп атайды. Катализатор химиялық реакцияның белгілі бір сатысына қатыса отырып оның белсендіру энергиясын төмендетіп, жылдамдығын арттырады.

Мысалы: катализатор қатысынсыз затты А б г сызбасымен Е белсендіру энергиясымен алуға мүмкін болса, ал катализатор қатысында А а г сызбасымен Е¹ белсендіру энергиясымен алуға болады, сонымен бірге Е¹ ˂ Е болады. Катализатор химиялық үрдіс кезінде өзгеріссіз қалуымен бірге, бастапқы заттармен соңғы өнімдердің термодиномикалық сипаттамаларын да өзгертпейді. Катализаторды қолданудың тағы да бір ерекшелігі, олардың талғамды әсер етуінде.

Тізбекті реакциялар

Тізбекті реакциялар үш сатыдан тұрады: белсенді орталықтың пайда болуы, дамуы және тізбектің үзілуі.

Белсенді орталық ретінде жұптаспаған электроны бар атомдар немесе жұптаспаған электроны бар малекула қалдықтары бос радикалдар болуы мүмкін. Тізбекті реакциялар екі типке жүруі мүмкін.

1. Тармақталмаған:

СL₂CL+CL

CH₄+CLCH₃+HCL

CH₃+CL₂CH₃CL+CL

Тізбекті реакцияның бұл типінде әр бір белсенді орталық бір ғана белсенді орталықтың пайда болуына алып келеді.

2. Тармақталмаған

1.Н₂+О₂2Н₂О

2. Н₂+О₂2Н₂О+2Н

3. 2Н+2О₂2ОН+2О⁰

4. 2О+2Н₂2НО+2Н

2ОНН₂О



 О

 

Н₂ООН О 

 Н  

  Н ОНН₂О

ОН О   

ОН О Н

Яғни тармақталған тізбекті реакция типінде әрбір белсенді орталық реакцияның кейінгі сатысында бір немесе бірнеше белсенді орталықтардың пайда болуына алып келуі мүмкін.

Бақылау сұрақтары:

1. Гомогенді және гетерогенді процесс жылдамдықтарының ерекшеліктері

2. Гомогенді процесс жылдамдығына әсер етуші факторлар

3. Гетерогенді процесс жылдамдығына әсер етуші факторлар

4. Химиялық кинетиканың негізгі заңы

5. Тармақталған және параллельді реакциялар жылдамдығы

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 10. Байланыстырғыш заттарды алу кезіндегі химиялық процестер.

Дәріс жоспары:

1. Баланыстырғыш заттардың қатаюуы кезндегі химиялық процестер.

2. Жаңа фаза кристалдануының кинетика заңдылықтарының негіздері.

3. Жаңа түзілімдердің құрамы және құрылысы, жаңа түзілімдердің пайда болу механимі, олардың материал қасиетіне әсері.

Тұтқыр заттың қатаюы бір-біріне тәуелді бірнеше сатылардан тұрады: тұтқыр заттың қатаю суында еруі, гидратациялану реакциясының нәтижесінде кристалогидраттардың түзілуі және қатаю үрдісі. Гидратациялық қатаю үрдісінің жылдамдығы ең төмен саты жылдамдығына тәуелді болады.

Тұтқыр заттарды негізгі екі типке бөлуге болады:

а ) Бірінші типтен тұтқыр заттарда, атап айтқанда тез қатаятын гипстік тұтқыр заттарда жылдамдығы ең төмен саты гипстік кристалдану үрдісі болып табылады.

б) Екінші типтегі тұтқырлар, цементтің силикатты құраушыларында жылдамдығы ең төмен саты, еру сатысы.

Әр типтегі тұтқыр заттардың гидратациялық қатаюының кинетикасын біле отырып, ол үрдісті басқаруға болады. Мысалы: бірінші типтегі тұтқыр заттардың қатаюын жылдамдату үшін кристалдардың пайда болуы мен өсуін тездететін кристалданудың дайын орталықтарын қосуға болады. Біршама баяу қатаятын екінші типтегі тұтқыр заттардың ең баяу сатысы, олардың еруі болғандықтан, қатаюды жылдамдату үшін: цементтің дисперстілік дәрежесін арттыру, температураны жоғарлату және қоспа қосу арқылы қол жеткізу мүмкін.

Тұтқыр заттардың қатаюы бастапқы зат дәндерінің жоғары дисперсті жаңатүзілімдер қабықшаларымен экрандалуына да тәуелді болады. Ол қабықшалар тұтқыр зат дәндерін жұқа қабықшамен қаптап олардың сумен жанасуын болдырмайды. Мысалы цементте қатаю үрдісін тежейтін, осындай қабықша түзуші зат гидросульфоалюминат және кальций гидроксиді болып табылады.

Тұтқыр заттың қатаю кинетикасын ескере отырып жалпы тұтқырларға және цемент тасына мынандай талаптар қойылады:

1)Бастапқы заттар гидротациялық қатаятын тұтқыр зат болуы ұшін, суда еруі және осы еру нәтижесінде соңғы өнім гидраттық жаңатүзілімдерге қарағанда басым қаныққан ерітінді түзулері қажет.

2)Тұтқыр заттың еру жылдамдығы және басым қаныққан ерітінді түзуі, пайда болатын жаңа фазаның сәйкес дисперстілігі мен қатаюының қажетті жылдамдығын қамтамасыз етуі тиіс. Себебі осы үрдістерге цемент тасының физика және құрылымдық-механикалық қаиеттері тәуелді болады.

3)Түзілген гидратты жаңатүзілімдердің судағы ерігіштігі мүмкін болған дәрежеде төмен болуы тиіс, кері жағдайда материалдың суғатөзімділігі төмен болады.

4)Тұтқыр заттар қатаю суының аз мөлшерде қажетті пластикалық масаны қалыптастыруы тиіс, сондай жағдайда қалыптасқан материал қажетті тығыздыққа және соған сәйкес беріктік пен өткізбейтін қабілетке ие болады.

Тұтқыр заттың гидратациялық қатаюуы

еру

С₃S + n H₂O → С₃S · n H₂O →

А → Б→ В

А-еріген тұтқыр зат

Б-пайда болған аралық кристалдар

В-қатайған цемент тасы,соңғы өнім.

Бақылау сұрақтары:

1. Тұтқыр зат гидратациялануының негізгі кезеңдері

2. Гидратация процесін басқарудың негізгі жолдары

3. Гидратация процесіне цементтің диперстілігінің әсері

4. Гидратация процесіне сыртқы орта факторларының әсері

Ұсынылатын әдебиеттер тізімі

1. Пащенко А.Л. «Физическая химия силикатов»-М.: ВШ, 1986.368с.

2. Киреев В.А. «Краткий курс физической химии».-Учебник.-М.: ВШ, 1978

3. Горшков В.С. «Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений». М.: ВШ, 1988г.336с.

4. Ратинов В.Б. Химия в строительстве. М.: Стрйиздат, 1977г.

5. ПисаренкоА.А. Курс коллоидной химий».Учебник.-М.: ВШ, 1978

Тақырып 11. Ерітінділер және дисперстік жүйелер

Дәріс жоспары:

1. Көп компонентті диперсті жүйелердің құрылымдық бірлігі туралы түсінік.

2. Диперстік жүйелерді диперстік дәрежесі бойынша жіктеу.

3. Шын және коллойдты ерітінділер, дисперсия және олардың структуралық термодинамикалық ерекшеліктері.

Дисперсті жүйелер мен бетттік құбылыстарды зерттейтін химияның саласы коллойдты химия деп аталады. Жүйенің коллойдты күйі заттардың диперстілігімен сипатталады.

Дисперсті жүйелердің неізгі ерекшелігі олардың екі немесе бірнеше компоненттерден тұратындығында. өте ұсақ бөлшектерден тұратын дисперсті фаза бөлшектері, дисперсті ортада таралып орналасқан болады. Дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемдеріне сәйкес дисперсті жүйелер гомогенді немесе гетерогенді болуы мүмкін. Егер дисперсті фаза мен диперсті орта бөлшектерінің арасында беттік айырмашылығы болмаса, ондай жүйлерді гомогенді , ал беттік айырмашылығы болатын болса гетерогенді жүйе деп аталады.