30. Жылдам коагуляция кинетикасының теориясын крикитикалық бағалаңыз.

Жылдам коагуляция кинетикасының теориясын Польша ғалымы Смолуховский жасады. Ол кірнелердің бөлшектерінің арасында тартылу және тебілу күштері әсер ететін ,тебілу күштерінің электролит енгізгенде әлсіреп, электролиттің концентрация жылдам коагуляцияны болдыруға жеткенде тебілу күшінің жоғалатынын айтты. Осындай астабилизицияланған кірненің бөлшектері броундық қозғалыстың нәтижесінде бір-біріне жақындағанда молекулалық тартылу күшінің әсерінен бірігіп, агрегат түзеді, әрі қарай олар осы біріккен күйінде броундық қозғалыс жасайды. Бөлшектердің арасындағы әсер ететін күштің табиғатын Смолуховский қарасытырған жоқ.

Өзінің теориясын жасағанда Смолуховский жылдам коагуляцияның жылдамдығы кірненің сандық концентрациясына v, броундық қозғалыстың қарқындылығына екі бөлшек бірігу үшін олардың дағдарыстық арақашықтығына p байланысты деп қарастырады. p қашықтығы коллоидтық бөлшектің диаметрінен көбірек те болуы мүмкін.

Смолуховский бойынша жылдам коагуляция кезінде жеке бөлшектер өзара сщқтығысып қосарланған бөлшектер, содан соң қосарланған бөлшектер жеке бөлшектермен сщқтығысып үштік бөлшектер және сол сияқты болып кете береді. Күрделі бөлшектердің де өзара соқтығысуы мүмкін. Бірақ үш немесе одан да көп немесе күрделі бөлшектердің соқтығысуы ықтималдығы аз болғандықтан, оларды есепке алған жөн.

Коагуляция процесін Смолуховский екінші реттілік реакция сияқты етіп қарастырды. Содан коагуляция жылдамдығы бөлшектердің қашықтыққа жақындау ықтималдығын анықтайтын сондай концентрацияның квадратына тура пропорционалды болады:

-dv / dt = k∙v²

Мұндағы, k- жақындау ықтималдығын сипаттайтын константа. Теңдеудің алдындағы (-) таңбасы τ уақыт өткен сайын сандық концентрацияның v азаятынын көрсетеді.

Смолуховский бойынша: k= 4π∙ρ∙D

Теңдеуді былайша көрсетуге болады:

-dv / v² = k∙d∙τ

Бұдан τ уақытында кірненің сандық концентрациясы мынаған тең:

v = v₀/ (1+k∙v0∙τ)

Жартылай коагуляциялану уақытын (Ө) енгізе отырып, мынаны жазуға болады:

K∙v0=1/Ө

Содан, v = v₀/ (1+t/θ)

Теңдеуінен t-дың әртүрлі мәндері үшін Ө және к-ны есептуге болады.

v/v0

τ/Ө

Бірлік көлемдегі кірнеде, τ/Ө шамасына байланысты бөлшек-дің жалпы санының салыстырмалы өзгеруі және әртүрлі бөлшектердің сан-ының өзгеруі суретте көрсетілген.

Жылдам коагуляцияның кинетикалық теориясын М.Смолуховский 1916ж. Келесі тұжырымдамаға сүйене отырып жасады:

1. Қарастыратын жүйені монодисперрстік етіп алды, яғни бөлшектердің радиустары r бірдей болады.

2. Бөлшектердің соқтығысуының барлығын тиімді деп қарастырады, яғни Zm/Z =1 .

3. Тек біріншілікті бөлшек-дің соқтығысулары ғана қарастырылады.

4. Коагуляция кинетикасын бимолекулалық реакцияның кинетикасына ұқсас деп қарастырады:

-dv / dt = k∙v²

Мұндағы К- коагуляция жылдамдығының константасы.

Жылдам коагуляция теориясына сәйкес коагуляция константасы диффузия коэффициентіне тәуелді болады және оны мына теңдеумен есептеуге болады :

K= 16*r**D

Бұл теңдеуге диффузия коэффициентінің мәнін қоятын болсақ, мынандай теңдеу аламыз:

K= 8RT/3Nη

Сонымен, ортаның тұтқырлығы және температурасын біле отырып, жылдам коагуляция жылдамдығының константасын есептеуге болады екен. Смолуховский теориясы эксперимент арқылы бірнеше рет тексеріп, оның дұрыстығы дәлелденді.