49.Қаныққан бу қысымын бет қисықтығымен байланыстыратын Кельвин Томсон теңдеуін шығарыңыз
Сұйық беттің қисықтығы сұйықтық пен оның қаныққан буының арасындағы тепе-теңдігіне айтарлықтай әсер етеді. Газ фазасындағы радиусы r, ал беттік керілуі σ болатын сұйықтық тамшысын қарастырайық. Сфера тәрізді тамшыдағы қысым капиллярлық қысымға сәйкес мөлшерге артық, яғни тамшыдағы сұйықтықтың химиялық потенциалы да артық болады. Потенциалдың артық шамасы
(7.27)
тең болады, мұндағы Vm - сұйықтықтың мольдік көлемі.
Фазалар тепе-теңдікте болу үшін (μб) будың потенциалы ∆μб = ∆μс шамасына арту керек. Идеал газдың химиялық потенциалы келесі өрнекпен анықталады:
,
(7.28)
мұндағы μ0 – заттың стандарттық (қалыпты) күйдегі хи-миялық потенциалы, р0 - жазық беттегі бу қысымы, R - универсалды газ тұрақтысы, Т - температура. Қисық беттің химиялық потенциалы:
(7.29)
тең болады. Мұндағы рr - қисық беттегі будың қысымы.
∆μб = ∆μс шартынан қаныққан бу қысымы мен сұйықтық бетінің қисықтық радиусы арасындағы тәуелділігін шығаруға болады:
,
(7.30)
бұл теңдеуді Кельвин (Томсон) заңы (1846) деп атайды.
Кельвин заңынан тамшының радиусы неғұрлым кіші болса, соғүрлым оның бетіндегі қаныққан бу қысымы үлкен болатынын көреміз.
Ойыс бетте жазық бетке қарағанда қаныққан бу қысымы аз болады, сондықтан Кельвин (Томсон) теңдеуі келесі күйде жазылады:
.
(7.31)
шамасы
капиллярлық қысымның жазық беттегі
қысымға қатынасын көрсетеді. pс
<< p0
жағдайында
,
(7.33)
бұл теңдеу бойынша қаныққан бу қысымының өзгеруі қисықтық радиусына кері пропорционал.
51 Коллойдтық химияның дамуына қысқаша тарихи шолу.Дисперсті жүйелердің класификациясына сипаттама бер
Коллоидтық химия, яғни дисперсті жүйелердің химиясы, әртүрлі – бейорганикалық, органикалық, ақуыздық, полимерлік жүйелердің қасиеттерін зерттейді. Мұндай жүйелердегі дис-перстілік (лат. dispergo) бөлшектерінің өлшемдері 1нм-ден 100 нм-ге дейінгі аралықта жатады. Дисперстік бөлшектер кез келген агрегаттық күйде: қатты (микрокристалдар, талшықтар), сұйық (тұмандар мен эмульсия-лардағы тамшылар), газ тәрізді (көбіктердегі көпіршіктер) күйде бола алады. Құрылымы одан да күрделі дисперстік бөлшектер болады, олардың ішкі құрылымы қатты денеге не сұйықтыққа қарағанда мүлде өзгеше. Мұндай өзгеше құрылымдарға мицел-лаларды – органикалық (беттік-активті) заттардан тұратын наноөлшемді агрегаттарды жатқызуға болады. Мицеллалар көптеген биологиялық үрдістерде (ферменттік катализде, ағза-лардағы май тасымалдауында және т.б.) маңызды роль атқа-рады.
Коллоидтық химияның келесі негізгі бағыты – дисперсті жүйелерді зерттеу. Әдетте дисперсті жүйелер екі фазадан тұрады: дисперстік бөлшектерді құрайтын дисперстік фаза және осы бөлшектер таралған – дисперсиялық орта. Диспер-сиялық орта да дисперстік фаза сияқты кез келген агрегаттық (қатты, сұйық, газ тәрізді) күйде болуы мүмкін. Дисперстік фаза мен дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты жіктеу
Бұл классификацияны Во. Оствальд жасаған болатын. Олардың кестеде көрсеткендей 9 жағдайын қарастыруға болады.
4- кесте. Агрегаттық күйі бойынша жіктеу
Дисперстік фаза |
Диспер-сиялық орта |
Шартты түрде белгіленуі |
Жүйенің аты, мысалдары |
Газ1 |
Газ2 |
Г1 /Г2 |
Газдардың жоғары қысымдағы күйі |
Сұйық |
Газ |
С/ Г |
Тұмандар, бұлттар, булар |
Қатты |
Газ |
Қ/Г |
Түтін, шаң-тозаңдар |
Газ |
Сұйық |
Г/С |
Көбіктер |
Сұйық1 |
Сұйық2 |
С1/С2 |
(Эмульсиялар), сүт, мұнай |
Қатты |
Сұйық |
Қ/С |
Жүзгіндер (Суспензиялар), табиғи судағы дисперсиялар, коллоидтық ерітінділер |
Газ |
Қатты |
Г/Қ |
Қатты көбіктер, кеуек заттар, активтелген көмірлер |
Сұйық |
Қатты |
С/Қ |
Қатты майғындар, адсорбенттер, топырақтар |
Қатты1 |
Қатты2 |
Қ1/Қ2 |
Қатты кірнелер, қорытпалар, асыл тастар. |
Дисперстілік дәрежесі коллоидтық бөлшектерге сәйкес келетін жүйелерді коллоидтық химияда кірнелер (зольдер) деп атайды. Дисперсиялық орта газ болған жағдайда оларды-аэрокірнелер деп атайды, егер сұйықтық болса лиокірнелер деп атайды. (Грекше лиос – сұйықтық) сұйықтықтың табиғаттына байланысты лиокірнелер – гидрокірне, алкокірне, этерокірне, бензокірнелер болып бөлінеді (оларға сәйкес дисперсиялық орта – су, спирт, эфир, бензол). Егер коллоидтық жүйенің дисперсиялық ортасы органикалық сұйықтық болса, онда оларды органокірнелер деп жалпы атай береді. Дисперстік фаза қатты, ал дисперсиялық ортасы сұйық болып келген микрогетерогендік жүйелерді жүзгіндер (суспензиялар)деп атайды.
Во. Оствальдтің осы классификациясын Зигмонди дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты үш-ақ топқа бөлді. Сұйық, газ және қатты ортадан тұратын жүйелер. Бұларды қысқаша лиокірнелер, аэрокірнелер және солидо (иә криокірнелер) деп те атайды.