31.Дисперсті жүйелердің тұрақтылығы. Сидментациялық және агрегаттық тұрақтылық дегеніміз не: Агрегаттық тұрақтылықтың факторларын атаңыз.

Н.П. Песков (1917 ж.) коллоидтық жүйенің агрегаттық және седиментациялықтұрақтылығы жөніндегі ілімнің негізін салды.

Дисперсті жүйелерді тұрақтандыру. Дисперстік бөлшек-тердің жалпы беттік ауданы үлкен болғандықтан, оларда беттік бос энергияның мол мөлшері шоғырланады. Осының нәтижесінде дисперсті жүйелер термодинамикалық тұрақсыз болып келеді. Сондықтан оларды тұрақтандыру қажет. Тұрақтандырудың негізгі мақсаты – дисперстік бөлшектердің түрі мен өлшемдерін сақтау және олардың бір бірімен әрекеттесіп бірігуіне кедерге жасау.

Коллоидтық химияда қолданылатын тұрақтандыру тәсіл-дері келесі тұғырларға негізделеді:

1. аттас зарядталған бөлшектердің электрстатикалық тебісуін қамтамасыз ету; бұл әдісті, көбінесе, аэрозольдер мен коллоидтық ерітінділерді тұрақтандыру үшін қолданады;

2. дисперстік бөлшектердің беттерінде жұқа қорғаушы қабаттарын құру, олар бөлшектер броундық қозғалыс кезінде бір біріне жақындағанда бұзылмайды да, соның арқасында бөлшектердің бірігуі мен іріленуіне кедергі жасайды. Мұндай қорғанды беттік-активті заттардың адсорбциялық қабаттары түзе алады. Бұл әдісті эмульсиялар мен көбіктерді тұрақтандыру үшін жиі қолданады.

Тұрақтылық факторы немесе баяулату коэффиценті W жылдам коагуляцияның жылдамдық константасынан К_жк баяу коагуляцияның жылдамдық константасы К_бк неше есе аз екендігін көрсететін шама:

(2)

Жалпы термодинамикалық және кинетикалық тұрақтылықтарды қамтамасыз ететін мынадай факторлар бар:

1. Электростатикалық фактор, ол ҚЭҚ-тың болуымен қамтамасыз етіледі;

2. Адсорбциялық-солъваттық фактор, ол бөлшектің дисперстік ортамен әрекеттесуі нәтижесінде фазааралық керілудің кемуімен қамтамасыз етіледі;

3. Энтропиялық фактор, ол тек ультрамикрогетерогенді жүйелерге ғана тән және жылулық қозғалыстың нәтижесінде бөлшектердің дисперстік ортада біркелкі таралуына ұмтылысымен қамтамасыз етіледі;

4. Құрылымдық-механикалық фактор, ол фазааралық бөлу бетінде серпімділік және беріктік қасиеттері бар адсорбциялық қабаттардың түзілуімен қамтамасыз етіледі;

5. Гидродинамикалық фактор, ол бөлшектердің беттік қабатындағы дисперстік ортаның тұтқырлығының артуымен қамтамасыз етіледі;

6. Аралас факторлар. Ол жоғарыдағы факторлардың бірнешеуінің бір мезгілде әсер етуі нәтижесінде іске асады.

32 Дисперсті жүйелердің алу әдістері. Диспергациялық, конденсациялық әдістерді түсіндіріп мысал келтір.

Дисперстік бөлшектер дисперсті жүйелердің құрылымдық элементтері болып табылады. Коллоидтық химияның негізгі мәселесі – практикалық жағынан қажетті химиялық және физикалық қасиеттері бар дисперстік бөлшектерді алу жолда-рын дамыту.

Дисперстік бөлшектерді алу әдістерін екі топқа бөледі: диспергациялық (дисперстеу) және конденсациялық.

Диспергациялық әдістер. Бұл әдістерде заттың ірі (макро-скопиялық) үлгілерін дисперстік өлшемдегі бөлшектерге дейін ұсақтайды. Дисперсиялағанда заттың химиялық құрамы мен агрегаттық күйі өзгермей, тек бөлшектердің өлшемдері мен түрі ғана өзгеріске ұшырайды.

Диспергациялық әдістерді көбінесе дөрекі дисперстік (1 мкм және одан да үлкен) бөлшектерді алу үшін қолданады. Арнайы құралдар арқылы бөлшектердің өлшемдерін 0,1 мкм-ге дейін кішірейтуге болады, бірақ өндірісте әдетте одан ірі бөлшектер алынады.

Қатты денелерді, сұйықтықтарды және газдарды дисперстеу үрдістерінде айтарлықтай айырмашылықтары бар.

Конденсациялық әдістер.

Бұл әдістер жоғары дисперсті және ультрадисперсті бөл-шектерді алуға мүмкіндік туғызады, сондықтан оларды нано-технологияларда кеңінен қолданады. Конденсациялық әдістерді химиялық және физикалық деп екіге бөледі.

Физикалық конденсациялық әдістер. Бұл топтағы әдістер-дің негізгі принципі бойынша жаңа фаза бөлшектерін будан (конденсациялау) не сұйықтықтан (кристалдау) бөліп алады. Дисперстік бөлшектер бірінші текті фазалық ауысу нәтижесінде түзіледі. Физикалық конденсацияның негізгі шарты - бастапқы гомогенді жүйе температура не қысымның өзгеруінен термо-динамикалық тепе-теңдіктен ауытқу керек. Аэрозолдерді алу үшін температура мен қысымды өзгертеді. Мысалы, судың қаныққан буы бар жүйеде температураның азаюынан тұман пайда болады. Сонымен қатар, егер ауада фосфор оксиді, мырыш оксиді, күкірт және т.б. заттардың қаныққан булары болса, онда температураның төмендеуінен қатты дисперстік бөлшектер түзіліп, түтін пайда болады.

Металл нанобөлшектерін алу үшін екі сатылық физика-лық әдістер кеңінен қолданылады. Бірінші сатыда металды атомдық өлшемдерге дейін дисперсиялап, буға айналдырады; екінші сатысында осы буды конденсациялап, нанобөлшектер алады. Бұл әдістеменің бірнеше нұсқауы бар.

Молекулалық шоғырлар әдісі. Жіңішке саңылауы (диа-фрагмасы) бар вакуумды камераға бастапқы затты орналас-тырады. Қажетті жоғары температураға дейін қыздырғанда зат буланып, диафрагмадан өте келе, буланған бөлшектер шоғыр түзеді. Оны қатты бетке бағыттайды, осы бетте бу конденсацияланып, дисперстік бөлшектер немесе қалыңдығы 10 нм болатын жұқа қабыршық түзіледі.

Аэрозольді әдіс. Металл инертті газдың сиретілген атмо-сферасында буланады. Температураның төмендеуімен бу кон-денсацияланып, өлшемдері 1-100 нм болатын дисперстік метал бөлшектері түзіледі.