Тақырып. Кіріспе. Коллоидты химияның негізгі түсініктері мен анықтамалары. Коллоидты жүйелер

Дәріс мақсаты: Коллоидты химия ғылымының пайда болу тарихымен таныстыру.

Дәріс жоспары:

1. Коллоидты химия ғылым ретінде.

2. Коллоидты химияның пайда болу тарихы.

3. Коллиодты химияның маңызы.

Тақырыптың қысқаша мазмұны:

Коллоидты химия -бастапқыда физикалық химияның бір бөлімі ретінде қарастырылған. Уақыт өте келе эксперименттік дәлелдемелерді талдау негізінде бұл пән жеке ғылым болып бөлініп шықты. Тіпті арнайы коллоидтық химияның зерттеу әдістері табылды: ультрамикроскопия, электрондық микроскопия, ультрацентрифугирлеу (сүзу), электрофорез, тағы да басқалар.

Практика коллоидтық химияның қазіргі заманғы техникада да орнының ерекше екенін дәлелдеді. Қазіргі уақытта халық шаруашылығының кез келген саласын коллоидық химиясыз елестету мүмкін емес. Бұл ғылым саласының нені зерттейтінін түсіну үшін алдымен «коллоидтар» немесе «коллоидтық жүйелер» дегеніміз не деген сұраққа жауап іздеу керек.

ХІХ ғасырдың 40 жылдары италия ғалымы Франческо Сельми қазіргі кезде коллоидтық жүйелер болып табылатын кейбір ерітінділердің аномальді қасиеттерін бақылады. Бұл ерітінділер жарықты күшті шашыратады. Оларда еріген заттар осы еріген затпен әрекеттеспейтін тұздардың болмашы ғана мөлшерін қосқаннан тұнбаға түседі. Заттардың мұндай ерітіндіге өтуі, яғни еруі және ерітіндіден тұнбаға түсуі жүйе температурасының және көлемінің өзгеруінсіз жүреді (әдетте, кристалл заттардың еруі кезінде температура мен көлем өзгереді). Сельми бұл ерітінділерді әдеттегі ерітіндіден ерекшелеп, «псевдо ерітінділер» деп атады. Кейіннен оларға «зольдер» деген атау берілді.

ХX ғасырдың 50 жылдары ағылшын химигі Томас Грэм бұл ерітінділерді толығырақ зерттеді. Грэм бұл ерітінділерді және оларды түзетін заттарды «коллоидтар» деп атады, себебі Грэм грекше «колла» -деп аталатын желімді (клей) осындай ерітінділердің нағыз (типичный) өкілі деп ойлады.

ХIX ғасырдың 60 жылдары белгілі болған коллоидтық ерітінділердің кейбір ерекшеліктеріне тоқталайық:

1. Барлық коллоидтық ерітінділер шоқталған сәулені шашыратуға, яғни опалесценцияға бейім. Тиндаль коллоидты ерітінді бар кюветаға линза арқылы жарық шоғын өткізгенде жанынан жарық конусын анық бақылаған. Сондықтан мұндай конус Тиндаль конусы деп аталады.

Ерітіндінің жарықты интенсивті шашыратуы жүйеде фазааралық бөліну бетінің бар екендігінің айқын дәлелі болмаса да, коллоидты ерітіндінің біртекті емес екенін толық дәлелдейді.

2. Коллоидты ерітінділердегі бөлшектер диффузиясы өте баяу жүреді. Диффузияға еріген бөлшектер өлшемі әсер етеді, себебі өлшемі үлкейген сайын бөлшекке еріткіш молекуласы ортасында (в среде) қозғалу үйкелістің (трение) күшеюіне байланысты қиынға соғады.

3. Коллоидтық ерітінділердің осмостық қысымы өте төмен болады.

Бұл соңғы екі қасиет – диффузияның баяу өтуі және осмостық қысымның төмен болуы, коллоидтық ерітінділердегі еріген зат бөлшектерінің салыстырмалы түрде ірі екендігін көрсетеді. Осмостық қысым коллигативті қасиетке жатады, яғни, тұрақты температурада көлемдегі бөлшектер санына ғана тәуелді. Және оның (осмостық қысымның) мәнінің төмен болуы бөлшектер өлшемінің үлкен, ірі екендігін көрсетеді, себебі ерітіндідегі еріген заттың салмақтық концентрациясы және тығыздығы бірдей болса да, бөлшектер саны олардың өлшемі ірі болған сайын аз болады.

4. Коллоидты ерітінділер диализге қабілетті. Яғни колллоидты ерітінділерді жартылай өткізгіш мембрана көмегімен оларда еріген төмен молекулалы заттар қоспасынан (примесь-қалдық) бөліп алуға болады. Диализ кезінде төмен молекулалы заттар мембрана арқылы өтіп, ал жартылай өткізгіш арқылы өтуге қабілетсіз коллоидтық бөлшектер тазартылған коллоидтық ерітінді түрінде қалады. Диализге бейімділік те колоидты ерітінділердегі бөлшектер өлшемінің шынайы ерітінділердегі молекулалар өлшемінен әлдеқайда үлкен екендігінің айғағы.

5. Толығымен тұрақты (стабильные) жүйелер болып табылатын шынайы ерітінділерден ерекшелігі (нағыз ерітінді) - коллоидты ерітінділер агрегативті тұрақсыз (лабильные). Яғни коллоидты еріген заттар болмашы сыртқы жағдайлардың әсер етуіне байланысты ерітіндіден оңай бөлінеді. (коагуляцияланады). Нәтижесінде коллоидты ерітіндіде - тұнба (коагулят, коагулюм) түзіледі, яғни, біріншілей бөлшектердің жабысуынан пайда болған агрегаттар. КЖ-дің агрегативті тұрақсыздығы олардың концентрациясы жоғары болған сайын жақсы байқалады.Сондықтан нағыз КЖ-ді жоғары концентрлі етіп алу мүмкін емес. Коагуляцияны туғызатын жағдайлар: қыздыру, суыту, интенсивті араластыру және ерітіндіге өте аз мөлшерде электролиттер (коагуляторлар) енгізу. Коагуляция процесң коагулятор коллоидты еріген затпен химиялық өзара әрекеттеспейтін жағдайда да жүруі мүмкін, Бұл жағдай коагуляция химиялық емес, физикалық процесс екендігін көрсетеді.

6. Коллоидтық ерітінді электрофорезге бейім. Мұны Ф.Ф. Рейсс 1808 жылы Ресейде ашты. Яғни электр өрісінде коллоидты бөлшектер қайсібір электродқа қарай қозғалады. Бұл коллоидты еріген зат болшектері, иондар сияқты, электр зарядына ие екендігін көрсетеді. Электрофорездің электролизден айырмашылығы – электролиз өнімдері электродтарда эквивалентті мөлшерде бөлінеді, ал электрофорезде зат тек бір бағытта ғана айтарлықтай қозғалады.

7. КЖ газтәрізді, сұйық және қатты болуы мүмкін. Мысалы: тұман, түтін, металдардың коллоидты ерітінділері, AgI және AsS коллоидты ерітінділері, кейбір орг.бояғыштар және сабындар ерітінділері, эмульсиялар (сүт), пемза, опал, шойын, кейбір металл балқымалары.

8. Коллоидтық қасиеттерді органикалықта, бейорганикалықта заттардан тұратын жүйелер көрсете алады. КЖ табиғатта кең тараған және оларды лабораторияда да алуға болады. Сонымен, КЖ коллоидтық емес жүйеден несімен ерекшеленеді?

Грэм өз заманында заттарды коллоидтар және кристаллоидтар деп бөлген. Ал И.Г.Борщев коллоидтық ерітінді құрамындағы заттың кристалдық құрылымы болуы мүмкін екендігін айтты. Кейін орыс ғалымы П.П.Веймарн бір зат белгілі бір жағдайда кристаллоид, ал басқа жағдайда коллоид қасиетін көрсететіндігін дәлелдеді. Мысалы канифольді спиртте еріткенде ол шынайы ерітінді түзеді, ал суда коллоидты ерітінді береді. Керісінше, натрий хлориді суда шынайы ерітінді, ал бензолда коллоидты ерітінді береді. Осылайша, коллоидты зат деп емес, заттың коллоидты күйі деп айтқан дұрыс болады.

Сонымен, заттың коллоидтық күйі дегеніміз - бұл жоғары дисперсті күй (күшті ұнтақталған). Бұл күйде жекелеген бөлшектер молекула емес, көптеген молекулалардан тұратын агрегаттар түрінде болады. Коллоидты бөлшектер көптеген молекулалардан тұратындықтан, оларға фазаның барлық термодинамикалық қасиеттері тән. Ал коллоидты бөлшектер дисперстелген орта молекулалары басқа фазаны құрайды. Яғни кез-келген коллоидты ерітінді гетерогенді, көп фазалы жүйе (кем дегенде екі фазалы?). Ал шынайы ерітінділер гомогенді жүйелер болып табылады. Коллоидты ерітінді гетерогенді жүйе болғандықтан, оның түзілу шарты – бір фазаның екінші фазада ерімеуі, себебі тек осындай заттардың арасында физикалық бөліну беті болады.

Әдетте КЖ көпкомпонентті, бірақ белгілі бір жағдайларда біркомпонентті коллоидты жүйелер де түзілуі мүмкін. Осындай КЖ-ді Во. Оствальд изоколлоидты жүйелер деп атаған. Мұндай сұйықтықтарда молекулалар молекулалық күштер әсерінен айтарлықтай үлкен агрегаттар түзеді. Изоколлоидты жүйелер салыстырмалы түрде аз кездеседі.

Сұйық КЖ-ге жоғарыда аталған барлық қасиеттер тән. Ал қатты КЖге жоғарыда аталған нағыз коллоидтық қасиеттердің барлығы бірдей (не все) тән болмауы да мүмкін. Мысалы, барлық қатты КЖ кәдімгі жағдайларда агрегатты тұрақты. Бұл осы жүйелердің тұтқырлығының өте жоғары болуынан еріген зат бөлшектерінің еркін қозғала алмай, бір-біріне жабыса алмай, ірі агрегаттар түзе алмауымен түсіндіріледі. Ал балқыту кезінде қатты КЖ агрегаттық тұрақсыздық көрсетуі мүмкін. Сондай-ақ металдық балқымаларға опалесценция тән емес. Бұл металдың мөлдір еместігімен ғана түсіндіріледі. Ал басқа, дисперстік ортасы мөлдір қатты КЖ (рубин шынысы, опал) опалесценция көрсетеді.

Қорыта айтсақ, кез-келген КЖ бір заттың (дисперсті фаза) екінші заттағы (диспесиялық орта) дисперсиясы болып табылады. КЖ-де дисперсті фаза молекулалар емес, молекула агрегаттары болып табылады.

Сонымен, коллоидтық химия – гетерогенді, жоғары дисперсті жүйелердің қасиеттері және оларда жүретін процестер туралы ғылым. Яғни коллоидтық химияда жүретін процестер тек қана екі фаза арасында жүреді.

КЖ тән нағыз қасиет – коагуляция. Ол агрегаттардың молекулааралық, химиялық емес, күштер әсерінен одан да ірі агрегаттар түзе отырып бір-біріне жабысуы. КЖ-ге тән басқа да қасиеттер – электрофорез және физикалық адсорбция да физикалық немесе физика-химиялық процестер болып табылады. Тек коагулятордың стабилизатормен (колоидтық бөлшектің бетінде адсорбциялық қабат түрінде болып, жүйенің салыстырмалы түрде тұрақтылығын қамтамасыз ететін зат) өзара әрекеттесуі кезінде ғана химиялық реакциялар жүруі мүмкін. Осылайша КХимия физика мен химияның арасындағы, негізінен біріншісіне жақын ғылым. Тек тарихи қалыптасқан дәстүр бойынша ғана коллоидтық жүйелер туралы ілімді гетерогенді жоғарыдисперсті жүйелердің физикалық химиясы емес, коллоидтық химия деп атайды.

Өте үлкен молекулалардан тұратын жоғарымолекулалы қосылыстар немесе полимерлер деп аталатын үлкен заттар тобы бар: целлюлоза, каучук, ақуыздар. Кейбір мұндай заттардың өлшемдері К бөлшектердің өлшемінен үлкен де болуы мүмкін. Мұндай жүйелер КЖ ме? Себебі бұл заттарға да КЖге тән кейбір қасиеттер – төмен диффузия, диализге бейімділік тән. Бірақ соңғы онжылдықтардағы зерттеулер айтарлықтай сұйылтылған ЖМҚ ерітінділері молекулаларға дейін ұсақталатындығын анықтады. Яғни мұндай ерітінділер гомогенді жүйелер болып табылады. Сондықтан оларды нағыз КЖ жатқызуға болмайды. Бұл ерітінділер, бір жағынан, шынайы ерітінділер болғанымен, екінші жағынан, оларда да өте ірі молекулалар бар. Осылайша, классикалық КЖ мен полимерлер арасында айқын шекара, яғни қатаң айырмашылық жоқ.

Коллиодтық химияның маңызы.

Ғарыштық кеңістіктегі шаң-тозаң (жарықтың жұтылуы бойынша абықлаулар) 3∙10^-5 см, яғни нағыз коллоидтық өлшемді екені анықталды. Ал газ-шаңды бұлттар болып табылатын кометалар орасан зор коллоидтық жүйелер болып табылады, ал олардың жарқырауы күн сәулесінің түсуі нәтижесінен болған нағыз жарықтың шашырауы,опалесценция құбылысы. Бірақ олардың ұзақ уақыт бойы тұрақты болып қалуы әлі белгісіз, бір жағынан, ғарыштық газ-шаңды бұлттың құрамындағы бөлшектердің тығыз болмауы (огромная разреженность) және олардың бір-бірімен соқтығыспауымен, екіншіден белгілі-бір факторға байланысты жүйенің агрегаттық тұрақтылығымен түсіндірілуі мүмкін. Мысалы, шаң бөлшектерінің иондарды адсорбтауы нәтижесінде пайда болған бөлшектердің электр заряды болуы мүмкін. Себебі ғарыштық кеңістікте газдар молекуласына әр түрлі сәулеленудің әсерінен иондар түзілетіндігі қазіргі кезде дәл анықталған. Бұлттар, тұман С/Г типті коллоидты жүйелер, ал жаңбырғ найзағай және басқа да метеорологиялық құбылыстар коллоидтық құбылыстармен байланысты құбылыстар деп қарастырылуы керек. Өзендердің теңіздерге құйылуы кезінде дельталардың түзілуі де коллоидты процесс. Себебі, өзендердің тұщы суында көп мөлшерде өлшемі коллоидтыға жуық болатын жүзгін минералдық бөлшектер болады. Бұл бөлшектердің, коллоидты бөлшектер сияқты заряды да болады. Өзендер теңізге құйғанда, электролит мөлшері айтарлықтай теңіз суы өзен суымен араласып, өзен суындағы жүзгін бөлшектер өз тұрақтылығынан айрылып, бір-бірімен жабысып үлкен агрегаттар түзе тұнбаға түсіп, отмельдер, яғни таяз жерлер пайда болады.

Керамикалық өндіріс коллоидтық химиямен тығыз байланысты. Себебі саз (керамиканың негізгі шикізаты) –гидратталған алюминий силикатының концентрлі суспензиясы болып табылады.

Минералдық шикізат негізінде жаңа құрылыстық материалдар (композициялық материалдар) жасауда колоидтық химияның маңызы өте зор.

Қағаз жасауда өсімдік талшығы жоғары дисперстік күйге дейін ұнтақталады. Қағаздың қасиетін жақсарту үшін канифоль, жасанды шайырлар мен каучук сияқты желімдеуші агенттердің әр түрлі дисперсиясын жасау және ұнтақталған талшық бетіне (қағаз бетіне) электролиттердің коагуляциялаушы әсерінен осы дисперсиялар бөлшектерінің жабысуы – барлығы да колоидтық химиямен тығыз байланысты.

Талшықтарды бояу технологиясында да коллоидтық процестердің маңызы зор. Себебі бояу дегеніміз бояғыштың коллоидты бөлшектерінің матаға диффузиясы, осы бөлшектердің элементар талшықтармен жанасу кезіндегі коагуляциясы және коагуляцияланған бөлшектердің элементар талшықтардағы фиксациясы болып табылады.

Фармацевтикада эмульсиялар, кремдер жасау заттардың қажетті ортада жоғары дисперсиялауға негізделген. Кейбір дәрілер колоидты формада қолданылады. Себебі дәріні колоидтық формада қолдану оның әсерін шектейді (локализует) және әсері де ұзақ болады, өйткені ағзадан баяу шығарылады.

Су тазартуда судағы жүзгіндер электролиттермен коагуляцияланады немесе адсорбталады. Ал газ немесе түтіндегі қатты немесе сұйық бөлшектерге электр зарядын беру және олардың қарама-қарсы зарядталған электродтарда шөгуі газтазартудағы ең заманауи әдістердің бірі.

Тамақ өнеркәсібінде де коллоидтық химия процестері кең қолданылады: қамыр дайындауда ісіну процесі, маргарин, майонез, соустар жасауда эмульгациялау процесі, сыр дайындау коагуляция процесі, ет қайнатуда коагуляция немесе ақуыздар денатурациясы болып табылады.

Өзін-өзі бақылау үшін сұрақтар:

1. ХIX ғасырдың 60 жылдары белгілі болған коллоидтық ерітінділердің кейбір ерекшеліктері.

2. Коллоидтық химия нені зерттейді.

3. Коллиодтық химияның маңызы.

№ 2 дәріс Тақырыбы «Дисперсті жүйелердің классификациясы

мен табиғаты»

Мақсаты: Дисперсті жүйелердің классификациясы және табиғатымен танысу.

Жоспар

1. Дисперстік жүйелерді олардың құрамындағы дисперстік фаза мен дисперстік ортаның агрегаттық күйлеріне байланысты жіктелуі.

2. Дисперстік жүйелердің бөлшектерінің өлшеміне қарай жіктелуі.

3. Коллоидтық ерітінделерде коллоидтық бөлшектер өзара әрекеттесуі бойынша жіктелуі.

4. Жисперстік жүйелердің термодинамикалық тұрақтылығына қарай жіктелуі.

Тақырыптың қысқаша мазмұны:

Барлық ғылым не өңдіріс салалары сияқты коллоидты химия да өздерінде кездесетін өзіндік ерекшеліктері мен қасиеттерге, өлшемдер мен көрсеткіштерге орай жіктеле келіп, сұрыпталады. Ондағы қайсыбір қасиеттер біріне-бірі ұқсас болғандықтан, олар өзара бірігіп кетеді. Мұны кеңістікте орналасқан денемен де теңестіруге болады, өйткені осы дененің кеңістіктегі нақтылы орнын табу үшін үш өлшемді координатаны не олардың проекциясын пайдалану қажет. Демек, коллоидты жүйені сипаттау үшін оны әртүрлі қасиет, ерекшелік тұрғысынан жіктеу керек. Енді осындай жіктеудің бірнешеуін қарастырайық.

1. Дисперстік фаза және дисперстік ортаның агрегаттық күйіне байланысты жіктелуі. Во. Оствальд ұсынған классификация.Коллоидты химияда қарастырылатын жүйелер гетерогенді, сондықтан кем дегенде екі фазадан тұрады. 3 агрегаттық күйден, 9 типті дисперстік жүйе шығады (1-кесте). Мысалы, С/Г. С – дисперстік фазаның агрегаттық күйі, Г – дисперстік ортаның агрегаттық күйі.

№1– кесте. Үш агрегаттық күйге сәйкес дисперстік жүйенің түрлері

Реті	Диспер фаза	Диспер орта	Жүйе белгісі	Жүйе Түрі	Мысал
1.	қатты	сұйық	қ/с	зольдер,	жүзгін, металл золі
2.	сұйық	сұйық	с/с	жүзгіндер	жүзгіндер
3.	газ	сұйық	г/с	эмульсиялар	сүт, мұнай, май
4.	қатты	қатты	қ /қ	көбіктер,	сабын көбігі
5.	сұйық	қатты	с/қ	Эмульсия	минералдар,
6.	газ	қатты	г/қ	қатты коллоид	қорытпа
7.	қатты	газ	қ/г	Ерітіндісі	топырақ, балшық
8.	сұйық	газ	с/г	Қуыс дене, гель капилляр, ксерогелдер	пемза, активті көмір
9.	газ	газ	г/г	аэрозоль, шаң түтін, тұман, ауа	атмосфера, ауа

Зидентопф және Зигмонди бөлшектерді:

1. микрондар – кәдімгі микроскоптан көрінетін бөлшектер, яғни, өлшемі >0,2 мкм

2. ультрамикрондар – микроскоптан көрінбейтін коллоидты бөлшектер. Оларды әрі қарай

а) субмикрондар, яғни ультрамикроскоп көмегімен көрінетін өлшемі 5 нм-ден 200 нм-ге дейінгі бөлшектер;

б)амикрондар, яғни ультрамикроскоп көмегімен де көрінбейтін өлшемі <5 нм бөлшектер.

Г/Г типі коллоидтық жүйеге сәйкес келмейді, себебі кәдімгі жағдайларда газдар кез-келген концентрацияда шынайы ерітінділер береді (тек өте жоғары қысымда ғана кейбір газ жүйелері гетерогенді жүйе түзеді).

2. Дисперстік жүйелерді олардың құрамындағы дисперстік фаза бөлшектерінің өлшеміне байланысты жіктеуге болады. Сонда бөлшектерінің өлшеміне қарай барлық дисперстік жүйелерді мынандай топтарға бөлуге болады(2-кесте)

Жүйенің типі	Бөлшектердің өлшемі	Мысалдар
Шын ерітінділер	а<1 нм (< м)	Кышқылдар,тұздар, сілтілер,сулы ерітінділер, қант ерітіндісі
Ультромикрогетерогенді жүйелер(коллоидтық ерітінділер)	1 нм <а<100 нм м< а м	Биологиялық сұйықтар (қан, зәр, сілекей). Метал зольдері
Микрогетерогенді жүйелер (суспензиялар, эмульсиялар, көбіктер)	м < а < м	Күйе, кофе, шоколад, саз балшық, табиғи мұнай, т.б. Маргарин, майонез, парфюмериялық (жақпа майлар), сүт, жұмыртқа
Дөрекі дисперсті жүйелер	а> м	Жаңбар тамшысы, құм, қиыршық тастар, тары, бидай

Түрлі типтегі дисперсті жүйелердің классификациясынан кейін, жалпы қасиеттерін былай тұжырымдауға болады(3-кесте)

Қасиеттері/жүйе	Шын ерітінді	Коллоидты жүйелер	Дөрекі жүйелер
Фазалар саны	Гомогенді	Ультрагетерогенді	Гетерогенді
Қағазды фильтр	Бөлшектер өтеді	Бөлшектер өтеді	Бөлшектре өтпейді
Жартылай өткізгіш мембрана	Бөлшектер өтеді	Бөлшектер өтпейді	Бөлшектер өтпейді
Кәдімгі микроскоп	Бөлшектер көрінбейді	Бөлшектер көрінбейді	Бөлшектер көрінеді
Ультромикроскоп	Бөлшектер көрінбейді	Бөлшектер көрінеді	Бөлшектер көрінеді
Тұрақтылығы	Жүйе термодинамикалық тұрақты	Термодинамикалық тұрғыдан салыстырмалы тұрақты	Термодинамикалық тұрғыдан тұрақсыз
Уақыт	Уақыт өте келе ескірмейді	Уақыт өте келе ескіреді	Уақыт өткен сайын ескіре береді
Жарық	Оптикалық бос мөлдір, опалесценцияланбайды	Мөлдір, түрлі түсті, жарықты шашыратады, опалесценцияланады	Мөлдір емес, жарықты шығылыстырады

3. Коллоидтық ерітінділерде коллоидтық бөлшектер өзара әрекеттесуі бойынша жіктеледі.

Дисперстік жүйелерді дисперстік фазаның кинетикалық қасиетіне қарай екі топқа бөлуге болады.

· Байланысқан дисперстік жүйелер

· Бос дисперстік жүйелер

Байланысқан дисперстік жүйелерде дисперстік фаза бөлшектері молекулааралық күштер әсерінен бір-бірімен байланысып, дисперстік ортада өзінше бір кеңістіктік тор немесе каркас түзеді. Ал құрылым түзетін бөлшектер, әдетте, өзара еркін қозғала алмайды, тек тербелістік қозғалыс жасай алады. Байланысқан дисперстік жүйелерге белгілі дәрежеде қатты денелердің қасиеттері тән болғанымен, оларды дисперсті ортасы қатты болатын жүйелермен шатастыруға болмайды. Дисперсиялық ортасы қатты жүйелер бөлшектері де өзара қозғала алмайды, бірақ оның себебі басқада – ол дисперсиялық ортаның жоғары тұтқырлығы.

М. М. Дубинин байланысқан дисперстік жүйелерді, нақтырақ айтсақ, кеуекті денелерді былай жіктеді;

· микрокеуекті, кеуек өлшемі < 2 нм;

· ауыспалыкеуекті, кеуек өлшемі2 - 200 нм аралығында;

· макро кеуекті, кеуек өлшемі > 200 нм.

Мұндай жүйелерге, көбінесе, диафрагмалар немесе капиллярлы жүйелер деп аталатын капиллярлы – кеуекті денелер; мембраналар – жұқа қабықшалар, әдетте, полимерлі, сұйық және газ өткізгіштер; гельдер және ұйымалар (студни); концентрлі суспензиялар (пасталар) мен эмульсиялар, көбіктер.

Бос дисперстік жүйелерде дисперстік фаза бөлшектері бір-бірімен байланыспаған, сондықтан дисперстік ортада броундық қозғалыс немесе ауырлық күшінің әсерінен өзара тәуелсіз қозғала алады.
Бос және байланысқан дисперстік жүйелер өз алдына дисперстілік дәрежесі бойынша жіктеледі. Олардың классификациясы бір-бірінен ерекшеленеді.

Бос дисперстік жүйелерді:

1) ультрамик­рогетерогенді, бөлшектер өлшемі 10^-7- 10^-5 см (1 - 100 нм аралығында);
2) микрогетерогенді, бөлшектер өлшемі 10^-5 - 10^-3 см (от 0,1 до 10 мкм) аралығында;
3) ірідисперсті, бөлшектер өлшемі >10^-3 см, деп жіктейді.

Зигмондиколлоидтық ерітінділерді жәйлап буландырғанда түзілетін құрғақ қалдықтың таза дисперсиялық ортада еру қабілеті бойынша классификациялауды ұсынды. Осыған байланысты құрғақ қалдығы дисперсиялық ортада өздігінен дисперсиялануға қабілетсіз жүйелерді қайтымсыз дисперстік жүйелер деп атады. Оларға металл лиозольдері, күміс нитраты мен мышьяк сульфидінің гидрозольдері, және т.б. жатады. Қайтымсыз коллоидты жүйелерге коллоидты ерітінділер қасиеті тән: оларды жоғары концентрлі етіп алу қиын (дисперстік фазасының мөлшері жоғары етіп); электролиттер қосқанда олар жеңіл коагуляцияланып, дисперсиялық орта мөлшері аз және ықшам тұнбалар түзеді.

Ал құрғақ қалдығы ортамен жанасқанда алдымен ісініп, содан кейін өздігінен еріп, қайтадан коллоидты ерітінді түзетін жүйелерді қайтымды дисперстік жүйелер деп атады. Оларға желатиннің судағы, каучуктың бензолдағы ерітінділері жатады. Қайтымды коллиодты жүйелерді жоғары концентрлі етіп алу оңай; олар электролиттер әсеріне соншалықты сезімтал емес; тек зольге коагулятордың көп мөлшерін қосқанда ғана тұнбалар түзіледі және олар өте көлемді, тұтқыр, құрамындағы дисперсиялық орта мөлшері көп болыпкеледі.

4. Термодинамикалық тұрақтылығына қарай дисперстік жүйелерді үлкен 2 топқа бөледі: лиофильді және лиофобты жүйелер.

· Лиофильді жүйелер (грек. лиос – сұйықтық; phileo – жақсы көремін; phobos –жеккөремін)-термодинамикалық тұрақты жүйелер. Олар өз еркімен түзіледі, түзілу барысында жүйенің еркін(Гиббс) энергиясы азаяды, яғни ∆G=∆+T∆S<0. Мұндай жүйелерге беттік-активті заттардың мицеллярлық ерітніділері, жоғары молекулалық қосылыстардың ерітінділері және бентонит сазбалшықтарының суспензиясы жатады. Оларға агрегаттық тұрақтылық тән.

· Лиофобтық жүйелерге термодинамикалық тұрақсыз, ұзақ өмір сүре алмайтын дисперстік жүйелер жатады. Мұндай жүйелерге эмульсиялар, кейбір суспензиялар, көбіктер жатады. Лиофобтық жүйелерді тұрақтандыру үшін оларға тұрақтандырғыш заттар-беттік-активті заттар (БАЗ), полимерлер қосады. Бұл жағдайда коллоидты ертінділердің дисперстік фазаның дисперстік ортамен өзара әрекеттесуі байқалады.

Негізгі түсініктер: байланысқан дисперстік жүйелер, бос дисперсті жүйелер, қайтымсыз дисперстік жүйелер, қайтымды дисперстік жүйелер, лиофильді жүйелер, лиофобты жүйелер.

Өзін-өзі бақылау сұрақтары:

1. Дисперстік жүйелердің классификациясы.

2. Байланысқан жисперсті жүйелер.

3. Бос дисперсті жүйелер.

4. Лиофильдік және лиофобтық жүйелер.

Қолданылған әдебиеттер:

1. Дисперсті жүйелердің құрылым,түзілуі және реологиялық қасиеттері:оқу құралы. - Алматы: Қазақ университеті, 2009. - 68 б.

2. Жанабеков Х.Н. Физикалық және коллоидты химия есептері мен жаттығулар жинағы, 2003. - 74 б

3. Мұсабеков Қ.Б.,Әбдиев Қ.Ж. Коллоидтық химия: Оқулық.-Алматы: 2011.-7-10 б.

№ 3 дәріс Тақырыбы «Коллоидты жүйелердің молекулалы-кинетикалық және реологиялық қасиеттері»

Мақсаты: Коллоидты жүйелердің молекулалы-кинетикалық және реологиялық қасиеттерімен танысу.

Жоспар

1.Қос иондық қабат. Мицелла құрылысы.

2. Коллоидты жүйелердің молекулалы-кинетикалық қасиеттері.

2.1Броундық қозғалыс.

2.2Диффузия.

2.3Осмостық қысым.

2.4Седиментация.

3.Коллоидты жүйелердің реологиялық қасиеттері.

4.Коллоидты ерітінділердің тұрақтылығы.

Тақырыптың қысқаша мазмұны:

Дата добавления: 2015-07-15