Химиялық термодинамиканың негізі § термодинамиканың бірінші заңы термодинамикалық түсініктер мен анықтамалар
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Тұрақтылықтың физикалық теориясы және электролиттердің ұйытуы.
| § 3. КОЛЛОИДТАРДЫҢ ТҰРАҚТЫЛЫҒЫ
Коллоидты системаның тұрақтылығы коллоидты химиядағы өзекті мәселелердің бірі. Лиофобты коллоидты системаның тұрақтылығы Н. Песковтың пікірі бойынша, дисперсті фаза мен дисперстік ортаның болуымен қатар, тұрақтандырушы заттың қатысуына да байланысты. Ерітіндіде еріген күйде кездесетін тұрақтылықтың негізгі міндеті бөлшек айналасында сольватты қабат тудыру болып табылады. Ал П. Ребиндердің ойынша ондағы сольваттық қабаттың пайда болуы коллоидты ерітіндінің ұюына механикалық тұрғыдан бөгет жасайды. Коллоидты ерітінділердің сольваттығын арттыратын, яғни оны лиофилдейтін процесс зольдердің тұрақтылығын арттырады. Қоллоидты ерітіндінің ұюын тудыратын электролиттің ең аз концентрациясын ұю табалдырығы дейді және ол моль/л-мен өлшенеді. Лиофобты зольдердің тұрақтылығын тәжірибе кезінде алынған мәліметтерге сәйкес сан жағынан сипаттайтын қатынас физикалық теория негізінде алынды. Бұл теория бойынша коллоидты системаның мән-жайы бөлшектердің тартылыс және тебіліс күштерінің қатынасымен анықталады. Тұрақтылықтың физикалық теориясы және электролиттердің ұйытуы. Екі бөлшектің ара қашықтығы өзгергендегі оған байланысты осы бөлшек араларындағы әрекеттесу энергиясының тәуел-ділігін талдап, қарастырайық. Ол үшін, осы ара қашықтықк.а функция ретінде тартылу энергиясы мен тебілу энергияларын жеке сипаттайтын график тұрғызу керек. Ал осы әрекеттесудің жалпы энергиясын табуға болады. Мұндай графиктер 61-суретте көрсетілген және оларды көбінесе потенциалдық қисықтар дейді. Оларды тұрғызғанда тебіліс энергиясы оң деп, ал тартылу энергиясы теріс деп есептеледі. Коллоидты ерітіндідегі мицеллалардың аралары қашық болғанда, ионды атмосфераның диффузиялық қабаты бірін-бірі баспайды, тіпті түйіспегендіктен де тебілу күштері байқалмайды. Ал ионды атмосфера біріне-бірі түйісіп, тіпті біріне-бірі көмкеріледі, кері аттас иондар арасында электростатистикалық әрекеттесу туындап, иондар қайтадан таратылады. Мицеллалар біріне-бірі жа-қындағанда пайда болатын тебілу күштерінің табиғаты жай кулондық әрекеттесуден әлдеқайда күрделі. Б. Дерягин сыналы қысым деп аталатын ерекше тектегі қысым деп аталатын ерекше тектеп күштердің пайда болатынын көрсетті. Тебіліс энергиясымен байланысты болатын сыналы қысымды есептемегенде зарядталған және параллельді орналасқан үлкен екі пластинаны үлгі етіп алған жөн. Осы екі пластина арасында системаның қалған көлемімен байланысқан өте жұқа сұйық қабат бар. Ал осы екі пластина да Р қысымының әсерінен ұсталып тұрады. Ондағы қабаттардың механикалық тепе-теңдікте болуының басты шарты екі күштің абсолют мәнінің теңдігі: dР— бірлік өлшемдегі ауданға қатынасты 23 сыналы қысым күші және ρdφ — электростатистикалық әрекеттесу күші, ол да бірлік өлшемдегі ауданға қатынасты. Бұл екі күштің бағыты біріне-бірі кері болғандықтан: 45 Пластинаның l аралығындағы қысымды Рl, ал бүкіл көлемдегі қысымды Р0 арқылы белгілесек, сыналы қысым осы екі қысымның айырымына теңелетінін көреміз: 46 Екі пластина ортасындағы потенциал φ; бүкіл көлемдегі потенциал нөл болғандықтан, (45) теңдеуді интегралдап 47 екенін алады. Ондағы заряд тығыздығын физикадан белгілі тевдеуді пайдаланып табады. Мұндай жағдайда, ерітіндідегі бинарлы электролит заряды z болатын иондарды құрастырады делік. Көрсеткіштік функцияны қатарға жіктей келіп және ондағы бірінші мүшелермен шектелсек: 48,49 Тебіліс потенциалы энергиясын (U0) келесі теңдеумен есептеуге болады: 50 Б. Дерягин шәкірттерімен бірге, судағы электролит ерітіндісінің екі жақты жұқа қабатта туындайтын сыналы қысымды тәжірибе кезінде өлшеді. Ерітінді концентрациясы төмен болған жағдайда (209) теңдеу дұрыс нәтиже көрсетеді. Сондай-ақ, олар шар тәрізді екі бөлшек арасындағы тебіліс энергиясын да есептеп шығарды. Золь тұрақтығына едәуір ықпал ететін екінші тектегі күш — бөлшектердің арасындағы өзара тартылыс күші. Олардың табиғаты бейтарап молекулалар арасындағы әсер етуші күштердікіндей. Мұндай күштердің болуын пайдаланып, Ван-дер-Ваальс нақтылы аздар мен сұйықтың қасиеттерін түсіндірді. Молекулааралык күштердің пайда болуы дипольдердің әрекеттесуімен байланысты. Осы бағытқа арнайы жүргізген есептеулер көрсетіп отырғандай, ара қашықтық қысқарғанда тартылу күшінен гөрі, тебіліс күші біршама жай кемиді; ал ара қашықтық алыстағанда тебілу күші басым болса, қысқарғанда тартылу күші артады. Осылайша әрекеттесуші энергия қисығының орташа көрсеткіші орташа қашықтық кезінде барынша артық, яғни максимум болады. Бұл максимум молекулалар өзара бірігіп, жабысу үшін асып түсетін кедергі іспеттес. Потенциалды қисықтың абсцисса осімен бірігуі тез ұю құбылысының бастапқы кезеңіне сәйкес болады. Осындағы бөлшектердід әсерлі қақтығысуы бола алатындай бірден-бір тиімді концентрация мәнін теориялық тұжырымдау тұрғысынан Б. Дерягин мен Л. Ландау қарастырып, келесі теңдеуді ұсынды: 51 мұндағы А — тұрақты шама, ол катион зарядының анион зарядына қатынасы мен диэлектрлік сіңіруге тәуелді; k — Больцман тұрақтысы: е — электрон заряды; z — ұйытушы ионның валенттілігі; С— ұйытушы электролит концентрациясы. Соңғы теңдеу Шульц-Гарди ережесінің теориялық тұрғыдан алғандағы түсіндірмесі және ол тәжірибе кезінде алынған мәліметтермен сәйкес келеді. Б. Дерягин шәкірттерімен біріге электролиттердің кризистік концентрациясына әртүрлі факторлардың ықпалын жан-жақты қарастырды. Соңғы кездегі зерттеулерге қарағанда бүл шама зольдегі бөлшек өлшеміне және үлкен радиуске, аз концентрацияға сәйкес екен. жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|