Модуль 03: «Физхимиялық талдау»

Молекулалық ерітіндіден коллоидтыға және коллоидты ерітіндіден (зольден) гельге, яғни молекулалық ерітінді→золь→гель тепе-теңдіктегі ауысуымен сипатталатын системаларды коллоидты БАЗ немесе шала коллоидтар деп атайды. Олардың арасында ерітінділері БАЗ түзетін шала коллоидты топтағылары жан-жақты зерттелген.

Олай болса, шала коллоидты тұрақтылық күйдегі жағдайын өзгерте отырып, одан не ерітіндісі молекулалық дисперстілік дәрежесінде болатын молекулалық (гомогенді) , не бөлшектері бірнеше молекуладан шоғырланған агрегатсекілдіірі болып келетін (гетерогенді) системаларды алуға болады. Мұндағы бөлшектерді де мицеллалар деп атайды.

Сонымен коллоидты БАЗ нашар ерігіштігімен және жанасу шектегі беткі қабатқа молекуалар бағытталып, адсорбциялану салдарынан беттік және фазааралық керілуді төмендету қабілеттігімен сипатталады. Мицелла түзетін кризистік концентрация (КҚМ) кезінде ерітіндіде мицелланы құрастыратын агрегат туындайды, ал агрегаттың өзі молекулалардан тұрады. Осы тұста коллоидты БАЗ әрі коллоидты әрі нағыз ерітінді беруге бейім болғандықтан, оның жалпы ерігіштігі күрт жоғарылайды. КҚМ кезіндегі нағыз ерітіндінің концентрациясы өзгеріссіз қалады және ол мицелла түзілетін кризистік концентрацияға тең.

Ерітіндідегі коллоидты БАЗ беттік керілудің концентрацияға тәуелділігін сипаттайтын изотерма беттік керілудің кемуін көрсететін түзу сызықтан, Шишковский теңдеуімен өрнектелетін қисық сызық бөлігінен және абцисса осіне параллель күйінде қалатын, концентрациясы КҚМ-нен жоғары болатын бөліктен тұрады. Осы соңғы бөлікте беттік керілу өзгеріссіз қалады, өйткені оған қосылатын коллоидты БАЗ ерітінді – ауа жанасу шегінде адсорбцияланбастан, ерітінді ішінде мицелла түзед. Ал коллоидты БАЗ коллоидты ерігіштік бермесе, онда оның осы түзу сызықты бөлігі жоғарғы концентрациялы жаққа ығысады. Осы айтылғандарға орай коллоидты БАЗ анионды, катионды және ионды емес болып негізгі үш топқа бөлінеді.

Анионды БАЗ. Бұл топқа енетін коллоидты БАЗ суда ерігенде теріс зарядталған беттік активті иондар түзеді. Мұндай БАЗ ерітіндіден адсорбцияланған кезде, өзі адсорбцияланған беткі қабатты теріс зарядтайды. Осындағы коллоидты БАЗ басты өкілдері сабындар мен сульфоқышқылдар былай диссосацияланады:

С₁₇H₃₅COONa → C₁₇H₃₅COO^- + Na⁺

Сабын БАЗ анионы катион
Алкильсульфаттар да нақ осылайш диссосацияланады:
CH₃(CH₂)₁₀CH₂OSO₃Na → CH₃(CH₂)₁₀CH₂OSO₃^- + Na⁺

Натрий додецилсульфаты БАЗ анионы катион

Мұндағы натрий катионы беттік активтілік көрсетпейді.

Катионды БАЗ. Бұл топқа енетін коллоидты БАЗ суда ерігенде оң зарядталған иондар түзеді. Мұндай ерітінділерден адсорбция кезінде оң заряд адсорбцияланатындықтан, осы беткі қабатта оң зарядталады. Мұндай БАЗ иондарымен тұрақталған дисперстік фазадағы оң зарядты бөлшектер, дисперстік ортада кездесетін кері иондарға тартылады. Нақ осы негізде катионды БАЗ өзгелермен де әрекеттеседі. Катионды БАЗ-ға октадецилді аммоний хлориді, цетил-үшметилді аммоний хлориді, ацетилпиридинді хлорид және басқалар мысал болады. Олар суда ерігенде хлор анионы мен құрамындағы радикалға сәйкес катионды БАЗ ыдырайды:

C₁₈H₃₇NH₃Cl C₁₈H₃₇NH₃⁺ + Cl^-

C₁₆H₃₃(CH₂)₃NCl C₁₆H₃₃(CH₂)₃N⁺ + Cl^-

C₂₁H₃₈NCl C₂₁H₃₈N⁺ + Cl^-