Оқулық "Білім беруді дамытудың федералды институты"


 Дисперсті жҥйелерді дайындау әдістері: дисперсия және



Pdf көрінісі
бет118/140
Дата07.02.2023
өлшемі9,08 Mb.
#66005
түріОқулық
1   ...   114   115   116   117   118   119   120   121   ...   140
8.2.4. Дисперсті жҥйелерді дайындау әдістері: дисперсия және 
конденсация 
Дисперстік және конденсация - еркін дисперсті жҥйелерді алу 
тәсілдері: ҧнтақтар, суспензия, зольдер, эмульсиялар, аэрозолдар және т.б. 
Дисперсиялау дегеніміз - бҧл әр тҥрлі агрегаттармен байланыстырылған 
біртекті молекулалардан немесе иондардан гетерогенді жҥйе қалыптасуы, 
конденсация кезінде заттардың ҧсақтау және ҧнтақтауы. Дисперсия және 
конденсация процестері жаңа беттің пайда болуымен бірге, яғни бетінің 
ауданын бірнеше рет ҧлғайту арқылы жҥреді. 
Конденсацияланған 
кҥйдегі 
заттардың 
дисперсиясын 
қарастырайық. Қатты немесе сҧйықтықты жою ҥшін біріктірілген 
когезионды кҥштерді еңсеру қажет. Сыртқы кҥштердің әсерінен 
шашыраған кезде, конденсацияланған заттың бірінші кезекте кӛлемі 
деформацияға ҧшырайды және содан кейін белгілі бір механикалық кернеу 
астында бҧзылады.Осылайша, диспергирлеуге қажетті жҧмыс екі 
компонентке бӛлінуі мҥмкін, олардың біреуі дененің кӛлемді 
деформациясына (W
деф
), ал екіншісі жаңа беттердің пайда болуына (W
п

Бірінші қҧрамдас бӛлікті келесі компонент ретінде есептеуге болады: 
W
деф 

kV, 
мҧндағы 

—пропорционалдық 
коэффициенті, 
конденсацияланатын дененің кӛлем бірлігінің деформациялық жҧмысына 
тең; V — дененің кӛлемі. Дисперсия кезінде жаңа бетті қалыптастыру 
жҧмысы беттің ӛсуіне пропорционалды: W = ζ∆s, мҧндағы ζ — 
фазааралық шиеленіс; ∆s — бетінің ӛсуі (пайда болған бетінің ауданы). 
Дисперсияға жҧмсалған жалпы жҧмыс Ребиндер теңдеуі арқылы 


238
анықталады:
 
(8.39) 
Ҧнтақтау және тегістеу кезінде бірінші кезекте ақаулар орындары 
(макро- және микро шҧңқырлар) жойылады. Сондықтан, ҧнтақтаған
сайын, бӛлшектердің беріктігінің кҥші арта тҥседі. Материалдардың 
жойылуын Ребиндер әсерін пайдалану арқылы жеңілдетуге болады - бҧл 
адсорбциялық беріктіктің тӛмендеуі. 
Бҧл әсер беттік белсенді заттардың кӛмегімен жер ҥсті қуатының 
азаюынан тҧрады, нәтижесінде деформация және қатты заттардың 
бҧзылуы жеңілдетіледі. Беттік белсенді заттардың адсорбциясы негізінен 
қатты материалдың ақауларында орын алады; Сонымен қатар, материалды 
қосымша ылғалдандыру ҥшін қолданылатын қоспалар қоршаған ортаның 
ақаулы жерлерге енуіне және капиллярлық кҥштердің кӛмегімен қатты 
заттың бҧзылуына кӛмектеседі. 
Дисперсияланатын материалдардың қаттылығын тӛмендетумен қатар, 
беттік-белсенді заттар да дисперсті кҥйді тҧрақтандырып, оларды кері-
жапсырудан қорғайды (біріктіру). 
Дисперсті әдістердің басты кемшіліктерінің бірі - олар жоғары 
дисперсті материалдарды алуға мҥмкіндік бермейді (бӛлшектердің 
ӛлшемдері 1-ден 100 нм-ге дейін). Мҧндай жҥйелер конденсация әдісімен 
ғана алынуы мҥмкін. 
Конденсация процесі жҥйеде тығыздық пен шоғырланудың 
ауытқуының нәтижесінде ӛздігінен пайда болатын бҧрыннан бар беттерде 
(ыдыстар қабырғаларында, бӛтен заттардың бӛлшектерінде - конденсация 
ядроларында) немесе ядролардың бетінде жаңа фазаның пайда болуын 
болжайды. 
Бірінші жағдайда конденсация гетерогенді, екінші жағдайда біртекті болып 
табылады. Әдетте, конденсация ӛте кішкене бӛлшектердің бетінде пайда 
болады, 
нәтижесінде 
конденсацияланатын 
заттың 
реактивтілігі 
макрофазаға қарағанда ҥлкен (Кельвин теңдеуі бойынша). 
Конденсацияланатын материал бастапқы фазаға оралмайтындығын және 
конденсацияның сақталуын қамтамасыз ету ҥшін тҥпнҧсқалық жҥйе 
қанықтырылған болуы керек. Будың және ерітіндінің дәрежесі 
қанықтырылған қатынастар арқылы кӛрінеді 
(8. 40) 
мҧндағы р - бҧл жоғары қанықтырылған булардың қысымы; p
s

сҧйықтықтың жазықтық бетіндегі қаныққан буының тепе-теңдік қысымы; 
C ерітіндідегі заттың жоғары концентрациясы; Cs макро-кристаллдың 
тепе-теңдік ерігіштігі болып табылады. 
Бӛгде заттардың конденсация ядролары болмағанда қанығу дәрежесі 
ҥлкен мәнге жетуі мҥмкін. Жаңа фазаны қалыптастырудың басталуы - 
кристалдану орталықтарының пайда болуы - заттардың табиғаты мен 


239
конденсациялық ядролардың болуына байланысты, ол белгілі заттардың 
табиғатына және конденсация ядросына сәйкес келеді.Конденсация 
процесінің классикалық мысалы - су кремнезолі (коллоидтық кремнезем) 
ӛндіру болып табылады. Бҧл әдіс кремний қышқылының конденсациясы 
негізінде натрий силикаты ерітіндісінің қышқылдығын арттырады: 
Басқа гидрозольдерді алу әдістері, әдетте, сирек еритін қосылыстардың 
қалыптасуына негізделеді, мысалы: 
Сҧйық дисперстік фазасы бар аэрозолдар - тҧман (табиғи және 
ӛнеркәсіптік) - бу-газ қоспасының температурасын тӛмендету немесе оның 
қысымын жоғарылату нәтижесінде жоғары сатылы будан қалыптасады. Іс 
жҥзінде температура мен қысымның ӛзгеруі бір мезгілде орын алатыны 
жиі кездеседі. 
Бақылау сҧрақтары 
1.Коллоидтық химия қандай нысандарды зерттейді,олардың белгілері 
қандай? 
2. «Беттік кернеу» ҧғымын сипаттаңыз, оны ӛлшеу бірліктері қандай?
3. Толық беткі жазықтық энергияны қалай есептеу керек? Бҧл ҥшін қандай 
деректер қажет?
4. Адсорбция процесін сипаттаңыз. Абсолютті және артық адсорбцияның 
арасындағы айырмашылық неде? 
5. Беттік әрекетті сипаттаңыз. Оны қалай анықтауға болады? Қандай заттар 
беткі –белсенді болып табылады? 
6.Адгезия мен ылғалдылықты сипаттаңыз. Олардың сандық сипаттамалары 
қандай? 
7. Беттік активті заттар адгезия мен ылғалдылыққа қалай әсер етеді? 
8. Жазықтық бетінің қисаюы мен сҧйықтықтың табиғаты оның ішкі 
қысымына қалай әсер етеді? Капиллярлық қҧбылыстарды сипаттаңыз. 
9. Бензиннің беткі кернеулігін 313 және 343 К температурасында 
анықтаңыз, егер жалпы беткі энергиясы тәуелсіз және бензол ҥшін 62 мДж 
/ м2 болса. Температура коэффициенті do / dT = -0.13 mJ / (m2 • K). 
(Жауап: 21,3 және 17,4 мJ / м2). 
10. Егер диаметрі 2 мм болатын капиллярда сҧйықтық 15 мм биіктікке 
кӛтерілсе, сҧйықтықтың беткі кернеулігін табыңыз. Сҧйықтықтың 
тығыздығы 0,998 г / см3, менисканың шеткі бҧрышы 0 °-ге жақын. 
Сҧйықтықтың сипаты қандай? (Жауап: 73,4 мJ / м2.) 
11. Сынаптың бетіндегі кернеуі 0.475 Дж / м2 болса, капиллярлық 
қысымын 5 мкм диаметрі бар сынаптағы тамшымен есептеңіз. (Жауап: 3.8 
• 105 Па. 
12. Ылғалдылық бҧрышы 0 -ге жақын болса, 293 К температурада 2 мкм 


240
диаметрі бар капиллярдағы судың ҥстіндегі тепе-теңдік бу қысымын 
есептеңіз.Нәтижені қаныққан будың қысымына пайызбен білдіріңіз.Т = 
293 К болғанда судың тығыздығы 0,998 г/см3, бетінің кернеуі 72,75 Дж/м2, 
қаныққан будың қысымы 2338 Па. (Жауап: 2340,5 Па; 99,8 %.) 
13. Егер шеткі бҧрышы 130 ° болса, сынаптың әйнекке қатысты 293 К 
температурасында жҧмыс істеуін есептеңіз. Сынаптың бетіндегі кернеуі 
0,475 Дж/м2. Шыны бетіндегі сынаптың таралу коэффициентін табыңыз. 
(Жауап: 0,17 Дж, -0,78.) 
14. Егер оның сулы ерітінділерінің бетіндегі кернеу мәндері 69,6; 68,0; 
65,1; 61,5; 56,2; 49,7; 41,5 мДж/м2 болса, этилацетаттың беттік 
белсенділігін анықтаңыз; 7,8; 15,6; 31,2; 62,5; 125; 250; 500 ерітіндідегі 
этилацетатты концентрациясында 41,5 мJ / м2; 15.6; 31.2; 62.5; 125; 250; 
500 моль / л тиісінше. Гиббс адсорбциясының изотермасын қҧрыңыз. 
Судың беткі кернеуі 72,75 мДж/м2 қҧрайды. 


241


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   114   115   116   117   118   119   120   121   ...   140




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет