Оқулық "Білім беруді дамытудың федералды институты"
ДИСПЕРСТІ ЖҤЙЕЛЕРДІҢ ТҦРАҚТЫЛЫҒЫ
жүктеу/скачать 9,08 Mb. Pdf көрінісі
|
Белик Физикалық және коллоидтық химия
| ДИСПЕРСТІ ЖҤЙЕЛЕРДІҢ ТҦРАҚТЫЛЫҒЫ
10.1. Ребиндер — Щукин критерийі.Лиофобты дисперсті жҥйелердің агрегативті тҧрақтылығының факторлары Бос дисперсті жҥйелердің тҧрақтылығы деп оның қасиеттерінің уақытқа тҧрақтылығын, дисперсті фаза кӛлемі бойынша бӛлшектердің тарауы және бӛлшек арасындағы әрекеттің сипатын айтады (бірінші кезекте дисперстілік). Дисперсті жҥйелердің тҧрақтылық мәселесі коллоидтық химиядағы ең маңыздылардың бірі болып табылады. Н. П. Песковтың ҧсынысы бойынша дисперстік жҥйелердің тҧрақтылығын тҧнбаға тҧрақтылық (седиментациялық тұрақтылық) және агрегацияға тҧрақтылық (сгрегатты тұрақтылық) деп бӛледі. Седиментациялық тҧрақтылыққа қатысты негізгі мәселелер 9.1. бӛлімде қарастырылған. Бҧл бӛлімде дисперстік жҥйелердің агрегацияға тҧрақтылығын тереңірек қарастырамыз. Барлық дисперсті жҥйелер олардың қҧрылу процестеріне байланысты П.А. Ребиндер жіктеуі бойынша лиофильді және лиофобты болып бӛлінеді. Лиофильді дисперсті жҥйелер термодинамикалық тҧрақты және ӛз бетінше қҧрылады. Лиофобты дисперсті жҥйелер термодинамикалық тҧрақсыз жҥйелер, қаныққан конденсация немесе диспектрлену нәтижесінде ерәксәз қҧрылады. Лиофобты дисперсті жҥйелердің беттік энергиясы артықшылығы (G s = ζs). Сондықтан оларда бӛлшектердің ірілену процесі ӛздігінен жҥреді, яғни, дисперсті фаза бӛлшектерінің жалпы ауданының азаюы есебінен беттік энергияның тӛмендеуі жҥреді. Ребиндер мен Щукин барлық дисперсті жҥйелерді лиофильді және лиофобтыға ажыратуға мҥмкіндік беретін критерий ҧсынды : (10.1) Бҧл жердегі ζ кр — критикалық фаза аралық керілу; у — бӛлшектердің формасын және концентрацияның әсерін ескеретін ӛлшемсіз кӛбейткіш ; к в — Больцман тҧрақтысы; Т — температура; а — дисперсті фаза элементінің орта ӛлшемі. (10.1) теңдеудің физикалық мағынасын жақсырақ тҥсіну ҥшін оның сол және оң жақтарын а 2 кӛбейтіп, мынаны аламыз . (10.2) 265 (10.2) теңдеудің сол және оң жақтары энергияны беретінін кӛру қиын емес; фаза аралық керілудің туындысы мен бӛлшектің ӛлшемінің квадраты жҥйенің беттік; температура мен Больцман тҧрақтысының туындысы – жылу энергиясын сипаттайды. Егер жылу энергиясы беттік энергиядан артық болса, яғни, о кр < ук в Т/а 2 , онда дисперсті жҥйе лиофильді болып табылады (мҧндай жҥйеде беттік энергияның артықшылығы жоқ болғандықтан агрегация процестері жҥрмейді); және керісінше, егер беттік энергия жылу энергиясынан кӛп болса, онда о кр > ук в Т/а 2 , жіне мҧндай жҥйе лиофобты болып табылады. Осы және басқа дисперсті жҥйелерді тереңірек қарастырайық. Жоғарыда айтылғандай, лиофобты дисперсті жҥйелер агрегивті тҧрақсыз болып келеді, яғни бҧндай жҥйелерде дисперсті фаза бӛлшектерінің ӛздіігінен іріленуі жҥреді. Бӛлшектердің бҧлай іріленуін коагуляция деп атаймыз. Лиофобты жҥйелердің агрегативті тҧрақтылығының термодинамикалық жіне кинетикалық факторларын ажыратады. Коагуляцияның қозғалтқыш кҥші артық беттік энергия болғандықтан, жҥйенің тҧрақтылығын қамтамасыз ететін негізгі факторлар (дисперсті фаза бӛлшектерінің жиынтық ауданы сақталған джағдайда), фазааралық керілуді азайтатын факторлар саналады. Бҧндай факторлар термодинамикалыққа жатады. Фазааралық (беттік) керілу аз болған сайын, жҥйе соғҧрлым термодинамикалық тҧрақтылыққа жақын. Коагуляция жылдамдығын азайтатын тҧрақтылықтың кинетикалық факторлары негізінен ортаның гидродинамикалық қасиеттеріне байланысты. Агрегативті тҧрақтылықтың термодинамикалық факторларына мыналарды жатқызуға болады. Электростатикалық фактор — олардың әрекеттесуіне кедергі жасайтын, бӛлшектердің бетіндегі қосарланған электр қабатының пайда болуы. Иондар адсорбциясы есебінен фазааралық бетте электрлік потенциалдың пайда болуы фазааралық керілуді азайтыға әкеледі. Адсорбциялы-сольваттық фактор — Дюпре теңдеуі мен Гиббстың негізгі адсорбциялық теңдеуіне сәйкес дисперсті фаза бӛлшектерінің ортамен әрекеттесуі кезінде фазааралық керілудің азаюы (адсорбция мен сольватация арқасында). Энтропиялық фактор дисперсті фаза бӛлшектері жылу қозғалысына қатысатын жҥйелерде жҧмыс істейді. Оның мәні дисперсті фазаның жҥйе кӛлемі бойынша біркелкі таралуға ҧмтылуы. Агрегативті тҧрақтылықтылықтың кинетикалық факторларына мыналар жатады. Құрылымдық-механикалық фактор бӛлшектердің бетінде қаттылық пен механикалық беріктікке ие тҥрлі пленканың болуына және бӛлшектердің ӛзара әрекеттесуіне кедергіге байланысты. Гидродинамикалық фактор ортаның тҧтқырлығы және дисперсті фаза мен дисперсті ортаның бӛлшектерінің ӛзгерісінің арқасында коагуляция жылдамдығын азайтады. Әдетте агрегативті тқрақтылық бірден бірнеше факторлармен жабдықталады. Ерекше жоғары тҧрақтылық термодинамикалық жәәне 266 кинетикалық факторлардың бірігіп әсер етуінен байқалады. жүктеу/скачать 9,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|