Дисперсті жүйе тұрақытылығының негізгі түрлері; Тұрақтылық факторлары; Тұрақтылық ДЛФО теориясы
Агрегаттық тұрақтылық Седиментациялық тұрақтылық Седиментациялық-тұрақты жүйе Седиментациялық-тұрақсыз жүйе Агрегаттық -тұрақты жүйе Агрегаттық -тұрақсыз жүйе Седиментациялық тұрақтылық деп дисперстік жүйелердің уақыт бойынша жүйенің көлемінде бөлшектердің таралуын өзгеріссіз сақтап қалу, яғни жүйенің ауырлық күшке қарсы тұру қабілетін айтады. Дисперстік жүйелердің уақыт бойынша дисперстік дәрежелерін, яғни бөлшектердің өлшемін өзгертпей сақтап қалу қабілеттілігін айтады. Әр түрлі факторлардың әсерінен бөлшектер өзара бірігіп, агрегаттық тұрақтылық бұзылса, онда коагуляция болады. Коагуляция деп - бөлшектердің ірі агрегаттар түзіп, бірігу үдерісін айтады. Коагуляция нәтижесінде жүйе өзінің седиментациялық тұрақтылығын жоғалтады, өйткені бөлшектер іріленгендіктен броундық қозғалыс нашарлап, өте ірі болғандықтан седиментация үдерісі басым болады.
Дисперстік жүйелер тұрақтылығының сипаттамасы
Электрстатистикалық факторлар Адсорбциялық-сольваттық факторлар Энтропиялық факторлар Құрылым-механикалық факторлар Гидродинамикалық факторлар
Электростатистикалық факторлар Электрстатикалық фактордың сызбасы Адсорбциялық-сольваттық факторлар Сольваттық қабатт ың сызбасы r x > 2(r I +r II +r III + r IV ) 2(r I +r II +r III ) < r x < 2(r I +r II +r III + r IV )
Тұрақтылық теориясы ДЛФО ( Дерягин, Ландау, Фервей, Овербек теориясы) Дисперсті жүйелердің тұрақтылық теориясының негізгі мәселесі дисперстік бөлшектердің бірігу себептері мен механизмін және агрегацияға кедергі жасайтын факторларды анықтауда. 1940 ж. - Б.В. Дерягин мен Л.Д. Ландау 1946 ж. - Э. Фервей мен Т.Овербек Дерягин Ландау Фервей Овербек
ДЛФО теориясы (Б.В. Дерягин, л. д. Ландау, Е. Фервей, Дж.Овербек) коагуляция процесін Ван-дер-Ваальс тартылыс күштері мен бөлшектер арасындағы электростатикалық тартылыс күштерінің бірлескен әрекеті нәтижесінде қарастырады Теорияның міндеттері : Электрокинетикалық потенциалдың мәні мен тұрақтылықтың арасындағы байланысты түсіндіру Коагуляция механизмін түсіндіру Шульце-Гарди ережесін теориялық тұрғыдан негіздеу. Теорияның мәні: кез-келген бөлшектер арасында, олар жақындаған кезде, тарту және тебілу күштерінің әрекеті нәтижесінде бөлетін сұйық қабаттың ажыратушы қысымы пайда болады. Ажыратушы қысым тартылыс күштерінің де, тебілу күштердің де әсерін ескеретін жиынтық параметр болып табылады.
Ажыратушы қысым Ажыратушы( π) - сұйықтықтың фазааралық қабатында оның жеткілікті жұқаруы кезінде пайда болатын артық қысым. мұндағы р-фаза аралық қабаттағы қысым; р0 – қоршаған ортадағы гидростатикалық қысым, h – фаза аралық қабаттың қалыңдығы. Егер π > 0 болса, онда бөлшектер арасында серпімді күштер басым болады (жүйе агрегативті тұрақты). Егер π < 0 болса, онда тартылыс күштері басым болады (коагуляция). Қабатта қысым көбейеді, ол қабаттан сұйықтықтың шығуын жылдамдатады және бөлшектердің бірігуін тездетеді.
Дисперсті жүйенің түріне байланысты сұйық пленкаларды төрт топқа бөлуге болады: Көбік пленкалары Эмульсиялық пленкалар Қатты бөлшектердің арасындағы сұйық пленкалар. Жұқтырғыш пленкалар АЖЫРАТУШЫ ҚЫСЫМ
Электрстатикалық қосынды ; Ван-дер-ваальс тартылу күштеріне байланысты молекулалық қосынды; Молекулалық (адсорбциялық) қабаттар айқасқанда пайда болатын ажыратушы қысымның адсорбциялық құрамшысы; Құрылымды құрамшысы Дерягин мектебі дамытқан тұрақтылық теориясы бойынша, ажыратушы қысым төрт қосындыдан тұрады
Теорияның басты қағидасы – бөлшектерге екі ғана күш әсер етеді: ( f д ) - бөлшектердің дисперсиялық тартылуы (Ван-дер-Ваальстік күштері) ( f э ) – бөлшектердің электрлік тебісуі (тебілудің электростатикалық тебілу күштері)
( f д ) - бөлшектердің дисперсиялық тартылуы (Ван-дер-Ваальстік күштері) ( f э ) – бөлшектердің электрлік тебісуі (электростатикалық тебілу күштері)
Дисперсиялық әрекеттесу энергиясы (U d, Дж/м 2 ): , Гамакер теңдеуі: (1) Мұндағы Гамакердің күрделі константасы, h – бөлшек-тердің арақашықтығы; «минус» белгісі дисперсиялық күштердің әсерінен бөлшектердің тартылуын көрсетеді. Электростатикалық әрекеттесу энергиясы: Дисперстік бөлшектердің толық әрекеттесу энергиясы келесі теңдеу арқылы табылады: Тұрақтылық шарттарын есептеу үшін тартылу және тебісу күштерінің орнына олардың энергияларын алған қолайлы.
Тебілу энергиясы мен тартылу энергиясының h- қа байланысты өзгеру сипаты әртүрлі болғандықтан бөлшектер арасының қашықтығына байланысты шешуші потенциалдық энергияның өзгеруі күрделі сипатта болады. h U Бөлшектердің әрекеттесу энергиясының өзгеруі
Бөлшектердің әрекеттесу энергиясының өзгеруі 0 ˂h˂h 1, U(h)˂0 бұл кезде бөлшектің арасында тартылу күштері басым болады, жақын минимум (шұңқыр) байқалады. U тб → тұрақты, U тр → ∞ Бұл кезде коагуляция болады. h 1 ˂h˂h 2, U(h)>0. Бұл кезде бөлшектер арасында тебілу күштері басым болады, яғни U тб >|U тр |. Бұл кезде бөлшектер бірікпейді. h 2 ˂h˂h 3, U(h)˂0 – бұл кезде қашық минимум (шұңқыр) байқалады, алайда оның тереңдігі онша емес Үш жағдайда h=h 1, h=h 2, h=h 3 U(h) = 0 болады, яғни осы арақашықтықтарда тебілу күштер мен тартылу күштері өзара тең. Тебілу мен тартылу күштерінің таңбалары және олардың сұйық қабыршық қалыңдығына тәуелділіктері әртүрлі.
Бөлшектер h 1 қашықтыққа жақындаса, онда олар бір бірімен бірігеді екен, алайда ол үшін потенциалдық тосқауылды жеңу керек. Ол бөлшектердің кинетикалық энергиясы ( КТ ) айтарлықтай көп болуы керек. Екі бөлшектің әрекеттесуін қарастырайық. Бір бөлшекті қозғалмайды, ал екінші бөлшек оған қарай КТ энергиясымен жақындайды деп есептейік. Бөлшек қозғалмайды
h U I II III Егер потенциалды кедергінің биіктігі > > kT, ал екінші минимумның тереңдігі << kT болса, онда жүйе агрегативті тұрақты, серпімді күштер басым болады. Яғни коагуляция жақын әрекеттесу нәтижесінде, бірінші шұңқырдың жеткілікті тереңдігінде жүреді. Мұндай жүйелер тұрақсыз болады және көптеген жағдайда коагуляция қайтымсыз жүреді, себебі бірінші минимумның тереңдігі kT мәнінен анағұрлым үлкен. коагуляция қайтымсыз
, агрегатты тұрақты жүйеге тән. Егер тосқауыл биіктігі жоғары (>>kT), ал екінші минимумның тереңдігі аз болса (≤ kT), бөлшектер бөгеуден өте алмай бір-бірімен әрекеттеспей алшақтап кетеді. Мұндай жағдай агрегатты тұрақты жүйеге тән. h U I II III
Егер қайталама минимумның тереңдігі > > kT болса, онда ықтимал тосқауылдың биіктігіне қарамастан, ұзақ мерзімді өзара әрекеттесу пайда болады. Мұндай кезде өзгеше иілгіш байланыс түзіледі – екі бөлшек не алшақтап кетпейді, не бірікпейді, «жұп» күйінде броундық қозғалысқа сонымен қатар байланыс бойымен тербелмелі қозғалысқа ұшырайды. Бұл жұпқа басқа бөлшектер қосылып, «үштіктер» және одан да күрделі құрылымдар түзілу мүмкін. Мұндай үлкен қашықтықта байланысқан бөлшектер фазалық тұрақтылыққа ие болып, жүйе өзінің дисперстілігі мен меншікті ауданын сақтап қалады. , h I II III U
Қ.Б. Мұсабеков, Қ.Ж. Әбдиев. Коллоидтық химия негіздері. Алматы “Қазақ университеті”, 2008, 178 б. Омарова К.И. Коллоидтық химия, Қазақ университеті”, Алматы 2016,126б. Қоқанбаев.Ә.Қ. Коллоидтық химия курсы Алматы: ЖШС»Полиграфкомбинат»,2013.- 656б С.Ш.Құмарғалиева. Коллоидтық химия. Беттік құбылыстар және дисперсті жүйелер: оқу құралы. - Алматы: Қазақ университеті, 2018. – 260 б. С.Ш.Құмарғалиева. Коллоидтық химияның есептері: оқу құралы. - Алматы: Қазақ университеті, 2017. – 246 б. Коллоидтық химияның зертханалық жұмыстары: оқу-әдістемелік құрал. – Алматы: Қазақ университеті, 2014 – 128 б.
