ДИСПЕРСТІ ФАЗА ДИСПЕРСТІК ОРТА

Презентация қосу

ДӘРІС № 1,2
Дисперсті жүйелердің
классификациясы және табиғаты.
Коллоидты ерітінділерге сипаттама.
Коллоидтық химия – дисперстік жүйелер
мен фазалардың бөліну беттерінде болатын
беттік құбылыстарды зерттейтін ғылым саласы.

Золь деп коллоидтық жүйені айтады.

XIX ғ 60-жылдарында «Коллоид» түсінігін
Т.Грем алғашқы рет енгізген кезде химияның
іргелі заңдары, А.М. Бутлеровтың құрылыс
теориясы мен Д.И.Менделеевтің периодттық
заңы белгілі болды. Колла – желім деген сөз
Коллоидтық химия – беттік құбылыстар мен
гетерогенді, жоғары дисперсті және жоғары
молекулалық жүйелердің физика-химиялық
қасиеттерін зерттейтін ғылым.

Беттік құбылыстар – жанасқан фазалардың
арасындағы бөліну шекарасының физикалық
ерекшеліктеріне байланысты құбылыстардың
жиынтығы.

Дисперсті жүйелер – бір заттың ішінде
екінші бір зат майда ұсақталған (ұнтақ, газ
көпіршіктері, тамшылар) күйде таралған,
жоғары дисперсті, гетерогенді жүйелер .

ДИСПЕРСТІ ЖҮЙЕЛЕРДІҢ
ҚҰРАМЫ

ДИСПЕРСТІ ФАЗА ДИСПЕРСТІК ОРТА
(дисперсті жүйенің (дисперсті жүйенің
майдаланған бөлінбейтін бөлігі)
ұсақталған бөлігі)
Дисперстік фаза мен дисперстік
ортаның агрегаттық күйіне қарай дисперстік
жүйелер келесідей жіктеленеді:

1. Дисперстік ортасы сұйық, ал
•дисперстік фазасы газ болып келетін
жүйелер көбіктер деп аталады;
•дисперстік фазасы сұйық болып келетін
жүйелер эмульсиялар деп аталады;
•дисперстік фазасы қатты заттар болып
келетін жүйелер суспензиялар деп
аталады.
2. Дисперстік ортасы газ, ал
•дисперстік фазасы сұйық болып
келетін жүйелер аэрозольдер деп
аталады;
•дисперстік фазасы ұсақталған
қатты заттар болып келетін жүйелерге
ұнтақтар, түтін, әртүрлі заттардың
шаңдары жатады.
3. Дисперстік ортасы қатты заттар, ал
•дисперстік фазасы газ болып келетін
жүйелер қатты көбіктер деп аталады;
•дисперстік фазасы сұйық болып келетін
жүйелерге сұйық қоспалары бар табиғи
минералдар – қатты эмульсиялар:
маржан тас, опал және т.б. жатады:
•дисперстік фазасы қатты заттар болып
келетін жүйелерге – қатты
суспензияларға металдың балқымалары,
бағалы тастар, түсті шынылар, көк тас тұзы
және т.б. жатады.
Майдалану яғни дисперстену дәрежесі
бойынша ДЖ жіктеленеді:
1. Ірі дисперсті жүйелердің бөлшектерінің
ұсақталған өлшемі:
>10-7 м немесе >100 нм
2. Коллоидтік-дисперсті жүйелер:
≈ 10-7 - 10-9 м, 1 - 100 нм

3. Молекулалық-иондық (шынайы
ерітінділер) жүйелер:
< 10-9 м, < 1 нм
Дисперстік дәрежесі әртүрлі ДЖ сипаттамалары
Ірі ДЖ Коллоидты ДЖ Шынайы
ерітінділер
Гетерогенді Микргетерогенді Гомогенді

Термодинамикалық Термодинамикалық тұрақты Тұрақты
тұрақсыз емес

Қартаяды Қартаяды Қартаймайды

Қағаз фильтрлері арқылы Қағаз фильтрлері арқылы Толық өтеді
өтпейді жартылай өтеді

Ультрафильтрлер яғни Ультрафильтрлер яғни Өтеді
мембрана арқылы мембрана арқылы өтпейді
өтпейді
Мөлдір, жарықты
Жарықты Мөлдір, бірақ жарықты өткізеді
шағылыстырады, шашыратады
себебі лайланған
Коллоидтік ерітінділер немесе зольдер
Ағыл. sol от лат. solutio — ерітінді —
сұйық немесе газды дисперстік
ортасының көлемінде дисперстік фаза
бөлшектері көпіршіктер, тамшылар не
ұнтақтар түрінде таралған
жоғарыдисперстік жүйе (коллоидтік
ерітінді)

Томат шырыны Клейстер Клеи
Коллоидтық жүйелердің белгілері:

1. Гетерогендік (көпфазалы).

2. Дисперсті (майдалығы ұсақталығы).

Көлденең қимасының ауданы (а) –
дөнгелек бөлшектердің диаметрі (d) и куб
тәрізді бөлшектердің ені (l).
Дисперстілік (D) – бөлшектің көлденең қимасына
кері шама: D=1/a.
Меншікті беттік аудан (Sм) – дисперстік
фазаның массасы мен көлеміне сәйкес келетін фаза
аралық беттік қабат:
S
S уд
V

Сфера тәріздес бөлшек S уд 6 / d 6 D
Цилиндр тәріздес бөлшек S уд 4 / d 4 D
Куб тәріздес бөлшек S уд 6 / l 6 D
Дисперстік ортаның табиғатына
қарай зольдердің жіктелуі

Ортасы жалпы сұйық болатын
жүйелере – лиозольдер деп аталады;
Ортасы су болса – гидрозоль;
Ортасы спирт болса – алкозоль;
Ортасы бензол болса – бензозоль;
Ортасы эфир болса – этерозоль;
Ортасы газ болса – аэрозоль.
Коллоидтық қосылыстардың жіктелуі

Дисперсті фаза мен дисперсті ортаның
өзара әрекеттесуі б-ша:

1. Лиофильді (гидрофильді) жүйелер
дисперсті фаза мен дисперсті орта
бөлшектері арасындағы әрекеттесулер өте
жоғары.
2. Лиофобты (гидрофобты) жүйелер
– екі фаза арасындағы молекулааралық
әрекеттесу нашар өтеді.
Дисперсті фаза бөлшектерінің өзара
әрекеттесуіне бйланысты:
1. Еркін дисперсті жүйелер – дисперсті
фаза бөлшектері өзара байланыспаған,
өзара тәуелсіз қозғалады (лиозольдер,
аэрозольдер, суспензиялар,
эмульсиялар).
2. Байланған дисперсті жүйелер -
фазалардың біреуі құрылымды
байланған еркін қозғалмайды (гельдер,
көбіктер).
Агрегаттық күйіне байланысты

Дисперсті Дисперстік Мысал
фаза орта
Қатты Газ Аэрозольдар (пыль, дым, смог )

Сұйық Зольдер (металдардың судағы зольдері),
суспензия
Қатты Қатты коллоидтық ерітінділер (бетон,
балқыма, түсті шыны, минералдар)
Сұйық Газ Аэрозольдер (тұман, бұлт)
Сұйық Эмульсия (сүт, мұнай, крем)
Қатты Кеуекті денелердегі сұйықтық (адсорбенттер,
топырақ)
Газ Газ ауа
Сұйық Газды эмульсия, көбік
Қатты Кеуекті және капиллялы денелер
(адсорбенттер, катализаторлар, активтелген
көмір)

Коллоидтық қосылыстардың
ерекшеліктері
1. Артық беттік энергия GS
G S S
Дисперстілік артқан сайын дисперсті фаза
бөлшектерінің меншікті беткі қабаты да артады.
Симметрмиялы емес күш өрісінде болады да, ол
артық беттік энергияның пайда болуына алып
келеді.
2. Термодинамикалық тұрақсыздық

3. Туындысы болмайды

4. Құрылым түзуге қабілеттілік

Дисперстік жүйелерді алу

Дисперстілеу – ірі бөлшектерді
коллоидты-дисперстілік дәрежесіне дейін
ұнтақтау.

Конденсация – атомдар, молекулалар,
иондарды коллоидты-дисперстілік дәрежесіне
дейін ірілету, біріктіру.

Дисперстілеуді жеңілдету үшін
қаттылықты төмендеткіштерді қолданады:
электролиттер, эмульсиялар, БАЗ және т.б.
Қаттылықты төмендеткіштер ұнтақталған
заттың жалпы массасының 0,1 % қажет
энергия шығымын 2 есе төмендетеді.

Конденсация сатылары

1. Коллоидтық бөлшектің түзілуі – қанық
ерітіндіде кристалдану орталығының пайда
болуы; бөгде бөлшектер көп болған сайын,
коллоидты түзілуі де тез болады.

2. Коллоидтық бөлшектің өсуі

3. Стабилизатор қабатының түзілуі (ДЭҚ).

Конденсациялық әдіс

•Шынайы ерітіндіден молекулаларды
агрегатқа ассоциациялауға негізделген;
•Ірі дисперсті жүйелерді алуда
қолданылады;
•Сыртқы жұмысты қажет етпейді;
•Жаңа фазаның пайда болуы аса
қанық ортада жүреді.

Физикалық конденсация әдісі

1. Будан конденсациялау әдісі – төмен
температурада газды ортада тұманның, бұлттың
пайда болуы.

2. Еріткішті ауыстыру әдісі – заттың ерітіндісін
осы зат мүлдем ерімейтін сұйықтыққа құяды.
Мысалы, Күкірт, холестерин гидрозольдерін алу.

Химиялық конденсациялық әдістер

Химиялық реакция нәтижесінде коллоидтық
жүйелерді алуға негізделген.

1. Тотықсыздану реакциясы (Au, Ag, Pt золдерін алу).
Натрий ауратының формальдегидпен тотықсыздануы.
2NaAuO2 + 3HCOH + Na2CO3 = 2Au + 3HCOONa +NaHCO3 + H2O

Мицелланың құрылысы:

x
m Au nAuO
2 ( n x ) Na xNa

2. Алмасу реакциясы.
Күміс иодидінің золін алу:

AgNO3 + KJ(изб.) = AgJ↓ + KNO3

Мицелланың құрылысы:
x
m AgJ nJ
( n x )K xK

3. Тотығу реакциясы
Күкірт золін алу
2H2Sр-р + O2 = 2S ↓+ 2H2O

Мицелланың құрылысы:

x
m S nHS
( n x )H xH

4. Гидролиз реакциясы
Темір гидроксидінің золін алу:

FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 ↓ + 3HCl

Мицелланың құрылысы:
3 x
m Fe ( OH ) nFe
3( n x )Cl
3 xCl

Диализ – зольдерді жартылай өткізгіш мембрана
арқылы ұстап қалып, ірі қоспалардан тазартуға негізделген
әдіс, оны диализатор деп аталатын қондырғыда өткізеді.
Диализдің негізгі кемшілігі - уақтты көп қажет етеді. (1 –
араластырғыш; 2 – камера; 3 – жартылай өткізгіш
мембрана; 4 - электродтар).

äè àë è çãå äåé ³í äè àë è çäåí ê åé ³í
Өндірісте электродализ – зольдерді сыртқы
электр тоғымен электролиттік қоспалардан
тазарту әдісі жиі қолданады -
электродиализ

ñó

ñó
Коллоидтық бөлшектің құрылысы

Агрегат ПАИ-мен бірге мицелла ядросын құрады.
Мицелланың зарядталған ядросы ерітіндіден
өзіне қарсы ионды тартады. ҚИ-дың бір бөлігі
адсорбциялық қабат құрайды.
Агрегат ПАИ-мен бірге гранула немесе
коллоидтық бөлшек түзеді. Коллоидтық бөлшектің
зарядын ПАИ заряды арқылы анықтайды.

Коллоидтық бөлшекті диффузиялық
қабаттың броундық қозғалысына
ұшыраған және ядромен берік
байланыспаған ҚИ қоршап тұрады.
Нәтижесінде электробейтарап бөлшек -
Мицелланың құрылысы

Мицелла – дисперсті фаза бөлшегі
(ҚЭҚ-пен бірге).
Мицелланың ішкі бөлігі - агрегат
көптеген атомдар мен молекулалардан
тұрады.
Агрегат электробейтарап бөлшек,
бірақ өзінің беткі қабатында ПАИ-дарды
адсорбциялайды.

Фаянса-Песков ережесі:
Агрегеттың қатты бетінде ең алдымен келесі иондар
адсорбцияланады:
• Агрегаттың құрамына кіретін;
• Агрегаттың кристалды торын құруға қабілеті бар;
• Агрегат иондарымен аз еритін қосылыстар түзетін;
• Агрегат ионымен изоаморфты.
Мысал: AgNO3( арт .) KJ AgJ KNO3

AgNO3 – электролит-стабилизатор
AgNO3 Ag NO3
Ag+ – ПАИ NO3 – Қарсы иондар

+ - x+ -
m g J n A g
. (n -x )N O 3 . xN O 3
ï î ò åí ö è àë -
à ãð å ãà ò î ï ð åäåë ÿ þ ù è å ï ð î ò è âî è î í û ï ð î ò è âî è î í û
èîí û
ÿäð î
à ä ñî ð á ö è î í í û é ñë î é ä è ô ô ó çí û é ñë î é
ê î ë ë î è ä í à ÿ ÷ à ñò è ö à ( ãð à í ó ë à )
ì è ö åë ë à

Коллоидтық жүйелердің
қолданылуы мен маңызы
Бұлттар, тұман С/Г типті коллоидты жүйелер,
ал жаңбыр, найзағай және басқа да
метеорологиялық құбылыстар коллоидтық
құбылыстармен байланысты құбылыстар деп
қарастырылуы керек.
Керамикалық өндіріс коллоидтық химиямен
тығыз байланысты. Себебі саз (керамиканың
негізгі шикізаты) –гидратталған алюминий
силикатының концентрлі суспензиясы болып
табылады.
Минералдық шикізат негізінде жаңа
құрылыстық материалдар (композициялық
материалдар) жасауда колоидтық химияның
Қағаз жасауда өсімдік талшығы жоғары
дисперстік күйге дейін ұнтақталады.
Бояу технологиясында;
Фармацевтикада;
Су тазартуда;
Тамақ өнеркәсібінде қамыр дайындауда
ісіну процесі, маргарин, майонез, соустар
жасауда эмульгациялау процесі, сыр
дайындау коагуляция процесі, ет қайнатуда
коагуляция немесе ақуыздар денатурациясы
болып табылады.

Ұқсас жұмыстар

ДИСПЕРСТІ ЖҮЙЕЛЕРДЕГІ КЕҢІСТІКТІК ҚҰРЫЛЫМДАР

Макрогетерогенді жүйелер: суспензиялар, эмульсиялар

Коллоидтық химия туралы

МИКРОГЕТЕРОГЕНДІ ЖҮЙЕЛЕР

Коллоидтық химия

Қатты көбіктер

Дисперсті жүйелер

Сыртқа қолдануға арналған сұйық дәрілік формалар

Эмульсия. Эмульсияларды тұрақтандыру үшін қолданылатын ЖМҚ және БАЗ

Эмульсияларды дайындау технологиясы және жалпы сипаттама

Пәндер