Беттік құбылыстар

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе Өңірлік Университеті

РЕФЕРАТ

Орындаған:Ерғали Әсем

Топ: Хим 05 301 топ

Тексерген: Убайдулаева Н. A.

Ақтөбе 2023

ЖОСПАР:

1. Беттік құбылыстар

2. Беттік құбылыстардың жіктелуі

2. 1. Бөлшек өлшеміне байланысты жіктеу.

2. 2. Фазалардың агрегаттық күйлері бойынша жіктеу

2. 3Дисперсті фаза бөлшектері арасындағы өзара әрекеттесулерге байланыс бойынша жіктеу

2. 4. Дисперсті фаза мен дисперсті ортаның өзара әрекеттесуі бойынша.

3. Қорытынды

Беттік құбылыстар.

Беттік құбылыстар - шекаралық қабатта артық еркін энергияның (беттік энергияның) болуынан, беттік қабат молекулаларының белсенділігінің жоғарылығынан олардың құрылымы мен құрам ерекшеліктерінен туындайтын құбылыстар. Денелердің физикалық және химиялық әсерлері ең алдымен осы беттік қабатта өтеді. Негізгі беттік құбылыстар бет ауданына пропорционал беттік энергияның кемуіне байланысты болып келеді.

Дисперсті жүйе - газ, сұйық не қатты ортада біркелкі таралған көптеген ұсақ бөлшектерден тұратын жүйелерді айтады.

Дисперсті жүйелерге, мұнан басқа, түтікшелі-кеуек денелер (топырақ, тау жыныстары, нығыздалған ұнтақтар, сіңіргіш заттар, катализаторлар т. б. ) - да жатады. Дисперсті сөзі латынның «dispersus» - ұнтақталған, майдаланған сөзінен туындайды.

2. Беттік құбылыстардың жіктелуі

2. 1. Бөлшек өлшеміне байланысты жіктеу.

Бөлшектердің ұнтақталу дәрежесіне (дисперстілігі) байланысты дисперсті жүйелерді 3 топқа бөлеміз:

Ірі дисперсті жүйелер (жүзінділер, суспензия, эмульсия, ұнтақтар), бөлшектер радиустары 10-2 - 10-5 см.

Коллоидтық - дисперсті жүйелер (зольдер), бөлшектер радиустары 10-5 -10-7 см.

Молекулалық -иондық ерітінділер, бөлшектер радиустары 10-8 -10-10 см. Адам қанының эритроциттері (0, 7*10-7), ішек таяқшалары (0, 3*10-7), тұмау вирусы (1*10-7), алтын золі (1*10-8), коллоидты дисперсті жүйелерге жатады.

2. 2. Фазалардың агрегаттық күйлері бойынша жіктеу

Дисперсті жүйелерді агрегаттық күйлері бойынша 8 түрге бөледі.

Дисперсті жүйені белгілегенде, алдымен дисперсті фаза, сонан соң, бөлшек сызық арқылы дисперсті орта жазылады.

2. 3. Дисперсті фаза бөлшектері арасындағы өзара әрекеттесулерге байланыс бойынша жіктеу

Дисперсті фаза бөлшектері арасындағы өзара әрекеттесулерге байланысты дисперсті жүйелер екіге бөлінеді:

Еркін дисперсті жүйелер, дисперсті фаза бөлшектері өзара байланыспаған, олар өзара тәуелсіз қозғалады (лиозольдер, аэрозольдер, суспензиялар, эмульсиялар) .

Байланған дисперсті жүйелер : Фазалардың біреуі құрылымды байланған, еркін қозғалмайды. Оларға гельдер, ұйымалар, көбіктер, түтікшелі-кеуек денелер, қатты ерітінділер жатады.

2. 4. Дисперсті фаза мен дисперсті ортаның өзара әрекеттесуі бойынша.

Дисперсті жүйе фазаларының өзара әрекеттесуі дегеніміз сольватация (гидратация) процестері, яғни дисперсті фаза бөлшектерінің жанында дисперсті орта молекулаларының сольватты (гидратты) қабықшаларының түзілуі. Фазалардың молекулааралық әрекеттесуінің қарқыны бойынша дисперсті жүйелерді 2-ге бөледі:

Лиофильді (гидрофильді) жүйелер - дисперсті фаза мен дисперсті орта бөлшектері арасында әрекеттесулер өте жоғары.

Лиофобты (гидрофобты) - екі фаза арасындағы молекула-аралық әрекеттесулер нашар өтеді.

Лиофильді жүйелерде фазалар арасындағы молекулалық әрекеттесу жоғары, сондықтан олардың бөліну қабаттарындағы беттік керілу өте аз. Лиофильді дисперсті жүйелер өздігінен дисперстілеу арқылы түзіледі. Олар термодинамикалық тұрақты жүйелер, себебі дисперсті фаза сыртындағы сольватты қабаттар Гиббс энергиясының ∆G артуына мүмкіндік бермейді. Мұндай жүйелердің мысалдары: кейбір саздар мен беттік-активті заттар (БАЗ) дисперсиялары, жоғары молекулалық қосылыстар (ЖМҚ) ерітінділері.

Лиофобты зольдердің бөлшектері қиын еритін заттардан түзіледі, олардың дисперсті ортаға ынтықтылығы өте төмен. Бөлшектері нашар сольваттанған.

Мұндай типті жүйелерге кәдімгі коллоидтық ерітінділер - металл (алтын, күміс т. б. ), күміс галогенидтерінің, мышьяк сульфидінің т. б. зольдері жатады. Лиофобты зольдерде фазааралық беттік керілу өте үлкен, сондықтан жүйеде дисперсті фаза бөлшектерінің өздігінен іріленуі байқалады. Беттік бос энергия (∆G) артық болғандықтан олар термодинамикалық тұрақсыз, олардың агрегатты тұрақтылығы уақытша.

Коллоидты лиофобты ерітінді (золь) - кем дегенде үш компоненттен тұратын жүйе. Олар: дисперсті фаза, дисперсті орта және стабилизатор (тұрақтандырғыш), соңғысы фазалардың бөліну қабатында адсорбцияланып, дисперсті фаза бөлшектерінің бірігуіне қарсылық жасайды, қорғаушы қабат түзеді. Термодинамикалық тұрғыдан, стабилизатор фазалар шекарасында сіңіп, фазааралық беттік керілуді кемітеді, тепе-теңдіктегі коллоидты жүйені түзеді.

Денелердің физикалық және химиялық әсерлері ең алдымен осы беттік қабатта өтеді. Негізгі беттік құбылыстар бет ауданына пропорционал беттік энергияның кемуіне байланысты болып келеді. Сұйықтық тамшыларының немесе газ көпіршіктерінің, т. б. тепе-тең пішіндерінің түзілуі тұрақты көлемдегі еркін энергияның минимум шамасымен анықталады.

Молекулалық күштер (беттік керілу және жұғу) мен сыртқы күштердің (ауырлық күшінің) біріге әсер етуінен пайда болатын және сұйықтықтың бөліну бетін қисайтатын беттік құбылыстарды капиллярлық құбылыстар дейді. Қатты денелерде беттік құбылыстар ең алдымен олардың сыртқы бетінде байқалады.

Мұндай құбылыстарға тістесу (когезия), жабысу (адгезия), жұғу және үйкеліс жатады. Беттік құбылыстар дененің ішкі беттерінде де болады. Олар кристалдық тор ақауынан туындайды. Қатты денені кез келген пішінде бұзу да беттік құбылыстарға жатады.

Өйткені бұл кезде денеде жаңа бөліну беттері түзіледі. Беттік құбылыстардың едәуір тобын беттік қабаттың химиялық құрамын өзгертетін адсорбтау құбылыстары құрайды. Беттік қабаттардағы жылулық қозғалыстың ерекшелігі салдарынан беттерден жарықтың молекулалық шашырау құбылысы болады.

Беттік құбылыстардың басқа бір тобына термоэлектрондық эмиссия құбылысы, фазалардың бөліну бетінде потенциал секірмесінің пайда болуы және қос электр қабатының түзілуі жатады.

Бұл құбылыстар иондар мен дипольді молекулалардың адсорбтануына байланысты. Жылу алмасу және масса алмасу процестерінің (еру, булану, қоюлану, кристалдану, коррозия, т. б. ) жылдамдығы бөліну бетінің шамасы мен қасиетіне байланысты анықталады. Сондықтан ол осы беттегі молекулалардың табиғатына және сол беттің құрылысына ерекше тәуелді болады.

Адсорбтау қабаты фазааралық алмасу процестерін тежеп, елеулі өзгерістер енгізе алады. Беттік құбылыстар берілген ортадағы материалдар мен құралымдардың ұзақ уақытқа төзімділігін анықтайды. Бөліну бетінде бір молекулалы қабат түзетін адсорбтаушы заттардың аз мөлшерінің өзі материалдардың көптеген қасиетін өзгертуге мүмкіндік береді.

Бір молекулалы беттік қабаттарды зерттеп білу молекулаларды зерттеудің және олардың мөлшерін анықтаудың жаңа тәсілін береді. Беттік құбылыстар тау-кен жыныстарын желдету және топырақ түзілу, ылғалдың булану және қоюлану процестерін, сондай-ақ, тірі организмдерде өтетін көптеген процестерді түсіндіруге көмектеседі. Бірсыпыра технологиялық процестер (майлау, жұғу, т. б. ) беттік құбылыстарын пайдалануға негізделген.

Беттік құбылыстардың мұндай шешуші рөлі дисперсті жүйелердің ерекшеліктеріне байланысты. Дисперстік бөлшектердің өлшемдері кішірейген сайын олардың меншікті беттік ауданы арта түседі. Дисперсті жүйелердегі дисперсті фазаның меншікті ауданы өте үлкен. Бұл жағдай әртүрлі дисперсті жүйелердің қасиеттеріне беттік құбылыстардың едәуір үлес қосатынын көрсетеді.

Дисперсті фазаның меншікті беттік ауданы тым үлкен болғандықтан дисперсті жүйелер термодинамикалық тепе-теңдіксіз күйде болады. Гетерогенді жүйелер үшін Гиббс ұсынған термодинамикалық теориясы бойынша, дисперсті жүйелердің көлемдік бос энергиясына қарағанда олардың бөліну бетінің бос энергиясы артық мөлшерде болады. Бұл артық мөлшерді беттік меншікті бос энергия (σ, Дж/м2) деп атайды.

Осыған сәйкес дисперсті фазаның масса бірлігінің артық мөлшердегі бос энергиясы (Гельмгольц энергиясы) ΔF = σsd болады. Мұнда σ - беттік меншікті бос энергия, sd - меншікті беттік аудан. Осы артық мөлшерлі бос энергия дисперсті жүйелердің термодинамикалық тұрақсыздығына алып келеді. Дисперсті жүйе термодинамикалық тепе-теңдікке ауысу үшін жүйеде энергияның артық мөлшерін азайтатын үдерістер өздігінен жүреді. Көбінесе бөлшектердің өлшемдерін ұлғайтып, меншікті беттік ауданды азайтатын үдерістер жүреді.

Дисперстік бөлшектердің әртүрлі жолмен іріленуі мүмкін. Бөлшектердің ірілену нәтижесінде олар өздерінің ұсақ дисперстік бөлшектерге тән физикалық және химиялық қасиеттерінен арылады. Сондықтан дисперстік бөлшектердің ұзақ уақытқа дейін өздерінің өлшемдерін сақтап қалуы, яғни дисперсті жүйелердің тұрақтылығы коллоидтық химияның басты мәселесі болып табылады.

Коллоидтық химияның пайда болуы мен дамуы. Коллоидтық химияның пайда болу мерзімін ХІХ ғасырдың 60-жылдарымен белгілеп, оның негізін құраушы деп ағылшын ғалымы Т. Грэмді атайды. Бірақ коллоидтық химияның бірқатар бағыттары одан да бұрын дамыған. ХVIII ғ. аяғы-ХІХ ғ. басында М. В. Ломоносов минералдар генезисінің физикалық-химиялық үдерістерін қарастырғанда қатты коллоидтық ерітінділерді зерттеп, олардың алу жолдарын ұсынды және өндірістің жаңа саласын - түсті шыныларды жасауды негіздеді.

1792 ж. Ловиц адсорбция құбылысын ашып, сұйықтықтарды қоспалардан тазарту әдістерін ұсынды.

1808 ж. Ф. Рейсс судың электролизін зерттеу барысында дисперсті жүйеден өтетін электр тогының әсерінен жүретін электркинетикалық құбылыстарды ашты.

1857 ж. М. Фарадей алтынның коллоидтық ерітінділерін алып, дисперстік бөлшектердің бірігуіне кедергі жасайтын тиімді әдістерді ұсынды. Нәтижесінде оның алған алтынның коллоидтық ерітінділері осы күнге дейін тұрақтылығын сақтауда.

1861 ж. Т. Грэм кейбір заттардың (мысалы, алюминий оксиді, кремний, титан, қалайы қышқылдары, желатин, агар-агар) судағы ерітінділерін кептіргенде, олар кристалданбай гель тәрізді күйге айналатынын байқады. Сонымен қатар олардың диффузиясы электролиттерге қарағанда баяу жүретінін және осы заттардың кейбіреуінің желімдік қасиеті бар екенін көрсетті. Кристалданбайтын және баяу диффузияланатын заттарды Т. Грэм «коллоидтар» (грек тілінен κολλα - желім) деп атады. Осындай заттарды зерттейтін ғылым «коллоидтық химия» деп аталатын болды.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.