Dərsin mövzusunu öyrəndikdən sonra öyrənəcəksiniz:
- Dispers sistemlər nədir?
- dispers sistemlər nədir?
- Dispers sistemlər hansı xüsusiyyətlərə malikdir?
- dispers sistemlərin əhəmiyyəti.
Təbiətdə təmiz maddələr çox nadirdir. Təmiz maddələrin kristalları - şəkər və ya masa duzu, məsələn, müxtəlif ölçülərdə - böyük və kiçik əldə edilə bilər. Kristalların ölçüsü nə olursa olsun, onların hamısı müəyyən bir maddə üçün eyni daxili quruluşa malikdir - molekulyar və ya ion kristal şəbəkəsi.
Təbiətdə ən çox müxtəlif maddələrin qarışıqlarına rast gəlinir. Müxtəlif aqreqasiya vəziyyətlərində olan müxtəlif maddələrin qarışıqları heterojen və homojen sistemlər yarada bilər. Biz belə sistemləri dağınıq adlandıracağıq.
Dispers sistem, biri digərinin həcmində bərabər paylanmış çox kiçik hissəciklər şəklində olan iki və ya daha çox maddədən ibarət sistemdir.
Maddə ionlara, molekullara, atomlara parçalanır, yəni kiçik hissəciklərə “parçalanır”. “Əzmək” > dağıtmaq, yəni. maddələr görünən və görünməyən müxtəlif hissəcik ölçülərinə dağılır.
Daha az miqdarda mövcud olan, səpələnmiş və başqasının həcmində paylanmış maddə deyilir dispers faza. Bir neçə maddədən ibarət ola bilər.
Həcmində dispers fazanın paylandığı daha çox miqdarda olan maddə deyilir dağılmış mühit. Onunla dispers fazanın hissəcikləri arasında bir interfeys var, buna görə də dispers sistemlər heterogen (qeyri-homogen) adlanır.
Həm dispers mühit, həm də dispers faza müxtəlif birləşmə vəziyyətlərində - bərk, maye və qaz halında olan maddələrlə təmsil oluna bilər.
Dispers mühitin aqreqat vəziyyəti ilə dispers fazanın birləşməsindən asılı olaraq belə sistemlərin 9 növünü ayırmaq olar.
Cədvəl
Dispers sistemlərin nümunələri
| Dispersiv mühit | Dağılmış faza | Bəzi təbii və məişət dispers sistemlərinin nümunələri |
| Qaz | Qaz | Həmişə homojen qarışıq (hava, təbii qaz) |
| Maye | Duman, neft damcıları ilə səmt qazı, avtomobil mühərriklərində karbüratör qarışığı (havadakı benzin damcıları), aerozollar | |
| Möhkəm | Havada toz, tüstü, duman, simumlar (toz və qum fırtınaları), aerozollar | |
| Maye | Qaz | Efervesan içkilər, köpüklər |
| Maye | Emulsiyalar. Bədənin maye mühiti (qan plazması, limfa, həzm şirələri), hüceyrələrin maye tərkibi (sitoplazma, karioplazma) | |
| Möhkəm | Sollar, gellər, pastalar (jele, jele, yapışqanlar). Suda asılı olan çay və dəniz lilləri; minaatanlar | |
| Möhkəm | Qaz | İçində hava qabarcıqları olan qar qabığı, torpaq, tekstil parçalar, kərpic və keramika, köpük kauçuk, qazlı şokolad, tozlar |
| Maye | Nəmli torpaq, tibbi və kosmetik məhsullar (məlhəm, tuş, pomada və s.) | |
| Möhkəm | Daşlar, rəngli şüşələr, bəzi ərintilər |
Dispers fazanı təşkil edən maddələrin hissəciklərinin ölçüsünə əsasən dispers sistemlər bölünür. qaba hissəcik ölçüləri 100 nm-dən çox olan (asqılar) və incə səpələnmişdir (kolloid məhlullar və ya kolloid sistemlər) hissəcik ölçüləri 100-dən 1 nm-ə qədər. Əgər maddə ölçüsü 1 nm-dən az olan molekullara və ya ionlara parçalanırsa, homojen bir sistem yaranır - həll. Homojendir, hissəciklər və mühit arasında heç bir əlaqə yoxdur.
Dağınıq sistemlər və həllər gündəlik həyatda və təbiətdə çox vacibdir. Özünüz mühakimə edin: Nil lili olmasaydı, Qədim Misirin böyük sivilizasiyası baş verməzdi; su, hava, qayalar və minerallar olmasaydı, canlı planet ümumiyyətlə mövcud olmazdı - bizim ümumi evimiz - Yer; hüceyrələr olmasaydı, canlı orqanizm olmazdı və s.
ASKI
Süspansiyonlar faza hissəciklərinin ölçüsü 100 nm-dən çox olan dispers sistemlərdir. Bunlar qeyri-şəffaf sistemlərdir, ayrı-ayrı hissəcikləri adi gözlə görülə bilər. Dispers faza və dispers mühit çökmə və filtrasiya yolu ilə asanlıqla ayrılır. Belə sistemlər aşağıdakılara bölünür:
- emulsiyalar ( həm mühit, həm də faza bir-birində həll olunmayan mayelərdir). Su və yağdan qarışığı uzun müddət çalxalamaqla emulsiya hazırlamaq olar. Bunlar tanınmış süd, limfa, su əsaslı boyalar və s.
- Süspansiyonlar(orta mayedir, faza onda həll olunmayan bərkdir) Süspansiyon hazırlamaq üçün maddəni incə toz halına gətirmək, mayenin içinə tökmək və yaxşı silkələmək lazımdır. Zamanla hissəcik gəminin dibinə düşəcək. Aydındır ki, hissəciklər nə qədər kiçik olsa, suspenziya bir o qədər uzun müddət davam edəcək. Bunlar tikinti məhlulları, suda asılı olan çay və dəniz lilləri, dəniz suyunda mikroskopik canlı orqanizmlərin canlı asqısı - nəhəngləri - balinaları qidalandıran plankton və s.
- Aerozollar mayelərin və ya bərk cisimlərin kiçik hissəciklərinin qazdakı (məsələn, havada) süspansiyonları. Toz, tüstü və duman var. Aerozolların ilk iki növü qazdakı bərk hissəciklərin (tozdakı daha böyük hissəciklər), ikincisi qazdakı maye damcılarının süspansiyonlarıdır. Məsələn: duman, ildırım buludları - havada su damcılarının süspansiyonu, tüstü - kiçik bərk hissəciklər. Dünyanın ən böyük şəhərlərinin üzərindən asılan duman da bərk və maye dispers fazaya malik aerozoldur. Sement zavodlarının yaxınlığındakı yaşayış məntəqələrinin sakinləri həmişə havada asılan ən incə sement tozundan əziyyət çəkirlər ki, bu da sement xammalının və onun yandırılması məhsulunun - klinkerin üyüdülməsi zamanı əmələ gəlir. Zavod bacalarından çıxan tüstü, duman, qrip xəstəsinin ağzından uçan kiçik tüpürcək damcıları da zərərli aerozollardır. Aerozollar təbiətdə, məişətdə və insanın istehsalat fəaliyyətində mühüm rol oynayır. Buludların yığılması, əkin sahələrinin kimyəvi maddələrlə işlənməsi, sprey tabancasından istifadə edərək boya və lak örtüklərinin tətbiqi, tənəffüs yollarının müalicəsi (inhalyasiya) aerozolların faydalı olduğu hadisə və proseslərə misaldır. Aerozollar dəniz sörfü üzərində, şəlalələrin və fəvvarələrin yaxınlığında dumanlardır; onlarda görünən göy qurşağı insana sevinc və estetik zövq verir.
Kimya üçün mühiti su və maye məhlullar olan dispers sistemlər böyük əhəmiyyət kəsb edir.
Təbii suda həmişə həll olunmuş maddələr var. Təbii sulu məhlullar torpaq əmələ gəlmə proseslərində iştirak edir və bitkiləri qida maddələri ilə təmin edir. İnsan və heyvan orqanizmlərində baş verən mürəkkəb həyat prosesləri məhlullarda da baş verir. Kimya və digər sənaye sahələrində bir çox texnoloji proseslər, məsələn, turşuların, metalların, kağızların, sodaların, gübrələrin istehsalı məhlullarda baş verir.
KOLLOIDAL SİSTEMLƏR
Kolloid sistemlər (yunan dilindən tərcümədə "colla" - yapışqan, "eidos" - yapışqan tip) – Bunlar faza hissəciklərinin ölçüsünün 100 ilə 1 nm arasında olduğu dispers sistemlərdir. Bu hissəciklər adi gözlə görünmür və belə sistemlərdə dispers fazanı və dispers mühiti çökmə yolu ilə ayırmaq çətindir.
Ümumi biologiya kursunuzdan bilirsiniz ki, bu ölçülü hissəciklər işığın səpilməsi prinsipindən istifadə edən ultramikroskopdan istifadə etməklə aşkarlana bilər. Bunun sayəsində içindəki kolloid hissəcik qaranlıq fonda parlaq bir nöqtə kimi görünür.
Onlar sollara (kolloid məhlullar) və gellərə (jelly) bölünür.
1. Kolloid məhlullar və ya sollar. Bu, canlı hüceyrənin mayelərinin əksəriyyətidir (sitoplazma, nüvə şirəsi - karioplazma, orqanoidlərin və vakuolların məzmunu). Və bütövlükdə canlı orqanizm (qan, limfa, toxuma mayesi, həzm şirələri və s.) Belə sistemlər yapışqanlar, nişasta, zülallar və bəzi polimerlər əmələ gətirir.
Kimyəvi reaksiyalar nəticəsində kolloid məhlullar alına bilər; məsələn, kalium və ya natrium silikatlarının (“həll olan şüşə”) məhlulları turşu məhlulları ilə reaksiyaya girdikdə, silisium turşusunun kolloid məhlulu əmələ gəlir. Dəmir (III) xloridinin isti suda hidrolizi zamanı da sol əmələ gəlir.
Kolloid məhlulların xarakterik xüsusiyyəti onların şəffaflığıdır. Kolloid məhlullar xarici görünüşcə həqiqi məhlullara bənzəyir. Onlar ikincilərdən əmələ gələn "işıqlı yol" - işıq şüası keçdikdə konus ilə fərqlənirlər. Bu fenomen Tyndall effekti adlanır. Həqiqi məhluldan daha böyük olan solun dispers fazasının hissəcikləri öz səthindən işığı əks etdirir və müşahidəçi kolloid məhlulu olan qabda işıqlı konus görür. Həqiqi məhlulda əmələ gəlmir. Bənzər bir effekti müşahidə edə bilərsiniz, ancaq maye kolloid deyil, aerozol üçün, meşədə və kinoteatrlarda kino kamerasından işıq şüası kino zalının havasından keçdikdə.
Məhlullardan işıq şüasının keçməsi;
a – əsl natrium xlorid məhlulu;
b – dəmir (III) hidroksidinin kolloid məhlulu.
Kolloid məhlulların dispers fazasının hissəcikləri istilik hərəkəti nəticəsində həlledici molekulları ilə davamlı toqquşma nəticəsində uzunmüddətli saxlama zamanı belə çox vaxt çökmür. Səthlərində eyni adlı elektrik yüklərinin olması səbəbindən bir-birinə yaxınlaşdıqda bir-birinə yapışmırlar. Bu, kolloid, yəni incə bölünmüş vəziyyətdə olan maddələrin böyük bir səth sahəsinə sahib olması ilə izah olunur. Bu səthdə müsbət və ya mənfi yüklü ionlar adsorbsiya olunur. Məsələn, silisium turşusu mənfi SiO 3 2- ionlarını adsorbsiya edir, onlardan natrium silikatın dissosiasiyası səbəbindən məhlulda çoxlu olur:
Bənzər yüklü hissəciklər bir-birini itələyir və buna görə də bir-birinə yapışmır.
Ancaq müəyyən şərtlərdə laxtalanma prosesi baş verə bilər. Bəzi kolloid məhlulları qaynadarkən, yüklü ionların desorbsiyası baş verir, yəni. kolloid hissəciklər yükünü itirir. Onlar böyüməyə və yerləşməyə başlayırlar. Hər hansı bir elektrolit əlavə edərkən eyni şey müşahidə olunur. Bu zaman kolloid hissəcik əks yüklü ionu çəkir və onun yükü neytrallaşır.
Koaqulyasiya - kolloid hissəciklərin bir-birinə yapışması və çökməsi hadisəsi - kolloid məhlula elektrolit əlavə edildikdə bu hissəciklərin yükləri neytrallaşdıqda müşahidə olunur. Bu vəziyyətdə həll süspansiyon və ya gelə çevrilir. Bəzi üzvi kolloidlər qızdırıldıqda (yapışqan, yumurta ağı) və ya məhlulun turşu-qələvi mühiti dəyişdikdə laxtalanır.
2. Gel və ya jele solların laxtalanması zamanı əmələ gələn jelatinli çöküntülərdir. Bunlara çoxlu sayda polimer gellər, sizə çox yaxşı məlum olan qənnadı məmulatları, kosmetik və tibbi gellər (jelatin, jele ət, marmelad, quş südü tortu) və təbii ki, sonsuz çeşiddə təbii gellər daxildir: minerallar (opal), meduza bədənləri, qığırdaq, vətər, saç, əzələ və sinir toxuması və s. Yerdəki inkişaf tarixi eyni zamanda maddənin kolloid vəziyyətinin təkamül tarixi hesab edilə bilər. Zamanla gellərin strukturu pozulur (qıvrılır) - onlardan su ayrılır. Bu fenomen deyilir sinerez.
Mövzu üzrə laboratoriya təcrübələrini yerinə yetirin (qrup işi, 4 nəfərlik qrupda).
Sizə səpələnmiş sistemin nümunəsi verilmişdir. Tapşırıq: sizə hansı dispers sisteminin verildiyini müəyyən etmək.
Şagirdlərə verilir: şəkər məhlulu, dəmir (III) xlorid məhlulu, su və çay qumunun qarışığı, jelatin, alüminium xlorid məhlulu, xörək duzunun məhlulu, su və bitki yağı qarışığı.
Laboratoriya təcrübələrinin aparılması üçün göstərişlər
- Sizə verilən nümunəni diqqətlə araşdırın (xarici təsvir). Cədvəlin №1 sütununu doldurun.
- Dispers sistemini qarışdırın. Yerləşdirmə qabiliyyətini müşahidə edin.
Bir neçə dəqiqə ərzində və ya uzun müddət ərzində çətinliklə çökür və ya təbəqələşir və ya çökmür. Cədvəlin 2 nömrəli sütununu doldurun.
Əgər hissəciklərin çökməsini müşahidə etmirsinizsə, onu laxtalanma prosesi üçün yoxlayın. İki probirkaya bir az məhlul tökün və birinə 2-3 damcı sarı qan duzu, digərinə 3-5 damcı qələvi əlavə edin, nə müşahidə edirsiniz?
- Dispers sistemi filtrdən keçir. Nə müşahidə edirsən? Cədvəlin 3 nömrəli sütununu doldurun. (Bəzilərini sınaq borusuna süzün).
- Qaranlıq kağızın fonunda məhluldan bir fənər şüası çəkin. Nə müşahidə edirsən? (Tyndall effekti müşahidə edilə bilər)
- Nəticə çıxarın: bu hansı dispers sistemdir? Dispers mühit nədir? Dispers faza nədir? İçindəki hissəciklərin ölçüləri nədir? (sütun № 5).
Yazı qaydaları sinxronizasiya:
- Birinci sətir mövzunu adlandırmaq üçün bir sözdən (adətən isimdən) istifadə edir.
- İkinci sətir bu mövzunun iki sifətlə təsviridir.
- Üçüncü sətir, subyektin ən xarakterik hərəkətlərini adlandıran üç fel (və ya fel formasıdır).
- Dördüncü sətir mövzuya şəxsi münasibəti göstərən dörd sözdən ibarət ifadədir.
- Sonuncu sətir mövzunun sinonimidir, onun mahiyyətini vurğulayır.
Yay 2008 Vyana. Schönbrunn.
Yay 2008, Nijni Novqorod vilayəti.
Buludlar və onların insan həyatında rolu Bizi əhatə edən bütün təbiət - heyvan və bitki orqanizmləri, hidrosfer və atmosfer, yer qabığı və yerin təki çoxlu müxtəlif və müxtəlif tipli qaba və kolloid sistemlərin mürəkkəb toplusudur. Krasnova Maria, |
P.S.
Dmitrov gimnaziyasının kimya müəllimi O.G.Perşinaya dərin təşəkkürlər, dərs zamanı tapdığımız təqdimatla işlədik və o, nümunələrimizlə tamamlandı.
Təbiətdə təmiz maddələr çox nadirdir. Müxtəlif aqreqasiya vəziyyətlərində olan müxtəlif maddələrin qarışıqları heterogen və bircins sistemlər - dispers sistemlər və məhlullar yarada bilər.
Daha az miqdarda olan və digərinin həcmində paylanan maddə dispers faza adlanır. Bir neçə maddədən ibarət ola bilər.
Həcmində dispers fazın paylandığı daha çox miqdarda mövcud olan maddə dispersiya mühiti adlanır. Onunla dispers fazanın hissəcikləri arasında bir interfeys var, buna görə də dispers sistemlər heterogen (qeyri-homogen) adlanır.
Həm dispersiya mühiti, həm də dispers faza müxtəlif birləşmə vəziyyətlərində - bərk, maye və qaz halında olan maddələrlə təmsil oluna bilər.
Dispersiya mühitinin məcmu vəziyyəti ilə dispers fazanın birləşməsindən asılı olaraq belə sistemlərin 8 növünü ayırmaq olar (cədvəl 11).
Cədvəl 11
Dispers sistemlərin nümunələri
Dispers fazanı təşkil edən maddələrin hissəcik ölçüsünə əsasən dispers sistemlər hissəcik ölçüləri 100 nm-dən çox olan qaba dispers (asqılar) və hissəcik ölçüləri 100-dən 1-ə qədər olan incə dispers (koloid məhlullar və ya kolloid sistemlər) bölünür. nm. Maddə ölçüsü 1 nm-dən az olan molekullara və ya ionlara parçalanırsa, homojen bir sistem yaranır - məhlul. Uniformdur (homogendir), dispers fazanın hissəcikləri ilə mühit arasında interfeys yoxdur.
Hətta dispers sistemlər və həllər ilə tez tanışlıq onların gündəlik həyatda və təbiətdə nə qədər vacib olduğunu göstərir (Cədvəl 11-ə baxın).
Özünüz mühakimə edin: Nil lili olmasaydı, Qədim Misirin böyük sivilizasiyası baş verməzdi; su, hava, qayalar və minerallar olmasaydı, canlı planet ümumiyyətlə mövcud olmazdı - bizim ümumi evimiz - Yer; hüceyrələr olmasaydı, canlı orqanizm olmazdı və s.
Dispers sistemlərin və məhlulların təsnifatı Sxem 2-də təqdim olunur.
Sxem 2
Dispers sistemlərin və məhlulların təsnifatı
Dayandırmaq
Süspansiyonlar faza hissəciklərinin ölçüsü 100 nm-dən çox olan dispers sistemlərdir. Bunlar qeyri-şəffaf sistemlərdir, ayrı-ayrı hissəcikləri adi gözlə görülə bilər. Dispers faza və dispersiya mühiti çökmə yolu ilə asanlıqla ayrılır. Belə sistemlər üç qrupa bölünür:
- emulsiyalar (həm mühit, həm də faza bir-birində həll olunmayan mayelərdir). Bunlar tanınmış süd, limfa, su əsaslı boyalar və s.;
- süspansiyonlar (mühit mayedir, faza isə onda həll olunmayan bərk maddədir). Bunlar tikinti həlləri (məsələn, ağartmaq üçün "əhəng südü"), suda asılmış çay və dəniz lilləri, dəniz suyunda mikroskopik canlı orqanizmlərin canlı asqısı - nəhəng balinaların qidalandığı plankton və s.;
- aerozollar mayelərin və ya bərk cisimlərin kiçik hissəciklərinin qazdakı (məsələn, havada) süspansiyonlarıdır. Toz, tüstü və dumanı ayırd edin. Aerozolların ilk iki növü qazdakı bərk hissəciklərin (tozdakı daha böyük hissəciklər), ikincisi qazdakı kiçik maye damcılarının süspansiyonlarıdır. Məsələn, təbii aerozollar: duman, göy gurultusu - havada su damlalarının süspansiyonu, tüstü - kiçik bərk hissəciklər. Dünyanın ən böyük şəhərlərinin üzərindən asılan duman da bərk və maye dispers fazaya malik aerozoldur. Sement zavodlarının yaxınlığında yerləşən yaşayış məntəqələrinin sakinləri həmişə havada asılan ən incə sement tozundan əziyyət çəkirlər ki, bu da sement xammalının və onun yandırılması məhsulunun - klinkerin üyüdülməsi zamanı əmələ gəlir. Oxşar zərərli aerozollar - toz metallurgiya istehsalı olan şəhərlərdə də mövcuddur. Zavod bacalarından çıxan tüstü, duman, qrip xəstəsinin ağzından uçan kiçik tüpürcək damcıları, həmçinin zərərli aerozollar.
Aerozollar təbiətdə, məişətdə və insanın istehsalat fəaliyyətində mühüm rol oynayır. Buludların yığılması, sahələrin kimyəvi təmizlənməsi, sprey boya tətbiqi, yanacağın atomlaşdırılması, süd tozu istehsalı və tənəffüs yollarının müalicəsi (inhalyasiya) aerozolların fayda verdiyi hadisələrə və proseslərə misaldır.
Aerozollar dəniz sörfü üzərində, şəlalələrin və fəvvarələrin yaxınlığında dumanlardır; onlarda görünən göy qurşağı insana sevinc və estetik zövq verir.
Kimya üçün suyun mühit olduğu dispers sistemlər böyük əhəmiyyət kəsb edir.
Kolloid sistemlər
Kolloid sistemlər, faza hissəciklərinin ölçüsünün 100 ilə 1 nm arasında olduğu dispers sistemlərdir. Bu hissəciklər adi gözlə görünmür və belə sistemlərdə dispers fazanı və dispersiya mühitini çökmə yolu ilə ayırmaq çətindir.
Onlar sollara (kolloid məhlullar) və gellərə (jelly) bölünür.
1. Kolloid məhlullar, və ya sols. Bu, canlı hüceyrənin (sitoplazma, nüvə şirəsi - karioplazma, orqanoidlərin və vakuolların tərkibi) və bütövlükdə canlı orqanizmin (qan, limfa, toxuma mayesi, həzm şirələri, humoral mayelər və s.) mayelərinin əksəriyyətidir. Belə sistemlər yapışdırıcılar, nişasta, zülallar və bəzi polimerlər əmələ gətirir.
Kimyəvi reaksiyalar nəticəsində kolloid məhlullar alına bilər; məsələn, kalium və ya natrium silikatlarının (“həll olan şüşə”) məhlulları turşu məhlulları ilə reaksiyaya girdikdə, silisium turşusunun kolloid məhlulu əmələ gəlir. Dəmir (III) xloridinin isti suda hidrolizi zamanı da sol əmələ gəlir. Kolloid məhlullar xarici görünüşcə həqiqi məhlullara bənzəyir. Onlar ikincilərdən əmələ gələn "işıqlı yol" - işıq şüası keçdikdə konus ilə fərqlənirlər. Bu fenomen Tyndall effekti adlanır. Həqiqi məhluldan daha böyük olan solun dispers fazasının hissəcikləri öz səthindən işığı əks etdirir və müşahidəçi kolloid məhlulu olan qabda işıqlı konus görür. Həqiqi məhlulda əmələ gəlmir. Bənzər bir effekti müşahidə edə bilərsiniz, ancaq kinoteatrlarda kino kamerasından gələn işıq şüası kinozalın havasından keçdikdə, maye kolloid deyil, yalnız aerozol üçün.
Kolloid məhlulların dispers fazasının hissəcikləri istilik hərəkəti nəticəsində həlledici molekulları ilə davamlı toqquşma nəticəsində uzunmüddətli saxlama zamanı belə çox vaxt çökmür. Səthlərində eyni adlı elektrik yüklərinin olması səbəbindən bir-birinə yaxınlaşdıqda bir-birinə yapışmırlar. Ancaq müəyyən şərtlərdə laxtalanma prosesi baş verə bilər.
Koaqulyasiya- kolloid hissəciklərin bir-birinə yapışması və çökməsi hadisəsi - kolloid məhlula elektrolit əlavə edildikdə bu hissəciklərin yükləri neytrallaşdıqda müşahidə olunur. Bu vəziyyətdə həll süspansiyon və ya gelə çevrilir. Bəzi üzvi kolloidlər qızdırıldıqda (yapışqan, yumurta ağı) və ya məhlulun turşu-qələvi mühiti dəyişdikdə laxtalanır.
2. Koloidal sistemlərin ikinci alt qrupudur gellər, və ya jele y solların laxtalanması zamanı əmələ gələn jelatinli çöküntüləri təmsil edir. Bunlara çoxlu sayda polimer gellər, sizə çox yaxşı məlum olan qənnadı məmulatları, kosmetik və tibbi gellər (jelatin, aspik, jele, marmelad, quş südü sufle tortu) və təbii ki, sonsuz sayda təbii gellər daxildir: minerallar (opal), meduza orqanlar, qığırdaqlar, vətərlər, saçlar, əzələ və sinir toxumaları və s. Yerdəki həyatın inkişaf tarixi eyni zamanda maddənin kolloid vəziyyətinin təkamül tarixi hesab edilə bilər. Zamanla gellərin strukturu pozulur və onlardan su ayrılır. Bu fenomen sinerez adlanır.
Dispersiya sistemləri dispersiya fazasının hissəcik ölçüsünə görə bölünə bilər. Əgər hissəcik ölçüsü bir nm-dən azdırsa, bunlar molekulyar ion sistemləridir, birdən yüz nm-ə qədər kolloid, yüz nm-dən çox isə qabadır. Molekulyar dispers sistemlər qrupu məhlullarla təmsil olunur. Bunlar iki və ya daha çox maddədən ibarət olan və bir fazalı olan homojen sistemlərdir. Bunlara qaz, bərk və ya məhlullar daxildir. Öz növbəsində, bu sistemləri alt qruplara bölmək olar:
- Molekulyar. Qlükoza kimi üzvi maddələr qeyri-elektrolitlərlə birləşdikdə. Belə məhlullar kolloidlərdən fərqləndirmək üçün doğru adlanırdı. Bunlara qlükoza, saxaroza, spirt və başqalarının məhlulları daxildir.
- Molekulyar-ion. Zəif elektrolitlər arasında qarşılıqlı təsir halında. Bu qrupa turşu məhlulları, azotlu, hidrogen sulfid və başqaları daxildir.
- İonik. Güclü elektrolitlərin birləşməsi. Görkəmli nümayəndələr qələvilərin, duzların və bəzi turşuların məhlullarıdır.
Kolloid sistemlər
Kolloid sistemlər kolloid hissəciklərin ölçülərinin 100 ilə 1 nm arasında dəyişdiyi mikroheterogen sistemlərdir. Onlar solvasiya ion qabığı və elektrik yükü səbəbindən uzun müddət çökməyə bilər. Bir mühitdə paylandıqda, kolloid məhlullar bütün həcmi bərabər şəkildə doldurur və sollara və jellərə bölünür, bu da öz növbəsində jele şəklində çöküntülərdir. Bunlara albumin məhlulu, jelatin, kolloid gümüş məhlulları daxildir. Jellied ət, sufle, pudinglər gündəlik həyatda rast gəlinən parlaq kolloid sistemlərdir.
Kobud sistemlər
İncə hissəcik tərkib hissələrinin çılpaq gözlə göründüyü qeyri-şəffaf sistemlər və ya süspansiyonlar. Çökmə prosesi zamanı dispers faza dispers mühitdən asanlıqla ayrılır. Onlar süspansiyonlara, emulsiyalara və aerozollara bölünür. Daha böyük hissəcikləri olan bərk maddənin maye dispersiya mühitinə yerləşdirildiyi sistemlərə süspansiyonlar deyilir. Bunlara nişasta və gilin sulu məhlulları daxildir. Süspansiyonlardan fərqli olaraq, emulsiyalar iki mayenin qarışdırılması yolu ilə əldə edilir, onlardan biri damcı şəklində digərinə paylanır. Emulsiya nümunəsi yağ və su qarışığı, süddəki yağ damcılarıdır. Kiçik bərk və ya maye hissəciklər qazda paylanırsa, bunlar aerozollardır. Əslində, bir aerozol qazda bir süspansiyondur. Maye əsaslı aerozolun nümayəndələrindən biri dumandır - bu, havada asılı olan çoxlu sayda kiçik su damlalarıdır. Bərk aerozol - tüstü və ya toz - havada da dayandırılmış kiçik bərk hissəciklərin çoxlu toplanması.
Dispers sistemlər. Tərif. Təsnifat.
Həll yolları
Əvvəlki paraqrafda danışdıq həllər. Burada bu anlayışı qısaca xatırlayaq.
Həll yolları iki və ya daha çox komponentdən ibarət homojen (homogen) sistemlər adlanır.
Homojen sistem kimyəvi tərkibi və fiziki xassələri bütün hissələrdə eyni olan və ya davamlı olaraq dəyişən, sıçrayışlar olmayan bircinsli sistemdir (sistemin hissələri arasında interfeyslər yoxdur).
Həllin bu tərifi tamamilə doğru deyil. Daha çox istinad edir həqiqi həllər.
Eyni zamanda, var kolloid məhlullar, homojen olmayan, lakin heterojen, yəni. interfeyslə ayrılmış müxtəlif fazalardan ibarətdir.
Təriflərdə daha çox aydınlığa nail olmaq üçün başqa bir termin istifadə olunur - dispers sistemlər.
Dispers sistemləri nəzərdən keçirməzdən əvvəl onların öyrənilmə tarixi və belə bir terminin meydana çıxması haqqında bir az danışaq. kolloid məhlullar.
Fon
Hələ 1845-ci ildə kimyaçı Françesko Selmi müxtəlif məhlulların xassələrini tədqiq edərkən bioloji mayelərin - zərdab və qan plazması, limfa və digərlərinin xassələrinə görə adi həqiqi məhlullardan kəskin şəkildə fərqləndiyini və buna görə də belə mayelərin yalançı məhlullar adlandığını qeyd etdi. .
Kolloidlər və kristalloidlər
Bu istiqamətdə 1861-ci ildən ingilis alimi Tomas Qrem tərəfindən aparılan sonrakı tədqiqatlar göstərdi ki, tez diffuziya edən və bitki və heyvan membranlarından keçən bəzi maddələr asanlıqla kristallaşır, digərləri isə aşağı diffuziya qabiliyyətinə malikdir, membranlardan keçmir və kristallaşmır, amorf çöküntülər əmələ gətirir.
Birincisini Graham adlandırdı kristalloidlər, ikincisi isə - kolloidlər(yunan sözündən olan kolla - yapışqan və eidos - növ) və ya yapışqan kimi maddələr.
Xüsusilə, albumin, jelatin, ərəb saqqızı, dəmir və alüminium hidroksidləri və bəzi digər maddələr kimi amorf çöküntülər əmələ gətirə bilən maddələrin suda xörək duzu, maqnezium kimi kristal maddələrin diffuziya sürəti ilə müqayisədə yavaş yayıldığı aşkar edilmişdir. sulfat, qamış şəkəri və s.
Aşağıdakı cədvəldə bəzi kristalloidlər və kolloidlər üçün 18°C-də diffuziya əmsalları D göstərilir.
Cədvəl göstərir ki, molekulyar çəki ilə diffuziya əmsalı arasında tərs əlaqə mövcuddur.
Bundan əlavə, kristalloidlərin nəinki tez yayılma qabiliyyətinə malik olduğu, həm də aşkar edilmişdir dializ etmək, yəni. daha böyük molekulyar ölçülərə malik olan və buna görə də yavaş-yavaş yayılan və membranlara nüfuz etməyən kolloidlərdən fərqli olaraq membranlardan keçir.
Membran kimi öküz sidik kisəsinin divarları, sellofan, qara-sianidli mis plyonkaları və s.
Müşahidələrinə əsasən, Qrem bütün maddələrin bölünə biləcəyini müəyyən etdi kristalloidlər və kolloidlər.
Ruslar razılaşmır
Kiyev Universitetinin professoru kimyəvi maddələrin belə ciddi şəkildə ayrılmasına etiraz edib İ.G. Borschev(1869). Borshchevin fikri sonradan başqa bir rus aliminin araşdırması ilə təsdiqləndi Veymarn, eyni maddənin şərtlərdən asılı olaraq kolloid və ya kristalloid xüsusiyyətlərini nümayiş etdirə biləcəyini sübut edən.
Məsələn, sabunun suda həlli xüsusiyyətlərinə malikdir kolloid, və spirtdə həll olunan sabun xassələri nümayiş etdirir həqiqi həllər.
Eyni şəkildə, kristal duzlar, məsələn, suda həll olunan yemək duzu verir əsl həll, və benzolda - kolloid məhlul və s.
Kolloid xüsusiyyətlərinə malik olan hemoglobin və ya yumurta albumini kristal vəziyyətdə əldə edilə bilər.
DI. Mendeleyevətraf mühitin şəraitindən və təbiətindən asılı olaraq istənilən maddənin xassə nümayiş etdirə biləcəyinə inanırdı kolloid. Hazırda istənilən maddəni kolloid vəziyyətdə əldə etmək olar.
Beləliklə, maddələri iki ayrı sinifə - kristalloidlərə və kolloidlərə bölmək üçün heç bir səbəb yoxdur, lakin maddənin kolloid və kristalloid vəziyyətlərindən danışmaq olar.
Maddənin kolloid vəziyyəti dedikdə onun müəyyən dərəcədə parçalanması və ya dağılması və həlledicidə suspenziyada kolloid hissəciklərin olması başa düşülür.
Heterojen yüksək dispers və yüksək molekulyar sistemlərin fiziki-kimyəvi xassələrini öyrənən elmə deyilir. kolloid kimya.
Dispers sistemlər
Əzilmiş (dispers) vəziyyətdə olan bir maddə digər maddənin kütləsində bərabər paylanmışdırsa, belə bir sistem dispers adlanır.
Belə sistemlərdə adətən parçalanmış maddə deyilir dispers faza, və onun yayıldığı mühitdir dispersiya mühiti.
Beləliklə, məsələn, suda qarışdırılmış gili təmsil edən bir sistem, asılmış kiçik gil hissəciklərindən - dispers fazadan və sudan - dispersiya mühitindən ibarətdir.
Dağılmış(parçalanmış) sistemlərdir heterojen.
Nisbətən böyük, davamlı fazaları olan heterojen sistemlərdən fərqli olaraq dispers sistemlər adlanır. mikroheterogen, və kolloid dispers sistemlər adlanır ultramikroheterogen.
Dispers sistemlərin təsnifatı
Dispers sistemlərin təsnifatı ən çox bunlar əsasında aparılır dispersiya dərəcəsi və ya aqreqasiya vəziyyəti dispers faza və dispersiya mühiti.
Dispersiya dərəcəsinə görə təsnifat
Hamısı dispers sistemlər Dispers faza hissəciklərinin ölçüsünə görə onları aşağıdakı qruplara bölmək olar:
İstinad üçün SI sistemində ölçü vahidləri bunlardır:
1 m (metr) = 102 sm (santimetr) = 103 mm (millimetr) = 106 mikron (mikrometr) = 109 nm (nanometr).
Bəzən digər vahidlər istifadə olunur - mk (mikron) və ya mmk (millimikron) və:
1 nm = 10 -9 m = 10 -7 sm = 1 mmk;
1 µm = 10 -6 m = 10 -4 sm = 1 µm.
Kobud dispers sistemlər.
Bu sistemlər dispers faza kimi diametrli ən böyük hissəcikləri ehtiva edir 0,1 mikron və yuxarı. Bu sistemlərə daxildir süspansiyonlar Və emulsiyalar.
Süspansiyonlar bərk maddənin maye dispersiya mühitində olduğu sistemlər, məsələn, suda nişasta, gil və s.
Emulsiyalar bir mayenin damcılarının digər mayenin həcmində asıldığı iki qarışmayan mayenin dispersiya sistemləri adlanır. Məsələn, yağ, benzol, suda toluol və ya süddə yağ damcıları (diametri 0,1-22 mikron) və s.
Kolloid sistemlər.
Onlar dispers fazanın hissəcik ölçüsünə malikdirlər 0,1 µm-dən 1 µm-ə qədər(və ya 10 -5 ilə 10 -7 sm arasında). Belə hissəciklər filtr kağızının məsamələrindən keçə bilər, lakin heyvan və bitki membranlarının məsamələrinə nüfuz etmir.
Kolloid hissəciklərəgər onların elektrik yükü və solvasiya-ion qabıqları varsa, onlar asılı vəziyyətdə qalır və şərtləri dəyişmədən çox uzun müddət çökməyə bilər.
Koloidal sistemlərə misal olaraq albumin, jelatin, ərəb saqqızının məhlullarını, qızılın, gümüşün, arsen sulfidinin kolloid məhlullarını və s.
Molekulyar dispers sistemlər.
Belə sistemlər 1 mm-dən çox olmayan hissəcik ölçülərinə malikdir. Molekulyar dispers sistemlərə qeyri-elektrolitlərin həqiqi məhlulları daxildir.
İon-dispers sistemlər.
Bunlar müxtəlif elektrolitlərin, məsələn, duzların, əsasların və s.-nin uyğun ionlara parçalanan məhlullarıdır, ölçüləri çox kiçikdir və həddən çox kənara çıxır.
10 -8 sm.
Həqiqi həllərin dispers sistemlər kimi təqdim edilməsinin aydınlaşdırılması.
Burada verilmiş təsnifatdan aydın olur ki, istənilən məhlul (həm həqiqi, həm də kolloid) dispers mühit kimi təqdim oluna bilər. Həqiqi və kolloid məhlullar dispers fazaların hissəcik ölçülərinə görə fərqlənəcək. Lakin yuxarıda həqiqi məhlulların homojenliyi haqqında yazmışdıq və dispersiya sistemləri heterojendir. Bu ziddiyyəti necə həll etmək olar?
Haqqında danışsanız strukturu Həqiqi həllər, onda onların homojenliyi nisbi olacaqdır. Həqiqi məhlulların struktur vahidləri (molekullar və ya ionlar) kolloid məhlulların hissəciklərindən xeyli kiçikdir. Buna görə də deyə bilərik ki, kolloid məhlullar və süspansiyonlarla müqayisədə həqiqi məhlullar homojendir.
Haqqında danışsaq xassələri Həqiqi məhlullar, onda onları tam olaraq dispers sistemlər adlandırmaq olmaz, çünki dispers sistemlərin məcburi mövcudluğu dispers maddənin və dispersiya mühitinin qarşılıqlı həll olunmamasıdır.
Kolloid məhlullarda və qaba süspansiyonlarda dispers faza və dispersiya mühiti praktiki olaraq qarışmır və bir-biri ilə kimyəvi reaksiyaya girmir. Bunu əsl həllər haqqında demək olmaz. Onlarda, həll olunduqda, maddələr bir-birinə qarışır və hətta qarşılıqlı təsir göstərir. Bu səbəbdən kolloid məhlullar xassələrinə görə həqiqi məhlullardan kəskin şəkildə fərqlənir.
Bəzi molekulların, hissəciklərin, hüceyrələrin ölçüləri.
Hissəciklərin ölçüləri ən böyüyündən kiçiyə və arxaya doğru dəyişdikcə, dispers sistemlərin xassələri də müvafiq olaraq dəyişəcək. Harada kolloid sistemlər olduğu kimi tutmaq aralıq mövqe qaba süspansiyonlar və molekulyar dispers sistemlər arasında.
Dispers faza və dispersiya mühitinin aqreqasiya vəziyyətinə görə təsnifatı.
Köpük mayedə qazın dispersiyasıdır və köpüklərdə maye ayrı-ayrı qaz qabarcıqlarını ayıran nazik təbəqələrə çevrilir.
Emulsiyalar bir mayenin onu həll etməyən başqa bir maye (məsələn, yağdakı su) tərəfindən əzildiyi dispers sistemlərdir.
Süspansiyonlar mayelərdə bərk hissəciklərin aşağı dispers sistemləri adlanır.
Üç növ aqreqativ vəziyyətin birləşməsi doqquz növ dispers sistemi ayırmağa imkan verir:
Dağılmış faza | Dispersiv mühit | Başlıq və nümunə |
|---|---|---|
Qazlı | Qazlı | Dispers sistemi yaranmır |
Qazlı | Qaz emulsiyaları və köpüklər |
|
Qazlı | Məsaməli bədənlər: köpük pemza |
|
Qazlı | Aerozollar: duman, buludlar |
|
Emulsiyalar: yağ, qaymaq, süd, marqarin, yağ |
||
Kapilyar sistemlər: məsaməli cisimlərdə, torpaqda, torpaqda maye |
||
Qazlı | Aerozollar (tozlar, dumanlar), tozlar |
|
Süspansiyonlar: pulpa, şlam, süspansiyon, pasta |
||
Bərk sistemlər: ərintilər, beton |
Sols kolloid məhlulların başqa adıdır.
Kolloid məhlullar da adlanır sols(latınca solutus - həll edilmiş).
Qazlı dispersiya mühiti olan dispers sistemlər deyilir aerozollar. Dumanlar maye dispers fazası olan aerozollardır, toz və tüstü isə bərk dispers fazası olan aerozollardır. Tüstü, tozdan daha çox dağılmış bir sistemdir.
Maye dispersiya mühiti olan dispers sistemlər deyilir lizollar(yunan dilindən "lios" - maye).
Həlledicidən (dispersiya mühitindən) asılı olaraq, yəni. su, benzol spirti və ya efir və s., burada hidrozollar, alkosollar, benzollar, eterozollar və s.
Birgə səpələnmiş sistemlər. Gellər.
Dispers sistemlər ola bilər sərbəst səpələnmişdir Və birləşərək dağılır dispers fazanın hissəcikləri arasında qarşılıqlı təsirin olmaması və ya mövcudluğundan asılı olaraq.
TO sərbəst dağılmış sistemlər aerozollar, lizollar, seyreltilmiş süspansiyonlar və emulsiyalar daxildir. Onlar mayedir. Bu sistemlərdə dispers fazanın hissəcikləri təmasda olmur, təsadüfi istilik hərəkətində iştirak edir və cazibə qüvvəsinin təsiri altında sərbəst hərəkət edir.
Yuxarıdakı şəkillər göstərir sərbəst dispers sistemlər:
Şəkillərdə a B C təsvir edilmişdir korpuskulyar dispers sistemlər:
a, b- monodispers sistemlər,
V- polidispers sistem,
Şəkil üzərində G təsvir edilmişdir lifli dispers sistem
Şəkil üzərində d təsvir edilmişdir film dispers sistemi
- möhkəm. Onlar dispers fazanın hissəcikləri təmasda olduqda yaranır və bu, çərçivə və ya şəbəkə şəklində bir quruluşun meydana gəlməsinə səbəb olur.
Bu struktur dispers sistemin axıcılığını məhdudlaşdırır və ona öz formasını saxlamaq imkanı verir. Belə strukturlaşdırılmış kolloid sistemlər deyilir gellər.
Solun dayanıqlığının azalması nəticəsində baş verən solun gelə keçməsi adlanır. gelləşmə(və ya jelatinləşmə).
Şəkillərdə a B C təsvir edilmişdir birləşdirici dispers sistemlər:
A- gel,
b- sıx bir quruluşa malik laxtalanma,
V- boş "tağlı" quruluşa malik laxtalanma
Şəkillərdə g, d təsvir edilmişdir kapilyar dispers sistemlər
Tozlar (pastalar), köpüklər– birləşmiş dispers sistemlərin nümunələri.
torpaq, torpaq minerallarının və humus (üzvi) maddələrin dağılmış hissəciklərinin təması və sıxlaşması nəticəsində əmələ gələn, həm də koherent dispers sistemdir.
Davamlı bir maddə kütləsi məsamələr və kapilyarlar vasitəsilə nüfuz edə bilər, kapilyar-dispers sistemləri əmələ gətirir. Bunlara, məsələn, ağac, dəri, kağız, karton, parçalar.
Liyofillik və liofobluq
Kolloid məhlulların ümumi xarakteristikası onların dispers fazasının dispersiya mühiti ilə qarşılıqlı əlaqədə olmasıdır. Bu baxımdan iki növ sols fərqlənir:
1. Liofobik(yunan dilindən fobiya - nifrət) Və
2.Liyofilik(yunan dilindən philia - sevgi).
U liofobik Sollarda hissəciklərin həllediciyə heç bir yaxınlığı yoxdur, onunla zəif qarşılıqlı əlaqədə olur və öz ətrafında həlledici molekullardan ibarət nazik bir qabıq əmələ gətirir.
Xüsusilə, dispersiya mühiti sudursa, belə sistemlər deyilir hidrofobik məsələn, metalların zolları dəmir, qızıl, arsen sulfid, gümüş xlorid və s.
IN liyofil sistemlərdə dispers maddə ilə həlledici arasında yaxınlıq var. Dispers fazanın hissəcikləri, bu halda, həlledici molekulların daha həcmli bir qabığı əldə edirlər.
Sulu dispersiya mühiti vəziyyətində belə sistemlər deyilir hidrofilik, məsələn, zülal məhlulları, nişasta, agar-aqar, ərəb saqqızı və s.
Kolloidlərin laxtalanması. Stabilizatorlar.
İnterfeysdəki maddə.
Bütün mayelər və bərk cisimlər, məsələn, buxar, başqa bir maye və ya bərk cisim kimi müxtəlif tərkib və strukturun fazaları ilə təmasda olduqları xarici səthlə məhdudlaşır.
Bu maddənin xassələri interfasial səth, atomların və ya molekulların bir neçə diametrinin qalınlığı ilə, fazanın həcminin içərisindəki xüsusiyyətlərdən fərqlənir.
Bərk, maye və ya qaz halında olan təmiz maddənin həcminin içərisində hər hansı bir molekul oxşar molekullarla əhatə olunmuşdur.
Sərhəd qatında molekullar başqa sayda molekulla qarşılıqlı təsirdədir (maddənin həcminin daxilindəki qarşılıqlı təsirlə müqayisədə fərqlidir).
Bu, məsələn, mayenin və ya bərkin onun buxarı ilə interfeysində baş verir. Və ya sərhəd qatında maddənin molekulları fərqli kimyəvi təbiətli molekullarla, məsələn, iki qarşılıqlı zəif həll olunan mayenin sərhədində qarşılıqlı təsir göstərir.
Nəticədə, fazaların böyük hissəsi daxilində və faza sərhədində qarşılıqlı əlaqənin xarakterində fərqlər yaranır. güc sahələri bu qeyri-bərabərliklə əlaqələndirilir. (Mayenin səthi gərginliyi bölməsində bu barədə ətraflı məlumat verilir.)
Fazaların hər birində hərəkət edən molekullararası qüvvələrin intensivliyindəki fərq nə qədər çox olarsa, fazalararası səthin potensial enerjisi bir o qədər çox olar, qısaca olaraq deyilir. səth enerjisi.
Səthi gərginlik
Səth enerjisini qiymətləndirmək üçün xüsusi sərbəst səth enerjisi kimi bir kəmiyyət istifadə olunur. Bu, yeni faza interfeysinin vahid sahəsinin formalaşmasına sərf olunan işə bərabərdir (sabit temperaturu nəzərə alaraq).
İki qatılaşdırılmış faza arasında sərhəd olduğu halda bu kəmiyyət deyilir sərhəd gərginliyi.
Mayenin buxarları ilə sərhədindən danışarkən bu kəmiyyət deyilir səthi gərginlik.
Kolloidlərin laxtalanması
Bütün kortəbii proseslər sistemin enerjisinin azalması (izobar potensialı) istiqamətində baş verir.
Eynilə, faza interfeysində sərbəst səth enerjisinin azalması istiqamətində proseslər kortəbii olaraq baş verir.
Fazalararası səth nə qədər kiçik olsa, sərbəst enerji bir o qədər kiçik olar.
Və faza interfeysi, öz növbəsində, həll olunmuş maddənin dispersiya dərəcəsi ilə bağlıdır. Dispersiya nə qədər yüksəkdirsə (dispers fazanın kiçik hissəcikləri), fazalar arasındakı interfeys bir o qədər böyükdür.
Beləliklə, dispers sistemlərdə həmişə ümumi fazalararası səthin azalmasına səbəb olan qüvvələr mövcuddur, yəni. hissəciklərin genişlənməsinə. Buna görə də, dumanlarda, yağış buludlarında və emulsiyalarda kiçik damcıların birləşməsi baş verir - yüksək dispersli hissəciklərin daha böyük formasiyalara yığılması.
Bütün bunlar dağılmış sistemlərin məhvinə gətirib çıxarır: duman və yağış buludları yağış, emulsiyalar ayrılır, kolloid məhlullar laxtalanır, yəni. dispers fazanın çöküntüsünə (koaqulyasiyaya) və dispersiya mühitinə ayrılır və ya dispers fazanın uzunsov hissəcikləri halında gelə çevrilir.
Parçalanmış sistemlərin xas dispersiya dərəcəsini saxlamaq qabiliyyəti deyilir aqreqativ sabitlik.
Dispers sistemlər üçün stabilizatorlar
Daha əvvəl deyildiyi kimi, dispers sistemlər əsasən termodinamik cəhətdən qeyri-sabitdir. Dispersiya nə qədər yüksəkdirsə, sərbəst səth enerjisi bir o qədər çox olarsa, dispersiyanın kortəbii azaldılması tendensiyası bir o qədər çox olar.
Buna görə də stabil əldə etmək üçün, yəni. uzunmüddətli suspenziyalar, emulsiyalar, kolloid məhlullar, yalnız istənilən dispersiyaya nail olmaq deyil, həm də onun sabitləşməsi üçün şərait yaratmaq lazımdır.
Bunu nəzərə alaraq, sabit dispers sistemlər ən azı üç komponentdən ibarətdir: dispers faza, dispersiya mühiti və üçüncü komponent - dispers sistem stabilizatoru.
Stabilizator təbiətdə ion və ya molekulyar, çox vaxt yüksək molekulyar ola bilər.
Liofob kolloidlərin sollarının ion stabilləşməsi, dispers faza ilə dispersiya mühiti arasında ion sərhəd qatları yaradan elektrolitlərin aşağı konsentrasiyasının olması ilə bağlıdır.
Dispers sistemləri sabitləşdirmək üçün əlavə edilən yüksək molekullu birləşmələrə (zülallar, polipeptidlər, polivinil spirti və s.) qoruyucu kolloidlər deyilir.
Faza interfeysində adsorbsiya olunaraq, onlar səth təbəqəsində mesh və geləbənzər strukturlar əmələ gətirir, dispers fazanın hissəciklərinin inteqrasiyasına mane olan struktur-mexaniki maneə yaradırlar.
Struktur-mexaniki sabitləşmə süspansiyonların, pastaların, köpüklərin və konsentratlı emulsiyaların sabitləşməsi üçün çox vacibdir.
Təbiətdə təmiz maddə tapmaq olduqca çətindir. Müxtəlif dövlətlərdə onlar qarışıqlar, homojen və heterojen - dispers sistemlər və məhlullar yarada bilərlər. Bu əlaqələr nədir? Onlar hansı növlərdir? Bu suallara daha ətraflı baxaq.
Terminologiya
Əvvəlcə dispers sistemlərin nə olduğunu başa düşməlisiniz. Bu tərif, bir maddənin kiçik hissəciklər kimi digərinin həcmində bərabər paylandığı heterojen strukturlara aiddir. Daha az miqdarda olan komponentə dispers faza deyilir. Tərkibində birdən çox maddə ola bilər. Daha böyük həcmdə olan komponentə mühit deyilir. Fazanın hissəcikləri ilə onun arasında bir interfeys var. Bu baxımdan dispers sistemlərə heterojen - heterojen deyilir. Həm mühit, həm də faza müxtəlif birləşmə vəziyyətlərində olan maddələrlə təmsil oluna bilər: maye, qaz və ya bərk.
Dispers sistemlər və onların təsnifatı
Maddələrin fazasına daxil olan hissəciklərin ölçüsünə uyğun olaraq süspansiyonlar və kolloid strukturlar fərqləndirilir. Birincilərin element ölçüləri 100 nm-dən çox, ikincisi isə 100-dən 1 nm-ə qədərdir. Bir maddə ölçüsü 1 nm-dən az olan ionlara və ya molekullara parçalandıqda, bir məhlul meydana gəlir - homojen bir sistem. O, digərlərindən homojenliyi və mühitlə hissəciklər arasında interfeysin olmaması ilə fərqlənir. Kolloid dispers sistemləri gel və sollar şəklində təqdim olunur. Öz növbəsində, süspansiyonlar süspansiyonlara, emulsiyalara və aerozollara bölünür. Məhlullar ion, molekulyar-ion və molekulyar ola bilər.
Dayandırmaq
Bu dispers sistemlərə hissəcik ölçüləri 100 nm-dən çox olan maddələr daxildir. Bu strukturlar qeyri-şəffafdır: onların ayrı-ayrı komponentlərini çılpaq gözlə görmək olar. Orta və faza çökmə zamanı asanlıqla ayrılır. Süspansiyonlar nədir? Onlar maye və ya qaz halında ola bilər. Birincilər süspansiyonlara və emulsiyalara bölünür. Sonuncular, mühitin və fazanın bir-birində həll olunmayan mayelər olduğu strukturlardır. Bunlara, məsələn, limfa, süd, su əsaslı boya və başqaları daxildir. Süspansiyon mühitin maye, fazanın isə bərk, həll olunmayan maddə olduğu bir quruluşdur. Bu cür dispers sistemlər çoxlarına yaxşı məlumdur. Bunlara, xüsusən də “əhəng südü”, suda asılı olan dəniz və ya çay lilləri, okeanda yayılmış mikroskopik canlı orqanizmlər (plankton) və başqaları daxildir.
Aerozollar
Bu süspansiyonlar bir qazda maye və ya bərk kiçik hissəciklər paylanır. Duman, tüstü, toz var. Birinci növ qazda kiçik maye damcılarının paylanmasıdır. Tozlar və dumanlar bərk komponentlərin süspansiyonlarıdır. Üstəlik, birincidə hissəciklər bir qədər böyükdür. Təbii aerozollara göy gurultulu buludlar və dumanın özü daxildir. Qazda paylanan bərk və maye komponentlərdən ibarət olan duman iri sənaye şəhərlərinin üzərindən asılır. Qeyd etmək lazımdır ki, aerozollar dispers sistemlər kimi böyük praktik əhəmiyyətə malikdir və sənaye və məişət fəaliyyətində mühüm vəzifələri yerinə yetirir. Onların istifadəsinin müsbət nəticələrinə misal olaraq tənəffüs sisteminin müalicəsi (inhalyasiya), əkin sahələrinin kimyəvi maddələrlə müalicəsi və sprey şüşəsi ilə boya çiləmə daxildir.
Kolloid strukturlar
Bunlar fazanın ölçüsü 100 ilə 1 nm arasında dəyişən hissəciklərdən ibarət olduğu dispers sistemlərdir. Belə komponentlər çılpaq gözlə görünmür. Bu strukturlarda faza və mühit oturaraq çətinliklə ayrılır. Sols (kolloid məhlullar) canlı hüceyrələrdə və bütövlükdə bədəndə olur. Bu mayelərə nüvə şirəsi, sitoplazma, limfa, qan və s. Bu dispers sistemlər nişasta, yapışdırıcılar, bəzi polimerlər və zülallar əmələ gətirir. Bu strukturlar kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə əldə edilə bilər. Məsələn, natrium və ya kalium silikatlarının məhlullarının turşu birləşmələri ilə qarşılıqlı təsiri zamanı silisium turşusu birləşməsi əmələ gəlir. Xarici olaraq, kolloid quruluş həqiqi quruluşa bənzəyir. Bununla birlikdə, birincisi ikincisindən "işıqlı bir yol" - onlardan bir işıq şüası keçdikdə bir konusun olması ilə fərqlənir. Sols həqiqi məhlullardan daha böyük faza hissəciklərini ehtiva edir. Onların səthi işığı əks etdirir - və müşahidəçi gəmidə parlaq bir konus görə bilər. Həqiqi bir həlldə belə bir fenomen yoxdur. Bənzər effekti kinoteatrda da müşahidə etmək olar. Bu vəziyyətdə işıq şüası mayedən deyil, aerozol kolloidindən - zalın havasından keçir.
Hissəciklərin çökməsi
Kolloid məhlullarda faza hissəcikləri çox vaxt uzunmüddətli saxlama zamanı belə çökmür, bu da istilik hərəkətinin təsiri altında həlledici molekullarla davamlı toqquşmalarla əlaqələndirilir. Bir-birinə yaxınlaşdıqda bir-birinə yapışmırlar, çünki səthlərində eyni adlı elektrik yükləri mövcuddur. Ancaq müəyyən şərtlərdə laxtalanma prosesi baş verə bilər. Bu, kolloid hissəciklərin bir-birinə yapışması və çökməsinin təsirini təmsil edir. Bu proses elektrolit əlavə edildikdə mikroskopik elementlərin səthində yüklər neytrallaşdıqda müşahidə olunur. Bu vəziyyətdə həll gel və ya süspansiyona çevrilir. Bəzi hallarda laxtalanma prosesi qızdırıldıqda və ya turşu-əsas balansının dəyişməsi halında müşahidə olunur.
Gellər
Bu kolloid dispers sistemlər jelatinli çöküntülərdir. Onlar solların laxtalanması zamanı əmələ gəlir. Bu strukturlara çoxsaylı polimer gellər, kosmetika, qənnadı məmulatları və tibbi maddələr (Quş südü tortu, marmelad, jele, jele ət, jelatin) daxildir. Bunlara təbii quruluşlar da daxildir: opal, meduza bədənləri, saçlar, tendonlar, sinir və əzələ toxuması, qığırdaq. Yer planetində həyatın inkişafı prosesi, əslində, kolloid sistemin təkamül tarixi hesab edilə bilər. Zamanla gel strukturu pozulur və ondan su ayrılmağa başlayır. Bu fenomen sinerez adlanır.
Homojen sistemlər
Məhlullara iki və ya daha çox maddə daxildir. Onlar həmişə bir fazalıdır, yəni bərk, qaz halında olan maddə və ya mayedir. Amma hər halda onların strukturu homojendir. Bu təsir, bir maddədə digərinin ölçüsü 1 nm-dən az olan ionlar, atomlar və ya molekullar şəklində paylanması ilə izah olunur. Bir məhlul ilə kolloid quruluş arasındakı fərqi vurğulamaq lazım olduqda, doğru deyilir. Qızıl və gümüşün maye ərintisinin kristallaşması prosesində müxtəlif tərkibli bərk strukturlar alınır.
Təsnifat
İon qarışıqları güclü elektrolitləri olan strukturlardır (turşular, duzlar, qələvilər - NaOH, HC104 və başqaları). Başqa bir növ molekulyar-ion dispers sistemləridir. Onların tərkibində güclü elektrolit (hidrogen sulfid, azot turşusu və s.) var. Sonuncu növ molekulyar məhlullardır. Bu strukturlara qeyri-elektrolitlər - üzvi maddələr (saxaroza, qlükoza, spirt və başqaları) daxildir. Həlledici məhlulun əmələ gəlməsi zamanı birləşmə vəziyyəti dəyişməyən komponentdir. Belə bir element, məsələn, su ola bilər. Süfrə duzunun, karbon qazının, şəkərin bir həllində həlledici rolunu oynayır. Qazların, mayelərin və ya bərk maddələrin qarışdırılması halında, həlledici birləşmədə daha çox olan komponent olacaqdır.
