Дисперсті жүйенің жіктелуі

Барлық ғылым не өңдіріс салалары сияқты коллоидты химия да өздерінде кездесетін өзіндік ерекшеліктері мен қасиеттерге, өлшемдер мен көрсеткіштерге орай жіктеле келіп, сұрыпталады. Ондағы қайсыбір қасиеттер біріне-бірі ұқсас болғандықтан, олар өзара бірігіп кетеді. Мұны кеңістікте орналасқан денемен де теңестіруге болады, өйткені осы дененің кеңістіктегі нақтылы орнын табу үшін үш өлшемді координатаны не олардың проекциясын пайдалану қажет. Демек, коллоидты жүйені сипаттау үшін оны әртүрлі қасиет, ерекшелік тұрғысынан жіктеу керек. Енді осындай жіктеудің бірнешеуін қарастырайық.

Дисперстілік. Дисперстілік бойынша немесе дисперсті жүйедегі дисперсті фаза өлшемі бойынша, яғни дисперсті бөлшектің өлшемін, ұнтақтылығын көрсететін өлшеміне орай бөлінеді: ірі дисперсті; жоғары дисперсті (микрогетерогенді); коллоидты; молекулалық.

Мұндағы ірі дисперсті жүйенің бөлшектері сүзгіш қағаздан өтпейді, кәдімгі микроскопта көрінеді, өзінен жеңіл ортада жүзгін ретінде аз уақыт болып, тез отырады, ал өзінен ауырлау ортада жүзгін ретінде жүре береді. Жүйе жоғары дисперсті болса, біршама тұрақты, бөлшегі ұсақтау, сүзгіш қағаздан оңай өтсе де жартылай өткізгіштерден өтпейді, кәдімгі оптикалық микроскопта көрінбейді, дисперсті ортада жүзгін ретінде ұзақ сақталады.

Агрегаттық күй. Белгілі үш агрегаттық күйге сәйкес дисперстік жүйені 9 түрге бөлуге болады (1-кесте). Әдетте әрбір түрді ондағы бос әріптерді қысқартып, бөлшек алымына дисперсті фазаны, ал бөлшек бөліміне дисперсті ортаны жазады.

Заттағы дисперсті фазаның дисперсті ортада шекті ерігіштігі—дисперсті жүйенің пайда болуындағы қажетті жай. Мысалы, дисперсті г/г жүйесіндегі газдардың бір-бірінде шексіз еритіндігінен әдетте көріне бермейді.

№1– кесте. Үш агрегаттық күйге сәйкес дисперстік жүйенің түрлері

Жоғары дисперсті жүйелерді зольдер дейді және осыған орай дисперсті ортаның сипатына сәйкес гидрозольдер, органикалық зольдер, аэрозольдер болып бөлінеді. Ал ірі дисперсті жүйедегі қатты фазаның сұйық ортада таралуын жүзгіндер (суспензиялар), ал фаза да, орта да сұйық болса, оны эмульсиялар дейді.

Құрылым. Барлық дисперсті жүйелер құрылым жағынан еркін (бос) дисперсті және біріккен (байланысқан) дисперсті болып бөлінеді. Еркін дисперсті жүйе дегеніміз- дисперсті фаза мен дисперсті орта бірімен-бірі өзара байланыспай әрқайсысы бос жүретін дисперсті жүйе. Оған жүзгіндер, эмульсиялар, аэрозольдер мен жалпы зольдер жатады. Дисперсті фаза мен дисперсті орта өзара берік байланысқан жүйелерді байланысқан дисперсті жүйе дейді. Оған капиллярлі кеуек заттар, диафрагмалы денелер, жұқа пленка- мембраналар, кәдімгі полимерлер, қатты ерітінді- қорытпалар жатады.

Фазааралық әрекет. Дисперсті фаза мен дисперсті ортадағы заттар фазааралық беткі қабатта әрқашанда молекулааралық әсерлесу күшінің есебінен әрекеттесіп жатады және мұндағы әрекеттесу дәрежесі әртүрлі болуы мүмкін. Мінеки, осы әрекеттесу шамасына орай дисперсті жүйелер лиофильді және лиофобты болып бөлінеді. Лиофильді жүйелер тобына жататын дисперсті жүйедегі дисперсті фаза мен дисперсті орта өзара әрекеттеседі. Мұның нәтижесінде жалпы химиядан белгілі сольватацияға (еріткіш су болғанда гидротация) ұқсас, дисперсті фаза бөлшегінің айналасында дисперсті орта бөлшектерімен қоршалған қабат пайда болады. Ал, лиофобты жүйелер тобына енетін дисперсті фаза мен дисперсті ортадағы заттар өзара нашар әрекеттеседі.

Фазалық өзгешелік. Жоғары молекулалыққосылыстардың ерітінділері нағыз молекулалық ерітінді болса да оларға коллоидты күйдің көптеген белгілері тән. Мысалы, жоғары молекулалық қосылыстар өздігінен ерігенде әуелі жекеленген макромолекулаларға ыдырап бірфазалы, гомогенді, тұрақты және қайтымды жүйе құрайды. Ал, дисперстілік жүйе қасиетіне едәуір әсер ететіндіктен, жоғары молекулалық қосылыс ерітінділері жоғары дисперсті, гетерогенді жүйелерге тән ортақ қасиеті болуы керек. Расында да жоғары молекулалық қосылыс ерітінділері диффузия жылдамдығы, ультра сүзгіштен өтпеуі, құрылымы, оптикалық, электрлік қасиеті тарапынан алғанда, олар нағыз ерітіндіден гөрі коллоидты жүйеге жақын.

Дисперсті жүйелерді тағы да үлкен екі топқа бөлуге болады:жүзгіндер (суспензиодтар) және молекулалық коллоидтар. Жүзгіндер дегеніміз өзін қоршаған ортадан анық белгіленген физикалық шегі бар, атомдар немесе молекулалардың бірігіп өз алдына жеке агрегат құраған бөлшектерден тұратын жоғары дисперсті, гетерогенді жүйелер. Ал, молекулалық коллоидты жүйелер дегеніміз, жеке кинетикалық өлшем ретінде болатын молекулалардың сольваттануын өздігінен құрайтын, тұрақты және қайтымды бір фазалық гомогенді жүйелер. Мұндағы ірімолекулалардың өлшемі коллоидтық дисперстілік өлшеміне шамалас болады. Мінеки осы тұрғыдан алғанда жоғары молекулалық қосылыс ерітінділері дисперсті молекулалық коллоидты жүйеге жатады, ал олардың гомогенділігі беткі бос энергия, фазааралық шек жайлы ойлауға да мүмкіндік қалдырмайды. Бұл да тек олардың өзіне ғана тән қасиет.

Коллоидты химияның орны. Химияның дамуында коллоидты жүйені зерттеу үлкен орын алады. Молекулалық және иондық ерітінділер табиғат пен техникадағы коллоидты ерітінділерден гөрі әлдеқайда сирек кездесетін құбылыс. Сондықтан да өзімізді қоршаған табиғи әлеміндегі кездесетін сан алуан құбылыстардың физикалық-химиялық процесін түсіну арқылы табиғаттың барынша жалпылама және нақтылы заңдылығын табуда, коллоидты химияның да заңдылықтарының орны ерекше.

Тамақ өнеркәсібінде кездесетін көптеген технологиялық процестер коллоидты процестер. Мысалы, нан өңдірісіндегі қамырды илеп, оны даярлау кездегі ісіну процесі және нан пісіру кезіндегі ұю мен коагуляция сияқты процестердің бәрі де коллоидты жүйедегі құбылыстар. Сол сияқты маргарин, шырын, майонез сияқтыларды әзірлеу ісі- эмульгирлеу процесіне сүйенеді. Сондай-ақ сүт өңдірісіндегі айран, сүзбе, құрт, ірімшік, май, қаймақ сияқтыларды алудың өзі тікелей коагуляция және ісінуге кері құбылыс синерезис сияқтыларға негізделеді. Кондитер саласындағы көптеген кремдер мен сан алуан конфеттерді, зефирлерді әзірлеу де коллоидты процестер арқылы жүзеге асады. Тағам даярлаудағы пісіру, тұздау сияқты құбылыстардың бәрі коагуляция немесе белоктың ыдырауы секілді процестер арқылы жүреді.

Қазір қоршаған ортаны сақтау, оны қорғау аса маңызды мәнге ие болып отыр. Бұған ғасырымыздың 80-жылдары Біріккен Ұлттар Ұйым жариялаған «Таза судың онжылдығы» атты шешімі дәлел. Оны әлемдегі ғалымдар «ғасыр міндеті» деп те жүр. Нақ осы тұрғыдан алғанда, бұл міндетті атқару коллоидты химияға көбірек тиесілі. Суды ластайтын заттар аса ірі, дисперсті, коллоидты және молекулалы бөлшектер болып төртке бөлінеді. Олардың арасындағы біріншісі, яғни аса ірілері тұну процесі кезінде бөлінсе, қалған үшеуі де коллоидты химиядағы ұю, коагуляция, диффузия, сүзу сияқты процестер көмегімен тазаланады.