Коллоидты БАЗ түрлері

Молекулалық ерітіндіден коллоидтыға және коллоидты ерітіндіден (зольден) гельге, яғни молекулалық ерітінді золь гель тепе-теңдіктегі ауысумен сипатталатын системаларды коллоидты БАЗ немесе шала коллоидтар деп атайды. Сол секілді осы системадағы коллоидтарды кейбір оқулықтарда семиколлоидтар деп те атайды. Мұндай шала коллоидты системалар кейбір бояуларды, сабындарды, тері өңдеуге қолданылатын таннид деп аталатын қосылыстарды еріткенде пайда болады. Олардың арасында ерітінділері БАЗ түзетін шала коллоидты топтағылары жан-жақты зерттелген. Сондықтан да осы системаның қасиеттері мен ерекшеліктері шала коллоидты мысалдарға сүйене отырып қарастырылады.

Шала коллоидты системадағы зат бір күйден екіншіге керісінше ауысуы үшін, ерітіндінің концентрациясын, температурасын, ортаның рН-ын өзгерту қажет немесе оған электролит қосу керек. Олай болса, шала коллоидтың тұрақтылық күйдегі жағдайын өзгерте отырып, одан не ерітіндісі дисперстілік дәрежесінде болатын молекулалық (гомогенді), не бөлшектері бірнеше молекуладан шоғырланған агрегат секілді ірі болып келетін (гетерогенді) системаларды алуға болады. Мұндағы бөлшектерді де мицеллалар деп атайды. Олар коллоидты системалардағы мицеллалардан гөрі термодинамикалық тұрақты және ол өзінің осындай күйін сақтайды. Мицеллалардың тұрақтылығы ондағы диссоциация жылдамдығымен, яғни молекуланың мицеллада болатын орташа мезімімен сипатталады екен. Әуелде мұндай ерітінділерді бұрында айтылғандай, шала коллоидтар немесе семиколлоидтар деп атаған. Ғылыми әдебиеттегі айтылып жүрген пікірлерге орай оларды коллоидты БАЗ деген тиімді.

Сонымен коллоидты БАЗ нашар ерігіштігімен және жанасу шектегі беткі қабаттар бағытталып, адсорбциялану салдарынан беттік және фазааралық керілуді төмендету қабілеттігімен сипатталады. Мицелла түзетін кризистік концентрация (ККМ) кезінде ерітіндіде мицелланы құрастыратын агрегат туындайды, ал агрегаттың өзі молекулалардан тұрады. Осы тұста коллоидты БАЗ әрі коллоидты әрі нағыз ерітінді беруге бейім болғандықтан, оның жалпы ерігіштігі күрт жоғарлайды. ККМ кезіндегі нағыз ерітіндінің концентрациясы өзгеріссіз қалады және ол мицелла түзілетін кризистік концентрацияға тең.

Коллоидты БАЗ мицелла түзуі үшін, біріншіден, оның құрамында судағы ерігіштікті төмендететін үлкен көмірсутекті радикалы, екіншіден, оның ерігіштігін жоғарылататын полюстігі күшті тобы болуы керек. Құрамындағы радикалда көміртек атомы 7-ден аз болса, ондағы әлсіз полюсті топ мицелла түзуге кедергі келтіреді. Көптеген коллоидты БАЗ үшін, мысалы, құрамындағы оксиэтиленденген спирттің санына, яғни молекуладағы гидрофильді бөлікке қарамастан, көмірсутекті тізбектегі көміртек саны 7 – 8-ден асқанда ғана мицелла түзілетіндігі белгілі.

Ерітіндідегі коллоидты БАЗ беттік керілудің концентрацияға тәуелділігін сипаттайтын изотерма беттік керілудің кемуін көрсететін түзу сызықтан, Шишковский теңдеуімен өрнектелетін қисық сызық бөлігінен және абцисса осіне параллель күйінде қалатын, концентрациясы ККМ-нен жоғары болатын бөліктен тұрады. Осы соңғы бөлікте беттік керілу өзгеріссіз қалады, өйткені оған қосылған коллоидты БАЗ ерітінд і– ауа жанасу шегінде адсорбцияланбастан, ерітінді ішінде мицелла түзеді. Ал, коллоидты БАЗ коллоидты ерігіштік бермесе, онда оның осы түзу сызықты бөлігі жоғарғы концентрациялы жаққа ығысады. Осы айтылғандарға орай коллоидты БАЗ анионды, катионды және ионды емес болып негізгі үш топқа бөледі.

Анионды БАЗ. Бұл топқа енетін коллоидты БАЗ суда ерігенде теріс зарядталған беттік активті иондар түзеді. Мұндай БАЗ еітіндіден адсорбцияланған кезде, өзі адсорбцияланған беттік қабатты теріс зарядтайды. Осындағы коллоидты БАЗ басты өкілдері сабындар мен сульфоқышқылдар былай диссоциацияланады: сабын БАЗ анионы катион. Алкилсульфаттар да нақ осылайша диссоциацияланады: натрий додецилсульфаты. Мұндағы натрий катионы беттік активтілік көрсетпейді.

C₁₇H₃₅COONa C₁₇H₃₅COO^- + Na⁺ (65)

CH₃(CH₂)₁₀ CH₂OSO₃Na CH₃(CH₂)₁₀ CH₂OSO₃^- + Na⁺ (66)

Катионды БАЗ. Бұл топқа енетін коллоидты БАЗ суда ерігенде оң зарядталған иондар түзеді. Мұндай ерітінділерден адсорбция кезінде оң заряд адсорбцияланатындықтан, осы беткі қабатта оң зарядталады. Мұндай БАЗ иондармен тұрақталған дисперстік фазадағы оң зарядты бөлшектер, дисперстік ортада кездесетін кері иондарға тартылады. Нақ осы негізде катионды БАЗ өзгелермен де әрекеттеседі. Катионды БАЗ-ға октадецилді аммоний хлориді, цетил-үшметилді аммоний хлориді, ацетилпиридинді хлорид және басқалар мысал болады. Олар суда ерігенде хлор анионы мен құрамындағы радикалға сәйкес катионды БАЗ ыдырайды.

C₁₈H₃₇NH₃CI C₁₈H₃₇NH₃⁺ + CI^- (67)

C₁₆H₃₃(CH₂)₃NCI C₁₆H₃₃(CH₂)₃N⁺ + CI^- (68)

C₂₁H₃₈NCI C₂₁H₃₈N⁺+ CI^- (69)

Ионды БАЗ немесе ионсыз БАЗ. Бұл топқа енетіндердің молекулалары диссоциацияға бейім емес, яғни олар суда ерімейді, еріген кезде де дисссоциацияланбайды. Әдетте, мұндай БАЗ дифильді молекулалары полюсті болса ионогенсіз бүйір тізбегі бар ұзын көмірсутекті тізбектен тұрады. Ондағы полюсті топ оның суда еруін қамтамассыз етеді. Әрине, олар гидроксил тобынан тұрады. Оларға жоғары молекулалық спирт немесе органикалық қышқыл, фенол сияқтылардың бір молекуласы мен этилен тотығының бірнеше молекуласы әрекеттескенде туындайтын қосылыстар мысал болады:

C_nH_2n+1OH + m (CH₂ – CH₂ ) C_nH_2n+1OH(OCH₂CH₂ ) mOH

O

Оксоэтиленді тізбектегі эфир тобын құрастыратын оттек атомы әлсіз болса да сумен әрекеттесетіндіктен, олар шамалы ғана гидрофилді болады. Сол секілді оксоэтилендегі оттек атомы тек сутек молекуласымен байланысып қана қоймай, өзіндегі энтропиялық ықпал әсерінен су молекуласын өзіне тізбектей келіп, оралған жіп секілді ұстайды. Сондықтан да бұлардағы оксоэтилен тобына орай судағы ерігіштігі мен қасиеті тәуелді өзгереді.