Коллоидты БАЗ ерітінділерінің қасиеттері

БАЗ нағыз ерітінділері. Коллоидты БАЗ концентрациясы өте төмен болса, онда ол молекулалық, яғни нағыз ерітінді түрінде болады. Егер оның концентрациясын біртіндеп көтерсе, онда ол молекулалық ерітіндіден коллоидты ерітіндіге, яғни мицеллалық ерітіндіге айналады. Коллоидты БАЗ нағыз ерітіндіден мицеллалық (коллоидты) ерітіндіге ауысуына сәйкес келетін концентрацияны бұрында айтқандай мицелла түзетін кризистік концентрация (ККМ) дейді. Әдетте, ол көптеген коллоидты БАЗ үшін аса үлкен бола бермейді (10^-5 -10^-3 моль/л). Сабын ерітіндісі әлсіз электролит болғандықтан, ол ерітіндіде иондар күйінде (RCOO^- және Ме⁺) және диссоциацияланбаған молекула (RCOOМе) мен оның гидролизденуі кезінде пайда болатын қаныққан майлы қатардағы қышқыл(RCOOН) түрінде кездеседі. Мысалы, сульфоқышқыл сияқтылардың күші ерітіндідегі иондармен анықталса, ионогенсіз БАЗ диссоциацияланбаған молекулалармен өрнектеледі.

Мицелланың түзілуі. Бұрында айтылғандай БАЗ ерітінділері төменгі концентрация кезінде молекулалық күйде болса, ол концентрация жоғарлағанда мицеллалық күйге ауысады, Яғни ККМ өскенде молекулалар агрегациялана бастайды да мицелла түзіледі. Коллоидты БАЗ ерітінділерінің бұл күйін массалық әрекеттесу заңына бағынатын қайтымдылық күйіндегі тепе-теңдік секілді қарастыруға болады. Бұл тепе-теңдікті, мәселен, диссоциацияланбаған молекулалар үшін жалпы түрге келтіріп көрсетуге болады:

mX (X) m

Сондай-ақ, осы кездегі мицелла түзілетін құбылысқа су – БАЗ жанасу шегінің беткі қабатында жаңа фазаның туындауы ретінде де қарауға болады. Мұндай да мицелланы шекті дисперстіліктегі ерекше фаза ретінде қарастырады. Мицелланың түзілуі көптеген молекуланың шексіз жинақталуы емес.

Олар әрбір агрегатта белгілі бір шамада ғана бірігеді. Ондағы молекула санын агрегация саны деп атайды. Ал мицелла құрылуының фазалық теориясына мынадай екі дәлел бар: біріншіден, ККМ жоғарғы концентрацияда еріген коллоидты БАЗ ерітіндідегі молекулалық концентрацияның тұрақтылығы, екіншіден концентрацияға байланысты болатын қасиет тәуелділігін кескіндейтін қисықтың ерекше болуы термодинамикалық тұрғыдан алғанда ондағы агрегация саны 25 және одан да артық болса, олардың екеуі де бірдей. Ендеше, БАЗ молекуласынан құралатын агрегат көмірсутекті тізбектен тұрады, ал ондағы молекуланың гидрофилді бөлігі мицелланың сыртқы қабатына орналасады.

Мицелла құрылысы. Қазіргі кезде коллоидты БАЗ ерітінділеріндегі мицелла құрылысы жайлы бірегей көзқарас әлі қалыптаспаған. Бұл системаның түрлі жағдайда, түрліше болуына сүйене отырып, түрлі ғылыми бағыттағы ғалымдар бірнеше мицелла тектерін ұсынды. Мак-Бэн ұсынысына орай коллоидты БАЗ ерітінділерінің электролитіндегі мицеллалар шар тәрізді және пластина тәрізді болады. Бұлардың бірге кездесуі мицелла ерітіндісінің электр өткізгіштігін өрнектейтін қисықта сынықты тудырады деген пікірді тұжырымдайды. Мак-Бэн ұсынған пластина тәрізді мицелла құрылысының болатынын В. Филиппов рентгенографиялық зерттеу кезінде көрсетті. Мицелла құрамына енетін молекулалардың ұқсас ұштары бір жаққа қарай орналасады және ондағы көмірсутекті тізбек өзінше бір ерекше фаза түзеді. Ал, Гартли, Мак-Бэн мен Филиппов жорамалдаған көмірсутекті тізбектен тұратын фазаны әлдеқайда ретсіз орналасады деген болжамды ұсынды. Гартли ұсынған мицелланың түрі шар тәрізді. Ондағы гидрофильді, яғни полюсті бөліктер мицелланың сыртқы қабатына, ал гидрофобты немесе көмірсутекті тізбектері көлем ішіне бағытталған. Сондықтан да мұндай мицелланың ішкі құрылысы мен қасиеті жағынан алғанда, ол көмірсутекті қосылысқа ұқсас болады. Дебай коллоидты БАЗ ерітінділерінің жарық шашыратқыштық қабілетін зерттей келіп, ондағы мицелланың түрі таяқша тәрізді болады деп тұжырымдады. Дебай ұсынысына орай, таяқша тәрізді мицелланың өзі бірнеше жұқа жапырақшалардан құралады. Ондағы гидрофильді бөліктер сыртқа, яғни ерітіндіге, ал көмірсутекті тізбектер шекті көлемге қарай орналасқан

Коллоидты БАЗ ерітінділерінің жарық шашыратқыш қасиетін және диффузиясын анықтау арқылы мицелла өлшемі анықталды. Оның түрі мен тегіне орай мицелланың массалары бірнеше мыңнан жүздеген мыңға дейін аралықта болады. 6-кестеде кейбір коллоидты БАЗ-дың судағы ерітіндісіндегі мицеллалардың массасы мен агрегация саны көрсетілген.

Кестеде келтірілген мәліметтерден молекуладағы гидрофилді бөліктің артуына орай мицелланың массасы және агрегация саны кемитінін, бір гомологиялық қатардағы көмірсутекті тізбектің артуына қарай, оған тәуелділік жағдайда мицелла массасы мен агрегация саны көбейетінін көруге болады.

6- кесте. Коллоидты БАЗ-дың судағы ерітіндісіндегі мицеллалардың массасы мен агрегация саны