Ю кинетикасы

Ұю жылдамдығы жалпы химиялық реакциялардың жылдамдығы сияқты берілген белгілі уақыт аралығындағы бөлшек санының, яғни концентрациясының өзгеруімен сипатталады. Мұнда да химиялық кинетикадағыдай теріс таңбамен алынған белгілі мерзімге қатынасты өзгерген концентрация бөліндісінің туындысына тең.

Ұю жылдамдығы оны ұйытатын электролит концентрациясына тәуелді. Бірінші ұю жылдамдығы баяу, сондықтан да ондағы зольді тұрақты деуге болады. екіншісінде электролит концетрациясының болмашы өзгерісіне ұю жылдамдығы әрі сезімтал, әрі тез өседі. Ал үшіншіден ұю жылдамдығы электролит концентрациясына тәуелсіз, яғни электролит концентрациясы өссе де ұю жылдамдығы аз өзгеріп, соңында ешбір өзгеріссіз қалады. Тез ұю теориясын бұрында айтылғандай Смолуховский зерттеп, ұсынды. Бұл теорияға орай, тез ұю кезіндегі колоидты бөлшектердің кез келген және әрбір қақтығысуы, олардың бірігіп, жабысып, іріленуіне әкеледі деген болжам бар. Берілген мерзім ішіндегі қақтығыс саны, ондағы бөлшектердің броундық қозғалыс интенсивтілігімен анықталады. Ол өз теориясын ұсынарда әрбір коллоидты бөлшектің айналасында күш өрісі болады деген ұғымды басшылыққа алды. Бұл ойға орай, шар тәрізді бөлшектің радиусы R, ал оның бетінен бастап тартылу күші α қашықты дейін әсер ететін болса, онда әрекеттесуші күштің өрісі (R+ α)-ға тең болады. Бұл сфераны тартылу сферасы дейді. Смолуховский теориясы бойынша ұю процесі жүру үшін осы сфералар бірімен-бірі түйіссе де жеткілікті. Ондағы ұюды химиялық қайтымсыз ре-акциялармен салыстыруға болады. Ұю процесін сандық тұрғыдан сипаттау үшін химиялық кинетикадағы формальді теңдеулерді қолдана береді. Осы тұста шамамен келесі жүйені үлгі тұтуға болады: біріншілік бөлшектер деп аталатын және ұю процесі басталмай тұрғанда, яғни зольдердің өзі құралатын бөлшектердің екеуі өзара қақтығысқанда, екіншілік делінетін ірі бөлшектер туындайды; екіншілік бөлшектер біріншілік бөлшектермен қақтығысқанда үшіншілік бөлшектер пайда болады; сонан соң одан да жоғары ретті айталық төртінші бөлшектер не екі екіншілік, не біріншілік пен біріншілік бөлшектер қақтығысқанда туындайды; мұндай процестер қайталана келіп, бірнеше ретті бөлшектерді құрайды. Смолуховский теориясын басшылыққа ала отырып, қорытындыланған теңдеулер мен оны пайдаланып жүргізген есептеулер, тәжірибе кезіндегі деректерге қайшы келмейді. Әйтсе де кейбір шектеулер бұл теорияның әлі де болса толық еместігін көрсетті. Олар мынадай: теория жылдам ұюға арналған, яғни кез келген тартылу сферасы бөлшектердің бірігіп, жабысатын жайға әкеледі. Бұл теориядағы негізгі теңдеулерді қорыту кезінде барлық біріншілік бөлшектер әрі шар тәрізді, әрі бірдей деген болжамға сүйенеді, яғни золь монодисперсті деп қабылданады.

Бертін келе, Смолуховский өз теориясын баяу ұю облысына да таратуға тырысады. Ол осы мақсатпен әрекеттесетін бөлшектердің әсерлігін ескеретін коэффициент енгізді. Егер қақтығысқан әр бөлшек бірігіп, жабысуға қатысса, онда α =1, яғни ұю тез жүреді, ал 0< α <1 болса, онда ұю баяу жүреді. Баяу ұю процесіне арналған теңдеуді мына төмендегідей өрнектеуге болады:

ΣG = C (52)

1+ α k C₀ t

мұндағы С – концентрация; k – жылдамдық константасы; t – уақыт. Бұл теңдеу кейде тәжірибе кезінде алынған деректермен тура келе бермейді және α коэффициенті мен золь қасиетін байланыс тыра өрнектейтін мәліметте жоқ.

Г. Мюллер коллоидты система полидисперсті болатын жағдаймен ондағы бөлшек түрлері таяқша және жалпақ табақша тәрізді болып келетін түрге арналған теорияны ұсынды. Бұл теорияға орай, коллоидты системаның ұю процесі Смолуховский болжамындағыдан тезірек жүреді. Осындай полидисперсті системадағы бөлшек түрінің өзгеше болып келуі де ұю жылдамдығын тездетуге де септігін тигізеді, өйткені бөлшектердің қақтығысуына ілгерілмелі броундық қозғалыспен қатар, айналмалы броундық қозғалыста ықпал етеді. Мюллердің теориялық болжамы Вигнер, Туорил, Маршал және басқа да ғалымдардың ғылыми-зерттеулерінде үйлесімді қолдау тапты.

.

10-сурет.