Лабораториялық жұмыс. Коллоидты системалардың тұрақтылығы және коагуляциясы

Коллоидты системалардың тұрақтылығы және коагуляцияс ы

Коллоидты системалар үшін кинетикалық және агрегаттық, тұрақтылық тән. Бұл түсініктерді ғылымға 1922 жылы ғалым Н. Т. Песков енгізген.

Коллоидты системадағы фаза бөлшектері - мицеллалар броундық, қозғалыстың нәтижесінде ұзақ уақыт тұнбаға-хуслей система көлемінде біркелкі таралып жүретін болса, онда бұл типтегі тұрақтылықты кинетикалық т ұ р а қ т ы л ы қ деп атайды. Кинетикалық тұрақтылыққа дисперсті фаза бөлшектерінің размерінің, дисперсконды ортаның тұрақтылығының және т. б. факторлардың әсері болады. Системадағы бөлшектердіц дисперстігі ұзақ уақыт сақталатын болса, яғни олар жекеленіп, ұсақ бөлшектерге дараланбаса және өзара бірігіп іріленбесе, онда бұл жағдайдағы тұрақтылығын агрегаттық тұрақтлық деп атайды.

3-сурет.

Коллоидты системалардың бір ерекшелігі — олар көпшілік жағдайда электролит әсеріне тұрақсыз. Электролиттің болмашы мөлшерінің әсерінен системадағы дисперсті фаза бөшектері өзара бірігіп ірілену процесі жүреді. Коллоидты ерітінділердегі бөлшектердің өзара бірігіп іріленуін коагуляция (ұю) деп атайды. Ұю басталғанда система әуелі лайланады. Іріленген бөлшектер ауырлық күшінің әсерінен тұнбаға түседі, яғни седиментация процесі жүреді. Ұю процесін коллоидты системаны қыздыру немесе салқындату қатты шайқап араластыру, электр тогі немесе күн сәулесі энергиясымен әсер ету, электролиттер мен электролит еместерді косу арқылы жылдамдатуға болады. Коллоидты системалардың ұюына түрлі электролиттердің әсерін зерттеудің маңызы зор. Электролиттің коллоидты ерітіндіні ұйыту үшін жұмсалатын ең аз мөлшерін оның ұ й ы т у қ а б і л е т і деп атайды. Ол мына формуламен есептеледі:

γ_{ұ. қ.} = 1000 (17)

Мұндағы γ - электролиттің ұйыту қабілеті, ммоль/л; С—электролиттің молярлық концентрациясы, моль/л; V_э-коллоидты ерітіндіні ұйытуға жұмсалған электролиттің ең аз мөлшері, мл;V₃ — зольдік- көлемі, мл.

Коллоидты ерітінділердің ұюына электролит иондарының заряды мен табиғаты үлкен әсер етеді. Біріншіден, ион зарядының таңбасы дисперсті фаза бөлшектері мицелла таңбасына қарама-қарсы болуы керек. Екіншіден, неғұрлым ионнын заряды үлкен болса, соғұрлым оның ұйыту-қабілеті жоғары болады (Щульце — Гарди ережесі). Сонымен қатар зарядтары қарама-қарсы коллоидты ерітінділерді өзара араластыру арқылы дакоагуляция процесін іске асырады. Көптеген зерттеулердін нәтижесінде дзета потенциалдың шамасы 30 мВ маңында болған жағдайда ұю процесі басталатындығы анықталған. ү — потенциалдың бұл шамасын к р и т и к а л ы қ п о т е н ц и а л деп атайды.

Коллоидты системалардың тұрақтылығын арттыру үшін оларға жоғары молекулалы қосылыстардың ерітіндісін қосады. Мысалы, желатина, белоктар, углеводтар коллоидты ерітінділердің тұрақтылығын арттырып, оларды коагуляциядан сақтайды. Басқаша айтқанда система ұю үшін электролиттің өте көп мөлшері қажет болады. Коллоидты ерітінділердің тұрақтылығын арттыратын заттарды стаблизаторлар деп атайды. Стаблизаторлардың қорғау әсері олар коллоидты бөлшекке адсорбцияланып дисперсті фаза бөлшектерінің өзара бірігіп, іріленуіне кедергі жасайды. Стаблизаторлардың корғау қабілеті олардың табиғатына, сонымен қатар дисперсті фаза бөлшектерінің размеріне, зарядтарына, ортаның рН байланысты. Стаблизатордық қорғау қабілетін оның 10 мл зольге тұрақтылыгык арттыру үшін қосатын миллиграмм санымен ипаттайды. Бұл санды қорғау саны деп атайды.