Дисперсті системаның жіктелуі

ДИСПЕРСТІ СИСТЕМАНЫҢ ЖІКТЕЛУІ

Май 22, 2012 · Химия

Барлық ғылым не өндіріс  салалары сияқты коллоидты химия  да өздерінде кездесетін өзіндік  ерекшеліктер мен қасиеттерге, өл-шемдер мен көрсеткіштерге орай жіктеле  келіп, сұрыпталады. Он-дағы қайсыбір қасиеттер  біріне-бірі ұксас болғандықтан, олар өзара бірігіп кетеді. Мұны кеңістікте орналасқан денемен де теңео тіруге болады, өйткені осы дененің кеңістіктегі нақтылы орнын табу үшін үш өлшемді  координатаны не олардың проекциясын  пай-далану қажет. Демек, коллоидты  системаны сипаттау үшін оны әртүрлі  қасиет, ерекшелік тұрғысынан жіктеу керек. Енді осындай жіктеудің бірнешеуін карастырайық.

Дисперстілік. Дисперстілік бойынша немесе дисперсті система-дағы дисперсті фаза өлшемі бойынша, яғни дисперсті бөлшектіц өлшемін, ұнтақтылығын көрсететін өлшеміне орай жіктеу 38-су-ретте көрсетілгендей бөлінеді: ірі дисперсті; жоғары дисперсті (микрогетерогенді); коллоидты; молекулалық.

Мұндағы ірі дисперсті  системаның 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. Система жоғары дисперсті  болса, бір-шама тұрақты, бөлшегі ұсақтау, сүзгіш қағаздан оңай өтсе де жар-тылай өткізгіштерден өтпейді, кәдімгі оптикалық микроскопта көрінбейді, дисперсті ортада жүзгін ретінде ұзақ сақталады.

Агрегаттық күй. Белгілі үш агрегаттық күйге сәйкес дисперстік системаны 9 түрге бөлуге болады (9-таблица). Әдетте әрбір түрді ондағы бос әріптерді қысқартып, бөлшек алымына дисперсті фаза-ны, ал бөлшек бөліміне дисперсті ортаны жазады.

Заттағы дисперсті фазаның  дисперсті ортада шекті ерігіштігі — дисперсті системаның пайда  болуындағы қажетті жай. Мысалы, дисперсті  г/г системасындағы газдардың бір-бірінде  шексіз еритін-дігінен әдетте көріне бермейді.

9-таблица

159

Жоғары дисперсті системаларды зольдер дейді және осыған орай дисперсті  ортаның сипатына сәйкес гидрозольдер, органика-лық зольдер, аэрозольдер  болып бөлінеді. Ал ірі дисперсті  систе-мадағы қатты фазаның сұйық  ортада таралуын жүзгіндер (сус-пензиялар), ал фаза да, орта да сұйық болса, оны эмульсиялардейді.

Құрылым. Барлық дисперсті  системалар құрылым жағынан еркін (бос) дисперсті және біріккен (байланысқан) дисперсті бо-лып бөлінеді. Еркін  дисперсті система дегеніміз  — дисперсті фаза мен дисперсті  орта бірімен-бірі өзара байланыспай  әрқайсысы бос жүретін дисперсті  система. Оған жүзгіндер, эмульсиялар, аэро-зольдер мен жалпы зольдер  жатады. Дисперсті фаза мен дисперсті  орта өзара берік байланысқан  системаларды байланысқан дис-персті система 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  әре-кеттесу дәрежесі әртүрлі болуы  мүмкін. Мінеки, осы әрекеттесу шамасына орай дисперсті системалар лиофильді  және лиофобты болып бөлінеді. Лиофильді  системалар тобына жататын дисперсті  системадағы дисперсті фаза мен  дисперсті орта өзара әрекеттеседі. Мүның нәтижесінде жалпы химиядан белгілі сольватацияға (еріт-кіш су болғанда гидротация) ұқсас, дисперсті фаза бөлшегінің ай-наласында дисперсті орта бөлшектерімен қоршалған қабат лайда болады. Ал, лиофобты системалар тобына енетін дисперсті фаза мен дисперсті ортадағы заттар өзара нашар әрекеттеседі.

Фазалық өзгешелік. Жоғары молекулалық  қосылыстардың ері-тінділері нағыз  молекулалық ерітінді болса да оларға коллоид-ты күйдің көптеген белгілері  тән. Мысалы, жоғары молекулалық қосылыстар өздігінен ерігенде әуелі жекеленген макромолекула-ларға ыдырап бірфазалы, гомогенді, тұрақты және қайтымды сис-тема құрайды. Ал, дисперстілік система қасиетіне  едәуір әсер ететіндіктен, жоғары молекулалық  қосылыс ерітінділері жоғары дисперсті, гетерогенді системаларға тән ортақ  қасиеті болуы ке-рек. Расында  да жоғары молекулалық қосылыс ерітінділері диф-фузия жылдамдығы, ультра сүзгіштен  өтпеуі, құрылымы, оптика-лық, электрлік  қасиеті тарапынан алғанда, олар нағыз ерітіндіден гөрі коллоидты  системаға жақын.

Дисперсті системаларды тағы да үлкен екі топқа бөлуге болады: жүзгіндер (суспензиодтар) және молекулалық  коллоидтар. Жүзгіндер дегеніміз  өзін қоршаған ортадан анық белгіленген  фи-зикалық шегі бар, атомдар немесе молекулапардың бірігіп өз алдына жеке агрегат күраған бөлшектерден тұратын  жоғары дис-персті, гетерогенді системалар. Ал, молекулалық коллоидты сис-темалар дегеніміз, жеке кинетикалық өлшем ретінде болатын мо-лекулалардың сольваттануын өздігінен қүрайтын, тұрақты және қайтымды бір фазалық гомогенді системалар. Мұндағы ірі моле-

160

кулалардың өлшемі коллоидтық дисперстілік өлшеміне шамалас болады. Мінеки осы тұрғыдан алғанда жоғары молекулалық қо-сылыс ерітінділері дисперсті молекулалық коллоидты системаға /катады, ал олардың гомогенділігі беткі бос энергия, фазааралық шек жайлы ойлауға да мүмкіндік қалдырмайды. Бұл да тек олар-дың өзіне ғана тән қасиет.

Коллоидты химияның орны. Химияның дамуында коллоидты системаны зерттеу үлкен орын алды. Молекулалық және иондық ерітінділер табиғат пен техникадағы коллоидты ерітінділерден гө-рі әлдеқайда сирек кездесетін құбылыс. Сондықтан да өзімізді коршаған табиғи әлеміндегі кездесетін сан алуан құбылыстардыд физикалық-химиялық процесін түсіну арқылы табиғаттың барын-ша жалпылама және нақтылы заңдылығын табуда, коллоидты химияның да заңдылықтарының орны ерекше.

Тамақ өнеркәсібінде кездесетін көптеген технологиялық про-цестер коллоидты процестер. Мысалы, нан  өндірісіндегі қамырды илеп, оны  даярлау кездегі ісіну процесі  және нан пісіру кезіндегі ұю мен  коагуляция сияқты процестердің бәрі де коллоидты систе-мадағы құбылыстар. Сол сияқты маргарин, шырын, майонез  сияқ-тыларды әзірлеу ісі —  эмульгирлеу процесіне сүйенеді. Сондай-ақ сүт өндірісіндегі айран, сүзбе, құрт, ірімшік, май, қаймақ сияқты-ларды  алудың өзі тікелей коагуляция және ісінуге кері құбылыс синерезис  сияқтыларға негізделеді. Кондитер саласындағы көпте-ген кремдер  мен сан алуан конфеттерді, зефирлерді әзірлеу де кол-лоидты процестер  арқылы жүзеге асады. Тағам даярлаудағы  пісі-ру, тұздау сияқты қүбылыстардың  бәрі коагуляция немесе белок-тың ыдырауы  секілді процестер арқылы жүреді.

Қазір қоршаған ортаны сақтау, оны корғау аса маңызды мән-ге ие болып отыр. Бұған ғасырымыздын, 80-жылдары Біріккен Ұлт-тар үйым жариялаған “Таза судын, онжылдығы” атты шешімі дә-лел. Оны әлемдегі ғалымдар “ғасыр міндеті” деп те жүр. Нақ  осы тұрғыдан алғанда, бұл міндетті атқару коллоидты химияға көбі-рек  тиесілі. Суды ластайтын заттар аса  ірі, дисперсті, коллоидты және молекулалы бөлшектер болып төртке бөлінеді. Олардың ара-сындағы біріншісі, яғни аса ірілері тұну процесі кезінде  бөлінсе, қалған үшеуі де коллоидты  химиядағы ұю, коагуляция, диффузия, сүзу сияқты процестер көмегімен  тазаланады.