6.Жоғары дисперстік жүйелердегі және идеалды ерітінділердегі Осмос құбылыстарын салыстырыңыздар.

Коллоидтық жүйелердегі осмостық құбылыс

Осмостық құбылыстардың механизмдері мен негізгі заңдылықтары да диффузия сияқты жалпы химия мен физикалық химия курсында қарастырылған болатын. Сондықтан бұл жерде концентрациясы әртүрлі екі ерітіндіні жартылай өткізетін мембрана (жарғақ) арқылы бөлгенде еріткіштің концентрациясы аз ерітіндіден концентрациясы көп ерітіндіге қарай өтетінін еске алсақ жеткілікті. Шын ерітінділер үшін осмостық қысым Вант-Гоффтың теңдеуі бойынша мынаған тең:

₍₁₈₎

Мұнда с-молярлық концентрация; -осмостық қысым.

Коллоидтық жүйелер үшін молярлық концентрация емес, сандықконцентрация қолданады.

Коллоидтық ерітінді үшін: ₍₁₉₎

Мұнда -сандық концентрация; – еріген заттың массасы; _м- бөлшектің массасы; V – жүйенің көлемі.

Олай болса коллоидтық ерітінді үшін осмостық қысымды былайша жазатын боламыз:

(20)

Коллоидтық ертінділердің шын ертінділерден ерекшелігі оларда осмостық қысым мәні аз және тұрақсыз болады. Олай болу себебін мынадан көруге болады. Екі коллоидтық жүйені қарастырайық. Бірдей төмпературада біріншісінің осмостық қысымы

,ал екіншісінікі болсын.

(21)

Бұл теңдікті бір-біріне бөліп, мына теңдікті шығаруғаболады:

Бұдан дисперстік жүйелердің осмостық қысымдары тек сандық концентрациямен анықталғандығы және белшектердің шамасы мен табиғатына байланыссыз екендігі көрініп тұр.

Дисперстік жүйелердегі осмостық қысымның тағы бір ерекшілігі - олардың тұрақсыздағы. Ол дисперстік жүйелерде болатын агрегация (өз бетінше бөлшектердің жылулық қозғалысының әсерінен соқтығысып бірігуі) құбылысына байланысты. Салмақтық концентрациясы С бірдей, бірақ бөлшектернің шамасы әртүрлі екі коллоидтық ертінділер үшін мынаны жазуға болады:

₍₂₃₎

Мұнда: бірінші және екінші ертіндідегі бөлшектердің радиусы. – дисперстік фазаның тығыздығы.

Міне осы айтылғандардың коллоидтық ертінділер мен шын ертінділердің осмос құбылысы үшін ешқандай да сапалық айырмашылығы болмайтынын олардың айырмашылығы тек сандық екенін айтуға болады. Оларда осмос құбылысының негізгі заңдылықтары бірдей, тек сандық концентрациялары әр түрлі болғандықтан коллоидтық жүйелерде осмос қысымы өте нашар болады.

7.Седиментациялық анализдің көмегімен қандай жүйелерді сараптауға болады? Стокс заңы.

Ауырлық күшінің әсерінен бөлшектердің тұнбаға түсу процесін седиментация деп атайды. Тұнбаға түсу жылдамдығы бөлшектердің көлеміне, тығыздығына, ортаға, сұйықтыққа және ауырлық күшінің уақытына тәуелді. Стокс заңы бойынша қозғалу кезінде бөлшектер сфералық тұтқыр ортада қарсылық күшін сезеді, ол тең

мұндағы, - орта тұтқырлығы, , r – бөлшек радиусы, м.

U – тұнба түсу жылдамдығы, м/сек, Басқа жақтан бөлшекке күш әсер етеді.

мұндағы, - дисперсті ортадағы бөлшектер тығыздығының айырымы, кг/м³

q – ауырлық күшінің жылдамдығы, м/сек²

тең болғанда және тұрақты температурада тұнбаға тұрақты түсу жылдамдығына жетеді

Бөлшектердің тұнбаға түсу жылдамдығын бөліп алып, оның радиусын есептейміз.

мұндағы, берілген суспензияға тұрақты шама.

Суспензияда және бөлшектер тұнбаға түседі, эмульсияда сондықтан бөлшектер қалқып шығады. Бөлшектердің толық түсуі ауырлық күшінің әсерінен болмайды, өйткені оған қарсы броундық қозғалыс әрекет етеді, яғни ол бөлшектерді ерітіндінің барлық көлеміне тең бөлуге тырысады. Броун қозғалысының әсері көп әсер етеді, егер бөлшектің көлемі кішкентай болған жағдайда.

Егер бөлшектердің негізгі бөлігі қысқа мерзімде тұнса, онда ондай жүйені кинетикалық тұрақсыз деп атайды, ал егер бөлшектер ұзақ мерзім ішінде тепе-тең бөлінсе, оны кинетикалық тұрақты жүйе деп атайды.

Суспензия мен эмульсиялар – бұлар кинетикалық тұрақсыз жүйе, ал коллоидты жүйе мен ерітін ділер жоғарғы молекулярлы – кинетикалық тұрақты.

Седиментация процесі кинетикалық тұрақсыз жүйе – суспензияға тән.

Кинетикалық тұрақты тұнуды қарапайым жағдайда түзуге болады, егер жердің ауырлық күшінің центрге тартқыш күші жоғары болса. Центрифуга арқылы центрге тартқыш күшті алуға болады, 10⁵ есе артық ауырлық күші бар және бөлшектің тұну жылдамдығын сонша есе жылдамдатуға болады. Центрифугат қолдану арқылы коллоид пен жоғарғы молекулярлы ерітінділерге седиментация жүргізуге болады.

Седиментациялық анализ тұнған бөлшектердің жылдамдығын өлшеуге негізделген. Тәжірибеде кездесетін суспензия қарапайым полидисперсті, онда әртүрлі көлемдегі бөлшектер болады. Седиментация процесі өндірісте қолданылады. Тұну жылдамдығын бақылау бөлшектердің салмақтық, сандық анықтауға әртүрлі көлемдегі полидисперсті жүйедегі мүмкіндік береді. Бұл принципке сүт сепараторының жұмысы негізделген, яғни сүттен қаймақты айыру процесі. Сепарация процесі (айыру) центрлік тартқыш күш арқылы тез өтеді, сүттің сол қалпында тұрғанына қарағанда.

Седиментацияны қолдану центрге тартқыш өріс арқылы жоғарғы молекулярлы ерітінділердегі бөлшектердің көлемін анықтайды.

Сұйық не газды ортадағы ұнтақталған заттың бөлшектері қарама-қарсы бағытталған екі күштің әсерінде болады. Олардың біріншісі бөлшекті төмен тартып, тұнбаға немесе шөгіндіге түсіруге бағытталған ауырлық күш, ал келесі бөлшектерді берілген көлемде біркелкі таратуға ұмтылған, яғни бөлшек концентрациясы мол жақтан, аз жаққа қарай ауысуына әсер ететін өздігінен жүретін диффузиялық күш. Дисперстік системаға әсер ететін ауырлық және диф фузиялық күштің қайсысының басым болуына байланысты оның күші анықталады: ауырлық күші артық болса, ондайда дисперсті системаның бөлшектері көбірек шөгеді, ал диффузиялық күш басым болса, онда дисперстік системадағы бөлшектер тұнбаға түспей жүзгін түрінде болады. Осы айтылғандарға орай, дисперсті фазаның система көлемінде біркелкі таралып, тұрақты күйде болуын седиментациялық немесе кинетикалық тұрақтылық деп атайды, ал ауырлық күші әсерінен бөлшектердің тұнбаға түсу процесі седиментация деп аталады. Системадағы бөлшектердің тұнбаға түсу жылдамдығы осы бөлшектердің өлшеміне, дисперстік ортаның тұтқырлығына және бөлшек тығыздықтарына тәуелді:

υ= 2/9 · r² (d-d₀) g / η

мұндағы υ- бөлшектердің тұнбаға түсу жылдамдығы; r- бөлшек радиусы; d және d₀- дисперсті бөлшек пен дисперстік ортаның тығыздықтары; η- дисперстік ортаның тұтқырлығы; g- еркін түсу үдеуі.