9- mavzu: Dispers sistemalarning fizik-kimyosi. Mavzuni asoslash O

Dispers faza va dispers muxitning agregat xolati bо‘yicha dispers sistemalar quyidagi guruxlarga bо‘linadi:

T/r	Dispers faza	Dispers muhit	Shartli belgisi	Sistemaning nomi
1 2 3 4 5 6 7 8 9	Gaz Suyuqlik Qattiq jism Gaz Suyuqlik Qattiq jism Gaz Suyuqlik Qattiq jism	Gaz Gaz Gaz Suyuqlik Suyuqlik Suyuqlik Qattiq jism Qattiq jism Qattiq jism	g/g s/g q/g g/s s/s q/s g/q s/q q/q	Mavjud emas Aerozol (Tuman) Aerozol (Tutun, chang) Kо‘pik Emulsiyalar Kolloid eritma, suspenziya Qattiq kо‘pik, pemza, non Qattiq emulsiya Qattiq zollar, qotishmalar

* Chemistry: An introduction to general, organic, and biological chemistry.—Twelfth edition .Karen C. Timberlake.Chapter 9, pages 305-310

Кolloid	Modda tabiati	Dispers muhit
Tuman,bulut, soch uchun spreylar	suyuqlik	gaz
Chang,tutun	Qattiq modda	gaz
Soqol olish uchun krem, ko`pirtirilgan qaymoq, sovun ko`pigi	gaz	suyuqlik
Penopolistirol,zefir	gaz	suyuqlik
Mayonez,gomogenizlangan sut	suyuqlik	suyuqlik
Pishloq, sariyog`	suyuqlik	qattiq
Qon plazmasi, bo`yoqlar(латекс), jelatin	qattiq	Suyuqlik

Dispers faza va dispers muxitning о‘zaro ta’siri bо‘yicha zollar 2 xil bо‘ladi: liofil va liofob zollar. Agar liofil sistemada dispers muxit suv bо‘lsa, bunday sistemalar gidrofil sistema deb ataladi. Masalan, sovun, kraxmal, agar-agarni suvli eritmalari gidrofil sistema bо‘ladi. Metallarning kolloid eritmalari - gidrofob zollar.

Kolloid eritmalarni olinishi

Kolloid eritmalar 2 yо‘l bilan olinishi mumkin:

1. 
   yirik zarrachalarni maydalab, kattaligini kolloid disperslik darajasigacha keltirish bilan (dispersion usul).
   

u о‘z navbatida bо‘linadi:

1. 
   mexanik maydalash (xavoncha yoki kolloid tegirmonda)
   
2. 
   ultratovush ta’sirida
   
3. 
   peptizatsiya (kimyoviy reagentlar ta’sirida)
   
1. 
   van-der-vaals tortishish kuchlari ta’sirida atom va molekularni birlashtirish (kondensatsiyalash ) yuli bilan zarrachalarni yiriklashtirish bilan (kondensatsion usul). bu usul asosida kimyoviy reaksiyalar yoki erituvchini almashtirish usuli yotadi.
   
2. 
   Xar ikkala usulda ham barqaror zollar olish uchun oz miqdorda stabilizator vazifasini bajaruvchi kolloid zarrachalarni yirik agregatlarga birlashishga xalaqit beruvchi moddalarni qо‘shish zarur. Stabilizator vazifasini odatda elektrolitlar bajaradi.
   

Kolloid zarrachalarning tuzilishi

Kolloid zarracha mitsella deb ataladi. Mitsella quyidagicha hosil bо‘ladi Masalan, AgCl zolini olinishi. Agarda boshlang‘ich moddalar ekvimolyar miqdorda olinsa, kolloid eritma xosil bulmaydi, kumush xlorid chо‘kmaga tushadi. Shu reaksiyani olib borishda birorta boshlang‘ich moddalardan biri, masalan AgNO₃ ortiqcha olinsa, kolloid eritma hosil bо‘ladi.

* Chemistry: An introduction to general, organic, and biological chemistry.—Twelfth edition .Karen C. Timberlake.Chapter 9, pages 305-310

Ortiqcha olingan AgNO₃ stabilizator vazifasini bajaradi.

Kumush xlorid mitsellasining tuzilishi:
AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃

Ortiqcha. el-lit zol

m AgCl n Ag⁺ (n-x) Cl^{- x+} xCl⁺





Гранула


Berlin lazur mitsellasining tuzilishi


[Fe(CN)_6_]_=_Fe'>Мицелла


4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12KCl

Ortiqcha. el-lit zol




mFe₄[Fe(CN)₆]₃ n [Fe(CN)₆]^4- 4(n-x) K^{+ 4x-} xK⁺





Мицелла

Adsorbsiya qavatida potensial belgilovchi ionlarning soni qarama-qarshi ionlarning soniga qaraganda kо‘p bulganligi n > n-x uchun granula zaryadining ishorasi potensial belgilovchi ionini zaryadi bilan belgilanadi.

Kolloid eritmalarni tozalash

Kolloid eritmalar turg‘un bо‘lishi uchun ularni dializ elektrodializ yoki ultrafiltratsiya usullari bilan tozalab olish mumkin. Dializ usuli – kolloid eritmani yarim utkazgich membrana yordamida ortiqcha elektrolit ionlaridan tozalash usulidir. Bu jarayonni elektr toki yordamida tezlashtirish elektrodializ deyiladi. Aynan shu usul biologik suyuqliklarni tozalash uchun keng qо‘llaniladi. Qonni dializ usuli bilan tozalash gemodializ deyiladi.

Organizmdagi kolloidlar va eritmalar
Organizmda kolloidlar yarim o’tkazuvchan membranalar hisobiga mavjuddir. Masalan, ichak devorlari eritma zarrachalariga qonga va limfatik sistemalarga o’tishga imkon beradi. Shunga qaramasdan membranadan o’tish uchun oziq-ovqatni kolloid zarrachalari kattalik qiladi va ular oshqozon-ichak traktida qoladi. Xazm jarayonida yirik kolloid zarrachalar maydalanadi, masalan, oqsillar, kraxmal. Maydaroq zarrachalar (glyukoza, aminokislotalar) ichak membranasidan o’tishi mumkin va qon harakatlanish sistemasiga kelib tushadi. Ayrim oziq - ovqat maxsulotlari (tola va boshqalar) insonning hazm qilish jarayonida qatnashmaydi va ular ichakdan o’zgarmagan holda o’tadi. Yuqori molekular oqsillar (fermentlar) kolloid bo’lgani uchun hujayra ichida qoladi. Shunga qaramasdan ko’pchilik moddalar (kislorod, aminokislotalar, elektrolitlar, glyukoza, minerallar) hujayra devorlari orqali o’tishi mumkin. Chiqindilar (uglerod dioksid, mochevina) organizm hujayra devorlari orqali chiqib ketadi.
Dializ

Dializ jara`oyni osmosga o’hshash. Dializ jarayenida yarimo’tkazuvchan membrana dializ membrana deb nomlanadi. Membrana yirik bo’lmagan molekulalar va ionlarni o’tkazib, erituvchi molekulalarini va kolloidlarga o’xshash yirik zarrachalarni ushlab qoladi. Dializ eritma zarrachalarini kolloidlardan ajratish usuli hisoblanadi.

Faraz qilaylik, biz sellofan paketi ichini NaCl, kraxmal va oqsil bor eritma bilan to’ldirib, toza suvga tushirib qo’yamiz. Sellofan dializ membrana bo’lgani uchun undan natriy, xlorid ionlari va glyukoza molekulalari atrofdagi suvga o’tadi. Shunga qaramasdan kraxmal va oqsilga o’xshash yirik zarrachalar unda qoladi. Suv molekulalari sellofan paketi ichiga o’tib, jarayonning oxirida natriy va xlorid ionlari va glyukoza molekulalari dializ qopining ichida va tashqarisida tenglashadi.




Na ⁺, Cl^- glyukozaga o’xshash zarrachalar membranadan o’tadi. Lekin oqsil, kraxmal o’xshash va kolloid zarrachalar ushlanib qoladi*

* Chemistry: An introduction to general, organic, and biological chemistry.—Twelfth edition .Karen C. Timberlake.Chapter 9, pages 305-310

.

K imyo va salomatlik

Buyrak va sun’iy buyrakda o’tadigan dializ

B iologik suyuqliklar buyrak membranalari yordamida dializga uchrab, chiqindi moddalar, ortiqcha tuz va suv ajratiladi. Katta odamning har bir buyragida 2 million nefronlar mavjud. Har bir buyrakning yuqori qismida arterial kapillyarlardan tashkil topgan buyrak koptokchasi (glomerulus) mavjud. Qon glomerulaga oqib tushib mayda zarrachalar – aminikislotalar, glukoza, mochevina va 99% gacha suv va ba’zi ionlar kapillarlar membranalaridan nefronlarga o’tadi. Eritma nefron orqali o’tganligi uchun ozuqa moddalar reabsorsiyalanadi. Asosiy chiqindi modda sifatida mochevina siydik bilan ajralib chiqadi. . Gemodializ Agar buyraklar ishlab chiqarilayotgan chiqindilarni dializ qilishga imkoniyati yetmasa, mochevina miqdori oshib ketib, nisbatdan qisqa vaqt ichida hayot uchun xavfli bo’lishi mumkin. Buyrak ishi yetishmovchiligida inson qonini gemodializ bilan tozalaydigan sun'iy buyrakdan foydalanish kerak. Namunadagi sun'iy buyrak katta rezervuardan iborat. U suv va tanlab olingan elektrolitlar bilan to’ldirilgan bo’ladi. Ushbu dializ vannasining dializati markazida dializ qopchasi mavjud. Membrana selluloza asosidagi plastic trubkalaridan tayerlanadi. Patsiyentning qoni dializator orqali oqadi, chiqindilar qondan dializlanadi. Bunda qon miqdori o’zgarmaydi, chunki eritrotsitga o’xshash yirik zarrachalarni membrana o’tkazmaydi. Dializ patsiyentlarida siydik ajralishi sustlashgan bo’ladi. Natijada dializ o’tkazgan organizmda ko’p miqdorda suv yig’ilib qoladi va bu yurakka ogirlik beradi. Dializ patsiyenti bir kunda bir necha choy qoshiq suv iste'mol qilish bilan kifoyalanadi.

Buyraklarda gliomerulalar (buyrak koptokchalari mavjud. Ularga qon oqib tushib, kichik molekulyar chiqindi moddalar (mochevina) filtrlanib ikkilamchi siydik bilan chiqarilib yuboriladi. Dializ muolajasi vaqtida qon bosimi oshadi, chunki u dializ membranasida qon sirkulyatsiyasi natijasida suv qondan siqib chiqariladi. Ayrim patsiyentlar dializda 2-10 L suv yo’qotadilar. Bemorlar haftasiga 2-3 marta dializ qildiradi . Har bir muolajaga 5-7 soat vaqt nalab etadi.Ayrim zamonaviy davolash usullariga kamroq vaqt ketadi. Ko’pchilik bemorlar dializyi uy sharoinida ham uy dializatori yordamida qabul qiladi.

Dializ vaqtida qondan chiqindilar va ortiqcha suv chiqarilib yuboriladi.*
Kolloid zarrachaning adsorbsiya va diffuziya qavatlari о‘rtasida hosil bо‘lgan qо‘sh elektr qavat elektrokinetik yoki dzetta potensial hosil bо‘lishiga olib keladi va adsorbsiya qavati bilan diffuziya qavati bir-biriga nisbatan siljiydi. Qо‘sh elektr qavat chegarasida qavatlar siljishi tufayli elektrkinetik potensial vujudga keladi. Uni dzetta-potensial deb atashadi. Shu potensial mavjudligi tufayli zaryadlangan qavatlar bir biriga nisbatan siljiydi.

* Chemistry: An introduction to general, organic, and biological chemistry.—Twelfth edition .Karen C. Timberlake.Chapter 9, pages 305-310

Dispers faza zarrachalarining (kolloid yoki oqsil eritmalarini) suyuq yoki gazli muhitda tashqi elektr maydon ta’sirida tashilib о‘tilishiga asoslangan elektrokinetik jarayon elektroforez deyiladi. Diffuziya qavatining suyuq moddasini qattiq dispers fazaga nisbatan xarakatlanishi elektroosmos deyiladi. Shunday qilib kolloid zarrachalarning tarkibiy qismlarini shakllanishi kolloid eritmalarni olish va tozalash jarayonlari bilan bog‘liq bо‘lib, ularni tuzilishini tushinib yetishda muhim о‘rin egallaydi. Tarkibiy qismlarini bilish ularning xossalari va turg‘unligini о‘rganish uchun poydevor yaratadi.

Коллоид системаларни хоссалари

Коллоид дисперс тизимлар чин эритмаларга ўхшаб молекуляр кинетик хоссаларга эга бўлади:

а) броун харакати

б) осмотик босим

в) диффузия

Ушбу хоссалари коллоид эритмаларни дағал-дисперс системаларга нисбатан термодинамик барқарорлигини тушинтириб беради.

Коллоид эритмалар ўзига хос бўлган махсус хоссаларни ҳам намоён қилади.

а) нур тарқатиш

б) коагулланиш

с) ультрафильтрлардан ўтмаслик

д) заррачалари электрон микроскопда кўринади

Бу хоссалари уларни беқарорлигини тушинишга ёрдам беради.

Дисперс системаларнинг термодинамик беқарарорлигининг сабаби эркин сатҳ энергиясининг кўплиги, сатҳ юзасининг катталиги ва фазалар чегарасида сирт тарангликнинг катталигидадир. Бу холат лиофоб дисперс системаларнинг беқарорлигига олиб келади ва уларда ўз-ўзидан сирт энергиясини камайтирувчи яъни коллоид системаларни бузилишига олиб келувчи жараёнларга олиб келади. Шунга қарамай дисперс ситемалар маълум турғунликка эгадир.

Дисперс системаларнинг парчаланишининг тезлиги ва уларнинг барқарорлиги фазаларнинг таркибига , дисперс фазанинг концентрацияси ва унинг дисперс лик даражасига боғлиқ.

Седиментацион барқарорликнинг асосий омили унинг энтропиясидир. Энтропия қиймати системанинг агрегатив баркарорлигини ҳам таъминлайди, Иссиқлик энергияси хисобига заррачалар тартибсиз харакатда бўлиб, бир бири билан аграгатлашмайди.

Дисперс системанинг агрегатив баркарорлигининг бузилиши, яъни дисперс фазанинг заррачаларини йириклашиши коагуляция дейилади. Качонки агрегатланиш жараёни седиментацион баркарорликни бузилишига олиб келмаса (заррачалар йирикалашади, лекин катталиги буйича коллоид-дисперс

холатининг чегарасидан чиқмайди), коагуляция ташқи кўриниши бўйича золларнинг ранги узгариши билан чегараланади.. Коаггуланиш маҳсuлоти бу босқичда золь холатида бўлади.

Заррачалар катталашгани сари (коагуляция) коллоид система седиментацион баркарорлигини йукотади – тиниқлиги йўқолиб, хиралашади, сўнг чўкмага тушади (аниқ коагуланиш). Коагулланиш системанинг седиметационн барқарорлигини бузилишида ҳар доим ҳам чўкиш кузатилавермайди. Бу босқич гель ҳосил бўлиши билан ҳам тугаши мумкин. Коагулланишнинг сабаби сифатида зольнинг концентрациясини ўзгариши (суюлтириш ва концентрлаш), ҳарорат, механик таъсир, нур таъсири, узоқ давом этувчи диализ ёки кимевий бирикмалар (электролитлар) қўшилиши кўрилиши мумкин.

Золни коагулланиши бошқа золлар таъсирида ҳам юз бериши мумкин. Бир коллоиднинг грануласи бошқа коллоиднинг қарама-қарши зарядли гранулани зарядини нейтраллаб уни чўкишига олиб келади. Бу жараён ўзаро коагулланиш дейилади. Масалан органик моддаларнинг гранулалари манфий зарядга эга бўлади. Сувга алюминий ёки темир хлорид тузидан қўшилса, у гидролизланиб мусбат зарядли зол хосил қилади ва у органик коллоидларни қарама-қарши зарядга эга бўлганлиги учун ўзаро коагулланишга олиб келади. Шу йўл билан оқар сувларни органик моддалардан тозалайдилар.

Бир литр коллоид эритмани аниқ коагулланишга олиб келувчи электролитнинг ммольда ўлчанган коагуланиш бўсағаси деб номланади. Шульце-Гарди қоидасига биноан коагуланишга золнинг зарядига қарама-қарши зарядга эга бўлган ионлар олиб келади. Ионнинг заряди қанчалик катта бўлса унинг коагулловчи қобилияти шунчалик юқори бўлиб коагулланиш бўсағаси шунчалик паст бўлади.

Коагулланишни олдини олиш учун коллоидга юқоримолекуляр бирикма қўшилади, у химоя кобиғини хосил килиб, заррачалар ўртасида бир биридан итарилиш эффекти кузатилади. 10 мл золни коагулланишини олдини олиш учун химоялаш учун қўшилган юкоримолекуляр бирикманинг миллиграмларда олинган минимал миқдори химоя сони дейилади.