Дисперс системаларниг агрегатив ва седиментацион бар

Режа:

1. 
   дисперс системаларниг агрегатив ва седиментацион барҚарорлиги.
   
2. 
   Уз-узидан борадиган коагуляция коалесцензия ва изотермик хайдаш жараёнларидан системаларниг агрегатив барҚарорлигини бузилиши.
   
3. 
   Ребиндерни структурали-механик барҚарорлиги.
   
4. 
   Суспензия аэрозоллар кЎпик ва эмульсиялар. Аэрозоллар ва уларнинг ахамияти.
   

Дисперс системаларниг агрегатив ва седиментацион барқарорлиги
Коллоид система фазасининг солиштирма сирти катта бўлганлиги сабабли система эркин сирт энергияси хам катта бўлади. Шунинг учун коллоид системалар термодинамик жихатдан барқарор бўлмайди. Термодинамиканинг иккинчи уонунига мувофиқ, эркин энергия минимумга интилиши керак. Коллоид заррачалар билан суюқлик орасидаги чегара сирт камайганидагина коллоид ситемада эркин сирт энергия минимумга эриша олади.
Айниқса, дисперс фазаси билан дисперсион мухити орасида кучсиз ўзаро таъсир мавжуд бўлган лиофоб коллоид системалар барқарор бўлиб, вақт утиши билан уларнинг дисперслик даражаси ўзгаради, яъни йириклашади. Ириклашиш жараёнининг тезлиги турли коллоид системаларда турлича бўлади. Мисол тариуасида дисперслик даражаси 20-30 йил давомида ўзгармайдиган олтин золларини ва бирор модда уушилганида бир неча секунд мобайнида емирилиб, коллоид холатини йўқотадиган системаларни келтириш мумкин.
Лиофоб золларда дисперслик даражанинг камайиши икки йўл билан содир бўлиши мумкин: бир уайта кристалланиш натижасида майда заррачаларнинг йирик заррачаларга бирикиш ёки сингиш жараёни бўлса, икинчиси – дисперс фаза заррачаларининг бир-бирига ёпишиб йириклашувидир.
Коллоид заррачаларининг молекуляр кучлар таъсирида ўзаро бирлашиб йириклаша бориш жараёни коагуляция дейилади. Йириклашиш жараёни баъзи коллоидларда жуда тез, базиларида эса анча узоқ вақт давомида содир бўлади. Коагуляцияга учраган системада дисперс фаза заррачалари суюқлик ва қаттиқ жисмнинг солиштирма массаларига қараб идиш тубига чукиши, седиментация, ёки эмульсиядан иборат суюқ қават холида ажралиб уолиши мумкин. Дисперс фазасининг заррачалари оғирлик кучи таъсир остида сезиларли даражада чўкмайдиган дисперс системалари седиментацион барқарор системалар дейилади. Профессор Н.П.Песков фикрича дисперс системаларнинг барқарорлиги икки хил: агрегатив ва кинетик бўлади.
Дисперс системаларнинг агрегатив барқарорлиги дисперс системанинг узига хос дисперслик даражасини саулаш, яъни коагуляцияга учрамаслик хусусиятидир. Агрегатив барқарорликнинг сабаби иккита: биринчидан, коллоид заррачалар бир хил зарядга эга бўлади, иккинчидан, коллоид заррачани эритувчининг молекулалари ууршаб олиб, заррача атрофида солват уобиулар хосил қилади. Системанинг агрегатив барқарорлиги зол таркибига унинг заррачалари тузилишига ва коллоид эритма қандай холатда эканлигига боғлиқ.
Дисперс системанинг седиментацион барқарорлиги дисперс фаза заррачаларининг оғирлик кучи ёки марказдан уочувчи куч таъсирида дисперсион мухитдан ажралмаслик уобилиятини кўрсатади. Седименцион барқарорлик диффузияга ва броун харакати боғлиқ. Заррачаларнинг дисперсион мухитдан ажралиб чиуиш тезлиги хам уларнинг броун харакати интенсивлигига ва солиштирма массасига боғлиқ.
Суспензия ва эмулсияларда заррачаларнинг ўлчамлари анча катта бўлганлигидан улар уз-узича харакат қила олмайди, яъни уларда диффузия деярли содир бўлмайди. Шунинг учун суспензия ва эмулсиялар седиментацион жихатдан барқарор эмас. Демак, дағал дисперс системалар седиментацион жихатда ном барқарор бўлмаган микрогетероген системалардир.
Коллоид эритмаларнинг дисперслик даражаси юқори бўлганлигидан уларниг мицеллалари уз-узича харакат қила олмайди, яъни коллоид эритмаларда дифузия содир бўлади. Шунинг учун коллоид эритмалар седиментацион жихатдан барқарордир. Лекин коллоид эритмадаги заррачалар хар хил таъсирлар остида бир бири билан бирикиб йириклаша олади ва коллоид системани дисперслик даражаси камаяди. Натижада, система уз барқарорлигини йўқотади. Шунинг учун коллоид эритмалар агрегатив барқарор бўлмаган микрогетероген системалардир.
Чин, молекуляр эритмаларда эриган модда заррачалари билан эритувчи ўртасида чегара сирт хосил бўлмайди. Шунинг учун бу системалар бир инсли, гомоген, бўлади. Улар сифат жихатдан коллоид эритмалардан хам, дағал дисперс системалардан хам фарқ қилади. Чин эритмаларда заррачалар бир-бирига уушилиб йириклашмайди. Бу эритмаларда заррачалар уз-узича харакат хам қилади. Демак, чин эритмалар агрегатив ва седиментацион барқарор гомоген системалардир.
Лиофоб коллоидларнинг агрегатив барқарорлиги ҳақидаги тасаввурларни бешта гурухга бўлиш мумкин:
1. Ионлар ёрдамида стабилланган лиофоб коллоидларниг агрегатив барқарорлиги электролит ионниг зарядга боғлиқ. Шунга кўра Шулце-Гарди қоидаси Б.Б.Дерягин ва Л.П.Ландаунинг уонуни. Бу уонун қуйидагича таoрифланади: коллоид заррачаларнинг эектр потенциали ўртача қийматга эга бўлган холларда электролит ионнинг коагуляциялаш чегараси боғлиқ равишда ўзгаради. Бу ерда - ион заряди.
2. Лиофоб коллоидларнинг агрегатив барқарорлигига оид структура-механик факторлар ҳақидаги тасаввурлар қуйидагидан иборат: коллоид заррача сиртида ивиқсимон структура қават хосил бўлиб, бу қават юпуаланишига қаттиқ қаршилик кўрсатади: бунинг натижасида коллоид заррачаларнинг Ван-дер-Валpс кучлари таъсир этадиган масофага уадар ўзаро яқинлашиши камаяди, қийинлашади. Демак, структура – механик жихатдан қараганда коллоидларнинг коагуляцияси сиртининг лиофиллигига хам боғлиқ.
3. Коллид системанинг агрегатив барқарор бўлишига «кенгайтирувчи р», суюқлик қовушқоқлигининг катта-кичиклиги, заррача хоссалари сиртига яқин турган чегара суюқлик қаватининг полимолекуляр хоссалари катта таъсир кўрсатади. Агрегатив барқарорлик факторларидан бири заррачанинг салватланишидир.
4. Агрегатив барқарорлик фактори системанинг термодинамик хоссаларидан келиб чиқади. Бундан асосий ролни системанинг энтропия фактори утайди. Дисперс системанинг маълум бир сохасида энтропия фактори коагуляция жараёнига қаршилик кўрсатиши мумкин.
5. Стерик,фазовий факторлар ҳақида қуйидагича мулохаза юритиш мумкин. Барқарор коллоид системалар хосил бўлиши учун дисперс фаза сиртида стабилизаторнинг адсорбцион қаватлари бўлиши керак. Бир заррачанинг адсорбцион қавати иккинчи заррачанинг адсорбцион қаватини қоплаш натижасида системанинг эркин энергияси ортади: бу холда иккала заррача бир-бирига уаршгилик кўрсатади – улар бирлашмайди. Агар стабилизатор сифатида полимер ишлатилган бўлса, ўзаро итарилишда энтропия фактори маълум ахамиятга эга бўлади.
Модда коллоид холатига утганда унинг сирти жуда ортиб кетиши ҳақида юқорида айтиб ўтилди. Шунинг учун коллоид эритмаларда дисперс фаза билан дисперсион мухит ўртасида чегара сиртининг потенциал энергияси катта бўлади. Эркин энергия минимумга интилади, деган принципга мувофиқ,коллоид эритма фазалар ўртасидаги сирт энергияни камайтиришга интилади. шу сабабли коллоид заррачалар йириклашиб уммуий сиртни камайтиради. коллоид эритма аррачаларининг бир-бири билан қўшилиб йириклашиш ходисаси коагуляция дейилади. Йириклашган заррачалар оғирлик кучи таъсири остида эритманинг юқори қисмларидан паст қисмларига тушиши нихоят заррачалар эритмадан ажралади. Ўз-ўзича бўладиган коагуляция анча узоқ вақт давом этади. Коагуляция турли воситалар ёрдамида тезлатиш мумкин. Коагуляция уч хил йўл билан: золга электролит уушиш, золга бошқа коллоид уушиш ва золни қиздириш йўли билан тезлаштирилади.
Коллоид кимё сохасида дастлаб ишлаган олимлар Селмин, Грэм ва Фарадей металларни гидрозолларга электролит қўшилганда коагуляция руй беришини кузатганлар. Фарадей бу ходисани олтин гидролизида кузатди. Электролит қўшилганда вужудга келадиган коагуляцияни мукаммал ўрганиш қуйидаги хулосаларга олиб келади.

1. 
   Агар коллоид эритмага хар қандай электролитдан етарли миқдорда уушилса, коагуляция содир бўлади. Коагуляция содир бўлганлигини бевосита ууриш мумкин бўлса, у очиқ коагуляция, кўриш мумкин бўлмаса, яширин коагуляция дейилади.
   
2. 
   Очиқ коагуляция бўлиши учун электролит концентрацияси коагуляцияси қийматидан ортиқ бўлиши керак.
   
3. 
   Коагуляция электролитининг фақат бир иони, коллоид заррача зарядига қарама-қарши зарядли ион сабаб бўлади. Мусбат зарядли коллоидлар анионлар таъсиридан, манфий зарядли коллоидлар эса катионлар таъсиридан коагуляцияланади.
   
4. 
   Айни коллоиднинг коагуляция чегараси биринчи навбатда коагуляциялаётган ион валентлигига боғлиқ бўлади. Коагуляциялаётган ионнинг валентлиги катта бўлса, унинг коагуляциялаш хусусияти хам катта бўлади. Тажриба кўрсатишича, агар бир валентлик катионнинг коагуляциялаш хусусиятии 1 десак, икки валентли катионини тахминан 10, уч валентлик катионники эса тахминан 550 бўлади. Электролитнинг коагуляция концентрацияси 1 л золга уушилган электролитнинг милли мол миқдорлари билан ифодаланади.
   

Шульце ва Гарди электролит ионининг валентлиги билан унинг коагуляциялаш кучи орасидаги боғлиқликни аниқладилар. Шульце –Гарди қоидаси дейиладиган бу боғлиқлик қуйидагича таърифланади: