Маъруза o’zbekiston respublikasi oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi

Ma’ruza 16.
ADSORBTSIYA JARAYONINI O’RGANISH NAZARIYALARI.
REJA:

1. 
   Qattik sirt - eritma chegara sirtidagi adsorbtsiya.
   
2. 
   Molekulyar adsorbtsiya.
   
3. 
   Tanlanish adsorbtsiyasi.
   
4. 
   Ion almashinish adsorbtsiyasi.
   

Suyuqliklarning qattiq jismga adsorbtsiyalangan modda massasini o’lchash uchun adsorbent tarozida tajribadan avval va keyin bevosita tortiladi, so’ngra adsorbtsiya xisoblab topiladi. Yutgilish jarayoni avval tez boradi, so’ngra yutilish va ajralib chiqish (desorbtsiya) jarayonining tezliklari baravarlashib, sistema adsorbtsion muvozanat xolatiga keladi.
Agar adsorbtsion muvozanat uzoq vaqt davomida qaror topmasa, adsorbtsiya boshqa xil jarayonlar bilan murakkablashgan deyish mumkin.
Odatda, ionlarning adsorbtsiyalanishi oddiy molekulyar adsorbtsiyadan keskin farq qiladi. Ionlarni adsorbtsiyalash uchun adsorbent yuzasidagi adsorbtsion markazlar musbat yoki manfiy ishorali zaryadga ega bo’lishi kerak. Tabiiyki, geteropolyar bog’ tarkibiga kirgan ionning elektrolit kuchiga qarab, ba’zi adsorbent yuzasida (-) zaryad kuchlirok, boshqa bir adsorbentda () zaryad kuchli ifodalangan bo’ladi, shunga ko’ra elektrolit eritmasidan adsorbent kationlarni, yoki anionlarni adsorbtsiyalaydi. Eritmada qolgan qarama-qarshi ishorali ionlar adsorbent yuzasida yutilgan ionlar yakiniga tortilib adsorbent - eritma chegara sirtida qo’sh elektr qavat xosil qiladi. Ushbu elektr qavat adsorbtsiyalangan ionli adsorbent yuzasidan eritmaga qayta desorbtsiyalanib chiqilishiga yo’l qo’ymaydi. Shuning uchun temperatura ko’tarilishi bilan ionlar adsorbtsiyasi ko’pincha ortadi.
Adsorbtsiya o’z mexanizmiga qarab, ionlarning yutilishi, tanlanishi va ion almashinishi adsorbtsiyalariga bo’linadi.
qattiq adsorbent yuzasi ionlarning tanlanib adsorbtsiyalanishi xaqida Peskov va Fayanslar o’zlarining 2ta qoidasini kashf etishgan. Peskov-Fayansning 1- qoidasiga ko’ra, eritmadan adsorbent yuzasiga, avvalo shu adsorbentning tarkibida bo’lgan, uning kristallik panjarasini to’ldiradigan ionlar adsorbtsiyalanadi. (19-rasm). Masalan, KI eritmasidan AgI kristallari yuzasiga birinchi bo’lib yod ionlari AgNO₃ eritmasidan esa, kumush ionlari adsorbtsiyalanadi.

19-rasm. Kumush yod kristali panjarasining yod ionlari bilan to’ldirilishi.
Ionlarning tanlanib adsorbtsiyalanishi ion radiusiga, gidratlanish darajasiga va valentlikka bog’lik, bo’ladi. Ma’lumki, ionning radiusi ortishi bilan uning gidratlanish darajasi kamayadi. Ion qancha kam gidratlangan bo’lsa, u shuncha oson adsorbtsiyalanadi.
Adsorbent – N₂  Sa^2 — adsorbent - Sa  2 N^
Adsorbent - ON  NSl — adsorbent - Sl  N₂O
Bulardan tashkari amfoter ionitlar xam bo’lib, ular sharoitga qarab ba’zan tarkibidagi kationlarni, ba’zida anionlarni almashtiradi. Bir gramm ionit 3-10 milli-ekvivalent ionni almashtira oladi, bu uning almashtirish sig’imini ko’rsatadi.
Amalda ionitlarda, tuproklarda ionlarning adsorbtsiyasi faqat sirtda emas, balki butun xajm bo’ylab ketadi. Shuning uchun butun yutuvchi kompleks sig’imini xisoblash kerak.
Almashinish adsorbtsiyasi 1939 yilda taklif etilgan Nikolskiy tenglamasi bilan ifodalanadi:

G₁ va G₂ - almashinayotgan ionlar miqdori
a₁ va a₂ - ionlar aktivligi
K – ion almashinish konstantasi
z₁ va z₂ - almashinayotgan ionlar valentligi.
Demak, ion almashinish adsorbtsiyasi ximiyaviy reaktsiyaga o’xshagan bo’ladi. Fakat farki shundaki, ion almashinish adsorbtsiyasi sust boradi va uzoq vaqt davomida sistemada muvozanat qaror topadi. Agar ionlar almashinganda muxitning pH i o’zgarsa, adsorbtsiya gidrolitik mexanizmga ega deb xisoblanadi. Ion almashinish adsorbtsiyasi natijasida qattik, jism yuzasi zaryadlanadi va o’ziga eritmadagi qarama-qarshi ionlarni tortib, ikkilamchi elektr qavat xosil bo’ladi. Texnikada ion almashinish adsorbtsiyasidan suvni Sa^, Mg^, Fe^ kabi ionlardan ya’ni mineral tuzlardan tozalashda (qattik, suvlarni yumshatishda) foydalaniladi.
Na₂[Al₂Si₃O₁₀]  Sa^ <> Sa[A1₂Si0₁₀]  2Na^
permutit
Bundan tashqari ion almashinish adsorbtsiyasidan tuprokning disperslik darajasini oshirishida, eritmadan rangli metallar, dorivor moddalar (alkaloid, glyukozid va boshkalar) ionlarini ajratib olishda, sanoatda oqova suvlarni tozalashda keng qo’llaniladi.
Kolloid sistemalarning sirt xodisalariga, adsorbtsiyadan tashkari, xo’llanish, adgeziya, kogeziya, flotatsiya, kapillyar bosim va suyukliklarning yoyilish jarayonlari kiradi.
Ba’zi bir adsorbentlar o’z tarkibida xaraktchan ionogen gruppa tutib, ular elektrolit eritmasida o’zininng biror ionini eritmadagi o’xshash ishorali ionga almashtiradi. Ionlar adsorbtsiyasining ushbu xiliga ion almashinish adsorbtsiyasi deyladi. Ionlarning o’lchamiga va gidratlanish darajasiga bog’lik ravishda adsorbtsiyalanishi Gofmeystrning liotrop katori bilan ifodalanadi. Ushbu qatorga ko’ra kationlar quyidagi tartibda joylashadi, kationlar qatori:
Li^ < Na^ < K^ < Rb^ < Cs^

Anionlar esa quyidagacha joylashadi:
S1^--3"< I^--
Ionlarning valentligi ortishi bilan adsorbtsiyalanish kobiliyati ortadi.
Th^4>Al^3>^:Sa^2>Na^
Chunki ion valentligi qancha yuqori bo’lsa, sirtga tortilishi shuncha kuchli bo’ladi. Ion almashtaruvchi adsorbentlarga: permutit, tseolit, alyuminosilikatlar va bentonitlar (mineral tabiatidagi) shuningdek sun’iy sintetik (organik tabiatidagi) ionitlar kiradi.
Ion almashtiruvchi adsorbentlar kislota yoki asos xarakterida bo’ladilar. Kislota xarakterida bo’lsa va faqat kation bilan almashinsa - kationit, masalan, EKS-50, KB-4, KU-2, SB va boshqalar; asos xarakterida bo’lsa va faqat anion bilan almashinsa - anionit deb yuritiladi. Masalan, EDS-10, PEK, amberlayt T-400 va boshqalar. Agar elektrolit eritmasidan xam anion, xam kation ekvivalent miqdorda adsorbilansa, adsorbtsiya molekulyar tarzda yuzaga chiqadi.
MA’RUZA BO’YICHA TAYANCH SO’Z VA IBORALAR:

Sirt taranglik					Sistemaning geterogenlik darajasini xarakterlovchi kattalik.
Sirt-aktiv moddalar					Sirt tarangligini kamaytiruvchi moddalar.
Adsorbtsiya					qattiq jism va suyuqliklarning fazalararo sirtlarida sirt tarangliklari kam bo’lgan moddalarning yig’ilishi.
Gibbs tenglamasi					Suyuqlik sirtidagi adsorbtsiya bilan sirt taranglik o’rtasidagi mikdoiy bog’lanishni ifodalaydi.
Dyuplo-Traube qoidasi					Sirt aktivlikning uglevodorod radikali uzunligiga bog’likligini o’rganadi.
Maksimal adsorbtsiya (G)					To’yingan adsorbtsion qavat hosil bo’lishi.
	Fazalararo sirt		O’zaro bir-biriga tegib turgan fazalar orasidagi sirt.
	Solishtirma sirt		Fazalar orasidagi sirt fazalararo sirt kattaligini xajmga nisbati.
	Sirt taranglik		Sirtning yuzasini 1 sm^2 ga kengaytirish uchun ketgan ishning miqdori
	Sirtning erkin energiyasi		Fazalararo sirt kattalikning sirt taranglik koeffitsintiga ko’paytmasi.
	Sorbtsiya		qattiq jism yoki suyuqliklarning gazlarni yoki erigan moddalarni yutishi.
	Absorbtsiya		qattiq jism yoki suyuqlikning gaz yoki bug’larni butun xajmi bilan yutishi.
	Kapillyar kondensatsiya		qattiq adsorbentlarning g’ovaklarida bug’ning suyuqlikka aylanib yig’ilishi.
	Sirt aktiv moddalar		Suyuqlikning sirt tarangligini kamaytiruvchi moddalar.
	Sirt noaktiv moddalar		Suyuqlikning sirt tarangligini ko’paytiruvchi moddalar.
	Sirt befarq moddalar		Suyuqlikning sirt tarangligini o’zgartirmaydigan moddalar.

MA’RUZA BO’YIChA SAVOLLAR.

22. 
    Dispers sistemalar geterogenligi bilan fazalararo sirt energiyasi orasida qanday bog’liqlik bor?
    
23. 
    Sirt qavatlar termodinamikasi qanday ifodalanadi?
    
24. 
    Sirt taranglik deb nimaga aytiladi?
    
25. 
    Sirt-aktiv moddalar (SAM) deb nimaga aytiladi, va ular qanday belgilanadi?
    
26. 
    Sirt-aktiv moddalarga misollar keltiring.
    
27. 
    Adsorbtsiya deb nimaga aytiladi. U qaysi fazalar chegara sirtida boradi?
    
28. 
    Gibbs tenglamasini yozing va izohlab bering.
    
29. 
    Sirt taranglik va adsorbtsiya izotermalarini tahlil qiling.
    
30. 
    To’yingan adsorbtsion qavat deb nimaga aytiladi?
    
31. 
    G_ - maksimal solishtirma adsorbtsiya nima?
    
32. 
    Dispers sistemalar geterogenligi bilan fazalararo sirt energiyasi orasida qanday bog’liqlik bor?
    
33. 
    Qattik sirt- eritma orasidagi adsorbtsiya kanday boradi?
    
34. 
    Molekulyar adsorbtsiya nima?
    
35. 
    Erigan modda, erituvchi va adsorbentning polyarliklari orasida kanday bog’liklik bor?
    
36. 
    Elektrolitlar adsorbtsiyasi kanday boradi?
    
37. 
    Tanlanish adsorbtsiyasi nima? Panet-Fayans qoidasini tushuntiring.
    
38. 
    Ion almashinish adsorbtsiyasini aytib bering.
    
39. 
    Nikolskiy tenglamasini izoxlab bering.
    
40. 
    Ionitlar kanday moddalar, ularning qanday axamiyati bor?
    
41. 
    Adsorbtsiyalanish darajasi bilan ionlarning gidratlanish darajasi orasida kanday bog’liklik bor?
    
42. 
    Suvni tozalashda kanday ionitlardan foydalaniladi?
    

MA’RUZA BO’YIChA FOYDALANILGAN ADABIYoTLAR:

3. 
   K.S. Axmedov, X.R. Raximov. Kolloid ximiya. T, 1992, 40-47 va 60-68 betlar.
   
4. 
   Yu.T. Frolov. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1982, s. 32-41.
   
5. 
   S.S. Voyutskiy. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1976. s.81-99 va 114-120.