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

MA’RUZA № 23
KOLLOID ZARRACHALARINING TUZILISHI.

REJA:

1. 
   Kolloid zarrachalarning tuzilishi. Mitsella.
   
2. 
   Potentsial hosil qiluvchi ionlar.
   
3. 
   Ionlar qavati.
   
4. 
   Mitsellar tuzilishiga doir misollar.
   
5. 
   Mitsella yadrolarining tuzilishi tug’risidagi fikrlar.
   

Mitsella elektr maydon ta’sir etmagan sharoitda elektroneytral bo’ladi. Uni intermitsellyar suyuqlik qurshab turadi. Bularni quyidagi sxema shaklida yozish mumkin: granula, ya’ni kolloid zarracha  qo’sh adsorbtsion qavat, mitsella  granula  qarama - qarshi zaryadli ionlarning diffuz qavati, zol  mitsella  intermitsellyar suyuqlik; granula (kolloid zarracha);

Mitsellani kuyidagi sxema shaklida tasvirlash mumkin:

Yadro	Adsorbtsion qavat	Adsorbtsion qavatdagi qarshi ionlar	Diffuz qavatdagi qarshi ionlar
Kolloid zarracha (granula) Mitsella

Misol tariqasida temir III – gidroksid zolini ko’rib chiqamiz. Bu zolni hosil qilish uchun temir III – xlorid eritmasi issiq holatda gidroliz qilinadi. Birinchidan mayda kristallar hosil bo’lishi uchun reaktsiya suyultirilgan eritmalarda o’tkaziladi, ikkinchi tomondan qo’sh elektr qavat hosil bo’lish uchun reaktsiyaga kirishuvchi moddalardan biri mo’l miqdorda olinadi.

Gidroliz reaktsiyasi quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
FeCl₃  3H₂O Fe(OH)₃  3HCl
Fe(OH)₃ ning sirtdagi molekulalari HCl bilan reaktsiyaga kirishib, ionli stabilizator FeOCl molekulalarini hosil qiladi.
Fe(OH)₃  HCl FeOCl  2H₂O
FeOCl molekulalari dissotsiyalanib FeO va Cl ionlarini hosil qiladi.
FeOCl FeO^  Cl^-
Tarkibi jihatdan agregat sirtiga bir xil bo’lgan ionlar adsorbtsiyalanadilar (tanlanish adsorbtsiyasi). Agregat sirtiga shu agregat tarkibida bo’lgan ionlardan biri eritmadan adsorbtsiyalanadi. Buni shunday yozish mumkin:

nFe(OH)3 agregat	MfeO^ Adsorbtsion qavat	(m-x)Cl^- adsorbtsion qavatdagi qarshi ionlar	xCl^- diffuz qavatdagi qarshi ionlar
Kolloid zarracha (granula)
M I Ts E L L A

Fe(OH)₃ zoli musbat zaryadlidir. Chunki potentsial aniqlovchi ionlar FeO^ ionlardir.

Misol sifatida As₂S₃ zolini ko’rish mumkin.
Bu zolni hosil qilish uchun arsenit kislotaga H₂S ta’sir ettirish kerak; sodir bo’ladigan reaktsiya qo’yidagi tenglama bilan ifodalanadi:
2H₃AsO₃  3H₂S  As₂S₃  6H₂O
H₂S ortiqcha olingan, u ionli stabilizator vazifasini bajaradi.
H₂S HS^-  H^
m [As₂S₃] – agregat, m [As₂S₃]nHS^– -yadro, {m [As₂S₃]HS^- (n-x) H^} – granula,

{m [As₂S₃]nHS^-(n-x)H^}xH^ - mitsellaning sxema ko’rinishi quyidagichadir:
Silikat kislota zoli quyidagicha tuzilgandir: SiO₂ – agregat, ionli stabilizator dir. Silikat kislota molekulalari qo’yidagiga dissotsiyalanadi:
nH₂SiO₃ n  2nH^
m[SiO₂] - agregat; {m[SiO₂]n } - yadro; 2(n-x)H^{ -} absortsion qavatdagi qarshi ionlar, 2xH^ - diffuzion qavatdagi qarshi ionlardir.
Mitsella tuzilishi qo’yidagichadir:
{m[SiO₂]n 2(n-x)H^} 2xH^
AgBr zolining tuzilishini ko’rib chiqamiz. Agar AgNO₃ ning suyultirilgan eritmasiga ortiqcha miqdorda KBr qo’shilsa, ionli stabilizator vazifasini KBr o’taydi va granula manfiy zaryadlanadi, chunki potentsial aniqlovchi ion Br ^– ionlaridir. Mitsella qo’yidagi tuzilishga ega bo’ladi.

{ m [AgBr] nBr ^– (n-x) K^ } xK^

yadro

granula

m i ts e l l a

Agar reaktsiya uchun AgNO₃ olingan bo’lsa, u vaqtda mitsella musbat zaryadli bo’ladi:
{ m [AgBr] nAg ^ (n-x)NO₃^- }^ xNO₃^-

agregat
yadro
granula

m i ts e l l a

Berlin lazuri zolining olinish reaktsiyasi ma’lum.

Buning uchun 0,1 ml temir xlorning FeCl₃ sovuq xoldagi to’yingan eritmasini 100 ml distillangan suvda eritiladi va ustiga aralashtirib turib, 1 tomchi 20% li K₄[Fe(CN)₆] eritmasidan ko’shiladi. Natijada ko’k rangli berlin lazuri Fe₄[Fe(CN)₆]₃ –geksatsiano-Ii temir ferrat III xosil bo’ladi.
4FeCl₃3 K₄[Fe(CN)₆] Fe₄[Fe(CN)₆]₃ 12 KCl
Bu reaktsiyani kuyidagi tarzida xam amalga oshirish mumkin:
0,5 ml 20% li K₄[Fe(CN)₆] eritmasi 100 ml distillangan suvda eritilib, ustiga aralashtirib turib, FeCl₃ning to’yingan eritmasidan 1-2 tomchi ko’shiladi. Natijada ko’k rangdagi berlin lazuri zoli xosil bo’ladi.
Qaysi moddadan ortiqcha olinishiga qarab musbat yoki manfiy zaryadli zarracha xosil bo’ladi:
1. {mFe₄[Fe(CN)₆]₃-nFe^3 3(n-x)Cl^-} 3xCl^-
2. {mFe₄[Fe(CN)₆]₃(Fe(CN₆)^-4 4(n-x)K^}4xK^

1953 yilda V.A. Kargin va Z.Ya. Berestneva mitsellalarning yadrolari kristall moddalardan tuzilganligini aniqladilar. Ularning nazariyalariga binoan kolloid zarracha hosil bo’lishi ikki basqichda boradi: 1) dastlab sharsimon amorf kolloid zarrachalar xosil bo’ladi, so’ngra kolloid sistemaning eskirishi davomida bu zarrachalar ichida mayda kristallchalar vujudga keladi. Natijada amorf zarracha ichida ma’lum kuchlanish paydo bo’lib, zarracha kristallanadi. Kristallanish jarayoni turli kolloid sistemalarda turlicha tezlik bilan boradi. Masalan, oltin zolida (xona temperaturasida) zol tayyorlangandan 5 minutdan keyin, vanadiy (V) – oksid zolida 1 soatdan keyin, alyuminiy gidroksid zolida taxminan 1 sutkadan keyin, silikat kislota zolida taxminan 2 yildan keyin tamom bo’ladi.

Ko’p olimlar A.B.Dumanskiy, N.P.Peskov, S.M.Lipatov, A.N.Frumkin, Fayans, Kroyt va boshqalar qo’sh elektr qavat tuzilishi nazariyalariga asoslanib kolloid zarrachalarning tuzilishi haqida mitsellyar nazariyani yaratdilar.
Mitsellyar nazariyaga binoan kolloid eritmalar, ya’ni zollar ikki qismdan iborat ekan:

1. 
   Mitsella.
   
2. 
   Intermitsellyar (ya’ni mitsellalararo) suyuqlik.
   

Mitsella - bu kolloid zarrachalar bo’lib, dispers fazaning zarrachasi, u qo’sh elektr qavat bilan o’ralgan bo’ladi.
Intermitsellyar suyuqlik (yoki mitsellyararo suyuqlik) dispers muxitni tashkil etadi va mitsellalarni ajratib turadi, bu suyuqlikda har-xil elektrolitlar va sirt-aktiv moddalar erigan bo’ladi. Bu erigan moddalar kolloid sistemani barqarorligini saqlab turadi. Dispers fazaning zarrachalari juda murakkab tarkibga ega. Ularning murakkabligi dispers sistemalarning olinishi bog’liq.
Masalan, kumush yodid zoli AgNO₃ bilan KJning kimyoviy reaktsiyasi orqali olinadi:
AgNO₃  KJ  Ag J  KNO₃
Bunda kolloid zarrachalarning qiyin eriydigan mikrokristallari xosil bo’ladi va tarkibida m molekula AgJ bo’ladi. Bu mikrokristallar agregatlar deb ataladi. Agarda kimyoviy reaktsiya kaliy yodidning ortiqcha miqdori bilan ketsa, u holda shu hosil bo’lgan agregatlarning sirtida n miqdordagi J^- ionlari adsorblanishi natijasida manfiy zaryadlangan qavat hosil bo’ladi. Bunda yod ionlari potentsial hosil qiluvchi ionlar bo’lib qoladi. Xosil bo’lgan agregat shu yodning potentsial hosil qiluvchi ionlari bilan birgalikda qattiq fazaning zarrachasi bo’lib “yadro” deb ataladi. Elektrostatik kuchlar ta’sirida shu yadroga, yadroning zaryadlarini kompensatsiya (yoki to’ldirish uchun) qilish uchun n miqdorda qarshi ishorali ionlar (qarshi ionlar) tortiladi. Bunday paytda bu vazifani K^ ionlari bajaradi. Bir qism (p-x) qarshi ionlar, yadroga juda yaqin joylashgan bo’lib, u suyuqlikning qavatida bo’lib, suyuqlik qattiq yadroning sirtini xo’llab turadi. Bu ionlarga na faqat elektrostatik kuchlar, balki yadroning Van-der-Vals kuchlari ham ta’sir qilib turadi. Shuning uchun bu qism qarshi ionlar yadro atrofida qattiq ushlanib qarshi ionlarni adsorbtsion qavatini hosil qiladi. Qolgan x miqdordagi qarshi ionlar, yadro bilan kuchsiz ya’ni faqat elektrostatik kuchlar orqali bog’langan ionlar, issiqlik harakati ta’sirida suyuqlik orasida betartib (diffuz) joylashgan bo’lib diffuzion qavatini tashkil etadi.
Demak, mitsella - oddiy molekulalarga qaraganda ancha murakkab tuzilishga ega. Unda ikki qism - neytral modda-yadro va qo’sh qavatdan iborat iogen qism mavjud. Mitsellaning yadrosi juda ko’p atom yoki molekulalardan tarkib topgan neytral modda bo’lib, uni ionlar qurshab turadi. Yadro va unga adsorblangan ionlar birgalikda granula yoki kolloid zarracha deyiladi. Granula ma’lum zaryadga ega bo’lgani uchun uning atrofida qarama-qarshi zaryadli ionlar yig’iladi, bularning bir qismi kuchliroq bir qismi zaifroq yadroga tortilib turadi.
Shunday qilib mitsella - granuladan va uning atrofiga to’plangan qarama-qarshi zaryadli ionlardan iborat sistemadir. Mitsella elektr maydon ta’sir etmagan paytda elektroneytral bo’ladi. Uni intermitsellar suyuqlik qurshab turadi. Mitsellaning strukturasini quyidagicha yozish mumkin va sxemada ko’rsatish mumkin:
AgJ - zolining mitsella sxemasi.

[m (Ag J)	n J^-	( n - x ) K ]^x-	X K^
Agregat	Potentsial aniqlovchi ion	Adsorbtsion qavat	Diffuzion qavat
K o l l o i d z a r r a ch a
M i ts e l l a

Bu erda: m - agregat qismiga kiradigan molekulalarning soni.

p - potentsial hosil qiluvchi ionlarning soni.
(n-x) - adsorbtsion qavatga kiradigan qarshi ionlarning soni.
x - diffuzion qavat hosil qilgan qarshi ionlarning soni.
m, n va x lar xar xil bo’lishi mumkin. Bularning qiymatini o’zgarishi zollarning olinish usullariga bog’liq. Odatda har doim mn. Yadro adsorbtsion qavat bilan birgalikda kolloid zarrachani yoki granulani tashkil etadi. Elektroneytral mitsellalarga qaraganda kolloid zarracha zaryadga ega, biz keltirgan misolda u manfiy zaryadga ega. Kolloid zarracha bilan diffuzion qavat o’rtasidagi chegara sirg’anish chegarasi (yoki sirti) deb ataladi.
Keltirilgan formulada adsorbtsion qavat bilan diffuzion qavat o’rtadagi keltirilgan katta kovusga to’g’ri keladi.
Sirg’anish chegarasi shunday geometrik yuzani bildiradiki, u qaysiki broun harakati natijasida mitsellaning kolloid zarracha bilan diffuzion qavatining uzilishi (ajralishi) natijasida hosil bo’ladi.

MA’RUZA BO’YIChA TAYaNCh SO’Z VA IBORALAR:

Mitsellalar		alohida kolloid zarrachalar, ular zolning dispers fazasini tashkil etadi.
Intermitsellyar suyuqlik		zolning dispersion muhitidan iborat.
Yadro		neytral modda, mitsellaning markazida turadi.
Granula		yadro va unga adsorblangan ionlar
Qo’sh qavat		adsorbtsion va diffuzion qavatlar

MA’RUZA BO’YIChA SAVOLLAR:

1. 
   Mitsellyar nazariya qanday nazariya, uni kimlar yaratgan?
   
2. 
   Bu nazariya asosida gidrofob zollar qanday tuzilgan?
   
3. 
   Mitsella yadrolari qanday tuzilgan?
   
4. 
   Temir (III)-gidroksidi zoli qanday tuzilgan?
   
5. 
   Mishyak (III)-sulfid zoli qanday tuzilgan?
   
6. 
   Adsorbtsion qavatga qaysi ionlar keladi?
   
7. 
   Nima uchun diffuzion qavat deb nomlaymiz?
   
8. 
   Mitsellyar tuzilishni geterogenlik va disperslik alomatidan kelib chiqadi, deb qarash mumkinmi?
   
9. 
   Kumush yodid zolining musbat va manfiy ishorali mitsella tuzilishini yozing.
   
10. 
    Berlin zangorisi zolini musbat va manfiy ishorali mitsellasining tuzilishini yozing.
    

MA’RUZA BO’YIChA FOYDALANILGAN ADABIYoTLAR:

1. 
   K.S. Axmedov, H.R. Rahimov. Kolloid ximiya. T, 1992, 124-127 betlar.
   
2. 
   Yu.T. Frolov. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1982, s. 62-63.
   
3. 
   S.S. Voyutskiy. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1976. S.240-244.