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

26-rasm. Xo’llanish chet burchagi.
Suyuqlik sirtiga o’tkazilgan o’rinma bilan qattiq jism sirtiga o’tkazilgan urinma orasidagi burchak, chet burchak (yoki xo’llanish burchagi) deb ataladi va  xarfi bilan ifodalanadi. Suyuqliq qattiq jismni xo’llasa, chet burchak o’tkir, ya’ni <2 bo’ladi. Agar 0 bo’lsa, suyuqliq qattiq jismni to’la xo’llagan bo’ladi. Suyuqliq qattiq jismni xo’llamaganda, chet burchak o’tmas (2) bo’ladi. Chet burchak 180° -ga teng (ya’ni ) bo’lsa, suyuqliq qattiq jismni sira xam xo’llamaydi.

27-rasm. Chet burchak qiymatining yuzalarning sirt tarangliklariga boqlikligi
Xo’llanishning miqdoriy ifodasi sirt taranglik kuchlarga boqlikdir (rasm 27). Qattiq jismning xavo bilan chegarasidagi sirt tarangligini _1,3 orqali, qattiq jism bilan suyuqliq chegarasidaga fazalararo sirt energiyasini _2,3 orqali, ichidagi tomchining yoyilib ketishiga qarshilik ko’rsatadigan molekulalararo kuchlarni _2,1 orqali ifodalaganimizda, bu uchta kuch o’rtasida muvozanat qaror topishining sharti Yung tomonidan chiqarilgan quyidagi tenglama bilan ko’rsatiladi:
_1,3_2.,3_2,1cos
Xo’llanishning miqdoriy xarakteristikasi chet burchak kosinusi qiymati bilan ifodalanadi.

Bu tenglama Yung qonuni deb ataladi. Tenglamadan chiqadigan xulosa shuki: 1) xo’llanish chet burchagi  faqat sirt chegaraning molekulyar tabiatiga boqliq; 2) sos  kanchalik katta bo’lsa, xo’llanish shunchalik kuchli bo’ladi: agar  o’tkir burchak bo’lsa, sos>0 bu xolda qattiq jism xo’llanadi va uning sirti liofil (yoki N₂O uchun gidrofil) deb xisoblanadi. Agar  o’tmas burchak bo’lsa, cos<0 bo’lib, bu sirt yomon xo’llanadi va liofob (yoki gidrofob) sirt deb xisoblanadi.
Tanlab ta’sir etish qoidasiga ko’ra, xar qaysi suyuqliq qutblanganligi jixatidan o’ziga yaqin qattiq jism sirtini xo’llaydi.
Xo’llanish sirt energiyaning kamayishi bilan sodir bo’ladigan o’z-o’zicha boruvchi jarayondir. Biror adsorbent suyuqlikka tushirilganda xo’llanish issiqligi ajralib chiqadi. Uning qiymati:
QS_sol(E₁ –E₂)
bilan ifodalanadi. Bu erda S_sol adsorbentning solishtirma sirti, E₁ adsorbentning adsorbent- xavo chegarasidagi to’liq sirt energiyasi. E₂ – asdorbentning adsorbent- suyuqlik chegarasidagi to’liq sirt energiyasi. Differentsial va integral xo’llanish issiqliklari bo’ladi. Bu issiqliklarning qiymatlari qattiq jismni xo’llaydigan suyuqlik miqdorlariga bog’lik. Differentsial xo’llanish issiqligini quyidagicha ta’riflash mumkin. Ma’lum (x) miqdor zarrachalarni adsorlab olgan suyuqlik sirtiga cheksiz kam miqdor suyuqlik qo’shilganida ajralib chiqadigan issiqlik miqdori Q_xd- differentsial xo’llanish issikligi deb ataladi. Uning kattaligi Jmol^-1m²lar bilan ifodalanadi. Qattiq jism sirtiga qo’yilgan tomchi ustiga yana tomchilar qo’shila boradi. Binobarin, differentsial xo’llanish issiqligining maksimal qiymati qattiq jism sirtidagi suyuqlik miqdori nolga teng bo’lgan xolatdagi xo’llanishga, ya’ni fazalarning ajralish chegarasiga muvofiq keladi. Bu qiymat ekstropolyatsiya usulida aniqlanadi. Differentsial xo’llanish issiqligi doimo musbat qiymatiga ega, chunki xo’llanish paytida xar doim issiqlik ajralib chiqadi. Sirt suyuqlikning yakka- yakka molekulalari qavati (monmolekulyar qavat) bilan to’lganida Q_xd nolga teng bo’ladi.
Termodinamik muloxazalar yuritish natijasida differentsial xo’llanish issiqligi sof adsorbtsiya issiqligiga teng ekanligi aniqlandi. Integral xo’llanish Q₁ issiqligi deganda sirt birligiga x miqdor suyuqlik berilganida ajralib chiqadigan issiqlik miqdorini tushunmoq kerak. Ayni sirt bilan qancha ko’p miqdor suyuqlik o’zaro ta’sirlashsa, shuncha ko’p integral issiqlik ajralib chiqadi. Integral xo’llanish issiqligi bilan differentsial xo’llanish issiqligi orasida quyidagi boqlanish bor:

Agar berilgan suyuqlik miqdori sirt bilan o’zaro ta’sirlashadigan miqdordan ortik bo’lsa, bu xolda kuzatiladigan integral issiqlik to’qridan- to’qri xo’llanish issiqigi deb yuritiladi. Sirtda monomolekulyar qavat xosil bo’lganida Q_i to’liq xo’llanish issiqligiga teng bo’ladi. Umumiy sirti katta bo’lgan sistemalar (kukun va qovak jismlarning) xo’llanish issiqligi Jm² yoki Jg bilan ifodalanadi. Ko’pinchi uning qiymatlari 5-1000Jg atrofida bo’ladi.
Ayni fazadagi modda zarrachalari orasida o’zaro tortishish kuchlarining namoyon bo’lishi kogeziya deb ataladi. Kogeziya moddaning uzilishiga bo’lgan qarshiligini, ichki bosimi va xokazo xossalarini xarakterlaydi. Koageziyani engish uchun sarflanadigan energiya modda ko’ndalang kesim yuzining 1 sm² iga to’qri keladigan ish miqdori qattiq jismning (k) xavo (x) bilan chegarasidagi sirt tarangligiga boqlik: A_kog  2  kx.
Turli fazalardagi moddalar zarrachalari orasida o’zaro ta’sir kuchlarining namoyon bo’lishi adgeziya deb ataladi.
Bir moddaning sirti boshqa xil moddaning sirtiga tekkanida va bir-biriga tortilganida adgeziya xodisasi sodir bo’ladi. Dyupre tenglamasiga ko’ra, adgeziyada bajarilgan ish fazalararo sirt qavatni bir-biridan ajratish uchun zarur bo’lgan energiya fazalar chegarasidagi sirt tarangliklarga boqlik:
A_adg.  _2.1 _3.1 -_2.3
bu erda A_adg, - adgeziyada bajarilgan ish, _2.1 - birinchi faza bilan xavo chegarasidagi sirt taranlik, _3.1 - ikkinchi faza bilan xavo orasidaga sirt taranglik. _2.3 birinchi va ikkinchi fazalararo sirt taranglik. Tenglamadan ko’rinib turibdiki, dastlabki komponentlarning sirt tarangliklari qancha katta va fazalararo sirt taranglik qancha kichik bo’lsa, adgeziyada bajariladigan ish shunchalik katta qiymatga ega bo’ladi.
Yung va A_kog2 tenglamalaridan foydalanib adgeziyada bajarilgan ish uchun Dyupre-Yung tenglamasini keltirib chiqarish mumkin.
Dyupre tenglamasi energiya saqlanish qonunining adgeziya uchun tadbiq etilishini ifodalaydi. Tenglamadan ko’rinib turibdiki, dastlabki komponentlarning sirt tarangliklari qancha katta va fazalalaro sirt taranglik kancha kichik bo’lsa, adgeziyada bajariladigan ish shunchalik katta qiymatga ega bo’ladi. Suyuqliklar bir-birida cheksiz erigan sharoitda fazalalaro sirt taranglik nolga teng bo’lib qoladi. Binobarin, ikki moddaning bir-birida erish sharti:
A_a_2,1_3,1ekanligini ko’ramiz. Koageziya entalpiyasi 2 ga teng tengligini nazarga olib:

ni olamiz. Bu erda A’_k – birinchi moddaning koageziya entalpiyasi, A”_k- ikkinchi moddaning koageziya entalpiyasi. Yuqoridagi tenglamalardan foydalanib adgeziyada bajarilgan ish uchun quyidagi Dyupre-Yung tenglamasi xosil qilinadi: A_adg_2.1(1cos) Bu tenglama asosida A_adg ni suyuqlikning sirt tarangligi _2.1 va xo’llanish burchagining kosinusdan xisoblab chiqarish mumkin. Adgeziya qancha kuchli namoyon bo’lsa, cos shuncha katta qiymatga ega bo’ladi. Bu tenglamadan ko’ramizki, o’zaro muvozonatda turgan ikki faza bir-birida erib ketishi uchun adgeziyada bajariladigan ishning qiymati ayni fazalar koageziya entalpiyalari yiqindisining yarimiga teng yoki undan katta bo’lishi kerak.
Sirt xodisalardan yana biri-kapillyar xodisalar bo’lib, u bir-biriga tegib turgan fazalarning sirti xosil bo’lishiga sirt taranglik ta’sir etishi natijasida sodir bo’ladigan xodisadir. Masalan, ingichka nay suyuqlikka botirilganida, suyuqlik sirtining naycha devori bilan o’zaro ta’siri natijasida naycha ichidagi suyuqlik sirti botik yoki do’ng menisk xosil qiladi. Suyuqlik naycha devorini xo’llaydigan bo’lsa, suyuqlik sirtida botiqlik, xo’llamaydigan bo’lsa, do’nglik paydo bo’ladi. Tekis sirtli chegara bilan sferik chegara orasidaga farq shundaki, sirt taranglik kuchining sirtga perpendikulyar yo’nalgan tarkibiy qismi tekis chegara uchun nolga teng, lekin sferik chegara uchun nolga teng emas. Shu sababli bir-biri bilan sferik sirt orqali chegaralanib turgan  - fazadagi bosim  - fazadagi bosimga teng emas. Ular orasidagi ayirma R kapillyar bosim nomi bilan yuritiladi. Laplas tenglamasi bo’yicha kapillyar bosim - suyuqlik sirt tarangligiga () to’g’ri proportsional va sferik sirtning radiusiga (R) teskari proportsional.
Agar kapillyar shisha naycha shishani xo’llaydigan suyuqlik ichiga botirilsa, kapillyarda suyuqlik ko’tarilib, uning sirti botiq shaklni oladi. Botiq sirt tagidagi suyuqlik bosimidan kichik bo’ladi. Buning natijasida ko’taruvchi kuch yuzaga chiqadi (rasm 28). Suyuqlikning ko’tarilish balandligi «h» sirt tarangligiga, chet burchak kosinusiga cos, kapillyar radiusiga(r) va suyuqlik zichligiga (d) bog’liq (Jyuren tenglamasi):

Agar  faza xavo yoki buq bo’lsa, bu tenglamadagi d^()ni e’tiborga olmaslik mumkin. Agar suyuqlik shishani xo’llamasa (ya’ni sos<0 bo’lganida), h<0 bo’ladi: binabarin, bu xolda suyuqlik kapillyarda balandga ko’tarilmaydi, balki suyuqlik sirti pasayadi.
Suyuqlik shishani to’liq ravishda xo’llasa (sos1), bu xolda rR bo’ladi va Jyuren tenglamasi quyidagi oddiy shaklni oladi:
h2rgd
bu erda d- suyuqlik zichligi: suv uchun d1 gsm³; 73 ergsm² ; r- naycha radiusi, g 981 smsek² ekanligini nazarda tutsak, >0 bo’lganligi uchun kolloid zarracha radiuslariga teng radiusli kapillyarlarda suyuqlik juda katta balandlikka ko’tarilishini xisoblab chiqarish mumkin. Shuning uchun xam Er osti suvlarining tuproq kapillyarlari orqali ko’tarilishi erda o’simlik olamining mavjudligini ta’minlaydi.
Tomson (Kelvin) tenglamasi bo’yicha ,  fazalardagi bosimlar orasida farq xam suyuqlikning sirt tarangligi () va molekulyar massasiga (M) boqlik:



rasm. Kapillyar naychada balandga ko’tarilgan suyuqlikning
muvozonat xolati
Agar biror sirtga bir tomchi suyuqlik tomizilsa, ba’zan sirtga yoyilib ketadi, ba’zan o’sha tomizilgan joyida turaveradi. Tomchi jism sirtida yoyilib ketishligi uchun tomchi moddasi bilan sirtni tashkil qilgan modda orasidagi adgezion effekt o’sha suyuqlik zarrachalari orasidagi kogezion effektdan ortiq bo’lishi kerak, ya’ni A_adg-A_kog>0. Garkins bu ayirmani suyuqlikning yoyilib ketish koeffitsienta «f» deb atadi.
f A_adg – A_kog ± _3.1 -_2.3 -_2.1
Temperatura ko’tarilganda yoki sirt-aktiv modda qo’shilsa ko’pincha adgeziya effekti kuchayib, kogeziya effekta pasayadi. U xolda yoyilib ketmaydigan suyuqlik tomchisi yoyilib ketishi mumkin. Suv sirtida o’z-o’zicha yoyiladigan suyuqlik monomolekulyar qavatni xosil qiladi. Demak, suyuqlikning yoyilishi xam boshqa xodisalar- adsorbtsiya, adgeziya, koageziya, xo’llanish, flotatsiyalar kabi sirt taranglik kuchiga boqlik bo’ladi.

R° - cuyuqlikning tekis sirtdagi normal bosimi.
R- cferik sirtdagi suyuqlik bosimi bilan tekis sirtdagi suyuqlik bosimi orasidagi ayirma.
M – suyuqlikning molekulyar massasi.
d – suyuqlik zichligi.
g - kapillyar radiusi.
RT- konstantalar.
MA’RUZA BO’YICHA TAYANCH SO’Z VA IBORALAR:

Xo’llanish		qattiq jism sirtida suyuqlik molekulasining tarqalishi.
Xo’llanish burchagi		suyuqlik sirtiga o’tkazilgan urunma bilan qattiq jism sirtiga o’tkazilgan urunma orasidagi burchak.
Xo’llanishning miqdoriy ifodasi		Xo’llanishning tenglamalar orqali ifodalanishi.
Differentsial xo’llanish issiqligi		Ma’lum miqdor zarrachalarni adsorblab olgan suyuqlik sirtiga cheksiz kam miqdor suyuqlik qo’shilganda ajralgan issiqlik.
Liofil sirt		suyuqlik bilan yaxshi xo’llanadigan sirt.
Liofob sirt		suyuqlik bilan yomon xo’llanadigan sirt.
Koageziya		bir fazadagi modda zarrachalari orasidagi o’zara tortishish kuchi.
Adgeziya		turli fazadagi modda zarrachalari orasidagi o’zaro tortishish kuchi.
Yoyilish		Adgezion kuchlarning koagezion kuchlardan ortiq bo’lishi.
Menisk		suyuqlik sirtining eng pastki nuqtasi

MA’RUZA BO’YIChA SAVOLLAR:

1. 
   Xo’llanish jarayonini izoxlab bering.
   
2. 
   Xo’llanish issiqliklari tushunchasiga ta’rif bering.
   
3. 
   Xo’llanish chet burchagi nima?
   
4. 
   Xo’llanish jarayonining texnologiyadagi axamiyati.
   
5. 
   Adgeziya va koageziya xodasalari qanday yuzaga keladi?
   
6. 
   Koageziya, adgeziya, xo’llanish va yoyilash xodisalarni sirt taranglik bilan qanday boqlanishligi bor?
   
7. 
   Yung tenglamasi qanday kattaliklar orasidagi boqliqlikni ko’rsatadi?
   
8. 
   Suyuqliklarning kapillyar bosimi nimadan iborat?
   
9. 
   Suyuqlik sirti kapillyar naylarda qanday ko’rinishlarda bo’ladi? Jyuren tenglamasini yozib bering.
   
10. 
    Suyuqlikning yoyilib ketish koeffitsienti deganda nima tushuniladi?
    

MA’RUZA BO’YICHA FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR:

1. 
   K.S. Axmedov, X.R. Raximov. Kolloid ximiya. T, 1992, 47-52, 57-58 betlar.
   
2. 
   Yu.T. Frolov. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1982, s. 63-78.
   
3. 
   S.S. Voyutskiy. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1976. S.153-167.
   

МАЪРУЗА-3.Ma’ruza 18.

МАЪРУЗА-4.KOLLOID SISTEMALARNING OLINISh USULLARI. TOZALASh YO’LLARI

REJA:

1. 
   Kolloid sistemalar olishning dispergatsiya usuli.
   
2. 
   Fizikaviy va kimyoviy kondensatsiya usullari.
   
3. 
   Kolloid eritmalarni tozalash yo’llari.
   

Kolloid eritmalar xosil qilish usullari bir-biriga qarama-qarshi ikkita printsipga asoslangan. Birinchi usul dispergatsiya, ikkinchisi esa kondensatsiya usullari deb nomlanadi. Aytib o’tganimizdek, kolloid sistemalarda zarrachalar o’lchami 1 nm dan 100 nm gacha bo’lishi kerak edi. Bunday o’lchamli zarrachalarni olish uchun katta o’lchamli zarrachalarni maxsus tegirmonda yoki vibrotegirmonlarda maydalanadi. Bu dispergatsiya usuli deb ataladi. Kolloid tegirmon yordamida bo’yoq, oltingugurt, grafit, kvarts va boshqa moddalarning kolloid eritmalari tayyorlanadi.

Dispergentsiya usulida kolloid sistema olish uchun qattiq jism stabilizator ishtirokida kukun qilib maydalanadi, xosil qilingan kolloid o’lchamidagi dispers faza dispersion muxitda bir tekis tarqalishi natijasida kolloid sistema olinadi. Dispergatsiya usullari bir necha xil bo’lib ulardan mexanik va elektrik dispergatsiya kolloid sistema olishda keng tarqalgan usullardir.
Ma’lumki, qattiq jism yoki suyuqlikni kolloid o’lchamligigacha (1-100 nm) maydalash jarayoni ish yoki energiya sarflashni talab etadi. Bu ish AKS formula bilan ifodalanadi. Formulada K - disperatsiya usuliga va maydalanayotgan modda tabiatiga bog’liq bo’lgan kattalik, S - yangi xosil bo’layotgan yuza.
Odatda moddalar yuqori disperslik darajasigacha maydalanganda ko’p oliyjanob xossalarga ega bo’lib qoladilar. Masalan, bo’yoqlar chiroyli jilvaga, yarqiroqlik, barqarorlik, engil qoplanuvchanlik xossalariga erishadilar. Katalizatorlar kimyoviy reaktsiyalarda yuqori aktivlikka erishadilar, oziq-ovqat maxsulotlarini ta’m-mazasi yaxshilanadi, kraxmal va oqsil moddalarning suvda eruvchanligi ortadi va x.k.
Dispergatsiya jarayonnini osonlashtirish uchun jism xo’llanib qo’shimcha moddalar ishtirokida kukun qilib maydalanadi. Qo’shimcha modda sifatida xar xil tuzlar (NaCI, CaCI₂, MgCI₂, AICI₃, Na₂CO₃, Na₂SiO₃) ishqorlar -NaOH, Ca(OH)₂, sovun va ba’zi sirt-faol moddalar dispergatsiya jarayonni osonlashtirish bilan birga, olinayotgan kolloid sistemaning barqarorligini ta’minlashda stablizator vazifasini o’taydi.
Akademik Rebinder ta’limotiga ko’ra qattiq jismning kristallik panjarasida defektlar (zaif va darz ketgan joylar) mavjud bo’lib, mexanik kuch ta’sirida mikrotirqishlar xosil qiladi. Qo’shimcha moddalar esa dastlab jism yuzasida yutilib, so’ngra uning mikrotirqishlariga kiradi. Natijada, qarama-qarshi turgan adsorbtsion qatlamlar orasida elektrostatik itarilish kuchi ta’sirida yoruvchi effekt xosil bo’lib, ular sirt energiyasni kamaytirib, qattiq jismning emirilishini osonlashtiradi,
F    S
bu erda: F - sirtning erkin energiyasi,  - sirt taranglik koeffitsienti,
S - fazalararo sirt kattaligining o’zgarishi.

Bu usulda “asl metall”larning zollari olinadi.

1-rasm. Jism mustaxkamligining adsorbtsion ravishda kamayishi.
(Rebinder effekti)
Mexanik dispergatsiya jarayonda qattiq jism mustaxkamligini qo’shimcha moddalar yordamida kamayishi “Rebinder effekti” yoki mustaxkamlikning adsorbtsion kamayishi deyiladi.
Dispers sistemalarni olishning elektrik usulini 1898 yilda Bredig taklif etgan. Kolloid eritmasi olinishi kerak bo’lgan metalldan yasalgan sim dispersion muxitga tushirilib, ularning biri elektr manbaining musbat qutbiga, ikkinchisi esa manfiy kutbiga ulanadi; simlar bir-biriga tegizib elektr yoyi xosil qilinadi, sungra ular bir-biridan biroz uzoqlashtiriladi. Shu vaqtda metall erituvchi ichida changlana boshlaydi, Barkaror zol xosil bo’lish uchun ozgina ishqor qo’shiladi. Bu usulda asosan asl metallarning zollari olinadi.




2-rasm. Metallarning elektr yordami bilan changlatib,
kolloid eritma xosil kilish sxemasi.


Kolloid eritmalarni peptizatsiya usuli bilan olish. Zolning koagulyatsiya maxsulotini qaytatdan kolloid eritma xolatiga o’tkazish peptizatsiya deb ataladi. Buni amalga oshirish uchun xosil bo’lgan cho’kmaga (koagulyantga) birorta elektrolit qo’shib, erituvchi bilan aralashtiriladi. Shunda qaytadan zol xosil bo’ladi. Kolloid eritma olishda ishlatiladigan elektrolit peptizator deyladi. Elektrolitlardan tashqari peptizator sifatida ba’zi sirt-aktiv moddalar ishlatiladi.