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

МАЪРУЗА-5.Ma’ruza 19.

МАЪРУЗА-6.KOLLOID SISTEMALARNING MOLEKULYAR-KINETIK XOSSALARI

REJA:

1. 
   Kolloid zarrachalarning diffuziyasi.
   
2. 
   Kolloid eritmalarda Broun harakati.
   
3. 
   Sedimentatsiya.
   
4. 
   Osmotik bosim.
   

Ma’lumki, molekulyar-kinetik nazariyaga muvofiq, gaz - o’zicha betartib harakat qiluvchi zarrachalar (molekula va atomlar) yig’indisidan iborat. Umuman molekulyar-kinetik nazariya modda zarrachalarining o’z-o’zicha harakat qilish qonuniyatlarini tekshiradi. Bunday xarakatlar xaqiqiy eritmalarda xam katta axamiyatga ega: eritmaldarning ba’zi xossalari erigan modda tabiati qanday bo’lishidan qat’iy nazar, erimaning xajm (yoki massa) birligida bo’lgan zarrachalar (molekula va ionlar) miqdoriga bog’liq bo’ladi. Bu xossalar eritmalarning kollegativ xossalari deb ataladi. Ular jumlasiga erimalarda bo’ladigan diffuziya va osmos xodisalari, eritmada toza erituvchi bug’ bosimining kamayishi, muzlash temperaturasining pasayishi xamda qaynash temperaturasining ko’tarilish xodisalari kiradi. Kolloid sistemalarni tekshirish natijasida ularda xam kollegativ xossalar mavjud ekanligi isbotlandi. Ularda xatto, kolloid zarrachalarning tartibsiz xarakatini bevosita kuzatish mumkin ekanligi xam aniqlandi. Bu tajribalar asosida kolloid zarrachalarga mansub konuniyatlar kashf etildi.
Kolloid sistemalarning molekulyar-kinetik xossalaridan eng muhimlari - kolloid zarrachalarining diffuziyalanishi, Broun harakati, kolloid eritmalarning osmotik bosimi va sedimentatsiya xodisalaridir.
KOLLOID ZARRACHALARNING DIFFUZIYASI.
Kolloid eritmalardagi zarrachalarning o’lchami, xajmi va massasi chin eritmadagi zarrachalarining xajmi va massasidan bir necha barobar katta bo’ladi. Shu sababli kolloid zarrachalarning diffuziyalanish tezligi chin eritmadagi zarrachalarga nisbatan bir necha marta kichik bo’ladi.
Kolloid eritmadagi zarrachalarning diffuziyalanish tezligini zarrachaning o’lchamiga bog’liqligini birinchi marta rus olimi I.G.Borshov topgan. Uning fikricha zarrachaning tezligi, ya’ni diffuziya tezligi zarracha radiusiga teskari proportsionaldir. Diffuziya tezligi Fik qonuniga muvofiq, eritmaning bir-biridan dx oraliqda turgan ikkita nuqtasidagi kontsentratsiyalar ayirmasi dc bo’lsa, eritmaning katta kontsentratsiyali qismidan kichik kontsentratsiyali joyiga q yuza orqali t cekundda o’tadigan modda miqdorini hisoblab topishga imkon beradi (mol hisobida, ma’lumki 1 molda 6,024.10²³ kolloid zarracha bor):

- kichik diffuziya yo’li (dx) da kontsentratsiyaning kamayishi bo’lib, u kontsentratsiya gradienti deb nomlanadi.
S₁ - S₂  dc
dt - vaqt
D - gradient birga teng bo’lganda vaqt birligida (1sek) yuza birligi (1cm²) orqali o’tgan modda miqdorini ko’rsatadi va diffuziya koeffitsienti deb ataladi. Bu qonun Fikning birinchi qonuni deb ataladi.
Agar diffuziya jarayonida kontsentratsiya o’zgargan sari gradient dcdx ham o’zgarsa, u holda kontsentratsiyaning vaqt bo’yicha o’zgarishi Fikning II - qonuni asosida topiladi:



SGS sistemasida D sm²sek SI sistemasida m²sek bilan o’lchanadi. Diffuziya koeffitsientini Eynshteyn formulasi orqali ham topish mumkin:
yoki
R - gaz konstantasi
T - absol, temperatura
N - Avagadro soni
 - dispersion muxitning qovushoqlik koeffitsienti.
r - zarracha radiusi
k - Boltsman konstantasi
( k  1,3806.10^-23jgradus)
Agar D ma’lum bo’lsa, zarracha radiusni topish mumkin:

Zarrachaning radiusini aniqlab bo’lgandan so’ng moddaning molekulyar og’irligini ham topish mumkin:

 - dispers faza zarrachasining zichligi;
N - Avogadro soni (6,024 . 10²³).
BROUN HARAKATI
Kolloid eritmalarni ultramikroskop orqali tekshirib, kolloid zarrachalar har doim harakatda ekanligini ko’rish mumkin. 1827 yilda ingliz olimi (botanigi) R. Broun mikroskop orqali suyuqlikka tushirilgan gul changini to’xtovsiz va tartibsiz harakatda ekanligini kuzatdi. Shuning uchun bu harakat olimning sharafiga Broun harkati deb nomlandi. Keyinchalik Broun bu hodisani boshqa xilma-xil moddalarda kuzatib, bu harakat moddaning tabiatiga bog’liq bo’lmasdan, balki temperaturaga, zarrachaning katta-kichikligiga hamda suyuqlikning qovushoqligiga bog’liqligini aniqladi. Ammo Broun harakatining sababi nimada ekanligi uzoq vaqtgacha aniqlanmay qolindi. Keyinchalik gazlar kinetik nazariyasining rivojlanishi tufayli bu harakatning sabablarini aniqlash mumkin bo’ldi. Bu nazariyaga muvofiq, suyuqlik molekulalari hamma vaqt harakatda bo’ladi, ular suyuqlikka tushirilgan zarrachaga kelib uriladi va uni xar tomonga siljitadi. Bundan kelib chiqadiki, Broun harakati suyuqlik molekulalarining issiqlik harakatidan yuzaga kelar ekan.
Zarrachadagi Broun harakatini quyidagi chizmadan ko’rish mumkin.



7-rasm. Mastika suspenziyasi zarrallarining Broun xarakati proektsiyasi.
Yuqoridagi rasmda mastika suspenziyasining zarrachasi xar 30 sekundda o’tgan yo’lining tekislikdagi proektsiyasi ko’rsatilgan. Zarrachaning siljishi Broun xarakatining qanchalik sust yoki tez bo’layotganligini ko’rsatadi.
Kolloid zarrachasini harakat yo’li doimo o’zgarib turadi, uning o’tgan yo’lini chizib borish juda qiyin. Kolloid zarracha yo’lining ma’lum vaqt ichida o’zgarishi zarrachaning siljishi deyiladi. 1905 yilda Eynshteyn va 1906 yilda Smoluxovskiy bir-birlaridan bexabar holda Broun harakatining kinetik nazariyasini yaratdilar.
Eynshteyn Broun harakatiga gaz qonunlarini qo’llab, zarrachaning t vaqt ichida o’rtacha siljishining kvadrat qiymatini aniqlash formulasini topdi:
x²  2D  t
bunda D - erigan moddaning diffuziya koeffitsienti bo’lib, quyidagi formula bilan topilishi yuqorida aytib o’tildi:

N - Avagadro soni
R - gaz konst.
T - absol.tem-ra.
 - suyuqlik qovushoqligi.
r - zarracha radiusi.
Agar Eynshteyn tenglamasiga (x²  2Dt) D ning qiymatini qo’ysak: kelib chiqadi.
Buni Eynshteyn-Smoluxovskiy tenglamasi deb yuritiladi. Bu tenglamaning foydali joyi shu erdaki, r dan boshqa hamma kattaliklarni tajribadan topish mumkin. Bundan foydalanib N - ni ya’ni Avagadro sonini topish mumkin. Perren bu formuladan, foydalanib mastika va gummigut suspenziyalari bilan o’tkazilgan tajribalarining natijalari asosida Avagadro soni 6,8510²³ ga teng bo’lishini topdi. Fletcher yog zarrachalari bilan o’tkazilgan 6000 ta tajribasi asosida Avagadro soni 6,03*10²³ ekanligini topdi. Bu topilgan qiymatlar xozirgi zamonda qabul qilingan Avagadro soniga (6,024*10²³ ga) juda yaqin sonlardir.

SEDIMENTATSIYA

Kolloid zarrachalarning o’z og’irlik kuchlari ta’sirida cho’kmaga tushishi sedimentatsiya deb ataladi. Lekin eritmada Broun harakatining borligi sedimentatsiya bo’lishiga qarshilik ko’rsatadi. Kolloid zarrachaning o’lchami qancha kichik bo’lsa, Broun harakatining ta’siri shuncha kuchli bo’ladi. Bu paytda sedimentatsiya juda sekin boradi. Lekin sedimentatsiyani tezlatish usullari ham bor. Bu usullardan biri kolloid eritmani tsentrifugalash, ya’ni markazdan qochuvchi kuch ta’sir ettirish. Birinchi tsentrifuga 1913 yilda rus olimi A.V.Dumanskiy tomonidan qo’llanildi. 1923 yilda shved olimi Svedberg tomonidan juda kuchli tsentrifugalar ishlab chiqildi. Sedimentatsiya tezligini o’lchash orqali kolloid zarrachalarning molekulyar massasini aniqlash mumkin.
Suspenziya zarrachalarining o’lchamlarini aniqlash uchun sedimentatsion analiz usulidan foydalaniladi. Sedimentatsion analiz turli usullar bilan amalga oshiriladi. Masalan, 1) xarakatsiz suyuqlik ichida zarrachalarning cho’kish tezligini aniqlash; 2) suspenziyani chayqatib yuborib, xarakatdagi suyuqlik ichida dispers fazani fraktsiyalar shaklida ketma-ket cho’ktirish; 3) suspenziya zarrachalarini havo oqimi ta’sirida bir-biridan ajratish; 4) markazdan qochuvchi kuch maydonida dispers faza zarrachalarini cho’ktirish. Bu usullardan eng ko’p ko’llaniladigani birinchi usuldir.
Sedimentatsion analizda N.A. Figurovskiyning sedimentatsion tarozisidan foydalaniladi.
Rasmda ko’rsatilganidek, qurilma juda oddiy tuzilgan. Kvartsdan yasalgan (yoki shisha) shayn (tayoqcha) (1) bir tomondan metall shtativga o’rnatiladi; uning ikkinchi uchida ilmoqchasi bo’lib, unga shisha ip (2) va tarozi pallachasi (3) ilinadi; pallacha dispers sistema (suyuqlik) ichiga tushurilgan bo’ladi.
Buning natijasida pallacha massasi o’zgaradi, shaynning vaziyati ham o’zgaradi. Uning o’zgarishini mikroskop yordamida bilib olish mumkin. Shaynning o’zgarishdan foydalanib pallachaga tushgan cho’kma massasi hisoblab topiladi.

8-rasm. Figurovskiy tarozisi:

1-kvartsdan yasalgan shayn,

2-shisha ip,
3-tarozi pallachasi
KOLLOID ERITMALARNING OSMOTIK BOSIMI.
Chin eritmalarda bo’lgani kabi kolloid eritmalarda ham osmotik bosim mavjud. Eritmalarning osmotik bosimi (R) hajm birligida bo’lgan molekulalar va ionlar soniga to’g’ri proportsionaldir. Kolloid eritmalarning hajm birligidagi zarrachalar soni kam bo’lgani uchun ularning osmotik bosimi juda kichik bo’ladi.
Gaz qonunlarini chin eritmalarga tadbiq etgandek, kolloid eritmalarga ham tadbiq etish mumkin. Kolloid eritmalar uchun Mendeleev-Klayperon tenglamasi quyidagicha yoziladi:
yoki
V - kolloid zarrachalarining kontsentratsiyasi, ya’ni kolloid eritmaning hajm birligidagi zarrachalar soni.
 - zarrachalar soni
 - Avagadro soni
R - Osmotik bosim.
Eritmalarning osmotik bosimini yana quyidagi formula bilan ifodalash mumkin:

Bu formuladan foydalanib osmotik bosim orqali zarrachaning molekulyar massasini topish mumkin.
MA’RUZA BO’YICHA TAYANCH SO’Z VA IBORALAR:

Diffuziya		Eritmaning bir qismidagi zarrachalar kontsentratsiyasining boshqa qismidagi zarrachalar kontsentartsiyasi bilan o’z-o’zicha tenglashuvi
Fik qonuni		Eritmaning katta kontsentratsiyali qismidan kichik kontsentratsiyali qismiga ma’lum vaqtda o’tadigan modda miqdorini aniqlaydi.
Broun harakati		Sistemada kolloid zarrachalarning o’z-o’zicha tartibsiz va to’xtovsiz harakatda bo’lishi.
Sedimentatsiya		Zarrachalarning o’z og’irlik kuchlari ta’sirida cho’kmaga tushishi.
Zarrachalarning siljishi		Ma’lum vaqt ichida zarrachaning bosib o’tgan yo’li.
Osmotik bosim		Kolloid eritmalardagi osmotik bosim hajm birligidagi molekulalar va ionlar soniga bog’liqligi.

MA’RUZA BO’YICHA SAVOLLAR:

1. 
   Kolloid sistemalarning molekulyar – kinetik xossalari deganda nimani tushinasiz?
   
2. 
   Diffuziya jarayoni qanday yuzaga keladi?
   
3. 
   Diffuziyalanish tezligi va zarracha o’lchamligi orasida qanday bog’liqlik bor, Fikning I qonuni.
   
4. 
   Fikning II qonunini ifodalab bering.
   
5. 
   Nima sababdan suyuqlikka gul changi tushirilsa u to’xtovsiz harakatda bo’ladi?
   
6. 
   Eynshteyn tenglamasi nimani ifodalaydi?
   
7. 
   Eynshteyn-Smoluxovskiy tenglamasini ifodalab bering.
   
8. 
   Sedimentatsiya xodisasi nima?
   
9. 
   Suspenziyadagi dispers faza zarrachalarining o’lchami qanday aniqlanishi mumkin?
   
10. 
    Nima sababdan kolloid eritmalarda osmotik bosim chin va real eritmalarning osmotik bosimidan kam bo’ladi?
    

MA’RUZA BO’YICHA FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR:

1. 
   K.S. Axmedov, H.R. Rahimov. Kolloid ximiya. T, 1992, 22-31 betlar.
   
2. 
   Yu.T. Frolov. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1982, s. 201-216.
   
3. 
   S.S. Voyutskiy. Kurs kolloidnoy ximii. M., 1976. s. 55-77.
   

МАЪРУЗА-7.MA’RUZA 20.

МАЪРУЗА-8.KOLLOID ERITMALARNING OPTIK XOSSALARI

REJA:

1. 
   Kolloid sistemalarning rangi.
   
2. 
   Kolloid eritmalarda yorug’lik nurining yoyilishi.
   
3. 
   Tindal-Faradey effekti.
   
4. 
   Ultramikroskop, rentgenografiya va elektronografiya.
   

Kolloid eritmalarning optik xossalariga yorug’likni kolloid eritmalarda tarqalishi va yutilishi, kolloid eritmalarining rangi, ikkilamchi yorug’likning sinishi hamda ultramikroskopik, elektronomikroskopik va rengenografik xossalari kiradi.
Dispers sistemalarda optik xossalarning namoyon bo’lishiga asosiy sabab ularning dispersligi va geterogenligidir. Dispers sistemalarining optik xususiyatlariga ta’sir etadigan asosiy faktorlar ularning strukturasi zarrachalarining o’lchami va shaklidir.
Optik mikroskopda ko’rinmaydigan zarrachalardan tortib to dag’al dispers sistemalar zarrachalariga qadar yorug’lik nuri optik sirtlardan o’tganda yutilishi, qaytarilishi, sinishi, tarqalishi, yoyilib ketishi mumkin. Bu hodisalarning qaysi biri bo’lishi, tushayotgan yorug’lik nurining to’lqin uzunligi bilan zarrachalarning o’lchami orasidagi nisbatga bog’liq. Agar dag’al sistemalarda zarrachaning o’lchami yorug’lik nurining to’lqin uzunligidan katta bo’lsa, yorug’lik nuri zarrachaga urilganda undan qaytadi, agar zarrachaning o’lchami nurning to’lqin uzunligidan kichik bo’lsa, u holda nur zarrachaga urilganda yoyiladi.
Dispers sistemalarning rangi ularning disperslik darajasiga bog’liq bo’ladi. Masalan, disperslik darajasi yuqori bo’lgan oltin zollarining rangi ko’pincha qizil va to’q sariq bo’ladi; disperslik darajasi past bo’lgan oltin zollari binafsha va ko’k tuslidir. Disperslik darajasi ortuvi bilan zolning rangi ayni kolloid eritmani xosil qilgan dispers faza moddasining bug’ xolatidagi rangiga yaqinlashadi. Jadvalda kumush zollarining disperslik darajasi va rangi ko’rsatilgan.


Jadval.