§ 3. DISPERS SISTEMALAR. KOLLOID SISTEMALARNING

§ 3. DISPERS SISTEMALAR. KOLLOID SISTEMALARNING
KLASSIFIKATSIYASI
Tayanch so‘z va iboralar: Dispers sistemalarning zarrachalar
o‘lchamiga ko‘ra klassifikatsiyasi, dispers sistemalarning agregat holatiga
ko‘ra sinflanishi. Liofil va liofob kolloid sistemalar.
Kolloid kimyoda ham sistemalarni sinflarga bo‘lishda kolloid
sistemalarning bir necha belgilari asos qilib olinadi. Barcha kolloid sistemalar:
a) dispers faza zarrachalarining katta kichikligiga (disperslik darajasiga); b)
dispers sistemalarning agregat holatiga; v) dispers faza va dispersion muhit
orasida mavjud bo`lgan o`zaro ta`sirlariga qarab bir necha sinfga bo`linadi.
Dispers faza zarrachalarining katta – kichikligiga qarab dispers sistemalarga
ajratiladi.
Disperslikni ulchash uchun quyidagi formuladan foydalaniladi:
a
D
1
bu erda D disperslik, a – dispers faza zarrachasining ko`ndalang kesim
uzunligi, masalan, sferik zarracha uchun a sifatida diametr, kub shaklidagi
zarracha uchun kubning qirrasi olinadi. Zarrachaning o`lchami qancha kichik
bo`lsa, sistemaning disperslik darajasi shuncha katta bo`ladi.
Moddalarning maydalanish darajasini ifodalashning ikkinchi usuli
materialning solishtirma sirti
сол
S
ni ikki formula bilan aniqlashdan iborat:
birinchisi
);
(
1
M
V
S
S
сол
ikkinchisi
);
(
2
кг
m
m
S
S
сол
agar V ning o‘rniga
кг
m
2
(bu
erda m – massa, d - zichlik)ni qo‘ysak
сол
S
l
m
Sd
1
ga ega bo‘lamiz. Bu holda
ham disperslik o‘lchamligi bilan bir xil natija kelib chiqadi. Disperslikni
ifodalashda asosan ikkinchi formula
)
(
m
S
S
сол
qo‘llaniladi; dispers sistemalar
uchun solishtirma sirt 10–10
6
кг
m
2
atrofidagi qiymatlarni tashkil etadi. Agar
17
solishtirma sirtning qiymati 10
3
кг
m
2
dan ortiq bo`lmasa, bunday holda biz dag`al
dispers sistemaga ega bo`lamiz. Bular jumlasiga suspenziya, emulsiya va
kukunlar kiradi.
Kolloid sistamalarda l ning qiymati 10
-7
m atrofida (yoki undan kichik)
bo`lgani
uchun
kolloid
zarrachalarning
solishtirma
sirti
кг
m
S
сол
/
10
2
4
dir: aerozollar uchun ham ana shunday qiymatga egamiz.
V. Ostvald dispers sistemalarni agregat holatiga qarab sinflarga bo`lishni
taklif qiladi. Dispers faza va dispersion muhitning agregat holatiga qarab
dispers sistemalar 9 xil tipda bo`lish mumkin.
1. G – G
4. S - G
7. K – G
2. G – S
5. S - S
8. K – S
3. G – K
6. S - K
9. K – K
Bu erda G – gaz holatidagi modda: S – suyuq modda, K – qattiq modda.
Birinchi o`ringa dispersion muhit, ikkinchi o`ringa esa dispers faza qo`yilgan.
Odatda yuqori disperslikka ega bo`lgan kolloid eritma zol deb ataladi.
Masalan, kumushning kolloid eritmasi kumush zoli, temir(III) – gidroksidning
kolloid eritmasi temir(III) – gidroksid zoli deb ataladi.
Zollarni atashda dispersion muhitni hosil qiluvchi moddaning tabiati asos
qilib olinadi: dispersion muhiti suv bo`lgan zol – gidrozol, dispersion muhiti
organik moddadan iborat zol organozol deyiladi (xususan, alkazol, benzozol
kabi nomlar ham uchrab turadi). Agar dispersion muhitni gaz tashkil etgan
bo`lsa bunday zol aerozol deb ataladi. Tuman va tutun aerozollar jumlasiga
kiradi. Suyuk dispersion muhitga ega bo`lgan zollar liozollar deb ataladi
(grekcha lios – suyuklik so’zidan kelib chiqqan. Suyuqlikning suyuklikdagi
dag’al dispers sistemasi emulsiya qattiq jismning suyu qlikdagi dag’al dispers
sistemasi suspenziya deyiladi.
Dispers sistemalarni ularning agregat holatiga qarab bo’lish turli – tuman
kolloid sistemalarni umumlashtirishda juda qulaylik tug’dirdi. Lekin bu
18
klassifikatsiyaning ham kamchiligi bor, chunki dispers faza zarrachalari
kichiklashib borgan sari turli kolloid sistemalarda dispers fazaning agregat
holatlari orasidagi farq asta – sekin yo`qola boradi.
Shunga ko’ra Zigmondi V. Ostvaldning klassifikatsiyasini o’zgartirish
kerakligini ko’rsatdi. Uning taklifiga muvofiq kolloid sistemalarni sinflarga
ajratishda asos qilib faqat dispersion muhitning agregat holatini olish kerak. U
holda Ostvald taklif etgan 8 ta sinf o’rnini faqat uchta sinf egallaydi. Ulardan
birida dispersion muhit rolini gaz bajarsa, ikkinchida suyuklik va uchinchisida
qattiq modda bajaradi. Endi uchinchi xil klassifikatsiyani qarab chiqamiz.
Dispers faza zarrachalari bilan dispersion muhit zarrachalari orasidagi
bog’lanishga qarab, kolloid sistemalar liofob va liofil kolloidlar degan ikki
gruppaga bo`linadi (bu terminlar grekcha «lio» eritaman, «fobos» qo‘rqinch va
«fileo» yaxshi ko‘raman so`zidan kelib chiqqan). Agar dispersion muhit suv
bo`lsa, liofob, liofil so’zlari o’rnida gidrofob va gidrofil so’zlari ishlatiladi.
Liofob kolloidlarda dispers faza dispersion muhit bilan kuchli
bog’lanmaydi: shu sababli liofob zollarning zarrachalari alohida molekulalardan
iborat bo’lmay balki bir qancha molekulalarning agregatini (uyumini) tashkil
qiladi. Bu sistemalarda kolloid zarrachalarning o’lchamlari dispersion muhit
molekulalarning o’lchamlaridan bir necha marta katta bo’lgani uchun kolloid
zarracha bilan suyuklik orasida chegara sirt paydo bo’ladi. Shu sababli ular ultra
mikrogeterogen va mikrogeterogen sistemalar jumlasiga kiradi. Ma’lum bir
moddani suyuklikka tushurishning o’zi bilangina barqaror liofob zol hosil qilib
bo’lmaydi: buning uchun yana uchinchi modda (ya`ni molekulyar yoki elektrolit
stabilizator) ishtirok etishi lozim.
Liofob kolloidlarga oltin, platina, kumush, oltingugurt zollari, metall
sulfidlarning gidrozollari va shu kabilar kiradi.
Liofil kolloidlarda dispers faza zarrachalari dispersion muhit zarrachalari
bilan kuchli bog’lanadi va ayni suyuklikda mustaqil ravishda (ya`ni hech qanday
uchinchi moddaning ishtirokisiz) eriy oladi. Liofil kolloidlarga oqsil, jelatina,
19
pepsin va molekulyar masalalari juda katta bo‘lgan yuqori molekulyar
moddalarning eritmalari kiradi. P.A. Rebender ta’biricha, termodinamik jihatdan
barqaror kolloid – dispers sistemalarni liofil kolloidlar jumlasiga kiritish kerak.
Ular uchun ΔG≤0. Ular o‘z-o‘zicha disperslanish qobiliyatiga ega.
Termodinamik jihatdan beqaror dispers sistemalarni liofob kolloidlar deb atash
mumkin.
«Liofob», «liofil», «gidrofob», «gidrofil» terminlar dispers faza va
dispersion muhit zarrachalari orasidagi bog’lanishlarni xarakterlash uchun
ishlatilmoqda. Ko‘pchilik olimlar kolloid sistemalarni quyidagicha uch sinfga
bo’lishni tavsiya qiladilar:
1. Haqiqiy kolloidlar (metallarning gidrozollari, metall sulfidlarning
gidrozollari va hokazo).
2. Dag’al dispers sistemalar ( emulsiya, suspenziyalar) va kolloid dispers
sistemalar (aerozollar, yarim kolloidlar va hokazo).
3. Yuqori molekulyar moddalar va ularning eritmalari (oqsillar,
polisaxaridlar, kauchuklar, poliamidlar va hokazo).
Toza real suyukliklarga kelganda bu erda ham geterogenlikdan qochib
qutilib bo’lmaydi, chunki suyuklikda assotsiatlar va suyuklik kristallar
mavjuddir. Shu mulohazalarga qoldirishga G – G sistema ham dispers sistemalar
ro’yxati qoldirishga to’g’ri keladi. Dispers sistemalarning yuqorida aytilgan
barcha tiplar ikkinchi jadvalda keltirilgan (bu jadvalga chin eritmalar kiritgan
emas). Odatda yuqori disperslikka ega bo`lgan kolloid eritma zol deb ataladi.
Masalan, kumushning kolloid eritmasi kumush zoli, temir (3) gidroksidni
kolloid eritmasi temir (3) gidroksid zoli deb ataladi.
Dispers sistemalarning barqarorligiga ta`sir etuvchi omillardan biri dispers
faza zarrachalarining katta-kichikligi yoki disperslik darajasidir. Shuning uchun
barcha dispers sistemalar dispers fazaning disperslik darajasiga qarab uch sinfga
bo’linadi; 1. Dag’al dispers sistemalar (suspenziya, emulsiya, ko’piklar), bu
sistemalarda dispers faza zarrachalarining o’lchami › 10
-4
sm
20
2. Mikrogeterogen sistemalar (juda mayda muallaq moddalar, tutun) bu
sistemalarda dispers faza zarrachalarining o’lchami 10
-4
– 10
-5
sm;
3. Ultramikrogeterogen kolloid sistemalar, ularning zarrachalarining o`lchami
10
-5
– 10
-7
sm (100-1nm) oralig’ida.
Dispers sistemalarda disperslik darajasi tushunchasi mavjud bo’lib u
quyidagicha ifodalanadi: D=1/a; D-disperslik, a-dispers faza zarrachalarining
ko’ndalang kesim uzunligi, masalan sferik zarracha uchun; a-sifatida diametri-d,
kub shakldagi zarracha uchun kubning qirrasi-L olinadi. Zarrachaning o’lchami
qancha kichik bo’lsa sistemaning disperslik darajasi shuncha katta bo‘ladi.
Disperslik darajasini ifodalovchi o’lcham solishtirma sirt – S
sol
quyidagi formula
bilan ifodalanadi ya`ni S
|