AZƏrbaycan respublikasi təHSİl naziRLİYİ XƏZƏr universiTƏSİ referat

Ya ALLAH
AZƏRBAYCAN RESPUBLİKASI TƏHSİL NAZİRLİYİ
XƏZƏR UNİVERSİTƏSİ
R E F E R A T
İkiqat elektrik təbəqəsinin əmələ gəlmə mexanizmləri. İkiqat elektrik təbəqəsinin quruluşu haqqında nəzəriyyələr. Müxtəlif faktorların elektrokinetik potensiala təsiri.
Fakültə:Təhsil
Fənn: KOLLOİD KİMYASI
Rəhbər: Ph.D. RƏVAN RƏHİMOV
Tələbə:Əliyeva Nailə Xəqani qızı (IV kurs)
İxtisas: Kimya - biologiya
BAKI - 2014
Mündəricat
Elektrokinetik hadisələr ...................................................................................... 3
İkiqat elektrik təbəqəsinin əmələ gəlmə mexanizmi ........................................... 5
İkiqat elektrik mexanizmi təbəqəsinin quruluşu ................................................. 7
Hemhots – Perren nəzəriyyəsi ............................................................................. 8
Qui – Çepmen nəzəriyyəsi .................................................................................. 10
Ştern nəzəriyyəsi ................................................................................................ 13
Elektrokinetik potensiala təsir edən amillər ....................................................... 16
Ədəbiyyat ........................................................................................................... 21
Elektorkinetik hadisələr
Dispers sistemlərdə elektrik yüklü hissəciklərin olması ilk dəfə 1828-ci ildə Moskva Universitetinin professoru F.F.Reyss tərəfindən aparılan iki təcrübə ilə müəyyən olunmuşdur. Birinci təcrübədə o, U şəkilli şüşə borunun dibinə kvars tozu tökərək onu su ilə doldurur (burada kvars tozu məsaməli diafraqma rolunu oynayır). Borunun hər iki qoluna elektrodlar salıb, sistemə sabit cərəyan verdikdə mənfi elektrod (katod) salınan qola suyun səviyyəsinin qalxması, digər qolda isə əksinə, düşməsi müşahidə olunur. Bu qalxma borunun qollarında səviyyələr fərqi müəyyən qiymətə çatana qədər (hidrostatik təzyiqə bərabər olanadək) davam edir. Dövrə açıldıqda isə hər iki qolda mayenin səviyyəsi eyniləşir. Diafraqma olmadığı halda mayenin hərəkəti müşahidə edilmədiyindən, mayenin kvars hissəcikləri ilə kontaktda olaraq yükləndiyi qənaətinə gəlmək olar. Kvars tozu tərpənməz dispers faza kimi nəzərdən keçirilərsə, elektrik sahəsinin təsirindən dispers mühitin hərəkət etdiyi aydın olur. Bu hadisə, yəni sabit elektrik sahəsinin təsiri nəticəsində dispers mühitin yarımkeçirici arakəsmədən birtərəfli hərəkəti elektroosmos adlanır.
İkinci təcrübədə isə Reyss nəm gilə iki şüşə boru keçirir, onlara bir qədər kvars tozu tökərək su ilə doldurur və hər iki boruya elektrodlar salaraq, sistemə cərəyan verir. Bu zaman elektroosmos hadisəsi ilə yanaşı, gil hissəciklərinin əks istiqamətdə, yəni anoda doğru hərəkəti də müşahidə olunur. Belə ki, “ + ” elektrod salınan boruda su bulanır, “ – “ elektrod olan boruda isə şəffaf qalır. Dispers faza hissəciklərinin elektrik sahəsinin təsirindən hərəkət etməsi elektroforez və ya kataforez adlanır.
Reyssin müşahidə etdiyi bu hadisələrdə fazaların bir-birinə nəzərən yerdəyişməsi baş verir. Elektroosmos zamanı dispers fazaya nəzərən, elektroforez zamanı isə dispers faza dispers mühitə nəzərən hərəkətdə olur.
1852 – ci ildə Videmann tərəfindən elektroosmosun miqdarı baxımdan öyrənilməsi üçün bir sıra tədqiqatlar aparılmışdır. O müəyyən etmişdir ki, elektroosmosun həcmi sürəti v digər parametrlərin sabitliyi şəraitində cərəyan şiddəti I ilə mütənasibdir, v/I nisbəti isə diafraqmanın en kəsiyinin sahəsindən və qalınlığdan asılı deyildir.
XIX əsrin ikinci yarısında elektroforezı və elektroosmosa əks olan iki hadisənin olmaı da müəyyən olunmuşdur. 1895 – cu ildə Q.Kvinke mayenin təzyiq altında məsaməli diafraqmadan keçirilməsi (filtrasiyası) zamanı diafraqmanın hər iki tərəfində mayeyə salınmış elektrodlar arasında potensiallar fərqinin yarandığını müşahidə etmişdir (şəkil 1,a). Bu hadisə elektroosmosun əksi olub, axma potensialı və ya Kvinke effekti adlanır. Axma potensialı diafraqmanın qalınlığından, filtrasiya olunan mayenin miqdarından asılı olmayaraq, filtrasıyanın həcmi sürəti ilə mütənasibdir.
1878 – ci ildə isə R.Dorn müəyyən etmişdir ki, mayedə hər hansı hissəciyin, məsələn, suda qum dənələrinin çökməsi zamanı mayenin içərisində müxtəlif hündürlüklərdə yerləşdirilmiş elektrodlar arasında potensiallar ferqi yaranır (şəkil 1,b). Bu hadisə çökmə (sedimentasiya) potensialı və ya Dorn effekti adlanır.
Yuxarıda göstərilən dörd hadisə elektrokinetik hadisələr adlanır. Bu hadisələr zamanı potensiallar fərqi yaradıldıqda fazaların nisbi hərəkəti müşahidə olunur, yaxud da əksinə, fazalrın bir-birinə nəzərən hərəkəti potensiallar fərqi yaradır.
Elektrokinetik hadisələr istər elmi tədqiqatlarda, istərsə də texnikada geniş istifadə olunur. Laboratoriya şəraitində elektroforez hadisəsinə əsasən kolloid hissəciklərin yükü təyin edilir. Elektroforez həmçinin farfor – fayans istehsalında suspenziyalarının və keramik kütlənin hazırlanmasında, metallik səthlər üzərinə qoruyucu və dekorativ təbəqələrin çəkilməsində, radiolampalar üçün aktivləşdirilmiş katodun hazırlanmasında və s. istifadə olunur. Bundan əlavə, elektroforez tibbi praktikada insan orqanizminə müxtəlif dərman vasitələrinin yeridilməsində də tətbiq olunur.
Elektroosmosda isə müxtəlif çöküntülərin tərkibindəki artıq suyun kənarlaşdırılması, su, jelatin və müxtəlif dərman maddələrinin qarışıqlardan təmizlənməsi, qruntun qurudulması, məsaməli maddələrin keyfiyyətini yüksəltmək üçün onlara müəyyən maddə məhlullarının hopdurulmasında və s. istifadə olunur.
İkiqat elektrik təbəqəsinin əmələ gəlmə mexanizmi
Müxtəlif kimyəvi tərkibli iki fazanın ayrılma sərhəddində bir qayda olaraq, yüklü həssəciklərin (ionlar, elektronlar) bir fazadan digərinə keçməsi ilə əlaqədar elektrik yükünün yenidən paylanması baş verir. Bunun nəticəsində fazaların səthində qiymətcə bərabər, işarəcə əks yüklər yaranır və beləliklə, fazaların ayrılma sərhəddində ikiqat elektrik təbəqəsi (İET) əmələ gəlir. Dispers sistemlərin bir çox xassələri, o cümlədən, əvvəlki mövzuda nəzərdən keçirdiyimiz elektrokinetik hadisələr məhz dispers faza hissəciklərinin səthində İET – nin yaranması ilə əlaqədardır.
İET – nin yaranması üç mexanizm üzrə baş verə bilər;
1) Dispers faza hissəciyinin səthində məhlulda olan elektrolitin hər hansı bir ionunun seçici adsorbsiyası. Bu halda dispers faza hissəciyi üzərində o ionlar adsorbsiya olunur ki, onlar hissəciyin kristal qəfəsinə daxil olaraq onun böyüməsində iştirak etsin və ya hissəciyin tərkibində olan əks işarəli ionlarla çətin həll olan birləşmə əmələ gətirsin, ya da kristal qəfəsində uyğun ionu əvəz edərək, kristalla izomorf birləşmə əmələ gətirsin (Fayans – Panet qaydası).
Bu mexanizm üzrə İET – nin yaranmasına misal olaraq AgJ hidrozolunun əmələ gəlməsi reaksiyasını nəzərdən keçirək. Bildiyimiz kimi, AgJ hidrozolu AgNO3 və KJ məhlullarının qarşılıqlı təsirindən alınır;
AgNO3 + KJ → AgJ + KNO3
Mübadilə reaksiyası əsasında zolun alınması zamanı əsas şərt reagentlərdən birinin digərindən artıq miqdarda götürülməsidir. Tutaq ki, KJ izafi miqdardadır. Bu halda reaksiya nəticəsində alınan AgJ kristalları ilə yanaşı məhlulda K+ , NO3- , J- ionları olur. AgJ kristalı üzərində ionların adsorbsiyası prosesi baş verir. Bu halda Fyans – Panet qaydasın əsasən kristal üzərində J- ionu ( potensial təyinedici ion) adsorbsiya olunacaq və nəticədə kristalın səthi mənfi yüklənəcək. Məhlulda olan K+ ionları (əks ionlar) isə elektrostatik qüvvələr hesabına səth tərəfindən cəzb olunacaq və beləliklə, səthdə İET yaranacaq.
2) Dispers faza hissəciklərinin səthindəki molekulların ionlaşması. Bu yolla İET – nin əmələ gəlməsi bərk faza hissəciklərinin səthindəki molekullarının maye dispers mühitdə ionlara dissosiasiyasına əsaslanır. Hissəcik ilə daha zəif əlaqəli ion dispers mühitə keçir, hissəciyin səthində isə onunla daha möhkəm əlaqəli olan ion qalır. Bu yolla, məsələn, silikat turşusunun zollarında İET yaranır. Belə ki, dispers faza hissəciklərinin səthində H2SiO3 molekulları dissosiasıya edir, mütəhərrik H+ ionları maye fazaya keçir, səthdə möhkəm əlaqəli olan SiO32- ionları isə bərk fazaya qalır.
3) Sistemin fazalarını təşkil edən maddələr yükləri mübadilə etmək qabiliyyətinə malik deyildirsə, İET həmsərhəd fazalardakı polyar molekulların oriyentasiyası nəticəsində əmələ gəlir. Bu qaydaya əsasən bir-biri ilə təmasda olan iki fazadan daha böyük dielektrik nüfuzluğun malik olanı müsbət yüklənir. Bu səbəbdən də, qiymətcə böyük dielektrik nüfuzluğuna malik olan su ilə kontaktda olan bütün dissosiasiya etməyə maddələr mənfi yüklənir.
İkiqat elektrik təbəqəsinin quruluşu
Heterogen sistemlərdə fazaların ayrılma sərhəddində ikiqat elektrik təbəqəsinin yarabması fikri Q.Kvinke tərəfindən irəli sürülmüş və daha sonralar bir çox tədqiqatçılar tərəfindən inkişaf etdirilmişdir. İET – nin quruluşunu izah etmək üçün üç nəzəriyyə irəli sürülmüşdür. Bu nəzəriyyələrin təhlilinə keçməzdən əvvəl İET ilə bağlı bəzi ümumi təsəvvürlər qeyd edək.
İET dispers fazanın səthi ilə nəsbətən möhkəm əlaqəli olan müəyyən işarəli ionlardan və fazaların ayrılma səthinin yaxınlığında dispers mühit daxilində olan ekvivalent miqdarda əks işarəli yükə malik ionlardan təşkil olunmuşdur. Dispers faza hissəciyin səthində yerləşib onun yükünü təyin edən ionlara potensialtəyinedici ionlar, məhlulda fazalararası səthə yaxın sahədə yerləşən əks yüklü ionlara isə əks ionlar deyilir.
Bərk və maye fazaların bir-birinə nəzərən hərəkəti zamanı sürüşmə səthi boyunca İET – nin dağılması baş verir. Bu sürüşmə səthində meydana çıxan potensial elektrokinetik potensial (Ϛ) və ya zeta potensial adlanır.
İET ilə bağlı bu anlayışlarla tanış olduqdan sonra, İET – nin quruluşu izah edən nəzəriyyələri nəzərdən keçirək.
Hemhots – Perren nəzəriyyəsi.
İET – nin quruluşu barədə ilk nəzəriyyə 1879-cu ildə Helmholts tərəfindən irəli sürülmüş və daha sonralar Smoluxovski və Perren tərəfindən inkişaf etdirilmişdir. Bu nəzəriyyəyə əsasən İET müstəvi kondensator kimi nəzərdən keçirilirdi. Onun lövhələrindən biri bilavasitə bərk cismin səthi ilə əlaqəli olub, əks yük daşıyan digəri mayenin daxilindədir. Lövhələr bir-birindən molekulun ölçüsü qədər məsafədə yerləşmişdir. Belə İET – də potensial müstəvi kondensatorda olduğu kimi məsafədən asılı olaraq xətti və kəskin surətdə azalır. Səth yükü qs – in qiyməti isə aşağıdakı düsturla müəyyən olunur;
qs =
burada ℇ - kondensatorun lövhələri arasındakı mühitin dielektrik nüfuzluğu, φ0 – dispers faza və məhlul arasında potensiallar fərqi, σ – kondesatorun lövhələri arasındakı məsafədir.
Helmholts – Perren nəzəriyyəsinə əsasən İET – nin quruluşunun sxemi şəkil 2 – də verilmişdir. Şəkildəki ştriklənmiş sahə bərk fazanı, ştrixlənməmiş hissə isə mayeni göstərir. Şəkildə hamçinin bərk cismin səthindən uzaqlaşma məsafəsi olan x – ın artması ilə potensial düşküsü göstərilmişdir. Belə İET – də ümumi potensial sıçrayışı φ ( termodinamiki potensial) bərk faza və məhlul arasında olan potensial sıçrayışına (elektrokinetik potensial) bərabərdir.
İET – nin quruluşu barədə bu nəzəriyyə elektrokinetik hadisələrin bir çox xüsusiyyətlərini izah edə bilmirdi. Nəzəriyyənin çatışmayan cəhətləri aşağıdakılardan ibarətdir. Helmholts – Perren nəzəriyyəsinə əsasən İET – nin qalınlığının molekulyar ölçüdə olduğu qəbul edilirdi. Lakin bu fikrə zidd olaraq müəyyən olunmuşdur ki, bərk və maye fazaların bir-birinə nəzərən hərəkəti zamanı İET – nin dağılma yeri (sürüşmə sərhəddi) həmişə maye fazada və fazalararası sərhəddən daha uzaq məsafədə yerləşir. Artıq qeyd etdiyimiz kimi, Helmholts – Perren nəzəriyyəsinə əsasən Ϛ = φ, ancaq təcrübi olaraq müəyyən olunmuşdur ki, Ϛ < φ . Bundan əlavə, Ϛ = φ olması o deməkdir ki, bu kəmiyyətlərin hər ikisi indifferent elektrolitlərin, yəni dispers fazanın kristal qəfəsinə daxil ola biləcək ionları olmayan elektrolitlərin iştirakından eyni cür asılı olmalıdır. Lakin müəyyən olunmuşdur ki, φ elektrolitlərin iştirakından asılı deyil, Ϛ üçün isə bu asılılıq əhəmiyyətli dərəcədədir.
Qui – Çepmen nəzəriyyəsi.
İET – nin quruluşu barədə digər bir nəzəriyyə bir-birindən asılı olmayaraq 1910-cu ildə Qui, 1913-cü ildə isə Çepmen tərəfindən irəli sürülmüşdür. Bu nəzəriyyəyə əsasən əks ionlar təkcə fazalararası səthdə toplanaraq monoion layı əmələ gətirmirlər, onlar həm də maye fazada, ayrılma sərhəddindən müəyyən məsafədə yayılırlar. İonların bu cür yayılması iki bir-birinə əks faktorla müəyyən olunur. Belə ki, elektrostatik cəzbetmə nəticəsində əks ionlar səthə doğru cəzb olunur, istilik hərəkəti (diffuziya) nəticəsində isə onlar maye fazanın bütün həcmi boyunca yayılmağa çalışırlar. Fazalararası sərhəddən uzaqlaşdıqca elektrik sahəsinin təsiri tədricən zəifləyir və diffuziya nəticəsində əks ionların qatılığı maye fazanın daxilindəki qatılığa yaxınlaşır. Beləliklə, bərk faza ilə əlaqəli əks ionların tarazlıq diffuziya təbəqəsi yaranır. Diffuziya təbəqəsinin bu cür tarazlıq halı dinamik xarakter daşıyır. Digər tərəfdən, bərk səth üzərində adsorbsiya olunmuş potensialtəyinedici ionlarla eyni işarəli olan ionlar elektrik qüvvələri hesabına bərk fazadan itələnərək, mayenin daxilinə keçirlər. Bu göstərilənlər potensialtəyinedici ionlarla əks ionların İET – nin diffuziya təbəqəsində paylanma xarakterini müəyyən edir.
Qui və Çepmenə görə ikiqat elektrik layının quruluşu və layda potensial düşküsü şəkil 3 - də əks olunmuşdur. Göründüyü kimi, potensial düzxətli deyil, əyri üzrə azalır, belə ki, bərk səthin yükünü kompensasiya edən əks ionlar bərabər olaraq paylanmamışdır.
Bərk fazanın yüklənmiş səthi yaxınlığında yerləşən əks ionların sayı fazalrın ayrılma sərhəddindən məhlulun daxilinə doğru məsafənin artması ilə Bolsmanın paylanma qanununa uyğun olaraq azalır, potensialtəyinedici ionların sayı isə bu qanuna əsasən artır. Potensial φx – a bərabər olan hər hansı bir nöqtədə müsbət və mənfi ionların qatılığını c+ = c- = c∞ olacaqdır. Çox da böyük olmayan x məsafəsi üçün isə ;
c+ = c∞ exp( - Fzφx / RT )
c- = c∞ exp( Fzφx / RT )
burada c∞ – φ∞ = 0 halında bərk fazadan sonsuz uzaq məsafədə (məhlulun həcmində) elektrolitin qatılığı, z – ionun valentliyi, F – Faradey ədədi, R – universal qaz sabiti, T– mütləq temperaturdur.
Fzφx – uyğun ion növünün bir molunun məhlulun həcmindən ( φ = 0 halı ) potensialı φx olan nöqtəyə köçürülməsi zamanı görülən elektrik işidir.
x = ∞ olduqda φx = φ∞ = 0 , x = 0 olduqda isə φx = φ0 olur. Yəni, ayrılma sərhəddindən sonsuz uzaq məsafədə potensial sıfra, ayrılma sərhəddində isə səthin ümumi potensial sıçrayışına bərabərdir.
Əks ionların yayılması istilik hərəkəti ilə əlaqəli olduğundan, mütləq sıfır temperaturunda bütün əks ionlar bərk səthin yaxınlığında yerləşməlidirlər. Deməli, Helmholts – Perren nəzəriyyəsi Qui – Çepmen nəzəriyyəsinin xüsusi halıdır.
Qui – Çepmen nəzəriyyəsi də bir sıra çatışmayan cəhətlərə malikdir. Belə ki, ionların ölçüsü nəzərə alanmayır və onlar nöqtəvi yük kimi nəzərdən keçirilirlər. Nəzəriyyəyə əsasən, eyni yüklü müxtəlif ionlar İET – yə eyni dərəcədə təsir göstərərək Ϛ – potensialı azaltmalıdır, əslində isə ionun radiusu böyük olduqca o, Ϛ – potensialı daha çox azaldır. Qui – Çepmen nəzəriyyəsinin digər mənfi cəhəti isə odur ki, o, yenidən yüklənmə , yəni yükünün işarəsi dispers fazanın yükünün işarəsinin əks olan çoxvalentli ionu olan elektrolitin sistemə daxil edilməsi zamanı elektrokinetik potensialın işarəsinin dəyişməsi hadisəsini izah edə bilmir. Və nəhayət, Qui –Çepmen nəzəriyyəsi kifayət qədər duru kolloid məhlullar üçün tətbiq oluna bilsə də, daha qatı məhlullar üçün onun istifadəsi mümkün deyildir.
Nəzəriyyənin müsbət cəhətləri isə Ϛ – potensialın φ0 – potensialın bir hissəsi kimi nəzərdən keçirilməsi və indifferent elektrolitlərin Ϛ – potensiala təsir xarekterinin aydınlaşdırılmasıdır. Bundan əlavə, Qui –Çepmen nəzəriyyəsi fazaların ayrılma sərhəddində yüklərin paylanması ilə ionların məhlulda qatılığı arasındakı asılılığı təyin etməyə imkan vermişdir.
Ştern nəzəriyyəsi
1924-cü ildə Ştern tərəfindən irəli sürülmüş nəzəriyyə Helmholts – Perren və Qui – Çepmen nəzəriyyələrini özündə birləşdirir. Ştern bu nəzəriyyəni irəli sürərkən iki müddəadan çıxış edirdi. Birincisi, o qəbul edirdi ki, ionlar nöqtəvi yüklər deyil, onlar müəyyən ölçüyə malikdirlər və deməli, onların mərkəzləri bərk fazanın səthinə ion radiusunun məsafəsindən yaxın ola bilməzlər. İkincisi isə, Ştern ionların bərk fazanın səthi ilə elektrostatik qarşılıqlı təsirdən əlavə, spesifik adsorbsion təsirdə olduğunu da nəzərə alırdı.
Ştern nəzəriyyəsinə əsasən əks ionların iki təbəqəsi mövcuddur;
1)Adsorbsiya təbəqəsi. Bu təbəqə bərk səth ilə adsorbsion və elektrostatik qüvvələr hesabına əlaqədədir. Bunun nəticəsində əks ionların bir hissəsi səth tərəfindən çox yaxın məsafədə, təxminən 1 – 2 molekul həddində məsafədə tutulub saxlanılan və qalınlığı σ olan müstəvi kondensator əmələ gətirir. Adsorbsiya təbəqəsi daxilində elektrik potensialı müstəvi kondensatorda olduğu kimi kəskin şəkildə, düzxətli olaraq azalır.
2) Diffuziya təbəqəsi. Diffuziya nəticəsində yayılmış əks ionların əmələ gətirdiyi bu təbəqə yalnız elektrostatik qüvvələr hesabın bərk səth ilə əlaqəlidir. İET – nin bu hissəsində potensial tədricən, əyri üzrə azalır.
Şternə görə İET – nin quruluşu və orada elektrik potensialının azalması şəkil 4 də göstərilmişdir. Göründüyü kimi, tam potensial düşküsü φ0 İET – nin diffuziya hissəsində potensial düşküsü φ∞ ilə kondensatorun lövhələri arasındakı potensiallar fərqinin cəmindən ibarətdir.
Maye və bərk fazanın bir-birinə nəzərən sürüşmə sərhəddinə gəlincə, nəzəriyyədə bu məsələ tam aydınlaşdırılmamışdır. Qeyd etmək lazımdır ki, bəzi tədqiqatçılar onun adsorbsiya və diffuziya təbəqələrinin sərhəddi ilə üst – üstə düşdüyünü hesab edirlər. Ümumilikdə götürdükdə isə, sürüşmə sərhəddinin diffuziya təbəqəsində maye fazanın daxilində olduğu qəbul edilir. Şəkildə sürüşmə sərhəddi AB punktir xətti ilə göstərilmişdir.
Ştern nəzəriyyəsinə əsasən sistemə elektrolitlər əlavə edildikdə daha çox sayda əks ion diffuziya təbəqəsindən adsorbsiya təbəqəsinə keçdiyindən, diffuziya təbəqəsi sıxılır və Ϛ – potensial azalır. Durulaşma zamanı isə diffuziya təbəqəsi genişlənir və Ϛ – potensial artır.
Bu nəzəriyyəyə əsasən, İET – də ionların paylanmasına əks ionların təbiəti güclü təsir göstərir. Əgər əks ionlar müxtəlif valentliyə malik olarlarsa, diffuziya təbəqəsinin qalınlığı və adsorbsiya təbəqəsində əks ionların miqdarı, əsasən ionların valentliyi ilə müəyyən olunur və deməli, elektrostatik qüvvələrdən asılıdır. Əks ionların valentliyi böyük olduqca, diffuziya təbəqəsi bir o qədər nazik və Ϛ – potensialı bir o qədər kiçik olur.
Əks ionlar eyni valentliyə malik olarlarsa, İET – nin qalınlığı və diffuziya təbəqəsində əks ionların miqdarı ionların spesifik adsorbsiya qabiliyyəti ilə müəyyən olunur. İonların spesifik adsorbsiya qabiliyyəti isə onların polyarlaşması İET – nin qalınlığının azalmasına gətirib çıxarmalıdır, belə ki, bu zaman bərk faza və induksiya nəticəsində yaranan dipol arasında əlavə adsorbsiya qüvvələri meydana çıxır, həmçinin, ion səthə daha çox yaxınlaşa bilir.
Məlum olduğu kimi, ionların həqiqi radiusunun artması ilə ionların hidratlaşması azalır. Bu isə İET – nin sıxılmasına gətirib çixarmalıdır, belə ki, hidrat örtüyü əks ionlar ilə bərk fazanın səthi arasında elektrostatik qarşılıqlı təsiri azaldır.
Qui – Çepmen nəzəriyyəsindən fərqli olaraq, Ştern nəzəriyyəsi sistemə dispers fazanın yükünün işarəsilə əks işarəli yükə malik çoxvalentli ionların daxil edilməsi zamanı elektrokinetik potensialın işarəsinin dəyişməsi səbəbini izah edə bilir. Nəzəriyyəyə əsasən, belə çoxvalentli ionlar həm güclü elektrostatik qarşılıqlı təsir səbəbindən, həm də yüksək adsorbsiya qabiliyyətinə malik olduqlarından, asanlıqla adsorbsiya təbəqəsinə daxil olurlar. İonlar o qədər çox miqdarda adsorbsiya olnurlar ki, bərk səthin yükünü neytrallaşdırır, hətta onu yenidən əks işarə ilə yüklənirlər. Ştern nəzəriyyəsinin digər müsbət cəhəti isə bu və ya digər elektrolitlərin İET – yə və elektrokinetik potensiala təsirinin bir sıra spesifik xüsusiyyətlərini izah etməsidir. Bununla yanaşı, Ştern nəzəriyyəsi tm mükəmməl deyildir. Belə ki, bu nəzəriyyədə bir sıra şərtiliklər vardır. Məsələn, adsorbsiya potensialının qatılıqdan asılı olmadığı qəbul edilir. Bu isə, z ehtimallıdır. Bundan əlavə, İET – də sürüşmə səthi barədə təsəvvürlər də şərti xaraktr daşıyır.
Elektrokinetik potensiala təsir edən amillər
Elektrokinetik potensial İET – ni xarakterizə edən əsas parametrlərdən biri olub, bütün elektrokinetik hadisələrdə böyük rol oynayır. Bundan əlavə, elektrokinetik potensial zolların əsas davamlılıq faktorlarından biridir. Bu səbəbdən də Ϛ – potensiala təsir göstərən amillərin öyrənilməsi xüsusi əhəmiyyət kəsb edir. Bildiyimi kimi Ϛ – potensialın qiyməti diffuziya təbəqəsinin qalınlığı ilə sıx əlaqədardır. Diffuziya təbəqəsinin qalınlığına təsir edən bütün faktorlar elektrokinetik potensialın dəyişməsinə səbəb olurlar.
Elektrokinetik potensialın qiyməti ilk növbədə məhlulda oln elektrolitlərddən asılı olur. Verilmiş bərk səthə ( dispers faza hissəciyinə ) təsir baxımından elektrolitlər indifferent və qeyri – indifferent olurlar. Indifferent elektrolitin ionları kolloid hissəciyin səthində adsorbsiya olunaraq, onun kristal qəfəsini qurmaq qabiliyyətinə malik deyildirlər. Buna görə də həmin ionlar potensialtəyinedici ola bilməzlər. İndifferent elektrolitlər ümumi potensial sıçrayışı φ0 – ı dəyişdirmirlər. Lakin indifferent elektrolitlərin sistemə əlavə edilməsi ilə əks ionların qatılığı artdığından, diffuziya təbəqəsi sıxılır və nəticədə Ϛ – nın qiyməti azalır.
İndifferent elektrolitlərin sistemə əlavə edilməsi zamanı iki hal ola bilər; 1) elektrolitin ionlarından biri İET – nin əks ionları ilə eynidir; 2) elektrolitin ionlarından heç biri əks ionlarla eyni deyil. Birinci halda, yəni əlavə olunan elektrolitin ionlarından biri əks ionlarla eyni olduqda, elektrolitin qatılığının artması ilə diffuziya təbəqəsinin qalınlığı azalır. Bu, diffuziya təbəqəsində olan əks ionların adsorbsiya təqəbəsinə keçməsi ilə əlaqədar baş verir və nəticədə elektrokinetik potensialın qiyməti də kiçilir (şəkil 6). Elektrolitin çox yüksək qatılıqlarında diffuziya təbəqəsindəki bütün əks ionların adsorbsiya təbəqəsinə keçməsi ilə əlaqədar olaraq, artıq diffuziy təbəqəsi mövcud olmur. Bu halda φ0 – ın qiyməti olduğu kimi qalsa da, Ϛ = 0 olur. Elektrokinetik potensialın qiymətinin sıfra bərabər olduğu hal izoelektrik hal adlanır. İzoelektrik halda kolloid hissəciklər artıq potensiallar fərqinin təsiri altında hərəkət etmirlər, elektroforezin sürəti sıfra bərabər olur. İzoelektrik halında zolun davamlılığı ən aşağı və o, asanlıqla koaqulyasiyaya uğrayır. Qeyd etmək lazımdır ki, Ϛ = 0 olması səthdə yükün olmaması demək deyildir. Bu halda hissəciyin səthində potenialtəyinedici ionlar qalır, lakin onlar əks ionlarla tamamilə kompensasiya olunmuş olur.
İkinci halda isə, birincidən fərqli olaraq, kolloid hissəciyin əks ionları əlavə olunan elektrolitin ekvivalent miqdarda eyni işarəli ionları ilə əvəz olunur. Əgər səth ilə spesifik adsorbsion qarşılıqlı təsir baş vermirsə, ionların mübadiləsi onların valentliyi ilə müəyyən olunur. İET – nin əks ionu onunla eyni valentlikli ionla əvəz olunduğu halda bu ionların İET – də qatılıqları nisbəti onların məhlulun daxilindəki qatılıqları nisbətinə bərabər olur. əks ionların valentliyi eyni deyilsə, onda ion mübadiləsini tarazlığı dha yüksək valentliyə malik olan ionun İET – yə daxil olması istiqamətinə yönəlir. Əks ionun yükü nə qədər böyük olarsa, İET bir o qədər çox sıxılır.
İonların spesifik adsorbsiya müşahidə olunduqda isə, ion mübadiləsi mürəkkəbləşir. Bu halda eyni valentliyə malik ionlar İET – yə daxil olmaq qabiliyyətinə görə müəyyən sıralarda yerləşirlər. Bildiyimiz kimi, ionun həqiqi radiusu artdıqca, onun polyarlaşması artır, hidratlaşma dərəcəsi azalır. Ona görə də onlar daha asanlıqla İET – yə daxil olurlar və elektrostatik qarşılıqlı təsirin güclənməsi hesabına bərk səthə daha çox yaxınlaşırlar.
Yüksək adsorbsiya qabiliyyətinə malik çoxvalentli ionlar kolloid hissəciklərin yükünün işarəsini belə dəyişə bilərlər. Başqa sözlə, səthin yenidən yüklənməsi baş verir və Ϛ– potensial işarəsini dəyişir.
İndifferent elektrolitlərdən fərqli olaraq, qeyri – indifferent elektrolitlər dispers fazanın kristal qəfəsinə daxil ola bilən ionlara, yəni potensialtəyinedici ionlara malik olurlar. İET – yə daxil olan bu ionlar φ0 potensialını artırırlar. Lakin sistemə əlavə olunan elektrolitin əks ionla eyni işarəyə malik digər ionlara İET – ni sıxa bilirlər. Qeyri – indifferent elektrolitin kiçik qatılıqlarında potensialtəyinedici ionların təsiri daha güclü olur, yəni φ0 yüksəlir. Sistemə daxil olan ionlar hesabına kristal qəfəsinin böyüməsi başa çatdıqdan sonra isə əks ionlar İET – yə təsiri artır. Buna görə də qeyri – indifferent elektrolitlərin qatılığının yüksəlməsi ilə Ϛ – potensialı əvvəlcə artaraq maksimuma çatır, sonra isə azalır.
Qeyri – indifferent elektrolitlərin İET – yə daxil edilməsi halında da səthin yenidən yüklənməsi baş verə bilər.
Elektrokinetik potensiala təsir göstərən amillərdən biri mühitin pH – dir. Dispers mühitin pH- ı kolloid hissəciklərin Ϛ- potensialına güclü təsir göstərə bilər, çünki hidrogen və hidroksil ionları yüksək adsorbsiyaqabiliyyətinə malikdir. Hidrogen ionlarının radiusu kiçik olduğundan onlar bərk fazanın səthinə çox yaxınlaşa bilir, hidroksil ionları isə böyük dipol momentinə malik olduğu üçün yaxşı adsorbsiya olunur.
Dispers mühitin təbiətinin təsirinə gəldikdə, elektrokinetik hadisələr, uyğun olaraq fazalararası sərhəddə ikiqat elektrik təbəqəsinin mövcudluğu polyar dispers muhitli sistemlər üçün xarakterikdir. Aparılmış çoxsaylı tədqiqatlar göstərir ki, dispers fazanın Ϛ – potensialı həlledicinin polyarlılığının artması ilə artır.
Ϛ – potensialına təsir göstərən digər bir amil dispers sistemin qatılığıdır. Qatılıq azaldıqda, yəni sistemin durulaşması zamanı İET – nin qalınlığı artır və Ϛ – nın qiyməti yüksəlir. Lakin qeyd etmək lazımdır ki, durulaşma zamanı dispers faza hissəciyinin səthindəki potensialtəyinedici ionun desorsiyası da baş verə bilər ki, bu da φ0 potensialının, uyğun olaraq da Ϛ – potensialın azalmasına gətirib çıxarır. Qatılıq artdıqda İET – nin qalınlığı azalır və elektrokinetik potensial kiçilir. Göründüyü kimi, Ϛ – nin qiyməti iki faktordan asılıdır. Onlardan hansının üstünlük təşkil etməsindən asılı olaraq, Ϛ – nin qiyməti o istiqamətdə dəyişir.
Temperaturun elektrokinetik potensiala təsiri kolloid sistemin qatılığı ilə anolojidir. Temperatur yüksəldikcə əks ionların istilik hərəkətinin intensivliyi də artır ki, bunun nəticəsində İET – nin qatılığı və Ϛ – potensialın qiyməti artır. Temperatur azaldıqda bunun əksi müşahidə olunur.
Ədəbiyyat
Cəfərov Y.İ. “ Fiziki və kolloid kimya ” Bakı.2008.
T.Ağdamski Fiziki və kolloid kimyasının əsasları B.1984
C.İ.Mirzai, V.Q.Muradxanlı “ Kolloid kimya ” Bakı – 2011, 372səh
E.İ.Əhmədov “ Kolloid kimya” Bakı – 2007, 371 səh
Dobiçin və.b. Fiziki və kolloid kimya fakultəsi tələbələri üçün dərslik M.1987
|