Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар
Дисперсті жүйелердің тұрақтылығының түрлерін атаңыз.
Тұрақтылық факторларын сипаттаңыз.
«Ажыратушы қысым» ұғымына анықтама беріңіз.
Ажыратушы қысымды анықтау тәсілдерінің мысалдарын келтіріңіз.
Ажыратушы қысымның құрамшыларына сипаттама беріңіз.
Ажыратушы қысымның молекулалық құрамшысының мәнін түсіндіріңіз.
Ажыратушы қысымның электрстатикалық құрамшысының сипаттаңыз.
ДЛФО теориясының негізгі қағидалары мен шарттарын түсіндіріңіз.
Бөлшектер арасындағы әрекеттесудің потенциалдық энергиясын сипаттаңыз.
17. ДИСПЕРСТІ ЖҮЙЕЛЕРДІҢ ҚҰРЫЛЫМ ТҮЗУІ МЕН ҚҰРЫЛЫМ-МЕХАНИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
17.1. Дисперсті жүйелердегі құрылымдар
Дисперсиялық ортасы сұйық дисперсті жүйеде пайда болатын құрылымның түрі агрегаттық тұрақтылығымен анықталады. Құрылымдар дисперстік фаза бөлшектерінің арасындағы тартылу не тебілу күштеріне байланысты.
Егер тартылу күштері басым болса, бірінші типтегі құрылымдар түзіліп, дисперсті жүйеде фаза бөлшектерінен тұратын үш өлшемді тор (қаңқа) пайда болады. Бөлшектер арасындағы контактілердің саны мен беріктігі құрылымның беріктігін анықтайды. Сонымен қатар, мұндай контактілердің беріктігі бөлшектер арасындағы беттік күштердің балансына тәуелді.
Егер бөлшектердің әрекеттесуі тебісу күштерімен анықталса, дисперстік фазаның белгілі концентрациясында беттік қабаттар (қос электрлік қабаттың диффузиялық бөліктері) айқасып, жүйеде екінші типтегі құрылымдар түзіледі.
Құрылымның реттелу дәрежесі мен бөлшектердің орналасу тығыздығы бөлшектердің пішіні мен өлшеміне және жүйенің полидисперстілігіне тәуелді. Бөлшектері монодисперсті және олар броуныдық қозғалыста болса, мұндай үш өлшемді құрылымның реттілігі жоғары болады. Белгілі жағдайда мұндай жүйелер сұйық кристалды күйге ауысады. Осындай жүйелердегі дисперстік фаза элементтері ретінде қатты бөлшектер (әсіресе, анизотроптық), БАЗ мицеллалары, супрамолекулалар, қатаң тізбекті поимерлердің молекулалары бола алады. Жалпы айтқанда, мұндай жүйелерді лиотроптық сұйық кристалдар деп атайды.
Бірінші типтегі құрылымдардың түзілуі агрегация (коагуляция) процестеріне ұқсас беттік энергияның артық мөлшеріне байланысты және осы энергияның азаюымен өздігінен жүреді. Бөлшектердің әрекеттесуі мен олардың арасында байланыстардың түзілу мүмкіндігі тартылу және тебісу күштерінің тепе-теңдігімен анықталады. Дисперсті жүйелердің тұрақтылық теориясына (ДЛФО теориясына) сәйкес потенциалдық қисықтары (бөлшектердің әрекеттесу энергиясының олардың арақашықтығына тәуелділігі) келесі түрде болуы мүмкін (59-сурет).
Бірінші қисықта жақын энергиялық минимум U1min және потенциалдық тосқауыл ∆E = Umax бар, тосқауылдың биіктігі (10-15)kT шмасынан үлкен. Бөлшектердің орташа кинетикалық энергиясы мұндай тосқауылдан өтуге жеткіліксіз, сондықтан жүйе агрегаттық тұрақты болып қалады. Агрегаттар түзілмей құрылымдар да пайда болмайды. Бірақ белгілі жағдайда мұндай жүйеде екінші типтегі құрылымдар түзілуі мүмкін.
Екінші нұсқада потенциалды қисықта энергиялық тосқауылмен (Umax) қатар екі минимум бар: жақын (U1min) және алыс (U2min). Егер Umax >(10-15)kT және |U2min|>kT болса, бөлшектер арсында дисперсиялық ортаның қабаты қалып, коагуляциялық құрылымдар түзіледі. Потенциалды қисықтардың мұндай түрі үлкен бөлшектердің әрекеттесуіне тән.
Үшінші турдегі қисықтар толығымен энергияның теріс мәндеріне сәйкес, нәтижесінде бөлшектер бір-біріне жақындап, жабысады.
Бөлшектер арасындағы байланыстардың беріктігін олардың жабысуының орташа күшімен сипаттап, агрегаттар немесе кеңістіктік құрылымдар түзілгенде бөлшектер арасындағы контактілерді коагуляциялық, атомдық және фазалық деп бөледі.
Бөлшектер екінші энергиялық минимумда әрекеттескенде олардың арасында коагуляциялық контактілер пайда болады. Коагуляциялық контактілдердің беріктігі . Механикалық бұзылудан кейін коагуляциялық контактілер өздігінен қайта түзіле алады.
Бөлшектер бір-біріне түйісіп, бірінші энергиялық минимумда әрекеттесіетін болса, атомдық контактілер пайда болады. Олардың беріктігі . Атомдық контактілер де қайтымды бұзылады.
Фазалық контактілер бірінші энергиялық минимумда бөлшектер бір-біріне жабысқанда пайда болады. Фазалық контактілердің берікті ең үлкен ( ) және бөлшектердің беріктігімен анықталады. Фазалық контактілер қайтымсыз бұзылады.
Дисперстік фазаның аз концентрациясындағы бөлшектердің әрекеттесу нәтижесінде жеке агрегаттар ғана пайда болып, құрылымдар түзілмейді. Дисперсті жүйелердегі кеңістіктік құрылымдар дисперстік фазаның белгілі концентрациясында түзіледі, оны құрылым түзудің бірінші критикалық концентрациясы (φcr1) деп атайды. φ < φcr1 болғанда, бөлшектердің мөлшері құрылым түзуге жеткіліксіз.
φcr1 мәні бөлшектердің өлшемі мен пішініне, тұрақтандырғышқа, электролиттердің концентрациясы мен табиғатына тәуелді. Құрылым түзгіш қабілеттілікті, яғни аз φcr1 шамаларын жоғары дисперсті жүйелер және анизоторптық пішіндегі бөлшектері бар жүйелер көрсетеді.
П.А.Ребиндердің ұсынуымен бірінші типтегі құрылымдарды коагуляциялық және конденсациялық деп бөледі.
Достарыңызбен бөлісу: |
