Коагуляциялық құрылымдар. Коагуляциялық құрылымдардың негізгі көрсеткіші – дисперстік бөлшектер бір-бірінен жұқа сұйық пленкалар арқылы бөлініп, бір-бірімен коагуляция-лық немесе атомдық контактілер арқылы бірігеді. Коагуляция-лық контактілердің механикалық беріктігі төмен. ДЛФО тео-риясы бойынша, жұқа сұйық пленкалар болғандықтан бөлшектер арасындағы байланыстар әлсіз молекулалық күштер арқылы түзіледі. Нүктелі коагуляциялық контактілердің төмен беріктігі олардың кіші ауданына байланысты.
Коагуляциялық құрылымдар әдетте, бос дисперстік жүйелердің агрегаттық тұрақтылығының бұзылуына және коагуляциясына байланысты. Коагуляциялық құрылымдардың түзілуі мен қасиеттеріне коллоидтық ерітіндідегі бөлшектердің концентрациясы; дисперстік бөлшектердің формасы (түрі); температура; механикалық ықпал (араластыру) әсер етеді.
Осы факторлардың әсерін қарастырайық.
Бөлшектер концентрациясының өсуі коагуляциялық құрылым беріктігінің (Р) артуына әкеледі. Себебі дисперстік бөлшектер арасындағы контактілер саны көбейіп, келесі қатынас орындалады:
, (17.1)
мұндағы - контактілер саны (құрылымның кескін аудан бірлігіндегі), р - жеке контактінің беріктігі.
Гидрофобты жүйелердегі жоғары дисперсті бөлшектер арасындағы контакт беріктігі 10-10 ÷ 10-9 Н аралығында өзгереді.
2. Бөлшектер формасының әсері айтарлықтай, әсіресе бөлшектер таяқша тәрізді болса. Мұндай жағдайда коагуляциялық контактілер бөлшектердің жіңішке шеттерінің арасында түзіледі. Нәтижесінде ұяшықтарында сұйық дисперсиялық орта болатын үш өлшемді құрылым («тор») түзіліп, мұндай коагуляциялық құрылымдар гель деп аталады.
3. Температураның артуымен коагуляция, яғни коагуляциялық құрылымның түзілуі жылдамдайды. Сонымен қатар, температураның артуымен коагуляциялық құрылымның берік-тігі де азаяды, себебі жылулық тербелістердің әсерінен коагуляциялық контактілердің бір бөлігі бұзылып, олардың контактілер саны азаяды.
4. Коагуляциялық құрылымға механикалық әсер көрсетсе, бөлшектер арасындағы контактілер бұзылғандықтан құрылымның беріктігі төмендейді. Жеткілікті қарқындылықпен әсер етсе, құрылым толық бұзылып, жүйе бос дисперстіге айналуы мүмкін: Ол беріктігін жоғалтады, бірақ аққыштық қасиетіне ие болады. Жүктеменің әсерінен қасиеттердің мұндай өзгеруі пасталар мен сазды тау жыныстарына тән.
Коагуляциялық құрылымдардың ерекше қасиеті: Бұзылғаннан кейін және бұзылуға әкелген жүктемені алғаннан кейін құрылым мен оның беріктігі қайта пайда болады. Бұл құбылысты тиксотропия деп атайды. Тиксотропияға кері құбылыс – реопексия сұйықтықтарды араластырғанда байқалады: араластыру барысында ньютондық емес сұйықтықтар қоюланады.
Коагуляциялық құрылымдардың тиксотропиялық қасиеттері көптеген технологиялық процестерде шешуші роль атқарады. Мысалы майлы бояулар жаққан кезде сұйылып, кейін қату керек. Көптеген биологиялық жүйелер (протоплазма, бұлшық еттің талшықтары) үшін тиксотропиялық қасиеттер тән.
Коагуляциялық құрылымдарға тән басқа физика-химиялық қасиетті синерезис, не коллапс деп атайды. Синерезис дегеніміз құрылым ұяшықтарындағы сұйық бөлініп, гель өлшемдерінің өздігінен кішіреюі. Оның термодинамикалық себебі – гельдердің тепе-теңдіксіз күйі. Мұндай күй дисперстік фазаның үлкен ауданымен қатар гель құрылымының борпылдақтығына байланысты. Себебі тығыз құрылымға қарағанда борпылдақта коалесценциялық контактілер саны аз болады. Белгілі жағдайда гельдің көлемі күрт кішірейіп, нәтижесінде тығыз құрылым түзіледі. Гельдер синерезисінің (коллапсының) тағы бір (химиялық) механизмі болуы мүмкін. Мысал ретінде полиакриламидтың гельдерін алайық. Мұндай гельдерді суға енгізсе, зарядталған полиакрил қышқылының түзілуіне әкелетін баяу гидролиз жүреді. Қарсы иондардың электрлік тебісу әсерінен гельдің көлемі ұлғаяды (ісінеді). Суға ацетон қосса, белгілі концентрацияда (~40 %) гельдің көлемі күрт кішірейеді. Бұл жүйедегі гель коллапсының себебі – полимердің ацетондағы нашар ерігіштігі. Полиакрил қышқылының зарядталған сегменттері түзілмей, полимер макромолекулалары арасында тартылу күштері басым болады. Гель суда неғұрлым көбірек болса, бұл эффект соғұрлым күштірек болады.
Достарыңызбен бөлісу: |
