7-mavzu. Kolloid kimyo. Dispers sistemalar. Kolloid eritmalarning olinishi va tozalash usullari. Reja

Adsorbtsiya. Suyuqlik va qattiq moddalar sirtidagi adsorbtsiya.
Bir jism sirtida ikkinchi jismning yutilishiga ( yig’ilishiga) adsorbtsiya deyiladi. 1777 yilda italiya olimi F.Fontan pista ko’mir sirtida gazlarning yutilishini kuzatgan. 1785 yili rus olimi T.E.Lovits eritmalarni tozalashda pista ko’mir ishlatganda, ko’mir sirtida eritmaning yutilishini ko’rgan.
Akademik N.D.Zelinskiy pista ko’mirning bu hossasidan foydalanib, protivogaz kashf etadi.
Rus olimi M.S.Svet adsorbtsiya qonunlaridan foydalanib, 1906 yili moddalarning sifat analizi va sof holda ajratib olishda qo’llaniladigan xromatografiya usulini birinchi bo’lib kashf etdi.
Jismning sirtiga yutilgan moddalarni qaytadan chiqarish protsessi desorbtsiya deyiladi.
Adsorbtsiya protsessida moddalarni o’z sirtida yutilgan jismlar adsorbentlar, yutiladigan moddalar esa, adsorbtivlar deyiladi. Yutilgan moddalarni erituvchilar yordamida adsorbentlardan ajratib olish elyutsiya deyiladi.
Bir molekula sirtida ikkinchi molekulaning yutilishi kimyoviy reaktsiyalar tufayli sodir bo’lsa, bunday adsorbtsiya xemosorbtsiya deyiladi. Masalan, kaltsiya oksid sirtida karbonat angidridning yutilishini ko’rish mumkin :
CaO + CO2 = CaCO3
Mis sirtida kislorodning yutilishi:
2Cu + O₂ =2 CuO
Adsorbtsiya hodisasi, asosan kolloid dispers sistemalarda, yani qattiq jism bilan gaz, qattiq jism bilan suyuqlik, suyuqlik bilan gaz va suyuqlik bilan suyuqlik o’rtalarida mavjud bo’lib, bu ikki faza o’rtasidagi zarrachalari tabiatga va ular sirtlarining katta - kichikligiga va energiyasiga bog’liq.
Suyuqliklarda sirt taranglik, asosan, suyuqlikning sirtki qatlamidagi molekulalarda ortiqcha erkin energiya bo’lish xisobiga hosil bo’ladi. SHuning uchun erkin energiya (I) suyuqlikning sirt tarangligi (d) bilan suyuqlik sirtiga (S ) to’g’ri proportsional:
I = d • S
Demak, fazalar orasidagi sirt qancha katta bo’lsa, erkin energiya shuncha ko’payadi.
Bir molekula sirtida ikkinchi molekulaning yutilishi kimyoviy reaktsiyalar tufayli sodir bo‘lsa, bunday adsorbtsiya xemosorbsiya deyiladi. Masalan, kalsiy oksid sirtida karbonat angidridning yutilishini ko‘rish mumkin :
CaO + CO₂ →CaCO₃
Mis sirtida kislorodning yutilishi:
2Cu + O₂→2CuO
Adsorbtsiya xodisasi, asosan kolloid dispers sistemalarda, yani qattiq jism bilan gaz, qattiq jism bilan suyuqlik, suyuqlik bilan gaz va suyuqlik bilan suyuqlik o‘rtalarida mavjud bo‘lib, bu ikki faza o‘rtasidagi zarrachalari tabiatiga va ular sirtlarining katta - kichikligiga va energiyasiga bog‘liq.
Suyuqliklarda sirt taranglik, asosan, suyuqlikning sirtki qatlamidagi molekulalarda ortiqcha erkin energiya bo‘lish xisobiga hosil bo‘ladi. Shuning uchun erkin energiya (I) suyuqlikning sirt tarangligi () bilan suyuqlik sirtiga (S ) to‘g‘ri proportsional:
Kichik konsentrasiyali eritmada erigan modda molekulalarining gidrofob qismi erituvchi sirti ichida joylashadi, gidrofil qismi esa eritma ichida intiladi. Eritmaning konsentrasiyasi ortishi bilan erigan modda molekulalari erituvchi sirtida yonma yon joylashadi. Demak har xil to’yingan eritmalarda eruvchi modda molekulalarining gidrofob qismi erituvchuvning sirtiga nisbatan tik joylashgani uchun ularni katta kichikligini ahamiyati bo’lmaydi va erituvchining sirt tarangligin bir xil darajada kamayadi
Suyuyqlik sirtida moddalarning yig’ilish miqdoriga qarab musbat va manfiy adsorbtsiya bo’ladi.
Musbat adsorbtsiyaga moddalar suyuqlik sirtida to’planishi bilan birga yutiladi va suyuqlikning sirt tarangligini kamaytiradi.
Manfiy adsorbtsiyada moddalar suyuqlik sirtidan siqib chiqariladi, diffuziya yordamida butun suyuqlik xajmiga tarqalib, suyuqlikning sirt tarangligini oshiradi.
Moddalarning musbat va manfiy adsorbtsiyasi moddalarning tirik organizmlarning xujayra membranalari orqali o’tishini osonlashtiradi. Moddalarning musbat va manfiy adsorbtsiyasi modda almashinuv protsessida va o’simliklarda fotosintez protsesslarida katta rol uynaydi.
Bazi moddalar molekulasida ham gidrofil (qutbli) , ham gidrofob (qutblanmagan) gruppa atomlarining bo’lishi ularni suvli eritmalaridagi adsorbtsiyalarning xususiyatini o’zgartiradi va molekulalar difil molekulalar deb ataladi. Masalan, sirka kislota molekulasida CH3 - gruppa gidrofob, COOH - gruppa esa, gidrofil xisoblanadi. Bu molekulaning gidrofil hossasi yuqori bo’lgani uchun,molekulalar adsorbilanib, suvda yaxshi eriydi. Kislotalarning keyingi vakillarida (C₂H₅COOH; C₃H₇COOH va boshqa) molekulaning gidrofob qismi kattalashib, gidrofob hossasi ortib borishi xisobiga suvda eruvchanligi kamayadi va sirt tarangligi ancha pasayadi
Kichik kontsentratsiyali eritmalarda erigan modda molekula-larning gidrofob qismi erituvchining sirti ustida joylashadi, gidrofil qismi esa, eritma ichiga intiladi.
Bir - biri bilan o’zaro aralashmaydigan ikki suyuqlik (biri muxit, ikkinchisi faza ) chayqatilsa, u holda ozroq suyuqlik, tomchilar holatida ko’proq suyuqlikda tarqaladi, bu xodisaga emulsiya deb ataladi.
Qattiq jism sirtida adsorbtsiya. Gaz, bug’ va eritma holatidagi moddalarni yoki ular molekulalari va ionlarini qattiq jism sirtida yutilish protsessiga adsorbtsiya deyiladi.
Har bir qattiq modda (jism) o’ziga xos kristall panja-ralarga ega, ularning bog’lanishi har xil uzunlikda bo’lgani uchun sirtida tortilish kuchi paydo bo’lish hisobiga moddalar yutiladi.
Qattiq jism qancha maydalansa, ularning sirti shuncha qattalashadi.
Gazning yutilish miqdori gaz bosimining kamayishi yoki adsorbentning massasi ortishini hisoblash bilan aniqlanadi.
Adsorbentning 1 ì2 sirtida (S) yutilgan gramm-molekula miqdoriga (x) solishtirma adsorbtsiya (G) deyiladi va quyidagi formula bilan ifodalanadi :
x
G = ¾¾
S
Ayrim adsorbentlar moddalarni yutish bilan birga, ularning parchalanishida katalizatorlik vazifasini o’taydi. Masalan, aktivlangan ko’mir zaharli modda - fosgenning parchalanishida katalizator bo’ladi :
COCI₂ + H₂O= 2HCI + CO₂
Qattiq jism holatidagi adsorbentlar ikki gruppaga bo’linadi:
1. Qutbsiz adsorbent 2. Qutbli adsorbent.
Aktivlangan ko’mir o’z xususiyati bilan uchga bo’linadi:
1. Neytral 2. Kislotali 3. Asosli.
Qattiq jismlar sirtidagi adsorbtsiya protsessi xalq xo’jaligining ko’p tarmoqlarida keng qo’llaniladi.
Tiksotropiya va sinerezis.