Mavzu: Kolloid sistemalarning barqarorligi va koagulyatsiyasi

2. Kolloid sistemalarning koagulyatsiyasi va unga ta`sir etuvchi omillar.

Kolloiod eritma zarrachalarining bir-biri bilan qo`shilib, yiriklashish xodisasi koagulyatsiya (koagullanish) deyiladi. Yiriklashgan zarrachalar og’irlik kuchi ta`sirida eritmaning yuqori qismlaridan past qismlariga cho`ka boshlaydi, nixoyat zarrachalar eritmalardan ajraladi. O`z-o`zicha boradigan koagulyatsiya ancha uzok vaqt davom etadi. Koagulyatsiyani turli vositalar yordamida tezlatish mumkin:

• 
  zolga elektrolit qo`shish;
  
• 
  zolga boshqa kolloid qo`shish;
  
• 
  zolni qizdirish bilan tezlashtiriladi.
  

Elektrolit qo`shilganda vujudga keladigan koagulyatsiyani mukammal o`rganish quyidagi xulosalarga olib keldi.

1. 
   Agar kolloid eritmaga xar qanday elektrolitdan etarli mikdorda qo`shilsa, koagulyatsiya sodir bo`ladi. Koagulyatsiya sodir bo`lganligini bevosita ko`rish mumkin bo`lsa, u ochiq koagulyatsiya, ko`rish mumkin bo`lmasa, yashirin koagulyatsiya deyiladi.
   
2. 
   Ochik koagulyatsiya bo`lishi uchun elektrolit kontsentratsiyasi koagulyatsiya kontsentratsiyasi qiymatidan ortiq bo`lishi kerak, ya`ni elektrolit kontsentratsiyasi koagullanish ostonasi deb atalgan minimal miqdordan oshdi deguncha eritma darxol koagullanadi.
   
3. 
   Koagulyatsiyaga elektrolitning faqat bir ioni sabab bo`ladi. Musbat zaryadli kolloidlar anionlar ta`siridan, manfiy zaryadli kolloidlar esa kationlar ta`siridan koagulyatsiyalanadi.
   
4. 
   Ayni kolloidning koagulyatsiya ostonasi birinchi navbatda koagulyatsiyalanayotgan ion valentligiga bog’liq bo`ladi.
   

Koagulyatsiyalanayotgan ionning valentligi katta bo`lsa, uning koagulyatsiyalash xususiyati xam kuchliroq bo`ladi. Tajriba ko`rsatishicha, agar bir valentli kationning koagulyatsiyalash xussiyati 1 desak, ikki valentli kationniki taxminan 70, uch valentli kationniki esa taxminan 550 bo`ladi. elektrolitning koagulyatsiya kontsentratsiyasi (koagulyatsiya ostonasi) 1 l zolga qo`shilgan elektrolitning millimol’ mikdorlari bilan ifodalanadi.
SHul’tse va Gardi elektrolit ionining valentligi bilan uning koagulyatsiyalash kuchi orasidagi bog’liqlikni aniqladilar. SHul’tse-Gardi koidasi deyiladigan bu bog’liqlik quyidagicha ta`riflanadi:
Koagulyatsiyalovchi ionning valentligi qancha katta bo`lsa, uning koagulyatsiyalash kuchi shuncha ko`p va koagulyatsiya kontsentratsiyasi shuncha kam bo`ladi.
Bu koida takribiy xarakterga ega, chunki ba`zan bir valentli organik asoslar ionlarini koagulyatsiyalash ta`siri 2 valentli ionlarnikidan yuqori bo`lishi mumkin. Bir xil ionlar (masalan, NO₃) bilan birikkan Li, Na, K, Rb, Cs kationlarini manfiy kolloidlarni koagulyatsilash ta`siri quyidagi tartibda o`zgaradi:
Cs⁺ >Rb⁺ >NH⁺ >K⁺ >Na⁺ >Li⁺
Kation bir xil bo`lganda Cl<sup>-</sup>, Br<sup>-</sup>, NO<sub>3</sub><sup>-</sup>, J<sup>-</sup> ionlarini musbat kolloidlarni koagulyatsiyalash ta`siri quyidagi qatorga muvofiq keladi:
Cl^- >, Br^- >, NO^-₃ >, J^-

Bu qatorlar kolloid kimyoda liotrop qatorlar deyiladi.

Dispers sistemalarning agregativ barqarorligi va koagulyatsiyasi xaqidagi xozirgi zamon fizik nazariyasi 1945 yilda B.V.Deryagin va L.D.Landau tomonidan taklif kilindi.
Bu nazariyaga muvofiq dispers faza zarrachalari orasida o`zaro tortishish va itarilish kuchlari ta`sir qiladi.
Ushbu nazariyada kaysi masofadan boshlab itarilish (Vander-Vaal’s molekulyar kuchlar) ta`siri Broun xarakati kuchidan yuqori bo`lishi ko`rsatib berilgan va asoslangan. SHu bilan birga zarrachalar orasida "YOruvchi bosim" deyiladigan aloxida kuchlar ta`sir etishi ko`rsatilgan.


3. Tez koagulyatsiya nazariyasi.
Koagulyatsiya jarayoni, xuddi kimyoviy reaktsiyalar kabi, ma`lum vaqt ichida sodir bo`ladi, shuning uchun kinetik xarakterga ega.
Koagulyatsiya tezligi kolloid sistema zarrachalarining Broun xarakatiga, ularning o`zaro ta`siriga (boshqacha aytganda zarrachalarning o`zaro tortilishi sferasi radiusi kattaligiga va diffuziya koeffitsienti D ga) va sistemadagi zarrachalarning dastlabki kontsentratsiyasi no ga bog’liq.
Koagulyatsiya sodir bo`lishining nazariy jixatdan eng sodda jarayonini quyidagicha tasavvur qilish mumkin: agar ikkita zarracha bir-biri bilan bir marta to`qnashgandayok o`zaro birikib, yirikroq zarracha xosil qilsa, bunday koagulyatsiya tez koagulyatsiya deyiladi va uning tezligi kolloid zarrachalarning Broun xarakati intensivligiga bog’liq bo`ladi, lekin qo`shiladigan koagulyatsiyalovchi elektrolit kontsentratsiyasiga bog’liq bo`lsa, bunday koagulyatsiya sust koagulyatsiya deyiladi. Tez koagulyatsiya nazariyasi 1946 yil M.Smoluxovskiy tomonidan yaratildi.
Smoluxovskiy nazariyasiga muvofiq, kolloid zarrachalar o`rtasida o`zaro itarilish kuchi borligidan bu zarrachalar bir-biri bilan birika olmaydi, lekin ular bir-biriga juda yaqinlashgan paytda bu zarrachalar o`zaro tortishadi. elektrolit qo`shilmagan xolda kolloid zarrachalar bir-biridan xiyla uzoq turganligi sababli, kolloid eritma barqaror bo`ladi.
Kolloid eritmaga elektrolit qo`shilganidan keyin zarrachalar bir-biriga yaqinlashib o`zaro tortisha boshlaydi; buning natijasida kolloid sust koagulyatsiyalanadi. elektrolitdan yana qo`shilsa, koagulyatsiya tezlashib ketadida zarrachalar bir-biri bilan birlasha boshlaydi.
Tez koagulyatsiya tezlik konstantasi - K ni topish uchun quyidagi formuladan foydalanamiz K =2DL

bu erda D-diffuziya konstantasi, L-zarrachalar o`rtasida tortishish kuchlari ta`sir etadigan masofa.

Smoluxovskiy nazariyasi tajribada tekshirib ko`rildi va uning to`g’riligi tasdiqlandi.
Smoluxovskiyning tez koagulyatsiya nazariyasini "sust koagulyatsiyaga" xam qo`llash mumkinligi isbotlandi, biroq bu erda effektiv tuknashuvlar xoscasini xisobga olish kerak. U xolda sust koagulyatsiya tezlik konstantasi quyidagi formuladan topiladi.