O„zbekiston respublikasi oliy va o„rta maxsus ta`lim
Download 4.15 Mb. Pdf ko'rish
|
Физик ва коллид химия. Дарслик
|
Almashinish adsorbsiyasi. Qattiq jismga birinchi navbatda shu jismning
kristallik panjarasi tarkibida bo„lgan ionlar adsorbilanadi. Masalan: ga 252 birinchi bo„lib yoki ionlar adsorbilanadi. Ba`zan adsorbent o„z tarkibidagi ionlardan birini elektrolit ionlariga almashtiradi. Bunga almashtirish adsorbsiyasi deyiladi. Almashtirish adsorbsiyasini masalan, elektrolit eritma adsorbsiyasi natijasida bentonit sirtidagi kationlar K + va Na + hamda boshqa ionlarga almashinadi. Natijada bentonitning disperslik darajasi o„zgaradi. Agar tarkibida bir necha modda aralashmasi bo„lgan eritma qalin adsorbent ustunidan (masalan, adsorbent to„ldirilgan ustundan) o„tkazilsa aralashmadagi har qaysi modda adsorbentning ma`lum qismlariga adsorbilanadi. Natijada adsorbent qavatida bir zona hosil bo„ladi. Bu hodisani rus botanigi Svet 1903 yilda topgan va rangli modda xlorofilni adsorbent ustunidan o„tkazilganda turli rangli zonalar hosil bo„lgan va aralashmaning komponentlari bir–biridan ajratilgan. Bu usul xromatografik adsorbsion usul deyiladi. Ion almashish xromatografiyasida – ion almashish jarayoni permutit va seolit deyilgan noorganik adsorbentlar yordamida amalga oshiriladi. Permutit Na 2 [Al 2 Si 3 O 10 ]∙5H 2 O tarkibli alyumosilikat bo„lib, u kaolin, ortoklaz va soda aralashmasini qizdirib suyuqlantirish natijasida olinadi. Permutit eritmaga tushsa, uning Na ionlari Sa, Mg, Fe kabi ionlar bilan almashinadi. Suvlarni texnikada permutit orqali tozalashadi. Nazorat savollari . 1. Adsorbsiya, absorbsiya, sorbsiya, fizik va kimyoviy adsorbsiya tushunchalarga ta`rif bering. 2. Gaz va bug„lar fizik adsorbsiyalanganda qanday belgilar kuzatiladi? 3. Eritmada musbat yoki manfiy adsorbsiya bo„lganligini qanday bilish mumkin? 4. Sirt taranglik nima va uning o„lchov birligi nima? 5. Sirt taranglikka ta‟siri bo„yicha moddalar qanday turlarga bo„linadi? 6. Qanday moddalar sirt aktiv modda bo„dishi mumkin? 7. Sirt aktivlik nima? 8. Dyukle-Traube qoidasini ta‟riflang va izohlang. 9. Sirt taranglikni aniqlashni qanday usullarini bilasiz? 10. Kogeziya, adgeziya, xo„llanish tushunchalariga ta‟rif bering. 11. Kogeziya ishi qanday omillarga bog„liq va qanday aniqlanadi? 12. Adgeziya ishi qanday omillarga bog„liq va qanday aniqlanadi? 13. Adgezion mustaxkamlik nima va adgeziya ishi bilan qanday munosabatda? 253 14. Xo„llanish darajasi va xo„ddanish burchagi nima? 15. Xo„llanish darajasi bo„yicha moddalar qanday turlarga bo„linadi? Misollar keltiring. 16. Nima uchun simob shisha, yog„och, plastmassa yuzasida yumalash xususiyatiga ega? 17. Sirt aktiv moddalar suyuqlik sirtida va va ikki suyuqlik chegarasida qanday adsorbsiyalanadi? 18. Adsorbsiyani miqdoriy kattaligi nima? 19. Gibbsning fundamental adsorbsion tenglamasini keltirib chiqaring. 20. Gibbs adsorbsiyasi kattaligi bilan eritmaning sirt tarangligi qanday bog„lanishga ega? 21. Adsorbsiya izotermasi nima? 22. Sirt taranglik izotermasi asosida adsorbsiya izotermasi qanday qilib quriladi? 23. Gaz va suyuq moddalrning qattiq jisimga adsorbilanishi qanday usullar bilan aniqlanadi? 24. Eritmaning konsentrasiyasi, sirt tarangliginig kamayishi va adsorbsiya o„rtasida qanday bog„lanish bor? 25. Adsorbsiyalanish muvozanat nimadan iborat? 26. Qattiq jism yuzasida gaz va eritmalarning absorbsiya bo„yicha Freynlix tenglamasini izohlang. 27. Freyndlix formulasi bilan Lengmyur formulasi orasida qanday farq bor? 28. Lengmyur formulasidagi konstantalar qanday aniqlanadi? 28. Polimolekulyar adsorbsion nazariyaning mohiyati nimadan iborat? 29. Kimyoviy adsorbsiyaga misol keltiring. 30. Ion almashinish adsorbsiyasi to„g„risida nima bilasiz? 17. Kolliod sistemalarning elektrokinetik xossalari 17.1. Kolloid zarrachalarning tuzilishi. 17.2. Qo„sh elektr qavatning tuzilishi. Elektrolitlarning qo„sh elektr qavatga ta‟siri. 17.3. Elektrokinetik hodisalar. 17.1. Kolloid zarrachalarning tuzilishi. Geterogen sistema o„zining sirt energiyasining kamaytirishga intilishi natijasida sirt qavatidagi qutubli molekula, ion va elektrolitning harakati ma`lum 254 yo„nalishda o„zgaradi. Ionlar kimyoviy potensiali katta bo„lgan fazadan kimyoviy potensiali kichik bo„lgan fazaga o„tadi, natijada bir-biriga tegib turgan fazalar chegarasida qarama-qarshi ishorali zaryadlar hosil bo„ladi. Shuning uchun potensialiga, zaryadiga va boshqa xossalariga ega bo„lgan qo„sh elektr qavat hosil bo„ladi. Zollarning agregativ turg„unligi ko„pincha qo„sh elektr qavat ionlarining solvatlanishiga bog„liq. Kimyoviy kondensatlanish usuli bilan kumush yodid zolini hosil qilish uchun kumushning biror suvda eriydigan tuzi, masalan kumush nitratning suyultirilgan eritmasiga yodning biror suvda eriydigan tuzi, masalan kaliy yodidning suyultirilgan eritmasini ta‟sir ettirish kerak. Avval aytganimizdek, barqaror kolloid sistema hosil bo„lishi uchun moddalardan birortasi mo„l miqdorda olinishi kerak. Qaysi moddaning mo„l miqdorda olinganligi juda muhim, chunki kolloid zarrachaning tuzilishi va xossalarini ko„p jihatdan aynan shu narsa belgilaydi. Masalan, kumush nitrat mo„l olingan holatni ko„rib chiqamiz. Eritmalar aralashtirilganda ion almashinish reaksiyasi natijasida kumush yodidning mikrozarrachalari hosil bo„ladi: Har bir zarrachada o„nlab, yuzlab, minglab kumush yodid molekulalari agregatlangan bo„ladi. Bu zarrachalar kolloid zarrachaning yadrosini tashkil etadi (17.1 rasm). YAdro sirtiga eritmadagi ionlarning birortasi adsorbsiyalanadi. Binobarin, yadroda qanday elementning atomi bo„lsa, mo„l olingan moddaning ortiqcha miqdordagi shu elementning ionlari adsorbsiyalanadi. Bizning holatda kumush nitrat mo„l olingan, demak kumush ionlari adsorbsiyalanadi. Ularni potensial belgilovchi ionlar deyiladi. Kumush ionlariga bevosita yaqin joyda qarama-qarshi ionlar – nitrat ionlari joylashadi. Ular birgalikda kolloid zarrachaning adsorbsion qavatini hosil qiladi. Nitrat ionlari dispersion muhitning kinetik harakati ta‟sirida bo„lganligi uchun ularning adsorbsion qavatdagi miqdori kumush ionlarinikidan kamroq bo„ladi. YAdro va adsorbsion qavat birgalikda granula deb nomlanadi. Undagi kumush inlarining miqdori musbat bo„lganligi uchun granula, ya‟ni kolloid zarracha musbat zaryadlangan bo„ladi. Nitrat ionlarining qolgan qismi adsorbsion qavatdan uzoqroq sohada kinetik harakatchan holatda joylashadi. Bu qavatni diffuzion qavat deyiladi. YAdro, adsorbsion qavat, diffuzion qavat hammasi birgalikda mitsella deb nomlanadi. Mitsellaning umumiy zaryadi 0 ga teng. Mitsellaning formulasi quyidagicha 255 yoziladi: {[ ] 17.1 rasm. Kumush yodid kolloid eritmasidagi mitsellaning tuzilishi 47 . Xuddi shu kolloid eritmani kaliy yodidni mo„l miqdorda olib hosil qilinsa, mitsella boshqacha tuzilishga ega bo„ladi. Unda potensial belgilovchi ionlar yodid ionlari, qarama-qarshi ionlar kaliy kationlari bo„ladi. Kolloid zarrcha manfiy zaryadga ega bo„ladi: {[ ] Demak, g„ar qanday holatda ham dispers faza zarrachasi sirtida qo„sh elektr qavat – adsorbsion va diffuzion qavat hosil bo„ladi. 17.2. Qo„sh elektr qavatning tuzilishi. Elektrolitlarning qo„sh elektr qavatga ta‟siri. Qo„sh elektr qavat hosil bo„lishi haqidagi tasavvurni dastlab Kvinke ilgari surdi. Qo„sh elektr qavatning tuzilishini birinchi marta Gelmgols va Perren tushuntirib berdilar. Ularning fikricha, qo„sh elektr qavat xuddi yassi kondensator kabi tuzilgan bo„lib, zaryadlar fazalar chegarasida ikkita qarama–qarshi ionlar qatori shaklida joylashadi. Ikki qavatning biri qattiq jism sirtiga bevosita yopishib turadi, ikkinchisi (ya`ni birinchisiga nisbatan qarama–qarshi zaryadli qavat) esa suyuqlik muhitida bo„ladi. Qavatlar orasidagi masofa juda kichik bo„lib, uning qalinligi molekulalarning (yoki solvatlangan ionlarning) radiuslari kattaligiga yaqin bo„ladi. Qattiq faza sirtiga musbat va manfiy ionlar adsorbilanadi. 1913 yilda Gui-Chepmen qo„sh elektr qavat tuzilishi haqida nazariyani 47 go.mail.ru/search_images?fr=main&q=коллоидная%20химия&frm=web 256 yaratdilar. Bu nazariyaga ko„ra qo„sh elektr qavat hosil bo„lishida bir tomondan qarama–qarshi zaryadlarni ikki qavat shaklida yig„ishga intilgan elektrostatik tortishuv kuchi va ikkinchi tomondan ionlarni suyuqlik ichida tarqatuvchi Broun harakat kuchi borligi katta ahamiyatga ega. Gui–Chepmen qo„sh elektr qavat tarkibidagi qarshi ionlar qavati difuz (yoyiq) tuzilishga ega deb faraz qildilar. Bu nazariyaga muvofiq, qattiq faza sirtidagi elektr qavat o„ziga ekvivalent miqdorda eritmadan qarama–qarshi ishorali zrayadlarni tortib olib, monoion qavat hosil qilishga intiladi, lekin suyuqlik ichidagi issiqlik harakati bu ionlarni eritma qismiga tarqatib turadi (17.2 rasm). 17.2 rasm. Kolloid zarracha qo„sh elektr qavatining tuzilishi va potensiali 48 Qo„sh elektr qavatning tuzilishi haqidagi 1924 yilda Shtern taklif qilgan nazariyada Gelmgols-Perren va Gui–Chepmen nazariyalari birlashtiriladi. U quyidagi faraziyalarni ilgari suradi. Birinchidan, har qanday ion o„ziga xos aniq o„lchamga ega. Ikkinchidan, ionlar Van–der–Vaals kuchlari ta`sirida o„ziga xos ravishda – qattiq faza sirtiga adsorbilana oladi. Lekin qarshi ionlar qattiq faza sirtiga ion radiusidan kattaroq masofaga qadar yaqinlasha olmaydi, chunki Van–der–Vaals kuchlari elektrik tabiatga ega 48 K.S. Birdi. Surface and Colloid Chemistry. CRC Press USA, 2009. P. 158. 257 bo„lmaganidan ularning ta`siri masofa kattalashishi bilan tezda susayib ketadi; bu kuchlar sirtdan taxminan 0,1-0,3 nm uzoq masofalarga qadargina o„z ta`sirini ko„rsata oladi. Shtern fikriga muvofiq, qarshi ionlarning faqat bir qismi qattiq faza yaqinida 1-2 molekula radiusiga teng masofada Gelmgols qavatini hosil qiladi. Agar misella elektr maydonga joylashtirilsa, u holda diffuzion qavat kuchsiz bog„langan ionlar elektrodlardan biriga tomon ko„cha boshlaydi, manfiy zaryadlangan zarracha esa boshqa elektrodlarga qarab harakatlanadi. Misella chegarada “uzulgandek” bo„lib adsorbsion va diffuzion qavatlar orasida to„la potensial sakrashini tashkil etuvchisi bo„lgan boshqa potensial aniqlanishi mumkin. Bu potensial elektro-kinetik potensial yoki dzetta-potensial deb ataladi. Demak, suyuqlik qattiq zarrachaga nisbatan yoki zarracha suyuqlikka nisbatan harakat qilganda qo„sh elektr qavatining adsorbsion va diffuzion qavatlari chegarasida hosil bo„ladigan potensial dzetta potensial yoki elektrokinetik potensial deyiladi, u (dzetta) bilan belgilanadi. Kolloid eritmaga qo„shimcha elektrolit qo„shilganda elektrokinetik potensial o„zgaradimi degan savolga to„xtalib o„tamiz. Avval indiferent elektrolitning ta`sirini ko„ramiz. Indiferent elektrolitlarlar tarkibida kolloid zarrachasini kristall panjarasiga ta`sir etuvchi ionlar yo„q. Amaliyotda indinferent elektrolitlar ta`sirida kolloidlarni koagulyasiyai o„rganiladi. Bu elektrolitlar kolloid zarrachaning umumiy potensialiga hech qanday ta`sir ko„rsatmaydi. Elektrokinetik potensialga esa ta‟sir ko„rsatadi. Sistemaga qo„shilgan elektrolitning kolloid zarrachadagi potensial belgilovchi ionlar bilan bir ishorali ioni adsorbsion qavatdagi qarama-qarshi ionlarni kamaytiradi. Bu esa elektrokinetik potensialni biroz oshiradi. Biroq xuddi shu elektrolitning diffuzion qavatdagi onlar bilan bir xil ishorali ionlari elektrokinetik potensialni kamaytiradi. CHunki diffuzion qavatda bir xil zaryadli ionlar miqdorining ortishi ularning bir qismini adsorbsion qavatga o„tishga majbur qiladi. Adsorbsion qavatda potensial belgilovchi va qarama-qarshi ionlarning miqdori bir-biriga yaqinlashadi, bu esa adsorbsion va diffuzion qavatlar chegarasidagi potensiallar farqini kamaytiradi. Elektrolit ionining qay darajada ta‟sir etishligi ko„p jihatdan uning valentligiga bog„liq. Ionning valentligi qancha yuqori bo„lsa, uning ta‟siri shuncha kuchli bo„ladi. Shuning uchun diffuzion qavatdagi ionlar bilan ishorasi bir xil, lekin valentligi yuqoriroq bo„lgan ionlar elektrokinetik potensialni sezilarli kamaytiradi. Umuman har qanday indeferent elektrolitning qo„shilishi eritmadagi ionlar zichligini oshiradi, diffuzion qavatning qalinligini kamaytiradi. 258 Elektrolit etarlicha ko„p miqdorda qo„shilganda diffuzion qavat yo„qoladi. Natijada ξ–potensial no„lga tenglashguncha kamayadi, bu esa sistemani izoelektrik holatiga olib keladi (ya`ni musbat va manfiy zaryadlar tenglashadi). Elektrokinetik potensialga noindiferent elektrolit ta`sirini ko„ramiz. Bunday elektrolitning bitta ioni dispers fazasining kristall panjarasini tuzilishida qatnashadi, bu elektrolitning potensial belgilovchi ioni υ 0 potensialni oshirishi mumkin. Uning yonidagi ion, qarshi ion zaryadi bilan bir xil bo„lgan ion esa ikkilamchi elektr qavatni siqa boshlaydi. Elektrolitning kichik konsentrasiyada ion sirtga ta`sir etib, kristall panjara tuzilib bo„lgandan so„ng, ikkinchi holat yuz beradi. Shuning uchun sistemada noindiferent elektrolitning konsentrasiyasi oshishi bilan ξ–potensial avval oshib, so„ng kamayadi. 17.3. Elektrokinetik hodisalar. Elektrokinetik hodisalar kolloid zarrachalarda qo„sh elektr qavatning va elektrokinetik potensialning mavjudligi tufayli namoyon bo„ladi. Elektrokinetik hodisalarni dastavval Reys tajriba yo„li bilan kuzatgan. Tajriba o„tkazish uchun oddiy loy namunasini olgan. Loyli idishning ikki chetiga shisha naychalar tushirgan (17.3 rasm). 17.3 rasm. Elektrokinetik hodisalar bo„yicha Reys tajribasining sxemasi. Naychalarni yarmigacha suv to„ldirib, ularga elektrodlarni tushirgan. Elektrodlarni domimiy tok manbasiga ulagandan so„ng biroz vaqtdan keyin anod tushirilgan naychadagi suvning loyqalanganligini, katod tushirilgan naychada suv sathi ko„tarilganligini aniqlagan. 259 Tajribadan qanday xulosa chiqariladi? Xuddi elektroliz jarayonida sodir bo„lgani kabi kolloid zarrachalar elektr toki ta‟sirida elektrodlarga harakat qilar ekan. Katod tushirilgan naychadagi suvning loyqalanishi loy zarrachalarning naychaga ko„tarilganligidan dalolat beradi. Bu o„z navbatida loy zarrachalari manfiy zaryadlanganligini bildiradi. Anod tushirilgan naychadagi suv sathining ko„tarilishi sistemaning dispersion muhiti hisoblanadigan suvning anodga siljiganligin bildiradi. Bu o„z navbatida suvda ortiqcha musbat ionlar borligigi bildiradi. SHunday qilib ikkita elektrokinetik hodisa – elektroforez va elektrosmos aniqlandi. Elektroforez – kolloid zarrachalarning tashqi elektr maydon ta`sirida elektrodlarga tomon harakat qilish hodisasidir. Elektrosmos – elektr maydonida suyuq dispersion muhit zarrachalarining dispers faza zarrachalariga nisbatan elektrodlardan biri tomon harakatlanishidir. Download 4.15 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|