Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Коллоидтық жүйелердегі құрылымдардың пайда болуы және ерекшеліктері






А. И. Рабинерсон жә не Г. И. Фуксқ а сә йкес жоғ ары дисперстік жү йелерде тү зілетін қ ұ рылымдарды олардың тығ ыздық тары (бірлік кө лемдегі байланыстар саны) бойынша жіктеуге болады. Бұ л жіктеуге байланысты қ ұ рылымдар кең істіктік (борпылдақ) жә не компактілінген (тығ ыздалғ ан) болып бө лінеді. Бірінші қ ұ рылымдар анизодиаметриялық бө лшектері бар дисперстік жү йелерге сай келеді, екінші қ ұ рылымдар кө біне изодиаметриялық бө лшектері бар жү йелерде пайда болады. Бірінші қ ұ рылымдар ескіру жә не каогуляциялайтын факторлардың ә сері кезінде екіншілеріне айнала алады.

Соң ғ ы кездері П.А. Ребиндер ұ сынғ ан қ ұ рылымдардың жіктелуі кең таралғ ан. П.А. Ребиндерге сә йкес коллоидтық жә не микрогетерогендік жү йелердегі қ ұ рылымдарды каогуляциялық (тиксотропты-қ айтымды) жә не конденсациялы-кристалданғ ан (қ айтымсыз-бұ зылатын) деп бө луге болады.

Каогуляциялық қ ұ рылымдар. Бұ ларғ а ә детте дисперстік жү йелердің агрегаттық тұ рақ тылығ ының тө мендеуінің нә тижесінде пайда болатын қ ұ рылымдар жатады. Шын коагуляцияда, бө лшектер тұ рақ тылық факторын (қ ос электрлік қ абатын, сольваттық қ абыршағ ын жә не т.б.) толығ ымен жоғ алтатын жағ дайда олар комплексті агрегаттар тү зіп, бір-бірімен жабысады. Белгілі мө лшерге жеткенде олар тығ ыз коагулят (немесе коагулюм) тү зеді. Егер жү йенің толық емес астабилизациясы болса, онда тұ рақ тылық факторы бө лшектердің кейбір аудандарынан ғ ана алынады, онда да толық емес, осының нә тижесінде бө лшектер осындай жерлерге жабысып, ілмектерінде дисперсиялық орта бар кең істік тор тү зеді. Бұ л кезде сірненің тү зілуі немесе лиосірненің тү зілуі болады. Сірне тү зілуде алынатын қ ұ рылым 2.1- суретте кө рсетілген.

2.1- сурет. Жеткілікті кү шті астабилизациялану кезінде бө лшектердің арасындағ ы дисперсиялық ортаның қ абаттары олардың жанасу жерлерінде толығ ымен итеріліп шығ арылады. Осығ ан байланысты бө лшектердің бір-бірімен тікелей жанасуы жү зеге асады. Бұ л берігірек, сонымен қ атар нә зік каогуляциялық қ ұ рылымдардың тү зілуіне жауап береді.

Алайда кө біне ә лсіз астабилизация кезінде бө лшектердің арасындағ ы жанасу жерлерінде дисперсиялық ортаның едә уір қ алың қ абаттары қ алып қ ояды.

Бө лшектер арасында жұ қ а сұ йық қ абаттардың қ алуы қ ұ рылымның беріктігін тө мендетеді, бірақ оның есесіне оғ ан пластикалық, кейбір жағ дайларда эластикалық қ асиеттер береді. Бө лшектер арасындағ ы қ абаттар неғ ұ рлым қ алың болса, соғ ұ рлым бө лшектердің ілінісуін тудыратын молекулық кү штердің ә сері тө мен, соғ ұ рлым қ ұ рылымның беріктігі тө мен жә не жү йе сұ йық тә різдес болады.

Сірне тү зілуге бірнеше факторлар ә сер етуі мү мкін. Дисперстік фазаның концентрациясы сірне тү зілу жылдамдығ ына жә не оның беріктігіне қ атты ә сер етеді, себебі сандық концентрацияның ө суімен жү йе кө лемінің бірлігіне сә йкес келетін жанасулар саны жә не жанасулардың тұ рақ талу жылдамдығ ы артады.

Дисперстік фазаның тұ рақ ты концентрациясы кезіндегі бө лшектердің мө лшерінің азаюы да сірне тү зілуге жағ дай жасайды. Сірне тү зілу ү шін бө лшектердің маң ызы зор. Егер бө лшектердің ұ шы бұ рыштары, қ абырғ алары болып, бө лшектер анизодиаметрлі болса лиосірнелерд ің тү зілуі оң айланады. Бұ л жерлерде қ ос электрлік қ абаттар немесе сольваттық қ абыршақ тар аздау дамығ андық тан астабилизацияланғ ан бө лшектердің жабысуы тек осы аймақ тарда ө теді. Сонымен қ атар, қ ұ рылым тү зу ү шін сфералық бө лшектерден тұ ратын дисперстік фазағ а қ арағ анда таяқ ша тә різдес немесе пластинкалы бө лшектері бар дисперстік фаза аз кетеді.

Алынғ ан сірненің тү зілу жылдамдығ ы мен қ асиеттеріне температура едә уір ә сер етеді. Сірне тү зілуі уақ ыты коагуляция уақ ыты секілді себептермен температураны кө тергенде азаяды. Бірақ та температураны кө тергенде броундық қ озғ алыстың қ арқ ындылығ ының ө суінің нә тижесінде лиофобтық сірнелер қ ұ рылымданғ ан сұ йық тық қ а, онан кейін жоғ арырақ температурада, тіпті қ ұ рылымданбағ ан сұ йық тық тарғ а айналуы мү мкін.

Механикалық ә сер, мысалы, араластыру ә детте сірне тү зілуге кедергі жасайды. Алайда кейбір жағ дайларда қ атты анизодиаметрлік бө лшектері бар агрегативті тұ рақ сыз кірнелерден сірне тү зілу уақ ытын, егер де кірнесі бар ыдысты баяу айналдыратын болса, едә уір азайтуғ а болады. Бұ л қ ұ былысты Фрейндлих ашқ ан, оны реопексия (грек сө зінен – қ озғ алыс кезінде сірне тү зілу) деп атайды. Реопекцияның себебін кейбір ғ алымдар ағ у кезінде созылғ ан бө лшектердің параллельді бағ ытталуы олардың арасындағ ы контактілердің тұ рақ талуына жағ дай жасайтындығ ынан деп кө реді, соғ ан байланысты сірне тү зілуге жағ дай жасалынады. Басқ а ғ алымдар реопексияның себебі қ озғ алыс кезінде бө лшектер арасындағ ы жанасулардың тұ рақ талуын тездететін ә лсіз турбуленттілігі бар жү йенің тү зілуінен дейді.

Коагуляциялық қ ұ рылымдардың спецификалық қ асиеттері тиксотропия болып келеді (грек сө зінен – тиксо – жақ ындасу, тропе – бұ рылу, ө згеру) қ андай да бір механикалық ә сердің нә тижесінде қ ұ рылымдардың бұ зылуынан кейін ө зінен-ө зі уақ ыт барысында қ айтадан қ алпына келу қ абілеті. Басқ а сө збен айтқ анда тиксотропия кірненің сірнеге изотермиялық қ айтымды айналу қ абілетін кө рсетеді. Тик сотропияның негізі механикалық ә рекет кезінде бұ зылғ ан байланыстардың броундық қ озғ алыстағ ы бө лшектердің кездейсоқ сә тті соқ тығ ысуларының нә тижесінде қ айтадан қ алыптасуында жатыр. Қ ұ рылымның мұ ндай қ айтадан қ алыптасуы, сонымен қ атар оның беріктігінің ө суі жү йе тек тыныштық та болғ анда ғ ана емес, сондай-ақ бастапқ ы қ ұ рылымның берілген бұ зылу дә режесіне жағ дай жасайтын жылдамдық тан тө мен жылдамдық пен жү йенің ағ уы кезінде болады. Ағ ымның ү лкен жылдамдық пен бір режімнен екінші режімге ауысуы кезінде ә детте, бірақ ә рдайым емес, қ ұ рылымының қ осымша бұ зылуы байқ алады. Бұ л қ ұ рылымның тиімді тұ тқ ырлығ ы мен беріктігін тө мендетеді. Керісінше, ағ ымның тұ рақ талғ ан режимінен тө мен жылдамдығ ы бар ағ ымғ а ауысуы кезінде қ ұ рылымның бірқ атар қ айта қ алыптасуы байқ алады жә не осығ ан сә йкес, жү йенің тиімді тұ тқ ырлығ ы мен беріктігі кө бейеді.

Тиксотропия қ ұ былысы табиғ атта кө п кездеседі. Тиксотропия қ асиеттерді кейбір грунттар (“жү згіштер”) кө рсетеді. Тірі ағ залардың ұ лпаларындағ ы протоплазмаларғ а да тиксотропия тә н. Миозин сірнелерінің қ атты айқ ындалғ ан тиксотропиялық қ асиеттері бар, бұ л тиксотропияның бұ лшық еттер жұ мысындағ ы рө лін кө рсетеді.

Дисперстік жү йелердің тиксотропия кө рсететін қ абілетін техникада кө п қ олданады. Мысалы, мұ най қ ұ бырларын бұ рғ ылау кезінде саз ерітінділерді қ ұ быр арқ ылы ү рлейді – оны қ ұ рамындағ ы майдаланғ ан бұ рғ ылануғ а таулы тектес бө лшектерді кетіру ү шін шаяды. Бұ л ерітінділердің тиксотропты қ асиеттеріне байланысты қ ұ бырлар тектес бө лшектердің тұ нуы жә не бұ рғ ылауды уақ ытша тоқ татқ анда бұ рғ ылау қ ұ ралы болдырмайды.

Тиксотропты жү йелердің басқ а мысалы ретінде практикада қ олданылатын кә дімгі майлы бояуларды алуғ а болады, олар олифтегі минералды пигменттердің қ оспасы. Тиксотропты қ асиеттеріне байланысты оларды тік бетке механикалық араластырудан кейін сұ йық кү йде жағ уғ а болады, бұ л кезде тез орнайтын қ ұ рылымданудың нә тижесінде жағ ылғ ан бояу ағ ып кетпейді. Тиксотропты қ асиеттерді арттыру ү шін бояуларғ а кейде арнайы ү стемелер қ осады, мысалы полиамидтер, бентониттер. Сипаттамалы реологиялық қ асиеттерді, соның ішінде бояулардың тиксотропиясы бар, А. А. Трапезникова ө зінің қ ызметтестерімен бірге деформация жылдамдығ ының кең аралығ ында тұ тқ ырлық ты жә не беріктік шегін анық тауғ а негізделген ә дістермен зерттеген. Олар тиксотропия тұ тас торлардың бұ зылуы мен тү зілуінде ғ ана емес (беріктік тиксотропия), сонымен қ атар бө лшектердің агрегаттарының (тұ тқ ырлық тиксотропия) бұ зылуы мен тү зілуінде де байқ алады.

Тиксотропияғ а қ арама-қ арсы қ ұ былыс – дилатансия қ ұ былысы, ол тө менгі кернеулі ығ ысу кезіндегі жү йенің аз кедергісі, ал жоғ ары кө рнеулі ығ ысумен жоғ арғ ы кедергімен қ арсыласу жағ дайында байқ алады. Дилатансия бө лшектерінің арасында тұ рақ ты жанасу жоқ, ө те концентрленген агрегатты тұ рақ ты суспензияларғ а тә н. 1885 жылы бұ л қ ұ былысты Рейнольдс ашып, оны былай тү сіндірді: жү йенің қ озғ алысы ығ ысудың тек аз кернеулері мен бө лшектердің салыстырмалы орындарының аз ө згерісі кезінде ғ ана іске асады. Ығ ысудың ү лкен кернеулерінде бө лшектердің жергілікті жақ ындауы болады жә не соғ ан сә йкес, ағ уғ а арналғ ан бос кең істік азаяды, нә тижесінде сұ йық тық тың қ озғ алысы қ иындайды немесе тіпті тоқ тап қ алады.

Тиксотропты жү йелерге тактоидтар жә не Шиллер қ абаттары жақ ын келеді. Тактоидтар деп анизодиаметрлік бө лшектердің бір-біріне қ атысты параллельді бағ ытталғ ан орналасуларында айқ ын байқ алатын периодтылық аймақ тары бар дисперсияларды қ арастырады. Бө лшектердің анизотропты бағ ыттау қ ұ былысы Fe(OH)3 кірнелерінде, бірқ атар бейорганикалық жә не органикалық дисперсияларда, сонымен қ атар биоколоидтарда – бактериялар мен вирустардың колонияларында – байқ алынғ ан. Мұ ндай жү йелерде анизотропты аймақ тардың тү зілу себебі дипольдер болып келетін бө лшектерінің арасында ә рекет ететін тартылудың молекулалық кү штері мен тебілудің электростатикалық кү штерінің арасындағ ы тепе-тең дік болып келеді.

Шиллер қ абаттары бірнеше мың ангстрем қ ашық тық та бір-бірінен алыстатылғ ан кө лденең жазық тық тарды орналасқ ан пластинкалы бө лшектерден тұ ратын коллоидты тұ нбалар болып келеді. Шиллер қ абаттарының сипаттамалы қ ұ рылымы зарядталғ ан бө лшектердің тебілісуінің электростатикалық кү штері мен ауырлық кү шінің арақ атынасымен анық талады. Шиллер қ абаттарына жақ ын қ ұ рылымдар басқ а да сыртқ ы ө рістердің – орталық тан тебу, электрлік жә не магниттік - ә серінен де тууы мү мкін.

Периодтық қ ұ рылымдардың иондық атмосфералардың қ абаттасуы кезіндегі электростатикалық тебілу нә тижесінде тү зілетіндігінің дә лелі ретінде электролиттің концентрациясының кө беюі кезіндегі кө ршілес бө лшектердің ара-қ ашық тығ ының заң дылық ты азаюын айтамыз. Периодтық коллоидтық қ ұ рылымдардың сандық теориясын И.Ф. Ефремов жә не С.В. Нерпин дамытқ ан, С.С. Духин бірқ атар жағ дайларын толық тырғ ан. Бұ л кезде ә р бө лшек ө зінің кө ршілерінің ортақ ә рекеттерімен тү зілген потенциалды шұ ң қ ырда орналасқ ан деп қ арстырылады.

Периодтық коллоидтық қ ұ рылымдардың белгілі аналогы сулы ерітінділеріндегі ішкі кристалдық сің уі кезіндегі монтимориллониттік саздың кристалы бола алады. Ішкі кристалдық ісіну кезіндегі шамасы қ алың дығ ы бар кристалдық жазық тық тар ашылып, олардың орталарында сұ йық қ абаттар тү зіледі. Кристалдардың , немесе иондарымен қ анығ уы ісінудің шарты болып келеді. Ө те тө мен концентрацияларда ішкі кристалдық қ абаттар қ алың дық тарғ а жетеді. Барлық қ абаттардың бірдейлігі жү йенің периодтық қ ұ рылымын сақ тап, рентген сә улелерінің дифракциясы арқ ылы қ абаттардың қ алың дық тарын ө лшеуге мү мкіндік береді. Алынғ ан мә ліметтер ДЛФО теориясымен сә йкес келеді. Мұ ндай ісінген кристалл басқ а периодтық қ ұ рылымдардың жақ сы моделі бола алады. О. Г. Усьяров кө рсеткендей, бұ л модельдің кө мегімен жақ ын жә не қ ашық потенциалдық шұ ң қ ырлардың, энергетикалық тосқ ауылдың болуын жә не ісіну заң дылық тарына иондардың валенттілігінің ә серін байқ ауғ а болады.

Коагуляциядан жақ ын потенциалдық шұ ң қ ырында биік тосқ ауылмен қ орғ алғ ан жеткілікті монодисперстік коллоидтық жү йенің концентрациясы жоғ арылай бастаса, онда жақ ындасудың нә тижесінде бө лшектер кө біне квазикристалдық тор тү зеді, кристалдарда олар бір-бірінен бірдей қ ашық тық та орналасқ ан. Жү йенің жоғ ары дисперстілігінде бө лшектердің ө здерінің тепе-тең дікті жағ дайында тербелмелі броундық қ озғ алыс жасайтынын байқ ауғ а болады.

Периодтық коллоидтық қ ұ рылымдарды кө птеген вирустар, бактериялар металдардың монодисперстік кірнелері, ванадийдің бес тотығ ының кірнелері, латекстер тү зе алады.

Периодтық қ ұ рылымдардың тү зілуі жү йе еркін дисперсиялық ортамен шекаралас болғ ан жағ дайда бө лшектердің кө ршілерімен арақ ашық тығ ы қ ашық потенциалды шұ ң қ ырғ а сә йкес келетіндігіне, соғ ан орай сыртқ ы қ ысым ә сер етпейтіндігіне байланысты. Бұ л жағ дайларда электролит қ осқ анда бө лшектер арасы азайып, ал жү йені сұ йылтқ анда кө бейеді.

Сұ йық ортаның кө лемін толығ ымен алатын жә не жан-жағ ынан ауамен бө ліну беті немесе қ абырғ алары арқ ылы шектелген периодтық коллоидтық қ ұ рылымдар жиі кездеседі. Бұ л жағ дайда ә р бө лшек ұ сталынып тұ ратын потенциалды шұ ң қ ырлар кө ршілес бө лшектер қ атысынан тебілу кү штерінің қ осылуының нә тижесінде тү зіледі. Сондық тан сә йкес ара-қ ашық тық тар қ ашық потенциалды шұ ң қ ырлардың абциссасынан кіші болуы мү мкін – жү йе “қ ысылғ ан” кү йде болады. Кө ршілес бө лшектердің арасындағ ы орташа қ ашық тық тар потенциалды тосқ ауылдардың абциссасынан тө мен жағ дайда онан сайын “қ ысу” болғ анда тепе-тең дік бұ зылады, бө лшектердің бір бө лігі жақ ын потенциалды шұ ң қ ырларғ а тигенде жабысып қ алып, қ алғ ан бө лшектер периодтық орналасуын сақ тап қ алуы мү мкін.

Алайда мұ ндай “қ ысылуғ а” дейін де периодтық коллоидтық қ ұ рылым уақ ытша тепе-тең дік кү йде болады. Уақ ыт аралығ ында кез-келген бө лшек квазикристалдық тордың тү йіндеріндегі тепе-тендік ішкі беті орыннан жақ ын потенциалдық шұ ң қ ырғ а секіріп кетеді. Квазикристалдық тордың пайда болғ ан ақ аулары қ айтымсыз кө бейеді жә не «емделмейді». Сонымен, кристалдардан ерекше периодтық коллоидтық қ ұ рылымдар кө біне термодинамикалық тепе-тең дікте емес, кинетикалық тұ рақ ты болады. Басқ а сө збен айтқ анда олардың болуы тепе-тең дік кү йгеайналудың баяулығ ымен байланысты.

Алайда, егер жақ ын минимум болмаса тепе-тең дік периодтық қ ұ рылымның болуын жоқ қ а шығ аруғ а болмайды. Бұ л категорияғ а бірқ атар вирустар жатуы мү мкін, мысалы, темекі мозайкасының вирустары.

Мә селенің қ азіргі жағ дайын жә не периодтық коллоидтық жү йелерді зерттеулерін И. Ф. Ефремов ө з монографиясында жазғ ан.

Коагуляциялық қ ұ рылымдық жү йелердің ә детте аздағ ан беріктігі, белгілі пластикалығ ы, сондай-ақ бірқ атар эластикалығ ы болады. Коагуляциялық қ ұ рылымдардың эластикалық қ асиеттерін П. А. Ребиндерге сә йкес формасының ө згеруімен жү ретін, жү йені қ ұ раушы қ ұ рылымдық элементтердің қ айта бағ ытталуының нә тижесінде болатын жү йенің энтропиясының ө згеруімен тү сіндіруге болады. Мұ ндай қ ұ рылымдық элементтер қ ызметін жеке коллоидтық бө лшектер атқ аруы мү мкін (молекулалық тізбектерінің буындарының ө зара бағ ытталуының ө згеруіне эластикалық деформациясы байланысты болатын жоғ ары молекулалық қ осылыстардан ерекше). Коагуляциялы - қ ұ рылымдық жү йелер сырғ у қ абілетін кө рсететеді, яғ ни кең істіктік тордың айқ ын бұ зылуынсыз болатын маң ызды қ алдық деформациясының ағ у кезіндегі баяу дамитын қ абілеті. Жү йенің жорғ алау қ абілеті ағ удың аз жылдамдық ты аймақ тарында жоғ арғ ы, бірақ ө лшеуге келетін тұ тқ ырлық пен анық талады. Тек жоғ ары жылдамдық тарда ғ ана мұ ндай жү йелерде қ ұ рылымның айтарлық тай бұ зылуы байқ алады, себебі бө лшектер арасындағ ы байланыстар қ айтадан қ алыптасып ү лгірмейді де, бұ зылу жылдамдығ ы қ айта қ алыптасу жалдамдығ ынан кө п болады.

Коагуляциялық қ ұ рылымы бар жү йелерге синерезис қ ұ былысы тә н. Синерезис деп сірненің ілмектеріндегі дисперссиялық ортаның одан бө лінуімен қ атар болатын сірненің мө лшерлерінің ө зінен ө зі кішіреуін қ арастырады. Синерезистің себебі сірне тү зілу кезіндегі қ ұ рылым элементтерінің қ ұ рылымның шеті тығ ыздалғ ан кү йіне сә йкес келмейтін жанасулардың салыстырмалы аз санының тү зілуінде. Жылулық қ озғ алысқ а байланысты бө лшектердің қ айта топтасуының нә тижесінде бұ л жанасулардың саны кө бейеді де, сірненің сығ ылуына жә не одан дисперсиялық ортаның престелуіне ә келеді. 2.2-суретте синерезис қ ұ былысының сұ лбасы берілген. Онда кө руге болатындай сірне тү зетін таяқ ша тә різдес бө лшектредің саны бұ рынғ ыдай қ алады, бірақ синерезистен кейін олардың жанасу нү ктелерінің саны кө бейеді.

Сурет.

 

Синерезиске каогуляцияғ а жағ дай жасайтын барлық факторлар жақ сы ә сер етеді, нақ тырақ айтсақ, электролиттің концентрациясының ө суі, температураның кө терілуі, жү йеге десольваттаушы агенттердің енгізілуі жә не т.б. Коагуляциялық қ ұ рылымның элементтерінің қ озғ алғ ыштығ ы мен иілгіштігі де синерезиске жағ дай жасайды. Сондық тан айтарлық тай синерезис иілгіш молекулалардан тұ ратын жоғ ары молекулалық қ осылыстардың тоң азыт-паларында байқ алады.

Кептіру арқ ылы дисперсиялық ортасы кетірілген коагуляциялы- қ ұ рылымдық жү йелердің кез келген дең гейде бұ л ортаны, онымен жанасқ анда, жұ тып алатын қ абілеті бар. Ортаның қ ұ рғ ақ сірнемен-ксеросірнемен (грекше ксерос -қ ұ рғ ақ) жұ тылуы қ арапайым капиллярлы жұ тылумен байланысты болуы мү мкін, сондай-ақ сыналық қ ысымның тууы жә не тү зілген арақ ашық тық тардың ортамен толтырылуымен де байланысты. Соң ғ ы жағ дайда ксерогельдің ісінуі туралы сө з болады. Ісіну синерезис қ ұ былысына кері ү деріс екені белгілі. Алайда, лиофобтық жү йелердің кең істіктік қ ұ рылымының тү зілуінен жанасу жерлері берік тұ рақ талады, лиофобтық ксеросірнелер салыстырмалы аз ісінеді. Керісінше, жоғ ары молекулалы заттардың тоң азытпалары ө те қ атты ісінеді. Ортаның қ ұ рғ ақ сірнемен немесе шекті берік коагуляциялық қ ұ рылымымен жұ тылуы пластификацияғ а ә келеді, яғ ни берілген дененің пластикалық жә не эластикалық қ асиеттерінің ө суімен жү ретін беріктіктің кү рт азаюына ә келеді.

Синерезис жә не ісіну қ ұ былыстары толығ ырақ Ү МҚ ерітінділерінің қ асиетерімен кейінірек қ арастырылады.

Конденсациялы-кристаллизациялық қ ұ рылымдар. Бұ л типке бө лшектер арасындағ ы байланыстар химиялық кү штердің арқ асында тү зілген қ ұ рылымдар жатады. Бұ л қ ұ рылымдар бө лшектер арасындағ ы берік химиялық байланыстардың тү зілуі (конденсациялық қ ұ рылымдар) немесе жаң а фазаның кристалдануы кезінде кристалдардың ө суі (кристализациялық қ ұ рылымдар) нә тижесінде пайда болады.

Бө лшектердің арасында осындай сипатты байланыстары бар қ ұ рылымдар тиксотропия, пластикалық жә не эластикалық қ асиеттер кө рсете алмайды, керісінше серпімді-морттық қ асиеттер кө рсетуі тиіс. Олардың беріктігі коагуляциялық қ ұ рылымдардың беріктігінен едә уір жоғ ары болады. Мұ ндай қ ұ рылымдары бар жү йелерде байқ алатындай дә режеде синерезис болмайды немесе ісіне алмайды.

Типтік конденсациялық қ ұ рылым кремний қ ышқ ылының сірнесі бола алады. Кристалдық қ ұ рылым тү зілудің цемент, гипс немесе ә ктас негізіндегі қ ұ рылыстық материалдардағ ы минералды заттардың қ атаюында маң ызы зор.

Байланыстардың тү зілуіне, сонымен қ атар осы қ ұ рылымдардың қ асиеттеріне тү зетін кристалдардың пішіні мен ө лшемін ө згертетін беттік активтік заттардың модифицирлейтін ү стемелерінің жү йеде болуы, сонымен қ атар олардың ө суінің жағ дайлары да қ атты ә сер етеді.

Қ ұ рылымы жоқ, бірақ нағ ыз қ ұ рылымданғ ан жү йелермен ортақ қ асиеті бар дисперстік жү йелерге қ ысқ аша тоқ талып ө тейік. Мұ ндай жү йелерге жоғ ары концентрациялы тұ рақ тандырылғ ан жү згіндер, седиментацияның нә тижесінде тү зілетін тұ нбалар жатады.

Бө лшектері жеткілікті сольватталғ ан агрегатты тұ рақ ты жү згіндерде дисперстік фазаның шекті жоғ ары концентрациясында (бө лшектер ө те жұ қ а сұ йық тық қ абыршақ пен бө лінген кезде) барлық дисперсиялық орта дисперстік фазамен сольватты байланысуы мү мкін. Осының нә тижесінде жү йенің тұ тқ ырлығ ы ө те жоғ ары болады.

Мұ ндай жү йелердің механикалық беріктігін оларғ а бетті - активтік заттарды енгізу арқ ылы кө бейтуге болады, олардың молекулалары бө лшектердің бетінде адсорбцияланып жә не бағ ытталып, Б.В.Дерягин бойынша, шекаралық сольватты қ абаттардың дамуына жә не ә рекеттесуіне жағ дай жасайды.Концентрленген жү згіндердің механикалық қ асиеттерін оғ ан бө лшектердің бетінде адсорбцияланып, сұ йық ортаның тоң азуын тудыратын жоғ ары молекулалы қ осылыстар қ осып та арттыруғ а болады. Сол уақ ытта қ атаюғ а “активті толық тырғ ыш ” болып келетін дисперстік фазаның бө лшектері жағ дай жасайды.

Дисперстік фазаның бө лшектерінің сольваттық қ абық шасы бар концентрленген жү йелердің механикалық қ асиеттері коагуляциялық жә не конденсациялы - кристализациялық қ ұ рылымдары бар жү йелердің механикалық қ асиеттеріне қ арағ анда едә уір тө мен. Сонымен қ атар, бө лшектердің сольваттық қ абық шаларының тү зілуіне байланысты жү йе пластификацияланып, оның беріктігі тө мендейді жә не онда пластикалы – тұ тқ ырлы қ асиеттер пайда болады, ал кең істіктік қ ұ рылым тү зілсе жү йенің серпімді - морттық қ асиеттері артады.

Седиментациялық тұ рақ сыз жү згіндердің тұ нуы нә тижесінде тұ нбалар тү зілуінің екі жағ дайын қ арастырайық.

1. Агрегаттық тұ рақ сыз жү згіндердің тұ нуы агрегаттардың тү зілуінен тез жү реді, тұ нғ ан тұ нба ү лкен кө лем алады, себебі бө лшектер жақ ындасқ ан кезіндегі кездейсоқ ө зара орналасуын сақ тап қ алады. Жү згіндердің тұ нуынан тү зілген мұ ндай жү йелер қ ұ рылысы мен қ асиеттері жағ ынан жоғ арыда қ арастырғ ан коагуляциялық қ ұ рылымғ а жақ ын болады.

2. Агрегаттық тұ рақ ты жү згіндердің тұ нуы, егер де бө лшектер жеткіліксіз аз болса, баяу жү реді жә не ыдыстың тү бінде тұ нғ ан бө лшектер агрегациясына қ арсы болатын кү штердің ә серінен бір- бірінен бө лініп тұ рады. Осының салдарынан бө лшектер бір- бірінен сырғ анап минималды потенциалды энергиясына сә йкес келтірілген жә не орнық тыруының максималды жинақ ылануымен сипатталатын орынды алады. Бұ лай етіліп алынғ ан тұ нбағ а, егер жеткілікті тығ ыз болса, концентрлі жү згіндерге сай механикалық қ асиеттер тә н болады.

Айтылғ андардан, тұ нбаның кө лемі седиментацияланатын жү згіннің ның агрегатты тұ рақ тылық дә режесінің кө рсеткіші бола алатынын байқ аймыз. Мұ ны келесі мысалдан кө руге болады. Егер 1- ден 5 мкм диаметрлі бө лшектері бар 40 г кварц ұ нтағ ын 25 мл суда араластырсақ, агрегатты тұ рақ ты суспензия тү зеді, оның тұ рақ тылығ ы SiO2 жә не H2O ә рекеттесуінен тү зілген кремний қ ышқ ылының ионизациялауының салдарынан бө лшектердің айналасында гидратты қ абық шалар немесе қ ос электрлік қ абаттардың пайда болуына негізделген. Бұ л жү згінде, 6 сағ ат тұ ндыру кезінде, 54 кө лемдік % кварц кө лемі бар 8.5 мм ғ ана тү зіледі.

Егер кварц ұ нтағ ының сол мө лшерін, қ ос электрлік қ абат пайда болу мү мкіндігі жоқ жә не бө лшектерде сольваттық қ абық шалар тү зе алмайтын тө рт хлорлы кө міртектің сондай кө лемінде таратса агрегатты тұ рақ сыз жү згін алынады. Бұ л жү згінде тұ нба қ абаты ө зінің шекті 53 мм қ алың дығ ына 15 минутта жетеді, ондағ ы кварцтың кө лемдік ү лесі 7 %.

Ақ ырында, 40 г кварцты ұ нтақ ты алдын ала ө лшенген қ ышқ ылдың азғ антай мө лшері қ ұ йылғ ан 25 мл тө ртхлорлы кө мірсутекке салса, жү згіннің тұ нуы кезінде қ айтадан ү лкен тығ ыздығ ы бар тұ нбаның аз мө лшері тү зіледі. Мұ ны олеин қ ышқ ылының молекулалары кварцта полярлы топтармен адсорбцияланып, бө лшектердің беттерін гидрофобтап, оларды тө ртхлорлы кө міртекте агрегатты тұ рақ ты етеді де, тұ нбада бө лшектердің жинақ ы орнық тырылуына жағ дай жасайды.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.