Дисперсті жүйелердің жіктелуі мен түрлері

              «Батыс Қазақстан Медициналық Колледжі»

                                

 

 

                      

 

 

 

 

 

 

 Тақырыбы: «Дисперсті жүйелердің жіктелуі мен түрлері»

 

 

                                         

 

                                               Орындаған: Дүйсен.А.С

                                               Топ: Емдеу ісі-11

                                               Қабылдаған: Боранва.Т.Т                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      

Орал- 2013

 

                                                       Жоспар.

I.  Кіріспе.

II. Негізгі бөлім.

           А) Дисперсті жүйелер.

         Ә) Дисперсті жүйелердің жіктелуі

         Б)Дисперсті жүйелердің негізгі түрлері

III.Қорытынды.

IV.Пайдаланған  әдебиеттер

 

                                             Кіріспе.

 

Дисперсті жүйе - газ, сұйық не қатты ортада біркелкі таралған көптеген ұсақ бөлшектерден тұратын жүйелер.

 

Дисперсті фаза – ұнтақталған ұсақ бөлшектер.

 

Дисперсті орта-дисперсті фаза бөлшектерін біркелкі таратушы газ, сұйық, не қатты зат.

 

Коллоидты жүйелер – дисперсті фаза бөлшектерінің ұнтақталу дәрежесі жоғары гетерогенді жүйелер.

Коллоидты лиофобты ерітінді (золь) – кем дегенде үш компоненттен тұратын ультрамикрогетерогенді жүйе.

 

Электрофорез – сыртқы электр өрісі әсерінен дисперсті фазаның зарядталған бөлшектерінің дисперсті ортаға қатысты қозғалуы.

 

Электроосмос – дисперсті ортаның дисперсті фазаға қатысты сыртқы электр өрісінің әсерінен қозғалуы.

Коллоидты ерітінділер табиғатта  кең таралған. Топырақ, май, табиғи сулар, ауа, бұлт, түтін, шаң, көптеген минералдар – бәрі коллоидты жүйелерге жатады. Кез-келген тірі ағзаның құрамына   қоршаған ортамен тығыз байланысты болатын қатты, сұйық және газ тәрізді заттар кіреді. Қанның протоплазмасы әрі сұйық,   әрі қатты заттарға тән қасиеттер көрсетеді. Химиялық тұрғыдан қарағанда, ағзаны күрделі көптеген жүйелердің жиынтығы ретінде қарастыруға болады.

 

                                         Негізгі бөлім

                                 А)Дисперсті жүйелер

 

Дисперсті жүйе- газ, сұйық не қатты ортада біркелкі таралған көптеген ұсақ бөлшектерден тұратын жүйелерді айтады.

Дисперсті жүйелерге, мұнан  басқа, түтікшелі-кеуек денелер (топырақ, тау жыныстары, нығыздалған ұнтақтар, сіңіргіш заттар, катализаторлар т.б.) - да жатады. Дисперсті сөзі латынның «dispersus» - ұнтақталған, майдаланған  сөзінен туындайды. Кез-келген заттың майдалану дәрежесін дисперстілік (Д) шамасымен сипаттаймыз.

Д =  (см-¹)

Демек, дисперстілік – ұнтақталған  бөлшектің диаметрінің немесе көлденең қимасының ұзындығының (а) кері шамасымен  анықталады.

Бөлшектің дисперстілігі  артқан сайын оның меншікті беттік ауданы (S_менш) да артады.

S_менш = ;       немесе       S_m =

S - бөлшектің беттік ауданы, см², м²

m - бөлшек массасы, г, кг

V - бөлшек көлемі, см³, м³

Мысалы куб тәріздес бөлшектер  үшін,

S_менш = =

1-бөлшек қырының ұзындығы.

Барлык дисперсті жүйелерге  тән негізгі екі белгі бар: жоғары дисперстілік (майдалану) және гетерогенділік.

Дисперсті жүйелердің гетерогенділігі  мынадан көрінеді: олар өзара ерімейтін  кем дегенде екі фазадан (дисперсті  фазадан жэне дисперсті ортадан) тұрады.

Дисперсті фаза – ұнтақталған ұсақ бөлшектер. Дисперсті орта-дисперсті фаза бөлшектерін біркелкі таратушы газ, сұйық, не қатты зат.

Дисперсті жүйе түсінігі «коллоидты жүйе» түсінігіне қарағанда кеңірек. Коллоидты жүйелер деп дисперсті фаза бөлшектерінің ұнтақталу дәрежесі жоғары гетерогенді жүйелерді айтады. Академик П.А. Ребиндердің айтуы бойынша, қазіргі коллоидты химияны дисперсті жүйелер мен беттік құбылыстардың физикалық-химиясы деп анықтауға болады. Себебі жоғары дисперстілік заттарға жаңа қасиеттер береді, ерігіштік және жоғары реакциялық қабілет, түс қарқынының артуы, жарықты шашырату т. б.

Бөлшек ұнтақталған сайын  оның ортамен арасындағы беттік бөліну ауданы артады. Бұл коллоидтық жүйелерге  өте үлкен артық мөлшердегі Гиббс энергиясын беріп, оларды термодинамикалық тұрақсыз, реакцияласуға белсенді етеді.

Бұл жүйелерде беттік энергиясының кемуі өздігінен жүретін процестер  өтеді: адсорбция, коагуляция, макрокұрылымдардың түзілуі т.б.

Сонымен коллоидты химия  бөлшектердің ерекше - коллоидты дәрежедегі күйін сипаттайды. Мұнда ірі дисперсті  жүйелер (суспензия, эмульсия т.б.) де зерттеледі.

Дисперсті жүйелерді әртүрлі белгілеріне байланысты жіктейміз:

 

А.  Бөлшек өлшеміне байланысты жіктеу.

Бөлшектердің ұнтақталу  дәрежесіне (дисперстілігі) байланысты дисперсті жүйелерді 3 топқа бөлеміз:

1. Ірі дисперсті жүйелер  (жүзінділер,  суспензия,  эмульсия, ұнтақтар), бөлшектер радиустары 10^-2 – 10^-5 см.
2. Коллоидтық - дисперсті жүйелер (зольдер), бөлшектер радиустары 10^-5 -10^-7 см.
3. Молекулалық-иондық ерітінділер, бөлшектер радиустары 10^-8 -10^-10 см.

Адам қанының эритроциттері (0,7*10^-7), ішек таяқшалары (0,3*10^-7), тұмау вирусы (1*10^-7), алтын золі (1*10^-8), коллоидты дисперсті жүйелерге жатады.

Б. Фазалардың агрегаттық күйлері бойынша жіктеу

Дисперсті жүйелерді агрегаттық күйлері бойынша 8 түрге бөледі.

Дисперсті жүйені белгілегенде, алдымен дисперсті  фаза, сонан соң, бөлшек сызық арқылы дисперсті орта жазылады.

 

В. Дисперсті фаза бөлшектері арасындағы өзара әрекеттесулерге  байланысты дисперсті жүйелер екіге бөлінеді:

1. Еркін дисперсті жүйелер, дисперсті фаза бөлшектері өзара байланыспаған, олар өзара тәуелсіз қозғалады (лиозольдер, аэрозольдер, суспензиялар, эмульсиялар).
2. Байланған дисперсті жүйелер: Фазалардың біреуі құрылымды байланған, еркін қозғалмайды. Оларға гельдер, ұйымалар, көбіктер,    түтікшелі-кеуек   денелер, қатты ерітінділер жатады.

Г. Дисперсті фаза мен дисперсті  ортаның өзара әрекеттесуі бойынша.

Дисперсті жүйе фазаларының  өзара әрекеттесуі дегеніміз сольватация (гидратация) процестері, яғни дисперсті фаза бөлшектерінің жанында дисперсті орта молекулаларының сольватты (гидратты) қабықшаларының түзілуі. Фазалардың молекулааралық әрекеттесуінің қарқыны бойынша дисперсті жүйелерді 2-ге бөледі:

1. Лиофильді   (гидрофильді)   жүйелер – дисперсті   фаза   мен дисперсті орта бөлшектері арасында әрекеттесулер өте жоғары.
2. Лиофобты      (гидрофобты) – екі      фаза      арасындағы молекула-аралық әрекеттесулер нашар өтеді.

Лиофильді жүйелерде фазалар  арасындағы молекулалық әрекеттесу жоғары, сондықтан олардың бөліну қабаттарындағы беттік керілу өте аз. Лиофильді дисперсті жүйелер  өздігінен дисперстілеу арқылы түзіледі. Олар термодинамикалық тұрақты жүйелер, себебі дисперсті фаза сыртындағы сольватты  қабаттар Гиббс энергиясының ∆G артуына  мүмкіндік бермейді. Мұндай жүйелердің мысалдары: кейбір саздар мен беттік-активті  заттар (БАЗ) дисперсиялары, жоғары молекулалық  қосылыстар (ЖМҚ) ерітінділері.

Лиофобты зольдердің бөлшектері қиын еритін заттардан түзіледі,   олардың   дисперсті   ортаға   ынтықтылығы   өте   төмен. Бөлшектері нашар сольваттанған.

Мұндай типті жүйелерге  кәдімгі коллоидтық ерітінділер  – металл (алтын, күміс т.б.), күміс  галогенидтерінің, мышьяк сульфидінің  т.б. зольдері жатады. Лиофобты зольдерде  фазааралық беттік керілу өте үлкен, сондықтан жүйеде дисперсті фаза бөлшектерінің өздігінен іріленуі байқалады. Беттік бос энергия (∆G) артық  болғандықтан олар термодинамикалық тұрақсыз, олардың агрегатты тұрақтылығы  уақытша.

 

Коллоидты лиофобты ерітінді (золь) – кем дегенде үш компоненттен тұратын ультрамикрогетерогенді жүйе. Олар: дисперсті фаза, дисперсті орта және стабилизатор (тұрақтандырғыш), соңғысы фазалардың бөліну қабатында адсорбцияланып, дисперсті фаза бөлшектерінің бірігуіне қарсылық жасайды, қорғаушы қабат түзеді. Термодинамикалық тұрғыдан, стабилизатор фазалар шекарасында сіңіп, фазааралық беттік керілуді кемітеді, тепе-теңдіктегі коллоидты жүйені түзеді.

 

                   

                       Ә)Дисперсті жүйелердің жіктелуі

 

 

Дисперсті жүйе – екі   немесе   оданда көп фазадан   тұратын, оның  бірі жоғары дисперсті және дисперсті жүйеде    майда бөлшек ретінде таралған екі фаза аралығында дамыған гетерогенді жүйе. Бөлшектердің   өлшемі қысқарған сайын дисперсті фаза бетіндегі фаза бөлімі үлкейеді. Осылайша дисперсті жүйе ұғымы барлық өлшемдегі бөлшектермен микроскопиялық өлшемдерге дейін біріктіретін жүйе болып табылады.

Дисперстік  гетерогенді  жүйенің сипаттамасы.Дисперсті  жүйеге деген қызығушылық олардың  табиғатта да техникада да кездесуінде; тау жыныстары, грунттар және тұмандар мен аспан, жаңбыр мен қар, космостық  шаң, тірі организмдердің ұлпалары және қазіргі таңдағы көптеген материалдар  да полимерлі материалдар, бетондар  дисперсті жүйе болып табылады.

Дисперсті жүйелердің жіктелуі. Дисперсті жүйелер бірнеше топқа  бөлініп жіктеледі. Оның  ең қарапайымы дисперстілігіне байланысты 3 топқа бөлінеді.Олар жоғарыдисперсті немесе ультрамикрогетерогенді, бұл топтағылардың   өлшемі   10   нен 10 м, микрогетерогенді олардың өлшемі  10 нан 10 м және ірідисперсті олар 10 жоғары.

Дисперсті жүйелер  агрегаттық күйіне байланысты қатты (Т), сұйық (Ж), газ(Г)  болып 3 топқа бөлінеді. Газ газда қарапайым жағдайда гомогенді жүйе түзеді.Тек ерекше жағдайда ғана мысалы, космостық аймақта газ газда флуктуация тығыздығы мүмкін.

Қиын балқитын бейметалдармен силикатты материалдар технологиясында  қатты  мен   сұйық  жоғары концентрациялы  дисперсті фаза көбірек кездеседі мысалы, суспензия, паста. Сұйық  пен сұйық эмульсия. Суспензия әр өнеркәсіпте әртүрлі атқа ие, тұтастырғыш   материалдар технологиясында шламдар, отқатөзімді керамика технологиясында шликерлер,   бейорганикалық заттар технологиясында  пульпалар.  Қатып қалған цемент тасының және цемент қамырының құрылысымен     қасиеттері  егер цемент қамырын 25-40 % цемент  ұнтағымен суды    мұқият араластыру     нәтижесінде  алса онда цемент қамырын паста деп атайды.Цементтердің физикалық және     механикалық қасиеті   тығыздық пен көлемдік   масса. Портландцемент тығыздығы химиялық  және физикалық қасиеттерге   сонымен қатар әртүрлә   қоспаларға  байланысты  3 -3.2 г\см  аралықта   болады.  Кәдімгі   портландцементке  қарағанда шлакты және пуцоландыцементтердің тығыздығы төмен   2.7- 2.9 г\см болады.Тығыздық пен көлемдік масс  ада байланысады.Көлемдік   масса болпылдаған және    тығыздалған күйде болады. Портландцементтің себілген көлемдің   массасы борпылдаған  күйде 900- 1000 ал тығыздалған   күйде 1400-1700кг\м Қамырдың ұстасуы тұтастырғыш заттар мен цементтер   ұстасу мерзімімен  сипатталуы керек. Қамырдың бастапқы және аяқталу ұстасу мерзімін белгілейді.

 

Молекулардың  интенсивтілігі   фазалар арасында дисперсті жүйе лиофильді және лиофобты (грек. «лиос» сұйық, «фило» жақсы көрем, «фобо» жек корем). Сулы дисперсті жүйеде гидрофильді     және гидрофобты деп аталады. Лиофильді жүйеде дисперсті жүйе молекула арасында аз айырмашлыққа     байланысты жақсы араласыды, ал лиофобты жүйеде бұл құбылыс керісінше жүреді.     Майда бөлшектер өздігінен коагулирацияланады немесе коалесцирацияланады.

Дисперсті   жүйе структурасына    байланысты негізгі   топтарға бөлінеді. Бірінші топқа босдисперсті жүйе жатады.Дисперсті фаза бөлшектері бос, бір бірімен байланыспайды және дисперсті ортада өз еркімен броундық  қозғалыс   әсерінен қозғалады.  Бұл топқа лиозолдар, бірнеше суспензия және эмульсия,   аэрозолдар түрлері жатады. Екінші топты   өзара байланысқан дисперсті  жүйе құрайды.Дисперсті   фазаны құрайтын  бөлшектерге гелдер,  пасталар,  порошоктар,  бірнеше   суспензия түрлері   және тағы  басқалар жатады. Структураны   құрайтын   бөлшектер өзара   орын ауыстыруға қабілетсіз және сенімсіз қозғалыс жасауы мүмкін.