№10 БАОӨЖ. Коллоидты жйелерді электркинетикалы асиеттері
 Скачать 101.64 Kb.
|
|
БОӨЖ №10 Коллоидты жүйелердің электркинетикалық қасиеттері Жоспары Электркинетикалық құбылыстар Қос электрлік қабаттың пайда болуы 2.1 Иондарға ыдырау нәтижесінде зарядтардың пайда болуы 2.2 Зарядтардың адсорбция нәтижесінде пайда болуы 3. Қос электрлік қабаттың құрылысы Электр өрісі әсерінен дисперстік фаза дисперстік ортаға қатысты (электрофорез) немесе дисперстік орта дисперстік фазаға (электроосмос) қатысты орын ауыстыруы мүмкін. Егер дисперстік фазаның дисперстік ортаға қатысты орын ауыстыруы электрлік потенциал тудырса, ол седиментация потенциалы деп аталады. Егер дисперстік ортаның дисперстік фазаға қатысты орын ауыстыруы патенциал тудырса, ол ағу потенциалы деп аталады. Электроосмос немесе электрофорез кезіндегі электрокинетикалық потенциал шамасын Гельмгольц – Смолуховский теңдеуі бойынша есептейд:  немесе  мұндағы: – орта тұтқырлығы;  – фазалар қозғалысының сызықтық жылдамдығы; Е – электр өрісінің кернеулігі; – ортаның меншікті электр өткізгіштігі;  – ортаның қозғалысының көлемдік жылдамдығы; І – ток күші. тәрізді.Мысал №1. Келесі электроосмос берілгені бойынша сулы ерітінді – кезекті шыны мембрана шекарасындағы электрокинетикалық патенциалды есептеңіз. Тоқ күші  , 60 с ішінде 0,63 мл ерітінді орын ауыстырады, дисперстік орта тұтқырлығы  , ортаның салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі  . Дисперстік ортамен толтырылған мембрананың кедергісі  , 0,1М  ерітіндісімен толтырылған мембрана кедергісі  , 0,1М ертіндісінің меншікті электр өткізгіштігі  .Шығарылуы. Электрокинетикалық потенциал  Электроосмос кезінде ортаның тасымалдануының көлемдік жылдамдығы  Мембрана кеуектерінде ерітіндінің меншікті электр өткізгіштігі көлемдік электр өткізгіштік  + беттік өткізгіштік  , яғни  . Дисперстік орта бар мембрана электр өткізгіштігі:  мұндағы: k – мембрана тұрақтысы. Егер мембрана толтырылса, ескермеуге болады:   Мысал №3. Керамиканың сүзгі – суда ерітіндісі шекарасындағы электрокинетикалық потенциалды есептеңіз, егер ерітінді  қысыммен аққанда ағу потенциалы  болса. 298К – де ортаның меншікті электр өткізгіштігі  (0,01 М ).  ,  . Шығарылу: Ағу пщтенциалының берілген қысыммен дисперстік жүйе қасиеттерімен байланысы келесі теңдеумен беріледі:   Жарық шашыраудың толқын ұзындығына, бөлшектердің өлшемдеріне тәуелділігі. Жарықтың шашырауы, немесе опалесценция, дифракциялық құбылыс болып табылады, ол түсетін жарық толқын ұзындығынан кіші әртектіліктерден туады (обусловлен неоднородностями). Мұндай әртектіліктер жарықта барлық бағытта шашыратады. Жарықтың шашырау теориясын алғаш Рэлей жасаған. Оның негізінде сфералық диэлектрлі бөлшектері бар жүйенің көлем бірлігі шашыратқан жарықтың үдемелілігін есептейтін теңдеу жатыр. Бөлшектердің өлшемі түскен жарықтың тоқынынан көп кіші болоды:  мұндағы:  – сыну көрсеткіштері функциясы;v – жүйенің уөлем бірлігіндегі бөлшектер концентрациясы; – бөлшек көлемі; – түскен жарық толқын ұзындығы; R – бөлшектің жарық көзінен ара қашықтығы; – түскен жарық пен шашыраған жарық бағыттары арасындағы бұрыш;  және  – дисперстік фаза мен дисперстік орта заттарының сыну көрсеткіштері. Рэлей теңдеуі ультрамикроскопиялық, нефелометрия, турбидиметрия негізі болып табылады.Ультрамикроскопияның микроскопиядан айырмашылығы дисперстік жүйе бір қапталынан жарықтанады да, шашыраған жарық бақыланады. Нәтижесінде бөлшектер жарық нүктелері тәрізді болады.  бөлшектерді бақылауға болады.Нефелометрия – дисперстік жүйе құйылған кюветаға түсірілген жарықтың шашырағаннан кейінгі үдемелігін өлшеуге негізделген. Әдетте, көлемдік концентрация с белгілі не табуға болады, сондықтан Рэлей теңдеуін  мұндағы: k – константа;  – дисперстік жүйе көлемінің концентрациясы.Стандарт жүйедегі с немесе біле отырып, дисперстік жүйе үшін есептеуге болады.Турбидиметрия дисперстік жүйе арқылы өткен жарықтың үдемелілігін өлшеуге негізделген. Шашыраған жарықты жұтылған деп болжап жарықтың шашырау заңдылықтары Бугер – Ламберт – Бер заңына бағынады деуге болады:  мұндағы:  – жүйе арқылы өткен жарық үдемелілігі;  – оптикалық тығыздық; τ – жүйенің лайлануы; l – жүйе қабатының қалыңдығы. , яғни  және  . Олай болса, D бойынша (стандарт жүйелермен салыстыру арқылы) бөлшектің өлшемін және концентрациясын анықтауға болады.Мысал №1. Толқын ұзындығы  жарық ағыны  – ң судағы эмульсиясы арқылы өткенде жарықтың шашырауы нәтижесінде 2 есе әлсірейді. Эмульсия қабатының қалыңдығы  . Дисперстік фаза бөлшектерінің көлемдік үлесі  , – ң сыну көрсеткіші  , судың  . Жарық Рэлей теңдеуіне сәйкес шашырайды және Бугер – Ламберт – Бер теңдеуі бойынша әлсірейді. Дисперстік фаза бөлшектерінің радиустарын есептеңіз.Шығарылуы. Дисперстік жүйенің бірлік көлемі барлық бағытта шашырататын жарық үдемелілігіне арналған Рэлей теңдеуі:  Ақ золь арқылы өткенде жарық үдемелілігі Бугер – Ламберт – Бер теңдеуі бойынша азаяды:  Есеп шарты бойынша:  Олай болса,  τ шамасын Рэлей теңдеуіне қойып, эмульсия тамшыларының радиусын табамыз :  БАҚЫЛАУ СҰРАҚТАРЫ 1. Электркинетикалық құбылыстар деп нені атайды? Олардың қандай түрлері бар? Олардың бір-бірінен қандай айырмашылықтары бар? 2. Қос электрлік қабаттың пайда болу себептерін көрсетіңіз. Әрқайсысына мысал келтіріңіз. 3. Қос электрлік қабаттың құрылысын түсіндіріңіз.Қандай түрлерін білесіз? Олардың әрқайсысының артықшылықтары мен кемшіліктерін көрсетіңіз. 4. Фармациядағы электрофоретикалық зерттеу әдістері 5. Барий сульфаты бөлшегінің тығыздығы 4,51*103кг/м3, тұнбаға түсу жылдамдығы 3,5*10-2м/сек. Судағы барий сульфаты суспензиясының бөлшегінің радиусын есептеңіз. 6. 1) H2SO4 немесе BaCl2 артық мөлшерін; 2) AgNO3 немесе KI артық мөлшерін; 3) KI немесе AgNO3 артық мөлшерін; 4) HCHO немесе KAuO2 артық мөлшерін алып коллоидты ерітінділер даярланған. Сондағы түзілген мицелалардың құрылысын жазып, бөлшектердің зарядын анықтаңыз. 7. Егер стабилизатор ретінде FeCl3 немесе HCl, алынған болса, темір гидроксиді зольі мицеласының формуласы қалай жазылады? 8. { mS, nS2O62-, 2(n-x)H+ }2x- 2xH+ { mAu, nAuO2-, (n-x) K+} -xK+ { mSiO2, nSiO32-, 2(n-x)H+}2x-xH+ мицеллаларының құрылысын талдаңыз. 9. Бөлшектің радиусы r=50нм, тәжірибесінің температурасы К, ортаның тұтқырлығы η =10-3 Па*с болған жағдайдағы диффузиялық коэффициенті (Д) және τ =10с уақыттағы гидролиз бөлшектерінің орташа квадраттын жылжуын (∆) табыңыз. 10. Судағы гексан эмульсиясы мен нитробензолдың 2 00С температурадағы және басқа да бірдей жағдайлардағы жарық шашырату қарқындылығын салыстырыңыз. Бұл сұйықтықтардың сыну көрсеткіштерін анықтамадан алыңыз. 11. Төмендегі мәліметтер бойынша Fe(OH)3 золі бөлшектерінің электрокинетикалық потенциалын есептеңіз. Ішкі ЭҚК 170в электродтардың ара қашықтығы 0,45 м, зольдің қатардағы жылуы 30 минутта 12 мм құрады. Тәжірибе 298 К температурада жүргізілген, ортаның тұтқырлығы 8,94*10-4 Па және салыстырмалы диэлектрлік тұрақтылығы 78,2 тең. 12. Бөлшектердің электркинетикалық потенциалы 50 Мв бір-бірінен 30 см қашықтықта орналасқан электродтар 180 В кернеу берілген. Зольдің тұтқырлығы 0,01% ортаның диэлектрлік тұрақтылығы |