Гельмголц Э теориясын талылаыз

Бл теория бойынша ос абат бір жаы атты дене бетінде екінші жаы арама-арсы зарядталан сйытыа толатын жазы конденсатор есебіне арастырылады. рине, ол екі жаты арасын те жаын деп есептейді. Бндай ос абатты потенциалы жазы конденсаторды потенциалына те, осы екі жаты арасында те крт згеретін болады да, ал беттік зарядты мні (q) физикаданбелгілі мына формуламен аныталады:

Мндаы: – ортаны диэлектрлік тратылыы; – дисперстік фаза мен дисперсиялы ортаны потенциалдарыны айырмасы; – конденсаторды екі жаыны ара ашытыы.

4.12-суреттегі штрихталанблік дисперстік фазаны, ал штрихталмаанблік – дисперсиялы ортаны крсетеді. ос электрлік абатты тзетін потенциал анытаыш ион мен арсы ион (+) жне (-)пен белгіленген. Бл суретте ос электрлік абатта ана емес оан оса потенциалды жалпы мні, атты фаза мен ерітінді арасындаы потенциалды мнін суреттегі ос электрлік абатты рылысыны слбасы электркинетикалы былыстарды кп ерекшеліктерін тсіндіре алмайды. Осы слбаны негізгі кемшіліктерін айта кеткен жн. Гельмгольц-Перрен жасаан теория бойынша ос электрлік абатты алыдыы те аз, молекуланы шамасындай ана. Ал гидродинамикалы зерттеулерді нтижесінде ос электрлік абатты алыдыы одан да кп болатын белгілі болды. Егер Гельмгольц-Перрен теориясы дрыс болса, онда электркинетикалы былыстар болмау керек еді, ал оларды болатыны бізге млім. Егер, брындаыдай сыру жазытыы ос электрлік абаттаы екі жаты арасында болады деп есептесек те Гельмгольц - Перрен теориясыны дрыс емес екенін круге болады. Шындыында да егер электросмос, электрфорез былыстарындаы электркинетикалы потенциалды мнін алып арастырса, егер жоары теория дрыс болатын болса электркинетикалы потенциалды мні, потенциал анытаыш ион мен жалпы арсы ионны арасындаы потенциалдар айырмасына те болуы керек. Ал кптеген тжірибелер электркинетикалы потенциалды жалпы потенциалдан кем екенін жне оны кптеген факторлара байланысты екенін крсетті.

 

 

30.Гуи Чемппен. Алайда иондарды орналасу тртібі бл айтыландардан крделірек. Потенциал анытаан иондара табасы арама-арсы иондарды (арсы иондарды) біраз блігі жылулы озалысты салдарынан атты фазаны бетіні маайында диффузиялы ионды атмосфера тзіледі. Нтижесінде арсы иондарды біраз блігін бетінен молекулалы лшемнен артыыра ашытыа ашытайды. (10.13 б сурет) ос электрлік абатты мндай рылысын (оны алыдыы 1- ден 10 мкм-ге дейін болады)Гуи сынан болатын. Бл жере термодинамикалы потенциалды згеруі де крделі болады.

 

10.13-сурет. ос электрлік абатты слбасы. a)Гельмгольц бойынша; б) Гуи бойынша; в) Штерн бойынша; Жоарыда иондарды орналасуы; тменде потенциалды азаюы; -термодинамикалы потенциал; -электрокинетикалы потенциал

31. Штернос электрлік абатты баса бір рылысын сынды. Оны пікірінше атты фаза бетінде иондар потенциал анытайтын жне арсы иондар арасында тек электростатикалы кштер емес, сонымен атар адсорбциялы кштер де болады, соны нтижесінде арсы ионны біраз блігі тыыз абатта (Гельмгольц абатында ) орналасады да, алан блігі диффузиялы абатта болады, яни оны Э-ты рылысы Гельмгольц пен Гуи сынан рылыстарды аралы жадайы болады екен.

Э-ты озалмалы (диффузиялы) жне озалмайтын (адсорбциялы) бліктеріні арасындаы потенциалдар айырымы электрокинетикалы немесе - потенциал (дзета потенциал) деп аталынады.

Жоарыда айтылан электрокинетикалы былыстар осы - потенциалымен сипатталады.

Егер барлы иондар блшекке туелсіз болса, онда кдімгі иондарды тасымалдануы болар еді. Алайда коллоиды блшектер зіне адсорбцияланан блшектермен бірге зіне тыыз орналасан арсы иондарды біраз блігін осып озалады . Ол иондар жаында арастырылан ос электрлік абатты тыыз (Гельмгольц) абатындаы иондара сйкес келеді.

Сол себепті электр рісіндегі иондарды ыысуыны шекарасы блшектерді бетіні шекарасына сйкес келмейді, біразы ерітінді жаа арай ыысан болады .

Коллоидты блшектерді электр рісіндегі озалу жылдамдыы оны потенциалына пропорционал болады. Егер коллоидты блшек арсы иондарсыз озалса, онда лшенетін потенциал блшекті беті ерітінді арасындаы потенциалдарды айырымына, яни электрохимияда аныталатын толы немесе термодинамикалы потенциала сйкес болар еді.

Алайда, іс жзінде арсы иондарды біраз блігі блшекпен бірігіп озалатындытан, электр рісінде озалу бойынша аныталатын потенциал (дзета- потенциал) жалпы потенциалды тек бір блігі болып табылады. - потенциал электрокинетикалы былыстарды яни тсіндіріп оймайды, оны коллойдты жйені тратылыын тсіндіруде де маыз зор.

Коагуляция ымына анытама берііз. Коагуляция табалдырыын алай анытауа болады? Шульце-Гарди ережесі мен Дерягинні алтыншы дрежелі ережесіні андай састыы бар?

Барлы электролиттер коагуляцияа шыратады. Электролиттерді лиофобты коллоидтара серін былайша тжырымдауа болады:

1. Коагуляция электролитті белгілі бір критикалы концентрациясында С_к байалады, оны коагуляция табалдырыы деп атайды;

2. Коллоидты блшекті зарядына арама-арсы зарядталан иондар, яни арсы иондар коагуляцияа шыратады;

3. Иондарды валенттілігі артан сайын оларды коагуляциялы абілеттілігі кшейеді;

4. Бірдей зарядталан иондарды коагуляциялы абілеттілігі оларды лшемдері артан сайын кшейеді.

Коагуляция табалдырыы арсы иондарды валенттілігіне ата туелділік-те болады. 1 л коллоидты ерітіндіге есептегенде бір валентті электролиттер шін коагуляция табалдырыы 25 пен 100 миллимольдер аралыында, ал еківаленттілерде 0,5 –2 миллимоль, шваленттілерде 0,01-0,1 миллимоль аралытарында жататыны табылан. Бл задылы Шульце-Гарди ережесі ретінде белгілі, ол иондар мен оларды коагуляциялы абілеттіліктеріні арасындаы тура пропорционалдыты крсетпейді. Коагуляциялы кш валенттілікке араанда лдеайда кштірек артады. Шульце As₂S₃золь шін бір, екі жне шваленттікатиондарды мынандай атынастарын тапты: 1: 20 : 350. Баса зерттеушілер баса атынастар тапты. Бл бір зольді бірнеше рет аланда сипаттамалы асиеттері бірдей болмауымен тсіндіріледі. Валенттілігі бірдей иондарды коагуляциялыабілеттіліplктері бір-біріне жаын болуы тиіс, біра ртрлі сер етеді. Бір валентті иондар шін мынандай лиотропты атар жазуа болады:

Li⁺<Na⁺< K⁺< NH4⁺

Шульце-Гарди ережесіне сйкес, электролиттерді сері тек ана коагуляция табалдырыы шін ана аныталмаан, сонымен бірге ос электрлік абат (Э) негізгі рольді атаратын электрокинетикалы былыстар жне жалпы барлы былыстар шін де аныталан. Электролит концентрациясы мен арсы ион валенттілігі артан сайын, z- потенциал шамасы азаяды. Сондытан, кптеген брыны жмыстарда коллоидты жйелерді тратылыын z-потенциал шамасымен байланыстырып, коагуляция табалдырыына z - потенциалды кейбір критикалыmіn мнінен (z~30 мВ) тмен мн сйкес келеді деп есептеді. Бдан тмен мнде коагуляция басталады. Біра, кптеген жадайларда коагуляцияны басталуына сйкес келетін z-потенциал мні 30 мВ-тан згешелеу болды. Сонымен бірге, z-потенциал шамасыны азаюы, барлы уаытта коагуляцияны туызбайды, керісінше дисперстік жйені тратылыын арттырады. Бл z-потенциал мен тратылы арасындаы арапайым байланыса кмн келтірді. Біра, тратылыа баа бергенде, соны ішінде дисперстік блшектер арасында сер ететін электростатикалы тебілу кшін анытаанда Э параметрлері негізгі рольді атарады. Тебілу кші тратылы шекарасын анытамайды, оны тартылу кшімен бірге арастыру ажет. Ландаумен бірге Дерягинні дамытан жне жалпы птауа ие болан тратылыты азіргі заманы теориясы, коагуляция процесін блшектер арасындаы ван-дер-ваальс тартылу кші мен электростатикалы тебілу кшіні біріге сер ету нтижесі ретінде арастырады. Бл кштерді балансына туелді, жаын блшектерді арасындаы сйытыты жа абатшасында оларды бірігуіне арсы не о, не абатша жарып, блшектер арасындаы жанасуды тзілуіне алып келетін теріс ²сыналы ысым² пайда болады.

С_к - коагуляция табалдырыыны мнін мына формула бойынша есептейді:

,

мндаы С_эл - енгізілген электролит концентрациясы, моль/л; V - золь клемі, мл. Коагуляция табалдырыыны шамасы бойынша, C_К= const/z⁶ мнділік ережесі мен V^І_к:V^ІІ_к:V^ІІІ_к=1:64:729 атынасыны байалатындыын тексеру ажет.