Коллоидты химия

1.

ТАҚЫРЫБЫ:
КОЛЛОИДТЫ
ХИМИЯ

2.

КОЛЛОИДТЫ ХИМИЯ НЕНІ
ЗЕРТТЕЙТІН ҒЫЛЫМ САЛАСЫ?
Коллоидты
химия – дисперстік жүйелер
мен фазалардың бөліну беттерінде болатын
беттік құбылыстарды зерттейтін ғылым
саласы.
Ежелгі
грек тілінде κόλλα-желім деген
мағынаны білдіреді.

3.

Коллоидты химия тарихы
Коллоидтық
химияның негізін қалаушы ғалым ағылшын/шотланд химигі Томас Грэм. Ол барлық
заттарды коллоидтар мен кристаллоидтарға бөліп,
«коллоид» терминін ұсынды.

4.

Томас Грэм
1 декабрь 1805 - 16 сентябрь 1869
Лондон

5.

Дисперсті жүйе дегеніміз не?
Дисперсті жүйе - кез келген екі компонентті
жүйеде бір заттың ұсақ бөлшектері басқа
затта біркелкі таралған күйде болуы.
Дисперсті сөзі латын тілінің «dispersus» ұнтақталған,
майдаланған
сөзінен
туындаған.
Дисперсті жүйе дисперсті ортадан және
дисперсті фазадан тұрады.

6.

Дисперсті орта және дисперсті фаза
Үлкен
көлемді алатын компонент «Дисперсті
орта», көлемі аз компонент «Дисперсті фаза»
терминімен белгіленеді.
Фаза
мен ортаның бөлшектерін
айырып тұратын бөліну шегі бар.
бір-бірімен

7.

8.

9.

10.

Дисперсті жүйелердің
агрегаттық күйлеріне
қарай классификациясы

11.

Дисперстік фаза мен дисперстік ортаның
агрегаттық
күйлеріне
қарай
жіктелуі:
Дисперсті жүйелер (фазалар және дисперсті
орта) кез келген агрегаттық күйде болуы
мүмкін: сұйық, қатты, газ тәрізді.
Бұл екі фазалы дисперсті жүйелердің 9 түрін
(фазалардың 3 агрегаттық күйі және
ортаның үш агрегаттық жай-күйі) бөліп
көрсетуге мүмкіндік береді.

12.

13.

14.

15.

СУСПЕНЗИЯ:

16.

17.

ЭМУЛЬСИЯ
Эмульсия (лат. emulgere – сауу және
франц. emulsіon – сүт).
Эмульсия — екі сұйықтың бір-бірінде
еріген
микрогетерогенді
жүйесі.
Эмульсиядағы дисперсті фаза да,
дисперстік орта да бірдей агрегаттық
күйде, атап айтқанда сұйық коллоидты
жүйе болып табылады.
Мысалы, сүт, онда сүт майының
тамшылары су ортасында таралған.

18.

екі сұйықтың бір-бірінде
еріген
микрогетерогенді
системасы.
Эмульсиядағы
дисперсті
фаза
да,
дисперстік орта да бірдей агрегаттық
күйде, атап айтқанда сұйық болып
табылады.
ЭМУЛЬСИЯ
—

19.

ЭМУЛЬСИЯ ТҮРЛЕРІ:

20.

21.

22.

КӨБІК
Көбік дисперсті ортасы сұйық,
дисперсті фаза бөлшектері газ
(бу) тұратын дисперсті жүйе.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

Дисперсті жүйелер
дисперсті фаза бөлшектерінің
шамасына қарай
классификациясы

30.

Дисперсті жүйелердің жіктелуі
(классификациясы):
Дисперсті жүйелер дисперсті фаза
бөлшектерінің шамасына қарай ірі
дисперсті жүйелер, коллоидты жүйелер
және нағыз ерітінділер деп үшке
бөлінеді.

31.

Дисперсті жүйелер
Нағыз
ерітінділер
Коллоидты
жүйелер
Ірі дисперсті
жүйелер

32.

НАҒЫЗ ЕРІТІНДІЛЕР:
Нағыз ерітінділерде бөлшектердің мөлшері 10-10 м.
Яғни ерітінділерде бөлшектердің мөлшері 1 нм-ден
аз, мұндай ерітінділердегі бөлшектерді оптикалық
әдістермен ғана анықталады. Нанометр (лат. nanosергежейлі және грек. μέτρον-өлшем, өлшеуіш) метрдің миллиардтан бір бөлігіне тең.
Нағыз ерітінділерге тән қасиеттер: мөлдір, түссіз.
Сүзгі қағаздан және жартылай өткізгіштерден оңай
өтеді.
Гомогенді (бір фазалы) жүйе.
Кинетикалық тұрақты. Кинетикалық тұрақтылық
уақыт бойынша өзгермеу қабілеті (ерітіндінің
концентрациясы жүйенің бүкіл көлемінде біркелкі).
Фарадей-Тиндаль эффектісін көрсетпейді.

33.

Дисперсті жүйелер дисперсті фаза бөлшектерінің
шамасына бөлінуі

34.

НАҒЫЗ ЕРІТІНДІЛЕР:
Нағыз
ерітінділер
гомогенді
жүйе.
Нағыз
ерітінділерде жарықтың шашырауы болмашы
ғана, себебі еріген зат бөлшектері жарық
сәуленің еркін өтуіне кедергі жасамайды.
www.themegallery.com

35.

www.themegallery.com

36.

Коллоидты жүйелер, оларға тән қасиеттер:
Коллоидты
жүйелерде
дисперсті
фаза
бөлшектерінің мөлшері 10-9 - 10-7 м.
Коллоидты жүйелер мөлдір.
Сүзгі қағаздан оңай өтеді, ал жартылай
өткізгіштен өтпейді,
Көп фазалы жүйе (гетерогенді).
Термодинамикалық тұрақсыз жүйе. Уақыт
өткен сайын дисперсті фаза бөлшектері өзара
бірігіп, іріленеді.
Фарадей-Тиндаль эффектісі байқалады.

37.

Коллоидты
алтынның
жарықты шашыратуын толық
зерттеген
Фарадей
және
Тиндаль болғандықтан, жарық
шашырауынан
болған
коллоидтық
ерітінділегі
жарқыраған конусты: ФарадейТиндаль конусы, ал құбылысты:
Фарадей-Тиндаль эффектісі деп
атайды.

38.

Фарадей-Тиндаль
эффектісі:
Коллоидтық
ертінділердегі
жарықтың шашырау
құбылысын
алғаш
болып
анықтаған
ғалымдар
Фарадей
(1857 ж.) мен Джон
Тиндаль (1869 ж.).

39.

40.

41.

42.

Ірі дисперсті жүйелер:
Ірі дисперсті жүйелер – суспензиялар мен эмульсияларда
дисперсті фаза бөлшектерінің мөлшері 10-7 м артық
болады. Суспензияда дисперсті орта – сұйық, ал дисперсті
фаза қатты болады. Эмульсияда дисперсті орта да, фаза
да сұйық болады.
Ірі дисперсті жүйелер кинетикалық тұрақсыз. Дисперсті
фаза бөлшектері ауырлық күшінің әсерінен тұнбаға оңай
шөгеді.
Мөлдір емес, әртекті, лайлы.
Фарадей-Тиндаль эффектісі байқалмайды.
Дисперсті фаза бөлшектері сүзгі қағаздан және жартылай
өткізгіштен өтпейді.

43.

ІРІ ДИСПЕРСТІ ЖҮЙЕЛЕР:
Ірі дисперсті жүйелерде бөлшектердің өлшемі (размер)
жарық толқынынан едәуір
үлкен болады.
Жарық
сәулелер ірі бөлшек пен сұйықтың жанасу бетіне ретсіз
шағылысады және сынады.
www.themegallery.com

44.

ТАҚЫРЫБЫ:
Дисперсті жүйелердің
молекулалық-кинетикалық
қасиеттері

45.

I. Коллоидты ерітінділердің молекулалықкинетикалық қасиеттері
Молекулалық-кинетикалық теория газдар
мен сұйықтардағы молекулалардың өз бетінше
қозғалыстарының заңдарын зерттейді.
• Молекулалық-кинетикалық қасиет молекула
мен
атомдардың
үзіліссіз
бейберекет
қозғалыстарына
(хаотическое
движение)
негізделген.
• Коллоидты
ерітінділердің молекулалықкинетикалық немесе коллигативті қасиеттердің
қатарына броундық қозғалыс, диффузия,
осмостық қысым және седиментация жатады.

46.

II. БРОУНДЫҚ ҚОЗҒАЛЫС
Броундық
қозғалыс
сұйық не газ ішіндегі ұсақ
бөлшектердің
қоршаған
орта
молекулаларының
соққысы әсерінен болатын
бейберекет қозғалысы.
Мұны ағылшын ғалымы
Роберт Броун зерттеген.

47.

Ағылшын
ботанигі Роберт Броун өсімдік гүлдерінің
тозаңдарының судағы суспензиясын микроскоп арқылы
тексере отырып, гүл тозаңдары бөлшектерінің үздіксіз,
ретсіз, тәртіпсіз қозғалысының болатынын байқады.
Броун қозғалыстық табиғатын түсіндіре алмаса да
оның уақыт, сыртқы энергия көздеріне байланыссыз, ал
температура өскен сайын оның қарқындылығының
күшейетінін көрсетті. Міне осы себепті бөлшектердің
қозғалысын Р. Броундық құрметіне броундық қозғалыс
деп атады.

48.

III. Диффузия
Диффузия
(латын тілінен аударғанда таралу,
жайылу) – молекулалардың жылулық қозғалысы
салдарынан
шекаралас
орналасқан
әртүрлі
заттардың бір-біріне өту құбылысы.

49.

50.

Диффузия
газдарда өте тез жылдам жүреді,
бірнеше секунд немесе минутта жүруі мүмкін.
Диффузия
сұйықтарда бірнеше
бірнеше сағаттарда жүруі мүмкін.
минуттан
Диффузия
қатты денелерде бірнеше жылдарға
дейін жүруі мүмкін.
Бірақ
осы
процесстерді
температураның
көмегімен немесе сыртқы факторлармен әсер
ету арқылы жылдамдатуға болады.

51.

IV. Седиментация
Ауырлық
күші әсерінен бөлшектердің тұнбаға түсу
процесі седиментация деп аталады.

52.

V. Осмостық қысым:
Осмостық
қысым - ерітінді диффузиясы кезіндегі
ерітілген заттың жартылай өтімді мембрана арқылы
тудыратын асқын қысым.

53.

Суретте осмостық қысымға байланысты эритроциттердің ерітінділермен
әрекеттесуі көрсетілген.
Басқа ерітіндімен салыстырғанда осмостық қысымы жоғары ерітінді
гипертониялық, ал осмостық қысымы төмен ерітінді гипотоникалық деп
аталады.

54.

ДӘРІС ТАҚЫРЫБЫ:
Коллоидты жүйелердің
реологиялық қасиеттері.

55.

РЕОЛОГИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ:
Коллоидтық жүйелер белгілі бір механикалық
қасиеттерге ие:
тұтқырлық;
иілгіштік;
серпімділік;
беріктік.
Бұл
қасиеттер
жүйелердің
құрылымымен
байланысты,
сондықтан
құрылымдықмеханикалық немесе реологиялық қасиеттер деп
аталады.

56.

РЕОЛОГИЯ
Реология
- материалдық жүйелердің
деформациясы мен ағымы туралы ғылым.
Реология
жүйелердің
механикалық
қасиеттерін сыртқы кернеулердің әсерінен
деформацияның
көрінісі
арқылы
зерттейді.
«Реология» атауы негiзiнен, гректің «ρεοσ»
- «ағу» және «λογοσ» - «iлiм» деген
сөздерінен пайда болған.

57.

ДЕФОРМАЦИЯ
Деформация
дегеніміз
оның
тұтастығы
бұзылмайтын
жүйенің
нүктелерінің
салыстырмалы ығысуын білдіреді.
Деформация — өзара әрекеттесуші екі дененің
жанасуы кезінде оларды құрайтын жеке бөліктері
қозғалысқа келеді де, бұл денелердің пішіні мен
өлшемі өзгереді. Мысалы, серіппе денеге әрекет ете
отырып созылады, жұқа таяқша иіледі, қолдың
бұлшық еттері қатаяды.
Дене пішінінің немесе өлшемдерінің өзгеруін
деформация (латынша деформация - бүліну, бұзылу)
деп атайды.

58.

ДЕФОРМАЦИЯ:
Күштің әрекеті тоқтағаннан кейін, дене өзінің
бастапқы пішіні мен өлшемін өзгертетін
болса, мұндай деформация пластикалық деп
аталады.
Пластикалық
деформациядан кейін дене
өзінің жаңа пішіні мен өлшемін толығымен
немесе
жартылай
сақтайды.
Мысалы,
пластилиннен
немесе
саздан
көп күш түсірмей-ақ қандай да бір пішіндегі
дене жасауға болады.

59.

Күштің әрекеті тоқтағаннан кейін, дене өзінің бастапқы
пішіні мен өлшемін өзгертетін болса, мұндай деформация
пластикалық деп аталады.
Пластикалық
деформациядан кейін дене өзінің жаңа
пішіні мен өлшемін толығымен немесе жартылай
сақтайды. Мысалы, пластилиннен немесе саздан
көп күш түсірмей-ақ қандай да бір пішіндегі дене
жасауға болады.

60.

ДЕФОРМАЦИЯ
Күштің әрекеті тоқтағаннан кейін дененің бастапқы пішіні мен өлшемі
қайтадан қалпына келетін болса, мындай деформация серпімді деп
аталады. Тәжірибелер деформациялаушы күшке қарама-қарсы
бағытталған жаңадан бір күш пайда болатынын кәрсетеді. Бұл
күш серпімділік күш деп аталады.
Мысалы, допты тепкен кезде, ол өзінің пішінін өзгертеді, яғни
деформацияланады. Серіппеге қандай да бір күшпен әрекет ете отырып,
оны созуға емесе қысуға болады. Деформациялаушы күш тоқтағаннан
кейін серпімділік күші денені бастапқы қалпына келтіреді. Сол сияқты
ауа шарын үрлеуді тоқтатсақ, ол да бастапқы пішінін алады. Дененің
деформациялануы артқан сайын бұл кезде пайда болатын серпімділік
күші де артады. Ал түсірілген күштің шамасы белгілі бір шектен асқанда
(әр түрлі материалдар үшін түрліше), денелер серпімділік қасиетін
жоғалтып, ең соңында пластикалық сипат танытады. Мысалы, ағаш
сызғышты аздап иіп, сонан соң қайтадан босатсақ, онда ол бастапқы
қалпына келеді. Ал егер оны июге едәуір көп күш жұмсайтын болсақ,
сызғыш морт сынады. Металдардың, әсіресе болаттың серпімділік
қасиеті едәуір жоғары болады.

61.

Күштің әрекеті тоқтағаннан кейін дененің бастапқы пішіні мен
өлшемі қайтадан қалпына келетін болса, мындай деформация
серпімді деп аталады. Тәжірибелер деформациялаушы күшке
қарама-қарсы бағытталған жаңадан бір күш пайда болатынын
кәрсетеді. Бұл күш серпімділік күш деп аталады.
Мысалы, допты тепкен кезде, ол
өзінің пішінін өзгертеді, яғни
деформацияланады.
Серіппеге
қандай да бір күшпен әрекет ете
отырып, оны созуға емесе қысуға
болады. Деформациялаушы күш
тоқтағаннан кейін серпімділік
күші денені бастапқы қалпына
келтіреді.

62.

Сұйықтықтардың тұтқырлығын анықтау
Құлап келе жатқан шар әдісі