Конспект по химии на тему "Коагуляция"

 КОАГУЛЯЦИЯ

Коллоид эритмаларда (золларда) қаттиқ заррачаларнинг ўз-ўзидан ёпишиш жараёни коагуляция дейилади. Коагуляция натижасида йирик агрегатлар ҳосил бўлади. Улар бир биридан дисперс муҳитнинг нозик  қатлами билан ажралган кўп сонли дисперс заррачалардан иборат бўлади.

Ўлчами катта бўлганлиги сабабли бу агрегатлар седиментацион беқарор ҳисобланади.

Дисперс заррача агрегатлари ҳосил қилган чўкмалар коагулятлар дейилади.

Коагуляция шакллари турлича:

1. Гомоген коагуляция (одатда “коагуляция” дейилади) – агрегатлар бир модданинг  дисперс заррачаларидан иборат бўлади.

2. Гетероген коагуляция (гетерокоагуляция) – коллоди эритма турли моддаларнинг дисперс заррачаларини тутади. Бунда кимёвий таркиби турлича бўлган дисперс заррачалар бир бирига ёпишади.

3. Адагуляцион коагуляция (адагуляция) – дисперс заррачаларнинг турли қаттиқ сиртларга (идиш деворига, фильтр толаларига ва б.) ёпишиши.

4. Флокуляция – коагуляцион агрегатлар дисперс муҳитдаги полиэлектролитлар таъсирида ҳосил бўлади.

Дисперс заррачалар орасидаги боғ мустаҳкамлигига кўра қайтар ва қайтмас коагуляция фарқланади. Қайтар коагуляцияда контактлар молекуляр (ван-дер-ваальс) таъсирлар ҳисобига ҳосил бўлади. Шунинг учун агрегатлар иссиқлик тебранишлари таъсирида осон дастлабки заррачаларгача парчаланади. Коагулятни золга айланишига олиб келувчи коагуляцион агрегатларнинг парчаланиш жараёни (дезагрегация) пептизация дейилади.

Қайтмас коагуляцияда дисперс заррачалар орасида кучли таъсирлар (одатда кимёвий боғлар) ҳосил бўлади. Шунинг учун ҳосил бўлган агрегатлар етарлича мустаҳкам ва барқарор.

Коагуляция дисперс системанинг қатор хоссаларини кескин ўзгариши билан боради. Биринчи белгиси – дисперс фазани чўкмага тушиши. Иккинчи белгиси – нур тарқатишини кескин ошиши. Бу айнан юқори даражали дисперсликдаги коллоид эритмалар учун хос.

Золлар коагуляциясини турли таъсирлар чақириши мумкин. Уларни икки гуруҳга бўладилар: физикавий ва кимёвий. Физикавий таъсирларга аралаштириш, механик вибрация, ультратовуш, электр ёки магнит майдон таъсири, ҳарорат ўзгариши, турли тур нурланишлар (ультрабинафша, рентген, радиоактив) киради. Коллоид эритмаларнинг коагуляциясини чақирувчи асосий кимёвий таъсирга дисперс муҳитда маълум электролитларни эритиш киради.

Золларни электролитлар билан коагуляцияси. Коллоид эритмалар коагуляцияси катта назарий ва амалий аҳамиятга эга. Бундай коллоид системаларга – металлар гидрозоллари (Al(OH)₃, Fe(OH)₃, Sn(OH)₄) мисол бўлади. 

Гидрофоб золларни коагуляциясини маълум электролитлар дисперс муҳитда (сувда) эриганда чақириши мумкин. Кўп сонли коллоид эритмалар учун электролитларнинг коагулляцияловчи таъсири қонуниятлари аниқланган.

Заряд ишораси қоидаси. Заррачалари электр зарядига эга коллоидлар учун электролитлар билан коагулланиш хос. Дисперс заррача заряд ишораси билан зол коагуляциясини чақирувчи ион заряди ишораси орасида қуйидаги муносабат мавжуд:  дисперс заррача зарядига қарама қарши ишорали зарядли ионлар коагулловчи таъсирга эга (Гарди қоидаси, 1909 йил).

Золлар коагуляциясини турли таъсирлар чақириши мумкин. Уларни икки гуруҳга бўладилар: физикавий ва кимёвий. Физикавий таъсирларга аралаштириш, механик вибрация, ультратовуш, электр ёки магнит майдон таъсири, ҳарорат ўзгариши, турли тур нурланишлар (ультрабинафша, рентген, радиоактив) киради. Коллоид эритмаларнинг коагуляциясини чақирувчи асосий кимёвий таъсирга дисперс муҳитда маълум электролитларни эритиш киради.

Золларни электролитлар билан коагуляцияси. Коллоид эритмалар коагуляцияси катта назарий ва амалий аҳамиятга эга. Бундай коллоид системаларга – металлар гидрозоллари (Al(OH)₃, Fe(OH)₃, Sn(OH)₄) мисол бўлади. 

Гидрофоб золларни коагуляциясини маълум электролитлар дисперс муҳитда (сувда) эриганда чақириши мумкин. Кўп сонли коллоид эритмалар учун электролитларнинг коагулляцияловчи таъсири қонуниятлари аниқланган.

Заряд ишораси қоидаси. Заррачалари электр зарядига эга коллоидлар учун электролитлар билан коагулланиш хос. Дисперс заррача заряд ишораси билан зол коагуляциясини чақирувчи ион заряди ишораси орасида қуйидаги муносабат мавжуд:  дисперс заррача зарядига қарама қарши ишорали зарядли ионлар коагулловчи таъсирга эга (Гарди қоидаси, 1909 йил).

Коагуляция чегараси қоидаси. Гарди қоидасига мос келувчи электролитлар таъсирида золларни коагуляцияга учраши учун яна бир қўшимча шарт бажарилиши керак – электролит концентрацияси маълум бир критик қийматдан (C_cr) юқори бўлиши керак. Бу концентрация коагуляция чегараси дейилади.

Ундан паст концентрацияларда коагуляция содир бўлмайди ва коллоид эритма узоқ вақт давомида барқарор бўлади.    

Валентлик қоидаси. Коагулловчи ион валентлиги ошганда коагуляция чегараси кескин камаяди (Шульце қоидаси, 1882 й). Масалан, As₂S₃ золи учун икки валентли ионлар билан коагуляция чегараси бир валентли ионлар билан коагуляция чегарасидан 75-80 марта паст, уч валентли катионлар учун эса 550 марта.

Коагулловчи ион ўлчами қоидаси. Валентлиги бир хил бўлганда ионларнинг коагулловчи хоссаси уларнинг ўлчами ошиш билан ортиб боради.

Коагуляция кинетикаси.Смалуховский  назаряси

Коагуляция жараёни коллоид эритмадаги заррачалар концентрациясини пасайишига олиб келади: dv/dt<0 (t – коагуляция бошлангандан кейинги вақт). Коагуляция тезлиги (v, м-3.с-1) қуйидаги муносабат билан топилади:

Коагуляция кинетикаси назарияси (М. Смолуховский, 1914) бир нечта соддалаштиришларни қўллайди:

1. Дисперс заррачаларни агрегатланиш учун етарлича бўлган масофага яқинлашуви броун ҳаракати ҳисобига содир бўлади. Заррачаларнинг яқинлашувини ушбу механизми перикинетик коагуляция холатига мос келади. Яқинлашувни бошқа механизми ҳам бўлиши мумкин – гидродинамик кучлар таъсирида. Унинг асосида турли ўлчамли дисперс заррачаларнинг ҳаракатланиш тезлиги турлича бўлиши ётади. Бундай холат седиментация ва флокуляция учун хос бўлади. Бу холат ортокинетик коагуляция дейилади. Смолуховский назарияси перикинетик коагуляцияни шундай холатини кўриб чиқадики, бунда заррачаларнинг яқинлашуви диффузия к2. Коагуляциянинг хар бир элементар босқичида иккита дисперс заррача қатнашади. Фақат жуфт тўқнашувларни инобатга олганда, коагуляция тезлиги заррачалар концентрациясининг квадратига пропорционал бўлади, яъни жараённи икки тартибли кимёвий реакция каби деб қараш мумкин.

3. Коллоид эритманинг дастлабки холати (коагуляция бошланишидан олдин) – бу монодисперс система, яъни барча дисперс заррачалар бир хил ўлчамли ва шунинг учун бир хил броун харакатига эга. Заррачалар шакли сферик деб ҳисобланади.

4. Дисперс заррачалар тўқнашганда кейинги воқеалар икки йўналишда бўлиши мумкин:

         1) ушбу заррачалардан барқарор агрегат ҳосил бўлади – коагуляция содир бўлади;

         2) заррачалар яқинлашгач вақтнинг етарлича кичик улушидан кейин бир-биридан узоқлашадилар – бу холатда коагуляция содир бўлмайди.

оэффициенти ва заррачалар орасидаги ўртача масофа l=v^-1/3 билан белгиланади.

2. Коагуляциянинг хар бир элементар босқичида иккита дисперс заррача қатнашади. Фақат жуфт тўқнашувларни инобатга олганда, коагуляция тезлиги заррачалар концентрациясининг квадратига пропорционал бўлади, яъни жараённи икки тартибли кимёвий реакция каби деб қараш мумкин.

3. Коллоид эритманинг дастлабки холати (коагуляция бошланишидан олдин) – бу монодисперс система, яъни барча дисперс заррачалар бир хил ўлчамли ва шунинг учун бир хил броун харакатига эга. Заррачалар шакли сферик деб ҳисобланади.

4. Дисперс заррачалар тўқнашганда кейинги воқеалар икки йўналишда бўлиши мумкин:

         1) ушбу заррачалардан барқарор агрегат ҳосил бўлади – коагуляция содир бўлади;

         2) заррачалар яқинлашгач вақтнинг етарлича кичик улушидан кейин бир-биридан узоқлашадилар – бу холатда коагуляция содир бўлмайди.

FOYDALANILGAN  ADABIYOTLAR:

1.Axmedov К.S., Raximov Х.Р. Kolloid  kimyo   

Тошкент 1992.

2. Voyutskiy S.S. Курс коллоидной химии. М.: Химия. 1976.

3. Fridrixsberg  D.А. Курс коллоидной химии. Химия. 1974.

4. Grigorov О.N. Руководство к пактическим занятиям по коллоидной химии. Л.: 1984.

5.Аxmedova М.А. Kolloid  kimyo  fanidan  labaratoriya  mashg`ulotlari  Тошкент. УзМУ, 2005.