DISPERS SISTEMALAR. SIRT HODISALARI. Asosiy qism. Kolloid zarrachalarning sirti katta bo‘lgani uchun anionlar ularga yaxshi adsorbsiyalanadi. Adsorbsiyalanish tanlash xossasiga ega bo‘lganligi uchun fazalar orasidagi sirtga elektrolitning ionlaridan biri (ya’ni zarrachaning yadrosi tarkibiga kirgan ionlardan biri) to‘planish hisobiga elektr zaryadi hosil bo‘ladi. Qarama-qarshi zaryadli elektrolitning boshqa ioni esa unga tortilgan bo‘lib, zarrachaning zaryadi nolga teng bo‘lib qoladi. Zaryadlangan kolloid zarracha sirti eritmadan qarama-qarshi zaryadli ionlarni tortib olshiga intiladi, natijada zarracha bilan suyuqlik orasida qarama-qarshi zaryadli ionlar qavati, ya’ni qo‘sh elektr qavat hosil bo‘ladi. Qo‘sh elektr qavatning hosil bo‘lishiga asosiy sabab quyidagilardir: Birinchidan, qattiq faza yuzasini tashkil qilgan molekulalarning oz bo‘lsada dissotsilanishidir. Masalan, SiO2 yuzasidagi suvning ta’sirida ozgina miqdorda hosil bo‘lgan H2SiO3 qisman ionizatsiyaga chrab, ionlardan biri – N+ ioni qarama- qarshi ion eritma tarkibiga o‘tadi va natijada dispers faza bilan mustahkamroq bog‘langan SiO3 ioni uning yuzasidan qoladi va buning natijasida (-) zaryadlangan kolloid zarracha hosil bo‘ladi. mSiO2 nSiO3 -2 (n-x) H- x- x H+ Ikkinchidan, qattiq modda yuzasiga elektrolit eritmasidan uning tarkibida bo‘lgan ionlardan biri adsorsiyalanishga uchrashi mumkin. Agar, qo‘sh elektr qavati yuqori dispersli sistemalarda hosil bo‘lsa, u holda hosil bo‘lgan kolloid eritma qarorli bo‘ladi. Kolloid eritma hosil bo‘lishi uchun uchinchi modda stabilizator bo‘lishi kerak. Ko‘pincha kolloid eritma olishda reaksiyaga kiruvchi omddalarning bittasidan ko‘proq miqdorda olinadi va stabilizatorlik vazifasini bajaradi. Masalan AgJ zolining hosil bo‘lishini ko‘rib chiqamiz. a. AgNO3+KJ AgJ+KNO3 Ortiqcha Bunda AgNO3 dan ortiqcha olinadi: AgNO3 Ag+ + NO3 - m(AgJ) nAg (n-x)NO3- x- xNO3- yadro adsorbsiya diffusion qavat qavat Granula mitsella Bunda (+) zaryadlangan granulali AgJ zoli hosil bo‘ladi. Ag potensial aniqlovchi ion deb ataladi. b. AgNO3-KJ AgJ*KNO3 Bunda KJ dan ortiqcha olamiz: KJ---- K+J- m(AgJ) nJ-(n-x)K+ x- xK+ yadro adsorbsion diffuzion Ikki va undan ortiq fazalardan iborat bo‘lgan geterogen sistemalarda sathlar chegarasi yaqinida kuzatiladigan hodisalar katta ahamiyatga egadir. Zarrachalararo tortishish kuchi, chuqur joylashgan qavatlarga nisbatan, sirtki qavatga muvozanatlanmagan bo‘lib, sathlar ajratilish chegarasida erkin spirt energiyasi jamg‘armasining yig‘ilishiga olib keladi. SHu bilan birga moddaning umumiy (S) va solishtirma (So) sathi va erkin spirt energiyasi jamg‘armasi ortadi. Solishtirma sath deb, zarrachalarning umumiy sathining (S) maydalangan moddaning umumiy hajmiga nisbatan tushuniladi. S So= V U sistemadagi moddaning maydalanganlik darajasini ko‘rsatadi. Erkin spirt energiyasi jamg‘armasi zarrachalarning umumiy sathi va spirt taranglik koeffitsienti o bilan aniqlanadi. A=o, S Spirt taranglik qiymati izotermik sharoitda 1 sm kvadrat sathi hosil bo‘lishi uchun sarflangan ish qiymatiga tengdir. Termodinamikadan ma’lumki, ortiqcha erkin energiyalik sistemalarda, shu energiya qiymatini kamaytiruvchi jarayonlar o‘z-o‘zidan boradigan protsesslarga kiradi. Ikki faza oralig‘i chegarasida o‘z- o‘zidan boradigan protsesslardan biri adsorbsiyadir. Ikki fazani bir-biridan ajratib turuvchi sath yuzasida modda konsentratsiyasining o‘zgarish protsessii adsorbsiya deyiladi. Adsorbsiya harakatli sathda (suyuqlik-gaz, suyuqlik-suyuqlik) va harakatsiz sathda (qattiq modda-suyuqlik) kuzatiladi. O‘z sathida boshqa bir moddaning molekula yoki ionlarini yurituvchi modda adsorbent deb, yuritiluvchi modda esa adsorbsiv deyiladi. Ba’zan sath yuzasida boshlangan yutilish yutuvchi moddaning ichki qavatlariga tarqaladi. Bunday protsess adsorbsiya deyiladi (masalan ammiakning suv bilan adsorbsiyalanishi). Ba’zan adsorbsiya protsesslari adsorbent va adsorbtiv o‘rtasida o‘zaro kimyoviy bog‘ hosil bo‘lishi bilan boradi. Adsorbsiyaning bu turi xemosorbsiya deb ataladi. Bunga karbonat angidridning kalsiy oksidiga adsorbsiyalanishi misol bo‘ladi: CaO+CO2=CaCO3 Adsorbsiyaga teskari bo‘lgan protsess desorbsiya deyiladi. Adsorbsiya tanlash xususiyatiga ega. Masalan, aktivlangan ko‘mir xlorni yaxshi yutadi, ammo karbonat angidridni adsobsiyalamaydi. Adsorbsiyani miqdoriy zarakterlash uchun quyidagi tenglamalar ishlatiladi: 1. Gibbs tenglamasi, adsorbsiyaning qiymati G (mol/sm2 kv), eritma konsentratsiyasi S (mol/sm3 kub) va sath aktivligi qiymati (-do o‘rtasidagi bog‘liqlikni ko‘rsatadi): S do G= RT dc Bu erda R – universal gaz doimiysi, T – temperatura (K) Qattiq moddalar sathidagi adsorbsiya qiymati adsorbent sirtining yuzasiga bog‘liq: qattiq moddaning zarrachalari qanchalik mayda bo‘lsa, sath shunchalik katta bo‘lib, adsorbsiyalash xususiyati shunchalik katta bo‘ladi. 1 sm2 sath yuzasida berilgan sharoitda muvozanat holatiga etguncha yutilgan moddaning mollarda berilgan miqdori solishtirma adsorbsiya G deyilib, mol/sm2 birlikda belgilanadi: G=x/S, bu erda x – mollar soni, S – adsorbsiyaning sathi. Katta adsorbentning sath yuzasi qiymatini aniqlash imkoniyati bo‘lmasa, m – adsorbentning grammlardagi miqdori. 2. Freyndlix tenglamasi X=KP 1/n yoki x=KC 1/n X – adsorblangan modda miqdori, m – adsorbent massasi, S va R – muvozanat Freyndlix tenglamasini logorifmlab, to‘g‘ri chiziq tenglamasini topamiz. Lgx=IlgC+LgK Agar ordinataga Lg x ni, adsorbsiyaga LgC ni qo‘ysak izoterma to‘g‘ri chiziq ko‘rinishida bo‘ladi. Bvu grafik orqali 1 va K doimiylarini topish oson: 3. Lengmyurning monomolekulyar adsorbsiya uchun tenglamasi: G=G - dc 1+dc Bu erda, adsorbsiya qiymati (mol/sm2), G – adsorbsiyaning sath eng to‘yingan vaqtidagi qiymati (mol/sm2), S – erigan moddaning muvozanat konsentratsiyasi (mol/sm3) b – moddaning sirt aktivligini xarakterlaydigan doimiy kattalik. Konsentratsiya juda kichik bo‘lgan holda shu tenglamaning mahrajida bo‘lgan b*c ko‘paytmasini hisobga olmaslik mumkin. Katta konsentratsiyalarida esa b*c ko‘paytmasiga nisbatan bir sonini hisobga olmasak, adsorbsiya qiymati sath to‘yingan vaqtidan adsorbsiya qiymatiga teng bo‘ladi, ya’ni G=G cheksiz. Bu deganda, adsorbsilangan moddaning miqdori ma’lum qiymatigacha ortadi va shundan keyin konsentratsiya ortishi bilan o‘zgarmaydi. Adsorbsilangan modda miqdorining konsentratsiya bilan bog‘liqligini ko‘rsatuvchi grafik adsorbsiya izotermasi deyiladi. Izotermani uch qismga ajratish mumkin. Kichik konsentratsiyalarda adsorbsilangan modda miqdori, uning eritmadagi to‘g‘ri proporsional ravishda ortib boradi. Ikkinchi qismda esa adsobilangan modda miqdori, uning eritmadagi miqdori ortishiga nisbatan kam o‘zgaradi. Uchinchi qismda esa adsorbilangan modda miqdori, uning eritmadag miqdori ortib borsada, o‘zgarmay qoladi. Bu adsorbent sathini adsorbilangan modda molekulalari bilan to‘yingan holatiga to‘g‘ri keladi, ya’ni G=G cheksizga. Suv bilan ho‘llangan sathlar gidrofil (ya’ni suvga muhabbat) sathlar deyiladi. Bular qatoriga loy, seligel va boshqalar kiradi va suv bilan ho‘llanmaydigan sathlar esa gidrofob (ya’ni suvni yoqtirmaydigan) deyiladi. Ko‘mir, parafin, efir va boshqa organik moddalarning sathlari gidrofob hisoblanadi. Erigan moddalarning katta adsorbent bilan adsorbilanishi bir umumiy qoidaga bo‘ysunadi: berilgan erituvchi adsorbent sathini qanchalik yaxshi ho‘llasa, shu erituvchida erigan moddaning shu sathdagi adsorbsiya shunchalik kam bo‘ladi va, aksincha, agar erituvchi shu sathni kam adsorbentning sathini kam ho‘llasa, erigan modda molekulalarining adsorbsiyasi katta bo‘ladi. Agar erituvchi adsorbentning sathini yaxshi ho‘llasa, uning sirt tarangligi juda kamayadi va adsorbent sathi erituvchining adsorbilangan molekulalari bilan oplanib qoladi. Bu holda erigan moddaning molekulalari uchun adsorbent sathida joy qolmaydi. Agar erituvchi adsorbent sathini ho‘llamasa, unda erigan moddani adsorbilash uchun sath yuzasida nisbatan ko‘proq joy bo‘ladi. Kam dissotsiatsiyaga uchraydigan moddalarning eritmalaridagi adsorbsiya molekulyar adsorbsiya deb, elektrolitlar eritmalaridagi adsorbsiya esa ionli adsorbsiya deb ataladi. Ba’zan ionli adsorbsiya eritmadan boshqa tur kation yoki anionlarni tanlab yutadi. Xromotografiya. Murakkab moddalarni ayrim qismlarga ajratish va tarkibini aniqlashning ko‘pgina usullari adsorbsiya hodisasiga asoslangan moddalarning adsorbilanish xususiyati turlicha bo‘lganligi uchun adsorbent hajmida qavat-qavat bo‘lib joylashib qoladi. Moddalarning bu xossasidan foydalanib ularni ajratish usuli xromotografiya deb ataladi. Xromotografiya – fizika va ximiyaviy usul bo‘lib, adsorbentning erigan moddalari tanlab, birin-ketin adsorbilash xususiyatiga asoslangan. Bu usulda o‘ziga xosligi, aralashma tarkibiga kiruvchi moddalarning ximiyaviy jihatdan o‘zgarishsiz ajratib olinishidir.