Kolloid kimya yüksək dispersliyə malik heterogen sistemlərin fiziki-kimyəvi
xassələrini öyrənir. Kolloid hissəciklər böyük xüsusi səthə malik olduqlarından
kolloid sistemdə səth hadisəsi böyük rol oynayır.
Əgər hər hansı bir faza xırdalanmış şəkildə digər fazanın həcmində
paylanarsa belə sistemlərə dispers sistemlər deyilir. Həcmdə paylanan faza
dispers faza, həcmində paylanma baş verən faza dispers mühit adlanır. Dispers
sistemlər dispersliyə görə fərqləndirilirlər:
Xüsusi səth hissəciyin səthinin sahəsinin onun həcminə olan nisbətidir.
Aydındır ki, disperslik böyük olduqca xüsusi səth də böyük qiymətə malik olur.
Dispersliyə görə dispers sistemlər 3 yerə bölünürlər:
- Kobud dispers sistemlər. Bu halda hissəciklərin ölçüsü a>10–7 m
- Kolloid dispers sistemlər. Bu halda hissəciklərin ölçüsü a=10 −710 −9m
- Molekulyar dispers sistemlər a<10 −9m
Kobud dispers sistemlər heterogendirlər, özbaşına əmələ gəlmirlər,
termodinamiki davamsızdırlar. Heç bir süzgəcdən keçmirlər, dializə uğramırlar, adi
mikroskopla, bəzən gözlə də görünürlər. Molekulyar dispers sistemlər özbaşına
əmələ gəlirlər, termodinamiki davamlıdırlar, dializə uğrayırlar. Ultramikroskopda
hissəciklər görünmür, bütün süzgəclərdən keçirlər. Bu sistemlər həqiqi məhlullar
da adlanırlar. Onlar fiziki kimyada öyrənilir.
Kolloid sistemlər ultramikroheterogendirlər. Bu sistemlərdə hissəciklər adi
mikroskopda görünmürlər, ultramikroskopda görünürlər. Adi süzgəcdən keçirlər,
ultrasüzgəclərdən keçmirlər. Termodinamiki davamsızdırlar, ancaq təbəqələşmə
çox yavaş sürətlə baş verir. Kolloid sistemlərdə hissəciklər molekul, atom və ionlar
kompleksindən ibarət olur ki, bu da mitsella adlanır. Hissəcikləri davamlı etmək
üçün sistemə stabilizator əlavə olunur. Stabilizator hissəciyin səthində adsorbsiya
olunaraq onların bir-biri ilə birləşməsinin qarşısını alır. Məs., bitki yağı ilə suyu
qarışdırıb çalxalasaq alınmış dispers sistem tezliklə təbəqələşəcəkdir. Ancaq bu
sistemə 2%-li sabun məhlulu əlavə etsək və çalxalasaq, alınmış dispers sistem
davamlı olacaqdır. Burada sabun stabilizator rolunu oynayır. Sabun molekulunun
qeyri-polyar hissəsi yağ hissəciklərində həll olur. Polyar hissə suyun həcminə
doğru yönəlir.
Dispers faza və mühitin aqreqat halına görə 8 cür dispers sistem
fərqləndirilir. Qazın qazda dispers sistemi mümkün deyil. Çünki bu sistemlər
həmişə homogendirlər.
Dispers faza və mühitin qarşılıqlı təsirinə görə liofil və liofob sistemlər
fərqləndirilir. Liofil sistemlərdə dispers faza ilə mühit arasında qarşılıqlı təsir güclü
olur. Buna misal olaraq zülalın suda məhlulunu göstərmək olar. Liofob sistemdə
dispers faza ilə mühit arasında qarışılıqılı təsir zəif olur. Misal olaraq qızılın,
kükürdün suda zollarını göstərmək olar (dispers faza bərk, dispers mühit maye olan
kolloid sistemlər zollar adlanır).
Qeyd etmək lazımdır ki, irimolekullu birləşmələrin məhlulları
termodinamiki davamlıdırlar, özbaşına əmələ gəlirlər, homogendirlər, lakin
bunlara baxmayaraq bu məhlullar kolloid kimyada öyrənilir, çünki bu məhlullar
molekulyar –kinetik xassələrinə görə kolloid məhlullara oxşayırlar. Kolloid
sistemlər təbiətdə geniş yayılmışdır. Qan, onurğa beyni mayesi, seliklər, torpaq,
çörək, əksər ərzaq məhsulları, bulanıq su və s. kolloid sistemlərdir
Kolloid sistemlərin alınması və təmizlənməsi
Kolloid hissəciklərin ölçüsü kobud dispers və həqiqi məhlul hissəciklərinin
ölçüləri arasında yerləşdiyindən kolloid sistemlərin alınmasının 2 ümumi üsulu
vardır:
- Kondensləşmə
- Dispersləşmə
Kondensləşməni fiziki və kimyəvi yolla həyata keçirmək olar. Məs., su
buxarı olan havanı soyutmaqla kolloid sistem-duman alınır. Qeyd etmək lazımdır
ki, kondensləşmə zamanı ilkin kondensləşmə mərkəzlərinin ölçüsü çox kiçik
olduğundan xüsusi səthi çox böyük olur. Ona görə də bunların səth enerjisi böyük
olduğundan həmin kondensləşmə mərkəzləri yox olurlar. Kondensləşmə
mərkəzlərinin böyüməsi üçün məhlulun qatılığı doymuş məhlulun qatılığından
böyük olmalıdır. Kondensləşmə mərkəzlərinin sayı çox, onların böyümə sürətləri
kiçik olduqda kolloid sistemlər alınır. Kondensləşmə mərkəzlərinin sayı az,
böyümə sürətləri böyük olduqca, çökmə və ya təbəqələşmə baş verir.
Müxtəlif kimyəvi üsullarla kolloid sistemlər almaq olar. Bu zaman elə
reaksiya aparılır ki, dispers mühitdə həll olmayan faza alınsın. Məs, oksidləşmə
reaksiyaları:
Kolloid sistemləri alarkən nəzərə almaq lazımdır ki, dispers fazanın
çökməməsi üçün kondensləşmə mərkəzlərinin sayı çox, böyümə sürəti kiçik
olmalıdır. Bunun üçün götürülən məhlulların qatılıqları kiçik olmalıdır. Məs.,
sonuncu reaksiyada AgNO3 və KJ-in 0,1 M məhlullarını götürsək çöküntü
alınacaq. Əgər məhlulları 100 və 1000 dəfə durulaşdırsaq, onda kolloid sistem
alınacaqdır. Kolloid sistemin davamlı olması üçün sistemə stabilizator əlavə
olunmalıdır. Sonuncu halda stabilizator rolunu reagentlərdən biri oynaya bilir.
Əgər AgNO3-ü artıq götürsək, onda reaksiyadan sonra məhlulda Ag+ ionları
qalacaqdır. Ag+ ionları AgJ aqreqatlarının səthində adsorbsiya alınaraq onlara "+"
yük verir və onların birləşərək çökməsinin qarşısını alır.
Həlledicini dəyişməklə də həqiqi məhluldan kolloid məhlul almaq olar. Məs,
S-ün spirtdə məhlulunu damla-damla suya əlavə etsək S-ün suda kolloid
məhlulunu alarıq.
Dispersləşmə üsulu
Müxtəlif üsullarla dispersləşmə mümkündür.
Dispersləşməni mexaniki, fiziki, fiziki-kimiyəvi üsullarla aparmaq olar. Mexaniki
üsulda hissəciklər müxtəlif dəyirmanlarda xırdalanırlar. Kolloid sistemlər almaq
üçün kürə dəyirmanlarından istifadə olunur. Fiziki üsullara misal olaraq sistemdən
ultrasəs keçməsini misal göstərmək olar. Mühitdən ultrasəs keçdikdə yerli sıxılma
və genişlənmə baş verdiyindən hissəciklər xırdalanırlar. Fiziki-kimyəvi üsulla
kolloid sistem alınmasına aşağıdakını misal göstərmək olar. Təzə çökdürülmüş
Fe(OH)3 üzərinə FeCl3 məhlulu əlavə etsək kolloid məhlul alınar.
Müxtəlif üsullarla alınmış kolloid sistemlər bu və ya digər dərəcədə digər
maddələrlə çirklənmiş olurlar. Kolloid sistemləri təmizləmək üçün dializdən və
süzgəcləmədən istifadə olunur.
Kolloid hissəciyin quruluşunun mitsella nəzəriyyəsi
Kolloid hissəciyin quruluşunun mitsella nəzəriyyəsi ikiqat elektrik təbəqəsi
nəzəriyyəsi əsasında əmələ gəlmişdir. Əvvəllər bu nəzəriyyə bütün kolloid
sistemlərə, o cümlədən liofil zollara da aid edilirdi. Sonralar müəyyən edildi ki,
liofil zollar (daha dəqiq irimolekullu birləşmələrin məhlulları) fərqli quruluşa
malikdirlər.
İstənilən liofob kolloid məhlul iki hissədən –mitsella və mitsellalar arası
mayedən ibarətdir. Mitsella dispers fazanı, mitsellalar arası maye dispers mühiti
təşkil edir.
AgNO3+KJ→AgJ+KNO3 reaksiyası üzrə alınan (KJ artıq götürülür) gümüş-
yodid hidrozolunun quruluşuna baxaq. Bu olacaq. Həllolmayan AgJ kristalı
(aqreqat) səthində J
-
ionlarını adsorbsiya edərək nüvəni əmələ gətirir. Mənfi
yüklənmiş nüvə K
+
ionlarının bir hissəsini adsorbsiya və elektrostatik qüvvələr
hesabına özünə birləşdirir.
Nüvə və onunla möhkəm birləşmiş əks ionlar kolloid hissəcik adlanır.
Mitselladan fərqli olaraq kolloid hissəcik yükə malikdir. Verilmiş halda yükü
mənfidir. Kolloid hissəciklə zəif birləşmiş əks yüklü ionlar mitsellanın diffuz
təbəqəsini əmələ gətirirlər.
Koaqulyasiya
Kolloid sistemlər böyük səthə malik olduğundan səth enerjisini azaltmaq
üçün birləşərək iri aqreqatlar əmələ gətirirlər. Bu proses koaqulyasiya adlanır.
Müxtəlif faktorların-temperaturun, uzunmüddətli dializin, elektrolitin,
mexaniki təsirin, elektrik cərəyanının təsirindən və s. koaqulyasiya baş verir.
Elektrolit təsirindən hidrofob zolların koaqulyasi daha mühümdür və daha yaxşı
öyrənilmişdir. Koaqulyasiyanın baş verməsi üçün elektrolitin kifayət edən
minimal qatılığna koaqulyasiya həddi deyilir.
Müəyənləşdirilmişdir ki, yükü kolloid hissəciyin yükünün əksi olan ionlar
koaqulyasiya törədirlər. Koaqulyator ionun yükü artdıqca onun koaqulyasiya edici
təsiri çox sürətlə artır. (Şults-Gardi qaydası). Məs.: mənfi yüklənmiş As2S3 zoluna
K+, Ba2+, Al3+ kationlarının xloridləri ilə təsir etdikdə ionların koaqulyasiya
hədlərinin nisbəti belə olur:
CKCl:C BaCl2:C AlCl3=49,5:0,69:0,093 (mmol/l).
Şults-Gardi qaydası təqribi xarakter daşıyır. Elektrolitin koaqulyasiyaedici
təsiri yalnız ionların yükündən asılı deyil. İonun adsorbsiya qabiliyyəti yüksək
olduqca koaqulyasiyaedici təsiri böyük olur. Məs: böyük ölçülü üzvi ionlar güclü
adsorbsiya olunduqlarından onların koaqulyasiya həddi kiçik olur. (Koaqulyasiya
edici təsiri qüvvətli olur).
İonun hidratlaşması böyük olduqca koaqulyasiya edici təsiri kiçik olur. Məs.
Qələvi metal kationlarının koaqulyasiya edici təsiri belə dəyişir: Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+
Elektrolit qarışığı üçün 3 hal mümkündür.
- Elektrolitlərin koaqulyasiya edici təsiri cəmlənir
- Elektrolit qarışığının təsiri təmiz elektrolitlərin təsirləri cəmindən kiçikdir. Bu, ionların antaqonizmi adlanır.
- Elektrolit qarışığının təsiri təmiz elektrolitlərin təsirləri cəmindən
böyükdür. Bu, ionların sinergizmi adlanır.
Müxtəlif hidrofob kolloidlərin qarışması da koaqulyasiya doğurur. Bu, o
halda olur ki, qarışan kolloid hissəciklərin yükləri müxtəlif olsun.
Verilmiş zol ona görə davamlıdır ki, onu təşkil edən kolloid hissəciklərin
yükü eyni işarəlidir. Zol üzərinə elektrolit əlavə etdikdə diffuz təbəqədə olan əks
ionlar adsorbsiya təbəqəsinə keçirlər. Nəticədə kolloid hissəciklər yükünü itirib
neytrallaşır və birləşərək koaqulyasiya edirlər.
İstənilən zolun koaliqasiyası ani olaraq baş vermir, müəyyən müddət tələb
edir. Koaqulyasiya prosesinin zamandan asılı olaraq getməsini kolloid məhlulun
xassələrinin dəyişməsinə görə müşahidə etmək olar. (Məs., rəngin dəyişməsinə
görə, bulantının artmasına görə, Tindal konusunun parlaqlığının dəyişməsinə görə
və s.). Koaqulyasiya prosesini müşahidə etmək üçün ən etibarlı üsul
ultramikroskopda hissəcikləri saymaqdır.
Koaqulyasiya sürəti adi II tərtib kimyəvi reaksiyaların kinetikası ilə
müəyyənləşir. Fərq ondadır ki, adi kimyəvi reaksiyada iştirak edən molekullar
sonradan reaksiyada iştirak etmir. Kolloid hissəciklər isə toqquşaraq birləşdikdən
sonra yenə də koaqulyasıya prosesində iştirak edirlər və daha mürəkkəb
komplekslər əmələ gətirirlər.
Koaqulyasiyanın əvvəlində ikili, üçlü və s. hissəciklərin əmələ gəlməsi
yavaş sürətlə gedir; sonra koaqulyasiya edici elektrolitin qatılığı artdıqca
koaqulyasiya xeyli sürətlənir. Ona görə də yavaş və sürətli koaqulyasiya
fərqləndirilir. (Bunu gizli və aşkar koaqulyasiya ilə qarışdırmaq olmaz).
Koaqulyasiya sürətinin elektrolitin qatılığından asılılığı qrafikində OS xətti
gizli koaqulyasiyanı göstərir. S nöqtəsi koaqulyasiya həddidir, bundan sonra aşkar
koaqulyasiya başlayır. SK yavaş koaqulyasiyaya, KN sürətli koaqulyasiyaya
uyğundur.
Ədəbiyyat
- Əhmədov E. İ., Məmmədov S. F., Rzayeva N, A."Fiziki kimya" Bakı.2009.,
- Cəfərov Y. İ. "Fiziki və kolloid kimya" Bakı.2008.
- http://unec.edu.az
