Лабораториялық жұмыс. Гельдер деп коллоидты системадағы золь сияқты дисперсті фазаның еркін қозғала алмайтын бөлімі

Гельдер

Гельдер деп коллоидты системадағы золь сияқты дисперсті фазаның еркін қозғала алмайтын бөлімі, бірақ өзара байланысқан заттарды айтамыз. Дисперсті орта мицелламен байланысқан аралықтарды толтырады. Гельдер белгілі тәртіп бойынша зольдерді синтез деу арқылы алынатын дисперсті ортада көп орналасады. Гелбдер мысалына ұйып қалған клей (желім), желатин, агар-агар, сол сияқты нан, ірімшік, каучук, тері, өсімдік және жа нуар ұлпалары және т.б. жатады.

Гельдер деформацияланғаннан кейін тотықсызданып және формасын сақтап қалатын қатты денелерге сәйкестендіріледі. Бірақ та ол қатты денеден таза дисперсті ортада және дисперсті фаза заттарында өзінің жылдам диффузиялануымен ерекшелінеді. Сондықтан да гельдің электролиттегі электр өткізгіштігі таза дисперсті ортадағы электр өткізгіштігіне қа рағанда аз байқалады.

Гельдерді көп сақтағанда одан ерітінді тамшылары бөлінеді, нәтижесінде гель көлемі кішірейеді. Гельден ерітіндінің бөлінуін синеризис (қатпарлану) деп атайды. Уақыт өте ке ле гельдер кебуі нәтижесінде дисперсті ортасын жоғалтады. Дисперсті ортасы төмендеп, кеуіп қалған гельдерді ксерогельдер деп атаймыз; мысалы, кеуіп қалған клей (желім), ка зеин, кремний, опал, агат сияқты минералдар.

Гельдерді негізінен екі жолмен алады, - желатиндеу және ісіндіру.

Бірінші алу жолы - желатиндеу – барлық гельдерге, ал ісіндіру тек эластикалық гель дерге тән.

Желатиндеу деп зольдерді гельдерге айналдыру процесін айтады.Гидрофильді және гидрофобты коллоидты желатиндеуі мүмкін. Бірақ та гидрофобты зольдердің бәрі бірдей бұл әрекетке бағынбайды. Мысалы, металл

8-сурет.

золі тіпті желатинделмейді. Желатиндеу проце сіне температура қатысатын факторлар қатары, золь концентрациясы, электролиттер қаты сатын дисперсті фазаның химиялық табиғаты әсер етеді.Температураны төмендеткен са йын желатинделу тез жүреді. Золь концентрациясын жоғарылатқан сайын желатинделу жылдамдығы тез жүреді. Мысалы, 0,1% желатин золі бөлме температурасында ұзақ уақыт бойы сақталды, ал осы жағдайда 3% золь желатинделеді. Табиғатқа байланысты зольдің дисперсті фазасының желатинделуі проценттігіне байланысты. Өйткені 0,5% агар-агар золі бөлме температурасында кеуіп қалады, ал дәл осы концентрациядағы желатин золі желатинделмейді. Негізінен желатинделуге электролиттер, сондай-ақ аниондар көп әсер етеді, себебі, бұлардың кейбіреулері желатинделуді үдетеді, кейбірі баяулатады. Өйткені анионы бұл жағдайда эффективті жүргізеді, ал роданид ионы желатинделуді өте баяулатады, кейде жүргізбейді де.

Бөлшектерінің құрылысына байланысты эластикалық және бейэластикалық гельдер дің байланысу беріктігі әртүрлі.

Бейэластикалық гельдер жабысқан сұйықтың бәрін юойына сіңіріп алады, сонда да оның көлемі еш өзгеріссіз қалады. Керісінше эластикалық гельдер кейбір ғана сұыйқтарды сіңіре алады. Көбіне бұндай ерітінділерге өзінің химиялық құрамы сәйкес келетіндерін ға на жатқызады. Бұл жағдайда сіңіру мүмкіндігі қарастырылады. Эластикалық гельдің таң дау арқылы жұтуы көлеміне байланысты, бұл құбылысты ісіну деп атайды. Ісінуге бейім ділігі – гельдерді алу әдісіндегі жоғары молекулалы заттарға байлагысты. Желатин және агар-агар тек қана суда және сулы ерітінділерде ісінеді, ал органикалық сұйық заттарда ісінбейді. Каучук CS – те, бензол және оның туындыларында ісінеді., ал суда ісінбейді.

Гельдердің ісінуі зольдердің пайда болуын әкеледі. Алдымен каучук бензолда ісініп, кейін коллоидты ерітіндіге айналады. Кейбір процестер ісінумен ғана шектеледі де, золь түзілмей қалады. Мысалы, целлюлозаның суда ісінуі, органикалық сұйықтықтарда каучук тық вулканизациялануы.

Бірінші типтегі гельдерді шектеусіз ісінулер десек, екінші типтегі гельдерді шектеулі ісінулер деп атаймыз. Желатин мен агар-агардың ісінулері салқын суда шектеулі, ал темпе ратураны доғарылатқан сайын шексіз ісінеді.

Құрғақ гельдердің сұйықтықтарда жұту процесінде салмағыда, көлемі де көбейеді. Гельдің көлемінің үлкеюінің себебі ісінудің қысымына байланысты.

Ісіну кезіндегі гельдің көлемінің үлкею себебі құрғақ гель мен сұйықтықтың жалпы көлеміне байланысты. Бұл құбылысты контракция деп атайды. Ісіну жылу бөліну арқылы жүретіндіктен ісінудің жылу эффектісі ж\леп аталады.

Ісіну температураға, қысымға және ерітілген заттардың табиғатына байланысты. Же латин, агар-агар және басқа да гидрофильді гельдердіңісінуінде судағы электролиттердің маңызы зор.

Қышқылдар мен негіздердің ісінуі ерітіндінің рН-на байланысты. Гельдің изоэлек трикалық нүктесінде ісінудің минимумын анықтайды; Н⁺ пен ОН^- иондарының концентра цияларын жоғарылатқанда ісіну алдымен үлкейеді де, максимум дәрежесіне жетеді, кейін Н⁺ пен ОН^- өте көп концентрацияларында қайта түсе бастайды. Желатиннің минимум ісі нуінің рН = 4,7 болса, максимум ісінуі рН = 3,2. Ісінуге сол сияқты нейтральды тұздар да көп әсер етеді.

Ісіну көлемдік (заттың көлемін ісінуге дейін және ісінуден кейін анықтайды) және салмақтық әдісімен (ісіну кезіндегі салмағының үлкеюі) өлшеу жүргізеді.

Ісінудегі жеке тәжірибелерді салыстыру үшін ісіну деңгейі туралы ұғым енгізілген. Негізінен ісіну деңгейін (%) процентпен өлшейді.

бұндағы, V₀ – ісінуге дейінгі гельдің көлемі, см³

V – ісінуден кейінгі гельдің көлемі, см³.