Тәжірибелердің бірінші сериясы:

6 таза пробиркаларды шыны қаламымен нөмерлейді. Біріншісіне 10 мл ерітінді (мысалы NaCl-дың) алғашқы ерітіндісін, ал қалған пробиркаларға 9 мл-ден дистилденген су құяды. Бірінші пробиркадан 1 мл ерітіндіні екінші пробиркаға ауыстырып, оны жақсылап араластырады. Содан соң екінші пробиркадан 1 мл ерітіндіні үшіншіге, үшінші пробиркадан 1 мл ерітіндіні төртіншіге, төртінші пробиркадан 1 мл ерітіндіні бесіншіге құйып барлығында жақсылап араластырады. Сосын 5-ші пробиркадан 1 мл ерітінді алып, оны төгіп тастайды. Сонда 6-шы пробиркада тек таза айдалған су болады да, ол бақылау пробиркасы қызметін атқарады. Содан кейін пипетка арқылы барлық 6 пробиркаға да NaCl, CaCl₂, AlCl₃ электролиттері үшін 1 мл MnO₂ зольін, NaCl, Na₂SO₄, K₃Fe(CN)₆ электролиттері үшін Fe(OH)₃ зольін құйып, жақсылап араластырып, уақытты белгілеп, 15 минутқа қойып қояды.

Пробиркалардың нөмерленген қатары бойынша ерітінділердің концентрациясы біріншіден бесінші пробиркаға дейін 10 есеге азайып отырады. Егер бастапқы концентрациясын С₀ деп белгілесек, онда реттік нөмері «n» болатын пробиркада оның концентрациясы мына формуламен анықталады:

С_n=C₀10^1-n, г-экв./л

Әрбір пробиркадағы ерітіндінің (мысалы NaCl-дың) концентрациясын осы формуламен есептеп, төменгі кестеге жазу керек.

№	1	2	3	4	5	6 бақылау
С(NaCl) г-экв./л
коагуляция

Процесс өткеннен соң барлық бес пробирканы алтыншы яғни, бақылау пробиркасымен салыстырып, коагуляция болған пробиркалар үшін кестеге «+», ал коагуляция болмаған пробиркалар үшін кестеге «-» белгілерін қояды.

Коагуляция болғандардың ішіндегі ең аз концентрация С_n жуықтап алғанда коагуляция табалдырығы деп есептеленеді, ол дәлдірек анықтайтын тәжірибелердің екіншісі сериясына «алғашқы» ерітінді қызметін атқарады.

Тәжірибелердің екінші сериясы:

6-шы пробиркадан басқа пробиркадағы ерітінділерді төгіп тастап, бәрін жақсылап жуады. Бастапқы ерітіндіден (С₀) 50 мл «алғашқы» ерітінді (С_n) даярлайды. Ол үшін пипетка арқылы ерітіндінің қажет мөлшерін өлшеп алып, таза колбаға құяды да, пипеткамен дистилденген суды 50 мл-лік белгіге жеткізеді.

Бұл жерде бақылау пробиркасынан басқа төрт пробирка пайдаланады. С_n ерітіндісінен оларға 8, 6, 4, 2 мл-ден құяды да, дистилденген су қосу арқылы бәрінің мөлшерін 9 мл-ге жеткізеді. Сосын әр пробиркаға 1 мл-ден золь қосып, араластырып тағы да, 15 минутқа қойып қояды. Төмендегідей кесте жасап, оған ерітінділердің құрамын және тәжірибе мәлметтерін жазады.

Пробиркалардың нөмірлері	1	2	3	4	5 бақылау
V NaCl, мл	8	6	4	2	-
V H2O, мл	1	3	5	7	9
V золь, мл	1	1	1	1	1

Ерітінделердің концентрациясын мына формуламен есептейді:

С_n^’= С_n С^’_алғ /10

Тағы да коагуляция болған пробиркаларды «+» деп белгілеп, коагуляция болған ең аз концентрациясы коагуляция табалдырығы деп есептейді. Егер коагуляция табалдырығын одан да дәл есептеу керек болса, онда тәжірибелердің екінші сериясы сияқты, тәжірибелердің үшінші сериясын жасауға болады.

Дәл осы сияқты MnO₂ золі үшін CaCl₂ және AlCl₃ ерітінділерімен тәжірибелердің екі сериясын жасайды.

Тәжірибелердің екінші сериясында алынған мәліметтерді кестеге жазып, коагуляция қабілеттіліктерін салыстырады. Коагуляция табалдырығы ең аз катионның коагуляциялау қабілеті ең жоғары болады.

Басқа катионның коагуляция табалдырығы қанша есе болса, сонша есе оның коагуляциялау қабілеті көп болады.

Сонымен коагуляциялық қабілетін натрий ионы үшін С_(Na+)/С_(Na), кальций ионы үшін С_(Na+) /С _(Сa2+), ал алюминий ионы үшін С_(Na+) /С_(Аl3+) болады.

Әр ион үшін мына кестені толтырады:

катион	Коагуляция табалдырығы	Коагуляция қабілеті
Na^+
Сa^2+
Аl^3+

Алынған мәліметтер негізінде Шульце-Гарди ерекшесінің берілген зольге орандалуын тексереді. Алынған мәліметтер ДЛФО теориясымен сәйкес келе ме? MnO₂, Fe(OH)₃ зольдерінін мицеллаларының формулаларын жазыныздар.

6.2- ЖҰМЫС. ДИСПЕРСТІК ЖҮЙЕЛЕРДІҢ ТҰРАҚТАНУЫ

Зольге төмен және жоғары молекулалы беттік активті затты (БАЗ) енгізген кезде жүйенің тұрақтылығы шексіз жоғарылауы мүмкін. БАЗ тұрақтандырушы әсері, оның бөлшек бетіне адсорбциялануымен байланысты. Ұзын тізбекті БАЗ және өзінің сольваттық қабатын алып жүретін жоғары молекулалық қосылыстардың (ЖМҚ) макромолекулалары біріншілік, сонымен бірге көптеген жағдайларда екіншілік потенциал шұңқырын бүркейтін үлкен ауқымды және тығыздықты адсорбциялы-сольваттық қабат түзеді. Ребиндер бойынша, ЖМҚ адсорбциясы жағдайында адсорбциялы-сольваттық қабатты лиофильді қабыршақты сірне (гель тәрізді құрылымдалған қабат) ретінде қарастыру қажет. Мұндай қабаттар ығысуға қарсы тұра алатын, серпімді, жоғары тұтқырлық қасиеттеріне ие және бөлшектердің жанасуына кедергі келтіретін "құрылымды-механикалық тосқауылды" туғызады. Молекула бағдарлануы мен полярсыз топтардың гидрофобтық әрекеттесуі, сутектік байланыстардың түзілуі, көрші адсорбцияланған молекулалар арасында диполь дипольдік тартылуы - бүйірлі когезия нәтижесінде құрылымдалу жүреді. Адсорбциялы-сольваттық қабаттың беріктілігі уақыт бойынша артады. Диффузия коэффициенті аз және фазалар бөлу шекарасында макромолекулалардың ориентациясының баяулығына байланысты шектік мәніне бірнеше сағаттан соң жетеді.

Зольдердің тұрақтануы үшін, адсорбциялы-сольваттық қабаттың сыртқы бетінде беттік керілу шамасы аз және бөлшек бетіне қарай күрт өспеуі қажет. Бұл жағдайлар орындалмаған кезде, коагуляция адсорбциялық қабаттың жабысу жолымен жүреді.

Бөлшек бетіне ЖМҚ адсорбциялы-сольваттық қабатты қалыптастыруын, қорғану әсері деп атайды. Тұрақтанған зольдер, мысалы -потенциал шамасына қарап, қорғанған коллоид қасиетіне ие болады.

Дәрілік препараттарды дайындаған кезде, дисперстік жүйенің қорғануын қолданады. Проторгол мен колларгол бактерицидтік препараттар - ақуызбен тұрақтанған металл күміс зольдері. Суалту кезінде олар өте жұқа майда ұнтақ түзеді, олар суда жоғары дисперстік золь түзе, өздігінен "жайылады". Бактерицидтік қасиеті ақуыз қаптауымен бүркелмей, бөлшекті қоршайтын сулы ортаға тарайды.

ЖМҚ қорғану әсерін сипаттау үшін Зигмонди "алтын сан" деп аталатын ұғымды енгізді. Ол 10 мл алтынның қызыл зольіне 1 мл 10%-тік NаСІ ерітіндісін енгізгенде, оның көгеруін болдырмайтын ЖМҚ мг саны. Алтын золінің орнына кейде Ag, Fe(OH)₃ және т.б. зольдерді қолданады (сәйкесінше, "күміс", "темір" және т.б. сандар деп аталады).

Жұмыстың мақсаты: 1. Ғе(ОН)₃ зольінің коагуляция табалдырығын анықтау; 2. Тұрақтандырғыштың қорғау санын анықтау.

Қондырғылар мен реактивтер: Фотоколориметр ФЭК-56М; электр плитасы; көлемі 20 мл пробиркалар; көлемі 250 мл конус тәрізді колба; градуирленген пипетка; 2%-тік темір (ІІІ) хлориді ерітіндісі, 0,001 М натрий фосфаты ерітіндісі, 0,00125 М натрий сульфаты ерітіндісі, 0,5 М натрий ацетаты ерітіндісі, 0,01%-тік желатин, казеин, альбумин, синтездік полиэлектролиттер (ПАҚ, ПМАҚ, ПЭИ, полиакриламид, метацид). (Коагуляциялайтын электролиттер мен тұрақтандырғышты-оқытушының көрсетуі бойынша аласыз).

Жұмыс барысы: Ғе(ОН)₃ зольін алу үшін, 250 мл қайнаған дистильденген суға 10 мл 2%-дық темір (ІІІ) хлориді ерітіндісін қосады. Түзілген қызыл-қоңыр түсті зольді бөлме температурасына дейін суытады. 10 сынауыққа 10 мл золь, үстіне келесі көлемде су мен электролитті құяды (18-кесте):

18-кесте

Сынауық нөмірі	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Су көлемі, мл	10	9	8,5	8	7,5	7	6,5	6	5,5	5
Электролит көлемі, мл	0	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5
Оптикалық тығыздық (D)

Әрбір оптикалық тығыздықты өлшеуден соң, зерттелетін ерітіндісі бар кюветаны жуып, дистилденген сумен бірнеше рет шайқау қажет. Алынған мәліметтерді кестеге толтырады.

Өлшеу нәтижелері бойынша барлық электролиттер үшін, оптикалық тығыздықтың қосылған электролит көлеміне V_К (мл) тәуелді график тұрғызады. Коагуляция табалдырығына, оптикалық тығыздық максимал мәнге жетіп, электролитті әрі қарай қосқанда өзгермейтін электролиттің табалдырықтық көлемі сәйкес келеді (40-суретті қараңыз). С_к - коагуляция табалдырығының мәнін мына формула бойынша есептейді:

, (8.16)

мұндағы С_эл - енгізілген электролит концентрациясы, моль/л; V - золь көлемі, мл. Коагуляция табалдырығының шамасы бойынша, C_К= const/z⁶ мәнділік ережесі мен V^І_к:V^ІІ_к:V^ІІІ_к 1:64:729 қатынасының байқалатындығын тексеру қажет.

40- сурет. D оптикалық тығыздықтың а) V_эл - электролит-коагулятор көлеміне; б) V_тұр - тұрақтандырғыш көлемінен тәуелділігі.

Екі- және үш валентті коагуляциялаушы иондар үшін бірінші алты сынауықты алса жеткілікті.

Әр сынауыққа зольді оптикалық тығыздықты өлшеу алдында 2-4 мин. бұрын құяды. Оптикалық тығыздықты № 1 жұмыста жазылған әдіс бойынша өлшейді. Алынған мәліметтер бойынша D -ның электролит көлеміне (V) тәуелділігінде график тұрғызады және электролиттің коагуляциялаушы көлемін (V_к) табады (8.1-жұмысты қараңыз). Сонан соң Ғе(ОН)₃ золіне қатысты полимердің қорғау санын анықтайды. Ол үшін 10 сынауыққа золь, полимер және электролит қоспасын келесі көлем мен ретте дайындайды (19-кесте):

19-кесте

Сынауық нө-мірі	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Золь көлемі, мл	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
Су көлемі, мл
Полимер кө-лемі, мл	5	4	3,5	3	2,5	2	1,5	1	0,5	0
Электролит көлемі, мл
Оптикалық тығыздық (D)

Барлық сынауықтарда электролит көлемі коагуляциялаушы көлемге (V_к) сәйкес келеді. Электролитті полимерді енгізгеннен кейін 10-15 мин соң қосады.

Бұл уақыт аралығында Ғе(ОН)₃ зольінің бөлшектерінде полимер адсорбциясы жүреді.

Барлық сынауықтардағы қоспаның жалпы көлемі 20 мл құрайды. Бұдан сынауықтағы су көлемін золь, полимер, электролит көлемдерінің қосындысынан 20 мл дейін жеткізеді. Барлық сынауықтарда су көлемі әртүрлі болады. Оптикалық тығыздықты электролит қосқаннан соң 2-4 мин кейін өлшейді.

Алынған мәліметтер бойынша D-ның тұрақтандырғыш көлеміне (V) тәуелділігінде график тұрғызады және одан зольдің коагуляциясын болдырмау үшін қажет тұрақтандырғыш көлемін табады. Полимердің қорғану көлемі, D минимал мәнге келіп, полимерді әрі қарай құйған кезде өзгермейтін (40-сурет) көлеміне сәйкес келеді. Қорғау саны (S) мына формуламен есептеледі:

(8.17)

мұндағы, С_тұр-тұрақтандырғыш концентрациясы, г/л; V_қор- коагуляцияны болдырмау үшін қажет тұрақтандырғыш көлемі, мл; V- золь көлемі, мл.