ФАЗАНЫҢ ЖАНАСУ ШЕПНДЕГІ БОС ЭНЕРГИЯ


Бір фазаның екінші фазамен жанасу шегінде аса күшті дамыған қабаты бар системалар үшін осы беттерде жүретін құбылыс-тардын мәні ерекше екенін білеміз. Ғылыми зерттеулер мен тәжі-рибелер көрсетіп отырғандай, олардьщ бәрі де берілген заттың табиғаты мен беткі қабаттың шамасына тәуелді.

Қоллоидты ерітінділер жоғары дисперсті системадағы топқа жататындықтан, олардың дисперсті фаза құрамындағы бөлшектер-дің беткі қабатынан жинақталған үлкен беткі қабаты болады. Коллоидты системадағы бөлшектердің жинақталған беткі кабаты-нын. қосынды ауданы жайлы ұғымды нақтылы түсіну мақсатымен, бір текше сантиметр (1 см3) қатты денені коллоидты өлшемге дейін ^сақтап, оның ауданын есептейді. Ұсақтағанда, осы бөлшектердің косынды массасы мен көлемі өзгеріссіз қалып, беткі аудан қосын-дысы көбейеді (10-таблица).

10-таблица

Қабырға \зындығы, 1 см Кубик саны Косынды бет, сч2 Үлесті бет, см^ 1 Қабырга ұзындыры, 1 см Кубик саны Қосынды бет, см2 Үлесті бет, см~~ 1
1 1 6 6 10-5 1015 6-105 6 105
1 10-! 103 6-101 6-101 1-10-6 1-1018 6-106 6-106
1 10-2 106 6102 1 102 10о-7 1021 6-107 6-107
1 10-3 1-109 6-103 6 103 10-8 1024 6-108 6 108
Ыо-4 1-10 6-10*

Жоғары дисперсті гетерогенді системадағы беттің кереметтей үлкеюі ондағы беттік энергияның артуымен байланысты. Мысалы, берілген кез келген бөлшектің энергия қорының шамасы Е делік. Ол шама масса энергиясы (немесе көлем энергиясы)) Ет мен беттік энергиядан Е5 тұрады:

(162)

.

Масса немесе көлем энергиясы  тең, мұндагы m және масса мен көлем, К. — пропорционалдылық коэффициенті. Қейде беттік бос энергия деп те айта беретін беттік энергия Е3 интенсив-тілік факторы болып есептелетін беттік керілу а мен көлемдік (экстенсивті) фактор ретіндегі қосынды бет Sшамалары көбейтін-дісіне тең:

 (163) (162) теңдеуді былайша жазуға болады:

 (164)

Бұл теддеудің екі жағын да көлемге (V) бөлсек, көлемнін, бірлік өлщеміне тиесілі жалпы энергия қорын немссе беттік меншікті энергияны ү ) өрнектейтін формула шығады:

163

немесе  (166)

Бүл теңдеуден егер бөлшек көлемі (V) үлкен болса, онда теңдеу-дегі екінші мүшенің мәні азаяды, оны ескермесе де болады, немесе дисперстілік дәрежесі жоғарылаған сайын бөлшек көлемі кішірейе түседі де бөлшек энергиясы негізінен беттік энергиямен байланы-сады.

Дисперсті фазаны онан әрі молекулаға немесе ионға дейін үсақтаса, онда мұның салдарынан фазадағы жанасу шегі жоға-лып, беткі қабат жойылады. Мұндайда (166) теңдеудің оң жағын-дағы екінші мүше мәні нөлге теңеледі. Сондықтан да коллоидты-дисперсиялық системаларда өте үлкен мәндегі беттік бос энергия болады. Өйткені олар тіпті аз концентрацияның өзінде де, мысалы, концентрациясы 0,001% болатын бір литр коллоидты ерітіндідегі бөлшектердің жанасу шегінің косынды беті ондаған шаршы метр-мен өлшенеді.

Термодинамиканын екінші заңына орай бос энергияның артық қоры болатын системалардағы процестер осы энергия қорын тө-мендету бағытында өздігінен жүре алады. Беттік энергия екі ша-маның көбейтіндісі арқылы өрнектелгендіктен, беттің бірлік өлше-міне тиесілі энергия қоры азайғанда беттік энергия да азаюы мүм-кін. Коллоидты-дисперсиялық бөлшектердің қосынды бетінің азаюы, бөлшектердің бірігіп, өздігінен үлкеюіне әкеледі, яғни ол коагуляцияланады. Сол сияқты беттік керілу күшінің азаюы дисперсті ортадағы атомдар мен молекулалардың беткі қабатқа тартылу салдарынан болуы мүмкін.

Читайте также: