Коллоидтық жүйелерді тазарту әдістері
Кейстің тақырыбы
Коллоидтық жүйелерді тазарту әдістері
Жағдаят
Жаңа оқу жылы басталды. Бүгін — коллоидтық химия курсының алғашқы сабағы. Мұғалім пәнге қысқаша кіріспе жасап, негізгі ұғымдарды шолып өтті. Асыланның қызығушылығы соншалық, сабақтың қалай тез аяқталғанын да байқамай қалды.
Сабақтан кейін ол бірден кітапханаға асықты. Қолына алғаш іліккен кітап — «Коллоидтық химия». Асылан адамзат коллоидтық жүйелермен өте ерте заманнан таныс болғанын, оларды тұрмыста және өндірісте кең қолдана бастағанын қызыға оқыды: ертедегі Қытай, Үнді, Мысыр, Грек және Рим халықтары тамақ даярлау, тері илеу, мата бояу сияқты үдерістерде коллоидтық құбылыстарды пайдаланған.
Ол сондай-ақ 1852 жылы М.В. Ломоносов коллоидтық ерітінділерді зерттей отырып, жаңа өндірістің негізін қалағанын білді. Бұл — түсті шыны өндірісі, ал оны дамытуда Ломоносов алтынның коллоидтық ерітіндісін (алтын кірнесін) қолданған.
Бір сәтте Асыланның ойына маңызды сұрақ келді: «Коллоидтық жүйелерді қалай тазартады?»
Тапсырма
- Коллоидтық жүйелерді тазартудың қандай әдістері бар?
- Диализ әдісі қандай әдіс?
- Электродиализ әдісі тазалаудың қай түріне жатады?
- Ультрасүзгілерді қандай жолдармен дайындайды?
Коллоидтық жүйелерді тазарту әдістері
Коллоидтық ерітінділерді тазарту көбіне жартылай өткізгіш мембраналар мен кеуекті сүзгілердің таңдамалы өткізу қабілетіне негізделеді: ұсақ иондар мен нағыз ерітінді бөлшектері өтеді, ал ірі дисперстік бөлшектер ұсталып қалады.
1) Диализ
Диализ — коллоидтық ерітіндіні тазартудың мембраналық әдісі. Бұл тәсілде жартылай өткізгіш кеуек арқылы нағыз ерітінділер мен электролит иондары өтеді, ал өлшемі ірі коллоидтық бөлшектер мембранадан өтпей қалады.
Қондырғы: диализатор
- Үлкен науа ішінде жартылай өткізгіш кеуектен жасалған қалта (қапшық) орналастырылады.
- Қалтаға коллоидтық ерітінді құйылады.
- Науа арқылы үздіксіз су ағызылып тұрады, нәтижесінде мембранадан өткен қоспалар сумен бірге шайылып кетеді.
Қалта ішіндегі және сыртындағы ерітінділердің концентрация айырмасы артқан сайын диализдің тиімділігі жоғарылайды.
2) Электродиализ
Электродиализ — диализді электр өрісімен жеделдететін тазарту әдісі. Негізгі идеясы: тұрақты ток әсерінен ерітіндідегі иондар өзіне сәйкес электродқа қарай бағытталып, мембрана арқылы сыртқы еріткішке өтеді. Осылайша коллоидтық ерітінді қосымша электролиттерден тазарады.
Электродиализатордың жалпы құрылысы
- Ішкі қабырғалары жартылай өткізгіш кеуекті материалдан жасалған үш науа.
- Ортаңғы науаға — тазаланатын коллоидтық ерітінді, ал екі шеткі науаға — ағын су (еріткіш) құйылады.
- Сыртқы науалардағы электродтарға тұрақты кернеу беріледі, нәтижесінде иондар сәйкес полюске қарай жылжиды.
Жай диализде тазарту тәуліктерге созылуы мүмкін, ал электродиализде процесс әлдеқайда жылдам жүреді және еріткіш шығыны айтарлықтай азаяды.
3) Ультрасүзу
Ультрасүзу — коллоидтық ерітіндіні арнайы жартылай өткізгіш кеуекті сүзгілер арқылы сүзу үдерісі. Кәдімгі сүзгіш қағаз коллоидтық бөлшектерді ұстай алмайтындықтан, ультрасүзуде целлофан немесе коллоид сіңірілген сүзгіш қағаздар қолданылады.
Жүргізілу шарттары
Әдетте процесс жоғары қысымда немесе вакуумда өтеді. Сығу не сору әсері сүзуді жылдамдатады.
Нәтиже
Дисперстік фаза (коллоидтық бөлшектер) сүзгіште қалып, ал «керексіз» төмен молекулалы компоненттер сүзгіштен өтіп кетеді.
Қолданылуы және маңызы
- Жоғары молекулалық қосылыстардың зольдері мен ерітінділерін концентрлеу үшін жиі пайдаланылады.
- Температураға төзімсіз коллоидтық жүйелер үшін ерекше құнды әдіс.
- Белгілі дисперстік дәрежедегі бөлшектерді ғана өткізетін сүзгілер арқылы бөлшек өлшемін анықтау және сұрыптау мүмкін.
- Осы тәсілдің негізінде көптеген вирустар мен бактериялардың өлшемі алғаш рет дәл анықталған.
Ультрасүзгілерді дайындау
Ультрасүзгілерді әдетте целлофан сияқты мембраналардан немесе коллоид сіңірілген (модификацияланған) сүзгіш қағаздардан дайындайды. Мұндай материалдар кеуек өлшемін «реттеп», ірі коллоидтық бөлшектерді ұстап қалуға мүмкіндік береді.