'''Коллоидтар''' (грек. kolla – желім және eіdos – түр) – бөлшектерінің мөлшері 10–7 – 10–5 см болатын жоғары дисперстік (микрогетерогендік) жүйелер. Коллоидтарға (Коллоидтар жүйесіне), бөлшектері ірірек дисперстік жүйелерге қарағанда, дисперстік [[фаза]] бөлшектерінің броундық қарқынды қозғалыстары тән.
Коллоидтар дегеніміз — заттардың майда тозаң (дисперсия)
түріндегі ерітіндісі. Заттардың майдалану дәрежесі, яғни дис-
“Коллоидтар” терминін [[1861]] ж. алғаш рет ағылшын ғалымы [[Т.Грем]] енгізген. Коллоидтар табиғатына қарай органикалық және бейорганикалық болып екіге бөлінеді. Органикалық Коллоидтардың дисперстік фазасы органикалық заттардан, ал бейорганикалық Коллоидтардың дисперстік фазасы бейорганикалық заттардан тұрады. Дисперстік фаза мен дисперстік ортаның әрекеттесу қарқындылығына байланысты [[лиофиль|лиофильдік]] және [[лиофоб|лиофобтық]] Коллоидтар болып бөлінеді. Лиофильдік Коллоидтарға әр түрлі [[мицелла|мицеллалық]] ерітінділер, биополимерлердің сулы ерітінділері, ал лиофобтық Коллоидтарға металдардың органозольдері, гидрозольдері, жасанды [[латекс|латекстер]], т.б. заттар жатады. Дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты газ тәрізді (аэрозольдер), сұйық (лиозольдер), қатты (крио- және солидозольдер) К. болады. Қатты К-ға бағалы тастар, түрлі түсті шынылар (мыс., рубин шынысы), қорытпалар, т.б. жатады. Коллоидтарда екі фаза арасындағы бөлу беті өте үлкен шама болғандықтан ондай жүйелерде беттік құбылыстар ([[адсорбция]], жұғу, т.б.) күшті қарқынмен жүреді. Коллоидтар сол себепті күшті адсорбент, сорбент, катализаторлар, катализаторларға арқау ретінде көп қолданылады. <ref>[[Қазақ Энциклопедиясы]], 11 - том</ref>
персиялығы неғұрлым жоғары болса ( с а т а л а берсе), олардың
қасиетттері химиялық әсерге соғрлым жаындай түседі. Акы-
== Дереккөздер ==
рында ол тозаңдардың ірілігі молекулалы немесе атомды
<references/>
(ионды ) дәрежеге жететін болса, ондай система химиялы
{{stub}}
реакция береді. Ал дисперсия дәрежесі неғүрлым ірі кесекті бол-
{{wikify}}
са, оның асиеттері физикалы-механикалы үбылыстарға
жаындай береді.
Сонымен, химиялы (молекулады ) ерітінділер мен механи-
калы ірі кесекті аралас оспалардың арасында, екеуіне де ор-
так, өзгеше ерітінді түрі — к о л л о и д системасы болады.
Коллоид деген сөз грекше — колла, яғни желім, кілегей
деген сөзден алынған. Сонымен, коллоид деген — кілегей зат де-
ген сөз. Минералдар үрылысында коллоид заттар да едәуір зор
орын алады. Әсіресе жердің ең үстіңгі абаттарында, топыра
ыртыстарында коллоид заттар өте көп кездеседі. Сонды т а н
коллоидтардың өзгешеліктеріне тоталайы .
Коллоид системасы екі бөлімнен трады: бірі — еріген тозаң.
яғни д и с п е р с и я фазасы, екіншісі — ерітуші (яғни дис-
персия тозаңды таратушы, оршаушы зат), оны дисперсиялы
төірек дейді. Дисперсиялы фаза да, дисперсиялы төңірек те
атты, сйы және газ түрінде бола береді.
Бөлшектерінід (дисперсия фазаларының) ірілігіне а р а й
дисперсия системаларын үш түрге бөледі.
1) І р і д и с п е р с и я с и с т е м а с ы . Мүныд бөлшектерінің
ірілігі (диаметрі) 100 миллимикроннан жоғары. Ондай бөлшек-
терді жай микроскоптармен көруге болады. Олар көбіне біраз
т рған соң тнып алады.
2) К о л л о и д дисперсия системасы. Мүның бөл-
шектерінің ірілігі 1 миллимикроннан 100 миллимикронға дейін
10* 147
(яғни 10~6 мм-ден 10~4 мм-ге дейін) барады. Мндай бөлшек-
терді тек ультрамикроскоп арылы ғана көруге болады. Көпте-
ген коллоид ерітінділер (суспензиялар) және аралас а н сйы-
тардан туратын ерітінділер (эмульсия) осыған жатады.
3) М о л е к у л а л ы дисперсия сис т ема сы. Б л —
бөлшектері 1 миллимикроннан да кішкентай, яғни молекулалы
өлшемдерге жеткен дисперсия системасы. Бларды микроскоп-
пен көріп болмайды, өздері мөлдір болады.
Біздің бл арада талдайтынымыз — коллоид дисперсия сис-
темасы.
оллоид ерітінділердің табиғатта көп кездесетін түрі — орга-
никалы заттар, олар: сүт, ан, түтін, тман т. б. (сия да соған
жатады).
Минералдар арасында коллоид ерітінді түрінде көп кездесе-
тіндері — әр түрлі сулы кремний тотытары (Si02 • п Н2 0 —
а ытар, сутастар); алюминийдің сулы тотытары (А12
03 •
• п Н 2 0 — саздар, жосалар); темірдің сулы тотытары (Ғе2
0 3 -
• п Н 2 0 — түрлі бояулар — жосалар, охралар, лимониттер т. б.);
кальций мен магнийдің карбонаттары (кальцит СаС03 , доломит
CaMg(C03 ) 2 т.б.).
Осы айтылған элементтердің жер бетіндегі үлес саны (клар-
кы) ете көп элементтер екені жоғарыда айтылды. Мысалы: от-
тек (О)— 49,13%, кремний (Si)—26%, алюминніі (А1)— 7,45%,
темір (Ғе)— 4,20%, кальций (Са)—3,25%, магний (Mg) —
2,35%, сутек (Н)— 1,00%. Осы жеті элементтің өзі ғана 93%-тен
асады. Онан бас а да элементтердің осындылары коллоид тү-
рінде кәп кездеседі. Демек, коллоидтар аса көп тараған осын-
дылар екен. Жоғарыда айтылған минералдар топтарынан, орга-
никалы заттардан бас а , түтін, тман, күйе сия ты заттар да
коллоид түріне жатады.
оллоид системасының дисперсия фазалары майда тозаңдар
дедік. Оларды мицелла деп те айтады. Мицелла кейбір жағдай-
ларда зарядты болады. Коллоид ерітінділерін золь деп атайды.
Зольде оны еріткен төңірек заттар (ерітуші) көлемі дисперсия
фазасынан анағрлым көп болады. Ерітуші төңіректің (орта-
ның) түріне арай зольді бірнеше түрге бөледі: г и д р о з о л ь —
су ерітіндісі, а э р о з о л ь — ауа ерітіндісі, п и р о з о л ь — бал-
ыған ерітінді, к р и с т а л л о з о л ь — кристалды ерітінді. Су
ерігіндісіне кәдімгі сия, бояу, сүт жатады. Ауа ерітіндісінің
мысалына тман мен түтінді алуға болады. Мнда сүйы заттың
майда тамшы бөлшектері (мысалы, тман) ауада жүзіп жүреді
немссе заттың атты кесектері «те майда белшек түрінде (мыса-
лы, түтін) газда жүзіп жүреді.
Коллоид ерітінділер нағыз химиялы ерітінділерден гөрі күң-
ғірттеу келеді. Олар тек кейбір жағдайларда ғана мөлдір бола-
ды. Коллоид ерітінділер, химиялы ерітінділер сияты, жай сүз-
гілерден өтіп кетеді, біра мицелла жануарлардың органикалы
148
жарғатарынан (мысалы, уытан) өтіп кете алмайды, яғни
ерітінді сүзіледі.
Коллоид ерітіндісінде мицеллалар көбейіп, еріткіші азайып,
«оюланатын» болса, онда золь орнына г е л ь пайда болады.
Гельде «еріген» бөлшектердін, аралары бір-біріне түйісіп, жабы-
сып жүреді, ал ерітуші заттар (дисперсиялы төдірек) фазалар-
дың араларында алған бос уыстарда ғана болады. оллоид-
тың іріп кетуі, йып алуы осыдан шығады. Кілегей, шыны
сияты йытар, оймалжың ерітінділер осылар. Гель деген
дірілдеуік кілегей немесе йы мағынасында. Гельге, мысалы,
күйені, лайды алуға болады. Темір, кремний элементтерінің сулы
тотытары, яғни лимонит, опал минералдары осы гельге жата-
ды. Дисперсиялы төдіректің түріне арай, золь сияты, гель де
гидрогель, аэрогель, пирогель, кристаллогель болып бөлінеді.
Мицелланың суды өзіне сіңіру немесе сідірмеу асиетіне а -
рай, сулы коллоид ерітінділер — гидрофиль, гидрофоб болып
екіге бөлінеді. Г и д р о ф и л ь коллоидта мицелла бетін ерітінді
абаты жауып, соның аркасында ерітінді тез араласып, бір тек-
тес болады. атты мицелланыд өз бойына тедіректегі (орта-
дағы) ерітуші заттың белшектерін сіціруін сольватация деп
атайды. Ерітуші зат су болса, сольватация гидратация
болып шығады. Гидрофиль коллоид мысалына кремний тотығы-
ның гидрозолін алуға болады. Гумус заттар да гидрофильге
жатады. Сумен күшті араласатын болғандытан гидрофиль кол-
лоидтар тра ты система райды. Оған керісінше, гидрофоб
коллоидтарда мицеллаға су көп сіңе о й м ^ д ы (гидрофоб— су
сүймес, су ж пас деген сөз). Оған жататындар: металдардың
гидрозольдері, күкіртті металдар (сульфидтер) т. б. Сумен на-
шар араласатын болғандытан, гидрофоб коллоидтардың ыды-
рауы да оңай, яғни олар трасыз система рады да, тез т-
нады.
Әрбір коллоидтың мицелласында бір-а түрлі электр заряды
болады. Сондытан олар өз ара осыла алмай, тотаусыз, алай
болса солай озғалыста болады. Броун озғалысы дегеніміз осы.
Коллоид ерітіндісіне электр тогын жібергенде зарядты ми-
целлалар электрод жағына арай ығысып, соған жабысып
жиналады (электрофорез жасайды). ышыл ерітінді мен сіл-
тілі (негізді) ерітіндінід мицелла зарядтары екі текті (бір-бірінс
арама-арсы) болады.
Табиғи жағдайда көп кездесетін коллоидтардың зарядына
мысалдар келтірейік.
Оң зарядты коллоидтарда мына тотытардың гидраттары
болады: А12
03, Ғе2
03 , Сг2
03 , Ті02
> Zr02
, CdO, СеО; кальцит
(СаС03 ) , магнезит (MgC03 ) , флюорит (СаҒ2 ) т. б.
Теріс зарядты коллоидтарда: кремний тотығы (Si02 ) , лай
саздар, гумус ерітінділер, марганец тотығы (Мп02 ) , күкірт, ва-
надий тотығы (V2O5), калайы тотығы (касситерит Sn02 ) , алтын.
149
күміс, платина, сульфидтер (PbS, CuS, CdS, As2
S3 т. б.) бо-
лады.
Мицелланың сырты абығында валенттігі аныпаған
иондар болады. Миделланың зарядты болу себебі де сондытан.
Ерітіндіде электролиттік ыдырау болады, зарядты мицелла
соның иондарын жтуға, сол арылы өзінің арты валенттігін
анытыруға тырысады.
Коллоид мицеллалар анығып, зарядтарын жоғалт а н кезде
олар бір-біріне жабысып, үлкейе бастайды. Іріленген бөлшектер
а ырында тнады немесе йып, кілегей гельге айналады, атая-
ды. Коллоид ерітінділердің коагуляциясы деп осыны айтады.
Зарядтары екі түрлі коллоидтар аралас а н кезде коагуляция
өте күшті болатыны өзінен-өзі түсінікті. Біра мүнда екеуінің
мелшері шамалас болу шарт. Егер де оыың біреуі басымыра
болып келсе сонысы жеңеді де, коллоид ттасымен сол көп за-
ряд а ауысады, коагуляция болмайды.
Коллоид ерітіндіде коагуляция барысы ондағы сутек ионда-
рының концентрациясына байланысты. Сутек ионының концен-
трациясы (рН) бойынша ерітінділер нейтральды , ышылды
немесе сілтілік болып айырылады.
Ішіндегі еріген заттардың үрамы мен санына арай табиғи
суларда оң зарядты иондар (Н' + ) мен теріс зарядты иондардың
(OH1 " ) катыс мелшері әр түрлі болады.
Олардың екеуі бірдей болса реакция нейтральды, оң заряд-
ты ион (Н'+) көп болса реакция ышыл, теріс зарядты ион
(ОН1 - ) көп болса реакция сілтілі болады.
Сутек иондарының сан әлшемі ретінде 1-ден 13-ке дейін (не-
месе 0-ден 14-ке дейін) цифр алынады: рН = 1 болса өте ышыл
реакция, рН = 13 болса өте сілтілі реакция, рН = 7 болса нейт-
ральды реакция болады.
Екі түрлі коллоид андай мелшерде осылғанда рН андай
болатынын және андай жағдайда олардың жа сы түнатынын
тәжірибе бойынша айыруға болады. Б л мәселенің минералогия
ғылымында алатын орны зор, ейткені әр түрлі ерітінділерден
минералдар пайда болу деген сөз сол ерітіндінің тну (коагуля-
ция) нәтижесі болма . Демек, минерал пайда болуда рН ерекше
роль аткарады.
Осы мәселе жөнінде көп еңбек сіңірген ғалымның бірі —
A. Е. Ферсман. Ең кеп тараған металдардың сулы тотытары
рН мөлшері андай болғанда тнатындығына мысал келтірейік.
рН = 10 болғанда магнийдің сулы тотығы (сілтілі топыра ) ;
рН = 7 болғанда темірдің сулы тотығы (өзен суы);
рН = 6 болғанда мыстың сулы тотығы (жауын суы);
рН = 5 болғанда алюминийдің сулы тотығы тнады.
Коллоидтардың адсорбция әрекеті. Коллоид бөлшектері
(гельдер) ерітінді ішіндегі иондарды сорып алады, яғни оларды
өзіне тартып алады, бетіне жабыстырып жүтады. Осындай жү-
150
99-сурет. Кубтың се-
гізге бөлінуі.
туды адсорбция деп атайды (адсорбция
латын сөзі, ол жту, сіңіру деген сез).
Коллоид системасында адсорбция бөл-
шектердід сырты бетіне жабысу арылы
пайда болады. Сондытан ол белшектер-
дің бет ауданы да адсорбция мөлшеріне
зор әсер етеді. Бөлшектер бетінін жалпы
ауданы неғрлым үлкен болса, оньщ бет-
гік энергиясы да соғрлым үлкен болма .
Демек, адсорбция ауданы да үлкен бол-
ма . Заттың бірлік келем аумағындағы
бөлшектерінід жалпы бет жиынын мен-
шікті бет деп атайды.
Ірі кристалдар мен коллоид мицеллаларын салыстырып арай-
тын болса , олардыд меншікті беттері арасында өте зор айырма
бар екенін көреміз. Меншікті бет заттың майдалану дәрежесін
керсетеді. Зат неғрлым майда болса, оныд меншікті беті де сол-
ғ рлым үлкен болады. Мысалға абырғасы 1 см кубты алайы .
Ондай кубтыд көлемі 1 см3, жазы беттері 6 см2 болады. Осы
кубты сегіз кішкентай кубке бөлсек, оның келемі бастапы 1 смъ
алпында алады, ал кішкене сегіз куб беттерінід аудан жиыны
12 см2 болады (99-сурет). Осы сегіз кубты абырғасы 1 мм кіш-
кене кубшелерге бөлсек, олардың бет жиыны 60 см2 болады.
Көлемі 1 см3 затты майдалағанда оның меншікті беті а л а й
өсетінін 10-таблидадан көруге болады.
10-т a б л и ц a
Меншікті беттің өсу дәрежесі
Майдалану дәрежесі Куб абыргасы (мм) Меншікті бст (CM1)
Аса ірі және ірі дисперсия 10 6
1 60
0 , 1 600
0 , 0 1 6 000
0,001 60 000
Коллоидтар 0,0001 600 000
0,00001 6 000 000
0,000001 60 000 000
Заттың меншікті бетін х-пен, оның бөлшектерінің өлшемін
(куб кабырғасын) у-пен белгілесек, бл екеуі кері пропорционал
екенін көреміз, яғни
6
х = " V ' (41)
151
Осы теңдік бойынша график жасау да оңай (100-сурет).
атты заттың беттік энергиясы оның меншікті бет ауданына
пропорционал болады. Адсорбция — сол беттік энергияны кемі-
туге тырысудың нәтижесі.
Беттік энергия. Әр заттың ішкі бөлшектері өз ара теңгеріліп,
жан-жағынан бірдей ысымда болады. Ал оның сырты бетін-
дегі абатын райтын бөлшектерде ондай жағдай болмайды,
ейткені атты заттың беткі абатының астыңғы жағынан ішкі
( атты) белшектері бір-бірін өз ара кысады да, сырты жағы
ондай ысымнан бос болады. Сондытан сырты абат теңгеріл-
ш
100-сурет. Куб бөлшегі көбеііген саііын окың меншікті бетінің
өзгеру графнгі.
меген, екі түрлі фазаның арасын айырушы бет болып табылады.
Ол беттің екі жағындағы жағдай екі түрлі болады. Ішкі атты
бөлшектердің ысымын теңгеру үшін заттың сырткы бетінде
еркін (арты ) күш болу керек. Заттың беттік энергиясы деген
осы. Затты меншікті беті неғ.рльш үлкен болса, оның беттік
энергиясы да солғрлым көп болатыны түсінікті. Сондытан
заттың беттік энергиясы оның меншікті бетіне арай есептеледі
жәие ол меншікті беттік энергия болып аталады. Бдан былай
меншікті беттік энергияны ысаша беттік энергия деп атаймыз.
Адсорбция әрекетінде ерітіндіден сіңғен зат (адсорбтив)
катты бөлшектердің (адсорбенттің) беттік энергиясын кемітеді.
Жтушы адсорбент пен жтылушы адсорбтивтің зарядтары
бір-біріне арама-арсы (екі текті) болу керек; сонда ғана ад-
сорбішя болады. Адсорбент пен адсорбтив барлы заттар ара-
Пііііда бірдей бола бермейді. Б л екеуінін тра ты осындылар
бсрстін белгілі түрлері болады. Мысалы, кремний ышылыныц
I'l'.'ii (Si02 - H 2 0 ) неғізгі бояу заттарды (фуксин, метилфио-
лгт г. б.) жа сы жтады, біра ышыл заттарды ешбір ж т -
пайды. Саз балшытың коллоид бөлшектері калий катионын
жтады. Сол сия ты марганец металының сулы тотығы (Мп02 •
• Н 2 0 ) барийдің, литийдід, калийдің катиондарын жүтады, ал
аниондарды жтпайды.
Гельдердің кристалдануы. Көп трған гель ескіреді, біртін-
деп кристалды түрге айналады, өйткені кристалды форма зат-
тың зарядсыз, ең берік формасы болып табылады.
Коллоидты заттардың химиялы ерітінділері мен оның атты
кристалдык. түрінің аралығындағы алпы деуге болады. Колло-
иодтардыд кралу схемасын мынадай түрде көрсетуге болады:
күшті ерітінді ->золь гель -> кристаллоид.
Коллоидтыд кристалға айналған түрін метаколлоид деп атай-
ды. Метаколлоид минералдарға мысалдар келтірейік. Кремний-
дің сулы тотығы опал деп аталады, бл коллоид болып табыла-
ды, формуласы—Si02*H2 0 . өп уаыттан соң суы кеуіп, опал
кристалды түрге, яғни халцедон мен кварц (Si02 ) түріне айна-
лады. Демек, осы жағдайда пайда болған халцедон мен кварц
метаколлоид минералдар атарына жатады. Сол сия ты сулы
күкіртті темір коллоидтан (гидротроилиттен — FeS • Н 2 0 ) мар-
казит, пирит (FeS2 ) минералдары пайда болады. Темірдің сулы
тотығынан (оңыр теміртас коллоидтан — Ғе2 0 3 • п Н 2 0 ) гетит
( Ғ е 2 0 3 - Н 2 0 ) , гематит (Ғе2 0 3 ) минералдары пайда болады. Осы
сиятанған мысалдар толып жатыр.
Коллоид минералдардың көп жағдайларда өзіне тәи сырт ы
формалары мен ішкі рылыстары болады. Оларды осы асиет-
тері бойынша бас а минералдардан айыруға болады. оллоид
минералдардыд сырты формасы көбінесе сауыс-сауыс сүңгілі
болып келеді; ішкі крылысы пияз сия ты абат-абат болады.
Сол абаттары түрліше боялса, минерал жол-жол таталы бо-
лып шығады. Оныд суы кепкен кезде пайда болатын сәулеше
шашыраған са жарытары, сызаттары болады. Осы бөлімнік
«Минералдардың формалары» деген 2-параграфында айтылған
көп формалар осы коллоид минералдардың формасьі больіп та-
былады. Мысалы, оған жататындар: сталактит, сталагмит, кон-
t креция, секреция, оолиттер, лизеганг саиналары т. б. (87—92-
суреттер).
Коллоид минералдар кейінгі кезде тіпті магмалы тау жы-
ныстарында да кездесіп жүр. Б л мәселе толы зерттеуді керек
етеді.
{{Суретсіз мақала}}
[[Санат:Химия]]
[[et:Pihussüsteem]]
[[no:Kolloid]]
[[ro:Coloizi]]
[[sk:Koloid]]
|