Дисперс системалар

Чин эритмалар.
Купчилик химиявий узгаришлар, шу жумладан технологик жараёнлар эритмаларда кечади. Хомаше ва махсулотлар сифатини назорат килиш, химиявий жараёнлар механизмини тулик урганиш, моддаларни синтез килиш, уларнинг хосса ва тузилишларини аниклаш учун энг куп кулланиладиган системалар - эритмалардир.
Эритма - икки ёки ундан ортикча компонент (таркибий кисм) дан иборат булган гомоген системадир.
Эритмалар моддаларнинг агрегат холатига кура каттик, суюк, газсимон холатларда булади. Каттик эритмалар - булар турли таркибга эга булган металларнинг котишмалари (пулат, чуян, дюралюминий, бронза, латун) ва шишалардир.
Газсимон эритмаларга хаво (азот, кислород ва бошка газлардан иборат) ва бошка газларнинг аралашмалари киради.
Каттик ва газсимон эритмаларда кайси компонентнинг микдори куп булса, шу компонент эритувчи хисобланади. Масалан: Чуян - углерод ( 4%) нинг темир ( 96%) даги эритмаси булса, хаво - азотдаги ( 78%) кислород (21%) нинг эритмаси булади.
Энг куп урганиладиган ва куп учрайдиган эритмалар суюк эритмалардир. Суюк эритмалар - асослар, кислоталар, тузларнинг ва органик моддаларнинг сув ёки бошка суюк моддаларда эришидан хосил булган системалардир. Шу сабабли эритмалар каторига купчилик суюкликлар (сув-спирт, спирт-эфир, бензол-эфир, ацетон-сув, ацетон-спирт, бензол-бензин ва хоказо) нинг узаро аралашмаларини киритиш мумкин. Суюк эритмаларда эритма хосил булиш жараёнида агрегат холатини узгартирмайдиган компонент эритувчи дейилади. Масалан: сувда ош тузи эриганда (микдоридан катъий назар) ош тузи кристаллари сув таъсирида кристалл холатини йукотади, сув эса суюк холича колаверади. Шунинг учун бундай эритмаларнинг барчасида сув эритувчи булади.
Агар суюкликларнинг узаро аралашувидан хосил булган эритмалар булса, микдори куп булган суюклик эритувчи хисобланади.


Эритмаларнинг хосил булиши.
Эритмаларнинг хосил булишини физикавий ва химиявий (гидратлар) назариялари куйидагича тушунтиради.
Эритма эритувчиларда турли модда молекулаларини таркалиб кетиши, яъни эриши натижасида хосил булади. Каттик моддалар эришида унинг сиртидаги молекулалар эритувчи молекулалари таъсирида сиртдан "узилиб" эритмага утади. Диффузия ходисаси ва молекулалаларо таъсир туфайли молекулалар эритма "ичига" сингиб кетади. Шу тарика кристалл панжарани ташкил этган барча молекулалар (эритма эриган моддага туйинмагунча) эритмага утади ва эритма хосил булади. Бу жараён натижасида бир жинсли система хосил булади ва бунда эритувчининг табиати ва каттик модданинг тузилиши, химиявий хоссаси асосий ролни уйнайди.
Суюк моддаларнинг эритмалари хосил булишида эритувчи ва эрийдиган моддаларнинг молекулалари узаро аралашиб (диффузия ходисаси туфайли) кетади. Бу жараёнда моддаларнинг диполь моменти, кутбланувчанлиги каби хусусиятлари асосий уринни эгаллайди. Шу сабабли кутбли моддалар кутбли эрувчида, кутбсиз моддалар кутбсиз эритувчиларда яхши эрийди.
Эритмаларнинг бир жинсли булиши, эриш жараёнида иссикликнинг ютилиши ёки ажралиб чикиши эритмаларни химиявий моддалар деб айтишга асос булади.
Лекин, эритмалар таркибининг хар хиллиги ва узгарувчанлиги уларни механик аралашмаларга тааллукли деган хулосага олиб келади. Шу сабабли эритмаларни химиявий моддалар билан механик аралашмалар уртасидаги "оралик система" деб караш керак.
Юкоридаги холларда ва хар кандай эритмаларнинг хосил булишида эритувчи молекулалари билан эрийдиган модда молекулалари уртасида узаро химиявий реакция боради. Бу реакциянинг махсулоти сифатида эриган модда молекулаларининг сольватлари хосил булади. Агар А-моддаси бирор эрувчи (лотинча "solven") да эриса, эритмада хосил булган янги модда - сольват [А*nsolv] куринишида езилади. Эритувчи сув булса хосил булган моддалар (A*nH₂O) гидратлар дейилади. Эритмалар хосил булишининг сольватлар (гидратлар) назариясини Д.И.Менделеев яратган.
Сувли эритмалардан ажратиб олинган купчилик кристалл модддалар таркибида бир неча молекула сув булади: Na₂CO₃*10H₂O; Na₂CO₃*7H₂O; Na₂SO₄*7H₂O; CиSO₄*5H₂O; Al₂(SO₄)₃*18H₂O; CaCl₂*4H₂O; MgCl₂*12H₂O; (NH₄)₂Fe(SO₄)₂*12H₂O ва хоказо.
Демак, гидратлар (сольватлар) нинг таркиби эриган модда таркибига, табиатига, эритувчининг микдорига ва табиатига боглик булади.
Барча химиявий жараёнлар сингари моддаларнинг эриши хам системанинг энтальпияси ( H), энтропияси ( S) ва изобор-изотермик потенциали G узгариши билан характерланади. Термодинамика нуктаи назаридан бирор модда бошка иккинчи моддада эриганда G = H - T S Бундан куриниб турибдики, доимий температурада G нинг киймати эриш жараёнида заррачаларнинг тартибсизлиги ( S) - энтропия ва энтальпия ( H) узгаришидан иборат.
Бу иккала катталикнинг эриш жараёнига таъсири куйидагича тушунтирилади.
Суюклик ёки каттик модда эриганда "тартибли" холатдан тартибсиз холатга утади, яъни эрувчида таркалиб кетади. Бунинг натижасида системанинг энтропияси ортади ( S>O), бу эриш жараёнини уз-узидан боришига ва G>O булишида энтропия фактори хиссасини ортишига сабаб булади. Шунинг учун хам аксарият холларда каттик ва суюк моддаларнинг эриши температура ортиши билан ортади.
Газсимон моддаларнинг суюкликларда эришида заррачалар ( газ холатдаги) тартибсиз холатдан тартиби юкори булган (суюклик) холатга утади ва SЭритма хосил булиш жараёнида системанинг энтальпияси ёки ортиши H>O, ёки камайиши Hсольв.) лари фарки H_эриш = _{Hтузилиш} - H_сольв. дан иборат булади.
Газсимон моддалар учун H=О булгани, учун H_эриш =- H_сольв. булади, яъни газларнинг суюкликларда эришида газ молекулалари билан эритувчи молекулалари уртасидаги узаро таъсир энергияси асосий фактор хисобланади ва шу сабабли доимо газларнинг эриши ( H_эриш Шунингдек шакар, глицерин, спирт, NaOH, KOH, Na₂SO₄, сульфат, хлорид, нитрат кислоталарнинг эриши хам экзотермик жараёндир. Чунки, молекуляр кристалларнинг тузилиш энергияси ва суюк моддалардаги молекулалараро вандер-ваальс кучларининг энергияси бу моддаларнинг сольватланиш (гидратланиш) энергиясидан кичик, яъни H_{тузилиш} < H_{гидратланиш}.
Ионли кристаллардан иборат моддалар (NaNO₃, NH₄Cl, KCNS, NaCl, KNO₃, KCl , NH₄NO₃, CиSO₄ ва бошкалар) да молекулалар орасидаги богланиш энергияси жуда катта кийматга эга. Шунинг учун бу моддалар эриганда H_{тузилиш} > H_сольв. булгани туфайли энтальпия узгариши H > O булади. Бу моддаларнинг эриши эндотермик реакциялардир, бошкача айтганда бу моддаларнинг эриши температура ортиши билан ортиб боради. Моддалар эриганда иссикликнинг ютилишидан фойдаланиб баъзи бир совутгич аралашмалар хосил килинади. Агар 60 г. NH₄NO₃ ни 100 гр. H₂O да эритилса, системанинг харорати 30⁰C га пасаяди, агар 88 г. NH₄NO₃ ни 100 г. сувда эритилса 36⁰С га температурани пасайтириш мумкин.
Баъзи моддаларда H_{тузилиш} = Н_сольв. булади. Булар молекуляр тузилишли кутбланмаган моддалар булиб, уларнинг эриши энтальпия узгаришисиз ( Н_эриш = О) руй беради. Бу эриш жараёнида G < O булиши учун асосан, энтропиянинг узгариши ( S > O) хал килувчи роль уйнайди. Бунга мисол сифатида I₂ кристалларнинг CCl₄ да эришини келтириш мумкин. Бу эритма хосил булишида эритувчи ва эриган модда молекулалари уртасида янги модда (сольват) хосил булмайди ва бундай эритмалар купинча оддий иккита модданинг аралашмасига, яъни идеал эритмаларга якин булади.