DISPERS SISTEMALARNING FIZIK KIMYOSI. Asosiy qism. Dispers sistemalar Bir modda maydalangan holatda ikkinchi moddaning butun hajmi bo‘ylab taqsimlanishi natijasida hosil bo‘lgan ikkita yoki bir nechta moddadan iborat sistemalar deb ataladi. Dispers sistemalarda maydalangan modda dispers faza deb, muhitni tashkil etuvchi modda esa dispers muhit deb ataladi. Masalan, loyqalangan suvni dispers sistema desak, undagi loy zarrachalari dispers faza va suv dispers muhitdan iboratdir. Dispers fazainng agregat holatiga qarab 8 xil dispers sistemani yozish mumkin: 1) G – S 3) K – K 6) S – G 2) G – K 4) K – G 7) S – K 5) K – S 8) S – S Dispers sistemaning barqarorligi dispers faza dispersion muhit zarrachalarining katta-kichikligiga (disperslik darajasiga) bog‘liq bo‘ladi. Barcha dispers sistemalar zarrachalarning katta-kichikligiga qarab uch sinfga bo‘linadi: 1. Dag‘al dispers sistemalar. Bunda dispers fazaning zarrachalarining razmeri 100 mmk (millimikron)dan katta bo‘ladi. 2. Kolloid sistemalar. Bunda dispers fazaning zarrachalarining razmeri 1-100 mmk gacha bo‘ladi. 3. CHin eritmalar. Bunda dispers faza zarrachalarinnig o‘lchami 1 mmk dan kichik bo‘ladi. 4. Kolloid sistemalardagi zarrachani odatdagi mikroskop bilan ko‘rib bo‘lmaydi. Ularni maxsus optik asboblar bilan ko‘rish mumkin. 5. Ular oddiy filtr qog‘oz teshiklaridan o‘tib ketadi, lekin o‘simlik yoki hayvon organizmidagi membranalardan o‘tmaydi. Kolloid sistemaning dispers fazalari dispersion muhitdan ma’lum sirtlar bilan ajralgan mustaqil fazani tashkil etadi. SHuning uchun kolloid sistemalar mikrogeterogen sistemalar deb qaraladi. Kolloid eritmalar va ularning klassifikatsiyasi 1861 yilda T. Grem moddalarning permanganat qog‘oz orqali suvga o‘tish (diffuziyalanish) holatini, hodisasini tekshirib, kristall moddalarning (osh tuzi, shakar) eritmalari yaxshi diffuziyalanib, lekin moddalarning (osh tuzi, shakar) eritmalari yaxshi diffuziyalanib, lekin Al(OH)3, Zn(OH)2, Fe(OH)3, elim, albumin, jelatina, kraxmal kabi moddalar juda kam diffuziyalanishini aniqladi. Grem eritmalari yaxshi diffuziyalangan moddalarni kristalloidlar deb atadi. Eritmalari yomon diffuziyalangan, kristall tuzilishga ega bo‘lmagan moddalarni kolloidlar deb ataladi. Gremning fikricha, kristalloidlar suvda eriganda chin eritmalar, kolloidlar eriganda esa kolloid eritmalar hosil bo‘ladi. Keyinchalik rus olimi P. P. Veymarn Gremning fikrlari tor ma’noga ega ekanligini isbotladi. Veymarn bita moddadan erituvchini o‘zgartirish bilan ham kolloid ham chin eritma olish mumkinligini isbotladi. Masalan, osh tuzi suvda eriganda chin eritma hosil qiladi, lekin osh tuzini benzolda eritsak kolloid eritma hosil bo‘ladi. Sovun suvda eritilsa, kolloid eritma hosil bo‘ladi, lekin spirtda eritsak chin eritma hosil bo‘ladi. SHunday qilib, barcha moddalarni kolloidlar va kristalloidlarga bo‘lish noto‘g‘ri eknaligi isbotlandi. Kolloid eritmalar odatda zol deb ataladi. Masalan, kumushning kolloid eritmasi kumush zoli deb, temir (III)-gidroksidining kolloid eritmasi temir (III)- gidroksid zoli deyiladi. Dispers fazaning dispersion muhitga bo‘lgan munosabatigaqarab kolloid eritmalar 2 ga bo‘linadi. Liofil kolloid eritmalar va liofob kolloid eritmalar Liofil kolloidlar shu bilan xarakterlanadiki, bu moddalar dispersion muhit bilan kuchli bog‘lanadi va Ayni suyuqlikda mustaqil ravishda (hech qanday uchinchi moddaning ishtirokisiz eriy oladi. Liofil kolloidlarga oqsil, jelatina, pepsin va molekulyar massalari juda katta bo‘ladigan yuqori molekulyar moddalarning eritmalari misol bo‘ladi. Liofob kolloidlar shu bilan xarakterlanadiki, bu sistemalarda dispers faza dispersion muhit bilan kuchli bog‘lanmaydi. SHu sababli liofob zollarning zarrachalari alohida molekulalardan iborat bo‘lmay, balki qancha molekulalarning agregatini (uyumini) tashkil qiladi. Bu sistemalarda kolloid zarrachalarning katta- kichikligi dispersion muhit molekulalarining katta-kichikligiga qaraganda bir necha marta ortiq bo‘lganligi uchun kolloid zarracha bilan suyuqlik orasida chegara sirt paydo bo‘ladi. SHu sababli ular mikrobstrogen sistemalardir. Liofob kolloid eritma hosil bo‘lishi uchun eruvchi va erituvchidan tashqari uchinchi modda (stabilizator) bo‘lishi kerak. Agarda erituvchi modda suv bo‘lsa, kolloid eritma gidrofob kolloid eritma deb ataladi. Bunga As2S3 AgCl va metallarning zollari kiradi. Kolloid eritmalarni olish usullari Kolloid eritmalarni molekulyar, ion dispers sistemalardan va dag‘al dispers sistemalardan kolloid sistemalarni olishda molekula va ionlarni kolloid zarrachalarga qadar birikish (yiriklashish) jarayonlarini yaratish zarur. Dag‘al dispers sistemalardan kolloid eritmalar olish uchun zarrachalarni kolloid holatga qadar maydalash jarayonini amalga oshirish kerak. SHunga asoslanib, kolloid eritmalarni olish metodlarini 2 ta guruhga kondensatsiya va dispergatsiya metodlariga bo‘lish mumkin. Dispergatsiya metodlari I. Mexanik usul. Bu usulda dag‘la dispers sistemadagi dispers fazaning o‘lchami kolloid zarracha holatigacha v(1 mmk-100 mmk) maydalanadi. Bu usulda oklloid zarrachalarni hosil qilishda tegirmonlardan foydalaniladi. Kolloid tegirmonining ishlashi quyidagi ikki prinsipga asoslangan: 1. Moddani juda ham maydalash uchun tez-tez beriladigan engil zarblar yaxshi ta’sir etadi. 2. Kolloid tegirmonda beriladigan zarb maydalanadigan moddaning bevosita o‘ziga emas, balki suyuqlik orqali beriladi. Kolloid eritmasi tayyorlanadigan modda avval maydalanadi, suyuqlik (dispersion muhit) va stabilizator bilan aralashtiriladi va kolloid eritma hosil bo‘ladi. Kolloid tegirmon yordami bilan bo‘yoq oltingugurt, grafit, kvars va boshqa moddalarning kolloid eritmalari tayyorlanadi. Kolloid oltingugurt meditsinada dori sifatida va qishloq xo‘jaligi zararkunandalariga qarshi kurashda ishlatiladi. II. Peptizatsiya usuli. Quyuq yoki yarim quyuq kolloid eritmalarni zollarga aylantirish usuliga peptizatsiya deyiladi. Masalan, yangi tayyorlangan berlin lazuriga peptizator sifatida (NH4)C2O4 qo‘shib berlin lazuri zolini olish mumkin. (NH4)2C2O4 4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] Fe4[Fe(CN6)]3 + 12KCl Peptizatorni stabilizator deb atash ham mumkin. Satbilizator kolloid eritmaga turg‘unlik, qarorlilik beradi. III. Breding usuli (metallarni elektr yordamida changlatish). Bu usulda Ag, Au, Pt, Cd, Zn va boshqa metallarning zollarini olish mumkin. Buning uchun kolloid eritma olinishi kerak bo‘lgan metallardan elektrodlab tayyorlanib, unga elektr toki yuboriladi va elektrodlar bir-biriga tutashtiriladi. Buning natijasida yuqori harorat hosil bo‘ladi va metall kukunlari erituvchiga tutashadi va kolloid eritma hosil qiladi. Kolloid eritma hosil bo‘ladigan idish sovutgichga tushirib qo‘yiladi. Kondensatsiya usullari Kondensatsiya usullarining negizida turgan kimyoviy reaksiya (oksidlanish- qaytarilish reaksiyalari, gidroliz va almashinib parchalanish) yotadi. Oksidlash usuli Oksidlash reaksiyasi natijasida S ning kolloid eritmasini olish mumkin. 2H2S * O2 2[S] + 2H2O Reaksiya natijasida hosil bo‘lgan erkin S atomlari o‘z-o‘zidan kondensatsiyaga uchraydi va S ning kolloid zarrachasi hosil bo‘ladi. Qaytarilish usuli Bu usulda dispers faza chin eritmadan biror qaytaruvchi modda yordami bilan qaytariladi. Misol tariqasida H[AuCl4] eritmasining N2O2 yoki formalin bilan qaytarish va kumush oksidini vodorod bilan qaytarish reaksiyalarini ko‘rsatish mumkin. 2H[AuCl4] + 3H2O2 = 2[Au] + 8HCl + 3H2O Ag2O + H2 2[Ag] + H2O Qaytaruvchi sifatida ko‘pincha gidrozin, formalin, tanin olinadi. Ikki tomonlama almashinish usuli Bu usul eriydigan moddalar hosil bo‘ladigan reaksiyalarga asoslangan. Bu usul bilan, masalan, kumush xlorid gidrolizi hosil qilinadi. Masalan: AgNO3 + NaCl = [AgCl] + NaNO3 Mishyak (III)-sulfid gidrolizi ham shu usulda olinadi. 2H3AsO3 + 3H2S = [As2S3] + 6H2O Gidroliz usuli Bu usul bilan ko‘pincha, metall gidroksidlarining kolloid eritmalari olinadi. Buning uchun metall tuzlarini gidrolizlab, kam eriydigan gidroksidlari hosil qilinadi. Masalan, qaynab turgan suvga FeCl3 eritmasi quyilsa, Fe(OH)3 hosil bo‘ladi. FeCl3 + 3H2O = [Fe(OH)3] + 3HCl YUqoridagi keltirilgan barcha usullar bilan kolloid eritmalar hosil qilishda, albatta, eritma stabilizatorlarining bo‘lishi shart. Kolloid eritmalarni tozalash usullari Kolloid eritmalar hosil bo‘lganda ularning tarkibida dispers fazadan tashqari turli elektrolitlar ham bo‘ladi. Kolloid eritma barqaror bo‘lishi uchun bu eritmada ma’lum miqdorda elektrolitlar ham bo‘lishi kerak. Lekin kolloid eritmalardan tozalash deyiladi. Kolloid eritmalarni tozalashning bir necha usullari mavjud. 1. Dializ. Kolloid eritmalarni tashqi molekulalardan va elektrolitlardan yarim o‘tkazgich parda yordamida tozalash dializ deyiladi. Mol pufagi yokki kolloid pardadan yasalgan idishga tozalanishi kerak bo‘lgan moddadan, ya’ni kolloid eritmadan solinadi. So‘ngra bu idish suv solingan boshqa idishgatushiriladi. Idishdagi suv vaqti-vaqti bilan almashtirilib turiladi. Mol pufagi yoki kolloid parda devorida juda mayda teshiklar bo‘lib, undan molekula va ionlar o‘tib ketadi,lekin kolloid zarrachalar o‘ta olmaydi. Suvni almashtirib turish yo‘li bilan kolloid eritmani istalgan darajagacha tozalash mumkin. 2. Ultrafiltrlash Ultrafiltrlash kolloid eritmalarni tozalashda qo‘llaniladigan muhim usullardan biri bo‘lib, dispers fazani dispers muhitdan ajratishdan iborat. Buninguchun zollar kolloid zarrachalarni yoki makromolekulalarni o‘tkazmaydigan membranalar orqali bosim ta’mirida filtrlanadi. Ultrafiltratsiyada dispers faza filtrda qoladi. Bu usul yordamida turli o‘lchamlardagi govaklarga ega bo‘lgan yarim o‘tkazgich membranalardan filtrlashda foydalaniladi, turli o‘lchamlardagi kolloid zarrachalarni bir-biridan ajratsa bo‘ladi. 3. Elektrodializ O‘zgarmas elektrtoki yordamida tezlashtirilgan dializ jarayoni elektrodializ deyiladi. Elektrodializ uchun ishlatiladigan asbob ikkita membrana bilan uch kameraga ajratilgan idishdan iborat. O‘rta qismi (A) ga tozalanadigan kolloid eritma elektrordlardan o‘rnatilgan tashqi V va V1 qismlariga esa erituvchi – suv quyiladi. Tok o‘tkazilganda tegishli elektrodlar tomon kation va anionlar ma’lum bir yo‘nalishda harakatlanadi va kolloid eritma elektrolitlardan tozalanadi. Tozalangan zol idishning ikki membranasi o‘rtasidagi qismida qoladi. Elektrodializ organik kolloidlarni tozalashda ayniqsa keng qo‘llaniladi. 4. Kompensatsiyalash dializi. Bu metoddan kolloid eritma xossasiga ega bo‘lgan biologik suyuqliklarning tarkibini aniqlashda foydalaniladi. Kompensatsiyalash dializining alohida xususiyati shundan iboratki, bunda toza suv o‘rnida (erituvchi sifatida) turli konsentratsiyadagi past molekulali birikmalardan foydalaniladi. Bu metoddan foydalanib, qonda erkin holatda mochevina va qand borligini aniqlash mumkin. Bu metoddan foydalanib, “sun’iy buyrak” apparati tuzilgan. “Sun’iy buyrak” apparatini, kasal buyrak o‘rniga vaqtincha ulab, qonni almashinish mahsulotlaridan tozalash mumkin. Xulosa Biz ma’ruzamiz davomida dispers sistemalar turlari bilan tanishdik. Ularni axamiyati katta ekanligini misollarda ko‘rib chiqdik. Kolloid eritmalarni olish usullari xilma-xil bo‘lib, masalan: mexanik usulini, peptizatsiya usulini, kondensatsiya usullari, ikki tomonlama almashinish usullari va gidroliz usullarini ko‘rib chiqdik. Adabiyotlar: 1. S.S. Qosimova, S.M.Masharipov, K.O.Najimov. Umumiy va bioorganik kimyodan amaliy mashgulotlar. «Ibn Sino» nashriyoti, Toshkent, 2001. 2. S.S. Qosimova, S.M.Masharipov. Umumiy va bioorganik kimyodan amaliy mashgulotlar. Lotin grafikasida. Toshkent, 2005 3. N.T. Olimxujaeva. Bioanorganik va fizkolloid kime. «Uzbekiston milliy ensiklopediyasi» nashrieti, Toshkent, 2005