Аэрозольдер, суспензиялар және эмульсиялар. Өндірістік аэрозолдер

ҚАЗАҚСТАН  РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ  ДЕНСАУЛЫҚ САҚТАУ  МИНИСТРЛІГІ

ОҢТҮСТІК  ҚАЗАҚСТАН  МЕМЛЕКЕТТІК  ФАРМАЦЕВТИКА АКАДЕМИЯСЫ

ФГЗ және химия негіздері кафедрасы

СӨЖ

 

Тақырыбы: Аэрозольдер, суспензиялар және эмульсиялар. Өндірістік аэрозолдер.

 

 

 

 

 

 

                                     Орындаған: Қараман Ұ

                                            Тобы: 104 «Б» МПД

                                      Қабылдаған: Сабирова Г.М

 

Шымкент 2013 ж

Жоспар

1. Кірспе
2. Негізгі бөлім

1 Аэрозольдер . Ұнтақтар

2 Суспензия. Суспензия  тұрақтылығы 

3 Эмульсия.

III. Қорытынды 

IV. Пайдаланған әдебиет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аэрозоль ( немісше: sol — ерітінді) — газды ортада (ауада) қалықтаған сұйық не қатты  бөлшектерден тұратын дисперстік жүйелер. Терминді алғаш1945 жылы ағылшын химигі Ф.Дж. Доннан енгізген. 
Аэрозоль - шашырату жүйесінің газдық ортада өлшенген жағдайда болатын сұйық тамшысы немесе қатты дененің бөлшегінен тұрады.

Аэрозольдің мөлшері  оның массасы мен бөлшек саны бойынша  анықталады. Олардың сұйық бөлшегінің радиусы 10-5 — 10-1 см, ал қатты бөлшектерінікі 10-8 — 10-3 см болады. Аэрозоль дисперстену (ірі бөлшектердің ұсағырақ бөлшектерге  айналуы, мысалы, шахта шаң-тозаңы) және конденсаттану (ұсақ бөлшектердің ірірек бөлшектерге бірігуі, мысалы, тұманнан бұлт пайда болуы) салдарынан түзіледі. 
Дисперстену жолмен көбінде полидисперстік және тұрпайы дисперстік аэрозоль түзіледі, ал жоғары дисперстік және біртекті (монодисперстік) аэрозоль конденсаттану арқылы алынады. Көбінесе аэрозольдың түзілуі зиянды болады. Мысалы, өндірістік процестерде қажетті заттар тозаңмен бірге кетеді (металлургия, цемент, химия өндірістері); атмосферадағыаэрозольмен азық-түлік ластанады; кейбір аэрозольдар ауамен қосылып қопарылғыш қоспалар түзеді (көмір, қант, ұн тозаңдары). Аэрозоль медицинада (организмге дәрі-дәрмекенгізуде, жұқпалы микробтарды залалсыздандыруда), метеорологияда (тұманды сейілту, жасанды жаңбыр жауғызуда) ауыл шаруашылығында (инсектицидтер шашуда) тұрмыста т.б. қолданылады.

Аэрозольдер дегеніміз  дисперстік фазасы не сұйық, не қатты  дене, ал дисперстік ортасы газ, әдетте, ауа болып келетін дисперстік системалар. Бұған тұман, түтін, шаң сияқтылар мысал болады. Аэрозольдердщ дисперстілігі коллоидты бөлшектікінен кіші , ондағы бөлшектер ірілеу және біркелкі бола бермей; Мысалы, темекі түтініндегі бөлшек өлшемі 0,1 —1,0 мкм, Құрмы тағы түтіндікі — 0,1 —100,0 мкм, тұмандікі (Н₂О)—0,5 мкм

Аэрозольдердің  кинетикалық тұрактылығы бөлшектердің өлше-мімен анықталады. Аэрозоль бөлшектерінің шөгу жылдамдығы дисперсгік ортаның тұтқырлығына тәуелді седиментациялық тең-деу арқылы анықталады. Мысалы, судан 1 сантиметр биіктіктен 10 минутта төмендейтін аэрозоль бөлшегі ауадағы осындай жолды бір секундта жүреді екен. Олар тұрақсыз болады, өйткені аэрозоль бөлшектері газбен де, сұйықпен де әрекеттеспейді. Ондағы бөлшектер космостық, гамма-ультракүлгін сәулелер әсерінен за-рядталуы мүмкін. Әйтсе де ондағы заряд шамасы үлкен болмаған-дықтан, ол агрегацияға кедергі жасамайды. Ондағы зарядты жа-санды жолмен арттыруға болады. Азрозоль бөлшектерінде кол-лоидты системалардағыдай диффузиялық қабат болмайды.

Тұмандағы сұйық бөлшектер шар  тәрізді болады, ал түтін мен шаңдағылар түрлі заттар мен кристалдардың  сынықтарынан тұр-ғандықтан, олар аморфты  және әр түрлі пішінді. Олар конденса-ция  немесе диспергация негізінде туындауы мүмкін. Конденсация-лық әдіс аэрозольдерді  жоғары дисперстілікте және біркелкі етіп алуға мүмкіндік береді. Мысалы, газ күйіндегі хлорлы сутек пен  аммиак қоспасынан қатты күйдегі  ұнтақты аэрозольді алуға бо-лады: НС1 + NН₃ = NН₄С1. Күкірт (VI) оксидін су буымен аралас-тырғанда сұйық аэрозоль алынады: SОз + Н₂О = Н2SО₄.

Аэрозольдердің пайда болуы  беттік әнергияның едәуір артуымен байланысты болғандықтан, ол біраз энергетикалық  кедергілерді жеңумен сәйкес келеді. Сондықтан да конденсациялық тәсіл  кезінде біршама қаныққандык, яғни тепе-тедсіздік қажет. Мұндай жағдайда буды бірден конденсациялау керек. Табиғаттағы  тұман осылайша туындайды. Егер системада ұйтқы заттар болса, аэрозольдің түзілуі жеңілдейді.

Аэрозольдер коллоидты системалар сияқты жарыкты шашыра-тады және олар Релей теңдеуіне бағынады. Осы  кезеңде, дисперсті фаза мен дисперстік орталардың тығыздығы мен сыну көрсеткіш-терінің айырмасы айтарлықтай өзгешелікте болуына байланысты аэрозольдердің оптикалық қасиетінің, әсіресе, жарық шашыратуы-ның ерекше мәнде болатынын ескерген жөн. Оптикалық қасиетке негіздеп түтін пердесін қолданады. Олардын арасында фосфор (V)оксидінің орны ерекше. Оның жарықты шашырату және жұту қа-білеті бірлік өлшем ретінде қабылданған.

Аэрозольдердің қолданбалық орны ерекше мәнді. Аэрозоль куйіндегі инсектицид өсімдіктерді түрлі зиянкестерден қорғайды. Сол сияқты медицина мен парфюмериядағы кейбір дәрі-дәрмектер, препараттар тек аэрозоль күйінде қолданылады.

Қейбір жағдайларда аэрозольдер  теріс роль атқарады. Мысалы, металлургия, цемент, химия өндірісі сияқты салаларда  әрі айналаны қоршаған ортаға зиянды, әрі құнды заттар түтін, шаң, то-зан, қурамында сыртқа шығарылады. Атап айтқанда шамамен тәуліпне он мың  тоннадай кенді өңдейтін мыс балқыту  заводының мұржасынан көк түтінмен бірге айналаға 26 кг АsSз; 1,9 т Sb2S2; 1,9 т Сu; 2,2 т Рb; 2,8 т Zn; 0,4 т Ві шығады екен.

Соңғы кездері қоршаған ортаны қорғау адамзат денсаулығын сақтаумен тікелей сабақтас болып, ол мемлекеттік, дүниежүзілік мәні бар мәселе болып отыр. Жылу электр станциялары мен це-мент заводтарынын, 2 км радиусында күн жарығы өзінін. 29%-ке дейінгі сәулесін, ал ультракүлгінді бөлігі 65%-ін жоғалтады екен. Ал үлкен қалалардың үстіндегі күн жарығының қуаты 30—40%-ке төмендейді.

Суспензия — дисперсиялық фазасы қатты зат түрінде, ал дисперсиялык ортасы сұйықтар күйінде ұшырасатын қалқыма не дисперсиялык жүйе. Суспензияның дисперсиялык шекарасы коллоидті тараптар шекарасымен және калыпты жағдайда тез тұнатын бөлшектердің мөлшерлік көрсеткіштерімен анықталады. Суспензияның дисперсиялылығы әдетте седименттік талдау әдістері арқылы немесе дисперсиялык ортаға енгізілген қосымшалардың адсорбция мөлшері тұрғысынан анықталады.

 

 

Суспензия — қатты дисперстік фазаның сұйық дисперстік орта-да таралған микрогетерогенді система. Ондағы қатты бөлшектердің өлшемі 0,1 мкм<г<10 мкм. Егер бөлшектердің дисперстік дәрежесі төмен болса, онда оның радиусы үлкейіп, тұрақтылығы төмен-дейді де тез тұнбаға шөгеді. Суспензиялардың дисперстілігін микроскоп, электронды микроскоп сияқты оптикалық немесе седимен-тациялық анализ көмегімен анықтауға болады.

Суспензиялар да коллоидты ерітінділер сияқты конденсациялық немесе дисперсиялық тәсіл арқылы алынады. Осы процесс кезінде алынатын бөлшекті дисперстілік дәрежесі қажетті шекте болатындай етіп жүргізеді. Сондай-ақ, суспензиялар да коллоидты ерітінділер тәрізді өзінен өтетін жарықты шашыратады және жұтады, осы тұста ескертетін жай, жарық өткен коллоидты ерітінді мөлдір болып көрінеді. Оның электрокинетикалық қасиеттері коллоидты ерітіндінікіне ұқсас келеді. Сол секілді суспензиядағы бөлшектердің дзета-по-тенциалы зольдегімен шамалас. Егер суспензия ға электролит енгізсе, онда онын ұю құбылысы байқалады. Кейбір жағдайда суспензияға беттік активті заттар немесе жоғары молекулалық қосылыстарды қосу арқылы оны тұрақтандыруга болады. Мұнда тиксотропия құбылысы коллоидты ерітіндідегіден гөрі артық.

Суспензиялардың табиғаттағы алар орны ерекше. Айталық гео-логиядағы  және жер қыртысындағы көптеген процестер  суспензия құбылысымен байланысты: седиментациялық құбылыс салдарынан таутастан түрлі жыныстардың пайда болуы, әзен сулары арнасынан асқанда олар өзімен бірге көптеген сазды балшық пен құмды, қоқысты сыртқа шығарады және олар қоюлана келіп, қатты денеге айналады. Сол сияқты суспензиялар техникада да үлкен роль атқарады. Мысалы, табиғи не синтетикалық каучуктен резина алу үшін әуелі күкірттің каучуктегі суспензиясын дайындау керек; түр-лі құрылыс және баспа бояулары олифа майында не органикалық еріткіштерде тұрақталған суспензия. Ал құрылыста жиі қолданы-латын цемент пен ізбестің судағы “ерітінділері” де суспензия; саз балшықтын судағы суспензиясы керамика өндірісінін, негізгі шикі-заты.

Седиментация (немесе шөгінді жиналу) алабы— шөгінді жиналатын немесе жиналған (геологиялық өткен кезеңдерде) сушара (қазіргі, бұрынғы). Термин кең мағынада алаптың типін білдіретін анықтауыштармен бірге қолданылады. Мысалы, физикалық-географиялық белгілері бойынша мұхиттық, теңіздік, көлдік және тағы басқа седиментация алабы; судың құрамы бойынша — тұздылығы қалыпты, тұзды сулы, тұздылау, тұщы, күкірт-сутекпен залалданған седиментация алабы және тағы басқа болып сараланады

Седиментация сұйық не газды ортадағы ұнтақталған заттың бөлшектері қарама-қарсы бағытталған екі күштің әсерінде болады. Олардын біріншісі бөлшекті төмен тартып, тұнбаға немесе шөгіндіге түсіру-ге бағытталған ауырлық күш, ал келесісі бөлшектерді берілген көлемде біркелкі таратуға ұмтылған, яғни бөлшек концентрациясы мол жақтан, аз жаққа қарай ауысуына әсер ететін өздігінен жүре-тін диффузиялык күш.

Дисперстік системаға әсер ететін ауырлық және диффузиялық күштің қайсысының басым болуына байланыс-ты оның күші анықталады: ауырлық күші артық болса, ондайда дисперсті  системаның бөлшектері көбірек шөгеді, ал диффузиялық күш басым болса, онда дисперстік системадағы бөлшектер  тұнбаға түспей жүзгін түрінде болады. Осы айтылғандарға орай, дисперст фазаның система көлемінде біркелкі таралып, тұрақты күйде бо-луын седиментациялық немесе кинетикалык, тұрақтылық деп атай-ды, ал ауырлық күші әсерінен бөлшектердің тұнбаға түсу процесі седиментация деп аталады. Системадағы бөлшектердің тұнбаға түсу жылдамдығы осы бөлшектердің өлшеміне, дисперстік орта-ның тұткырлығьша және бөлшек тығыздықтарына тәуелді:

Эмульсия (лат. emulgere – сауу және франц. emulsіon – сүт), медицинада – сұйық түріндегі дәрілік қалыптар. Эмульсияда суда ерімейтін сұйықтар (май, бальзам) болады, оны адамға ішу үшін, терісіне жағу үшін береді. Эмульсиялар біркелкі қоймалжың, сыртқы түрі сүт сияқты сұйықтық түрінде болады. Эмульсияларды дайындау үшін шабдалы, зәйтүн, күнбағыс, үпілмәлік, т.б. өсімдіктерді, вазелин және эфир майларын, сонымен қатар балық майын, бальзамдарды және сумен араласпайтын басқа сұйықтарды қолданады. Дайын эмульсиялық дәрілік заттардың жағымсыз дәмі болады немесе ішкен кезде адамның ауыз қуысының шырышты қабатын тітіркендіреді. Эмульсияның құрамындағы ерімейтін ингредиенттер, оның жағымсыз дәмін шығармайды. Эмульсиялар ұзақ сақтауға келмейтін дәрілік зат болғандықтан, оларды 3 – 4 күн ішінде пайдалану керек. Эмульсиялар шыны ыдысқа құйылады, оған міндетті түрде: “Ішердің алдында шайқаңыз” және “Салқын жерде сақтаңыз” деген ескерту жазылады. Д. Қияшев.

Эмульсия — екі сұйықтың бір-бірінде еріген микрогетерогенді системасы. Эмульсиядағы дисперсті  фаза да, дисперстік орта да бірдей агрегаттық күйде, атап айтқанда сұйық коллоидты  система екен. Егер мұндай системаларды бірі екінші-сінде ерімейтін сұйықтар қүрайтын болса, онда ұзақ уақыт сақталады.

Эмульсиялардағы дисиерсті  фазаны құрайтын шар тәрізді бөл-шектердің  өлшемі әр түрлі болады: кәдімгі  көзге көрінетін бөлшектен бастап коллоидтық дәрежедегі дисперстілікке дейін эмульсия-дағы дисперстік фазаның  бөлшектері көбінесе 0,1 —10,0 мкм ара-лығында  болады. Сондықтан да оларды кәдімгі жай оптикалық микроскоп арқылы байқауға болады.

Эмульсиялар да суспензия-лар тәрізді  табиғат пен өндірісте кең  таралған. Мысалы, сүт, жұ-мыртқаның  сары уызы, қүрамында дисперстелген  суы бар мұнай, каучук өсімдіктерінің шырыны, салқын күйдегі металды өңдеуге қолданатын техникалық эмульсиялар және басқалар. Полимер өндірісінде эмульсиялық полимерлеу әдісі қолданылады. Егер полимерлеу тек мономер басқа сұйықта еритін катализатормен тікелей түйіскенде ғана жүретін болса, онда осы шартқа сәйкес жағдай жасалады. Мұндайда өзінде катализаторы бар сұйықпен түйісетін мономердің беткі қабаты біраз артады да, оған орай болатын полимерлеу реакциясының жылдамдығы сонша есе артады.

Дисперстік ортанын ролін су атқарып, дисперстік фаза ретінде —  майлар, минералды майлар, бензол, толуол және басқалар қолдапылатын эмульсиялар жиі кездеседі. Суда ерімейтін сұйық-тардың бәрін “май” деп атап, оларды М әрпімен, ал суды В әрпі-мен таңбалайды. Дисперстік фазаның аталуын бөлшектің алымы-на, ал дисперстік ортаны бөлшіне жазады. Мысалы, майдың суда-ғы эмульсясы болып келетін кәдімгі сүтті, сол сияқты бензол немесе толуолдың да судағы эмульсияларын М/В деп белгілейді. Ал судың мұнайдағы және судыц сары майдағы эмульсиялары В/М деп көрсетіледі.

Эмульсиялардың тұрақтылығы. Эмульсиялардың түрақтылығы жайлы көптеген ғылыми-зерттеулер жүргізілген. Сүт тағамдарьш сақтағанда, түрлі салқындатқыш сусындар мен  балмұздақты даярлағанда эмульсиялардың тұрақтылығы ескеріледі. Кейбір жағдай-ларда  эмульсия тұрақтылығы нашарлап, құрамындағы  сұйық фазаларды жеке бөліп алуға  тура келеді. Мысалы, мұнайды өңдеуден бұрын, оның құрамындағы эмульскялық  бөлшек ретінде таралған суды немесе табиғи каучукті, шырын құрамындағы  суды бөлу ка-жет. Сол сиякты май  мен судан тұратын сүттен сары майды, кай-мақты бөліп алу үшін, әрине эмульсияны бұзады.

Эмульсиялардың кинетикалық турақтылығы ондағы бөлшектердің өлшемімен сипатталады. Эмульсиялардағы бөлшектердің өлшемі мен массалары коллоидты ерітіндідегіден едәуір артық. Сондықтан да эмульсиялардың кинетикалық тұрактылығын сипаттайтын бөлшек санының (концентрациясының) биіктікке қатынасы коллоидты ерітіндідегіден үлкен. Көптеген эмульсиялардағы дисперсті фазаньщ тығыздығы дисперстік ортаның тығыздығынан аз болатындығын ескерген жөн. Мұндайда эмульсиядағы бөлшектер тұнбаға түспестен, сұйық бетіне қалқып шығуға тырысады. Әрине, осындай кезде дисперстік фазадағы бөлшектердің концентрациясы оның төменгі жағынан гөрі жоғарысында артықтау болатыны даусыз. Мысалы, сүтті сактағанда, әсіресе, қайнатқаннан кейін оның бетінде каймакты кабат пайда болады.