1. Хичээлийн сэдэв: Дисперс системийн тогтворжилт
Дисперс системийн төлөв байдлыг илэрхийлдэг үндсэн параметрүүдийг өөрчлөх
чиглэлээр явагддаг элдэв төрлийн процесст саад тотгор үзүүлэн эсэргүүцэх
чадварыг дисперс системийн тогтворжилт гэнэ. Төлөв байдлын үндсэн
параметрийн тоонд дисперс фазын жижиг хэсгийн диспержилтийн зэрэг болон
дисперс орчинд коллоид жижиг хэсгүүд тархаж түгсэн зүй тогтол зэрэг хэмжигдэхүүн
багтана.
Дисперс систем тогтвортой байна гэдэг бол түүний дисперс фазын жижиглэлтийн
зэрэг болон дисперс жижиг хэсгүүд орчиндоо түгж тархсан байдлаа, тодорхой
хугацаанд, хэвээр хадгалж өөрчлөгдөхгүй байна гэсэн хэрэг юм.
Тогтворжилтыг хоѐр төрөлд хувааж үзэх саналыг 1920 онд Н.П.Песков дэвшүүлжээ.
Үүнд
1. Дисперс фазын жижиг хэсгүүд хүндийн хүчний үйлчлэлийн дор тунадасжин
потенциал энергиэ багасгах процессыг эсэргүүцэж чадах чадварыг кинетик
/седиментаци/ тогтворжилт гэж нэрлэсэн байна.
2. Дисперс фаз, дисперс орчин хоѐрын нийлсэн гадаргуугийн зааг дээрх чөлөөт
энергийн хэмжээг багасгах хандлагатай төрөл бүрийн процессыг эсэргүүцэх
чадварыг агрегат тогтворжилт гэнэ. Агрегат тогтворжилт нь дисперс
системийн доторх жижиг хэсгүүд нийлж томрох процессыг эсэргүүцэх
чадвартай холбоотой ойлголт юм. Чөлөөт дисперс системийн тогтворжилтыг
голлож кинетик /седиментаци/ тогтворжилтоор илэрхийлэх нь зүйтэй байдаг.
Кинетик тогтворжилтын их багын хэмжээг седиментаци-диффузийн тэнцвэрт
процессын зүй тогтлоор илэрхийлж болно. Чөлөөт дисперс системийн жижиг
хэсгүүдийн концентраци- е- дахин буурах өндрөөр кинетик тогтворжилтын их
багын хэмжээг илэрхийлнэ.
к- Больцманы тогтмол Т- абсолют температур
υ-жижиг хэсгийн эзэлхүүн g-газрын татах хүчний хурдатгал
P, -дисперс фаз ба дисперс орчны нягт
-өндөр хичнээн их байвал дисперс системийн кинетик тогтворжилт төдиичинээ
сайн байдаг. Мөн жижиг хэсгийн радиус болон (р-р0) ялгавар багасах тутам уул
системийн кинетик тогтворжилт ихэснэ. Температур ихсэхэд жижиг хэсгүүдийн
броуны хөдөлгөөн нэмэгдэж кинетик тогтворжилт сайжрах боловч мөргөлдөж буй
жижиг хэсгүүд хоорондоо илүү хүчтэй мөргөлдөх учир агрегат тогтворжилт суларч
жижиг хэсгүүд уусаж том хэсгүүд улам томорч, систем тогтворжилтоо алдаж болно.
1

2. Том ширхэгт дисперс систем кинетик тогтворжилтгүй систем байдаг бөгөөд эдгээр
системийн жижжг хэсгүүд дорхноо тунадасжина (хэрэв сталилизатор хэрэглээгүй
бол). Харин молекулан, ионон дисперс систем тогтворжилтын (аэрозоль, лиозоль)
байдлаараа дээр өгүүлсэн хоѐр төрлийн системийг бодвол завсрын шинж чанартай
байдаг.
Фазуудын нийлсэн гадаргуугийн зааг дээрх чөлөөт энергийг багасгаж дисперс
системийн тогтвортой байдлыг алдагдуулдаг гурван процесс байдаг.
1. Изотерм нэрэлт /бага диаметртэй хэсгүүд уусаж том хэмжээтэй хэсгүүд улам
томрох/
2. Коагуляцийн процесс /жижиг хэсгүүд хоорондоо наалдах/
3. Коалесценцийн процесс /жижиг хэсгүүд нийлж томрох/
Полидисперс системийн доторх янз бүрийн диаметртэй жижиг хэсгүүдийн химийн
потенциал тэнцүү биш байдаг бөгөөд үүний ачаар харьцангуй бага диаметртэй
хэсгүүд орчиндоо уусаж “алга болох”, харин арай том хэсгүүдийн гадаргууд хэт
ханасан уусмалаас бодис талстжих процесс явагдана. Үүний үр дүнд жижиг хэсгийн
дисперсжилт болон гадаргуугийн энерги багасна. Изотерм нэрэлтийн үзэгдэл
Кельвиний (Томсоны) хуулийн дагуу явагдана.
Коалесценцийн процессын үест гадаргуугийн чөлөөт энерги багасах үзэгдэл,
голлож, фазуудын нийлсэн гадаргуугийн талбай багасгах явдалтай холбоотой байдаг
ажээ. Харин фазуудын нийлсэн зааг дээрх гадаргуугийн таталцал буюу хувийн
чөлөөт гадаргуугийн энерги өөрчлөгддөггүй байна. (коалесценцийн явцад)
Иймд
∆
гэсэн харьцаагаар коалесценцийн процессын чөлөөт энергийн өөрчлөлтийг
илэрхийлж болно.
Коагуляцийн процессын явцад жижиг хэсгүүд хоорондоо дисперс орчны нимгэн
хальсаар тусгаарлагдсан хэвээр байх учир фазуудын нийлсэн гадаргуугийн талбай
огт өөрчлөгдөнө. Иимд гадаргуугийн чөлөөт энергийн өөрчлөгдөх ганц боломж бол
фазуудын нийлсэн зааг дээрх гадаргуугийн таталцал ( ) багасах зам юм. Иймд
коагуляцийн процессын энергетикийн өөрчлөлтийг:
гэж илэрхийлж болно. S1- молекулын үйлчлэлцийн хүчийг нэмж компенсацлах
процесс явагдаж байгаа талбай ( фазуудын нийлсэн гадаргуу дээр) болно.
Дисперс орчны агрегат төлөв байдлаас шалтгаалан дисперс системийн тогтвортой
байдлыг алдагдуулж чаддаг коагуляци, коалесценци, изотерм нэрэлтийн процессын
гүйцэтгэх үүрэг, илрэх байдал янз бүр байдаг. Шингэн ба хийн төлөв байдалтай
2

3. дисперс орчин бүхий л системд голдуу коагуляци буюу коалесценцийн үзэгдэл
явагдана. Хий, шингэн, хатуу агрегат төлөвт орших дисперс орчин бүхий, бүхий л
төрлийн дисперс системд изотерм нэрэлтийн процесс явагдаж болно.
Кинетик тогтворжилттой чөлөөт дисперс системийн доторх коагуляцийн процессын
үр дүнд уг систем эвдэрч дисперс фаз савын ѐроолд тунадасжих (р<р0) эсвэл шингэн
фазын гадаргууд цугларах (р>р0) үзэгдэл ажиглагдана. Гэвч коагуляцийн процессын
үр дүнд дисперс фаз тунадасжин ялгарахгүй байж болно. Коагуляцалж томорсон
жижиг хэсгүүд хоорондоо молекулын ба бусад төрлийн хүчээр холбогдож, системийн
нийт эзэлхүүнийг хамарч чадсан торлог бүтэцтэй дисперс структур шинээр үүсэж
холбоот дисперс систем буюу гель үүсгэдэг байна.
Холбоот дисперс системийн доторх жижиг хэсгүүдийг-дисперс орчны нимгэн хальсан
үе тусгаарлаж байдаг. Дисперс фазын концентраци ихтэй системийн тухайд ч
иймэрхүү структур үүссэн байдаг. Энэ нимгэн үе эвдрэхэд хатуу биетийн жижиг
хэсгүүд хоорондоо шууд контакталж эхэлнэ, шингэний (мөн хийн цэврүү) дуслууд
нийлж том дусал үүсгэнэ. Иймд дисперс системийн эвдрэх хурд энэ нимгэн хальсны
бат бэхийн хэмжээнээс, өөрөөр хэлбэл дисперс фазын жижиг хэсгүүдийн завсарт
байгаа дисперс орчныг шахаж түрэх хүчний эсрэг уг систем хэр зэрэг эсэргүүцэл
үзүүлж чадах чадвартай болохоос шалтгаална. Дисперс орчны (шингэн) нимгэн
давхарганы эсэргүүцэх чадвар, бат бэхийн хэмжээнд гадаргуугийн идэвхт бодис
хүчтэй нөлөө үзүүлнэ.
Коллоид систем гадаргуугийн энерги ихтэй, термодинамикийн хувьд тогтворгүй
систем юм. Коллоид систем тогтворгүй байдаг шалтгаан нь фазуудын хоорондын
гадаргуу их байдагтай холбоотой. Үүнээс болж коллоид-дисперс систем илүүдэл нөөц
гадаргуугийн энергитэи (Гиббсын) байдаг. Иймээс коллоид уусмалуудад гадаргуугаа
багасгадаг агрегацын процессууд аяндаа явагдаж байдаг.
Дисперсийн системийн тогтвор нь тодорхой хугацааны туршид тухайн диперсийн
системийн төлөв байдал ба шинж чанараа өөрчлөхгүйгээр хадгалах чадвар юм.
1925 онд Зөвлөлтийн (хуучин нэрээр) гарамгай физик-химич М.П.Песков (1880-
1940) дисперс системийн хөдлөл зүйг ойлгохын тулд кинетик седиментацын) ба
агрегат гэсэн хоѐр янзын тогтвор байдгийг тогтоожээ:
Кинетик тогтвор нь дисперсийн фазын хэсгүүд тунадасжин буухгүй төлөвт байх
чадвар юм.
Кинетик тогтвор алдагдахад дисперсийн орчноос дисперсийн фаз ялгарах процесс
явагдана. Кинетик тогтвор нь кинетик идэвхтэй хэсгүүдийн хэмжээгээр, өөрөөр хэлбэл
дисперслэлтийн зэргээр тодорхойлогдоно. Хэрэв дисперсийн фазын хэсгийн хэмжээ
1мкм-ээс бага байвал энэ систем кинетикийн тогтвор өндөр байна.
3

4. Коллоидын хэсгүүдийн тунадасжин буухгүй тогтвортой байдал нь тэдгээрийн
хэмжээ бага, хүндийн хүч нь дулааны хөдөлгөөний энергитэй ойролцоо жишихүйц
байдгаас жижиг хэсгүүд эрчимтэй броуны хөдөлгөөнд оролцдогоор тайлбарлагдана.
Дисперсийн системийн агрегат тогтвор нь дисперсийн фазын хэсгүүд агрегац
болохгүй байх чадвар юм.
Дисперсийн системийн фазууд ижил ионууд ба сольват бүрхүүлийн ачаар нийлэн
нэгдэж томрохгүй байж чаддаг байна. Агрегат тогтвор алдагдахад (19.1-р зураг)
дисперсийн фазын хэсгүүд ионуудын болон сольват бүрхүүлээр бие биенээсээ
тусгаарлагдсан анхны хэсгүүдээс тогтсон агрегатад нэгддэг.
Агрегат тогтвор алдагдахад дисперсжилтийн зэргийн хэмжүүр болсон хувийн
гадаргууд практикийн хувьд бараг өөрчлөгдөхгүй үлддэг. Энэ үед дисперслэлтийн зэрэг
(<3=1/а) багасна.
1968 онд зевлелтийн физик-химич В.П.Мишин (1906-1983) дисперсийн :/!стемийн
еер нэгэн хэлбэр болох конденсацын тогтворыг нээжээ.
Конденсацын тогтвор нь тодорхой хугацааны туршид хувийн гадаргуугаа
еерчлехгуй хадгалах дисперсийн системийн чадвар юм.
Аэрозоль
Хийн буюу агааран дисперс орчинтой дисперс системийг аэрозоль гэдэг.
Аэрозолийн дисперс фаз нь шингэн биет байвал түүнийг манак, дисперс фазын
жижиг хэсгүүд нь хатуу төлөв байдалтай бодис байвал утаа (өндөр дисперсжилттэй
байхад) эсвэл тоос ба нунтаг бодис гэж (том ширхэгтэй байх тохиолдолд) тус тус
өөрөөр нэрлэдэг байна. Хатуу байдалтай жижиг хэсгийн гадаргуу дээр чийг
конденсацелсан <холимог> төрлийн аэрозолийг <смог> гэж нэрлэдэг бөгөөд ийм
хэлбэрийн аэрозоль томоохон үйлдвэрийн хотуудын агаарт их хэмжээгээр оршдог.
Байгалийн янз бүрийн үзэгдэл ба техникт аэрозоль чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Дэлхийн ус цаг уурын систем болон сансар огторгуйн элдэв үзэгдлийн мөн
чанар төрөл бүрийн аэрозолийн үзүүлэх шинж чанартай ихээхэн холбоотой байдаг.
Ургамлын үр тоос, бактер , хөгцний спор тархахад агаарын урсгал биологийн чухал
үүрэг гүйцэтгэдэг. Агаарын болон бусад зарим төрлийн тээвэрт манан үүсэх явдал
ихээхэн садаа болдог билээ. Хөдөө аж ахуйд бордоо болон ургамлын хортон шавьж,
хорхойг устгах зэрэг үйлст аэрозоль өргөн хэрэглэгддэг. Янз бүрийн үйлдвэрийн
утааг цэвэрлэх асуудал байгаль орчныг хамгаалах явдалд чухал рольтой зүйл юм.
Уулын чулуулгыг нунтаглах, түлш шатаах явцад үүсдэг хийн золийг цэвэрлэх,
тоосролтыг багасгах явдал техникийн чухал зорилт байдаг. Зарим аэрозоль
мэргэжлийн өвчин (силикоз) үүсэх эх үүсвэр болдог аюултай. Иймд аэрозоль гаргаж
авах, тэднийг хэрэглэх асуудал чухал байдаг боловч аэрозоль үүсэх явдлыг багасгах,
4

5. тэдний тогтворжилтыг эвдэх асуудал илүү чухал байх тохиолдол цөөнгүй байдаг
ажээ.
Хөөс
Хөөс бол x1 III2 төрлийн дисперс систем юм. Дисперс фазын үүргийг голдуу агаар
гүйцэтгэнэ. Хөөс жинхэнэ лиофоб дисперс системийн шинж чанар үзүүлнэ.
Шингэрүүлсэн ба өтгөрүүлсэн хөөс гэж хоѐр анги болгон авч үзэх арга ихээхэн
дэлгэрчээ. Шингэрүүлсэн ба өтгөрүүлсэн хөөс гэж 2 анги болгон авч үзэх арга
ихээхэн дэлгэрчээ. Шингэрүүлсэн хөөс нь шингэрүүлсэн эмульстэй тун ойролцоо
структуртай байдаг. Эднийг хийн эмульс гэж нэрлэх ѐс бий. Жинхэнэ хөөс гэж
нэрлэдэг дисперс системийн эзэлхүүний 70 гаруй хувийг хийн бодис эзэлдэг. Үлдсэн
хувийг шингэн байдалтай дисперс орчин эзэлнэ. Хамгийн онцлог нь хөөсний дисперс
шингэн орчин маш нимгэн хальс байдалтай оршдог явдал юм. Иймд өтгөрүүлсэн
хөөс нь хийн цэврүүнүүд шингэн орчний нимгэн хальсаар тусгаарлагдсан байдалтай
систем юм. Хөөсний концентрацийг хөөсний гарц гэдэг хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг
арга практик өргөн ашиглагдана. Хөөсний эзэлхүүнийг түүнд зарцуулагдсан шингэн
фазын эзэлхүүнд хуваахад гарсан тоог хөөсний гарц гэдэг:
) хөөсний эзэлхүүн, - шингэн фазын эзэлхүүн
Бөөрөнхий хэлбэртэй хийн цэврүүнүүдээс тогтсон <нойтон> хөөсний < 10
байдаг (хальс нь зузаан), харин маш нимгэн хальсаар тусгаарлагдсан бөгөөд хийн
цэврүү нь битүү полиэдр хэлбэртэй үүл үүсгэж байвал -ийн хэмжээ хэдэн зуугаас
1000 хүртэл утгатай байдаг. Ийм хөөсийг <хуурай> хөөс гэж нэрлэдэг. 90 (1) дугаар
зурагт хөөсний ганц ширхэг үүр болон хөөсний нэгэн огтлолыг дүрслэн үзүүлэв.
<Идеал> байдалтай хөөсний үүр пентагональ додекаэдр хэлбэртэй байдаг ажээ (12
талт, 1 талт нь 5 өнцөг). Ийм олон талт өнцөг нь 30 ирмэг, 20 оройтой байдаг.
Хөөсний үүрийн ирмэг нь дисперс орчний нимгэн хальс мөн бөгөөд үүнийг Гиббс-
Платогийн суваг гэж нэрлэнэ. Нэг оройтой 3 тал нь хоорондоо 120 0 өнцөг үүсдэг
5

6. болохыг Плато тодорхойлжээ. Өндөр гарцтай хөөсний суваг цлиндр хэлбэртэй
байдаг. Нэг оройтой 4 суваг холбогдсон байна. Хөөсний үүрийн ийм байгуулалттай
байдгаас шалтгаалж хөөс бол орон зай эзэлсэн торлог структур үүсгэсэн байдаг.
Суваг, оройнуудыг дамжин дисперс орчин шилжиж байх бололцоотой ажээ.
=100 1000 байх тохиолдолд дисперс орчны ихэнх хэсэг нь сувагны дотор
агуулагдаж байх ба багаахан хэсэг нь хальс үүсгэсэн байна.
Бодит хөөс бол полидисперс систем байдаг. Үүнээс болж хөөсний үүрний
хэлбэр өөрчлөгдөнө. Гэвч 3 тал нийлж суваг үүсгэдэг, 4 суваг нийлж орой үүсгэдэг
зүй тогтол ямар ч өтгөрүүлсэн хөөсний структурт ажиглагдана. Хөөсний байгуулалтыг
илэрхийлдэг үндсэн параметр ганц биш олон байдаг ажээ. Хөөсний хальсны зузаан
(h), хөөсний үүрний дундаж эквпвалент радиус (r),дундаж гарц ( ), хөөсний өндөр
(Hm) зэрэг хэмжигдэхүүнүүд нь хөөсний шинж чанарыг тодорхойлогч үндсэн
параметр юм.
Техникт хөөс ба хөөсөрхөг хальсыг өргөн дэлгэр ашигладаг. Гал унтраах чухал
зэвсгийн нэг бол хөөс юм. Мөн ашигт малтмалыг флотацийн аргаар баяжуулахад
хөөс голлох үүрэг гүйцэтгэнэ. Талх, чихэр, боов үйлдвэрлэх технологид төрөл бүрийн
боов ашигладаг билээ. Мөн төрөл бүрийн барилгын материал үйлдвэрлэхэд хөөс
чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Хөөсийг голлож диспергацийн аргаар гарган авна. Ямар нэгэн ГИБ уусгасан
шингэний дундуур агаараар үлээхэд хөөс амархан үүсдэг. Мөн хутгах, сэгсрэх аргыг
хэрэглэж болно. Дисперс орчин нь яваандаа хатуурдаг хөөсөрхөг материал, биетийг
гаргаж авах явцад хөөс конденсацийн аргаар үүснэ. Үүнд, химийн буюу биохими
процессын үр дүнд ямар нэгэн хийн бодис үүсгэж яваандаа хийн цэврүү үүсгэдэг
байна, өөрөөр хэлбэл шинэ дисперс фаз үүсэж бий болно. Жишээ нь , хөөст бетон
үйлдвэрлэхэд дараах химийн урвал ашигладаг:
Al + Ca(OH)2 + 2H2O CaHAlO3 + 3H2
Хөөс нь шингэн ба хатуу дисперс орчинтой байж болно. Шингэн дисперс орчинтой
хөөсний тогтворжилж ба эвдрэх механизмыг судлах явдал практикт чухал ач
холбогдолтой асуудал байдаг. Хөөсийг тогтворжуулахад термодинамик ба кинетик
хүчин зүйл чухал рольтой. Аяндаа өөрөө диспергацлах замаар хэзээ ч хөөс үүсдэггүй
учир хөөс агрегат тогтворжилт муутай систем юм. Иймд хөөсрүүлэгч буюу
тогтворжуулагч бодис заавал нэмж өгч байж тогтворжилт сайтай хөөс гаргаж авдаг
онцлогтой.
Төрөл бүрийн молекулт ба том молекулт гадаргуугийн идэвхт бодис хөөс
тогтворжуулагчын үүргийг гүйцэтгэдэг.
Хөөс эвдрэх явцад хөөсний төрх байдлыг илэрхийлдэг үндсэн параметрүүд
6

7. өөрчлөгдөх ( ) бөгөөд хальс нимгэрэх, хагарах, изотерм нэрэлт явагдах
(хий жижиг цэврүүнээс том цэврүүнд диффузлэх замаар) дисперс орчин сувгаар
дамжин зангилгаанд цугларах (синерезис) зэрэг үзэгдлүүд явагдана.
Зарим үйлдвэрлэлийн процессын явцад хөөс үүсэх явдлыг багасгах эсвэл
<унтраах> шаардлага гарна. Өөрөөр хэлбэл технологийн процессыг зохих
шаардлагын дагуу явуулахад хөөс саад тотгор учруулдаг ажээ. Жишээ нь угаалгын
машины ажиллагаанд арвин их хөөс үүсэх явдал саадтай байдаг учир угаалгын
нунтаг бодис нь ионоген биш ГИБ-ыг харьцангуй их хэмжээгээр агуулсан байдаг.
Ионоген биш хөөсрүүлэгчид нь алкилсульфатын төрлийн ионоген хөөсрүүлэгчдээс
бага хөөсөрдөг билээ. Хөөсийг эвдэх олон арга байдаг. Хэт халаасан уур, ультра
буюу хөөс унтраагч бодисыг ашиглан хөөсийг эвдэж болно. Органик спирт ба
цахиур–органик нэгдлүүдийг хөөс унтраагч бодис болгон ашиглаж болно.
Эмульс
Нэг шингэн бодис нөгөө шингэний дотор жижиглэгдэн түгсэн дисперс системийг
эмульс гэнэ ( ). Иймд эмульсийн хоѐр фаз хоѐулаа шингэн төлөвт оршино.
Ямар тогтворжуулагч бодис ашиглан хөөсний тогтворжилтыг сайжруулж болох
боловч хөөсний лиофоб шинж чанарыг хэзээ ч өөрчилж чаддаггүй байна. Гэтэл
лиофоб эмульсийг лиофиль шинж чанартай болгож болдог. Ерөөс лиофоб ба
лиофиль эмульсийг ялгаж ангилахад ихээхэн бэрхшээлтэй байдаг. Лиофиль критик
эмульс термодинамикийн үүднээс тогтвортой систем юм. Энэ зүйлд зөвхөн лиофоб
эмульсийн онцлог шинж чанарын тухай авч үзсэн болно. Эмульсийн өөр нэг онцлог
шинж чанар бол тогтворжуулагч бодисын мөн чанар болон системийн нөхцөл
байдлаас шалтгаалан хоѐр төрлийн эмульс үүсгэдэг явдал юм. Хоѐр шингэн
бодисын туйлжилт илүүтэй шингэн бодис дисперс орчны үүрэг байвал түүнийг шууд
эмульс, харин туйлжилт ихтэй шингэн бодис дисперс фазын үүрэг гүйцэтгэж байвал
түүнийг урвуу эмульс гэж тус тус нэрлэнэ. Дисперс системийн нөхцөл өөрчлөгдөхөд
(Т, нэмэлт бодис, фазуудын эзэлхүүний харьцааг өөрчлөх г.м) эмульсийн төрөл
эсрэгээр өөрчлөгдөж болно. Үүнийг <эмульсийн фаз эргэх> процесс гэж нэрлэдэг.
Аливаа эмульсийн төрлийг туршлагаар амархан тогтоож болно. Усан дисперс
орчинтой шууд эмульсийн цахилгаан дамжуулах чанар урвуу эмульсийн цахилгаан
дамжуулалтыг бодвол хэдэн арав дахин их байдаг ажээ. Мөн туйлжсан ба
туйлжаагүй шингэнд эмульсийн уусалтыг хэмжих замаар эмульсийн төрлийн
тогтоодог. Элдэв төрлийн будагч бодис (эозин г.м) ашиглаж эмульсийн төрлиыг
тодорхойлж болно. Эмульсийн дисперс фазын концентрацыг харгалзан
шингэрүүлсэн (10-с доош хувь), өтгөрүүлсэн , асар өтгөн (дисперс фазын эзлэх хувь
70%-с дээш хэмжээтэй байгаа) эмульс гэж ангилан үздэг байна. Өтгөн эмульсийн
7

8. байгуулалт өтгөрүүлсэн хөөстэй тун төстэй байдаг. Байгальд тохиолддог урвуу
эмульсийн тодорхой жишээ бол түүхий нефть юм. Нефтьний 50-60%-г давсажсан ус
эзэлнэ. Нефтийг боловсруулах хамгийн анхны шат бол нефтийн эмульсийг эвдэх
маш төвөгтэй ажил байдаг. Цөцгийн тос, сүү, цөцгий, майонез, маргарин , өндөгний
шар уураг, каучукийн шүүс, латекс, битум зэрэг нь бүгд эмульс мөн. Амьд бие
махбодийн доторх өөх тос, липиод зэрэг бодис эмульсийн байдалтай оршдог. Эмийн
үйлдвэрт олон тооны эмийн бодисыг эмульсийн хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг бөгөөд
дотуур хэрэглэгддэг эмульс голдуу шууд төрлийн эмульс байдаг ба түрхлэг болгон
хэрэглэдэг эмульс нь урвуу төрлийн эмульс байдаг.
Лиофоб эмульсийг голдуу диспергацийн аргаар гаргаж авна. ГИБ агуулсан
ямар нэгэн шингэнд нөгөө шингэнийг дисдергацлах үест лиофоб эмульс үүснэ.
Эмульсийг тогтворжуулагч ГИБ-ыг эмульгатор гэж нэрлэдэг. Шингэрүүлсэн
эмульсийг гаргаж авахад конденсацын аргыг хэрэглэж болно. Эмульс гаргах
зориулалттай янз бүрийн төхөөрөмж байдаг. Аяндаа үүсэх эмульсээс бусад
тохиолдолд эмульсийг гаргаж авахын тулд хутгах , сэгсрэх, ультра дуугаар үйлчлэх,
вибрацлах зэрэг олон аргыг ашиглаж болно.
Лиофиль коллоид систем үүсэх нөхцөл бүрдэж хоѐр шингэн фазын нийлсэн
зааг дээрх гадаргуугийн таталцал асар бага хэмжээтэй болж чадсан байвал (ГИБ-н
нөлөөгөөр) эмульс өөрөө аяндаа үүсэж болно.
Механик аргаар эмульс гаргах явцад үүсэх эмульсийн төрөл хоѐр шингэний
эзэлхүүний их багын харьцаанаас шалтгаална. Их хэмжээтэй (эзэлхүүнтэй) шингэн
бодис нь дисперс орчны үүргийг гүйцэтгэнэ. Хэрэв хоѐр шингэн бодисын эзэлхүүн
тэнцүү байвал эхлээд шууд ба урвуу хэлбэрийн эмульс хоѐулаа нэгэн зэрэг үүсдэг
бөгөөд дараа нь аль төрлийн эмульс илүү тогтворжилттой байна, тэр нь үлддэг гэж
П.А Ребиндер тогтоосон байна. Ийм тохиолдолд нэмж өгсөн эмульгаторын мөн
чанар шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэнэ. Богинохон радикалтай (R-) спирт , тосны хүчил
зэрэг бодис (нүүрстөрөгч атомын тоо 8-с бага) эмульгаторын үүргийг гүйцэтгэж
чаддаггүй байна. Хамгийн сайн эмульгатор бодисын радикалд байх нүүрстөрөгчийн
атомын тоо 12-18-н хооронд байдаг ажээ. Нүүрс –устөрөгчийн гинжний урт үүнээс их
болж ирэхэд тогтворжуулах чадвар нь дахиад буурдаг байна. Иймд ГИБ
тогтворжуулагчын үүргийг гүйцэтгэх явдалд ГИБ-н молекул дахь гидрофиль ба
липофиль (гидрофоб) бүлгүүдийн шинж чанар ттодорхой оптималь харьцаатай байх
шаардлагатай байдаг ажээ.
Хүчтэй тогтворжуулагч бодисын (эмульгатор) молекулууд фазуудын нийлсэн
зааг дээр абсорбцлогдон гель маягийн структуржсан давхарга үүсгэх явдал олонтаа
ажигладдаг байна. Ийм тохиолдолд эмульсийн тогтворжилтонд структур–механик
8

9. саад тотгор чухал үүрэг гүйцэтгэдэг байна. Эмульсийг нунтаг байдалтай бодис нэмж
өгөх аргаар тогтворжуулж болдог үзэгдэл, структур–механик саад тотгор бол дисперс
системийг тогтворжуулдаг хүчтэй хүчин зүйл мөн гэдгийг нотолж өгнө. Үүнтэй
ойролцоо механизмаар микроэмульсийн жижиг хэсгүүд томоохон дуслуудыг
тогтворжуулдаг байна. Шууд эмульсийг сайн тогтворжуулдаг бодисын тоонд
желатин, уургийн бодис, сахаридын төрлийн бодисууд зэрэг байгалийн гаралтай том
молекулт бодисууд багтана.
Эмульгаторын нөлөөгөөр дисперс системийн агрегат ба кинетик тогтворжилт
аль аль нь дээшилдэг онцлогтой. Учир нь эмульгатор фазуудын нийлсэн зааг дээрх
гадаргуугын таталцлыг ( ) бууруулахаас гадна диспержилтийг өндөржүүлдэг
билээ.
Эмульсийн эвдрэх процессын механизм хөөсний эвдрэлтэй адилавтар
шингэрүүлсэн эмульсийн доторх жижиг хэсгүүд седиментацалдаг. Үүнд дисперс
фазын нягт ( )дисперс орчны ( ) нягтаас бага байвал дуслууд уусмалын гадаргууд
цугларана, харин > байвал савын ѐроолд дисперс фазын дуслууд хуримтлагдана.
Седиментацийн хурдыг багасгая гэвэл дисперс фазын жижиг дуслуудын диаметрийг
багасгаж өгөх хэрэгтэй. Эмульсийн тогтворжилтыг алдагдуулдаг гол процесс бол
флокуляцлах ба коалесценцлэх явдал юм. Эмульсийн дуслууд хоорондоо нийлж
том агрегат үүсгэн седиментацлах үзэгдлийг флокуляцлах процесс гэж
нэрлэдэг. Флокуляцлах процесс нь гидрофоб золийн коагуляцлах зүй тогтлыг
тайлбарлаж өгсөн ДЛФО-н онолыг зүй тогтлын дагуу явагдана. Шингэрүүлсэн
эмульсийн (өндөр дисперсжилттэй) дотор явагдаж буй флокуляцлах процесс эргэх
чанартай байдгыг сүүлийн үеийн судалгааны ажил харуулж өгсөн байна.
Өтгөрүүлсэн эмульс тогтвортой байдлаа алдах үзэгдэл коалесценцлэх процесс нь
механизмаар голдуу явагддаг ажээ. Полидисперс эмульсийн дотор изотерм нэрэлт
явагдаж системийн тогтворжилтыг алдагдуулах явдалд нэмэрлэх тал ажиглагдана.
Коалесценцийн үр дүнд макрофазууд ялгарна. Механик үйлчилгээ зарим тохиолдолд
эмульсийг эвдэх нөлөө үзүүлж болно.
Эмульсийн тогтвортой байдлыг алдагдуулах буюу эвдэх явдал зарим
тохиолдолд техникт чухал ач холбогдолтой байдаг. Эмульгаторын үүрэг гүйцэтгэгч
ГИБ-оос илүү гадаргуугийн идэвхтэй өөр ямар нэгэн ГИБ-ыг нэмж өгөхөд түрүүчийн
эмульгаторыг түрж гаргадаг үзэгдэл дээр тулгуурлан эмульсийг эвдэж болно. Гагцхүү
хоѐрдогч ГИБ нь структуржсан адсорбцон үе үүсгэх чадварын хувьд анхны
эмульгатораас муу байх шаардлагатай. Түүнээс гадна электролит бодис нэмж өгөх,
хөлдөөх, электрофорезийн аргаар дисперс фазыг ялгах зэрэг замаар эмульсийг
эвдэж болно.
9

10. Суспензи
Шингэн дисперс орчинтой, хатуу дисперс фазтай системийг хоѐр бүлэгт хувааж
болно.
1) Дисперс фазын бодис коллоид дисперсжилтийн мужид байвал тийм системийг
золь гэдэг.
2) Дисперс фазын бодис том ширхэгт дисперсжилтийн мужид байвал түүнийг
сустензи гэж нэрлэдэг. Ялангуяа үйлдвэрлэлийн процесст сустензийг ашиглаж
янз бүрийн материал үйлдвэрлэх явдал өргөн тохиолддог. Химийн бордоо,
катализатор, тосон будаг, барилгын материал, керамик хүнсний
бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэлд төрөл бүрийн сустензийг ашиглах ба
боловсруулах асуудал онцгой ач холбогдолтой байдаг.
Суспензийг диспергацийн ба конденсацийн аргаар гаргаж авч болно. Гэвч
практикт голдуу диспергацийн аргыг ашиглаж сустензийг гаргана. Үүнд: хатуу
биет муу уусдаг орчинд нь шууд нунтаглах аргаар буюу эсвэл урьд өмнө нь
нунтагласан бодисоо шингэн орчинд хийж хольж хутгах замаар сустензийг
үүсгэж болно. Суспензийг гаргаж авахын тулд хатуу биетийг зохих
дисперсжилттэй болтол нь нунтаглаж , энэ хатуу биетийг муу уусгадаг дисперс
орчинд хийж хольж хутгаж өгөх ерөнхий арга ажиллагаанаас гадна дараах
хоѐр нөхцлийг хангаж өгөх шаардлагатай. Үүнд:
1) Дисперс фазын бодисыг тухайн шингэн бодис норгож чаддаг байх
хэрэгтэй.
2) Тогтворжуулагч бодис нэмж өгөх хэрэгтэй.
Суспензийн дисперс орчин нь ус байвал гидросуспензи, харин органик бодис
байвал органосуспензи гэж нэрлэдэг. Суспензийн жижиг хэсгүүдийн радиус болон
фракциудын хувиарлалтыг седиментацийн анализийн аргаар тодорхойлж болно.
Суспензийн шинж чанар нь дисперсжилтийн зэрэг, жижиг хэсгийн хэлбэр дүрс диперс
фазын концентраци зэрэг параметраас хамаарна. Суспензийн дисперсжилт
харьцангуй бага байдаг учир кинетик тогтворжилт муутай систем юм. Иимээс ч
суспензийн тухайд броуны хөдөлгөөн болон осмос даралт, диффүзлэх үзэгдэл
ажиглагддаггүй. Том ширхэг дисперс системд гэрэл сарних тухай Релейн хуулийг
ашиглаж болдоггүй. Суспенз туссан гэрлийг ойлгох чанартай байдаг учир
булингартах үзэгдэл ажиглагдана.
Өтгөн суспенз нь фазуудын нийлсэн гадаргуу ихдээ систем учир элдэв
бодисыг сайн адсоррбцлох шинж чанартай байдаг. Энэ шинж чанарыг ашиглан
суспензийг тогтворжуулж болно.
Лиофоб зольтой нэгэн адил механизмаар суспензын жижиг хэсгүүдийн
10

11. гадаргуугын ойр орчинд давхар цахилгаан үе үүснэ. Электролит бодис нэмж өгөхөд
суспензийн жижиг хэсгүүд хоорондоо наалдаж агрегат үүсгэн коагуляцална.
Суспензийн реологын шинж чанар (урсгалт, зууралдлага) уул системын концентраци,
жижиг хэсгийн хэлбэр дүрс, сольфатан үеийн бүтэц зэрэг параметрээс шалтгаална.
Суспензийн тогтворжуулах гол арга бол ГИБ ба том молекулт бодисийг бага
хэмжээгээр нэмж өгөх замаар хатуу жижиг хэсгүүдийн гадаргуу дээр адсорбцолсон
ба сольфатан давхарга үүсгэх явдал байдаг. ГИБ ашиглан шингэрүүлсэн ба
өтгөрүүлсэн суспензийн доторх жижиг хэсгүүд хоорондоо нийлж наалдах процессийг
бүр мөсөн зогсоож болно. Өтгөн суспензийн тогтворжилтыг сайжруулахаас гадна
тэдний хөдлөх, гулсан чадварыг сайжруулагч бодисыг пластификатор гэж нэрлэдэг.
ГИБ ба том молекулт зарим нэгдлийг өтгөрүүлсэн суспензид нэмж өгөхөд
хэрэв жижиг хэсгийн гадаргуу дээр адсорбцлогдсон бодисуудын молекулууд гель
маягын, механик бат бэх зайтай, структуржсан, 2 хэмжээст давхарга үүсгэж байвал
орон зай эзэлсэн, торлог бүтэцтэй гель үүсдэг байна. (П.А.Ребиндер). Ийм системд
нилээд хэмжээний дисперс орчин хамрагдсан байх боловч удаан хугацаанд
ялгарахгүй байж чаддаг байна.
Хатуу дисперс орчинтой системийн тухай
Хатуу агрегат төлөвт орших дисперс орчинтой коллойд системыг хатуу золь
гэдэг. Байгаль ертөнц ба техникт хатуу золь ихэд дэлгэрсэн систем байдаг боловч
лиозоль, аэрозоль мэтийн системийг бодвол тун бага судлагдсан систем юм. Хатуу
дисперс орчинтой коллойд ба микро гетероген систем нь лиозолийн нэгэн адил хий,
шингэн, хатуу дисперс фазтай байж болно.
Хийн дисперс фазтай, хатуу дисперс орчинтой дисперс системийг ( )
хатуу хөөс гэж нэрлэдэг. Байгалд элбэг тохиолддог хатуу хөөс бол пемз юм. Пемз
бол галт уулын дэлбэрэлтээр үүссэн хөнгөн чанартай сүвэрхэг уулын чулуулаг билээ.
Пензийг буталж жижиглээд цементтэй хольж усаар зуурах замаар пенз петон
үйлдвэрлэдэг. Мөн зохиомол аргаар гаргаж авдаг хөөс петон, хөөст хуванцар зэрэг
хатуу золийг барилгад дулаан тусгаарлагч материал болгон ашигладаг.
Шингэн дисперс фазтай хатуу дисперс орчинтой системийг хатуу эмульс гэж
нэрлэж болно. ( ) ийм дисперс систем маш ховор тохиолддог. Хайлмал
фосфорт метал мөнгөн усыг диспергацалсан системийг хар фосфор гэж нэрлэдэг
бөгөөд энэ бол хатуу эмульсийн жишээ мөн.
Дисперс фазын үүрэг гүйцэтгэж байгаа ямар нэгэн хатуу бодис өөр хатуу
биетийн дотор түгж тархсан систем ( ) олонтаа тохиолдоно. Ийм төрөлд
багтах хатуу золийн тоонд байгалийн өнгөтэй эрднэсийн чулуу, паалан, өнгөт шил,
эрдэс чулуу, уулын чулуулаг, зарим хайлш багтана. Эрднэсийн ба хагас эрднэсийн
11

12. чулуу дисперс систем байдаг бөгөөд голдуу хөнгөн цагааны оксид эсвэл кварцийн
дотор элдэв металийн оксидуудын жижиг хэсгүүд түгж тархсан систем ажээ. Өнгөт
шилийг аль эрт дээр цагаас хүн төрөлхтөн гарган авч чаддаг байжээ. Бадмаараг шил
гаргах рецебтийг М.В.Ломоносов боловсруулжээ. Бадмаараг шил бол ердийн шилэн
дисперс орчинд өндөр коллоид дисперсжилттэй алтны жижиг хэсгүүдийг агуулсан
систем юм. Бадмаараг шилний өнгө алтны концентраци ба жижиг хэсгийн радиусаас
шалтгаалж янз бүр байдаг. Хэрэв алтны концентраци 0,01% байвал ягаан өнгөтэй
0,1% алттай байвал гал улаан өнгөтэй бадмаараг шил үүсгэнэ. Алтны жижиг
хэсгийн диаметр 4-3нм байдаг. Алтны оронд мөнгө, селен, зэсийг ашигдаж болно. Ер
нь хөх, шар, ногоон гэх мэтийн янз бүрийн өнгөтэй шил гаргаж болно. , ,
кальцийн фосфат мэтийн оксид болон давсны төрлийн бодисыг хайлмал цахиурын
шилэнд уусгаад керамик эсвэл металл гадаргууд түрхэх замаар паалан гарган авч
болно. төрлийн хатуу зольд зарим металлын хайлш багтдаг. Жишээ нь
морренсит гэж нэрлэгддэг гангийн хайлш бол коллоид дисперсжилттэй цементэд
( ) агуулсан дисперс систем юм. Моренсит гангийн диперс орчин нь төмөр (Fe)
юм. Ширэм бол нүүрстөрөгчийн дисперс фазтай систем мөн.
Тунгалаг дисперс орчинтой хатуу золь гэрэл сарниулах шинж чанартай байдаг.
Хатуу золийн дисперс орчний зууралддага асар их байдаг тул ердийн нөхцөлд
коагудяцийн процесс явагдахгүй. Харин маш урт хугацааны дотор изотерм нэрэлт
явагддаг байж болно. Ийм замаар жижиг хэсгийн хэмжээ томрох процесс өндөр
температурт удаан халааж өгөхөд явагддаг болохыг бадмаараг шилэн дээр туршиж
ажигласан байна.
Хатуу золийг хайлмаг биетэд явагдах конденсацийн процессийг ашиглан
гарган авч болно. Зарим тохиолдолд диспергацын аргаар ч хатуу золийг гарган авч
болно. Байгальд оршдог цэнхэр чулуун давс бол тун өвөрмөц байдалтай хатуу золь
болохыг эрдэмтэд тогтоожээ. Чулуун давс цэнхэр өнгөтэй байдгийн учир нь натрийн
хлоридийн талст дотор коллоид дисперсжилттэй өчүүхэн хэмжээний металл натрийн
жижиг хэсгүүд (0,0001%) тархсан байдаг явдалтай холбоотой ажээ.
12