Leidyklos ieško mokomosios literatūros autorių. Mokomosios literatūros leidėjai. „Plonos mokslui imlios technologijos“

Dispersinės sistemos

Išsklaidytas sistemas tyrė F. Selmi, M. Faraday, T. Graham, I. G. Borshchev, Vo. Ostwald, G. Freindlikh, A.V. Dumanskis, N.P. Peskovas ir kiti.

1. Išsklaidytų sistemų tipai: T/L zoliai, T/L suspensijos, T/G arba L/G (T arba L/G) aerozoliai, L/L emulsijos, G/L putos, T/G milteliai Skirtumas tarp suspensijų ir zolių yra dydis dispersinės fazės. Milteliai nuo aerozolių skiriasi daug didesne kietųjų dalelių koncentracija.

2. Išsklaidytų sistemų klasifikacija:

I) pagal agregacijos būsena dispersinė fazė ir dispersinė terpė, žinomos 8 sistemos.

1 lentelė

Išsklaidyta fazė Dispersijos terpė Simbolis Išsklaidytų sistemų tipas Pavyzdžiai
Tvirtas Kietas Skystis T/T T/F T/Y Mineralai, lydiniai Suspensijos, zoliai Aerozoliai, milteliai Rubinas, deimantas, plienas Suspensijos, molis, dažai su kietais pigmentais, pastos, metalo zoliai vandenyje, vaistai. Dulkės, dūmai, milteliai, taip pat kaip vaistai.
Skystis Kietas Skystis W/T W/W W/G Akytieji kūnai Emulsijos Aerozolis Perlai, opalas, skystis porėtuose korpusuose, adsorbentai (skysčiuose), dirvožemis, kremai, pienas, majonezas, natūralus aliejus Rūkas, debesys, narkotikai.
dujinis Kietas Skystis G/T G/W Porėti korpusai Putplastis Kietos putos, pemza, duona, adsorbentai (dujose). Plakta grietinėlė; putos: muilinės, priešgaisrinės, fluoruojančios; vaistai.

Anot Zsigmondy: solidozoli– sistemos su kieta dispersine terpe; liozoliai(sols) - su skysta dispersine terpe; aerozoliai– su dujine dispersine terpe.

II) pagal sklaidos laipsnį(pagal dispersinės fazės dalelių dydį). Tai nevienalytės sistemos, nestabilios.

a) stambios, kurių dalelių dydis didesnis nei 10–7 m - suspensijos, emulsijos, milteliai, putos; Tai nevienalytės sistemos, nestabilios.

b) koloidinės sistemos, kurių dalelių dydis yra 10 -7 - 10 -9 m - zolių; tai ultramikroheterogeninės sistemos (nevienodumas nustatomas tik ultramikroskopo pagalba) ir yra gana stabilios.

Šiame skyriuje tradiciškai palyginimui svarstomi tikri sprendimai:

ü molekulinės dispersijos sistemos, kurių dalelės yra 10–10 m. Tai, kaip taisyklė, yra neelektrolitų (alkoholio, gliukozės, karbamido) ir silpnų elektrolitų (acto rūgšties) tirpalai;

ü jonų dispersijos sistemos, kurių dalelės yra mažesnės nei 10–10 m, tai yra elektrolitų tirpalai (natrio chlorido tirpalas.

Sprendimai yra vienalytės sistemos, jie yra stabilūs.

III) apie sąsajos sąveiką. Atsižvelgiant į dispersinės fazės ir dispersinės terpės sąveikos intensyvumą, išskiriamos sistemos:

- liofilinis– stipri sąveika tarp dispersinės fazės ir dispersinės terpės (dispersinė fazė gerai sudrėksta, išsipučia arba ištirpsta). Liofilinių sistemų pavyzdys yra muilų tirpalai (aukštesniųjų karboksirūgščių natrio ir kalio druskos), alkaloidų (natūralios kilmės azoto turinčių organinių bazių), taninų (arba taninų – augalinės kilmės fenolinių junginių, kurių sudėtyje yra didelis skaičius grupės –OH), kai kurie dažikliai. Jie susidaro spontaniškai ir yra grįžtami. Termodinamiškai stabilus.

- liofobinis- silpna dispersinės fazės ir dispersinės terpės sąveika (disperguotos dalelės blogai drėkinamos, neišbrinksta ir netirpsta.). Liofobiniai – blogai tirpių medžiagų koloidai: metalai, geležies (III) hidroksidas, biologinėse sistemose – netirpios kalcio, magnio, cholesterolio druskos. Gali būti liofobinių zolių ilgas laikas tik esant stabilizatoriams ir yra negrįžtami. termodinamiškai nestabilus.

Jei dispersinė sistema yra vanduo, tai atitinkamos sistemos vadinamos hidrofilinėmis arba hidrofobinėmis.

IV) pagal struktūrą: surištas-dispersinis, laisvai išsklaidytas 1 pav.

Laisvai pasklido- dispersinės fazės dalelės nėra tarpusavyje susijusios - suspensijos, emulsijos, zoliai, aerozoliai, medicininės pastos (cinko pasta).

Surištas išsklaidytas– išsklaidytos fazės dalelės sudaro erdvinį tinklą ir fazė negali laisvai judėti – geliai („želė“ būsena, gaunama iš zolių) ir drebučiai (IUD), putos, biologinės membranos, kieti tirpalai (lydiniai), porėti kūnai.

Skirstymas yra sąlyginis. Laisvai išsklaidytose sistemose vykstantys struktūros formavimosi procesai gali baigtis surištų-dispersinių sistemų susidarymu. Solis virsta geliu. Ir atvirkščiai. Pastebėjus tiksotropija– grįžtamasis fizinių ir mechaninių sistemos savybių pokytis.


kietas koloidas ↔ gelis ↔ sol
surišta dispersinė sistema laisvai išsklaidyta sistema

3. Koloidinių sistemų gavimo būdai(Bendrosios chemijos seminaro metodinis vadovas, p. 161-163).

A. Suspensijų ruošimas.

Suspensijos, kaip ir bet kuri kita dispersinė sistema, gali būti gaunamos dviem metodų grupėmis: iš stambių sistemų pusės dispersijos metodais, iš tikrųjų tirpalų pusės – kondensacijos metodais.

Kadangi suspensijos yra miltelių suspensijos skystyje, paprasčiausias ir plačiausiai naudojamas atskiestų suspensijų gavimo būdas tiek pramonėje, tiek kasdieniame gyvenime yra atitinkamų miltelių maišymas tinkamame skystyje, naudojant įvairius maišymo įrenginius (maišytuvus, maišytuvus ir kt.). . ). Norint gauti koncentruotas suspensijas (pastas), atitinkami milteliai sutrinami su nedideliu kiekiu skysčio.

Suspensijos taip pat susidaro dėl liozolių koaguliacijos. Todėl koaguliacijos įgyvendinimo metodai kartu yra ir suspensijų gavimo metodai.

B. Emulsijų gavimas.

Dviejų nesimaišančių skysčių sistema bus termodinamiškai stabilios būsenos, jei ją sudarys du kietus sluoksnius: viršutinis (lengvesnis skystis) ir apatinis (sunkesnis skystis). Kai tik vieną iš ištisinių sluoksnių pradėsime smulkinti į lašelius, kad gautume emulsiją, paviršinis paviršius padidės, todėl laisvoji paviršiaus energija ir sistema taps termodinamiškai nestabili. Kuo daugiau energijos bus skirta emulsijos susidarymui, tuo ji bus nestabilesnė. Norėdami išduoti emulsiją giminaitis atsparumą, naudoti specialias medžiagas – stabilizatorius, vadinamus emulsikliai. Tai paviršinio aktyvumo medžiagos arba IUD, kurios absorbuojamos sąsajoje ir sumažina paviršiaus Gibso energiją (sąsajos įtampą); dėl to susidaro mechaniškai stipri sugerianti plėvelė. Beveik visos emulsijos (išskyrus kai kurias, kurios susidaro savaime) gaunamos tik esant emulsiklių.

Emulsijos yra bent trijų komponentų sistemos, susidedančios iš polinio skysčio, nepolinio skysčio ir emulsiklio. Šiuo atveju vienas iš skysčių yra lašų pavidalo. Reikiamo dydžio lašus galima gauti dviem skirtingais būdais: kondensaciniu būdu, išauginant juos iš mažų lašelių susidarymo centrų, ir dispersiniu būdu, susmulkinant didelius lašus.

Dispersijos metodai yra labiausiai paplitę tiek laboratorinėje, tiek pramoninėje praktikoje.

Koloidinių sistemų valymo metodai.

Daugiau informacijos rasite Metodiniame vadove (p. 163.)

a) filtravimas (lot. filtrum – veltinis),

b) Dializė (graikiškai dializė – atskyrimas). Kompensacinė dializė. Elektrodializė.

c) Ultrafiltracija (lot. ultra – over).

d) Atvirkštinis osmosas.

5. Koloidinės dalelės susidarymas, struktūra ir krūvis. micelių formulė. Elektrinio dvigubo sluoksnio struktūra. elektrokinetinis potencialas.

Taip pat žr. metodinį vadovą (p. 164-165.)

Dažnai, be micelių, stabilizatoriaus ir tirpiklio, susidariusiose dispersinėse sistemose yra mažos molekulinės masės medžiagų (priemaišų). Jie sumažina DS stabilumą (gali neutralizuoti koloidinių dalelių krūvį, dėl kurio koaguliuojamos ir sunaikinamos koloidinės sistemos). Koloidinėms sistemoms išvalyti nuo mažos molekulinės masės priemaišų naudojama dializė, elektrodializė ir ultrafiltravimas.

Dializė(pasiūlė ir pavadino T. Grahamas) yra pagrįstas koloidinio tirpalo praleidimu per pusiau pralaidžią membraną. Paprasčiausias dializatorius (5 pav.) – iš pusiau laidžios medžiagos pagamintas maišelis, į kurį pilamas koloidinis tirpalas, o maišelis nuleidžiamas į indą su vandeniu (tirpikliu). Dėl mažo skylučių dydžio pusiau laidžios membranos išlaiko koloidines daleles, o mažos molekulinės masės pro membraną patenka į tirpiklį. Dėl to iš koloidinio tirpalo pašalinamos mažos molekulinės masės medžiagos. Anksčiau šlapimo ar tulžies pūslės sienelės, žarnos, pergamentas buvo naudojamos kaip pusiau pralaidi membrana. Šiuo metu membranos, pagamintos iš kolodijo (celiuliozės nitrato tirpalo), yra celofanas. Jie labai patogūs, nes. membranos gali būti pagamintos su bet kokio dydžio skylėmis.

Ryžiai. 5. Dializatoriai T. Graham.

Reikėtų pažymėti, kad ilgalaikė dializė, be priemaišų pašalinimo iš tirpalo, gali sukelti sistemos krešėjimą pašalinus stabilizatorių.

Elektrodializė. Kadangi mažos molekulinės masės priemaišos zoliuose yra elektrolitai, dializę galima pagreitinti naudojant elektros srovę. Norėdami tai padaryti, tarp dviejų membranų, kurių išorėje yra, dedamas koloidinis tirpalas

Dializė biotechnologijoje ir farmacijoje naudojama norint išvalyti baltymus, spiralę nuo druskų priemaišų, gauti vertingų vaistų – globulinų, flokuliantų ir kt. Dializė klinikoje taikoma kaip gydymo metodas („hemodializė“) pacientams, sergantiems kepenų ligomis. , inkstai, ilgalaikis spaudimo sindromas, esant ūminiam apsinuodijimui. Šiuo atveju ligonio kraujas perleidžiamas per „dirbtinio inksto“ aparatą. Tai sistema su membrana, kurios viena pusė plaunama tokios pat sudėties kaip kraujo plazmos druskos (fiziologiniu) tirpalu, o kita – paciento krauju. Hemodializės metu mažos molekulinės masės medžiagų apykaitos produktai iš kraujo išeina per membraną, o baltymai lieka kraujyje (dėl savo didelio dydžio). Taip pat išsaugomos organizmui reikalingos druskos, nes. tarp kraujo ir fiziologinio tirpalo koncentracijos gradiento nėra.

ultrafiltracija yra dializė, atliekama esant slėgiui arba vakuumui. Iš esmės tai ne gryninimo būdas, o DF koncentravimo būdas, t.y. atskiriant DF nuo dispersinės terpės. Tam koloidinis tirpalas praleidžiamas per ultrafiltrus – mechaniškai stiprius ir storus filtrus su labai mažomis angomis. Kaip ultrafiltrai naudojamos plokštelės su skylutėmis iš asbesto, porceliano ir kitų keraminių medžiagų, padengtos celofanu, filtravimo popieriumi, impregnuotu koloidu. Siekiant pagreitinti filtravimą, oras išpumpuojamas iš indo po filtru arba įpučiamas virš filtro.

Ultrafiltravimo metu kartu su mažos molekulinės masės priemaišomis per filtrus prasiskverbia ir tirpiklio (dispersinės terpės) molekulės. Todėl, jei reikia, po ultrafiltracijos koloidinį tirpalą reikia praskiesti iki reikiamos (pradinės) koncentracijos.

Ryžiai. 7. Schema

ultrafiltras:

A - koloidinis tirpalas;

M - membrana; P - plokštė su skylėmis;

U - ultrafiltratas

Ultrafiltracija naudojama taip pat, kaip ir dializė bei elektrodializė, ypač norint išvalyti kultūros skystį iš bakterijų, gaminančių antibiotikus, atskirti baltymus ir sterilizuoti jų tirpalus, kūnų. Tokiu atveju ant filtro lieka bakterijos, virusai, o iš filtrato išskiriamos reikalingos vaistinės medžiagos (serumai, vakcinos).

5 paskaita. Elektrinio dvigubo sluoksnio teorijos

Koloidinių sistemų valymas

Be micelių, stabilizatoriaus elektrolito ir tirpiklio, vienu ar kitu būdu gautuose zoliuose yra mažos molekulinės masės priemaišų. Pavyzdžiui, AgNO 3 zolyje, gautame dėl AgNO 3 ir KJ sąveikos, visada yra nemažas kiekis indiferentinio elektrolito KNO 3 . Priemaišos gali patekti į koloidines sistemas dėl užteršimo pradinėmis medžiagomis ar dėl kitų priežasčių.

Pašaliniai elektrolitai sumažina susidariusio zolio stabilumą, todėl juos reikia išvalyti. Mažos molekulinės masės priemaišos gali būti pašalintos iš liozolių naudojant dializę, elektrodializę ir ultrafiltravimą.

Dializė remiasi mažų molekulių ar jonų gebėjimu prasiskverbti pro pusiau laidžias plėveles (membranas). Didelės solo dalelės negali prasiskverbti pro membranas. Paprasčiausias dializatorius – iš pusiau laidžios medžiagos pagamintas maišelis, į kurį pilamas valomas zolis. Krepšys nuleidžiamas į indą su vandeniu.

Šiandien yra daug patobulintų dializatorių konstrukcijų, kurios užtikrina greitesnį dializės procesą. Proceso intensyvinimas pasiekiamas didinant paviršių, per kurį vyksta dializė, mažinant dializuojamo skysčio sluoksnį, dažnai ar nuolat keičiant išorinį skystį (pvz., vandenį) ir kaitinant.

Membranos pobūdis, pagrįstas dializuojama sistema, turi skirtis. Anksčiau galvijų pūslė arba pergamentas buvo naudojami kaip membranos. Šiandien dažnai naudojamos membranos, paruoštos iš celiuliozės nitrato tirpalo. Οʜᴎ yra patogūs, nes gali būti pagaminti su bet kokio skersmens poromis.

Ilgalaikė dializė sukelia ne tik priemaišų pašalinimą iš tirpalo, bet ir stabilizatoriaus pašalinimą, o tai gali sukelti krešėjimą.

Elektrodializė. Tais atvejais, kai priemaišos yra elektrolitai, dializę galima paspartinti taikant elektrinį lauką. Paprasto elektrodializatoriaus schema susideda iš trijų kamerų, atskirtų viena nuo kitos pusiau laidžiomis pertvaromis. Šoninėse kamerose sumontuoti elektrodai, į jas nuolat tiekiamas ir išleidžiamas distiliuotas vanduo, kuris yra vidurinės kameros išorinis skystis, į kurį tiekiamas valomas zolis. Elektrodializė ypač efektyvi po išankstinio apdorojimo įprastine dialize, kai difuzijos greitis dėl elektrolitų koncentracijos gradiento kritimo tarp zolio ir vandens yra mažas ir gali būti taikomas aukštos įtampos elektrinis laukas, nebijant stipraus zolio įkaitimo.

ultrafiltracija. Tai yra slėgio dializė. Ultrafiltravimas iš esmės yra ne zolių valymo, o jų koncentravimo būdas, ir didėja tik dispersinės fazės koncentracija, o dispersinės terpės sudėtis išlieka praktiškai pastovi.

Jei po dalinio ultrafiltravimo zolis praskiedžiamas grynu tirpikliu iki ankstesnio dispersinės terpės kiekio, jame bus mažiau mažos molekulinės masės medžiagų, bet ir mažiau stabilizuojančių elektrolitų.

Naudojant skirtingo poringumo ultrafiltrus, koloidinę sistemą galima atskirti į monodispersiškesnes frakcijas ir nustatyti šių frakcijų dispersiškumą.

Yra daug ultrafiltravimo prietaisų. Kadangi ultrafiltravimas atliekamas esant slėgiui, membrana uždedama ant plokštelės su mažesnėmis skylutėmis, kurios yra jos atrama, arba gaunama tiesiai ant neglazūruoto indo sienelių.

Koloidinių sistemų valymas – samprata ir rūšys. Kategorijos „Koloidinių sistemų valymas“ klasifikacija ir ypatumai 2017, 2018 m.

Kadangi koloidinės sistemos pagal dalelių dydį užima tarpinę padėtį tarp stambiai dispersinių sistemų ir tikrų tirpalų, jų paruošimo būdus galima suskirstyti į dvi grupes: dispersinį ir kondensacinį.

Dispersijos metodai remiantis dispersinės fazės šlifavimu. Dispersija, susidarant liofilinėms koloidinėms sistemoms, vyksta spontaniškai dėl šiluminio judėjimo. Liofobinėms koloidinėms sistemoms susidaryti reikia energijos. Norint pasiekti reikiamą dispersijos laipsnį, naudokite:

    mechaninis smulkinimas rutuliniais arba koloidiniais malūnais;

    šlifavimas ultragarsu;

    elektrinė dispersija (metalo zoliams gauti);

    cheminė dispersija (peptizacija).

Dispersijos paprastai atliekamos esant stabilizatoriui. Tai gali būti vieno iš reagentų, paviršinio aktyvumo medžiagų, baltymų, polisacharidų perteklius.

Kondensacijos metodai susideda iš tikrųjų tirpalo molekulių sąveikos su koloidinio dydžio dalelių susidarymu, kurį galima pasiekti tiek fizikiniais, tiek cheminiais metodais.

Fizinis metodas yra tirpiklio pakeitimo metodas (pavyzdžiui, į tikrą kanifolijos tirpalą alkoholyje įpilama vandens, tada alkoholis pašalinamas).

Cheminis kondensavimas susideda iš koloidinių tirpalų gavimo cheminių reakcijų metu, kai susidaro mažai tirpūs junginiai:

AgNO 3 + KI \u003d AgI (t) + KNO 3

2HAuCl 4 + 3H 2 O \u003d 2Au (t) + 8HCl + 3O 2

Pradiniai tirpalai turi būti atskiesti ir juose turi būti vieno iš reagentų perteklius.

3. Koloidinių tirpalų gryninimo metodai

Jei koloidiniuose tirpaluose yra ištirpusių mažos molekulinės masės medžiagų ir stambių dalelių priemaišų, tai jų buvimas gali neigiamai paveikti zolių savybes ir sumažinti jų stabilumą.

Koloidiniams tirpalams išvalyti nuo priemaišų, filtravimas, dializė, elektrodializė, ultrafiltracija.

Filtravimas yra pagrįstas koloidinių dalelių gebėjimu prasiskverbti pro įprastų filtrų poras. Tokiu atveju išlaikomos didesnės dalelės. Filtravimas naudojamas koloidiniams tirpalams išvalyti nuo stambių dalelių priemaišų.

Dializė- mažos molekulinės masės junginių pašalinimas iš koloidinių tirpalų ir IUD tirpalų membranomis. Šiuo atveju membranų savybė naudojama perduoti mažas molekules ir jonus bei išlaikyti koloidines daleles ir makromolekules. Dializuojamas skystis nuo gryno tirpiklio atskiriamas tinkama membrana. Mažos molekulės ir jonai difunduoja per membraną į tirpiklį ir, pakankamai dažnai jį keičiant, beveik visiškai pašalinami iš dializuojamo skysčio. Membranos pralaidumą mažos molekulinės masės medžiagų atžvilgiu lemia tai, kad mažos molekulės ir jonai laisvai praeina pro kapiliarus, prasiskverbiančius į membraną, arba ištirpsta membraninėje medžiagoje. Kaip dializės membranos naudojamos įvairios plėvelės, kaip natūralios - galvijų ar kiaulių. šlapimo pūslė, plaukimo pūslėžuvies, o dirbtinės – iš nitroceliuliozės, celiuliozės acetato, celofano, želatinos ir kitų medžiagų.

Dirbtinės membranos turi pranašumą prieš natūralias, nes jas galima paruošti su skirtingu ir labai atkuriamu pralaidumu. Renkantis medžiagą membranai, dažnai reikia atsižvelgti į membranos krūvį tam tikrame tirpiklyje, kuris atsiranda dėl pačios membranos medžiagos disociacijos arba dėl selektyvios jonų adsorbcijos ant jos, arba netolygus jonų pasiskirstymas abiejose membranos pusėse. Krūvis ant membranos kartais gali sukelti koaguliacija dializuojant koloidinius tirpalus, kurių dalelės turi priešingą membranos krūviui. Celofano ir kolodijaus membranų paviršius vandenyje ir vandeniniuose tirpaluose dažniausiai būna neigiamai įkrautas. Baltymų membranos aplinkoje, kurios pH yra žemesnis už baltymo izoelektrinį tašką, yra įkraunamos teigiamai, o aukšto pH – neigiamai.

Yra pačių įvairiausių dializatorių – aparatų, skirtų dializei. Visi dializatoriai pagaminti pagal bendras principas: Dializuojamas skystis („vidinis skystis“) yra inde, kuriame jis yra atskirtas nuo vandens ar kito tirpiklio („išorinio skysčio“) membrana. Dializės greitis didėja didėjant membranos paviršiui, jos poringumui ir porų dydžiui, didėjant temperatūrai, dializuojamo skysčio maišymosi intensyvumui, išorinio skysčio kitimo greičiui ir mažėja didėjant membranos storis.

31.1 pav . Dializatorius: 1 - dializuojamas skystis; 2 - tirpiklis; 3 - dializės membrana; 4 - maišyklė

Elektrodializė naudojamas mažos molekulinės masės elektrolitų dializės greičiui padidinti. Tuo tikslu dializatoriuje sukuriamas pastovus elektrinis laukas. Atliekant dializę elektriniame lauke, koloidinio tirpalo valymą galima paspartinti kelias dešimtis kartų.

Kompensacinė dializė naudojami, kai koloidinį tirpalą reikia išlaisvinti tik iš dalies mažos molekulinės masės priemaišų. Dializatoriuje tirpiklis pakeičiamas išoriniu mažos molekulinės masės medžiagų tirpalu, kuris turi būti paliktas koloidiniame tirpale.

Viena iš kompensacinės dializės atmainų yra hemodializė– kraujo valymas aparato pagalba dirbtinis inkstas. Veninis kraujas per membraną liečiasi su išoriniu tirpalu, kuriame yra tokios pat koncentracijos medžiagų, kaip ir kraujyje, kurios turi būti laikomos kraujyje (cukraus, natrio jonų). Tokiu atveju kraujas išvalomas nuo toksinų (karbamido, šlapimo rūgšties, bilirubino, aminų, peptidų, kalio jonų pertekliaus), kurie per membraną patenka į išorinį tirpalą. Be cukraus kiekis serume nustatomas atliekant kompensacinę serumo dializę prieš izotoninį fiziologinį tirpalą, į kurį pridedamas įvairus cukraus kiekis. Cukraus koncentracija fiziologiniame tirpale nesikeičia dializės metu tik tada, kai ji lygi laisvojo cukraus koncentracijai kraujyje.

ultrafiltracija naudojamas valyti sistemas, kuriose yra koloidinių dalelių (zolių, IUD tirpalų, bakterijų ir virusų suspensijų). Metodas pagrįstas mišinio spaudimu atskirti per filtrus, kurių poros praleidžia tik mažos molekulinės masės medžiagų molekules ir jonus. Tam tikru mastu ultrafiltracija gali būti laikoma slėgio dialize. Ultrafiltracija plačiai naudojama valant vandenį, baltymus, nukleino rūgštis, fermentus, vitaminus, taip pat mikrobiologijoje nustatant virusų ir bakteriofagų dydį.

1. Dispersinių sistemų klasifikacija.

2. Koloidinių sistemų gavimo būdai.

3. Koloidinių tirpalų gryninimo metodai.

8. Koloidinių sistemų stabilumas ir koaguliacija.

Išsklaidytų sistemų klasifikacija

išsklaidyta vadinama sistema, susidedančia iš dispersinės fazės – suskaidytų dalelių rinkinio ir ištisinės dispersinės terpės, kurioje šios dalelės yra suspensijoje.

Disperguotos fazės suskaidymui apibūdinti buvo įvesta dispersijos laipsnio d sąvoka, kuri matuojama vidutinio skersmens atvirkštine verte, o nesferinėms dalelėms - vidutinio ekvivalentinio skersmens atvirkštine verte. d(m -1):

Vėliau, kaip suskaidymo matą, buvo pasiūlyta naudoti savitąjį paviršiaus plotą (m -1):

kur S df - paviršiaus plotas dispersinė fazė, Vdf- dispersinės fazės tūris.

Pagal dispersijos laipsnį skiriami stambiai dispersiniai ir koloidiniai.

Dispersinių sistemų klasifikavimas pagal dispersijos laipsnį

Laisvai pasklido:

1) ultramikroheterogeninis ( tikras koloidinis) 10 -7 - 10 -5 cm (nuo 1 iki 100 mikronų) - - (t / t);

2) mikroheterogeninis 10 -5 - 10 -3cm. (nuo 0,1 iki 10 mikronų) t/w, w/w, g/l, t/g.

3) grubus > 10 -3 cm; t/m

Prijungtos dispersinės sistemos:

1) mikroporuotas: poros iki 2 mm;

2) trumpalaikis porėtas: nuo 2 iki 200 mm;

3) makroporuotas: virš 200 mm.

Pagal išsklaidytos fazės agregacijos būseną siūloma išskirti aštuonis tipus koloidinis sistemos.

Dispersijų klasifikavimas pagal agregacijos būseną

Dispersijos terpė

Dispersinė fazė

Simbolis

Sistemos pavadinimas ir pavyzdžiai

kietos nevienalytės sistemos: lydiniai, kompozicinės medžiagos (betonas, kermetai)

kapiliarinės sistemos, kietos emulsijos: skystis porėtuose kūnuose, gruntuose, gruntuose, perliuose

dujinis

porėti kūnai, kietos putos: adsorbentai ir katalizatoriai dujose, pemzoje, duonoje

suspensijos ir zoliai: kalkės, pastos, dumblai

emulsijos: aliejus, kremai, pienas

dujinis

dujų emulsijos ir putos: flotacija, gaisro gesinimas, muilo putos

dujinis

dujinis

aerozoliai: dūmai, milteliai, dulkės

aerozoliai: rūkas, debesys

Nesuformuota

G. Freindlichas pasiūlė vadinti sistemas su silpna sąveika tarp dispersinės fazės ir dispersinės terpės liofobiniai koloidai (zoliai), su stipria sąveika liofilinis.

Jei dispersinė terpė yra vanduo, tai sistemos vadinamos atitinkamai hidrofobiškas ir hidrofilinis.

Jau XX amžiaus pradžioje. buvo nustatyta, kad liofobiniai koloidai yra negrįžtamas(pašalinus dispersinę terpę, jie spontaniškai negali išsisklaidyti ir sudaryti zolį), o liofiliniai - grįžtamasis sistemos (galinčios savaime ištirpti).

Jei koloidinėje sistemoje tarp dispersinės fazės dalelių yra stabilūs ryšiai, tai tokios sistemos vadinamos prijungtas išsklaidytas(geliai), nesant jungčių - laisvai pasklidęs(koloidiniai tirpalai).

2. Koloidinių sistemų gavimo būdai

Kadangi koloidinės sistemos pagal dalelių dydį užima tarpinę padėtį tarp stambiai dispersinių sistemų ir tikrų tirpalų, jų paruošimo būdus galima suskirstyti į dvi grupes: dispersinį ir kondensacinį.

Dispersijos metodai remiantis dispersinės fazės šlifavimu. Dispersija, susidarant liofilinėms koloidinėms sistemoms, vyksta spontaniškai dėl šiluminio judėjimo. Liofobinėms koloidinėms sistemoms susidaryti reikia energijos. Norint pasiekti reikiamą dispersijos laipsnį, naudokite:

Mechaninis smulkinimas rutuliniais arba koloidiniais malūnais;

Šlifavimas ultragarsu;

Elektrinė dispersija (metalo zoliams gauti);

Cheminė dispersija (peptizacija).

Dispersijos paprastai atliekamos esant stabilizatoriui. Tai gali būti vieno iš reagentų, paviršinio aktyvumo medžiagų, baltymų, polisacharidų perteklius.

Kondensacijos metodai susideda iš tikrųjų tirpalo molekulių sąveikos su koloidinio dydžio dalelių susidarymu, kurį galima pasiekti tiek fizikiniais, tiek cheminiais metodais.

Fizinis metodas yra tirpiklio pakeitimo metodas (pavyzdžiui, į tikrą kanifolijos tirpalą alkoholyje įpilama vandens, tada alkoholis pašalinamas).

Cheminis kondensavimas susideda iš koloidinių tirpalų gavimo naudojant cheminės reakcijos susidarant mažai tirpiems junginiams:

AgNO 3 + KI \u003d AgI (t) + KNO 3

2HAuCl 4 + 3H 2 O \u003d 2Au (t) + 8HCl + 3O 2

Pradiniai tirpalai turi būti atskiesti ir juose turi būti vieno iš reagentų perteklius.

3. Koloidinių tirpalų gryninimo metodai

Jei koloidiniuose tirpaluose yra ištirpusių mažos molekulinės masės medžiagų ir stambių dalelių priemaišų, tai jų buvimas gali neigiamai paveikti zolių savybes ir sumažinti jų stabilumą.

Koloidiniams tirpalams išvalyti nuo priemaišų, filtravimas, dializė, elektrodializė, ultrafiltracija.

Filtravimas yra pagrįstas koloidinių dalelių gebėjimu prasiskverbti pro įprastų filtrų poras. Tokiu atveju išlaikomos didesnės dalelės. Filtravimas naudojamas koloidiniams tirpalams išvalyti nuo stambių dalelių priemaišų.

Dializė- mažos molekulinės masės junginių pašalinimas iš koloidinių tirpalų ir IUD tirpalų membranomis. Šiuo atveju membranų savybė naudojama perduoti mažas molekules ir jonus bei išlaikyti koloidines daleles ir makromolekules. Dializuojamas skystis nuo gryno tirpiklio atskiriamas tinkama membrana. Mažos molekulės ir jonai difunduoja per membraną į tirpiklį ir, pakankamai dažnai jį keičiant, beveik visiškai pašalinami iš dializuojamo skysčio. Membranos pralaidumą mažos molekulinės masės medžiagų atžvilgiu lemia tai, kad mažos molekulės ir jonai laisvai praeina pro kapiliarus, prasiskverbiančius į membraną, arba ištirpsta membraninėje medžiagoje. Kaip dializės membranos naudojamos įvairios plėvelės, tiek natūralios – galvijų ar kiaulių pūslės, žuvų plaukimo pūslės, tiek dirbtinės – iš nitroceliuliozės, celiuliozės acetato, celofano, želatinos ir kitų medžiagų.

Dirbtinės membranos turi pranašumą prieš natūralias, nes jas galima paruošti su skirtingu ir labai atkuriamu pralaidumu. Renkantis medžiagą membranai, dažnai reikia atsižvelgti į membranos krūvį tam tikrame tirpiklyje, kuris atsiranda dėl pačios membranos medžiagos disociacijos arba dėl selektyvios jonų adsorbcijos ant jos, arba netolygus jonų pasiskirstymas abiejose membranos pusėse. Krūvis ant membranos kartais gali sukelti koaguliacija dializuojant koloidinius tirpalus, kurių dalelės turi priešingą membranos krūviui. Celofano ir kolodijaus membranų paviršius vandenyje ir vandeniniuose tirpaluose dažniausiai būna neigiamai įkrautas. Baltymų membranos aplinkoje, kurios pH yra žemesnis už baltymo izoelektrinį tašką, yra įkraunamos teigiamai, o aukšto pH – neigiamai.

Yra pačių įvairiausių dializatorių – aparatų, skirtų dializei. Visi dializatoriai yra pagaminti pagal bendrą principą: dializuojamas skystis („vidinis skystis“) yra inde, kuriame jis membrana atskiriamas nuo vandens ar kito tirpiklio („išorinio skysčio“). Dializės greitis didėja didėjant membranos paviršiui, jos poringumui ir porų dydžiui, didėjant temperatūrai, dializuojamo skysčio maišymosi intensyvumui, išorinio skysčio kitimo greičiui ir mažėja didėjant membranos storis.

31.1 pav . Dializatorius: 1 - dializuojamas skystis; 2 - tirpiklis; 3 - dializės membrana; 4 - maišyklė

Elektrodializė naudojamas mažos molekulinės masės elektrolitų dializės greičiui padidinti. Tuo tikslu dializatoriuje sukuriamas pastovus elektrinis laukas. Atliekant dializę elektriniame lauke, koloidinio tirpalo valymą galima paspartinti kelias dešimtis kartų.

Kompensacinė dializė naudojami, kai koloidinį tirpalą reikia išlaisvinti tik iš dalies mažos molekulinės masės priemaišų. Dializatoriuje tirpiklis pakeičiamas išoriniu mažos molekulinės masės medžiagų tirpalu, kuris turi būti paliktas koloidiniame tirpale.

Viena iš kompensacinės dializės atmainų yra hemodializė– kraujo valymas aparato pagalba dirbtinis inkstas. Veninis kraujas per membraną liečiasi su išoriniu tirpalu, kuriame yra tokios pat koncentracijos medžiagų, kaip ir kraujyje, kurios turi būti laikomos kraujyje (cukraus, natrio jonų). Tokiu atveju kraujas išvalomas nuo toksinų (karbamido, šlapimo rūgšties, bilirubino, aminų, peptidų, kalio jonų pertekliaus), kurie per membraną patenka į išorinį tirpalą. Be cukraus kiekis serume nustatomas atliekant kompensacinę serumo dializę prieš izotoninį fiziologinį tirpalą, į kurį pridedamas įvairus cukraus kiekis. Cukraus koncentracija fiziologiniame tirpale nesikeičia dializės metu tik tada, kai ji lygi laisvojo cukraus koncentracijai kraujyje.

ultrafiltracija naudojamas valyti sistemas, kuriose yra koloidinių dalelių (zolių, IUD tirpalų, bakterijų ir virusų suspensijų). Metodas pagrįstas mišinio spaudimu atskirti per filtrus, kurių poros praleidžia tik mažos molekulinės masės medžiagų molekules ir jonus. Tam tikru mastu ultrafiltracija gali būti laikoma slėgio dialize. Ultrafiltracija plačiai naudojama valant vandenį, baltymus, nukleino rūgštis, fermentus, vitaminus, taip pat mikrobiologijoje nustatant virusų ir bakteriofagų dydį.

4. Koloidinių sistemų molekulinės-kinetinės savybės

Molekulinė kinetika vadinamos savybėmis, kurios yra susijusios su chaotišku šiluminiu dalelių judėjimu. Jie apima - Brauno judėjimas, difuzija, osmosinis slėgis, sedimentacija. Šias savybes lemia dalelių dydis ir jų trupmeninė sudėtis.

Brauno judesys – chaotiškas dispersinės fazės dalelių judėjimas, veikiant dispersinės terpės dalelių poveikiui. Šis judėjimo tipas būdingas dalelėms, kurių matmenys< 10 -6 м. Если размеры частиц дисперсной среды больше, то частицы лишь колеблются. Интенсивность броуновского движения зависит от размера частиц, температуры, вязкости дисперсионной среды.

Difuzija - savaiminio medžiagos pernešimo dėl šiluminio judėjimo procesas, dėl kurio koncentracijos išsilygina arba susidaro pusiausvyros koncentracija. Difuzija turi tam tikrą greitį, kuris nustatomas pagal Ficko dėsnį:

Difuzijos greitis yra tiesiogiai proporcingas koncentracijų skirtumui ir paviršiaus plotui, per kurį vyksta difuzija..

, kur

– difuzijos greitis, kg/s

S yra paviršiaus plotas,

- koncentracijos gradientas, kg / m 4

D - difuzijos koeficientas, m 2 / s

D yra eksperimentiškai nustatyta vertė.

kur k b yra Boltzmanno konstanta;

r yra dalelės spindulys;

h yra terpės klampumas.

Osmoso slėgis paklūsta van't Hoffo įstatymui:

, kur

C n - dalinė koncentracija, m -3 - dalelių skaičius tūrio vienete, nustatoma pagal dispersinės fazės masės ir koloidinės dalelės masės santykį.

Koloidinių tirpalų osmosinis slėgis yra 1000 kartų mažesnis už tikrų tirpalų osmosinį slėgį.

Sedimentacija - dispersinės fazės dalelių nusėdimo procesas, veikiant gravitacijos ar išcentrinėms jėgoms.

Dalelių nusėdimo greitį veikiant gravitacijai galima apskaičiuoti pagal formulę:

, kur

u – atsiskaitymo norma

r – dispersinės fazės dalelės spindulys

h yra terpės klampumas

r, r 0 yra atitinkamai dispersinės fazės ir dispersinės terpės tankiai.

Taigi nusėdimo greitis yra tiesiogiai proporcingas r 2 . Stambiai išsklaidytų sistemų dalelės nusėda pastebimu greičiu. Todėl stambiai išsklaidytos sistemos nėra stabilios sedimentacijos požiūriu. Koloidinio dydžio dalelės praktiškai nenusėda veikiamos gravitacijos ir yra stabilios sedimentacijos metu. Pavyzdžiui, laikas, reikalingas kvarco dalelėms, kurių spindulys 10 ~ 8 m, nusėsti vandenyje 10 ~ 2 m atstumu yra 359 dienos.

Koloidinių dalelių nusodinimui naudojama ultracentrifuga. Taip tiriamas baltymų ir virusų nusėdimas.

Atsiskaitymo normos nustatymas yra pagrindas sedimentacijos analizė, su kuria galite nustatyti dalelių dydį ir jų trupmeninę sudėtį – įvairaus dydžio dalelių skaičių. Sedimentacijos analizė plačiai naudojama kokybiniam eritrocitų funkcinės būklės įvertinimui. Eritrocitų nusėdimo greitis (ESR) labai kinta sergant įvairiomis ligomis ir leidžia gydytojui padaryti išvadą apie paciento organizmo būklę.

5. Dispersinių sistemų optinės savybės

Priklausomai nuo santykio tarp skersmenų 2 r dispersinės fazės dalelių ir bangos ilgio l, einančių per dispersinę sistemą, keičiasi sistemos optinės savybės.

Jei 2r yra daug didesnis l, Tai daugiausia šviesos atspindys, lūžis ir sugertis. Dėl to šiurkščios sistemos rodo drumstumą tiek skleidžiamoje šviesoje, tiek apšviečiant iš šono.

Koloidinės dispersijos sistemoms 2r » l krintančios šviesos. Šiuo atveju dominuoja difrakcinė šviesos sklaida, kai kiekviena koloidinė dalelė tampa antriniu šviesos šaltiniu. vizualiai stebimas opalescencija.Šis reiškinys slypi tame, kad koloidinių tirpalų spalva išsklaidytoje šviesoje (žiūrint iš šono) ir skleidžiamoje šviesoje nėra vienoda.

Pirmą kartą opalescenciją nepriklausomai vienas nuo kito 1857 m. pastebėjo M. Faraday ir 1868 m. J. Tyndall (1820-1893). Todėl reiškinys vadinamas Faradėjaus-Tyndalo efektu. Žiūrint iš šono (a), aiškiai matomas opalinis kūgis, dar vadinamas Faradėjaus-Tyndalo kūgiu (1 – šviesos šaltinis, 2 – koloidinis tirpalas (paveiksle juodas), 3 – stebėjimo kryptis).

Šviesos sklaidos intensyvumas priklauso nuo daugelio veiksnių ir yra kiekybiškai įvertintas pagal Rayleigh sudarytą lygtį:

kur I, I 0 - išsklaidytos ir krintančios šviesos intensyvumas, W/m 2 ;

k p Rayleigh konstanta, priklausomai nuo dispersinės fazės ir dispersinės terpės lūžio rodiklių santykio, m 3 ;

c n - dalinė zolio koncentracija, m;

l - krintančios šviesos bangos ilgis, m;

r - dalelių spindulys, m

Iš Rayleigh lygties išplaukia, kad išsklaidytos šviesos intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas krintančios šviesos intensyvumui, dalinei zolio koncentracijai ir koloidinės dalelės tūrio kvadratui ir yra grįžtamai proporcingas ketvirtajai laipsniai. krintančios šviesos bangos ilgio.

Ultramikroskopo konstrukcijos pagrindas yra šviesos difrakcijos sklaidos reiškinys. Ultramikroskopas - optinis instrumentas, kuris leidžia aptikti iki 10 -9 m dydžio daleles, nematomas įprastu mikroskopu (iki 10 -7 m). Stebėjimai atliekami šviesos pluošto krypčiai statmena kryptimi, t.y. išsklaidytoje šviesoje. Ultramikroskope matomos ne pačios dalelės, o didelės šviesos difrakcijos dėmės ant jų. Ultramikroskopija naudojama tiriant kraujo, limfos ir vakcinų plazmą ir serumą.

6. Išsklaidytų sistemų elektrinės savybės

Koloidinių sistemų elektrokinetinės savybės yra savybės, atsirandančios dėl dispersinės terpės krūvio ir dispersinės fazės dalelių ir atsirandančios joms judant viena kitos atžvilgiu.

elektroforezė– dispersinės fazės dalelių judėjimas stacionarios dispersinės terpės atžvilgiu, veikiant išoriniam potencialų skirtumui.

Elektroforezė yra panaši į elektrolizę. Skirtumai yra kiekybiniai: elektroforezės metu juda daug didesni medžiagos kiekiai. Elektroforezės taikymas: baltymų ir nukleorūgščių atskyrimas; dispersinės fazės dalelių krūvio ir elektrokinetinio potencialo nustatymas.

Sedimentacijos potencialas yra potencialų skirtumas, atsirandantis, kai išsklaidytos fazės dalelės juda veikiamos gravitacijos ar išcentrinių jėgų.

Elektroosmozė– dispersinės terpės dalelių judėjimas stacionarios dispersinės fazės atžvilgiu, veikiant išoriniam potencialų skirtumui.

Elektroosmozė stebima surištose dispersinėse sistemose, kai dispersinė fazė yra akytas kūnas, ploni kapiliarai, užpildyti skysta dispersine terpe. Elektroosmoso taikymas: akytų kūnų dehidratacija.

srauto potencialas- potencialų skirtumas, atsirandantis skysčiui tekant kapiliarais arba porėtais kūnais, kai taikomas slėgio skirtumas.

7. Koloidinių dalelių sandara – micelės

Koloidinės dalelės yra sudėtingi dariniai - milella . Panagrinėkime AgI zolių dalelių, gautų sąveikaujant sidabro nitratui su kalio jodido pertekliumi, struktūrą.

Micelė sudaryta iš elektriškai neutralios vienetas ir jonogeninė dalis. Jonogeninė micelės dalis yra padalinta į adsorbcija ir difuzija sluoksniai. Įrenginys įgyja krūvį dėl selektyvios jonų adsorbcijos arba paviršiaus jonizacijos. Jonai, nustatantys agregato krūvį, vadinami potencialą lemiantis. Agregatai ir potencialą lemiantys jonai sudaro branduolį. Tam tikras skaičius priešingo ženklo jonų yra stabiliai susietas su įkrautu branduolio paviršiumi - priešionai. Potencialą lemiantys jonai ir kai kurie priešionai sudaro adsorbcinį sluoksnį. Vienetas kartu su adsorbciniu sluoksniu vadinamas granulė. Susidaro kita priešionių dalis difuzija sluoksnis, kurio tankis mažėja didėjant atstumui nuo šerdies. Granulės krūvis lygus priešpriešinių ir potencialą lemiančių jonų krūvių sumai.

Dėl to micelės paviršiuje atsiranda dvigubas elektrinis sluoksnis ir potencialų skirtumas tarp dispersinės fazės dalelių ir dispersinės terpės. Šis potencialas vadinamas elektrotermodinaminiu potencialu.

Perkeliant dispersinę fazę dispersinės terpės atžvilgiu, slydimo paviršius eina išilgai sąsajos tarp adsorbcijos ir difuzijos sluoksnių. Judėjimo greitis priklauso nuo fazių viena kitos atžvilgiu, nustatomas pagal slydimo paviršiaus potencialo vertę, kuri vadinama elektrokinetinis arba x (zetta)-potencialas. X potencialo reikšmė priklauso nuo bendro elektrotermodinaminio potencialo vertės ir nuo difuzinio sluoksnio storio. Difuzinio sluoksnio storis priklauso nuo elektrolito koncentracijos koloidiniame tirpale: didėjant elektrolito koncentracijai, iš difuzinio sluoksnio į adsorbcinį sluoksnį pasislenka priešionai. Difuzinio sluoksnio storis mažėja, o x potencialas mažėja. Esant tam tikrai elektrolito koncentracijai, visi priešionai pasislenka į adsorbcinį sluoksnį. Tokiu atveju x potencialas tampa lygus 0, o koloidinės dalelės krūvis lygus 0. Tokia koloidinės dalelės būsena vadinama izoelektrinė būsena.

8. Koloidinių sistemų stabilumas ir koaguliacija

Koloidinės sistemos yra termodinamiškai nestabilios, nes turi perteklinę Gibso paviršiaus energiją. Tačiau tam tikromis sąlygomis koloidinės sistemos yra stabilios, t.y. koloidinių dalelių dydis ir koncentracija gali išlikti nepakitę. Yra dviejų tipų koloidinių sistemų stabilumas: sedimentacija ir agregacinis.

Atsparumas sedimentacijai (kinetinis) – koloidinių dalelių atsparumas nusėdimui. Šis stabilumas priklauso nuo dalelių dydžio ir terpės klampumo.

Agregacinis stabilumas – dispersinės fazės dalelių gebėjimas neutralizuoti koaguliaciją (sulipti į didesnius agregatus). Agregacinio stabilumo sumažėjimas reiškia sedimentacijos stabilumo sumažėjimą.

Liofobinės koloidinės sistemos yra agregatyviai nestabilios, o liofilinės – stabilios. Liofobiniai gali egzistuoti, jei jie stabilizuojami. Liofobines koloidines sistemas stabilizuoja du pagrindiniai veiksniai: elektrinis veiksnys ir konstrukcinis-mechaninis veiksnys.

Elektrinis faktorius stabilizavimas yra susijęs su dvigubo elektrinio sluoksnio egzistavimu sąsajoje. Nors micelė kaip visuma yra elektriškai neutrali, koloidinių dalelių krūviai yra vienodi, o difuzijos sluoksniai turi tokius pat krūvius. Panašiai įkrautų sluoksnių buvimas neleidžia dalelėms priartėti iki tokio atstumo, kuriuo pradeda veikti patrauklios jėgos. Atitinkamai, sumažėjus difuzinio sluoksnio storiui, pažeidžiamas elektrinis stabilizavimas, o dalelės priartėja viena prie kitos tokiu atstumu, kad būtų įmanomas jų pritraukimas, o tai lemia sulipę kartu ir koaguliacija. Elektros stabilizavimo pažeidimas atsiranda, kai į koloidinius tirpalus pridedami elektrolitų.

Vadinama mažiausia elektrolito koncentracija, sukelianti koloidinio tirpalo koaguliaciją krešėjimo slenkstis. Krešėjimo slenkstis priklauso nuo koaguliuojančio jono krūvio, kurio krūvis yra priešingas koloidinės dalelės krūviui.

taisyklė Šulcas-Hardis: Elektrolito koaguliacijos gebėjimas didėja didėjant koaguliuojančių jonų krūviui

čia C p – krešėjimo slenkstis (mažiausia elektrolito koncentracija, kuriai esant vyksta krešėjimas);

z – koaguliuojančio jono krūvis.

Sumaišius du koloidinius tirpalus su priešingai įkrautomis dalelėmis, abipusis krešėjimas tuo atveju, kai jų bendri krūviai neutralizuoja vienas kitą.

Konstrukcinis-mechaninis veiksnys koloidinių sistemų stabilizavimas vyksta dėl paviršinio aktyvumo medžiagų arba didelės molekulinės masės junginių (baltymų, polisacharidų) koloidinių dalelių adsorbcijos ant paviršiaus. Adsorbuotos dalelės (paviršinio aktyvumo medžiagos arba polimerų molekulės) sudaro mechaniškai tvirtą sluoksnį, kuris neleidžia dalelėms sulipti. Šios medžiagos taip pat daro dalelių paviršių liofilinį. Šis koloidinių sistemų stabilizavimo būdas vadinamas koloidinė apsauga, ir stabilizavimui naudojamos medžiagos apsauginiai koloidai.

Biologiniuose skysčiuose yra apsauginių koloidų, kurie neleidžia nusodinti mažai tirpioms medžiagoms, tokioms kaip kalcio fosfatas ir karbonatas bei kai kurie netirpūs metabolitai. Tai apsaugo nuo druskų nusėdimo sergant ateroskleroze, podagra, inkstų ir tulžies akmenų susidarymu.

Koloidinio tirpalo susidarymas iš nuosėdų vadinamas peptizacija, ir medžiagos, sukeliančios peptizaciją - peptizatoriai. Elektrolitai arba paviršinio aktyvumo medžiagos naudojami kaip peptizatoriai. Peptizatorių jonai arba molekulės, adsorbuotos ant nuosėdų dalelių paviršiaus, sudaro dvigubą elektrinį sluoksnį arba solvato apvalkalą, dėl kurio įveikiamos tarpmolekulinės traukos jėgos.

9. Liofilinės koloidinės sistemos. Koloidinės aktyviosios paviršiaus medžiagos

Kai amfifilinės paviršinio aktyvumo medžiagos molekulės su ilgu angliavandenilio radikalu (C 10 - C 22) ištirpinamos vandenyje, susidaro pusiausvyra tarp tikrojo ir koloidinio tirpalo.

Paviršinio aktyvumo medžiagos, galinčios susidaryti miceles tirpale, vadinamos koloidinės aktyviosios paviršiaus medžiagos. Pusiausvyra tarp tikrojo ir koloidinio tirpalo priklauso nuo aktyviosios paviršiaus medžiagos koncentracijos.

Mažiausia koncentracija, kuriai esant įmanoma miceliacija, vadinama kritine micelių koncentracija (CMC).

CMC priklauso nuo temperatūros, angliavandenilių grandinės ilgio ir elektrolitų koncentracijos tirpale. Didėjant temperatūrai, CMC didėja; ilgėjant angliavandenilių grandinės ilgiui, jis mažėja; padidėjus elektrolitų koncentracijai tirpale, jis taip pat mažėja.

Micelėms formuojantis tirpalų savybės, priklausomai nuo dalelių skaičiaus, smarkiai kinta: osmosinis slėgis, elektrinis laidumas. Staigus šių savybių pasikeitimas leidžia nustatyti CMC.

Klausimai savikontrolei

  1. Disperguotų sistemų gavimo fizinės kondensacijos būdu būdai apima .... (blogai tirpios medžiagos susidarymas, tirpiklio pakeitimas, smulkus kietų medžiagų šlifavimas , garų kondensacija)
  2. Vienpusė tirpiklio molekulių difuzija per pusiau pralaidžią membraną į koloidinį tirpalą vadinama ... (tirpimas, osmosinis slėgis, dializė, osmosas)
  3. Disperguotos sistemos su trimate dispersine faze apima ... tirpi kava, pienas, aliejaus plėvelė vandens paviršiuje, mediena.
  4. Būdingas koloidinėje chemijoje tiriamų objektų bruožas yra ... nevienalytiškumas.
  5. Sistemos, kurioje dispersinė terpė ir dispersinė fazė yra skysčiai, pavyzdys yra (rūkas, aerozolis, majonezo, želė)
  6. Koloidinis tirpalas susidaro... dispersija ir kondensacija
  7. Koloidiniams tirpalams išvalyti nuo joninių priemaišų naudojamas metodas ... .. elektrodializė
  8. Jeigu nuotekų sudėtyje yra anijoninių paviršinio aktyvumo medžiagų, tada tirpalas (aliuminio sulfatas, natrio fosfatas, kalcio chloridas, amonio sulfatas) turės didžiausią krešėjimo gebą.
  9. Gamtoje medžiagų sklaida, kartu formuojantis išsklaidytoms sistemoms, vyksta ... užšąlant vandens telkiniams, potvynių metu, ugnikalnio išsiveržimo metu, kritulių metu
  10. Antijonų adsorbcinis sluoksnis sidabro jodido micelių formulėje ……………( (n-x)K +, m, nI - , xK +)
  11. Į kiekybines charakteristikas išsklaidytos sistemos nurodo … dispersija(ne dalelių skaičius tūrio vienete)
  12. Koloidinė dalelė, gauta sąveikaujant kalio sulfatui su bario chlorido pertekliumi, turi krūvį …(teigiamas)
  13. Koloidinė dalelė, susidaranti sąveikaujant sidabro nitratui ir kalio jodido pertekliui elektriniame lauke; pereiti prie katodo, prie anodo, nejuda, svyruoja.
  14. Padidėjus krešėjimo jonų krūviui, jo krešėjimo gebėjimas ... ( mažėja, didėja, nesikeičia, keičiasi dviprasmiškai)
  15. Flotacijos procesas pagrįstas įvairių ______________________ medžiagų skysčiais ( krituliai, garavimas, tirpimas, drėkinimas)
  16. Pagal koloidinių tirpalų sandaros teoriją, koloidinės dalelės ir difuzinio jonų sluoksnio derinys sudaro elektriškai neutralią dalelę, kuri vadinama ..... micele.
  17. Jonas, įtrauktas į koloidinę sistemą, jo sunaikinimas vadinamas .... Krešėjimas.
  18. Išsklaidytos fazės dalelių perdavimo pastoviame elektriniame lauke reiškinys vadinamas …. Elektroosmozė, elektrolizė, srauto potencialas, elektroforezė.
  19. Didžiausią krešėjimo efektą, kai susidaro AgI aeol iš vienodo tūrio 0,02 M AgNO 3 tirpalo ir 0,01 M KI tirpalo, daro jonas…. (K +, Ca 2+, SO 4 2-, Cl -)
  20. Soliui, gautam reakcijoje 2Na 2 SiO 3 (ex) + 2HCl \u003d H 2 SiO 3 + 2NaCl, jonas ... (Cu 2+, Fe 3+, K +, Zn 2+) bus geriausias. krešėjimo efektas