علم شیمی. سیستم های پراکنده - چیست؟ سیستم های پراکنده: تعریف، طبقه بندی یک سیستم پراکنده با اختلاط تشکیل می شود

ناهمگن یا ناهمگن، سیستمی در نظر گرفته می شود که از دو یا چند فاز تشکیل شده است. هر فاز رابط مخصوص به خود را دارد که می توان آن را به صورت مکانیکی جدا کرد.

یک سیستم ناهمگن شامل یک فاز پراکنده (داخلی) و یک محیط پراکنده (خارجی) است که ذرات فاز پراکنده را احاطه کرده است.

سیستم هایی که در آنها مایعات فاز خارجی هستند، سیستم های مایع ناهمگن و سیستم هایی که در آنها گازها فاز خارجی هستند، سیستم های گازی ناهمگن نامیده می شوند. سیستم های ناهمگن را اغلب سیستم های پراکنده می نامند.

موارد زیر متمایز می شوند: انواع سیستم های ناهمگن: سوسپانسیون ها، امولسیون ها، فوم ها، گرد و غبار، دود، مه.

تعلیقسیستمی متشکل از یک فاز پراکنده مایع و یک فاز پراکنده جامد (به عنوان مثال، سس با آرد، شیر نشاسته، ملاس با کریستال های شکر). بسته به اندازه ذرات، سوسپانسیون ها به درشت (اندازه ذرات بیش از 100 میکرومتر)، ریز (0.1-100 میکرومتر) و کلوئیدی (0.1 میکرومتر یا کمتر) تقسیم می شوند.

امولسیونسیستمی متشکل از یک مایع و قطرات مایع دیگری است که در آن توزیع شده است که با مایع اول مخلوط نمی شود (مثلاً شیر، مخلوطی از روغن نباتی و آب). تحت تأثیر گرانش، امولسیون ها جدا می شوند، اما با اندازه قطرات کوچک (کمتر از 0.4-0.5 میکرومتر) یا هنگامی که تثبیت کننده ها اضافه می شوند، امولسیون ها پایدار می شوند و نمی توانند در مدت طولانی جدا شوند.

افزایش غلظت فاز پراکنده می تواند باعث انتقال آن به فاز پراکنده شود و بالعکس. این انتقال متقابل وارونگی فاز نامیده می شود امولسیون های گازی هستند که در آنها محیط پراکندگی مایع و فاز پراکنده گاز است.

فومسیستمی متشکل از یک فاز پراکنده مایع و حباب های گاز پراکنده در آن (فاز پراکنده گاز) (به عنوان مثال، خامه ها و سایر محصولات فرم گرفته). فوم ها از نظر خواص مشابه امولسیون ها هستند. امولسیون ها و فوم ها با وارونگی فاز مشخص می شوند.

گرد و غبار، دود و مه ذرات معلق در هوا هستند.

آئروسل هایک سیستم پراکنده با یک محیط پراکندگی گازی و یک فاز پراکنده جامد یا مایع، که متشکل از ذراتی از اندازه های شبه مولکولی تا میکروسکوپی است که دارای خاصیت معلق بودن برای مدت زمان کم و بیش طولانی هستند (به عنوان مثال، گرد و غبار آرد تشکیل شده در طول الک کردن، حمل و نقل آرد؛ گرد و غبار قند تولید شده در طی آن و غیره). هنگام سوزاندن سوخت جامد دود و با متراکم شدن بخار مه تشکیل می شود.

در آئروسل ها محیط پراکندگی گاز یا هوا است و فاز پراکنده در غبار و دود جامد و در مه مایع است. اندازه ذرات گرد و غبار جامد 3-70 میکرون، دود - 0.3-5 میکرون است.

مهسیستمی است متشکل از یک محیط پخش گاز و قطرات مایع پراکنده در آن (فاز پراکنده مایع). اندازه قطرات مایع تشکیل شده در نتیجه تراکم در مه 0.3-3 میکرومتر است. یک شاخص کیفی که یکنواختی ذرات آئروسل را در اندازه مشخص می کند، درجه پراکندگی است.

یک آئروسل زمانی که ذرات تشکیل دهنده آن به یک اندازه باشند monodisperse نامیده می شود و زمانی که حاوی ذرات با اندازه های مختلف باشد، polydisperse نامیده می شود. ذرات معلق در هوا عملاً در طبیعت وجود ندارند. فقط برخی از آئروسل ها از نظر اندازه ذرات به سیستم های تک پراکنده نزدیک هستند (هیف های قارچی، مه های مخصوص تولید شده و غیره).

سیستم های پراکنده، یا ناهمگن، بسته به تعداد فازهای پراکنده، می توانند تک یا چند جزئی باشند. به عنوان مثال، یک سیستم چند جزئی شیر است (دارای دو فاز پراکنده: چربی و پروتئین). سس ها (فازهای پراکنده آرد، چربی و غیره هستند).

یافتن یک ماده خالص در طبیعت بسیار دشوار است. در حالت های مختلف، آنها می توانند مخلوط ها، همگن و ناهمگن - سیستم ها و محلول های پراکنده را تشکیل دهند. این ارتباطات چیست؟ چه انواعی دارند؟ بیایید این سوالات را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

واژه شناسی

ابتدا باید بدانید که سیستم های پراکنده چیست. این تعریف به ساختارهای ناهمگن اشاره دارد، جایی که یک ماده، به عنوان ذرات ریز، به طور مساوی در حجم ماده دیگر توزیع می شود. جزئی که در مقادیر کمتر وجود دارد فاز پراکنده نامیده می شود. ممکن است حاوی بیش از یک ماده باشد. مولفه ای که در حجم بیشتر وجود دارد، محیط نامیده می شود. یک رابط بین ذرات فاز و آن وجود دارد. در این راستا، سیستم های پراکنده ناهمگن - ناهمگن نامیده می شوند. هم محیط و هم فاز را می توان با موادی در حالت های مختلف تجمع نشان داد: مایع، گاز یا جامد.

سیستم های پراکنده و طبقه بندی آنها

مطابق با اندازه ذرات موجود در فاز مواد، سوسپانسیون ها و ساختارهای کلوئیدی متمایز می شوند. اندازه های اولی بیش از 100 نانومتر و دومی از 100 تا 1 نانومتر است. هنگامی که یک ماده به یون ها یا مولکول هایی خرد می شود که اندازه آنها کمتر از 1 نانومتر است، یک محلول تشکیل می شود - یک سیستم همگن. از نظر همگنی و عدم وجود رابط بین محیط و ذرات با سایرین متفاوت است. سیستم های پراکنده کلوئیدی به صورت ژل و سل ارائه می شوند. به نوبه خود، سوسپانسیون ها به سوسپانسیون، امولسیون و آئروسل تقسیم می شوند. محلول ها می توانند یونی، مولکولی-یونی و مولکولی باشند.

تعلیق کند

این سیستم های پراکنده شامل موادی با اندازه ذرات بیشتر از 100 نانومتر است. این ساختارها مات هستند: اجزای جداگانه آنها را می توان با چشم غیر مسلح دید. محیط و فاز به راحتی پس از ته نشین شدن از هم جدا می شوند. تعلیق ها چیست؟ آنها می توانند مایع یا گاز باشند. اولی ها به سوسپانسیون و امولسیون تقسیم می شوند. دومی ساختارهایی هستند که در آنها محیط و فاز مایعاتی هستند که در یکدیگر نامحلول هستند. اینها شامل، به عنوان مثال، لنف، شیر، رنگ مبتنی بر آب و غیره است. سوسپانسیون ساختاری است که در آن محیط یک مایع و فاز یک ماده جامد و نامحلول است. چنین سیستم های پراکنده ای برای بسیاری شناخته شده است. اینها به ویژه شامل «شیر آهک»، گل و لای دریا یا رودخانه معلق در آب، موجودات زنده میکروسکوپی رایج در اقیانوس (پلانکتون) و غیره هستند.

آئروسل ها

این سوسپانسیون ها ذرات کوچک مایع یا جامد در یک گاز توزیع می شوند. مه، دود، گرد و غبار وجود دارد. نوع اول توزیع قطرات کوچک مایع در یک گاز است. گرد و غبار و دود معلق اجزای جامد هستند. علاوه بر این، در اولی ذرات تا حدودی بزرگتر هستند. آئروسل های طبیعی شامل ابرهای رعد و برق و خود مه هستند. دود، متشکل از اجزای جامد و مایع توزیع شده در گاز، بر فراز شهرهای بزرگ صنعتی آویزان است. لازم به ذکر است که آئروسل ها به عنوان سیستم های پراکنده از اهمیت عملی بالایی برخوردار بوده و وظایف مهمی را در فعالیت های صنعتی و خانگی انجام می دهند. نمونه هایی از نتایج مثبت استفاده از آنها شامل درمان سیستم تنفسی (استنشاق)، درمان مزارع با مواد شیمیایی و پاشیدن رنگ با بطری اسپری است.

ساختارهای کلوئیدی

اینها سیستم های پراکنده ای هستند که در آنها فاز از ذرات با اندازه های 100 تا 1 نانومتر تشکیل شده است. چنین اجزایی با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند. فاز و محیط در این سازه ها با ته نشین شدن به سختی از هم جدا می شوند. سول ها (محلول های کلوئیدی) در سلول های زنده و در کل بدن یافت می شوند. این مایعات شامل شیره هسته، سیتوپلاسم، لنف، خون و غیره است. این سیستم های پراکنده نشاسته، چسب، برخی پلیمرها و پروتئین ها را تشکیل می دهند. این ساختارها را می توان از طریق واکنش های شیمیایی به دست آورد. به عنوان مثال، در اثر متقابل محلول های سیلیکات های سدیم یا پتاسیم با ترکیبات اسیدی، یک ترکیب اسید سیلیسیک تشکیل می شود. از نظر بیرونی، ساختار کلوئیدی شبیه به ساختار واقعی است. با این حال، اولی با وجود یک "مسیر نورانی" با دومی متفاوت است - یک مخروط زمانی که پرتوی نور از آنها عبور می کند. سولفات حاوی ذرات فاز بزرگتر از محلولهای واقعی هستند. سطح آنها نور را منعکس می کند - و ناظر می تواند یک مخروط درخشان را در ظرف ببیند. چنین پدیده ای در راه حل واقعی وجود ندارد. اثر مشابهی را می توان در یک سالن سینما نیز مشاهده کرد. در این مورد، پرتو نور نه از یک مایع، بلکه از یک کلوئید آئروسل - هوای سالن عبور می کند.

بارش ذرات

در محلول های کلوئیدی، ذرات فاز اغلب حتی در طول ذخیره سازی طولانی مدت ته نشین نمی شوند، که با برخورد مداوم با مولکول های حلال تحت تأثیر حرکت حرارتی همراه است. هنگام نزدیک شدن به یکدیگر، آنها به هم نمی چسبند، زیرا بارهای الکتریکی به همین نام روی سطوح آنها وجود دارد. با این حال، تحت شرایط خاصی، فرآیند انعقاد ممکن است رخ دهد. این نشان دهنده اثر چسبیدن و رسوب ذرات کلوئیدی به هم است. این فرآیند زمانی مشاهده می شود که با اضافه شدن یک الکترولیت، بارها روی سطح عناصر میکروسکوپی خنثی می شوند. در این حالت محلول به ژل یا سوسپانسیون تبدیل می شود. در برخی موارد، فرآیند انعقاد هنگام گرم شدن یا در صورت تغییر در تعادل اسید و باز مشاهده می شود.

ژل

این سیستم های پراکنده کلوئیدی رسوبات ژلاتینی هستند. آنها در طول انعقاد سول ها تشکیل می شوند. این ساختارها شامل ژل های پلیمری متعدد، لوازم آرایشی، شیرینی و مواد پزشکی (کیک شیر پرنده، مارمالاد، ژله، گوشت ژله شده، ژلاتین) است. اینها همچنین شامل ساختارهای طبیعی هستند: عقیق، بدن چتر دریایی، مو، تاندون، بافت عصبی و عضلانی، غضروف. روند توسعه حیات در سیاره زمین را می توان در واقع تاریخچه تکامل سیستم کلوئیدی دانست. با گذشت زمان، ساختار ژل مختل می شود و آب شروع به آزاد شدن از آن می کند. این پدیده سینرزیس نامیده می شود.

سیستم های همگن

محلول ها شامل دو یا چند ماده هستند. آنها همیشه تک فاز هستند، یعنی یک ماده جامد، گاز یا مایع هستند. اما در هر صورت ساختار آنها همگن است. این اثر با این واقعیت توضیح داده می شود که در یک ماده، ماده دیگر به شکل یون ها، اتم ها یا مولکول ها توزیع می شود که اندازه آنها کمتر از 1 نانومتر است. در مواردی که لازم است بر تفاوت بین یک محلول و یک ساختار کلوئیدی تأکید شود، آن را درست می نامند. در فرآیند تبلور یک آلیاژ مایع طلا و نقره، ساختارهای جامد با ترکیبات مختلف به دست می آید.

طبقه بندی

مخلوط های یونی ساختارهایی با الکترولیت های قوی (اسیدها، نمک ها، قلیایی ها - NaOH، HC104 و غیره) هستند. نوع دیگر سیستم های پراکنده یون مولکولی است. آنها حاوی یک الکترولیت قوی (سولفید هیدروژن، اسید نیتروژن و غیره) هستند. آخرین نوع محلول های مولکولی است. این ساختارها شامل غیر الکترولیت ها - مواد آلی (ساکارز، گلوکز، الکل و غیره) است. حلال جزئی است که حالت تجمع آن در طول تشکیل محلول تغییر نمی کند. چنین عنصری ممکن است، برای مثال، آب باشد. در محلول نمک خوراکی، دی اکسید کربن، شکر، به عنوان یک حلال عمل می کند. در صورت اختلاط گازها، مایعات یا جامدات، حلال جزئی خواهد بود که بیشتر در ترکیب وجود دارد.

سیستم های پراکندگی را می توان با توجه به اندازه ذرات فاز پراکندگی تقسیم کرد. اگر اندازه ذرات کمتر از یک نانومتر باشد، اینها سیستم‌های یونی مولکولی، از یک تا صد نانومتر کلوئیدی و بیش از صد نانومتر درشت هستند. گروه سیستم های پراکنده مولکولی با محلول ها نشان داده می شود. اینها سیستمهای همگنی هستند که از دو یا چند ماده تشکیل شده و تک فاز هستند. اینها شامل گاز، جامد یا محلول است. به نوبه خود، این سیستم ها را می توان به زیر گروه های زیر تقسیم کرد:
- مولکولی هنگامی که مواد آلی مانند گلوکز با غیر الکترولیت ها ترکیب می شوند. چنین راه حل هایی را درست می نامیدند تا بتوان آنها را از راه حل های کلوئیدی تشخیص داد. اینها شامل محلولهای گلوکز، ساکارز، الکل و غیره است.
- مولکولی-یونی در صورت برهمکنش بین الکترولیت های ضعیف. این گروه شامل محلول های اسیدی، نیتروژن دار، سولفید هیدروژن و غیره است.
- یونی ترکیبی از الکترولیت های قوی نمایندگان برجسته محلول های قلیایی، نمک ها و برخی اسیدها هستند.

سیستم های کلوئیدی

سیستم های کلوئیدی سیستم های ریزهتروژنی هستند که در آنها اندازه ذرات کلوئیدی از 100 تا 1 نانومتر متغیر است. آنها ممکن است برای مدت طولانی به دلیل پوسته یونی حلالیت و بار الکتریکی رسوب نکنند. هنگامی که در یک محیط توزیع می شود، محلول های کلوئیدی به طور یکنواخت کل حجم را پر می کنند و به سل و ژل تقسیم می شوند که به نوبه خود به شکل ژله رسوب می کنند. اینها شامل محلول آلبومین، ژلاتین، محلول های نقره کلوئیدی است. گوشت ژله ای، سوفله، پودینگ ها سیستم های کلوئیدی درخشانی هستند که در زندگی روزمره یافت می شوند.

سیستم های درشت

سیستم ها یا سوسپانسیون های مات که در آنها مواد ذرات ریز با چشم غیر مسلح قابل مشاهده است. در طی فرآیند ته نشینی، فاز پراکنده به راحتی از محیط پراکنده جدا می شود. آنها به سوسپانسیون، امولسیون و آئروسل تقسیم می شوند. سیستم هایی که در آنها یک جامد با ذرات بزرگتر در یک محیط پخش مایع قرار می گیرد، سوسپانسیون نامیده می شود. این شامل محلول های آبی نشاسته و خاک رس است. برخلاف سوسپانسیون ها، امولسیون ها از مخلوط کردن دو مایع به دست می آیند که در آن یکی به صورت قطراتی در دیگری توزیع می شود. نمونه ای از امولسیون مخلوطی از روغن و آب، قطرات چربی در شیر است. اگر ذرات جامد یا مایع کوچک در یک گاز توزیع شوند، این ذرات آئروسل هستند. اساساً یک آئروسل یک معلق در گاز است. یکی از نمایندگان آئروسل مبتنی بر مایع مه است - این تعداد زیادی قطرات کوچک آب معلق در هوا است. آئروسل جامد - دود یا غبار - تجمع چندگانه ذرات جامد کوچک نیز در هوا معلق است.

شیمی عمومی: کتاب درسی / A. V. Zholnin; ویرایش شده توسط V. A. Popkova، A. V. Zholnina. - 2012. - 400 ص: بیمار.

فصل 13. شیمی فیزیک سیستم های پراکنده

فصل 13. شیمی فیزیک سیستم های پراکنده

زندگی یک سیستم کلوئیدی خاص است، ... این یک پادشاهی خاص از آب های طبیعی است.

در و. ورنادسکی

13.1 سیستم های پراکنده، طبقه بندی آنها، ویژگی ها

محلول های کلوئیدی

اساس مادی تمدن مدرن و وجود انسان و کل جهان زیستی با سیستم های پراکنده همراه است. یک فرد در احاطه سیستم های پراکنده زندگی و کار می کند. هوا، به ویژه هوای اتاق های کار، یک سیستم پراکنده است. بسیاری از محصولات غذایی، محصولات میانی و محصولات فرآوری شده سیستم های پراکنده هستند (شیر، گوشت، نان، کره، مارگارین). بسیاری از مواد دارویی به شکل سوسپانسیون یا امولسیون نازک، پماد، خمیر یا کرم (پروتارگل، کولارگول، ژلاتینول و غیره) تولید می شوند. همه سیستم های زنده پراکنده هستند. سلول های عضلانی و عصبی، فیبرها، ژن ها، ویروس ها، پروتوپلاسم، خون، لنف، مایع مغزی نخاعی - همه اینها تشکیلات بسیار پراکنده هستند. فرآیندهای رخ داده در آنها توسط قوانین فیزیکی و شیمیایی کنترل می شود که توسط شیمی فیزیکی سیستم های پراکنده مطالعه می شود.

سیستم های پراکنده سیستم هایی هستند که در آنها ماده در حالت تکه تکه شدن کم و بیش زیاد است و به طور مساوی در محیط پخش می شود. علم سیستم های بسیار پراکنده را شیمی کلوئیدی می نامند. ماده زنده بر پایه ترکیباتی است که در حالت کلوئیدی قرار دارند.

یک سیستم پراکنده از یک محیط پراکندگی و یک فاز پراکنده تشکیل شده است. طبقه بندی های مختلفی از سیستم های پراکنده بر اساس ویژگی های مختلف سیستم های پراکنده وجود دارد.

1. با توجه به حالت تجمع محیط پراکندگیتمام سیستم های پراکنده را می توان به 3 نوع کاهش داد. سیستم های پراکنده با گاز

محیط پراکندگی - آئروسل ها(دود، هوای محیط کار، ابرها و غیره). سیستم های پراکنده با محیط پخش مایع - لیوسول ها(فوم ها، امولسیون ها - شیر، سوسپانسیون ها، گرد و غبار گرفتار در دستگاه تنفسی؛ خون، لنف، ادرار هیدروسل هستند). سیستم های پراکنده با محیط پراکندگی جامد - سولیدوزول ها(پوکه، سیلیکاژل، آلیاژها).

2. طبقه بندی دوم بسته به اندازه ذرات فاز پراکنده، سیستم های پراکنده را گروه می کند. اندازه گیری تکه تکه شدن ذرات یا اندازه عرضی ذرات - شعاع (r) یا

(شعاع) ذرات (r) بر حسب سانتی متر بیان می شود، سپس پراکندگی D تعداد ذراتی است که می توان از نزدیک در طول یک سانتی متر قرار داد. در نهایت، می توان آن را با مساحت سطح خاص (∑) مشخص کرد، واحدهای ∑ m2 /g یا m2 /l هستند. زیر سطح خاصدرک رابطه سطحی (S) فاز پراکنده به آن

ضریب وابستگی سطح ویژه به شکل ذرات. سطح ویژه با پراکندگی (D) نسبت مستقیم و با اندازه عرضی ذرات (r) نسبت معکوس دارد. با افزایش پراکندگی، به عنوان مثال. با کاهش اندازه ذرات، سطح ویژه آن افزایش می یابد.

طبقه بندی دوم سیستم های پراکنده را بسته به اندازه ذرات فاز پراکنده به گروه های زیر گروه بندی می کند (جدول 13.1): سیستم های درشت. محلول های کلوئیدی؛ راه حل های واقعی

سیستم های کلوئیدی می توانند گاز، مایع و جامد باشند. رایج ترین و مورد مطالعه مایع (لیوزول ها).محلول های کلوئیدی معمولاً به اختصار sol نامیده می شوند. بسته به ماهیت حلال - محیط پراکندگی، یعنی. آب، الکل یا اتر، لیوسول ها به ترتیب هیدروسول، الکوسول یا اتروسول نامیده می شوند. بر اساس شدت برهمکنش بین ذرات فاز پراکنده و محیط پراکندگی، سل ها به 2 گروه تقسیم می شوند: لیوفیلیک- تعامل فشرده که در نتیجه آن لایه های حلالیت توسعه یافته تشکیل می شود، به عنوان مثال، سل پروتوپلاسم، خون، لنف، نشاسته، پروتئین و غیره. sols لیوفوبیک- برهمکنش ضعیف ذرات فاز پراکنده با ذرات محیط پراکندگی. املاح فلزات، هیدروکسیدها، تقریباً تمام سیستم های کلوئیدی کلاسیک. IUD ها و محلول های سورفکتانت به گروه های جداگانه ای تقسیم می شوند.

جدول 13.1.طبقه بندی سیستم های پراکنده بر اساس اندازه ذرات و خواص آنها

دانشمندان داخلی ما I.G سهم بزرگی در تئوری محلول های کلوئیدی داشتند. بورشوف، پ.پ. وایمارن، N.P. پسکوف، دی.آی. مندلیف، بی.وی. دریاگین، P.A. Rebinder و غیره

هر محلول کلوئیدی یک سیستم ریزهتروژن، چند فازی، بسیار پراکنده و با درجه پراکندگی بالایی است. شرط تشکیل یک محلول کلوئیدی، حل نشدن ماده یک فاز در ماده فاز دیگر است، زیرا فقط بین چنین موادی می توان رابط های فیزیکی وجود داشته باشد. بر اساس قدرت برهمکنش بین ذرات فاز پراکنده، سیستم های آزادانه پراکنده و منسجم متمایز می شوند. نمونه ای از دومی غشاهای بیولوژیکی هستند.

آماده‌سازی محلول‌های کلوئیدی با دو روش انجام می‌شود: پراکندگی ذرات بزرگ تا درجه پراکندگی کلوئیدی و تراکم - ایجاد شرایطی که تحت آن اتم‌ها، مولکول‌ها یا یون‌ها به دانه‌هایی با درجه پراکندگی کلوئیدی ترکیب می‌شوند.

هیدروسل ها می توانند توسط فلزات، نمک هایی که در آب محلول اندکی هستند، اکسیدها و هیدروکسیدها و بسیاری از مواد آلی غیرقطبی تشکیل شوند. موادی که در آب بسیار محلول هستند اما در ترکیبات غیرقطبی محلول اندکی هستند، قادر به تشکیل هیدروسول نیستند، اما می توانند ارگانوسول تشکیل دهند.

مانند تثبیت کننده هااز موادی استفاده می شود که از تجمع ذرات کلوئیدی به ذرات بزرگتر و رسوب آنها جلوگیری می کند. این اثر توسط: مقدار زیاد یکی از معرف هایی که ماده فاز پراکنده از آن به دست می آید، سورفکتانت ها از جمله پروتئین ها و پلی ساکاریدها به دست می آید.

برای دستیابی به پراکندگی مورد نیاز برای سیستم های کلوئیدی (10-7-10-9 متر) از موارد زیر استفاده می شود:

خرد کردن مکانیکی با استفاده از آسیاب های گلوله ای و کلوئیدی در حضور یک محیط پراکنده مایع و تثبیت کننده.

اثر اولتراسوند (به عنوان مثال، هیدروسول گوگرد، گرافیت، هیدروکسیدهای فلزی و غیره)؛

روش پپتیزاسیون، افزودن مقدار کمی الکترولیت - پپتیزر؛

یکی از انواع روش تراکم، روش جایگزینی حلال است که منجر به کاهش حلالیت ماده فاز پراکنده می شود. مولکول های یک ماده در نتیجه تخریب لایه های حلالیت مولکول ها در یک محلول واقعی و تشکیل ذرات بزرگتر به ذرات با اندازه های کلوئیدی متراکم می شوند. اساس ماده شیمیایی

روش های تراکم شیمیایی شامل واکنش های شیمیایی (اکسیداسیون، احیا، هیدرولیز، تبادل) است که منجر به تشکیل مواد کم محلول در حضور تثبیت کننده های خاص می شود.

13.2. خواص مولکولی- جنبشی محلول های کلوئیدی. اسمز.

فشار اسمزی

حرکت براونی حرکت حرارتی ذرات در سیستم های کلوئیدی است که ماهیت جنبشی مولکولی دارد.مشخص شده است که حرکت ذرات کلوئیدی نتیجه ضربه های تصادفی ناشی از مولکول های یک محیط پراکندگی است که در حرکت حرارتی هستند. در نتیجه، ذره کلوئیدی اغلب جهت و سرعت خود را تغییر می دهد. در 1 ثانیه، یک ذره کلوئیدی می تواند جهت خود را بیش از 10 20 بار تغییر دهد.

انتشار فرآیندی است که به طور خود به خودی برای یکسان سازی غلظت ذرات کلوئیدی در یک محلول تحت تأثیر حرکت آشفته حرارتی آنها اتفاق می افتد. پدیده انتشار غیر قابل برگشت است. ضریب انتشار از نظر عددی برابر است با مقدار ماده منتشر شده در واحد سطح در واحد زمان با گرادیان غلظت 1 (یعنی تغییر غلظت 1 mol/cm 3 در فاصله 1 سانتی متری). A. Einstein (1906) معادله ای را استخراج کرد که ضریب انتشار را به دمای مطلق، ویسکوزیته و اندازه ذرات فاز پراکنده مرتبط می کند:

جایی که تی- درجه حرارت، K؛ r- شعاع ذرات، متر؛ η - ویسکوزیته، N s/m 2. به B- ثابت بولتزمن، 1.38 10 -23; D- ضریب انتشار، m 2 / s.

ضریب انتشار با دما نسبت مستقیم و با ویسکوزیته محیط (η) و شعاع ذرات (r) نسبت معکوس دارد. علت انتشار، مانند حرکت براونی، حرکت جنبشی مولکولی ذرات حلال و ماده است. مشخص است که هر چه حجم آن بزرگتر باشد، انرژی جنبشی یک مولکول متحرک کمتر است (جدول 13.2).

با استفاده از معادله انیشتین می توانید به راحتی جرم 1 مول یک ماده را تعیین کنید اگر بدانید D, T,η و ر. از رابطه (13.1) می توانیم تعیین کنیم r:

جایی که آر- ثابت گاز جهانی، 8.3 (J/mol-K)؛ N aثابت آووگادرو.

جدول 13.2.ضریب انتشار برخی از مواد

هنگامی که یک سیستم توسط پارتیشنی که به یک جزء (مثلاً آب) نفوذپذیر و به دیگری (مثلاً یک املاح) نفوذ ناپذیر است از سایر قسمتهای سیستم جدا می شود، انتشار یک طرفه می شود (اسمز). نیروی ایجاد اسمز در واحد سطح غشا نامیده می شود فشار اسمزی.نقش پارتیشن های نیمه تراوا (غشاء) می تواند توسط بافت های انسانی، حیوانی و گیاهی (مثانه، دیواره روده، غشای سلولی و ...) انجام شود. برای محلول های کلوئیدی، فشار اسمزی کمتر از محلول های واقعی است. فرآیند انتشار با ظهور اختلاف پتانسیل در نتیجه تحرک متفاوت یون و تشکیل یک گرادیان غلظت (پتانسیل غشاء) همراه است.

رسوب گذاری.توزیع ذرات نه تنها تحت تأثیر انتشار است، بلکه تحت تأثیر میدان گرانشی نیز قرار دارد. پایداری جنبشی یک سیستم کلوئیدی به عمل دو عامل بستگی دارد که در جهت‌های متقابل هدایت می‌شوند: نیروی گرانش، که تحت تأثیر آن ذرات ته نشین می‌شوند، و نیرویی که تحت آن ذرات تمایل دارند در کل حجم پراکنده شوند. در برابر استقرار مقاومت کنید

خواص نوری محلول های کلوئیدی پراکندگی نور. D. معادله ریلی.تشخیص محلول های کلوئیدی و واقعی در نگاه اول غیرممکن است. یک سل که به خوبی آماده شده است یک مایع شفاف تقریباً خالص است. ریزهتروژنی بودن آن را می توان با استفاده از روش های خاص تشخیص داد. اگر یک سول واقع در یک مکان بدون نور با یک پرتو باریک روشن شود، در آن صورت وقتی از کناره نگاه کنیم، می توان یک مخروط نوری را دید که راس آن در نقطه ای قرار دارد که پرتو وارد فضای ناهمگن می شود. این به اصطلاح مخروط Tyndall است - نوعی درخشش ابری از کلوئیدها که در نور جانبی مشاهده می شود، نامیده می شود. اثر فارادی-تیندال.

دلیل این پدیده مشخصه کلوئیدها این است که اندازه ذرات کلوئیدی کمتر از نصف طول موج نور است و پراش نور مشاهده می شود؛ در نتیجه پراکندگی، ذرات می درخشند و به منبع نور مستقل تبدیل می شوند و پرتو قابل مشاهده می شود.

تئوری پراکندگی نور توسط ریلی در سال 1871 ارائه شد که برای ذرات کروی معادله ای را استخراج کرد که شدت نور فرودی (I 0) را با شدت نور پراکنده در واحد حجم سیستم (I p) مرتبط می کند.

جایی که من، من 0- شدت نور پراکنده و فرودی، W/m2. kp - ثابت رایلی، ثابت بسته به ضریب شکست مواد فاز پراکنده و محیط پراکندگی، m -3. با v- غلظت ذرات سل، مول در لیتر؛ λ - طول موج نور فرودی، m. r- شعاع ذرات، m.

13.3. نظریه میسلاری ساختار ذرات کلوئیدی

میسل ها فاز پراکنده سل را تشکیل می دهند و مایع بین میسلی یک محیط پراکندگی تشکیل می دهد که شامل یک حلال، یون های الکترولیت و مولکول های غیر الکترولیت است. یک میسل از یک تجمع الکتریکی خنثی و یک ذره یونی تشکیل شده است. جرم ذره کلوئیدی عمدتاً در سنگدانه متمرکز می شود. سنگدانه می تواند ساختار بی شکل و کریستالی داشته باشد. طبق قاعده پانث-فجانس، یون هایی که بخشی از شبکه بلوری سنگدانه هستند (یا با آن هم شکل هستند) با تشکیل پیوندهای قوی با اتم های سنگدانه، به طور برگشت ناپذیری بر روی سنگدانه جذب می شوند. شاخص این امر حل نشدن این ترکیبات است. آنها نامیده می شوند یون های تعیین کننده پتانسیلسنگدانه در نتیجه جذب انتخابی یون ها یا یونیزاسیون مولکول های سطحی بار می گیرد. بنابراین، یون های کل و تعیین کننده پتانسیل، هسته میسل و یون های گروهی با علامت مخالف - یون های ضد - در اطراف هسته را تشکیل می دهند. سنگدانه همراه با قسمت یونی میسل، یک لایه الکتریکی دوتایی (لایه جذب) را تشکیل می دهد. سنگدانه همراه با لایه جذب گرانول نامیده می شود. بار گرانول برابر است با مجموع بارهای یون های متقابل و یون های تعیین کننده پتانسیل. یونی

بخشی از میسل از دو لایه تشکیل شده است: جذب و پخش. این کار تشکیل یک میسل خنثی الکتریکی را تکمیل می کند که اساس محلول کلوئیدی است. میسل به صورت تصویر شده است فرمول شیمیایی کلوئیدی

اجازه دهید ساختار میسل های هیدروسول را با استفاده از مثال تشکیل محلول کلوئیدی سولفات باریم تحت شرایط بیش از حد BaCl2 در نظر بگیریم:

سولفات باریم کم محلول یک سنگدانه کریستالی متشکل از مترمولکول های BaSO 4 روی سطح واحد جذب می شود nیون های Ba 2+ مربوط به سطح هسته 2 (n -ایکس)یون های کلرید C1 - . یون های ضد باقیمانده (2x) در لایه انتشار قرار دارند:

ساختار میسل سل سولفات باریم به دست آمده با سولفات سدیم اضافی به صورت زیر نوشته می شود:

از داده های فوق به دست می آید، که علامت بار یک ذره کلوئیدی به شرایط به دست آوردن محلول کلوئیدی بستگی دارد.

13.4. پتانسیل الکتروکینتیکی

ذرات کلوئیدی

زتا-(ζ )-پتانسیل.مقدار بار پتانسیل ζ، بار گرانول را تعیین می کند. با تفاوت در مجموع بارهای یون های تعیین کننده پتانسیل و بارهای یون های متقابل واقع در لایه جذب تعیین می شود. با افزایش تعداد یون های ضد یون در لایه جذب کاهش می یابد و اگر بار ضدیون ها برابر با بار هسته باشد می تواند برابر با صفر شود. ذره در حالت ایزوالکتریک خواهد بود. با مقدار پتانسیل ζ می توان پایداری سیستم پراکنده، ساختار و خواص الکتروکینتیکی آن را قضاوت کرد.

پتانسیل ζ سلول های مختلف بدن متفاوت است. پروتوپلاسم زنده دارای بار منفی است. در pH 7.4، مقدار ζ پتانسیل گلبول های قرمز از 7- تا 22- میلی ولت است، در انسان 16.3- میلی ولت است. در مونوسیت ها تقریباً 2 برابر کمتر است. پتانسیل الکتروکینتیک با تعیین سرعت حرکت ذرات فاز پراکنده در طول الکتروفورز محاسبه می شود.

تحرک الکتروفورتیک ذرات به تعدادی کمیت بستگی دارد و با استفاده از معادله Helmholtz-Smoluchowski محاسبه می شود:

جایی که و ef- تحرک الکتروفورز (سرعت الکتروفورز)، متر بر ثانیه؛ ε ثابت دی الکتریک نسبی محلول است. ε 0 - ثابت الکتریکی، 8.9 10 -12 A s/W m; Δφ - اختلاف پتانسیل از منبع جریان خارجی، V. ζ - پتانسیل الکتروکینتیک، V; η - ویسکوزیته محیط پراکندگی، N s/m 2. ل- فاصله بین الکترودها، متر؛ k f- ضریب که مقدار آن به شکل ذره کلوئیدی بستگی دارد.

13.5. پدیده های الکتروسینتیکی

الکتروفورز. الکتروفورز

در تحقیقات پزشکی و بیولوژیکی

پدیده های الکتروکینتیکی منعکس کننده رابطه ای است که بین حرکت فازهای یک سیستم پراکنده نسبت به یکدیگر و خواص الکتریکی رابط بین این فازها وجود دارد. چهار نوع پدیده الکتروکینتیک وجود دارد - الکتروفورز، الکترواسموز، پتانسیل جریان (جریان) و پتانسیل رسوب.پدیده های الکتروکینتیکی توسط F.F. ریس. او دو لوله شیشه ای را برای مدتی در یک قطعه خاک رس مرطوب فرو برد، مقداری ماسه کوارتز در آنها ریخت، آب را به همان سطح ریخت و الکترودها را پایین آورد (شکل 13.1).

با عبور جریان مستقیم، ریس دریافت که در فضای آند، آب بالای لایه ماسه به دلیل ظاهر شدن معلق ذرات رس کدر می شود، در همان زمان سطح آب در زانو کاهش می یابد. در لوله کاتدی آب شفاف باقی می ماند، اما سطح آن افزایش می یابد. بر اساس نتایج آزمایش می توان نتیجه گرفت: ذرات خاک رس که به سمت الکترود مثبت حرکت می کنند دارای بار منفی هستند و لایه مجاور آب با حرکت به سمت قطب منفی بار مثبت دارد.

برنج. 13.1.پدیده های الکتروکینتیکی حرکت ذرات فاز پراکنده

در یک سیستم پراکنده

پدیده حرکت ذرات باردار فاز پراکنده نسبت به ذرات محیط پراکندگی تحت تأثیر میدان الکتریکی الکتروفورز نامیده می شود. پدیده حرکت مایع نسبت به فاز جامد از طریق یک جامد متخلخل (غشاء) نامیده می شود الکترواسموزتحت شرایط آزمایش توصیف شده، دو پدیده الکتروکینتیک به طور همزمان مشاهده شد - الکتروفورز و الکترواسموز. حرکت ذرات کلوئیدی در میدان الکتریکی شواهد روشنی است که نشان می دهد ذرات کلوئیدی باری را بر روی سطح خود حمل می کنند.

یک ذره کلوئیدی، یک میسل، را می توان به عنوان یک یون پیچیده عظیم در نظر گرفت. یک محلول کلوئیدی تحت تأثیر جریان مستقیم تحت الکترولیز قرار می گیرد، ذرات کلوئیدی به آند یا کاتد منتقل می شوند (بسته به بار ذره کلوئیدی). بدین ترتیب، الکتروفورز الکترولیز یک سیستم بسیار پراکنده است.

بعدها دو پدیده در مقابل الکتروفورز و الکترواسموز کشف شد. دورن کشف کرد که وقتی هر ذره ای در یک مایع، به عنوان مثال شن و ماسه در آب، ته نشین می شود، یک emf بین 2 الکترود که در مکان های مختلف ستون مایع قرار می گیرند، رخ می دهد. پتانسیل ته نشینی (اثر دورن).

هنگامی که یک مایع از طریق یک پارتیشن متخلخل، که در هر دو طرف آن الکترود وجود دارد، عبور می کند، یک EMF نیز ظاهر می شود - پتانسیل جریان (نفوذ).

یک ذره کلوئیدی با سرعتی متناسب با قدر حرکت می کندζ -پتانسیل.اگر سیستم حاوی مخلوط پیچیده ای باشد، می توان آن را با استفاده از روش الکتروفورز بر اساس تحرک الکتروفورتیک ذرات مطالعه و جدا کرد. این به طور گسترده در تحقیقات زیست پزشکی در قالب الکتروفورز ماکرو و میکرو استفاده می شود.

میدان الکتریکی ایجاد شده باعث حرکت ذرات فاز پراکنده با سرعتی متناسب با مقدار پتانسیل ζ می شود که با حرکت دادن رابط بین محلول آزمایش و بافر با استفاده از دستگاه های نوری قابل مشاهده است. در نتیجه، مخلوط به تعدادی بخش تقسیم می شود. هنگام ضبط، منحنی با چندین قله به دست می آید، ارتفاع قله یک شاخص کمی از محتوای هر کسری است. این روش امکان جداسازی و مطالعه بخش های فردی از پروتئین های پلاسمای خون را فراهم می کند. الکتروفروگرام های پلاسمای خون همه افراد به طور معمول یکسان است. در آسیب شناسی، آنها برای هر بیماری ظاهر مشخصی دارند. از آنها برای تشخیص و درمان بیماری ها استفاده می شود. از الکتروفورز برای جداسازی اسیدهای آمینه، آنتی بیوتیک ها، آنزیم ها، آنتی بادی ها و غیره استفاده می شود. میکروالکتروفورز شامل تعیین سرعت حرکت ذرات در زیر میکروسکوپ است؛ الکتروفورز - روی کاغذ. پدیده الکتروفورز در هنگام مهاجرت لکوسیت ها به کانون های التهابی رخ می دهد. ایمونوالکتروفورز، الکتروفورز دیسکی، ایزوتااکوفورز و غیره در حال حاضر به عنوان روش های درمانی در حال توسعه و اجرا هستند که بسیاری از مشکلات پزشکی و بیولوژیکی را هم از نظر ماهیت آماده سازی و هم از نظر تحلیلی حل می کنند.

13.6. پایداری محلول های کلوئیدی. پایداری رسوب، تجمع و تراکم لیوسول ها. عوامل مؤثر بر پایداری

مسئله پایداری سیستم های کلوئیدی سوال بسیار مهمی است که مستقیماً به وجود آنها مربوط می شود. پایداری رسوب- مقاومت ذرات سیستم پراکنده در برابر ته نشین شدن تحت تأثیر گرانش.

پسکوف مفهوم پایداری تجمعی و جنبشی را معرفی کرد. پایداری جنبشی- توانایی فاز پراکنده یک سیستم کلوئیدی در معلق بودن، رسوب نکردن و مقابله با نیروهای گرانش. سیستم های بسیار پراکنده از نظر جنبشی پایدار هستند.

زیر ثبات تجمعیشما باید توانایی یک سیستم پراکنده برای حفظ درجه اصلی پراکندگی خود را درک کنید. این فقط با یک تثبیت کننده امکان پذیر است. پیامد نقض پایداری تجمعی، ناپایداری جنبشی است،

زیرا سنگدانه های تشکیل شده از ذرات اولیه تحت تأثیر گرانش (ته نشین یا شناور) آزاد می شوند.

پایداری تجمعی و جنبشی به هم مرتبط هستند. هرچه پایداری تجمعی سیستم بیشتر باشد، پایداری جنبشی آن بیشتر است. پایداری با نتیجه مبارزه بین گرانش و حرکت براونی تعیین می شود. این نمونه ای از تجلی قانون وحدت و مبارزه اضداد است. عوامل تعیین کننده پایداری سیستم ها: حرکت براونی، پراکندگی ذرات فاز پراکنده، ویسکوزیته و ترکیب یونی محیط پراکندگی و غیره.

عوامل پایداری محلول های کلوئیدی: وجود بار الکتریکی ذرات کلوئیدیذرات بار یکسانی را حمل می کنند، بنابراین وقتی به هم می رسند، ذرات دفع می شوند. توانایی حل شدن (هیدراتاسیون) یون های لایه منتشر.هر چه یون ها در لایه منتشر هیدراته تر باشند، پوسته هیدراتاسیون کلی ضخیم تر، سیستم پایدارتر است. نیروهای ارتجاعی لایه‌های حل‌پذیری بر ذرات پراکنده اثر گوه‌زنی دارند و از نزدیک شدن آنها به یکدیگر جلوگیری می‌کنند. ویژگی‌های جذب ساختاری سیستم‌هاعامل سوم به خواص جذبی سیستم های پراکنده مربوط می شود. در سطح توسعه یافته فاز پراکنده، مولکول های سورفکتانت ها (سورفکتانت ها) و ترکیبات با وزن مولکولی بالا (HMCs) به راحتی جذب می شوند. اندازه‌های بزرگ مولکول‌هایی که لایه‌های حل‌پذیری خود را حمل می‌کنند، لایه‌های جذب-حلال‌پذیری با وسعت و چگالی قابل‌توجهی را بر روی سطح ذرات ایجاد می‌کنند. چنین سیستم هایی از نظر پایداری به سیستم های لیوفیلیک نزدیک هستند. همه این لایه ها ساختار خاصی دارند که بر اساس P.A ایجاد شده است. Rebinder یک مانع ساختاری-مکانیکی برای همگرایی ذرات پراکنده است.

13.7. انعقاد SOLS. قوانین انعقاد. سینتیک انعقاد

سول ها سیستم های ترمودینامیکی ناپایدار هستند. ذرات فاز پراکنده سل ها به دلیل کاهش سطح ویژه ذرات کلوئیدی، که هنگام ترکیب شدن اتفاق می افتد، تمایل به کاهش انرژی سطح آزاد دارند. فرآیند ترکیب شدن ذرات کلوئیدی به دانه های بزرگتر و در نهایت رسوب دادن آنها، نامیده می شود. انعقاد

انعقاد توسط عوامل مختلفی ایجاد می شود: عمل مکانیکی، تغییرات دما (جوش و انجماد)، تشعشع

یون، مواد خارجی، به ویژه الکترولیت ها، زمان (پیری)، غلظت فاز پراکنده.

فرآیندی که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته، انعقاد ذرات سل با الکترولیت ها است. قوانین زیر برای انعقاد نمک با الکترولیت ها وجود دارد.

1. همه الکترولیت ها قادر به ایجاد انعقاد sols لیوفوبیک هستند. اثر انعقاد (P) توسط یونهایی که دارای باری مخالف بار گرانول (یونهای تعیین کننده پتانسیل) و علامتی مشابه با یونهای متقابل هستند دارند. (قانون هاردی).انعقاد ذرات با بار مثبت توسط آنیون ها ایجاد می شود.

2. توانایی انعقاد یونها (P) به مقدار بار آنها بستگی دارد. هر چه بار یون بیشتر باشد، اثر انعقادی آن بیشتر می شود (قانون شولتز): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

بر این اساس، برای آستانه انعقاد می توانیم بنویسیم:

آن ها هرچه بار یون کمتر باشد، انعقاد غلظت بالاتری رخ خواهد داد.

3. برای یون های دارای بار یکسان، توانایی انعقاد به شعاع (r) یون حل شده بستگی دارد: هر چه شعاع بزرگتر باشد، اثر انعقاد آن بیشتر است.

4. هر الکترولیت با غلظت آستانه فرآیند انعقاد محلول کلوئیدی (آستانه انعقاد)، یعنی. کمترین غلظت، بر حسب میلی مول، که باید به یک لیتر محلول کلوئیدی اضافه شود تا باعث انعقاد آن شود. آستانه انعقاد یا غلظت آستانه C تعیین می شود. آستانه انعقاد یک مشخصه نسبی از پایداری یک سل با توجه به یک الکترولیت معین است و متقابل توانایی انعقاد است:

5. اثر انعقاد یونهای آلی بیشتر از یونهای معدنی است. انعقاد بسیاری از sol های لیوفوبیک زودتر اتفاق می افتد،

بدین ترتیب حالت ایزوالکتریک آنها حاصل می شود که در آن انعقاد آشکار آغاز می شود. این عمل نامیده می شود بحرانی.مقدار آن +30 میلی ولت است.

فرآیند انعقاد برای هر سیستم پراکنده با سرعت مشخصی انجام می شود. وابستگی سرعت انعقاد به غلظت الکترولیت منعقد کننده در شکل 1 نشان داده شده است. 13.2.

برنج. 13.2.وابستگی سرعت انعقاد به غلظت الکترولیت.

توضیحات در متن

3 ناحیه و دو نقطه مشخصه A&B شناسایی شده است. منطقه محدود شده توسط خط OA (در امتداد محور غلظت) منطقه انعقاد نهفته نامیده می شود. در اینجا میزان انعقاد عملاً صفر است. این منطقه پایداری سل است. بین نقاط A و B ناحیه ای با انعقاد کند وجود دارد که در آن سرعت انعقاد به غلظت الکترولیت بستگی دارد. نقطه A مربوط به کمترین غلظت الکترولیت است که در آن انعقاد آشکار شروع می شود (آستانه انعقاد)، و دارای یک مقدار بحرانی است. این مرحله را می توان با علائم خارجی قضاوت کرد: تغییر رنگ، ظاهر کدورت. سیستم کلوئیدی کاملاً از بین می رود: ماده فاز پراکنده به رسوبی به نام رها می شود. منعقد کردندر نقطه B، انعقاد سریع شروع می شود، یعنی همه برخوردهای ذرات موثر هستند و به غلظت الکترولیت بستگی ندارند. در نقطه B، پتانسیل ζ 0 است. مقدار ماده مورد نیاز برای انعقاد یک محلول کلوئیدی بستگی به این دارد که الکترولیت فوراً یا به تدریج در بخش های کوچک اضافه شود. توجه شده است که در مورد دوم باید ماده بیشتری اضافه شود تا پدیده انعقاد مشابه ایجاد شود. این پدیده در دوز دارو استفاده می شود.

اگر دو محلول کلوئیدی را با بارهای مخالف ادغام کنید، آنها به سرعت منعقد می شوند. این فرآیند ماهیت الکترواستاتیکی دارد. این برای تصفیه فاضلاب صنعتی و فاضلاب استفاده می شود. در کارخانه های آب، سولفات آلومینیوم یا کلرید آهن (III) قبل از فیلترهای شنی به آب اضافه می شود. در طول هیدرولیز آنها، سلهای با بار مثبت از هیدروکسیدهای فلزی تشکیل می شوند که باعث انعقاد ذرات با بار منفی میکرو فلور، خاک و ناخالصی های آلی می شوند.

در سیستم های بیولوژیکی، پدیده های انعقادی نقش بسیار مهمی دارند. خون کامل یک امولسیون است. عناصر تشکیل‌دهنده خون فاز پراکنده هستند، پلاسما محیط پراکندگی است. پلاسما یک سیستم بسیار پراکنده است. فاز پراکنده: پروتئین ها، آنزیم ها، هورمون ها. سیستم لخته شدن خون و سیستم ضد انعقاد در خون عمل می کنند. اولین مورد توسط ترومبین تأمین می شود که بر فیبرینوژن تأثیر می گذارد و باعث تشکیل رشته های فیبرین (لخته خون) می شود. گلبول های قرمز خون با سرعت مشخصی رسوب می کنند (ESR). فرآیند انعقاد حداقل از دست دادن خون و تشکیل لخته های خون در سیستم گردش خون را تضمین می کند. در آسیب شناسی، گلبول های قرمز مولکول های بزرگ گاما گلوبولین ها و فیبرینوژن ها را جذب می کنند و ESR افزایش می یابد. توانایی اصلی ضد لخته شدن خون هپارین است که یک ضد انعقاد خون است. در کلینیک ها از کواگولوگرام استفاده می شود - مجموعه ای از آزمایشات روی توانایی انعقاد و ضد انعقاد خون (محتوای پروترومبین، زمان کلسیفیکاسیون پلاسما، تحمل هپارین، مقدار کل فیبرینوژن و غیره)، این برای خونریزی شدید و تشکیل لخته خون مهم است. . هنگام نگهداری آن باید به لخته شدن خون توجه شود. یون های Ca 2+ با نیترات سدیم برای رسوب برداشته می شوند که باعث افزایش انعقاد می شود. یک ضد انعقاد، هپارین و دیکومارین استفاده می شود. پلیمرهای مورد استفاده برای اندوپروتز عناصر سیستم قلبی عروقی باید دارای خواص ضد ترومبوژنیک یا مقاوم در برابر ترومبو باشد.

13.8. تثبیت سیستم های کلوئیدی (حفاظت از محلول های کلوئیدی)

تثبیت محلول‌های کلوئیدی نسبت به الکترولیت‌ها با ایجاد لایه‌های جذب اضافی روی سطح ذرات کلوئیدی با افزایش خواص ساختاری و مکانیکی، افزودن مقدار کمی از محلول بالا.

ترکیبات کومولکولی (ژلاتین، سدیم کازئینات، آلبومین تخم مرغ و غیره) نامیده می شود حفاظت کلوئیدیسول های محافظت شده در برابر الکترولیت ها بسیار مقاوم هستند. سل محافظت شده تمام خواص پلیمر جذب شده را به دست می آورد. سیستم پراکنده لیوفیلیک و در نتیجه پایدار می شود. اثر محافظتی IUD یا سورفکتانت با یک عدد محافظ مشخص می شود. عدد محافظتی باید به عنوان حداقل جرم IUD (بر حسب میلی گرم) در نظر گرفته شود که باید به 10 میلی لیتر از محلول آزمایش اضافه شود تا از انعقاد آن در هنگام وارد شدن 1 میلی لیتر محلول کلرید سدیم 10 درصد به سیستم محافظت شود. درجه اثر محافظتی محلول های IUD به: ماهیت IUD، ماهیت سل محافظت شده، درجه پراکندگی، pH محیط و ناخالصی ها بستگی دارد.

پدیده دفاع کلوئیدی در بدن نقش بسیار مهمی در تعدادی از فرآیندهای فیزیولوژیکی دارد. پروتئین ها، پلی ساکاریدها و پپتیدهای مختلف دارای اثر محافظتی در بدن هستند. آنها کلسیم را روی ذرات کلوئیدی سیستم های آبگریز بدن مانند کربنات ها و فسفات کلسیم جذب می کنند و آنها را به حالت پایدار تبدیل می کنند. نمونه هایی از سل های محافظت شده خون و ادرار هستند. اگر 1 لیتر ادرار را تبخیر کنید، رسوب حاصل را جمع آوری کرده و سپس سعی کنید آن را در آب حل کنید، در این صورت به 14 لیتر حلال نیاز خواهید داشت. در نتیجه، ادرار یک محلول کلوئیدی است که در آن ذرات پراکنده توسط آلبومین ها، موسین ها و سایر پروتئین ها محافظت می شوند. پروتئین های سرم حلالیت کربنات کلسیم را تقریباً 5 برابر افزایش می دهند. افزایش محتوای کلسیم فسفات در شیر به دلیل محافظت از پروتئین است که با افزایش سن مختل می شود.

در ایجاد آترواسکلروز، تعادل لوستین-کلسترول نقش مهمی ایفا می کند، زمانی که به هم می خورد، نسبت بین کلسترول، فسفولیپیدها و پروتئین ها تغییر می کند و منجر به رسوب کلسترول روی دیواره رگ های خونی و در نتیجه آتروکلسینوز می شود. اجزای پروتئینی چربی مولکولی بزرگ نقش زیادی در محافظت دارند. از سوی دیگر، توانایی خون در حفظ غلظت بالای گازهای کربن و اکسیژن در حالت محلول نیز به دلیل اثر محافظتی پروتئین ها است. در این حالت، پروتئین ها میکرو حباب های گاز را در بر می گیرند و از چسبیدن آنها به یکدیگر محافظت می کنند.

حفاظت از ذرات کلوئیدی مورد استفاده در ساخت داروها.اغلب لازم است که مواد دارویی به صورت کلوئیدی وارد بدن شوند تا به طور یکنواخت در بدن توزیع شده و جذب شوند. بنابراین، محلول های کلوئیدی نقره، جیوه، گوگرد، محافظت شده توسط مواد پروتئینی، استفاده می شود.

به عنوان داروها (پروتارگل، کولارگول، لیسورژینون)، آنها نه تنها به الکترولیت ها حساس نمی شوند، بلکه می توانند تا خشکی تبخیر شوند. باقی مانده خشک پس از درمان با آب دوباره به یک سل تبدیل می شود.

13.9. پپتیزاسیون

پپتیزاسیون -فرآیند معکوس انعقاد، فرآیند انتقال انعقاد به سل. پپتیزاسیون زمانی اتفاق می‌افتد که موادی به رسوب اضافه می‌شوند (منعقد می‌شوند) که باعث انتقال رسوب به سل می‌شوند. نامیده می شوند پپتی ماش.به طور معمول، پپتایزرها یون های تعیین کننده پتانسیل هستند. به عنوان مثال، رسوب هیدروکسید آهن (III) با نمک های آهن (III) پپتیز می شود. اما نقش پپتیزر را می توان توسط یک حلال (H 2 O) نیز انجام داد. فرآیند پپتیزاسیون توسط پدیده های جذب ایجاد می شود. پپتایزر تشکیل ساختار دو لایه الکتریکی و تشکیل پتانسیل زتا را تسهیل می کند.

در نتیجه، فرآیند پپتیزاسیون عمدتاً به دلیل جذب یون‌های تعیین‌کننده پتانسیل و دفع یون‌های متقابل است که منجر به افزایش پتانسیل ζ ذرات پراکنده و افزایش درجه حل‌شوندگی (هیدراتاسیون)، تشکیل حل‌پذیری می‌شود. پوسته‌های اطراف ذرات که اثر گوه‌زنی ایجاد می‌کنند (پپتیزاسیون جذب).

علاوه بر جذب، نیز وجود دارد پپتیزاسیون انحلالهنگامی که فرآیند پپتیزاسیون با واکنش شیمیایی مولکول های سطحی فاز پراکنده همراه باشد، این نوع همه چیز را پوشش می دهد. این شامل دو مرحله است: تشکیل یک پپتیزر از طریق واکنش شیمیایی الکترولیت پپتیزر معرفی شده با یک ذره پراکنده. جذب عامل پپتیزاسیون حاصل در سطح فاز پراکنده، منجر به تشکیل میسل و پپتیزاسیون رسوب می شود. یک مثال معمولی از پپتیزاسیون انحلال پپتیزاسیون هیدروکسیدهای فلزی با اسیدها است.

حداکثر پراکندگی sols به دست آمده توسط پپتیزاسیون جذب توسط درجه پراکندگی ذرات اولیه تشکیل ورقه های رسوب تعیین می شود. در طول پپتیزاسیون انحلال، مرز تکه تکه شدن ذرات می تواند منطقه کلوئیدی را ترک کرده و به درجه مولکولی پراکندگی برسد. فرآیند پپتیزاسیون در موجودات زنده از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا کلوئیدهای سلولی و مایعات بیولوژیکی به طور مداوم در معرض عمل الکترولیت ها در بدن قرار دارند.

عملکرد بسیاری از مواد شوینده از جمله شوینده ها بر اساس پدیده پپتیزاسیون است. یون کلوئیدی صابون یک دوقطبی است که توسط ذرات کثیفی جذب می‌شود، به آن‌ها شارژ می‌دهد و باعث پپتیزاسیون آن‌ها می‌شود. کثیفی به شکل سل به راحتی از سطح پاک می شود.

13.10. ژل و ژل. تیکسوتروپی سینرزیس

محلول های IUD و سل های برخی از کلوئیدهای آبگریز می توانند تحت شرایط خاصی دستخوش تغییرات شوند: از دست دادن سیالیت، ژل شدن، ژل شدن محلول ها رخ می دهد و ژله ها و ژل ها تشکیل می شوند (از لاتین "یخ زده").

ژله (ژل)- اینها سیستم های جامد، غیر سیال و ساختاری هستند که در نتیجه عمل نیروهای چسبندگی مولکولی بین ذرات کلوئیدی یا ماکرومولکول های پلیمری ایجاد می شوند. نیروهای برهمکنش بین مولکولی منجر به تشکیل یک قاب مش فضایی می شود؛ سلول های مش فضایی مانند اسفنجی که در مایع خیس شده است با محلول مایع پر می شود. تشکیل ژله را می توان به صورت نمک زدایی از IUD یا مرحله اولیه انعقاد، پیدایش ساختار انعقادی نشان داد.

هنگامی که مخلوط تا 45 درجه سانتیگراد گرم می شود، محلول آبی ژلاتین به یک محیط مایع همگن تبدیل می شود. هنگامی که تا دمای اتاق خنک می شود، ویسکوزیته محلول افزایش می یابد، سیستم سیالیت خود را از دست می دهد، سخت می شود، قوام توده نیمه جامد شکل خود را حفظ می کند (می توان با چاقو برش داد).

بسته به ماهیت مواد تشکیل دهنده ژله یا ژل، آنها متمایز می شوند: ساخته شده از ذرات سخت - شکننده (غیر قابل برگشت). تشکیل شده توسط ماکرومولکول های انعطاف پذیر - الاستیک (برگشت پذیر). تردها توسط ذرات کلوئیدی (TiO 2، SiO 2) تشکیل می شوند. خشک شده یک فوم سخت با سطح ویژه بزرگ است. ژله خشک پف نمی کند، خشک شدن باعث تغییرات غیر قابل برگشت می شود.

ژل های الاستیک توسط پلیمرها تشکیل می شوند. هنگامی که خشک می شوند، به راحتی تغییر شکل داده و فشرده می شوند و در نتیجه یک پلیمر خشک (پیروژل) ایجاد می شود که خاصیت ارتجاعی خود را حفظ می کند. قابلیت تورم در یک حلال مناسب را دارد، این فرآیند برگشت پذیر است و می تواند چندین بار تکرار شود.

پیوندهای مولکولی ضعیف در ژله ها را می توان به صورت مکانیکی (با تکان دادن، ریختن، دما) از بین برد. گسیختگی پیوند باعث تخریب ساختار می شود، ذرات توانایی را به دست می آورند

برای حرکت حرارتی، سیستم مایع شده و سیال می شود. پس از مدتی، ساختار به طور خود به خود بهبود می یابد. این را می توان ده ها بار تکرار کرد. این تبدیل برگشت پذیر نامیده می شود تیکسوتروپیاین تبدیل همدما را می توان با نمودار نشان داد:

تیکسوتروپی در محلول های ضعیف ژلاتین، پروتوپلاسم سلولی مشاهده می شود. برگشت پذیری تیکسوتروپی نشان می دهد که ساختار در سیستم های مربوطه به دلیل نیروهای بین مولکولی (واندروالس) - یک ساختار انعقادی-تیکسوتروپیک است.

ژل های بدن عبارتند از مغز، پوست و کره چشم. نوع تراکم-کریستالیزاسیون ساختار با پیوند قوی تر از ماهیت شیمیایی مشخص می شود. در این حالت برگشت پذیری تغییرات تیکسوتروپیک مختل می شود (ژل اسید سیلیسیک).

ژله یک حالت غیر تعادلی سیستم است، مرحله مشخصی از روند آهسته جداسازی فاز و نزدیک شدن سیستم به حالت تعادل.این فرآیند به فشرده سازی تدریجی قاب ژله ای به یک توده فشرده متراکم تر با فشار دادن فاز مایع متحرک دوم می رسد که به طور مکانیکی در شبکه فضایی قاب حفظ می شود. در طول نگهداری، ابتدا قطرات مجزای مایع روی سطح ژله ها ظاهر می شود؛ با گذشت زمان، افزایش یافته و به یک توده پیوسته از فاز مایع تبدیل می شوند. این فرآیند خودبه‌خودی جداسازی ژله، سینرزیس نامیده می‌شود. برای ژله های شکننده، سینرزیس تجمع برگشت ناپذیر ذرات، فشرده سازی کل ساختار است. برای ژله IUD، افزایش دما می تواند سینرزیس را متوقف کند و ژله را به حالت اولیه خود بازگرداند. جداسازی لخته های خون منعقد شده، سفت شدن نان و خیساندن فرآورده های شیرینی پزی نمونه هایی از سینرزیس هستند. بافت های افراد جوان الاستیک هستند، حاوی آب بیشتری هستند؛ با افزایش سن، کشش از بین می رود، آب کمتر - این هم افزایی است.

13.11. سوالات و وظایف برای خودآزمایی

آمادگی برای کلاس ها و امتحانات

1. مفهوم سیستم های پراکنده، فاز پراکنده و محیط پراکندگی را بیان کنید.

2. سیستم های پراکنده بر اساس وضعیت تجمع فاز پراکنده و محیط پراکندگی چگونه طبقه بندی می شوند؟ نمونه هایی از مشخصات پزشکی و بیولوژیکی را ذکر کنید.

3. سیستم های پراکنده را با توجه به قدرت برهمکنش بین مولکولی در آنها چگونه طبقه بندی می کنند؟ نمونه هایی از مشخصات پزشکی و بیولوژیکی را ذکر کنید.

4. بخش اصلی دستگاه کلیه مصنوعی دیالیز است. اصل ساده ترین دیالیز چیست؟ چه ناخالصی هایی را می توان از طریق دیالیز از خون خارج کرد؟ چه عواملی سرعت دیالیز را تعیین می کند؟

5. از چه راه هایی می توان بین محلول یک ماده با وزن مولکولی کم و محلول کلوئیدی تمایز قائل شد؟ این روش ها بر اساس چه ویژگی هایی هستند؟

6. از چه راه هایی می توانید یک sol را از یک سیستم درشت پراکنده تشخیص دهید؟ این روش ها بر اساس چه ویژگی هایی هستند؟

7. چه روش هایی برای تولید سیستم های پراکنده کلوئیدی وجود دارد؟ چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟

8. ویژگی های خواص مولکولی جنبشی و نوری سیستم های پراکنده کلوئیدی چیست؟ چه چیزی آنها را از راه حل های واقعی و سیستم های درشت متمایز می کند؟

9. مفهوم پایداری تجمعی، جنبشی و تراکمی سیستم های پراکنده را ارائه دهید. عوامل تعیین کننده پایداری سیستم ها.

10. رابطه بین خواص الکتروکینتیکی سیستم های پراکنده کلوئیدی را نشان دهید.

11. چه پدیده های الکتروکینتیکی در طی اختلاط مکانیکی ذرات فاز پراکنده مشاهده می شود: الف) نسبت به محیط پراکندگی. ب) نسبت به ذرات فاز پراکنده؟

12. توضیح دهید که کدام یک از فرآورده های زیر متعلق به محلول های کلوئیدی است: الف) آماده سازی سولفات باریم در آب که به عنوان ماده کنتراست برای مطالعات اشعه ایکس با اندازه ذرات 7-10 متر استفاده می شود. ب) یک فرآورده نقره در آب - یقه که برای درمان زخم های چرکی با اندازه ذرات 9-10 متر استفاده می شود.

13. مفهوم انعقاد sols. انعقاد sols لیوفیلیک. علائم خارجی انعقاد چیست؟ محصولات احتمالی انعقاد sols را نشان دهید.

14. عوامل ایجاد انعقاد سل. قوانین انعقاد نمک با الکترولیت ها سینتیک انعقاد. آستانه انعقاد

15. در نتیجه نقض هموستاز میکرو (Ca 2 +) - و ماکرو (C 2 O 4 2-) - عنصر و هموستاز اسید-باز در دستگاه گوارش، واکنش در کلیه ها رخ می دهد:

شارژ سول چیست؟ کدام یک از یون های نشان داده شده برای ذرات این سل اثر انعقادی دارد: K +، Mg 2+، SO 4 2-، NO 3 -، PO 4 3-، Al 3+؟

یک سل اگزالات کلسیم تشکیل می شود. بیایید فرمول یک میسل سل را بنویسیم

(13.3.).

بار گرانول سل مثبت است، به این معنی که یون‌های زیر اثر انعقادی (k) برای ذرات این سل خواهند داشت: SO 4 2-، PO 4 3-، NO 3-، طبق قانون هاردی. هر چه بار یون منعقد کننده بیشتر باشد، اثر انعقادی آن قوی تر است (قانون شولز). طبق قانون شولز، این آنیون ها را می توان در ردیف زیر مرتب کرد: C تا P0 4 3- > C به SO 4 2- > C به NO 3 - . هرچه بار یون کمتر باشد، انعقاد غلظت بیشتری رخ می دهد. آستانه انعقاد (p) یک مشخصه نسبی پایداری سل با توجه به یک الکترولیت داده شده است و متقابل است.

13.12. وظایف تست

1. عبارت نادرست را انتخاب کنید:

الف) روش های تراکم برای تولید محلول های کلوئیدی شامل ORR، هیدرولیز و جایگزینی با حلال است.

ب) روش های پراکندگی برای تولید محلول های کلوئیدی شامل مکانیکی، اولتراسونیک، پپتیزاسیون.

ج) خواص نوری سیستم های کلوئیدی شامل مات، پراش و اثر تیندال است.

د) خواص جنبشی مولکولی سیستم های کلوئیدی شامل حرکت براونی، پراکندگی نور و تغییر رنگ محلول است.

2. عبارت نادرست را انتخاب کنید:

الف) الکتروفورز حرکت در یک میدان الکتریکی فاز پراکنده نسبت به یک محیط پراکندگی ساکن است.

ب) الکترواسموز حرکت در میدان الکتریکی یک محیط پراکندگی نسبت به فاز پراکنده ساکن است.

ج) نفوذ مایعات حاوی یون ها و مولکول های درمانی از طریق یک سیستم مویرگی تحت تأثیر میدان الکتریکی الکترودیالیز نامیده می شود.

د) از الکتروفورز برای جداسازی پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک و سلول های خونی استفاده می شود.

3. محلول کلوئیدی که سیالیت خود را از دست داده است عبارت است از:

الف) امولسیون؛

ب) ژل؛

ج) سل

د) تعلیق

4. پلاسمای خون عبارت است از:

الف) سل؛

ب) ژل؛

ج) راه حل واقعی؛

د) امولسیون

5. یک سیستم ناهمگن متشکل از یک میکروکریستال فاز پراکنده که توسط یونهای تثبیت کننده حل شده احاطه شده است نامیده می شود:

الف) گرانول؛

ب) هسته؛

ج) واحد؛

د) میسل.

6. در طول تشکیل یک میسل، یون های تعیین کننده پتانسیل طبق قانون جذب می شوند:

الف) شولز-هاردی؛

ب) Rebinder;

ج) پانتا-فاجانزا;

د) شیلووا.

7. گرانول میسل یک دانه است:

الف) همراه با لایه جذب؛

ب) لایه انتشار؛

ج) لایه های جذب و انتشار.

د) یونهای تعیین کننده پتانسیل.

8. پتانسیل رابط پتانسیل بین:

الف) فاز جامد و مایع؛

ب) لایه های جذب و پخش در مرز لغزش.

ج) هسته و ضدیونها.

د) یونها و ضد یونهای تعیین کننده پتانسیل.

9. توانایی غشاهای متخلخل ریز برای حفظ ذرات فاز پراکنده و عبور آزادانه یون ها و مولکول ها نامیده می شود:

) که کاملاً یا عملاً غیر قابل اختلاط هستند و با یکدیگر واکنش شیمیایی ندارند. اولین ماده ( فاز پراکنده) به خوبی در دوم توزیع شده است ( محیط پراکندگی). در صورت وجود چند فاز می توان آنها را به صورت فیزیکی از یکدیگر جدا کرد (سانتریفیوژ، جداسازی و ...).

سیستم های پراکنده معمولا محلول های کلوئیدی، سل ها هستند. سیستم های پراکنده همچنین شامل حالت یک محیط پراکنده جامد است که فاز پراکنده در آن قرار دارد.

سیستم هایی با ذرات فاز پراکنده با اندازه مساوی، تک پراکنده و سیستم هایی با ذرات با اندازه نابرابر را چند پراکنده می نامند. به عنوان یک قاعده، سیستم های واقعی اطراف ما چند پراکنده هستند.

بر اساس اندازه ذرات، سیستم های آزادانه پراکنده به دو دسته تقسیم می شوند:

سیستم های فوق میکروتروژنیک کلوئیدی یا سل نیز نامیده می شوند. بسته به ماهیت محیط پراکندگی، سل ها به سل های جامد، آئروسل ها (محل های با محیط پراکندگی گازی) و لیوسول ها (سل ها با محیط پخش مایع) تقسیم می شوند. سیستم های میکروتروژن شامل سوسپانسیون ها، امولسیون ها، فوم ها و پودرها هستند. رایج ترین سیستم های درشت، سیستم های گاز جامد مانند شن و ماسه هستند.

طبق طبقه بندی M.M. Dubinin، سیستم های منسجم پراکنده (جسم متخلخل) به دو دسته تقسیم می شوند:

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید «سیستم پراکنده» در فرهنگ‌های دیگر چیست:

سیستم پراکنده- سیستم پراکنده: سیستمی متشکل از دو یا چند فاز (بدنه) با رابط بسیار توسعه یافته بین آنها. [GOST R 51109 97, article 5.6] منبع... فرهنگ لغت - کتاب مرجع شرایط اسناد هنجاری و فنی

سیستم پراکنده- سیستمی متشکل از دو یا چند فاز (بدنه) با رابط بسیار توسعه یافته بین آنها. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] موضوعات: نظافت صنعتی، تجهیزات حفاظت فردی... راهنمای مترجم فنی

سیستم پراکنده- یک سیستم ناهمگن متشکل از دو یا چند فاز که با یک رابط بسیار توسعه یافته بین آنها مشخص می شود. شیمی عمومی: کتاب درسی / A. V. Zholnin ... اصطلاحات شیمیایی

سیستم پراکنده- ▲ سیستم پراکنده ریز مخلوط مکانیکی یک سیستم ناهمگن که در آن ذرات یک فاز (پراکنده) در فاز همگن دیگر (محیط پراکندگی) توزیع می شوند. فوم (تکه های فوم). فوم فوم، سیا فوم کف آلود کف آلود...... فرهنگ لغت ایدئوگرافیک زبان روسی

سیستم پراکنده- dispersinė sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema، susidedanti is dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). atitikmenys: انگلیسی. سیستم پراکنده؛ پراکندگی rus. پراکندگی؛ سیستم پراکنده ryšiai: sinonimas – dispersija… Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

سیستم پراکنده- dispersinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. سیستم پراکنده vok. disperses System, n rus. سیستم پراکنده، n pranc. system dispersé, m … Fizikos terminų žodynas

سیستم پراکنده- یک سیستم ناهمگن از دو یا چند فاز با رابط بسیار توسعه یافته بین آنها. در یک سیستم پراکنده، حداقل یکی از فازها (به آن پراکنده می گویند) به صورت ذرات کوچک در دیگری... ... فرهنگ لغت دایره المعارف متالورژی

یک سیستم فیزیکی و مکانیکی متشکل از یک فاز پراکنده و یک محیط پراکندگی. سیستم های درشت و بسیار پراکنده (کلوئیدی) وجود دارد.