Kémia. Elszórt rendszerek – mi ez? Diszperz rendszerek: definíció, osztályozás Keveréssel diszperz rendszer jön létre

Heterogén vagy heterogén, olyan rendszernek tekintendő, amely két vagy több fázisból áll. Minden fázisnak saját interfésze van, amely mechanikusan szétválasztható.

A heterogén rendszer egy diszpergált (belső) fázisból és egy diszpergált (külső) közegből áll, amely körülveszi a diszpergált fázis részecskéit.

Azokat a rendszereket, amelyekben a folyadék a külső fázis, inhomogén folyadékrendszereknek, a gázokat pedig inhomogén gázrendszereknek nevezzük. A heterogén rendszereket gyakran diszpergált rendszereknek nevezik.

A következőket különböztetik meg: heterogén rendszerek típusai: szuszpenziók, emulziók, habok, porok, füstök, ködök.

Felfüggesztés egy folyékony diszpergált fázisból és egy szilárd diszpergált fázisból álló rendszer (például lisztes szószok, keményítős tej, melasz cukorkristályokkal). A részecskemérettől függően a szuszpenziókat durva (100 µm-nél nagyobb részecskeméret), finom (0,1–100 µm) és kolloid (0,1 µm vagy kisebb) szuszpenziókra osztják.

Emulzió olyan rendszer, amely egy folyadékból és egy másik folyadék cseppjeiből áll, amelyek nem keverednek az elsővel (például tej, növényi olaj és víz keveréke). A gravitáció hatására az emulziók szétválnak, de kis cseppméretű (0,4-0,5 μm-nél kisebb) vagy stabilizátorok hozzáadásával az emulziók stabilakká válnak, és hosszú időn keresztül nem tudnak szétválni.

A diszpergált fázis koncentrációjának növekedése okozhatja annak átmenetét a diszpergált fázisba, és fordítva. Ezt a kölcsönös átmenetet fázisinverziónak nevezik.Léteznek gázemulziók, amelyekben a diszperziós közeg folyékony, a diszpergált fázis pedig gáz.

Hab folyékony diszpergált fázisból és benne eloszló gázbuborékokból (gázdiszpergált fázis) álló rendszer (például krémek és egyéb felvert termékek). A habok tulajdonságaiban hasonlóak az emulziókhoz. Az emulziókra és habokra a fázisinverzió jellemző.

A porok, gőzök és ködök aeroszolok.

Aeroszolok gáznemű diszperziós közeggel és szilárd vagy folyékony diszpergált fázissal rendelkező diszpergált rendszernek nevezzük, amely kvázi molekuláristól mikroszkopikus méretű részecskékből áll, amelyeknek a tulajdonsága, hogy többé-kevésbé hosszú ideig szuszpendálnak (például a folyamat során keletkező lisztpor). szitálás, liszt szállítása, közben keletkező cukorpor stb.). Szilárd tüzelőanyag elégetésekor füst, gőz lecsapódásakor köd képződik.

Az aeroszolokban a diszperziós közeg gáz vagy levegő, a porban és füstben lévő diszpergált fázis szilárd, ködben pedig folyékony. A szilárd porszemcsék mérete 3-70 mikron, a füst - 0,3-5 mikron.

Köd gázdiszperziós közegből és abban eloszlatott folyadékcseppekből álló rendszer (folyékony diszpergált fázis). A ködben kondenzáció következtében keletkező folyadékcseppek mérete 0,3-3 μm. Az aeroszol részecskék méretbeli egyenletességét jellemző minőségi mutató a diszperzió mértéke.

Az aeroszolt monodiszperznek nevezzük, ha az alkotó részecskéi azonos méretűek, és polidiszperznek, ha különböző méretű részecskéket tartalmaznak. A monodiszperz aeroszolok gyakorlatilag nem léteznek a természetben. Csak néhány aeroszol szemcseméretében közel áll a monodiszperz rendszerekhez (gombás hifák, speciálisan előállított ködök stb.).

A diszperz vagy heterogén rendszerek a diszpergált fázisok számától függően lehetnek egy- vagy többkomponensűek. Például egy többkomponensű rendszer a tej (két diszpergált fázisa van: zsír és fehérje); szószok (diszpergált fázisok a liszt, zsír stb.).

Elég nehéz tiszta anyagot találni a természetben. Különböző állapotokban keverékeket, homogén és heterogén - diszpergált rendszereket, oldatokat képezhetnek. Mik ezek az összefüggések? Milyen típusúak? Nézzük ezeket a kérdéseket részletesebben.

Terminológia

Először is meg kell értened, mik azok a diszperz rendszerek. Ez a meghatározás heterogén szerkezetekre vonatkozik, ahol az egyik anyag apró részecskékként egyenletesen oszlik el egy másik térfogatában. A kisebb mennyiségben jelenlévő komponenst diszpergált fázisnak nevezzük. Egynél több anyagot is tartalmazhat. A nagyobb térfogatban jelenlévő komponenst közegnek nevezzük. A fázis részecskéi és a fázis között interfész van. Ebben a tekintetben a szétszórt rendszereket heterogénnek - heterogénnek nevezik. Mind a közeget, mind a fázist különböző aggregációs állapotú anyagok képviselhetik: folyékony, gáz vagy szilárd halmazállapotú.

A szórt rendszerek és osztályozásuk

Az anyagok fázisában lévő részecskék méretének megfelelően szuszpenziókat és kolloid szerkezeteket különböztetünk meg. Az előbbiek elemmérete meghaladja a 100 nm-t, az utóbbiak pedig 100-1 nm. Ha egy anyagot 1 nm-nél kisebb méretű ionokra vagy molekulákra töredeznek, oldat képződik - egy homogén rendszer. Homogenitásában, valamint a közeg és a részecskék közötti határfelület hiányában különbözik másoktól. A kolloid diszperz rendszereket gélek és szolok formájában mutatják be. A szuszpenziókat viszont szuszpenziókra, emulziókra és aeroszolokra osztják. Az oldatok lehetnek ionosak, molekuláris-ionosak és molekulárisak.

Felfüggeszteni

Ezek a diszpergált rendszerek 100 nm-nél nagyobb részecskeméretű anyagokat tartalmaznak. Ezek a szerkezetek átlátszatlanok: egyes alkotóelemeik szabad szemmel is láthatók. A közeg és a fázis könnyen szétválasztható ülepítéskor. Mik azok a felfüggesztések? Lehetnek folyékony vagy gáz halmazállapotúak. Az előbbiek szuszpenziókra és emulziókra oszlanak. Ez utóbbiak olyan szerkezetek, amelyekben a közeg és a fázis folyadékok, amelyek nem oldódnak egymásban. Ezek közé tartozik például a nyirok, a tej, a vízbázisú festék és mások. A szuszpenzió olyan szerkezet, amelyben a közeg folyékony, a fázis pedig szilárd, oldhatatlan anyag. Az ilyen szétszórt rendszerek sokak számára jól ismertek. Ide tartozik különösen a „mésztej”, a vízben lebegő tengeri vagy folyami iszap, az óceánban gyakori mikroszkopikus élő szervezetek (plankton) és mások.

Aeroszolok

Ezek a szuszpenziók kis folyékony vagy szilárd részecskék eloszlanak egy gázban. Köd van, füst, por. Az első típus a kis folyadékcseppek eloszlása ​​egy gázban. A porok és gőzök szilárd összetevők szuszpenziói. Ráadásul az előbbiben a részecskék valamivel nagyobbak. A természetes aeroszolok közé tartoznak a zivatarfelhők és maga a köd. A gázban eloszló szilárd és folyékony összetevőkből álló szmog a nagy ipari városok felett lóg. Megjegyzendő, hogy az aeroszolok, mint diszpergált rendszerek nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak, és fontos feladatokat látnak el az ipari és háztartási tevékenységekben. Használatuk pozitív eredményei közé tartozik például a légzőrendszer kezelése (belélegzés), a szántóföldek vegyszeres kezelése és a festék spray-palackkal történő felszórása.

Kolloid szerkezetek

Ezek diszpergált rendszerek, amelyekben a fázis 100 és 1 nm közötti méretű részecskékből áll. Az ilyen komponensek szabad szemmel nem láthatók. Ezekben a struktúrákban a fázis és a közeg nehezen válik szét ülepedéssel. A szolok (kolloid oldatok) megtalálhatók az élő sejtekben és a test egészében. Ezek a folyadékok közé tartozik a maglé, a citoplazma, a nyirok, a vér és mások. Ezek a diszpergált rendszerek keményítőt, ragasztókat, egyes polimereket és fehérjéket képeznek. Ezeket a szerkezeteket kémiai reakciókkal lehet előállítani. Például nátrium- vagy kálium-szilikátok oldatainak savas vegyületekkel való kölcsönhatása során kovasav vegyület képződik. Külsőleg a kolloid szerkezet hasonló a valódihoz. Az előbbi azonban különbözik az utóbbitól egy „világító út” jelenlétében - egy kúp, amikor fénysugár halad át rajtuk. A szolok nagyobb fázisrészecskéket tartalmaznak, mint a valódi oldatok. Felületük visszaveri a fényt – és a megfigyelő egy világító kúpot láthat az edényben. Valódi megoldásban nincs ilyen jelenség. Hasonló hatás moziban is megfigyelhető. Ebben az esetben a fénysugár nem folyadékon, hanem aeroszolkolloidon - a csarnok levegőjén - halad át.

A részecskék kicsapódása

A kolloid oldatokban a fázisszemcsék gyakran még a hosszú távú tárolás során sem ülepednek ki, ami a hőmozgás hatására az oldószermolekulákkal való folyamatos ütközéssel jár. Egymáshoz közeledve nem tapadnak össze, mivel felületükön azonos nevű elektromos töltések vannak. Bizonyos körülmények között azonban véralvadási folyamat léphet fel. A kolloid részecskék összetapadásának és kicsapódásának hatását képviseli. Ez a folyamat akkor figyelhető meg, amikor elektrolit hozzáadásával a mikroszkopikus elemek felületén töltéseket semlegesítenek. Ebben az esetben az oldat géllé vagy szuszpenzióvá alakul. Egyes esetekben a koagulációs folyamat figyelhető meg hevítéskor vagy a sav-bázis egyensúly megváltozása esetén.

Gélek

Ezek a kolloid diszperz rendszerek kocsonyás üledékek. A szolok koagulációja során keletkeznek. Ezek a szerkezetek számos polimer zselét, kozmetikumokat, édességeket és gyógyászati ​​anyagokat tartalmaznak (madártejes sütemény, lekvár, zselé, zselés hús, zselatin). Ide tartoznak a természetes struktúrák is: opál, medúzatestek, haj, inak, ideg- és izomszövet, porc. A Föld bolygón az élet kialakulásának folyamata tulajdonképpen a kolloid rendszer evolúciós történetének tekinthető. Idővel a gél szerkezete megszakad, és víz szabadul fel belőle. Ezt a jelenséget szinerézisnek nevezik.

Homogén rendszerek

Az oldatok két vagy több anyagot tartalmaznak. Mindig egyfázisúak, azaz szilárd, gáz halmazállapotú anyag vagy folyadék. De mindenesetre a szerkezetük homogén. Ez a hatás azzal magyarázható, hogy az egyik anyagban a másik ionok, atomok vagy molekulák formájában oszlik el, amelyek mérete kisebb, mint 1 nm. Abban az esetben, ha hangsúlyozni kell az oldat és a kolloid szerkezet közötti különbséget, ezt igaznak nevezzük. Az arany és ezüst folyékony ötvözetének kristályosítása során különböző összetételű szilárd szerkezeteket kapnak.

Osztályozás

Az ionos keverékek erős elektrolitokat tartalmazó szerkezetek (savak, sók, lúgok - NaOH, HC104 és mások). Egy másik típus a molekula-ion diszperz rendszerek. Erős elektrolitot tartalmaznak (hidrogén-szulfid, salétromsav és mások). Az utolsó típus a molekuláris oldatok. Ezek a struktúrák közé tartoznak a nem elektrolitok - szerves anyagok (szacharóz, glükóz, alkohol és mások). Az oldószer olyan komponens, amelynek aggregációs állapota nem változik az oldat képződése során. Ilyen elem lehet például víz. A konyhasó, szén-dioxid, cukor oldatában oldószerként működik. Gázok, folyadékok vagy szilárd anyagok keverése esetén az oldószer az lesz, amelyikből több van a vegyületben.

A diszperziós rendszerek a diszperziós fázis részecskemérete szerint oszthatók fel. Ha a részecskeméret egy nm-nél kisebb, akkor ezek molekuláris ionrendszerek, 1-10 nm kolloid, száz nm-nél nagyobb pedig durva. A molekulárisan diszpergált rendszerek csoportját az oldatok képviselik. Ezek homogén rendszerek, amelyek két vagy több anyagból állnak, és egyfázisúak. Ide tartoznak a gázok, szilárd anyagok vagy oldatok. Ezek a rendszerek viszont alcsoportokra oszthatók:
- Molekuláris. Amikor szerves anyagok, például glükóz nem elektrolitokkal kombinálódnak. Az ilyen megoldásokat igaznak nevezték, hogy meg lehessen különböztetni őket a kolloidoktól. Ide tartoznak a glükóz, szacharóz, alkohol és mások oldatai.
- Molekuláris-ionos. Gyenge elektrolitok közötti kölcsönhatás esetén. Ebbe a csoportba tartoznak a savas oldatok, a nitrogéntartalmú, hidrogén-szulfid és mások.
- Ionos. Erős elektrolitok vegyülete. Kiemelkedő képviselői a lúgok, sók és egyes savak oldatai.

Kolloid rendszerek

A kolloid rendszerek olyan mikroheterogén rendszerek, amelyekben a kolloid részecskék mérete 100 és 1 nm között változik. Előfordulhat, hogy a szolvatációs ionhéj és az elektromos töltés miatt sokáig nem válnak ki. Közegben eloszlatva a kolloid oldatok egyenletesen kitöltik a teljes térfogatot, és szolokra és gélekre oszlanak, amelyek viszont zselé formájú csapadékok. Ilyenek az albuminoldat, a zselatin, az ezüstkolloid oldatok. A zselés hús, szufla, pudingok a mindennapi életben fellelhető fényes kolloid rendszerek.

Durva rendszerek

Átlátszatlan rendszerek vagy szuszpenziók, amelyekben a finomszemcsés összetevők szabad szemmel láthatók. Az ülepítés során a diszpergált fázis könnyen elválik a diszpergált közegtől. Szuszpenziókra, emulziókra és aeroszolokra oszthatók. Azokat a rendszereket, amelyekben nagyobb részecskéket tartalmazó szilárd anyagot helyeznek folyékony diszperziós közegbe, szuszpenzióknak nevezzük. Ide tartoznak a keményítő és agyag vizes oldatai. A szuszpenziókkal ellentétben az emulziókat két folyadék összekeverésével állítják elő, amelyekben az egyik cseppenként eloszlik a másikban. Az emulzióra példa az olaj és víz keveréke, zsírcseppek a tejben. Ha kis szilárd vagy folyékony részecskék oszlanak el egy gázban, ezek aeroszolok. Az aeroszol lényegében egy gázszuszpenzió. A folyékony alapú aeroszol egyik képviselője a köd - ez a levegőben lebegő nagyszámú kis vízcsepp. Szilárd aeroszol - füst vagy por - a levegőben szuszpendált kis szilárd részecskék többszörös felhalmozódása.

Általános kémia: tankönyv / A. V. Zholnin; szerkesztette V. A. Popkova, A. V. Zsolna. - 2012. - 400 pp.: ill.

13. fejezet A DISZPERZ RENDSZEREK FIZIKAI KÉMIÁJA

13. fejezet A DISZPERZ RENDSZEREK FIZIKAI KÉMIÁJA

Az élet egy különleges kolloid rendszer, ez a természetes vizek különleges birodalma.

AZ ÉS. Vernadszkij

13.1 DISZPERZ RENDSZEREK, OSZTÁLYOZÁSUK, TULAJDONSÁGOK

Kolloid oldatok

A modern civilizáció anyagi alapja, az ember léte és az egész biológiai világ szétszórt rendszerekhez kötődik. Az ember szétszórt rendszerekben él és dolgozik. A levegő, különösen a dolgozószobák levegője, szétszórt rendszer. Sok élelmiszertermék, köztes termék és feldolgozott termék diszpergált rendszer (tej, hús, kenyér, vaj, margarin). Számos gyógyászati ​​anyagot állítanak elő vékony szuszpenziók vagy emulziók, kenőcsök, paszták vagy krémek formájában (protargol, collargol, zselatinol stb.). Minden élő rendszer szétszórt. Izom- és idegsejtek, rostok, gének, vírusok, protoplazma, vér, nyirok, agy-gerincvelői folyadék – ezek mind erősen szétszórt képződmények. A bennük zajló folyamatokat fizikai és kémiai törvények szabályozzák, amelyeket a szórt rendszerek fizikai kémiája vizsgál.

A diszpergált rendszerek azok, amelyekben az anyag többé-kevésbé nagy széttöredezettségben van, és egyenletesen oszlik el a környezetben. Az erősen szórt rendszerek tudományát kolloidkémiának nevezik. Az élő anyag kolloid állapotú vegyületeken alapul.

A diszpergált rendszer egy diszperziós közegből és egy diszpergált fázisból áll. A diszpergált rendszereknek számos osztályozása létezik a diszpergált rendszerek különféle jellemzői alapján.

1. Az összesítés állapota szerint diszperziós közeg Minden diszperz rendszer 3 típusra redukálható. Diszpergált rendszerek gáznemű anyagokkal

diszperziós közeg - aeroszolok(füst, munkahelyi levegő, felhők stb.). Diszpergált rendszerek folyékony diszperziós közeggel - lioszolok(habok, emulziók - tej, szuszpenziók, por a légutakba került; vér, nyirok, vizelet hidroszolok). Diszpergált rendszerek szilárd diszperziós közeggel - solidozols(habkő, szilikagél, ötvözetek).

2. A második osztályozási csoportok a diszpergált fázis részecskeméretétől függően diszpergált rendszereket tartalmaznak. A részecske töredezettségének mértéke vagy a keresztirányú részecskeméret - sugár (r), vagy

A részecskék (r sugarát) centiméterben fejezzük ki, akkor a D diszperzió az egy centiméter hosszában szorosan elhelyezhető részecskék száma. Végül fajlagos felülettel (∑) jellemezhető, a ∑ mértékegységei m 2 /g vagy m 2 /l. Alatt fajlagos felület megérteni a felszíni kapcsolatot (S) diszpergált fázist annak

a fajlagos felületnek a részecske alakjától való függőségi együtthatója. A fajlagos felület egyenesen arányos a diszperzióval (D), és fordítottan arányos a keresztirányú részecskemérettel (r). Növekvő szórással, i.e. a szemcseméret csökkenésével a fajlagos felülete nő.

A második osztályozás a diszpergált rendszereket a diszpergált fázis szemcseméretétől függően a következő csoportokba sorolja (13.1. táblázat): durva rendszerek; kolloid oldatok; igaz megoldások.

A kolloid rendszerek lehetnek gázneműek, folyékonyak és szilárd halmazállapotúak. A leggyakoribb és tanulmányozott folyadék (lioszolok). A kolloid oldatokat általában szoloknak nevezik. Az oldószer jellegétől függően - diszperziós közeg, azaz. víz, alkohol vagy éter, a lioszolokat hidroszoloknak, alkoholoknak vagy eteroszoloknak nevezzük. A diszpergált fázis részecskéi és a diszperziós közeg közötti kölcsönhatás intenzitása alapján a szolokat 2 csoportra osztják: liofil- intenzív kölcsönhatás, melynek eredményeként fejlett szolvatációs rétegek képződnek, például protoplazma szol, vér, nyirok, keményítő, fehérje stb.; liofób szolok- a diszpergált fázis részecskéinek gyenge kölcsönhatása a diszperziós közeg részecskéivel. Fémek szolei, hidroxidok, szinte minden klasszikus kolloid rendszer. Az IUD-ket és a felületaktív oldatokat külön csoportokba soroljuk.

13.1. táblázat. A diszperz rendszerek osztályozása részecskeméret és tulajdonságaik szerint

Hazai tudósaink, I.G., nagyban hozzájárultak a kolloid oldatok elméletéhez. Borschov, P.P. Weimarn, N.P. Peskov, D.I. Mengyelejev, B.V. Deryagin, P.A. Rebinder stb.

Bármilyen kolloid oldat egy mikroheterogén, többfázisú, erősen és polidiszperz rendszer, amely nagy diszperzitási fokú. A kolloid oldat képződésének feltétele, hogy az egyik fázis anyagának oldhatatlan legyen egy másik anyagában, mert csak ilyen anyagok között lehetnek fizikai határfelületek. A diszpergált fázis részecskéi közötti kölcsönhatás erőssége alapján szabadon diszpergált és koherensen diszpergált rendszereket különböztetünk meg. Ez utóbbira példa a biológiai membránok.

A kolloid oldatok elkészítése két módszerrel történik: a nagy részecskék kolloid diszperziós fokig történő diszpergálásával és kondenzációval - olyan körülményeket teremtve, amelyek között az atomok, molekulák vagy ionok kolloid diszperziós fokú aggregátumokká egyesülnek.

Hidroszolokat fémek, vízben rosszul oldódó sók, oxidok és hidroxidok, valamint számos nem poláros szerves anyag alkothatnak. A vízben jól, de nem poláris vegyületekben rosszul oldódó anyagok nem képesek hidroszolokat képezni, de szerves szolokat képezhetnek.

Mint stabilizátorok olyan anyagokat használnak, amelyek megakadályozzák a kolloid részecskék nagyobbra aggregálódását és kiválását. Ezt a hatást a következők révén érik el: az egyik reagens kis feleslege, amelyből a diszpergált fázisú anyagot nyerik, felületaktív anyagok, beleértve a fehérjéket és poliszacharidokat.

A kolloid rendszerekhez szükséges diszperzió eléréséhez (10 -7 -10 -9 m) a következőket alkalmazzák:

Mechanikus zúzás golyós- és kolloidmalmokkal folyékony diszpergált közeg és stabilizátor jelenlétében;

Az ultrahang hatása (például kén-hidroszol, grafit, fém-hidroxidok stb.);

Peptizálási módszer, kis mennyiségű elektrolit hozzáadásával - peptizer;

A kondenzációs módszer egyik változata az oldószerpótló módszer, amely a diszpergált fázisú anyag oldhatóságának csökkenését eredményezi. Az anyag molekulái kolloid méretű részecskékké kondenzálódnak a valódi oldatban lévő molekulák szolvatációs rétegeinek megsemmisülése és nagyobb részecskék képződése következtében. A vegyszer alapja

A kémiai kondenzációs eljárások kémiai reakciókat foglalnak magukban (oxidáció, redukció, hidrolízis, csere), amelyek bizonyos stabilizátorok jelenlétében rosszul oldódó anyagok képződéséhez vezetnek.

13.2. A KOLLOIDOLDATOK MOLEKULÁRIS-KINETIKAI TULAJDONSÁGAI. OZMÓZIS.

OSZMOTIKUS NYOMÁS

Brown-mozgás A részecskék hőmozgása kolloid rendszerekben, amely molekuláris kinetikai természetű. Megállapítást nyert, hogy a kolloid részecskék mozgása a diszperziós közeg hőmozgásban lévő molekulái által okozott véletlenszerű hatások következménye. Ennek eredményeként a kolloid részecske gyakran megváltoztatja irányát és sebességét. 1 másodperc alatt egy kolloid részecske több mint 10 20-szor képes megváltoztatni irányát.

Diffúzió A kolloid részecskék koncentrációjának kiegyenlítésének spontán folyamata az oldatban a termikus kaotikus mozgás hatására. A diffúzió jelensége visszafordíthatatlan. A diffúziós együttható számszerűen megegyezik az egységnyi területen egységnyi idő alatt szétszóródott anyag mennyiségével, 1-es koncentrációgradiens mellett (azaz 1 cm-es távolságban 1 mol/cm 3 koncentrációváltozás). A. Einstein (1906) levezetett egy egyenletet, amely a diffúziós együtthatót a diszpergált fázis abszolút hőmérsékletéhez, viszkozitásához és részecskeméretéhez köti:

Ahol T- hőmérséklet, K; r- részecskesugár, m; η - viszkozitás, N s/m 2; B-nek- Boltzmann-állandó, 1,38 10 -23; D- diffúziós együttható, m 2 /s.

A diffúziós együttható egyenesen arányos a hőmérséklettel és fordítottan arányos a közeg viszkozitásával (η) és a részecskék sugarával (r). A diffúzió oka a Brown-mozgáshoz hasonlóan az oldószer- és anyagrészecskék molekuláris kinetikai mozgása. Ismeretes, hogy minél nagyobb a térfogata, annál kisebb a mozgó molekula kinetikai energiája (13.2. táblázat).

Az Einstein-egyenlet segítségével könnyen meghatározhatja 1 mól anyag tömegét, ha tudja D, T,η és r. A (13.1) egyenletből meg tudjuk határozni r:

Ahol R- univerzális gázállandó, 8,3 (J/mol-K); N a Avogadro állandó.

13.2. táblázat. Egyes anyagok diffúziós együtthatója

Ha egy rendszert a rendszer többi részétől egy válaszfal választ el, amely áteresztő az egyik komponens számára (például víz) és áthatolhatatlan a másik számára (például egy oldott anyag), a diffúzió egyirányúvá válik (ozmózis). A membrán egységnyi felületére eső ozmózist okozó erőt ún ozmotikus nyomás. A félig áteresztő válaszfalak (membránok) szerepét betölthetik az emberi, állati és növényi szövetek (hólyag, bélfalak, sejtmembránok stb.). A kolloid oldatok ozmotikus nyomása alacsonyabb, mint a valódi oldatokban. A diffúziós folyamat az eltérő ionmobilitás következtében potenciálkülönbség kialakulásával és koncentrációgradiens (membránpotenciál) kialakulásával jár együtt.

Ülepedés. A részecskék eloszlását nemcsak a diffúzió, hanem a gravitációs tér is befolyásolja. A kolloid rendszer kinetikai stabilitása két, egymással ellentétes irányú tényező hatásától függ: a gravitációs erőtől, amelynek hatására a részecskék leülepednek, és attól az erőtől, amely hatására a részecskék a teljes térfogatban szétszóródnak, ellenállni a letelepedésnek.

Kolloid oldatok optikai tulajdonságai. Fényszórás. D. Rayleigh-egyenlet. Első pillantásra lehetetlen különbséget tenni kolloid és valódi oldat között. A jól előkészített szol szinte tiszta átlátszó folyadék. Mikroheterogenitása speciális módszerekkel kimutatható. Ha egy megvilágítatlan helyen elhelyezkedő szolt keskeny sugárral világítunk meg, akkor oldalról nézve egy fénykúp látható, melynek csúcsa azon a ponton található, ahol a sugár az inhomogén térbe kerül. Ez az úgynevezett Tyndall-kúp – a kolloidok egyfajta felhős fénye, amely oldalsó világítás mellett figyelhető meg, az ún. Faraday-Tyndall hatás.

Ennek a kolloidokra jellemző jelenségnek az az oka, hogy a kolloid részecskék mérete kisebb, mint a fény hullámhosszának fele, és a fény diffrakciója figyelhető meg, a szóródás következtében a részecskék izzanak, független fényforrássá alakulnak, sugár láthatóvá válik.

A fényszórás elméletét Rayleigh dolgozta ki 1871-ben, aki a gömb alakú részecskékre egy egyenletet vezetett le, amely összefüggésbe hozza a beeső fény intenzitását (I 0) a rendszer egységnyi térfogatára szórt fény intenzitásával (I p).

Ahol Én, én 0- szórt és beeső fény intenzitása, W/m2; kp - Rayleigh-állandó, a diszpergált fázis és a diszperziós közeg anyagainak törésmutatóitól függő állandó, m -3; v- szolrészecskék koncentrációja, mol/l; λ - a beeső fény hullámhossza, m; r- részecskesugár, m.

13.3. A KOLLODÁLIS RÉSZecskék SZERKEZETE MICELLÁRIS ELMÉLETE

A micellák képezik a szol diszpergált fázisát, az intermicelláris folyadék pedig diszperziós közeget, amely oldószert, elektrolit ionokat és nem elektrolit molekulákat tartalmaz. A micella egy elektromosan semleges aggregátumból és egy ionos részecskéből áll. A kolloid részecske tömege főleg az aggregátumban koncentrálódik. Az aggregátum amorf és kristályos szerkezetű is lehet. A Paneth-Fajans szabály szerint az aggregátum kristályrácsának részét képező (vagy azzal izomorf) ionok irreverzibilisen adszorbeálódnak az aggregátumon, és erős kötések jönnek létre az aggregátum atomjaival. Ennek egyik mutatója ezeknek a vegyületeknek az oldhatatlansága. Úgy hívják potenciál meghatározó ionok. Az aggregátum az ionok szelektív adszorpciója vagy a felületi molekulák ionizációja következtében kap töltést. Tehát az aggregált és potenciált meghatározó ionok alkotják a micella magját, a mag körül pedig ellentétes előjelű csoportionok - ellenionok. Az aggregátum a micella ionos részével együtt kettős elektromos réteget (adszorpciós réteget) alkot. Az aggregátumot az adszorpciós réteggel együtt granulátumnak nevezzük. A szemcse töltése megegyezik az ellenionok és a potenciált meghatározó ionok töltéseinek összegével. Ión

a micella egy része két rétegből áll: adszorpciós és diffúz rétegből. Ezzel befejeződik az elektromosan semleges micella kialakulása, amely a kolloid oldat alapja. A micellát úgy ábrázolják kolloid kémiai képlet.

Tekintsük a hidroszol micellák szerkezetét a bárium-szulfát kolloid oldatának képződésének példájával BaCl 2 feleslegben:

A nehezen oldódó bárium-szulfát kristályos aggregátumot képez, amely a m BaSO 4 molekulák. Adszorbeálva az egység felületén n Ba 2+ ionok. Az atommag felületéhez 2(n -x) kloridionok C1 - . A fennmaradó ellenionok (2x) a diffúz rétegben találhatók:

A nátrium-szulfát feleslegével kapott bárium-szulfát szol micella szerkezetét a következőképpen írjuk le:

A fenti adatokból az következik, hogy a kolloid részecske töltésének előjele a kolloid oldat előállítási feltételeitől függ.

13.4. ELEKTROKINETIKAI POTENCIÁL

KOLLOID RÉSZecskék

Zeta-(ζ )-lehetséges. A ζ-potenciál töltésének nagysága határozza meg a szemcse töltését. Az adszorpciós rétegben elhelyezkedő potenciálmeghatározó ionok töltéseinek és az ellenionok töltéseinek összegének különbsége határozza meg. Az adszorpciós rétegben lévő ellenionok számának növekedésével csökken, és nullával egyenlővé válhat, ha az ellenionok töltése megegyezik az atommag töltésével. A részecske izoelektromos állapotban lesz. A ζ-potenciál értékéből meg lehet ítélni a diszpergált rendszer stabilitását, szerkezetét és elektrokinetikai tulajdonságait.

A test különböző sejtjeinek ζ-potenciálja változó. Az élő protoplazma negatív töltésű. 7,4 pH-n az eritrociták ζ-potenciáljának értéke -7 és -22 mV között van, emberben -16,3 mV. A monocitákban körülbelül 2-szer alacsonyabb. Az elektrokinetikus potenciált a diszpergált fázis részecskéinek elektroforézis közbeni mozgási sebességének meghatározásával számítják ki.

A részecskék elektroforetikus mobilitása számos mennyiségtől függ, és a Helmholtz-Smoluchowski egyenlet segítségével számítható ki:

Ahol és ef- elektroforetikus mobilitás (elektroforézis sebessége), m/s; ε az oldat relatív dielektromos állandója; ε 0 - elektromos állandó, 8,9 10 -12 A s/W m; Δφ - potenciálkülönbség külső áramforrástól, V; ζ - elektrokinetikus potenciál, V; η - a diszperziós közeg viszkozitása, N s/m 2; l- elektródák közötti távolság, m; k f- együttható, melynek értéke a kolloid részecske alakjától függ.

13.5. ELEKTROKINETIKAI JELENSÉGEK.

ELEKTROFORÉZIS. ELEKTROFORÉZIS

ORVOSI ÉS BIOLÓGIAI KUTATÁSBAN

Az elektrokinetikai jelenségek azt a kapcsolatot tükrözik, amely egy szétszórt rendszer fázisainak egymáshoz viszonyított mozgása és a fázisok közötti interfész elektromos tulajdonságai között fennáll. Az elektrokinetikai jelenségeknek négy típusa van - elektroforézis, elektroozmózis, áramlási potenciál (áramlás) és ülepedési potenciál. Az elektrokinetikai jelenségeket F.F. Reiss. Két üvegcsövet bizonyos távolságra nedves agyagba merített, kvarchomokot öntött bele, vizet öntött ugyanarra a szintre, és leengedte az elektródákat (13.1. ábra).

Egyenáram átengedésével Reiss megállapította, hogy az anódtérben a homokréteg feletti víz zavarossá válik az agyagrészecskék szuszpenziójának megjelenése miatt, ugyanakkor a térdben a vízszint csökken; a katódcsőben a víz tiszta marad, de szintje emelkedik. A kísérlet eredményei alapján megállapíthatjuk: a pozitív elektróda felé mozgó agyagrészecskék negatív töltésűek, a szomszédos vízréteg pedig pozitív töltésű, mivel a negatív pólus felé halad.

Rizs. 13.1. A diszpergált fázisú részecskék mozgásának elektrokinetikai jelenségei

szétszórt rendszerben

Elektroforézisnek nevezzük azt a jelenséget, amikor a diszpergált fázis töltött részecskéi a diszperziós közeg részecskéihez képest elektromos tér hatására elmozdulnak. A folyadéknak a szilárd fázishoz viszonyított mozgásának jelenségét porózus szilárd anyagon (membránon) ún elektroozmózis. A leírt kísérlet körülményei között két elektrokinetikai jelenséget figyeltek meg egyszerre - elektroforézist és elektroozmózist. A kolloid részecskék elektromos térben való mozgása egyértelmű bizonyítéka annak, hogy a kolloid részecskék töltést hordoznak a felületükön.

Egy kolloid részecske, egy micella hatalmas komplex ionnak tekinthető. A kolloid oldat egyenáram hatására elektrolízisen megy keresztül, a kolloid részecskék az anódra vagy a katódra kerülnek (a kolloid részecske töltésétől függően). És így, Az elektroforézis egy erősen diszpergált rendszer elektrolízise.

Később két olyan jelenséget fedeztek fel, amelyek ellentétesek az elektroforézissel és az elektroozmózissal. Dorn felfedezte, hogy amikor valamilyen részecske leüleped egy folyadékban, például homok a vízben, akkor a folyadékoszlop különböző helyeire helyezett 2 elektróda között emf keletkezik, ún. ülepedési potenciál (Dorn-effektus).

Amikor egy folyadékot átnyomnak egy porózus válaszfalon, amelynek mindkét oldalán elektródák vannak, egy EMF is megjelenik - áramlási (perkolációs) potenciál.

A kolloid részecske a nagyságával arányos sebességgel mozogζ -lehetséges. Ha a rendszer összetett keveréket tartalmaz, akkor az elektroforézises módszerrel vizsgálható és elkülöníthető a részecskék elektroforetikus mobilitása alapján. Ezt széles körben használják az orvosbiológiai kutatásokban makro- és mikroelektroforézis formájában.

A létrejövő elektromos tér a diszpergált fázis részecskéinek a ζ-potenciál értékével arányos sebességű mozgását idézi elő, amely a tesztoldat és a puffer közötti interfész optikai eszközökkel történő mozgatásával figyelhető meg. Ennek eredményeként a keveréket több frakcióra osztják. Rögzítéskor több csúcsú görbét kapunk, a csúcs magassága az egyes frakciók tartalmának mennyiségi mutatója. Ez a módszer lehetővé teszi a vérplazmafehérjék egyes frakcióinak izolálását és tanulmányozását. Az összes ember vérplazmájának elektroferogramja általában azonos. A patológiában minden betegségre jellemző megjelenésük van. Betegségek diagnosztizálására és kezelésére használják. Az elektroforézist aminosavak, antibiotikumok, enzimek, antitestek stb. A mikroelektroforézis magában foglalja a részecskék mozgási sebességének mikroszkóp alatti meghatározását; elektroforézis - papíron. Az elektroforézis jelensége a leukociták gyulladásos gócokba való migrációja során jelentkezik. Kezelési módszerként jelenleg fejlesztés alatt áll az immunelektroforézis, korongelektroforézis, izotachoforézis stb., amelyek számos orvosi és biológiai problémát oldanak meg, mind preparatív, mind analitikai jellegűek.

13.6. A KOLLOIDÁLIS OLDATOK STABILITÁSA. LIOSZOLOK ÜLEPÍTÉSE, AGGREGÁCIÓS ÉS KONDENZÁCIÓS STABILITÁSA. A FENNTARTHATÓSÁGOT BEFOLYÁSOLÓ TÉNYEZŐK

A kolloid rendszerek stabilitásának kérdése nagyon fontos kérdés, amely közvetlenül a létezésüket érinti. Az ülepedési stabilitás- a szétszórt rendszer részecskéinek ellenállása a gravitáció hatására történő ülepedéssel szemben.

Peskov bevezette az aggregatív és kinetikus stabilitás fogalmát. Kinetikai stabilitás- egy kolloid rendszer diszpergált fázisának azon képessége, hogy szuszpenzióban legyen, nem ülepedik és ellensúlyozza a gravitációs erőket. Az erősen diszpergált rendszerek kinetikailag stabilak.

Alatt aggregatív stabilitás meg kell értened egy szórt rendszer azon képességét, hogy megőrizze eredeti diszperziós fokát. Ez csak stabilizátorral lehetséges. Az aggregatív stabilitás megsértésének következménye a kinetikai instabilitás,

mert az eredeti részecskékből képződött aggregátumok a gravitáció hatására felszabadulnak (leülepednek vagy lebegnek).

Az aggregatív és a kinetikai stabilitás egymással összefügg. Minél nagyobb a rendszer aggregatív stabilitása, annál nagyobb a kinetikai stabilitása. A stabilitást a gravitáció és a Brown-mozgás közötti küzdelem eredménye határozza meg. Ez egy példa az egység és az ellentétek harcának törvényének megnyilvánulására. A rendszerek stabilitását meghatározó tényezők: Brown-mozgás, a diszpergált fázis részecskéinek diszperziója, a diszperziós közeg viszkozitása és ionösszetétele stb.

Kolloid oldatok stabilitási tényezői: a kolloid részecskék elektromos töltésének jelenléte. A részecskék ugyanazt a töltést hordozzák, így találkozásukkor a részecskék taszítják; a diffúz réteg ionjainak szolvatációs (hidratálási) képessége. Minél hidratáltabbak az ionok a diffúz rétegben, annál vastagabb a teljes hidratációs héj, annál stabilabb a rendszer. A szolvatációs rétegek rugalmas erői kiékelő hatást fejtenek ki a diszpergált részecskékre, és megakadályozzák, hogy közeledjenek egymáshoz; rendszerek adszorpciós-strukturáló tulajdonságai. A harmadik tényező a diszperz rendszerek adszorpciós tulajdonságaival kapcsolatos. A diszpergált fázis kifejlesztett felületén a felületaktív anyagok (felületaktív anyagok) és a nagy molekulatömegű vegyületek (HMC-k) molekulái könnyen felszívódnak. A nagy méretű, saját szolvatációs rétegeket hordozó molekulák jelentős kiterjedésű és sűrűségű adszorpciós-szolvatációs rétegeket hoznak létre a részecskék felületén. Az ilyen rendszerek stabilitásukban közel állnak a liofil rendszerekhez. Ezeknek a rétegeknek van egy bizonyos szerkezete, amelyet P.A. A rebinder szerkezeti-mechanikai gátat jelent a diszpergált részecskék konvergenciájának.

13.7. SOLS ALVASZTÁSA. ALKALMAZÁS SZABÁLYAI. ALVADÁSI KINETIKA

A szolok termodinamikailag instabil rendszerek. A szolok diszpergált fázisának részecskéi hajlamosak csökkenteni a szabad felületi energiát a kolloid részecskék fajlagos felületének csökkenése miatt, ami akkor következik be, amikor egyesülnek. Az a folyamat, amikor a kolloid részecskék nagyobb aggregátumokká egyesülnek, és végül kicsapják azokat, az ún. koaguláció.

A koagulációt különböző tényezők okozzák: mechanikai hatás, hőmérséklet-változások (forrás és fagyás), sugárzás

ion, idegen anyagok, különösen elektrolitok, idő (öregedés), a diszpergált fázis koncentrációja.

A legtöbbet tanulmányozott folyamat a szolok elektrolitokkal történő koagulálása. A szolok elektrolitokkal történő koagulálására a következő szabályok vonatkoznak.

1. Minden elektrolit képes a liofób szolok koagulációját előidézni. A koaguláló hatást (P) olyan ionok birtokolják, amelyek töltése ellentétes a szemcse töltésével (potenciálmeghatározó ionok), és azonos előjelű, mint az ellenionoké. (Hardy szabálya). A pozitív töltésű szolok koagulációját anionok okozzák.

2. Az ionok koagulációs képessége (P) töltésük nagyságától függ. Minél nagyobb az ion töltése, annál nagyobb a koaguláló hatása (Schulze-szabály): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

Ennek megfelelően a koagulációs küszöbértékre a következőket írhatjuk:

azok. minél kisebb az ion töltése, annál nagyobb koncentrációban megy végbe a koaguláció.

3. Azonos töltésű ionok esetén a koagulációs képesség a szolvatált ion sugarától (r) függ: minél nagyobb a sugár, annál nagyobb a koaguláló hatása:

4. Minden elektrolitra jellemző a kolloid oldat koagulációs folyamatának küszöbkoncentrációja (alvadási küszöb), azaz. az a legkisebb koncentráció, millimólban kifejezve, amelyet egy liter kolloid oldathoz kell adni annak koagulációjához. A koagulációs küszöböt vagy küszöbkoncentrációt C-vel jelöljük. A koagulációs küszöb a szol stabilitásának relatív jellemzője egy adott elektrolithoz képest, és a koagulációs képesség reciproka:

5. A szerves ionok koaguláló hatása nagyobb, mint a szervetlen ionoké; Sok liofób szol koagulációja korábban megy végbe,

Így érik el izoelektromos állapotukat, amelynél nyilvánvaló koaguláció kezdődik. Ezt a műveletet hívják kritikai.Értéke +30 mV.

Az egyes diszperz rendszerek koagulációs folyamata bizonyos sebességgel megy végbe. ábra mutatja a koagulációs sebesség függését az elektrolit-koagulátor koncentrációjától. 13.2.

Rizs. 13.2. A koagulációs sebesség függése az elektrolitkoncentrációtól.

Magyarázatok a szövegben

Az A&B 3 területét és két jellegzetes pontját azonosítjuk. Az OA vonal által határolt területet (a koncentráció tengelye mentén) látens koagulációs területnek nevezzük. Itt a véralvadási arány gyakorlatilag nulla. Ez a szol stabilitási zóna. Az A és B pont között van egy lassú koagulációs terület, amelyben a koaguláció sebessége az elektrolit koncentrációjától függ. Az A pont annak a legalacsonyabb elektrolitkoncentrációnak felel meg, amelynél nyilvánvaló koaguláció kezdődik (alvadási küszöb), és kritikus értéke van. Ezt a szakaszt külső jelek alapján lehet megítélni: színváltozás, zavarosság megjelenése. A kolloid rendszer teljesen tönkremegy: a diszpergált fázis anyaga csapadékká ún megalvad. A B pontban megindul a gyors koaguláció, vagyis minden részecskeütközés hatásos és nem függ az elektrolitkoncentrációtól. A B pontban a ζ-potenciál 0. A kolloid oldat koagulálásához szükséges anyagmennyiség attól függ, hogy az elektrolitot azonnal vagy fokozatosan, kis adagokban adagoljuk. Megfigyelhető, hogy az utóbbi esetben több anyagot kell hozzáadni ahhoz, hogy ugyanazt a koagulációs jelenséget előidézzük. Ezt a jelenséget a gyógyszeradagolásban használják.

Ha két ellentétes töltésű kolloid oldatot egyesítünk, azok gyorsan koagulálnak. A folyamat elektrosztatikus jellegű. Ezt ipari és szennyvízkezelésre használják. A vízműveknél alumínium-szulfátot vagy vas(III)-kloridot adnak a vízhez homokszűrők előtt. Hidrolízisük során fém-hidroxidok pozitív töltésű szoljai képződnek, amelyek a mikroflóra, a talaj és a szerves szennyeződések negatív töltésű részecskéinek koagulációját okozzák.

A biológiai rendszerekben a koagulációs jelenségek nagyon fontos szerepet játszanak. A teljes vér egy emulzió. A vér képződött elemei a diszpergált fázis, a plazma a diszperziós közeg. A plazma nagyobb mértékben diszpergált rendszer. Diszpergált fázis: fehérjék, enzimek, hormonok. A vérben működik a véralvadási rendszer és a véralvadásgátló rendszer. Az elsőt a trombin biztosítja, amely a fibrinogénre hat, és fibrinszálak (vérrög) képződését okozza. A vörösvértestek bizonyos sebességgel ülepednek (ESR). A véralvadási folyamat minimális vérveszteséget és vérrögképződést biztosít a keringési rendszerben. Patológiában a vörösvértestek adszorbeálják a gamma-globulinok és a fibrinogén nagy molekuláit, és megnő az ESR. A vér fő véralvadásgátló képessége a heparin, egy véralvadásgátló. A klinikákon koagulogramot alkalmaznak - a vér koagulációs és véralvadásgátló képességére vonatkozó tesztsorozatot (protrombintartalom, plazma rekalcifikációs ideje, heparin tolerancia, fibrinogén összmennyisége stb.), ez fontos súlyos vérzéseknél és vérrögképződésnél. . Tartósításánál figyelembe kell venni a véralvadást. A Ca 2+ -ionokat nátrium-nitráttal távolítják el a kicsapódáshoz, ami növeli a koagulálhatóságot. Alvadásgátlót, heparint és dikumarint használnak. A kardiovaszkuláris rendszer elemeinek endoprotézisére használt polimereknek antitrombogén vagy thrombo-rezisztens tulajdonságokkal kell rendelkezniük.

13.8. KOLLOID RENDSZEREK STABILIZÁLÁSA (KOLLOID OLDATOK VÉDELME)

Kolloid oldatok stabilizálása az elektrolitok tekintetében további adszorpciós rétegek létrehozásával a kolloid részecskék felületén fokozott szerkezeti és mechanikai tulajdonságokkal, kis mennyiségű magas oldat hozzáadásával.

komolekuláris vegyületek (zselatin, nátrium-kazeinát, tojásalbumin stb.) ún kolloid védelem. A védett szolok nagyon ellenállnak az elektrolitoknak. A védett szol elnyeri az adszorbeált polimer összes tulajdonságát. A diszpergált rendszer liofilné válik, ezért stabil lesz. Az IUD vagy felületaktív anyag védő hatását egy védőszám jellemzi. A védőszám alatt az IUD minimális tömegét (milligrammban) kell érteni, amelyet 10 ml tesztszolhoz kell adni annak érdekében, hogy megvédjük a koagulációtól, amikor 1 ml 10%-os nátrium-klorid-oldatot vezetünk a rendszerbe. Az IUD oldatok védő hatásának mértéke függ: az IUD természetétől, a védett szol jellegétől, a diszperzió mértékétől, a közeg pH-jától és a szennyeződésektől.

A kolloid védekezés jelensége a szervezetben nagyon fontos szerepet játszik számos élettani folyamatban. Különféle fehérjék, poliszacharidok és peptidek védő hatást fejtenek ki a szervezetben. Ca-t adszorbeálnak a test hidrofób rendszereinek kolloid részecskéin, mint a karbonátok és a kalcium-foszfátok, stabil állapotba hozva azokat. A védett szolok példái a vér és a vizelet. Ha 1 liter vizeletet elpárologtat, a keletkezett csapadékot összegyűjti, majd megpróbálja feloldani vízben, akkor 14 liter oldószerre lesz szüksége. Következésképpen a vizelet kolloid oldat, amelyben a diszpergált részecskéket albuminok, mucinok és más fehérjék védik. A szérumfehérjék közel ötszörösére növelik a kalcium-karbonát oldhatóságát. A tej megnövekedett kalcium-foszfát-tartalma a fehérjevédelemnek köszönhető, amely az öregedés következtében romlik.

Az érelmeszesedés kialakulásában fontos szerepet játszik a leucetin-koleszterin egyensúly, melynek megbomlása esetén a koleszterin, a foszfolipidek és a fehérjék aránya megváltozik, ami a koleszterin lerakódásához vezet az erek falán, ami atherocalcinosishoz vezet. A nagy molekuláris zsír-fehérje komponensek nagy szerepet játszanak a védelemben. Másrészt a vér azon képessége, hogy oldott állapotban nagy koncentrációban képes megtartani a szén- és oxigéngázokat, a fehérjék védő hatásának is köszönhető. Ebben az esetben a fehérjék beburkolják a gázmikrobuborékokat, és megóvják őket az összetapadástól.

A gyógyszerek gyártása során használt kolloid részecskék védelme. Gyakran szükséges a gyógyászati ​​anyagokat kolloid állapotban juttatni a szervezetbe, hogy azok egyenletesen oszlanak el a szervezetben és szívódnak fel. Így fehérjeanyagokkal védett ezüst, higany, kén kolloid oldatokat használtak

gyógyszerként (protargol, collargol, lisorginone) nemcsak az elektrolitokra válnak érzéketlenné, hanem szárazra is párologhatnak. A vízzel való kezelés után a száraz maradék ismét szollá alakul.

13.9. PEPTIZÁLÁS

Peptizálás - a koaguláció fordított folyamata, a koagulátum szollá való átalakulásának folyamata. Peptizáció akkor következik be, amikor az üledékhez olyan anyagokat adnak (koagulálnak), amelyek elősegítik az üledék szollá való átalakulását. Felhívták őket Pepti pép. A peptizátorok jellemzően potenciálmeghatározó ionok. Például egy vas(III)-hidroxid-csapadékot vas(III)-sókkal peptizálunk. De a peptizer szerepét oldószer (H 2 O) is betöltheti. A peptizációs folyamatot az adszorpciós jelenségek okozzák. A peptizer elősegíti az elektromos kettős rétegű szerkezet kialakulását és a zéta potenciál kialakulását.

Ebből következően a peptizálási folyamat elsősorban a potenciált meghatározó ionok adszorpciójának és az ellenionok deszorpciójának köszönhető, ami a diszpergált részecskék ζ-potenciáljának növekedését és a szolvatáció (hidratáció) mértékének növekedését, szolvatáció képződését eredményezi. héjak a részecskék körül, amelyek ékhatást váltanak ki (adszorpciós peptizálás).

Az adszorpción kívül vannak még kioldódási peptizálás. Ez a típus mindenre kiterjed, amikor a peptizálási folyamat a diszpergált fázis felületi molekuláinak kémiai reakciójához kapcsolódik. Két fázisból áll: peptizer képzése a bevezetett peptizáló elektrolit és egy diszpergált részecske kémiai reakciója révén; a kapott peptizálószer adszorpciója a diszpergált fázis felületén, ami micellák képződéséhez és a csapadék peptizálódásához vezet. Az oldódásos peptizálás tipikus példája a fém-hidroxidok savakkal történő peptizálása.

Az adszorpciós peptizálással kapott szolok maximális diszperzióját az üledékpelyheket képező elsődleges részecskék diszperzitási foka határozza meg. Az oldódásos peptizálás során a részecske fragmentációs határ elhagyhatja a kolloid régiót, és elérheti a molekuláris diszperziós fokot. A peptizálás folyamata nagy jelentőséggel bír az élő szervezetekben, mivel a sejtek és a biológiai folyadékok kolloidjai folyamatosan ki vannak téve a szervezetben lévő elektrolitok hatásának.

Sok mosószer, köztük a detergensek hatása a peptizálódás jelenségén alapul. A szappan kolloid ionja dipólus, a szennyeződés részecskék adszorbeálják, töltést adnak és elősegíti peptizálódásukat. A szol formájában lévő szennyeződés könnyen eltávolítható a felületről.

13.10. GÉLÉK ÉS ZSELÉK. TIXOTRÓPIA. SZINEREZIS

Az IUD-k oldatai és egyes hidrofób kolloidok szoljai bizonyos körülmények között megváltozhatnak: folyékonyságvesztés, gélesedés, oldatok gélesedése következik be, zselék és gélek képződnek (a latin „fagyasztott”) szóból.

Zselék (zselék)- Ezek szilárd, nem folyékony, strukturált rendszerek, amelyek a kolloid részecskék vagy polimer makromolekulák közötti molekuláris adhéziós erők hatására jönnek létre. Az intermolekuláris kölcsönhatás erői egy térbeli hálókeret kialakulásához vezetnek, a térháló sejtjei folyékony oldattal töltődnek meg, mint egy folyadékba áztatott szivacs. A zselé képződését az IUD kisózásaként vagy a koaguláció kezdeti szakaszaként, a koagulációs strukturálódás megjelenéseként ábrázolhatjuk.

Amikor az elegyet 45 °C-ra melegítjük, a zselatin vizes oldata homogén folyékony közeggé válik. Szobahőmérsékletre hűtve megnő az oldat viszkozitása, a rendszer elveszti folyékonyságát, megkeményedik, a félszilárd massza állaga megtartja alakját (késsel vágható).

A zselét vagy gélt alkotó anyagok természetétől függően megkülönböztetik őket: kemény részecskékből épülnek fel - törékenyek (visszafordíthatatlanok); rugalmas makromolekulák alkotják - rugalmas (reverzibilis). A ridegeket kolloid részecskék (TiO 2, SiO 2) képezik. A szárított kemény hab nagy fajlagos felülettel. A szárított zselé nem duzzad, a szárítás visszafordíthatatlan változásokat okoz.

Az elasztikus géleket polimerek képezik. Szárításkor könnyen deformálódnak és összenyomódnak, ami egy száraz polimert (pirogél) eredményez, amely megőrzi rugalmasságát. Megfelelő oldószerben duzzadásra képes, a folyamat reverzibilis és sokszor megismételhető.

A zselék gyenge molekuláris kötései mechanikusan (rázással, öntéssel, hőmérséklettel) tönkretehetők. A kötés megszakadása a szerkezet tönkremenetelét okozza, a részecskék képességre tesznek szert

a termikus mozgásra a rendszer cseppfolyósodik és folyékony lesz. Egy idő után a szerkezet spontán helyreáll. Ez több tucatszor megismételhető. Ezt a reverzibilis transzformációt ún tixotrópia. Ezt az izoterm átalakulást a diagrammal ábrázolhatjuk:

A zselatin, sejtprotoplazma gyenge oldataiban tixotrópia figyelhető meg. A tixotrópia reverzibilitása azt jelzi, hogy a megfelelő rendszerekben a strukturálódás intermolekuláris (van der Waals) erőknek köszönhető - ez egy koagulációs-tixotróp szerkezet.

A testben lévő gélek az agy, a bőr és a szemgolyó. A kondenzációs-kristályosodási típusú szerkezetet erősebb kémiai jellegű kötés jellemzi. Ebben az esetben a tixotróp változások visszafordíthatósága megszakad (kovasav gél).

A zselé a rendszer egy nem egyensúlyi állapota, egy bizonyos szakasza a lassan lezajló fázisszétválás folyamatának és a rendszer egyensúlyi állapothoz való közeledésének. A folyamat a zselékeret fokozatos tömörítésében, tömörebb, tömör masszává préselődik a második mozgó folyadékfázis préselésével, amely mechanikusan megmarad a keret térhálójában. A tárolás során először a zselék felületén jelennek meg az egyes folyadékcseppek, amelyek idővel megnövekednek és a folyékony fázis folyamatos tömegévé egyesülnek. A zseléleválásnak ezt a spontán folyamatát szinerézisnek nevezik. A törékeny zselék esetében a szinerézis a részecskék visszafordíthatatlan aggregációja, a teljes szerkezet tömörítése. IUD-zselé esetében a hőmérséklet növelése leállíthatja a szinerézist, és visszaállíthatja a zselét az eredeti helyzetébe. Az alvadt vérrögök szétválása, a kenyér keményedése és az édesipari termékek áztatása a szinerézis példái. A fiatalok szövetei rugalmasak, több vizet tartalmaznak, az életkorral a rugalmasság elveszik, kevesebb a víz - ez a szinerézis.

13.11. KÉRDÉSEK ÉS FELADATOK AZ ÖNTESZTHEZ

ÓRÁKRA, VIZSGÁRA FELKÉSZÜLÉS

1. Adja meg a diszpergált rendszerek, a diszpergált fázis és a diszperziós közeg fogalmát!

2. Hogyan osztályozzák a diszpergált rendszereket a diszpergált fázis és a diszperziós közeg aggregációs állapota szerint? Mondjon példákat orvosi és biológiai profilokra!

3. Hogyan osztályozzák a diszpergált rendszereket a bennük lévő intermolekuláris kölcsönhatás erőssége szerint? Mondjon példákat orvosi és biológiai profilokra!

4. A művese-készülék fő része a dializátor. Mi a legegyszerűbb dializátor elve? Milyen szennyeződések távolíthatók el a vérből dialízissel? Milyen tényezők határozzák meg a dialízis sebességét?

5. Hogyan lehet megkülönböztetni a kis molekulatömegű anyag oldatát a kolloid oldattól? Milyen tulajdonságokon alapulnak ezek a módszerek?

6. Hogyan lehet megkülönböztetni a szolt a durván szórt rendszertől? Milyen tulajdonságokon alapulnak ezek a módszerek?

7. Milyen módszerek léteznek kolloid diszperz rendszerek előállítására? Miben különböznek egymástól?

8. Milyen jellemzői vannak a kolloid diszperz rendszerek molekuláris-kinetikai és optikai tulajdonságainak? Mi különbözteti meg őket a valódi megoldásoktól és a durva rendszerektől?

9. Adja meg a szórt rendszerek aggregatív, kinetikai és kondenzációs stabilitásának fogalmát! A rendszerek stabilitását meghatározó tényezők.

10. Mutassa be a kolloid diszperz rendszerek elektrokinetikai tulajdonságai közötti összefüggést!

11. Milyen elektrokinetikai jelenségek figyelhetők meg a diszpergált fázis részecskéinek mechanikai keverése során: a) a diszperziós közeghez viszonyítva; b) a diszpergált fázis részecskéihez viszonyítva?

12. Magyarázza el, hogy az alábbi készítmények közül melyek tartoznak a kolloid oldatok közé: a) bárium-szulfát vizes készítmény, amelyet röntgenvizsgálatokhoz kontrasztanyagként használnak 10-7 m szemcsemérettel; b) ezüstkészítmény vízben - collargol, amelyet gennyes sebek kezelésére használnak, 10-9 m szemcseméretű.

13. A szolok koagulációjának fogalma. Liofil szolok koagulációja. Mik a koaguláció külső jelei? Jelölje meg a szolok lehetséges koagulációs termékeit.

14. A szolok koagulációját okozó tényezők. A szolok elektrolitokkal történő koagulációjának szabályai. A koaguláció kinetikája. Alvadási küszöb.

15. A gasztrointesztinális traktusban a mikro (Ca 2+)- és makro (C 2 O 4 2-)-elem- és sav-bázis homeosztázis megsértése következtében a reakció a vesében következik be:

Mi a szol töltése? A jelzett ionok közül melyik lesz koaguláló hatással ennek a szolnak a részecskéire: K +, Mg 2+, SO 4 2-, NO 3 -, PO 4 3-, Al 3+?

Kalcium-oxalát szol képződik. Írjuk fel a szol micella képletét

(13.3.).

A szol granulátum töltése pozitív, ami azt jelenti, hogy a következő ionok (k) koaguláló hatást fejtenek ki ennek a szolnak a részecskéire: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3-, a Hardy-szabály szerint. Minél nagyobb a koaguláló ion töltése, annál erősebb a koaguláló hatása (Schulze szabálya). Schulze szabálya szerint ezek az anionok a következő sorba rendezhetők: C - P0 4 3- > C - SO 4 2- > C - NO 3 -. Minél kisebb az ion töltése, annál nagyobb koncentrációban megy végbe a koaguláció. A koagulációs küszöb (p) a szol stabilitásának relatív jellemzője egy adott elektrolithoz viszonyítva, és az

13.12. TESZT FELADATOK

1. Válassza ki a helytelen állítást:

a) a kolloid oldatok előállítására szolgáló kondenzációs módszerek közé tartozik az ORR, a hidrolízis és az oldószercsere;

b) a kolloid oldatok előállítására szolgáló diszperziós eljárások közé tartozik a mechanikai, ultrahangos és peptizálás;

c) a kolloid rendszerek optikai tulajdonságai közé tartozik az opaleszcencia, a diffrakció és a Tyndall-effektus;

d) a kolloid rendszerek molekuláris kinetikai tulajdonságai közé tartozik a Brown-mozgás, a fényszórás és az oldat színének változása.

2. Válassza ki a helytelen állítást:

a) elektroforézis egy diszpergált fázis mozgása elektromos térben egy álló diszperziós közeghez képest;

b) az elektroozmózis egy diszperziós közeg elektromos térben történő mozgása egy álló, diszpergált fázishoz képest;

c) a terápiás ionokat és molekulákat tartalmazó folyadékok elektromos tér hatására kapillárisrendszeren keresztül történő behatolását elektrodialízisnek nevezzük;

d) elektroforézist alkalmaznak fehérjék, nukleinsavak és vérsejtek elkülönítésére.

3. Egy kolloid oldat, amely elvesztette folyékonyságát:

a) emulzió;

b) gél;

c) szol;

d) felfüggesztés.

4. A vérplazma:

a) szol;

b) gél;

c) valódi megoldás;

d) emulzió.

5. A szolvatált stabilizáló ionokkal körülvett diszpergált fázisú mikrokristályokból álló heterogén rendszert nevezzük:

a) granulátum;

b) mag;

c) egység;

d) micella.

6. A micella kialakulása során a potenciált meghatározó ionok adszorbeálódnak a következő szabály szerint:

a) Schulze-Hardy;

b) Újrakötő;

c) Paneta-Fajanza;

d) Shilova.

7. A micella granulátum egy aggregátum:

a) az adszorpciós réteggel együtt;

b) diffúziós réteg;

c) adszorpciós és diffúziós rétegek;

d) potenciál meghatározó ionok.

8. A határfelületi potenciál a következők közötti potenciál:

a) szilárd és folyékony fázis;

b) adszorpciós és diffúz rétegek a csúszó határon;

c) mag és ellenionok;

d) potenciál meghatározó ionok és ellenionok.

9. A finom porózus membránok azon képességét, hogy megtartsák a diszpergált fázis részecskéit, és szabadon áteresztik az ionokat és molekulákat:

), amelyek teljesen vagy gyakorlatilag nem elegyednek, és nem lépnek kémiai reakcióba egymással. Az anyagok közül az első ( diszpergált fázis) finoman elosztva a másodikban ( diszperziós közeg). Ha több fázis van, akkor ezek fizikailag elválaszthatók egymástól (centrifugálhatók, szeparálhatók stb.).

A tipikusan diszpergált rendszerek kolloid oldatok, szolok. A diszpergált rendszerek közé tartozik a szilárd diszpergált közeg esete is, amelyben a diszpergált fázis található.

Az egyenlő méretű diszpergált fázisú részecskéket tartalmazó rendszereket monodiszperzeknek, az egyenlőtlen méretű részecskékkel rendelkező rendszereket polidiszperzeknek nevezzük. A körülöttünk lévő valós rendszerek általában polidiszperzek.

A részecskeméret alapján a szabadon diszpergált rendszerek a következőkre oszthatók:

Az ultramikroheterogén rendszereket kolloidnak vagy szoloknak is nevezik. A diszperziós közeg jellegétől függően a szolokat szilárd szolokra, aeroszolokra (gáznemű diszperziós közeggel rendelkező szolokra) és lioszolokra (folyékony diszperziós közeggel rendelkező szolokra) osztják. A mikroheterogén rendszerek közé tartoznak a szuszpenziók, emulziók, habok és porok. A legelterjedtebb durva rendszerek a szilárdgázos rendszerek, például a homok.

M. M. Dubinin osztályozása szerint a koherensen diszpergált rendszereket (porózus testeket) a következőkre osztják:

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi a „szórt rendszer” más szótárakban:

szétszórt rendszer- szórt rendszer: két vagy több fázisból (testből) álló rendszer, amelyek között magasan fejlett interfész található. [GOST R 51109 97, 5.6. cikk] Forrás... A normatív és műszaki dokumentáció kifejezéseinek szótár-referenciája

szétszórt rendszer- Két vagy több fázisból (testből) álló rendszer, amelyek között magasan fejlett interfész található. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] Témák: ipari tisztaság, egyéni védőeszközök... Műszaki fordítói útmutató

szétszórt rendszer- – heterogén rendszer, amely két vagy több fázisból áll, és közöttük magasan fejlett interfész jellemez. Általános kémia: tankönyv / A. V. Zholnin ... Kémiai kifejezések

szétszórt rendszer- ▲ mechanikus keverék finomdiszperz rendszer olyan heterogén rendszer, amelyben az egyik fázis (diszpergált) részecskéi egy másik homogén fázisban (diszperziós közeg) oszlanak el. hab (habdarabok). hab. hab, sya. hab. habzó. habos...... Az orosz nyelv ideográfiai szótára

szétszórt rendszer- dispersinė sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, susidedanti iš dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). atitikmenys: engl. diszperz rendszer; diszperzió rus. diszperzió; diszperz rendszer ryšiai: sinonimas – dispersija … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

szétszórt rendszer- dispersinė sistema statusas T terület fizika atitikmenys: engl. szétszórt rendszer vok. szétszórja Rendszer, n rus. diszperz rendszer, n pranc. système dispersé, m … Fizikos terminų žodynas

szétszórt rendszer- két vagy több fázisból álló heterogén rendszer, amelyek között magasan fejlett interfész található. Egy diszpergált rendszerben a fázisok legalább egyike (ezt diszpergáltnak nevezik) kis részecskék formájában egy másik... ... Enciklopédiai Kohászati ​​Szótár

Egy diszpergált fázisból és egy diszperziós közegből álló fizikai és mechanikai rendszer. Vannak durva és erősen diszpergált (kolloid) rendszerek.