Ქიმია. დისპერსიული სისტემები - რა არის ეს? დისპერსული სისტემები: განმარტება, კლასიფიკაცია დისპერსიული სისტემა იქმნება შერევით
ჰეტეროგენული ან ჰეტეროგენული, ითვლება სისტემად, რომელიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან. თითოეულ ფაზას აქვს საკუთარი ინტერფეისი, რომელიც შეიძლება განცალკევდეს მექანიკურად.
ჰეტეროგენული სისტემა შედგება დისპერსიული (შიდა) ფაზისა და დისპერსიული (გარე) საშუალებისგან, რომელიც გარშემორტყმულია დისპერსიული ფაზის ნაწილაკებით.
სითხეებს, რომლებშიც სითხეები გარე ფაზას წარმოადგენს, ეწოდება არაჰომოგენური თხევადი სისტემები, ხოლო სისტემებს, რომლებშიც აირები გარე ფაზას წარმოადგენს, ეწოდება არაჰომოგენური გაზის სისტემებს. ჰეტეროგენულ სისტემებს ხშირად დისპერსიულ სისტემებს უწოდებენ.
გამოირჩევა შემდეგი: ჰეტეროგენული სისტემების ტიპები: სუსპენზია, ემულსიები, ქაფი, მტვერი, ორთქლი, ნისლები.
შეჩერებაარის სისტემა, რომელიც შედგება თხევადი დისპერსიული ფაზისა და მყარი დისპერსიული ფაზისგან (მაგალითად, სოუსები ფქვილით, სახამებლის რძე, მელასა შაქრის კრისტალებით). ნაწილაკების ზომიდან გამომდინარე, სუსპენზია იყოფა უხეში (ნაწილაკების ზომა 100 მკმ-ზე მეტი), წვრილად (0,1-100 მკმ) და კოლოიდური (0,1 მკმ ან ნაკლები).
ემულსიაარის სისტემა, რომელიც შედგება სითხისა და მასში განაწილებული სხვა სითხის წვეთებისგან, რომლებიც არ ერევა პირველს (მაგალითად, რძე, მცენარეული ზეთისა და წყლის ნარევი). გრავიტაციის გავლენით, ემულსიები გამოყოფილია, მაგრამ მცირე ზომის წვეთებით (0,4-0,5 მკმ-ზე ნაკლები) ან სტაბილიზატორების დამატებისას, ემულსიები ხდება სტაბილური და არ შეიძლება განცალკევდეს დიდი ხნის განმავლობაში.
დისპერსიული ფაზის კონცენტრაციის ზრდამ შეიძლება გამოიწვიოს მისი გადასვლა დისპერსიულ ფაზაზე და პირიქით. ამ ორმხრივ გადასვლას ეწოდება ფაზის ინვერსია.არსებობს გაზის ემულსიები, რომლებშიც დისპერსიული გარემო თხევადია, ხოლო დისპერსიული ფაზა არის აირი.
ქაფიარის სისტემა, რომელიც შედგება თხევადი დისპერსიული ფაზისგან და მასში განაწილებული გაზის ბუშტებისაგან (გაზის დისპერსიული ფაზა) (მაგალითად, კრემები და სხვა ათქვეფილი პროდუქტები). ქაფი თვისებებით მსგავსია ემულსიებთან. ემულსიები და ქაფები ხასიათდება ფაზის ინვერსიით.
მტვერი, ორთქლი და ნისლი აეროზოლებია.
აეროზოლებიეწოდება დისპერსიულ სისტემას აირისებური დისპერსიული გარემოთი და მყარი ან თხევადი დისპერსიული ფაზით, რომელიც შედგება კვაზიმოლეკულურიდან მიკროსკოპული ზომის ნაწილაკებისგან, რომლებსაც აქვთ მეტ-ნაკლებად დიდი ხნის განმავლობაში შეჩერების თვისება (მაგალითად, ფქვილის მტვერი წარმოიქმნება დროს გაცრილი, ფქვილის ტრანსპორტირება, დროს წარმოქმნილი შაქრის მტვერი და ა.შ.). კვამლი წარმოიქმნება მყარი საწვავის წვის დროს, ნისლი წარმოიქმნება ორთქლის კონდენსაციისას.
აეროზოლებში დისპერსიული საშუალება არის აირი ან ჰაერი, ხოლო მტვერში და კვამლში დისპერსიული ფაზა არის მყარი, ხოლო ნისლში თხევადი. მყარი მტვრის ნაწილაკების ზომაა 3–70 მიკრონი, კვამლი – 0,3–5 მიკრონი.
ნისლიარის სისტემა, რომელიც შედგება გაზის დისპერსიული გარემოსა და მასში განაწილებული თხევადი წვეთებისგან (თხევადი დისპერსიული ფაზა). ნისლში კონდენსაციის შედეგად წარმოქმნილი თხევადი წვეთების ზომაა 0,3–3 მკმ. აეროზოლის ნაწილაკების ზომით ერთგვაროვნების დამახასიათებელი თვისებრივი მაჩვენებელია დისპერსიის ხარისხი.
აეროზოლს ეწოდება მონოდისპერსი, როდესაც მისი შემადგენელი ნაწილაკები ერთი და იგივე ზომისაა და პოლიდისპერსი, როცა ის შეიცავს სხვადასხვა ზომის ნაწილაკებს. მონოდისპერსიული აეროზოლები ბუნებაში პრაქტიკულად არ არსებობს. მხოლოდ ზოგიერთი აეროზოლი არის ნაწილაკების ზომით ახლოს მონოდისპერსიულ სისტემებთან (სოკოვანი ჰიფები, სპეციალურად წარმოებული ნისლები და ა.შ.).
დისპერსიული, ან ჰეტეროგენული სისტემები, დისპერსიული ფაზების რაოდენობის მიხედვით, შეიძლება იყოს ერთ ან მრავალკომპონენტიანი. მაგალითად, მრავალკომპონენტიანი სისტემაა რძე (აქვს ორი დისპერსიული ფაზა: ცხიმი და ცილა); სოუსები (დისპერსიული ფაზებია ფქვილი, ცხიმი და ა.შ.).
ბუნებაში სუფთა ნივთიერების პოვნა საკმაოდ რთულია. სხვადასხვა შტატებში მათ შეუძლიათ შექმნან ნარევები, ერთგვაროვანი და ჰეტეროგენული - დისპერსიული სისტემები და ხსნარები. რა არის ეს კავშირები? რა ტიპები არიან ისინი? მოდით შევხედოთ ამ კითხვებს უფრო დეტალურად.
ტერმინოლოგია
ჯერ უნდა გესმოდეთ რა არის დისპერსიული სისტემები. ეს განმარტება ეხება ჰეტეროგენულ სტრუქტურებს, სადაც ერთი ნივთიერება, როგორც პატარა ნაწილაკები, თანაბრად ნაწილდება მეორის მოცულობაში. კომპონენტს, რომელიც მცირე რაოდენობითაა წარმოდგენილი, დისპერსიული ფაზა ეწოდება. ის შეიძლება შეიცავდეს ერთზე მეტ ნივთიერებას. უფრო დიდი მოცულობის კომპონენტს ეწოდება საშუალო. არსებობს ინტერფეისი ფაზის ნაწილაკებსა და მას შორის. ამასთან დაკავშირებით დისპერსიულ სისტემებს ჰეტეროგენულ - ჰეტეროგენულს უწოდებენ. როგორც საშუალო, ასევე ფაზა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ნივთიერებებით აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობაში: თხევადი, აირისებრი ან მყარი.
დაარბია სისტემები და მათი კლასიფიკაცია
ნივთიერებების ფაზაში შემავალი ნაწილაკების ზომის მიხედვით განასხვავებენ სუსპენზიებს და კოლოიდურ სტრუქტურებს. პირველებს აქვთ ელემენტების ზომები 100 ნმ-ზე მეტი, ხოლო მეორეს - 100-დან 1 ნმ-მდე. როდესაც ნივთიერება იყოფა იონებად ან მოლეკულებად, რომელთა ზომა 1 ნმ-ზე ნაკლებია, იქმნება ხსნარი - ერთგვაროვანი სისტემა. იგი განსხვავდება სხვებისგან თავისი ჰომოგენურობით და გარემოსა და ნაწილაკებს შორის ინტერფეისის არარსებობით. კოლოიდური დისპერსიული სისტემები წარმოდგენილია გელისა და სოლის სახით. თავის მხრივ, სუსპენზია იყოფა სუსპენზიებად, ემულსიებად და აეროზოლებად. ხსნარები შეიძლება იყოს იონური, მოლეკულურ-იონური და მოლეკულური.
შეაჩერე
ეს დისპერსიული სისტემები მოიცავს ნივთიერებებს, რომელთა ნაწილაკების ზომები აღემატება 100 ნმ. ეს სტრუქტურები გაუმჭვირვალეა: მათი ცალკეული კომპონენტები შეუიარაღებელი თვალით ჩანს. საშუალო და ფაზა ადვილად გამოიყოფა დაბინძურებისთანავე. რა არის შეჩერებები? ისინი შეიძლება იყოს თხევადი ან აირისებრი. პირველი იყოფა სუსპენზიებად და ემულსიებად. ეს უკანასკნელი არის სტრუქტურები, რომლებშიც საშუალო და ფაზა არის სითხეები, რომლებიც ერთმანეთში უხსნადია. ესენია, მაგალითად, ლიმფა, რძე, წყლის დაფუძნებული საღებავი და სხვა. სუსპენზია არის სტრუქტურა, სადაც საშუალო არის თხევადი და ფაზა არის მყარი, უხსნადი ნივთიერება. ასეთი დაშლილი სისტემები ბევრისთვის კარგად არის ცნობილი. მათ შორისაა, კერძოდ, „ცაცხვის რძე“, წყალში შეჩერებული ზღვის ან მდინარის სილა, ოკეანეში გავრცელებული მიკროსკოპული ცოცხალი ორგანიზმები (პლანქტონი) და სხვა.
აეროზოლები
ეს სუსპენზია არის განაწილებული თხევადი ან მყარი ნაწილაკები გაზში. არის ნისლი, კვამლი, მტვერი. პირველი ტიპი არის პატარა სითხის წვეთების განაწილება გაზში. მტვერი და ორთქლი არის მყარი კომპონენტების სუსპენზია. უფრო მეტიც, პირველში ნაწილაკები გარკვეულწილად უფრო დიდია. ბუნებრივი აეროზოლები მოიცავს ჭექა-ქუხილს და თავად ნისლს. სმოგი, რომელიც შედგება გაზში განაწილებული მყარი და თხევადი კომპონენტებისგან, კიდია დიდ ინდუსტრიულ ქალაქებზე. უნდა აღინიშნოს, რომ აეროზოლებს, როგორც დისპერსიულ სისტემებს, დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვთ და ასრულებენ მნიშვნელოვან ამოცანებს სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო საქმიანობაში. მათი გამოყენების დადებითი შედეგების მაგალითებია სასუნთქი სისტემის მკურნალობა (ინჰალაცია), მინდვრების დამუშავება ქიმიკატებით და საღებავის შესხურება სპრეის ბოთლით.
კოლოიდური სტრუქტურები
ეს არის დისპერსიული სისტემები, რომლებშიც ფაზა შედგება ნაწილაკებისგან, რომელთა ზომებია 100-დან 1 ნმ-მდე. ასეთი კომპონენტები შეუიარაღებელი თვალით არ ჩანს. ამ სტრუქტურებში ფაზა და საშუალო ძნელად გამოყოფილია დასახლებით. სოლები (კოლოიდური ხსნარები) გვხვდება ცოცხალ უჯრედებში და მთლიანად ორგანიზმში. ამ სითხეებში შედის ბირთვული წვენი, ციტოპლაზმა, ლიმფა, სისხლი და სხვა. ეს დისპერსიული სისტემები ქმნიან სახამებელს, ადჰეზივებს, ზოგიერთ პოლიმერს და ცილებს. ამ სტრუქტურების მიღება შესაძლებელია ქიმიური რეაქციების შედეგად. მაგალითად, ნატრიუმის ან კალიუმის სილიკატების ხსნარების მჟავე ნაერთებთან ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება სილიციუმის მჟავა ნაერთი. გარეგნულად, კოლოიდური სტრუქტურა მსგავსია ჭეშმარიტისა. თუმცა, პირველი განსხვავდება ამ უკანასკნელისგან "მნათობი ბილიკის" არსებობით - კონუსი, როდესაც მათში სინათლის სხივი გადის. სოლები შეიცავს უფრო დიდ ფაზურ ნაწილაკებს, ვიდრე ნამდვილი ხსნარები. მათი ზედაპირი ირეკლავს სინათლეს - და დამკვირვებელს შეუძლია დაინახოს მანათობელი კონუსი ჭურჭელში. ჭეშმარიტ გადაწყვეტაში ასეთი ფენომენი არ არსებობს. მსგავსი ეფექტი შეიძლება შეინიშნოს კინოთეატრშიც. ამ შემთხვევაში სინათლის სხივი გადის არა სითხეში, არამედ აეროზოლურ კოლოიდში - დარბაზის ჰაერში.
ნაწილაკების ნალექი
კოლოიდურ ხსნარებში ფაზის ნაწილაკები ხშირად არ წყდება ხანგრძლივი შენახვის დროსაც კი, რაც დაკავშირებულია გამხსნელების მოლეკულებთან უწყვეტ შეჯახებასთან თერმული მოძრაობის გავლენის ქვეშ. ერთმანეთთან მიახლოებისას ისინი არ ებმებიან ერთმანეთს, რადგან მათ ზედაპირებზე ამავე სახელწოდების ელექტრული მუხტებია. თუმცა, გარკვეულ პირობებში, კოაგულაციის პროცესი შეიძლება მოხდეს. იგი წარმოადგენს კოლოიდური ნაწილაკების შეკრებისა და ნალექის ეფექტს. ეს პროცესი შეინიშნება მიკროსკოპული ელემენტების ზედაპირზე მუხტების ნეიტრალიზაციისას ელექტროლიტის დამატებისას. ამ შემთხვევაში ხსნარი იქცევა გელში ან სუსპენზიაში. ზოგიერთ შემთხვევაში კოაგულაციის პროცესი შეინიშნება გაცხელებისას ან მჟავა-ტუტოვანი ბალანსის ცვლილების შემთხვევაში.
გელები
ეს კოლოიდური დისპერსიული სისტემები ჟელატინის ნალექებია. ისინი წარმოიქმნება სოლების კოაგულაციის დროს. ეს სტრუქტურები მოიცავს მრავალრიცხოვან პოლიმერულ გელს, კოსმეტიკას, საკონდიტრო ნაწარმს და სამედიცინო ნივთიერებებს (ჩიტის რძის ნამცხვარი, მარმელადი, ჟელე, ჟელე ხორცი, ჟელატინი). ეს ასევე მოიცავს ბუნებრივ სტრუქტურებს: ოპალი, მედუზის სხეულები, თმა, მყესები, ნერვული და კუნთოვანი ქსოვილი, ხრტილი. პლანეტა დედამიწაზე სიცოცხლის განვითარების პროცესი, ფაქტობრივად, შეიძლება ჩაითვალოს კოლოიდური სისტემის ევოლუციის ისტორიად. დროთა განმავლობაში გელის სტრუქტურა ირღვევა და მისგან წყალი იწყებს გათავისუფლებას. ამ ფენომენს სინერეზი ეწოდება.
ჰომოგენური სისტემები
ხსნარები მოიცავს ორ ან მეტ ნივთიერებას. ისინი ყოველთვის ერთფაზიანია, ანუ არის მყარი, აირისებრი ნივთიერება ან თხევადი. მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, მათი სტრუქტურა ერთგვაროვანია. ეს ეფექტი აიხსნება იმით, რომ ერთ ნივთიერებაში მეორე ნაწილდება იონების, ატომების ან მოლეკულების სახით, რომელთა ზომა 1 ნმ-ზე ნაკლებია. იმ შემთხვევაში, როდესაც აუცილებელია ხაზი გავუსვა ხსნარსა და კოლოიდურ სტრუქტურას შორის განსხვავებას, მას უწოდებენ ჭეშმარიტს. ოქროსა და ვერცხლის თხევადი შენადნობის კრისტალიზაციის პროცესში მიიღება სხვადასხვა კომპოზიციის მყარი სტრუქტურები.
კლასიფიკაცია
იონური ნარევები არის სტრუქტურები ძლიერი ელექტროლიტებით (მჟავები, მარილები, ტუტეები - NaOH, HC104 და სხვა). კიდევ ერთი ტიპია მოლეკულურ-იონური დისპერსიული სისტემები. ისინი შეიცავს ძლიერ ელექტროლიტს (წყალბადის სულფიდი, აზოტის მჟავა და სხვა). ბოლო ტიპი არის მოლეკულური ხსნარები. ამ სტრუქტურებში შედის არაელექტროლიტები - ორგანული ნივთიერებები (საქაროზა, გლუკოზა, ალკოჰოლი და სხვა). გამხსნელი არის კომპონენტი, რომლის აგრეგაციის მდგომარეობა არ იცვლება ხსნარის წარმოქმნის დროს. ასეთი ელემენტი შეიძლება იყოს, მაგალითად, წყალი. სუფრის მარილის, ნახშირორჟანგის, შაქრის ხსნარში ის მოქმედებს როგორც გამხსნელი. გაზების, სითხეების ან მყარი ნივთიერებების შერევის შემთხვევაში გამხსნელი იქნება ის კომპონენტი, რომლის შემადგენლობაში მეტია.
დისპერსიული სისტემები შეიძლება დაიყოს დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების ზომის მიხედვით. თუ ნაწილაკების ზომა ერთ ნმ-ზე ნაკლებია, ეს არის მოლეკულური იონური სისტემები, ერთიდან ას ნმ-მდე კოლოიდურია და ასზე მეტი ნმ უხეში. მოლეკულურად დისპერსიული სისტემების ჯგუფი წარმოდგენილია ხსნარებით. ეს არის ერთგვაროვანი სისტემები, რომლებიც შედგება ორი ან მეტი ნივთიერებისგან და არის ერთფაზიანი. მათ შორისაა აირი, მყარი ან ხსნარები. თავის მხრივ, ეს სისტემები შეიძლება დაიყოს ქვეჯგუფებად:
- მოლეკულური. როდესაც ორგანული ნივთიერებები, როგორიცაა გლუკოზა, ერწყმის არაელექტროლიტებს. ასეთ ხსნარებს უწოდეს ჭეშმარიტი, რათა მათი ერთმანეთისგან განასხვავოთ კოლოიდური. ეს მოიცავს გლუკოზის, საქაროზის, ალკოჰოლის და სხვა ხსნარებს.
- მოლეკულურ-იონური. სუსტ ელექტროლიტებს შორის ურთიერთქმედების შემთხვევაში. ამ ჯგუფში შედის მჟავე ხსნარები, აზოტოვანი, წყალბადის სულფიდი და სხვა.
- იონური. ძლიერი ელექტროლიტების ნაერთი. თვალსაჩინო წარმომადგენლები არიან ტუტეების, მარილების და ზოგიერთი მჟავების ხსნარები.
კოლოიდური სისტემები
კოლოიდური სისტემები არის მიკროჰეტეროგენული სისტემები, რომლებშიც კოლოიდური ნაწილაკების ზომები მერყეობს 100-დან 1 ნმ-მდე. ისინი შეიძლება დიდი ხნის განმავლობაში არ გამოჩნდეს ხსნარის იონური გარსის და ელექტრული მუხტის გამო. საშუალოდ განაწილებისას, კოლოიდური ხსნარი ერთნაირად ავსებს მთელ მოცულობას და იყოფა ხსნარებად და გელებად, რომლებიც, თავის მხრივ, ჟელეს სახით ნალექებია. მათ შორისაა ალბუმინის ხსნარი, ჟელატინი, კოლოიდური ვერცხლის ხსნარები. ჟელე ხორცი, სუფლე, პუდინგები არის ნათელი კოლოიდური სისტემები, რომლებიც გვხვდება ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
უხეში სისტემები
გაუმჭვირვალე სისტემები ან სუსპენზია, რომლებშიც წვრილი ნაწილაკების ინგრედიენტები ჩანს შეუიარაღებელი თვალით. დნობის პროცესში დისპერსიული ფაზა ადვილად გამოიყოფა დაშლილი გარემოსგან. ისინი იყოფა სუსპენზიებად, ემულსიებად და აეროზოლებად. სისტემებს, რომლებშიც მყარი ნაწილაკები მოთავსებულია თხევად დისპერსიულ გარემოში, ეწოდება სუსპენზია. ეს მოიცავს სახამებლისა და თიხის წყალხსნარებს. სუსპენზიებისგან განსხვავებით, ემულსიები მიიღება ორი სითხის შერევით, რომლებშიც ერთი ნაწილდება მეორეში წვეთებით. ემულსიის მაგალითია ზეთისა და წყლის ნარევი, ცხიმის წვეთები რძეში. თუ მცირე მყარი ან თხევადი ნაწილაკები განაწილებულია გაზში, ეს არის აეროზოლები. არსებითად, აეროზოლი არის შეჩერება გაზში. თხევადი დაფუძნებული აეროზოლის ერთ-ერთი წარმომადგენელია ნისლი - ეს არის ჰაერში შეჩერებული წყლის მცირე წვეთები. მყარი აეროზოლი - კვამლი ან მტვერი - ასევე ჰაერში შეჩერებული მცირე მყარი ნაწილაკების მრავალჯერადი დაგროვება.
ზოგადი ქიმია: სახელმძღვანელო / A. V. Zholnin; რედაქტორი V. A. Popkova, A. V. Zholnina. - 2012. - 400 გვ.: ავად.
თავი 13. დისპერსული სისტემების ფიზიკური ქიმია
თავი 13. დისპერსული სისტემების ფიზიკური ქიმია
ცხოვრება განსაკუთრებული კოლოიდური სისტემაა,... ეს ბუნებრივი წყლების განსაკუთრებული სამეფოა.
და. ვერნადსკი
13.1 დისპერსიული სისტემები, მათი კლასიფიკაცია, თვისებები
კოლოიდური ხსნარები
თანამედროვე ცივილიზაციის მატერიალური საფუძველი და ადამიანის და მთელი ბიოლოგიური სამყაროს არსებობა დაკავშირებულია დისპერსიულ სისტემებთან. ადამიანი ცხოვრობს და მუშაობს დისპერსიული სისტემებით გარშემორტყმული. ჰაერი, განსაკუთრებით სამუშაო ოთახების ჰაერი, დისპერსიული სისტემაა. ბევრი საკვები პროდუქტი, შუალედური პროდუქტი და გადამუშავებული პროდუქტი არის დისპერსიული სისტემები (რძე, ხორცი, პური, კარაქი, მარგარინი). მრავალი სამკურნალო ნივთიერება იწარმოება თხელი სუსპენზიების ან ემულსიების, მალამოების, პასტების ან კრემების სახით (პროტარგოლი, საყელო, ჟელატინოლი და სხვ.). ყველა საცხოვრებელი სისტემა იშლება. კუნთოვანი და ნერვული უჯრედები, ბოჭკოები, გენები, ვირუსები, პროტოპლაზმა, სისხლი, ლიმფა, ცერებროსპინალური სითხე - ეს ყველაფერი ძალიან დისპერსიული წარმონაქმნებია. მათში მიმდინარე პროცესები კონტროლდება ფიზიკური და ქიმიური კანონებით, რომლებსაც სწავლობს დისპერსიული სისტემების ფიზიკური ქიმია.
დისპერსიული სისტემები არის ისეთები, რომლებშიც ნივთიერება მეტ-ნაკლებად მაღალი ფრაგმენტაციის მდგომარეობაშია და თანაბრად არის განაწილებული გარემოში. უაღრესად დისპერსიული სისტემების მეცნიერებას კოლოიდური ქიმია ეწოდება. ცოცხალი მატერია ეფუძნება ნაერთებს, რომლებიც კოლოიდურ მდგომარეობაში არიან.
დისპერსიული სისტემა შედგება დისპერსიული საშუალებისა და დისპერსიული ფაზისგან. დისპერსიული სისტემების რამდენიმე კლასიფიკაცია არსებობს დისპერსიული სისტემების სხვადასხვა მახასიათებლების საფუძველზე.
1. აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით დისპერსიული საშუალოყველა დისპერსიული სისტემა შეიძლება შემცირდეს 3 ტიპამდე. დისპერსიული სისტემები აირით
დისპერსიული საშუალება - აეროზოლები(კვამლი, სამუშაო ადგილის ჰაერი, ღრუბლები და ა.შ.). დისპერსიული სისტემები თხევადი დისპერსიული საშუალებით - ლიოსოლები(ქაფი, ემულსიები - რძე, სუსპენზია, სასუნთქ გზებში მოხვედრილი მტვერი; სისხლი, ლიმფა, შარდი არის ჰიდროზოლები). დისპერსიული სისტემები მყარი დისპერსიული საშუალებით - სოლიდოზოლები(პემზა, სილიკა გელი, შენადნობები).
2. მეორე კლასიფიკაცია აჯგუფებს დისპერსიულ სისტემებს დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების ზომის მიხედვით. ნაწილაკების ფრაგმენტაციის საზომია ან განივი ნაწილაკების ზომა - რადიუსი (r), ან
ნაწილაკების (r) ნაწილაკების (r) გამოიხატება სანტიმეტრებში, შემდეგ დისპერსია D არის ნაწილაკების რაოდენობა, რომლებიც შეიძლება მჭიდროდ განთავსდეს ერთი სანტიმეტრის სიგრძეზე. და ბოლოს, ის შეიძლება ხასიათდებოდეს სპეციფიური ზედაპირის ფართობით (∑), ∑-ის ერთეულებია m 2/g ან m 2/l. ქვეშ კონკრეტული ზედაპირიზედაპირული ურთიერთობის გაგება (ს) დისპერსიული ფაზა მის
კონკრეტული ზედაპირის ფართობის დამოკიდებულების კოეფიციენტი ნაწილაკების ფორმაზე. სპეციფიური ზედაპირის ფართობი პირდაპირპროპორციულია დისპერსიის (D) და უკუპროპორციულია განივი ნაწილაკების ზომისა (r). მზარდი დისპერსიით, ე.ი. ნაწილაკების ზომა მცირდება, მისი სპეციფიკური ზედაპირი იზრდება.
მეორე კლასიფიკაცია აჯგუფებს დისპერსიულ სისტემებს დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების ზომის მიხედვით შემდეგ ჯგუფებად (ცხრილი 13.1): უხეში სისტემები; კოლოიდური ხსნარები; ნამდვილი გადაწყვეტილებები.
კოლოიდური სისტემები შეიძლება იყოს აირისებრი, თხევადი და მყარი. ყველაზე გავრცელებული და შესწავლილი სითხე (ლიოსოლები).კოლოიდურ გადაწყვეტილებებს, როგორც წესი, მოკლედ უწოდებენ სოლს. გამხსნელი - დისპერსიული საშუალების ბუნებიდან გამომდინარე, ე.ი. წყალს, ალკოჰოლს ან ეთერს, ლიოზოლებს უწოდებენ ჰიდროსოლებს, ალკოზოლებს ან ეთეროზოლებს, შესაბამისად. დისპერსიული ფაზისა და დისპერსიული საშუალების ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების ინტენსივობის საფუძველზე, SOL– ები იყოფა 2 ჯგუფად: ლიოფილიური- ინტენსიური ურთიერთქმედება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება განვითარებული ხსნარის ფენები, მაგალითად, პროტოპლაზმის სოლი, სისხლის, ლიმფის, სახამებლის, ცილის და ა.შ. ლიოფობიური სოლები- დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების სუსტი ურთიერთქმედება დისპერსიული საშუალო ნაწილაკებით. ლითონების, ჰიდროქსიდების, თითქმის ყველა კლასიკური კოლოიდური სისტემის სოლები. IUD და surfactant გადაწყვეტილებები ცალკეულ ჯგუფებად არის განცალკევებული.
ცხრილი 13.1.დისპერსიული სისტემების კლასიფიკაცია ნაწილაკების ზომისა და მათი თვისებების მიხედვით
კოლოიდური ხსნარების თეორიაში დიდი წვლილი შეიტანეს ჩვენმა ადგილობრივმა მეცნიერებმა I.G. ბორშოვი, პ.პ. ვაიმარნი, ნ.პ. პესკოვი, დ.ი. მენდელეევი, ბ.ვ. დერიაგინი, პ.ა. რებინდერი და ა.შ.
ნებისმიერი კოლოიდური ხსნარი არის მიკროჰეტეროგენული, მრავალფაზიანი, მაღალ და პოლიდისპერსიული სისტემა, დისპერსიის მაღალი ხარისხით. კოლოიდური ხსნარის წარმოქმნის პირობაა ერთი ფაზის ნივთიერების უხსნადობა მეორის ნივთიერებაში, რადგან მხოლოდ ასეთ ნივთიერებებს შორის შეიძლება არსებობდეს ფიზიკური ინტერფეისები. დისპერსიული ფაზის ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედების სიძლიერიდან გამომდინარე, განასხვავებენ თავისუფლად დისპერსიულ და თანმიმდევრულად გაფანტულ სისტემებს. ამ უკანასკნელის მაგალითია ბიოლოგიური გარსები.
კოლოიდური ხსნარების მომზადება ხორციელდება ორი მეთოდით: დიდი ნაწილაკების დაშლა კოლოიდური დისპერსიის და კონდენსაციის - პირობების შექმნა, რომლის დროსაც ატომები, მოლეკულები ან იონები გაერთიანებულია დისპერსიის კოლოიდური ხარისხის აგრეგატებში.
ჰიდროზოლები შეიძლება წარმოიქმნას ლითონებით, წყალში ცუდად ხსნადი მარილებით, ოქსიდებითა და ჰიდროქსიდებით და მრავალი არაპოლარული ორგანული ნივთიერებით. წყალში ძალიან ხსნადი, მაგრამ არაპოლარულ ნაერთებში ცუდად ხსნადი ნივთიერებებს არ შეუძლიათ ჰიდროზოლების წარმოქმნა, მაგრამ შეუძლიათ წარმოქმნან ორგანოსოლები.
როგორც სტაბილიზატორებიგამოიყენება ნივთიერებები, რომლებიც ხელს უშლიან კოლოიდური ნაწილაკების უფრო დიდ ნაწილებად გაერთიანებას და მათ დალექვას. ეს ეფექტი მიიღწევა: ერთ-ერთი რეაგენტის მცირე სიჭარბით, საიდანაც მიიღება დისპერსიული ფაზის ნივთიერება, ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, ცილების და პოლისაქარიდების ჩათვლით.
კოლოიდური სისტემებისთვის საჭირო დისპერსიის მისაღწევად (10 -7 -10 -9 მ) გამოიყენება შემდეგი:
მექანიკური დამსხვრევა ბურთულიანი და კოლოიდური წისქვილების გამოყენებით თხევადი დისპერსიული საშუალების და სტაბილიზატორის თანდასწრებით;
ულტრაბგერის ეფექტი (მაგალითად, გოგირდის ჰიდროზოლი, გრაფიტი, ლითონის ჰიდროქსიდები და ა.შ.);
პეპტიზაციის მეთოდი, მცირე რაოდენობით ელექტროლიტის დამატება - პეპტიზატორი;
კონდენსაციის მეთოდის ერთ-ერთი სახეობაა გამხსნელის ჩანაცვლების მეთოდი, რაც იწვევს დისპერსიული ფაზის ნივთიერების ხსნადობის შემცირებას. ნივთიერების მოლეკულები კონდენსირდება კოლოიდური ზომის ნაწილაკებად ნამდვილ ხსნარში მოლეკულების ხსნარის ფენების განადგურების და უფრო დიდი ნაწილაკების წარმოქმნის შედეგად. ქიმიური ნივთიერების საფუძველი
ქიმიური კონდენსაციის მეთოდები მოიცავს ქიმიურ რეაქციებს (დაჟანგვა, შემცირება, ჰიდროლიზი, გაცვლა), რაც იწვევს ცუდად ხსნადი ნივთიერებების წარმოქმნას გარკვეული სტაბილიზატორების თანდასწრებით.
13.2. კოლოიდური ხსნარების მოლეკულურ-კინეტიკური თვისებები. ოსმოსი.
ოსმოსური წნევა
ბრაუნის მოძრაობა არის ნაწილაკების თერმული მოძრაობა კოლოიდურ სისტემებში, რომელსაც აქვს მოლეკულურ-კინეტიკური ბუნება.დადგენილია, რომ კოლოიდური ნაწილაკების მოძრაობა არის თერმულ მოძრაობაში მყოფი დისპერსიული გარემოს მოლეკულების მიერ მათზე გამოწვეული შემთხვევითი ზემოქმედების შედეგი. შედეგად, კოლოიდური ნაწილაკი ხშირად იცვლის მიმართულებას და სიჩქარეს. 1 წამში კოლოიდურ ნაწილაკს შეუძლია მიმართულების შეცვლა 10 20-ჯერ.
დიფუზია ხსნარში კოლოიდური ნაწილაკების კონცენტრაციის გათანაბრების სპონტანურად წარმოქმნილი პროცესია მათი თერმული ქაოტური მოძრაობის გავლენის ქვეშ. დიფუზიის ფენომენი შეუქცევადია. დიფუზიის კოეფიციენტი რიცხობრივად უდრის ნივთიერების რაოდენობას, რომელიც დიფუზირდება ერთეულ ფართობზე დროის ერთეულში კონცენტრაციის გრადიენტით 1 (ანუ კონცენტრაციის ცვლილება 1 მოლ/სმ 3 1 სმ მანძილზე). ა. აინშტაინმა (1906) გამოიღო განტოლება, რომელიც აკავშირებს დიფუზიის კოეფიციენტს დისპერსიული ფაზის აბსოლუტურ ტემპერატურასთან, სიბლანტესთან და ნაწილაკების ზომასთან:
სად თ- ტემპერატურა, K; რ- ნაწილაკების რადიუსი, მ; η - სიბლანტე, N s/m 2; ბ-მდე- ბოლტცმანის მუდმივი, 1.38 10 -23; დ- დიფუზიის კოეფიციენტი, მ 2 /წმ.
დიფუზიის კოეფიციენტი პირდაპირპროპორციულია ტემპერატურისა და უკუპროპორციულია საშუალო სიბლანტისა (η) და ნაწილაკების რადიუსის (r). დიფუზიის მიზეზი, ბრაუნის მოძრაობის მსგავსად, არის გამხსნელისა და ნივთიერების ნაწილაკების მოლეკულური კინეტიკური მოძრაობა. ცნობილია, რომ რაც უფრო დიდია მისი მოცულობა, მით უფრო მცირეა მოძრავი მოლეკულის კინეტიკური ენერგია (ცხრილი 13.2).
აინშტაინის განტოლების გამოყენებით შეგიძლიათ მარტივად განსაზღვროთ ნივთიერების 1 მოლის მასა, თუ იცით D, T,η და რ. (13.1) განტოლებიდან შეგვიძლია განვსაზღვროთ r:
სად რ- უნივერსალური აირის მუდმივი, 8,3 (ჯ/მოლ-K); ნ აავოგადროს მუდმივი.
ცხრილი 13.2.ზოგიერთი ნივთიერების დიფუზიის კოეფიციენტი
როდესაც სისტემა გამოყოფილია სისტემის სხვა ნაწილებისგან დანაყოფით, რომელიც არის გამტარი ერთი კომპონენტისთვის (მაგალითად, წყალი) და გაუვალი მეორისთვის (მაგალითად, ხსნადი), დიფუზია ხდება ცალმხრივი (ოსმოზი). მემბრანის ზედაპირის ერთეულზე ოსმოსის გამომწვევ ძალას ე.წ ოსმოსური წნევა.ნახევრად გამტარი ტიხრების (მემბრანების) როლი შეიძლება შეასრულოს ადამიანის, ცხოველური და მცენარეული ქსოვილებით (შარდის ბუშტი, ნაწლავის კედლები, უჯრედის მემბრანა და ა.შ.). კოლოიდური ხსნარებისთვის ოსმოსური წნევა უფრო დაბალია, ვიდრე ნამდვილ ხსნარებში. დიფუზიის პროცესს თან ახლავს პოტენციური სხვაობის გაჩენა სხვადასხვა იონის მობილურობის და კონცენტრაციის გრადიენტის (მემბრანული პოტენციალის) წარმოქმნის შედეგად.
დანალექი.ნაწილაკების განაწილებაზე გავლენას ახდენს არა მხოლოდ დიფუზია, არამედ გრავიტაციული ველიც. კოლოიდური სისტემის კინეტიკური მდგრადობა დამოკიდებულია ორი ფაქტორის მოქმედებაზე, რომლებიც მიმართულია ურთიერთსაპირისპირო მიმართულებით: მიზიდულობის ძალა, რომლის გავლენითაც ნაწილაკები წყდება და ძალა, რომლის დროსაც ნაწილაკები მიდრეკილნი არიან გაფანტონ მთელ მოცულობაში და წინააღმდეგობა გაუწიეთ დასახლებას.
კოლოიდური ხსნარების ოპტიკური თვისებები. სინათლის გაფანტვა. დ.რეილის განტოლება.კოლოიდური და ჭეშმარიტი ხსნარების გარჩევა ერთი შეხედვით შეუძლებელია. კარგად მომზადებული სოლი არის თითქმის სუფთა გამჭვირვალე სითხე. მისი მიკროჰეტეროგენურობა შეიძლება გამოვლინდეს სპეციალური მეთოდების გამოყენებით. თუ გაუნათებელ ადგილას მდებარე სოლი ანათებს ვიწრო სხივით, მაშინ გვერდიდან დათვალიერებისას ჩანს მსუბუქი კონუსი, რომლის მწვერვალი მდებარეობს იმ წერტილში, სადაც სხივი შედის არაერთგვაროვან სივრცეში. ეს არის ეგრეთ წოდებული ტინდალის კონუსი - კოლოიდების ერთგვარი მოღრუბლული სიკაშკაშე, რომელიც შეინიშნება გვერდითი განათების ქვეშ, ე.წ. ფარადეი-ტინდალის ეფექტი.
კოლოიდებისთვის დამახასიათებელი ამ ფენომენის მიზეზი ის არის, რომ კოლოიდური ნაწილაკების ზომა სინათლის ტალღის სიგრძის ნახევარზე ნაკლებია და შეინიშნება სინათლის დიფრაქცია; გაფანტვის შედეგად ნაწილაკები ანათებენ, გადაიქცევა სინათლის დამოუკიდებელ წყაროდ და სხივი ხილული ხდება.
სინათლის გაფანტვის თეორია შეიმუშავა რეილიმ 1871 წელს, რომელმაც გამოიტანა სფერული ნაწილაკებისთვის განტოლება, რომელიც აკავშირებს შემთხვევის სინათლის ინტენსივობას (I 0) სისტემის ერთეულ მოცულობით მიმოფანტული სინათლის ინტენსივობასთან (I p).
სად მე, მე 0- გაფანტული და დაცემის სინათლის ინტენსივობა, W/m2; kp - რეილის მუდმივა, მუდმივი, რომელიც დამოკიდებულია დისპერსიული ფაზის და დისპერსიული გარემოს ნივთიერებების რეფრაქციულ მაჩვენებლებზე, m -3; ერთად ვ- ხსნარის ნაწილაკების კონცენტრაცია, მოლ/ლ; λ - დაცემის სინათლის ტალღის სიგრძე, m; რ- ნაწილაკების რადიუსი, მ.
13.3. კოლოიდური ნაწილაკების სტრუქტურის მიცელარული თეორია
მიცელები ქმნიან ხსნარის დისპერსიულ ფაზას, ხოლო უჯრედშორისი სითხე ქმნის დისპერსიულ გარემოს, რომელიც მოიცავს გამხსნელს, ელექტროლიტის იონებს და არაელექტროლიტური მოლეკულებს. მიცელი შედგება ელექტრულად ნეიტრალური აგრეგატისა და იონური ნაწილაკისგან. კოლოიდური ნაწილაკების მასა კონცენტრირებულია ძირითადად აგრეგატში. აგრეგატს შეიძლება ჰქონდეს როგორც ამორფული, ასევე კრისტალური სტრუქტურა. პანეთ-ფაჯანსის წესის მიხედვით, იონები, რომლებიც აგრეგატის ბროლის გისოსის ნაწილია (ან არის მასთან იზომორფული), შეუქცევადად შეიწოვება აგრეგატზე, აგრეგატის ატომებთან ძლიერი ბმების წარმოქმნით. ამის მაჩვენებელია ამ ნაერთების უხსნადობა. მათ ეძახიან პოტენციალის განმსაზღვრელი იონები.აგრეგატი იძენს მუხტს იონების შერჩევითი ადსორბციის ან ზედაპირული მოლეკულების იონიზაციის შედეგად. ასე რომ, აგრეგატი და პოტენციალის განმსაზღვრელი იონები ქმნიან მიცელის ბირთვს და საპირისპირო ნიშნის ჯგუფურ იონებს - კონტრაიონებს - ბირთვის გარშემო. აგრეგატი მიკელის იონურ ნაწილთან ერთად ქმნის ორმაგ ელექტრულ ფენას (ადსორბციული ფენა). აგრეგატს ადსორბციულ ფენასთან ერთად გრანულა ეწოდება. გრანულის მუხტი უდრის კონტრ იონებისა და პოტენციალის განმსაზღვრელი იონების მუხტების ჯამს. იონური
მიკელის ნაწილი შედგება ორი შრისგან: ადსორბციული და დიფუზური. ამით სრულდება ელექტრულად ნეიტრალური მიკელის ფორმირება, რომელიც წარმოადგენს კოლოიდური ხსნარის საფუძველს. მიცელი გამოსახულია როგორც კოლოიდური ქიმიური ფორმულა.
მოდით განვიხილოთ ჰიდროზოლის მიცელების სტრუქტურა ბარიუმის სულფატის კოლოიდური ხსნარის წარმოქმნის მაგალითის გამოყენებით BaCl 2-ის ჭარბის პირობებში:
მცირედ ხსნადი ბარიუმის სულფატი ქმნის კრისტალურ აგრეგატს, რომელიც შედგება მ BaSO 4 მოლეკულები. ადსორბირებულია დანადგარის ზედაპირზე ნ Ba 2+ იონები. ბირთვის ზედაპირთან ასოცირდება 2(n -x)ქლორიდის იონები C1 - . დარჩენილი კონტრიონები (2x) განლაგებულია დიფუზურ ფენაში:
ნატრიუმის სულფატის ჭარბი რაოდენობით მიღებული ბარიუმის სულფატის სოლ მიცელის სტრუქტურა იწერება:
ზემოაღნიშნული მონაცემებიდან გამომდინარეობს, რომ კოლოიდური ნაწილაკების მუხტის ნიშანი დამოკიდებულია კოლოიდური ხსნარის მიღების პირობებზე.
13.4. ელექტროკინეტიკური პოტენციალი
კოლოიდური ნაწილაკები
ზეტა-(ζ )-პოტენციალი.ζ-პოტენციალის მუხტის სიდიდე განსაზღვრავს გრანულის მუხტს. იგი განისაზღვრება პოტენციალის განმსაზღვრელი იონების მუხტების ჯამის სხვაობით და ადსორბციულ ფენაში მდებარე კონტრიონების მუხტებში. ის მცირდება ადსორბციულ ფენაში კონტრ იონების რაოდენობის მატებასთან ერთად და შეიძლება გახდეს ნულის ტოლი, თუ კონტრიონების მუხტი ბირთვის მუხტის ტოლია. ნაწილაკი იზოელექტრულ მდგომარეობაში იქნება. ζ-პოტენციალის მნიშვნელობით შეიძლება ვიმსჯელოთ დისპერსიული სისტემის სტაბილურობაზე, მის სტრუქტურასა და ელექტროკინეტიკური თვისებების შესახებ.
სხეულის სხვადასხვა უჯრედების ζ პოტენციალი განსხვავდება. ცოცხალი პროტოპლაზმა უარყოფითად არის დამუხტული. pH 7.4-ზე ერითროციტების ζ-პოტენციალის მნიშვნელობა არის -7-დან -22 მვ-მდე, ადამიანებში -16.3 მვ. მონოციტებში ის დაახლოებით 2-ჯერ ნაკლებია. ელექტროკინეტიკური პოტენციალი გამოითვლება ელექტროფორეზის დროს დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების მოძრაობის სიჩქარის განსაზღვრით.
ნაწილაკების ელექტროფორეზული მობილურობა დამოკიდებულია რამდენიმე რაოდენობაზე და გამოითვლება ჰელმჰოლც-სმოლუჩოვსკის განტოლების გამოყენებით:
სად და ეფ- ელექტროფორეზული მობილურობა (ელექტროფორეზის სიჩქარე), მ/წმ; ε არის ხსნარის ფარდობითი დიელექტრიკული მუდმივი; ε 0 - ელექტრული მუდმივი, 8.9 10 -12 A s/W m; Δφ - პოტენციური განსხვავება გარე დენის წყაროდან, V; ζ - ელექტროკინეტიკური პოტენციალი, V; η - დისპერსიული საშუალების სიბლანტე, N s/m 2; ლ- მანძილი ელექტროდებს შორის, მ; კ ფ- კოეფიციენტი, რომლის მნიშვნელობა დამოკიდებულია კოლოიდური ნაწილაკების ფორმაზე.
13.5. ელექტროკინეტიკური ფენომენები.
ელექტროფორეზი. ელექტროფორეზი
სამედიცინო და ბიოლოგიურ კვლევებში
ელექტროკინეტიკური ფენომენები ასახავს ურთიერთობას, რომელიც არსებობს დისპერსიული სისტემის ფაზების მოძრაობას ერთმანეთთან შედარებით და ამ ფაზებს შორის ინტერფეისის ელექტრულ თვისებებს შორის. არსებობს ელექტროკინეტიკური ფენომენის ოთხი ტიპი - ელექტროფორეზი, ელექტროოსმოზი, ნაკადის პოტენციალი (ნაკადი) და დალექვის პოტენციალი.ელექტროკინეტიკური ფენომენები აღმოაჩინა ფ.ფ. რეისი. მან სველ თიხის ნაჭერში რამდენიმე მანძილზე ჩაყარა ორი მინის მილი, ჩაასხა მათში კვარცის ქვიშა, დაასხა წყალი იმავე დონეზე და დაწია ელექტროდები (სურ. 13.1).
პირდაპირი დენის გავლისას რეისმა აღმოაჩინა, რომ ანოდის სივრცეში ქვიშის ფენის ზემოთ წყალი თიხის ნაწილაკების სუსპენზიის გამოჩენის გამო ხდება მოღრუბლული, ამავდროულად მცირდება წყლის დონე მუხლში; კათოდური მილში წყალი რჩება გამჭვირვალე, მაგრამ მისი დონე იზრდება. ექსპერიმენტის შედეგებიდან გამომდინარე, შეგვიძლია დავასკვნათ: დადებითი ელექტროდისკენ მოძრავი თიხის ნაწილაკები უარყოფითად არის დამუხტული, ხოლო წყლის მიმდებარე ფენა დადებითად არის დამუხტული, რადგან ის მოძრაობს უარყოფითი პოლუსისკენ.
ბრინჯი. 13.1.დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების მოძრაობის ელექტროკინეტიკური ფენომენები
დისპერსიულ სისტემაში
დისპერსიული ფაზის დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობის ფენომენს ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ დისპერსიული საშუალების ნაწილაკებთან მიმართებაში ელექტროფორეზი ეწოდება. სითხის გადაადგილების ფენომენი მყარ ფაზასთან შედარებით ფოროვანი მყარის (მემბრანის) მეშვეობით ეწოდება ელექტროოსმოზი.აღწერილი ექსპერიმენტის პირობებში ერთდროულად დაფიქსირდა ორი ელექტროკინეტიკური ფენომენი - ელექტროფორეზი და ელექტროოსმოზი. კოლოიდური ნაწილაკების მოძრაობა ელექტრულ ველში აშკარა მტკიცებულებაა იმისა, რომ კოლოიდური ნაწილაკები ატარებენ მუხტს მათ ზედაპირზე.
კოლოიდური ნაწილაკი, მიცელი, შეიძლება ჩაითვალოს უზარმაზარ კომპლექსურ იონად. კოლოიდური ხსნარი გადის ელექტროლიზს პირდაპირი დენის გავლენით, კოლოიდური ნაწილაკები გადადის ანოდში ან კათოდში (დამოკიდებულია კოლოიდური ნაწილაკების მუხტზე). ამრიგად, ელექტროფორეზი არის უაღრესად დისპერსიული სისტემის ელექტროლიზი.
მოგვიანებით აღმოაჩინეს ორი ფენომენი, რომლებიც ეწინააღმდეგებოდა ელექტროფორეზისა და ელექტროოსმოზს. დორნმა აღმოაჩინა, რომ როდესაც ნებისმიერი ნაწილაკი წყდება სითხეში, მაგალითად ქვიშა წყალში, ემფ წარმოიქმნება 2 ელექტროდს შორის, რომლებიც ჩასმულია თხევადი სვეტის სხვადასხვა ადგილას, ე.წ. დალექვის პოტენციალი (დორნის ეფექტი).
როდესაც სითხე იძულებით გადადის ფოროვან დანაყოფში, რომლის ორივე მხარეს არის ელექტროდები, ასევე ჩნდება EMF - ნაკადის (პერკოლაციის) პოტენციალი.
კოლოიდური ნაწილაკი მოძრაობს სიდიდის პროპორციული სიჩქარითζ - პოტენციალი.თუ სისტემა შეიცავს რთულ ნარევს, მაშინ მისი შესწავლა და გამოყოფა შესაძლებელია ელექტროფორეზის მეთოდით, ნაწილაკების ელექტროფორეზული მობილურობის საფუძველზე. ეს ფართოდ გამოიყენება ბიოსამედიცინო კვლევებში მაკრო და მიკრო ელექტროფორეზის სახით.
შექმნილი ელექტრული ველი იწვევს დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების მოძრაობას ζ-პოტენციალის მნიშვნელობის პროპორციული სიჩქარით, რაც შეიძლება დაფიქსირდეს ტესტის ხსნარსა და ბუფერს შორის ინტერფეისის გადაადგილებით ოპტიკური მოწყობილობების გამოყენებით. შედეგად, ნარევი იყოფა რამდენიმე ფრაქციებად. ჩაწერისას მიიღება მრუდი რამდენიმე მწვერვალით, მწვერვალის სიმაღლე თითოეული ფრაქციის შემცველობის რაოდენობრივი მაჩვენებელია. ეს მეთოდი შესაძლებელს ხდის სისხლის პლაზმის ცილების ცალკეული ფრაქციების გამოყოფას და შესწავლას. ყველა ადამიანის სისხლის პლაზმის ელექტროფეროგრამები ჩვეულებრივ ერთნაირია. პათოლოგიაში, მათ აქვთ დამახასიათებელი გარეგნობა თითოეული დაავადებისთვის. ისინი გამოიყენება დაავადების დიაგნოსტიკისა და მკურნალობისთვის. ელექტროფორეზი გამოიყენება ამინომჟავების, ანტიბიოტიკების, ფერმენტების, ანტისხეულების და ა.შ. მიკროელექტროფორეზი გულისხმობს ნაწილაკების მოძრაობის სიჩქარის განსაზღვრას მიკროსკოპის ქვეშ; ელექტროფორეზი - ქაღალდზე. ელექტროფორეზის ფენომენი ხდება ლეიკოციტების ანთებით კერაში მიგრაციის დროს. სამკურნალო მეთოდებად ამჟამად მუშავდება და დანერგილია იმუნოელექტროფორეზი, დისკის ელექტროფორეზი, იზოტაქოფორეზი და სხვა, რომლებიც წყვეტენ როგორც მოსამზადებელი, ისე ანალიტიკური ხასიათის მრავალ სამედიცინო და ბიოლოგიურ პრობლემას.
13.6. კოლოიდური ხსნარების სტაბილურობა. ლიოსოლების დანალექი, აგრეგაცია და კონდენსაციის სტაბილურობა. ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ მდგრადობაზე
კოლოიდური სისტემების სტაბილურობის საკითხი ძალიან მნიშვნელოვანი საკითხია, რომელიც პირდაპირ ეხება მათ არსებობას. ნალექის სტაბილურობა- დისპერსიული სისტემის ნაწილაკების წინააღმდეგობა გრავიტაციის გავლენის ქვეშ დაბინძურებისადმი.
პესკოვმა გააცნო აგრეგატიული და კინეტიკური სტაბილურობის კონცეფცია. კინეტიკური სტაბილურობა- კოლოიდური სისტემის დისპერსიული ფაზის უნარი იყოს შეჩერებული, არ დალექოს და დაუპირისპირდეს მიზიდულობის ძალებს. მაღალი დისპერსიული სისტემები კინეტიკურად სტაბილურია.
ქვეშ აგრეგატიული სტაბილურობათქვენ უნდა გესმოდეთ დისპერსიული სისტემის უნარი შეინარჩუნოს დისპერსიის საწყისი ხარისხი. ეს შესაძლებელია მხოლოდ სტაბილიზატორით. აგრეგატური სტაბილურობის დარღვევის შედეგია კინეტიკური არასტაბილურობა,
რადგან თავდაპირველი ნაწილაკებისგან წარმოქმნილი აგრეგატები გამოთავისუფლდებიან გრავიტაციის გავლენის ქვეშ (დადნება ან ცურავს).
აგრეგატიური და კინეტიკური სტაბილურობა ურთიერთკავშირშია. რაც უფრო დიდია სისტემის აგრეგაციული სტაბილურობა, მით მეტია მისი კინეტიკური სტაბილურობა. სტაბილურობა განისაზღვრება გრავიტაციასა და ბრაუნის მოძრაობას შორის ბრძოლის შედეგით. ეს არის მაგალითი ერთიანობისა და წინააღმდეგობათა ბრძოლის კანონის გამოვლინებისა. სისტემების მდგრადობის განმსაზღვრელი ფაქტორები: ბრაუნის მოძრაობა, დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების დისპერსია, დისპერსიული საშუალების სიბლანტე და იონური შემადგენლობა და ა.შ.
კოლოიდური გადაწყვეტილებების სტაბილურობის ფაქტორები: კოლოიდური ნაწილაკების ელექტრული მუხტის არსებობა.ნაწილაკები ერთნაირ მუხტს ატარებენ, ამიტომ, როდესაც ისინი ხვდებიან, ნაწილაკები მოგერიდებათ; დიფუზური ფენის იონების ხსნარის (ჰიდრატაციის) უნარი.რაც უფრო ჰიდრატირებულია იონები დიფუზურ ფენაში, რაც უფრო სქელია მთლიანი დამატენიანებელი გარსი, მით უფრო სტაბილურია სისტემა. ხსნარის ფენების ელასტიური ძალები ახდენენ სოლიდურ ზემოქმედებას გაფანტულ ნაწილაკებზე და ხელს უშლიან მათ ერთმანეთთან მიახლოებას; სისტემების ადსორბციული სტრუქტურის თვისებები.მესამე ფაქტორი დაკავშირებულია დისპერსიული სისტემების ადსორბციულ თვისებებთან. დისპერსიული ფაზის განვითარებულ ზედაპირზე სურფაქტანტების (სურფაქტანტების) და მაღალი მოლეკულური წონის ნაერთების (HMCs) მოლეკულები ადვილად შეიწოვება. მოლეკულების დიდი ზომები, რომლებიც ატარებენ საკუთარ ხსნარულ ფენებს, ქმნიან ნაწილაკების ზედაპირზე მნიშვნელოვანი მასშტაბის და სიმკვრივის ადსორბციულ-გახსნის ფენებს. ასეთი სისტემები სტაბილურობით ახლოსაა ლიოფილურ სისტემებთან. ყველა ამ ფენას აქვს გარკვეული სტრუქტურა, შექმნილია P.A. რებინდერი არის სტრუქტურულ-მექანიკური ბარიერი დისპერსიული ნაწილაკების კონვერგენციისთვის.
13.7. SOLS-ის კოაგულაცია. კოაგულაციის წესები. კოაგულაციის კინეტიკა
SOLS არის თერმოდინამიკურად არასტაბილური სისტემები. სოლის დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები ამცირებენ თავისუფალი ზედაპირის ენერგიას კოლოიდური ნაწილაკების სპეციფიკური ზედაპირის შემცირების გამო, რაც ხდება მათი შერწყმისას. კოლოიდური ნაწილაკების უფრო დიდ აგრეგატებში გაერთიანების და საბოლოოდ მათი დალექვის პროცესი ე.წ. კოაგულაცია.
კოაგულაციას იწვევს სხვადასხვა ფაქტორი: მექანიკური მოქმედება, ტემპერატურის ცვლილებები (დუღილი და გაყინვა), რადიაცია
ცია, უცხო ნივთიერებები, განსაკუთრებით ელექტროლიტები, დრო (დაბერება), დისპერსიული ფაზის კონცენტრაცია.
ყველაზე შესწავლილი პროცესია ელექტროლიტებით ხსნარების შედედება. ელექტროლიტებით ხსნარების შედედების შემდეგი წესები არსებობს.
1. ყველა ელექტროლიტს შეუძლია გამოიწვიოს ლიოფობიური სოლის კოაგულაცია. კოაგულაციური ეფექტი (P) გააჩნია იონებს, რომლებსაც აქვთ გრანულის მუხტის საპირისპირო მუხტი (პოტენციალის განმსაზღვრელი იონები) და იგივე ნიშანი, რაც კონტრ იონებს. (ჰარდიის წესი).დადებითად დამუხტული სოლის კოაგულაცია გამოწვეულია ანიონებით.
2. იონების კოაგულაციის უნარი (P) დამოკიდებულია მათი მუხტის სიდიდეზე. რაც უფრო მაღალია იონის მუხტი, მით უფრო მაღალია მისი კოაგულაციის ეფექტი (შულზეს წესი): PA1 3+> PCA 2+> PK+.
შესაბამისად, კოაგულაციის ზღურბლზე შეგვიძლია დავწეროთ:
იმათ. რაც უფრო დაბალია იონის მუხტი, მით უფრო მაღალია კონცენტრაციის კოაგულაცია.
3. ერთი და იგივე მუხტის იონებისთვის კოაგულაციის უნარი დამოკიდებულია გამხსნელი იონის რადიუსზე (r): რაც უფრო დიდია რადიუსი, მით უფრო დიდია მისი შედედების ეფექტი:
4. თითოეულ ელექტროლიტს ახასიათებს კოლოიდური ხსნარის შედედების პროცესის ზღვრული კონცენტრაცია (კოაგულაციის ბარიერი), ე.ი. ყველაზე მცირე კონცენტრაცია, გამოხატული მილიმოლებით, რომელიც უნდა დაემატოს ერთ ლიტრ კოლოიდურ ხსნარს, რათა გამოიწვიოს მისი კოაგულაცია. კოაგულაციის ზღურბლი ან ზღვრული კონცენტრაცია აღინიშნება C. კოაგულაციის ბარიერი არის ხსნარის სტაბილურობის შედარებითი მახასიათებელი მოცემულ ელექტროლიტთან მიმართებაში და არის კოაგულაციის უნარის ურთიერთმიმართება:
5. ორგანული იონების კოაგულაციური ეფექტი უფრო მეტია, ვიდრე არაორგანული იონების; ბევრი ლიოფობიური სოლის კოაგულაცია უფრო ადრე ხდება,
ასე მიიღწევა მათი იზოელექტრული მდგომარეობა, საიდანაც იწყება აშკარა კოაგულაცია. ამ მოქმედებას ე.წ კრიტიკული.მისი ღირებულებაა +30 მვ.
კოაგულაციის პროცესი თითოეული დისპერსიული სისტემისთვის ხდება გარკვეული სიჩქარით. კოაგულაციის სიჩქარის დამოკიდებულება ელექტროლიტ-კოაგულატორის კონცენტრაციაზე ნაჩვენებია ნახ. 13.2.
ბრინჯი. 13.2.კოაგულაციის სიჩქარის დამოკიდებულება ელექტროლიტების კონცენტრაციაზე.
განმარტებები ტექსტში
გამოვლენილია 3 სფერო და A&B-ის ორი დამახასიათებელი წერტილი. OA ხაზით შემოზღუდულ ფართობს (კონცენტრაციის ღერძის გასწვრივ) ეწოდება ლატენტური კოაგულაციის არე. აქ კოაგულაციის მაჩვენებელი პრაქტიკულად ნულის ტოლია. ეს არის sol სტაბილურობის ზონა. A და B წერტილებს შორის არის ნელი კოაგულაციის არე, რომელშიც კოაგულაციის სიჩქარე დამოკიდებულია ელექტროლიტის კონცენტრაციაზე. წერტილი A შეესაბამება ელექტროლიტების ყველაზე დაბალ კონცენტრაციას, რომლითაც იწყება აშკარა კოაგულაცია (კოაგულაციის ბარიერი) და აქვს კრიტიკული მნიშვნელობა. ეს ეტაპი შეიძლება ვიმსჯელოთ გარეგანი ნიშნებით: ფერის ცვლილება, სიმღვრივის გამოჩენა. კოლოიდური სისტემა მთლიანად განადგურებულია: დისპერსიული ფაზის ნივთიერება გამოიყოფა ნალექში ე.წ. შედედება. B წერტილში იწყება სწრაფი კოაგულაცია, ანუ ნაწილაკების ყველა შეჯახება ეფექტურია და არ არის დამოკიდებული ელექტროლიტების კონცენტრაციაზე. B წერტილში ζ-პოტენციალი არის 0. კოლოიდური ხსნარის კოაგულაციისთვის საჭირო ნივთიერების რაოდენობა დამოკიდებულია იმაზე, დაემატება ელექტროლიტი დაუყოვნებლივ თუ თანდათანობით, მცირე ნაწილებში. შეიმჩნევა, რომ ამ უკანასკნელ შემთხვევაში მეტი ნივთიერება უნდა დაემატოს, რათა გამოიწვიოს იგივე კოაგულაციის ფენომენი. ეს ფენომენი გამოიყენება წამლის დოზირებაში.
თუ თქვენ შეაერთებთ ორ კოლოიდურ ხსნარს საპირისპირო მუხტით, ისინი სწრაფად კოაგულირდებიან. პროცესი ელექტროსტატიკური ხასიათისაა. იგი გამოიყენება სამრეწველო და ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად. წყალმომარაგების დროს წყალს ქვიშის ფილტრების წინ უმატებენ ალუმინის სულფატს ან რკინის (III) ქლორიდს. მათი ჰიდროლიზის დროს წარმოიქმნება ლითონის ჰიდროქსიდების დადებითად დამუხტული სოლები, რომლებიც იწვევენ მიკროფლორის, ნიადაგის და ორგანული მინარევების უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების შედედებას.
ბიოლოგიურ სისტემებში კოაგულაციის ფენომენები ძალიან მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ. მთელი სისხლი ემულსიია. სისხლის წარმოქმნილი ელემენტები არის დისპერსიული ფაზა, პლაზმა არის დისპერსიული საშუალება. პლაზმა უფრო დაზარალებული სისტემაა. დისპერსიული ფაზა: ცილები, ფერმენტები, ჰორმონები. სისხლში მოქმედებს სისხლის შედედების სისტემა და შედედების საწინააღმდეგო სისტემა. პირველს უზრუნველყოფს თრომბინი, რომელიც მოქმედებს ფიბრინოგენზე და იწვევს ფიბრინის ძაფების (სისხლის შედედების) წარმოქმნას. სისხლის წითელი უჯრედები ილექება გარკვეული სიჩქარით (ESR). კოაგულაციის პროცესი უზრუნველყოფს სისხლის მინიმალურ დაკარგვას და სისხლის კოლტების წარმოქმნას სისხლის მიმოქცევის სისტემაში. პათოლოგიაში, სისხლის წითელი უჯრედები შთანთქავს გამა გლობულინების და ფიბრინოგენების დიდ მოლეკულებს და ESR იზრდება. სისხლის შედედების ძირითადი ანტიკოაგულანტი ჰეპარინია. კლინიკებში გამოიყენება კოაგულოგრამები - ტესტების ნაკრები სისხლის კოაგულაციისა და ანტიკოაგულაციური უნარის შესახებ (პროთრომბინის შემცველობა, პლაზმის რეკალციფიკაციის დრო, ჰეპარინის ტოლერანტობა, ფიბრინოგენის საერთო რაოდენობა და ა. . მისი შენარჩუნებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული სისხლის შედედება. Ca 2+ იონები ამოღებულია ნატრიუმის ნიტრატით ნალექის მისაღებად, რაც ზრდის კოაგულაციას. გამოიყენება ანტიკოაგულანტი, ჰეპარინი და დიკუმარინი. გულ-სისხლძარღვთა სისტემის ელემენტების ენდოპროთეტიკისთვის გამოყენებულ პოლიმერებს უნდა ჰქონდეთ ანტითრომბოგენური ან თრომბორეზისტენტული თვისებები.
13.8. კოლოიდური სისტემების სტაბილიზაცია (კოლოიდური ხსნარების დაცვა)
კოლოიდური ხსნარების სტაბილიზაცია ელექტროლიტებთან მიმართებაში დამატებითი ადსორბციული ფენების შექმნით კოლოიდური ნაწილაკების ზედაპირზე გაზრდილი სტრუქტურული და მექანიკური თვისებებით, მცირე რაოდენობით მაღალი ხსნარის დამატებით.
კომოლეკულურ ნაერთებს (ჟელატინი, ნატრიუმის კაზეინატი, კვერცხის ალბუმინი და სხვ.) ე.წ კოლოიდური დაცვა.დაცული სოლები ძალიან მდგრადია ელექტროლიტების მიმართ. დაცული სოლი იძენს ადსორბირებული პოლიმერის ყველა თვისებას. დისპერსირებული სისტემა ხდება ლიოფილური და, შესაბამისად, სტაბილური. სპირალის ან სურფაქტანტის დამცავი ეფექტი ხასიათდება დამცავი ნომრით. დამცავი ნომერი უნდა გვესმოდეს, როგორც IUD-ის მინიმალური მასა (მილიგრამებში), რომელიც უნდა დაემატოს 10 მლ საცდელ ხსნარს, რათა დავიცვათ იგი კოაგულაციისგან, როდესაც სისტემაში შედის 1 მლ 10% ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარი. IUD ხსნარების დამცავი ეფექტის ხარისხი დამოკიდებულია: IUD-ის ბუნებაზე, დაცული ხსნარის ბუნებაზე, დისპერსიის ხარისხზე, საშუალების pH-ზე და მინარევებისაგან.
ორგანიზმში კოლოიდური დაცვის ფენომენი ძალიან მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მთელ რიგ ფიზიოლოგიურ პროცესებში. სხვადასხვა ცილებს, პოლისაქარიდებს და პეპტიდებს აქვთ დამცავი ეფექტი ორგანიზმში. ისინი ადსორბირებენ Ca-ს სხეულის ისეთი ჰიდროფობიური სისტემების კოლოიდურ ნაწილაკებზე, როგორიცაა კარბონატები და კალციუმის ფოსფატები, აქცევს მათ სტაბილურ მდგომარეობაში. დაცული ხსნარის მაგალითებია სისხლი და შარდი. თუ 1 ლიტრ შარდს აორთქლდებით, მიღებულ ნალექს შეაგროვებთ და შემდეგ ეცდებით წყალში გახსნას, მაშინ დაგჭირდებათ 14 ლიტრი გამხსნელი. შესაბამისად, შარდი არის კოლოიდური ხსნარი, რომელშიც დისპერსიული ნაწილაკები დაცულია ალბუმინებით, მუცინებითა და სხვა ცილებით. შრატის ცილები ზრდის კალციუმის კარბონატის ხსნადობას თითქმის 5-ჯერ. რძეში კალციუმის ფოსფატის გაზრდილი შემცველობა გამოწვეულია ცილოვანი დაცვის გამო, რომელიც დაბერებასთან ერთად უარესდება.
ათეროსკლეროზის განვითარებაში მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ლეიცეტინ-ქოლესტერინის ბალანსი, როდესაც ის დარღვეულია, იცვლება ქოლესტერინის, ფოსფოლიპიდების და ცილების თანაფარდობა, რაც იწვევს სისხლძარღვების კედლებზე ქოლესტერინის დეპონირებას, რაც იწვევს ათეროკალცინოზს. დაცვაში დიდ როლს თამაშობს მსხვილმოლეკულური ცხიმ-ცილოვანი კომპონენტები. მეორეს მხრივ, სისხლის უნარი, შეინარჩუნოს ნახშირბადის და ჟანგბადის აირების მაღალი კონცენტრაცია გახსნილ მდგომარეობაში, ასევე განპირობებულია ცილების დამცავი ეფექტით. ამ შემთხვევაში ცილები ახვევენ გაზის მიკრობუშტუკებს და იცავს მათ ერთმანეთთან შეკვრისგან.
ნარკოტიკების წარმოებაში გამოყენებული კოლოიდური ნაწილაკების დაცვა.ხშირად საჭიროა სამკურნალო ნივთიერებების ორგანიზმში შეყვანა კოლოიდური მდგომარეობით, რათა თანაბრად გადანაწილდეს ორგანიზმში და შეიწოვოს. ამრიგად, გამოიყენება ვერცხლის, ვერცხლისწყლის, გოგირდის კოლოიდური ხსნარები, რომლებიც დაცულია ცილოვანი ნივთიერებებით.
როგორც წამლები (პროტარგოლი, კოლარგოლი, ლიზორჟინონი), ისინი არა მხოლოდ ხდება ელექტროლიტების მიმართ უგრძნობი, არამედ შეიძლება აორთქლდეს სიმშრალემდე. მშრალი ნარჩენი წყლით დამუშავების შემდეგ კვლავ იქცევა სოლად.
13.9. პეპტიზაცია
პეპტიზაცია -კოაგულაციის საპირისპირო პროცესი, კოაგულატის სოლში გადასვლის პროცესი. პეპტიზაცია ხდება მაშინ, როდესაც ნალექს ემატება ნივთიერებები (კოაგულაცია), რომლებიც ხელს უწყობენ ნალექის სოლში გადასვლას. მათ ეძახიან პეპტი ბადაგი.როგორც წესი, პეპტიზერები არის პოტენციური განმსაზღვრელი იონები. მაგალითად, რკინის (III) ჰიდროქსიდის ნალექი პეპტიზებულია რკინის (III) მარილებით. მაგრამ პეპტიზატორის როლი ასევე შეიძლება შეასრულოს გამხსნელმა (H 2 O). პეპტიზაციის პროცესი გამოწვეულია ადსორბციის ფენომენებით. პეპტიზატორი ხელს უწყობს ელექტრული ორმაგი შრის სტრუქტურის ფორმირებას და ზეტა პოტენციალის ფორმირებას.
შესაბამისად, პეპტიზაციის პროცესი ძირითადად განპირობებულია პოტენციალის განმსაზღვრელი იონების ადსორბციით და კონტრიონების დეზორბციით, რაც იწვევს დისპერსიული ნაწილაკების ζ პოტენციალის ზრდას და ხსნარების ხარისხის მატებას (ჰიდრატაციას), სოლვაციის წარმოქმნას. ნაწილაკების ირგვლივ გარსები, რომლებიც წარმოქმნიან სოლიდურ ეფექტს (ადსორბციული პეპტიზაცია).
გარდა ადსორბციისა, არსებობს ასევე დაშლის პეპტიზაცია.ეს ტიპი მოიცავს ყველაფერს, როდესაც პეპტიზაციის პროცესი დაკავშირებულია დისპერსიული ფაზის ზედაპირული მოლეკულების ქიმიურ რეაქციასთან. იგი შედგება ორი ფაზისგან: პეპტიზატორის წარმოქმნა შეყვანილი პეპტიზერის ელექტროლიტის ქიმიური რეაქციის შედეგად დაშლილ ნაწილაკთან; შედეგად მიღებული პეპტიზაციის აგენტის ადსორბცია დაშლილი ფაზის ზედაპირზე, რაც იწვევს მიკელების წარმოქმნას და ნალექების პეპტიზაციას. დაშლის პეპტიზაციის ტიპიური მაგალითია ლითონის ჰიდროქსიდების პეპტიზაცია მჟავებით.
ადსორბციის პეპტიზაციით მიღებული სოლების მაქსიმალური დისპერსია განისაზღვრება პირველადი ნაწილაკების დისპერსიის ხარისხით, რომლებიც ქმნიან ნალექების ფანტელებს. დაშლის პეპტიზაციის დროს ნაწილაკების ფრაგმენტაციის საზღვარმა შეიძლება დატოვოს კოლოიდური რეგიონი და მიაღწიოს დისპერსიის მოლეკულურ ხარისხს. პეპტიზაციის პროცესს დიდი მნიშვნელობა აქვს ცოცხალ ორგანიზმებში, რადგან უჯრედების კოლოიდები და ბიოლოგიური სითხეები მუდმივად ექვემდებარება ორგანიზმში ელექტროლიტების მოქმედებას.
მრავალი სარეცხი, მათ შორის სარეცხი საშუალებების მოქმედება ემყარება პეპტიზაციის ფენომენს. საპნის კოლოიდური იონი არის დიპოლური, ის შეიწოვება ჭუჭყის ნაწილაკებით, აძლევს მათ მუხტს და ხელს უწყობს მათ პეპტიზაციას. ჭუჭყიანი ხსნარის სახით ადვილად იშლება ზედაპირიდან.
13.10. გელები და ჟელეები. თიქსოტროპია. სინერეზი
ზოგიერთი ჰიდროფობიური კოლოიდების IUD- ებისა და სოლების ხსნარებს შეუძლიათ გარკვეული პირობებით განიცადონ ცვლილებები: სითხის დაკარგვა, გელაცია, ხსნარის გელაცია ხდება და იქმნება ჟელეები და გელები (ლათინური "გაყინული").
ჟელე (ლარი)- ეს არის მყარი, არათხევადი, სტრუქტურირებული სისტემები, რომლებიც წარმოიქმნება კოლოიდურ ნაწილაკებს ან პოლიმერულ მაკრომოლეკულებს შორის მოლეკულური ადჰეზიური ძალების მოქმედების შედეგად. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები იწვევს სივრცითი ბადის ჩარჩოს ფორმირებას; სივრცითი ბადის უჯრედები ივსება თხევადი ხსნარით, სითხეში გაჟღენთილი ღრუბლის მსგავსად. ჟელეს წარმოქმნა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც სპირალიდან მარილის გამოყოფა ან კოაგულაციის საწყისი ეტაპი, კოაგულაციის სტრუქტურის გაჩენა.
როდესაც ნარევი თბება 45 °C-მდე, ჟელატინის წყალხსნარი ხდება ერთგვაროვანი თხევადი გარემო. ოთახის ტემპერატურამდე გაციებისას ხსნარის სიბლანტე იზრდება, სისტემა კარგავს სითხეს, გამკვრივდება, ნახევრად მყარი მასის კონსისტენცია ინარჩუნებს ფორმას (შეიძლება დანით დაჭრა).
ნივთიერებების ბუნებიდან გამომდინარე, რომლებიც ქმნიან ჟელეს ან გელს, განასხვავებენ მათ: მყარი ნაწილაკებისგან აგებულები - მყიფე (შეუქცევადი); წარმოიქმნება მოქნილი მაკრომოლეკულებით - ელასტიური (შექცევადი). მყიფეები წარმოიქმნება კოლოიდური ნაწილაკებით (TiO 2, SiO 2). გამხმარი არის მყარი ქაფი დიდი სპეციფიკური ზედაპირის ფართობით. გამხმარი ჟელე არ შეშუპება, გაშრობა იწვევს შეუქცევად ცვლილებებს.
ელასტიური გელები წარმოიქმნება პოლიმერებით. გაშრობისას ისინი ადვილად დეფორმირდება და იკუმშება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება მშრალი პოლიმერი (პიროგელი), რომელიც ინარჩუნებს ელასტიურობას. მას შეუძლია შეშუპება შესაფერის გამხსნელში, პროცესი შექცევადია და შეიძლება მრავალჯერ განმეორდეს.
ჟელეებში სუსტი მოლეკულური ბმები შეიძლება განადგურდეს მექანიკურად (რხევით, ჩამოსხმით, ტემპერატურით). ბმის გაწყვეტა იწვევს სტრუქტურის განადგურებას, ნაწილაკები იძენენ უნარს
თერმული მოძრაობისთვის სისტემა თხევადდება და ხდება თხევადი. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, სტრუქტურა სპონტანურად აღდგება. ეს შეიძლება განმეორდეს ათობით ჯერ. ამ შექცევად ტრანსფორმაციას ე.წ თიქსოტროპია.ეს იზოთერმული ტრანსფორმაცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს დიაგრამით:
თიქსოტროპია შეინიშნება ჟელატინის სუსტ ხსნარებში, უჯრედის პროტოპლაზმაში. თიქსოტროპიის შექცევადობა მიუთითებს, რომ შესაბამის სისტემებში სტრუქტურირება განპირობებულია ინტერმოლეკულური (ვან დერ ვაალსის) ძალებით - კოაგულაციური-თიქსოტროპული სტრუქტურით.
გელები სხეულში არის ტვინი, კანი და თვალის კაკლი. სტრუქტურის კონდენსაცია-კრისტალიზაციის ტიპი ხასიათდება ქიმიური ხასიათის უფრო ძლიერი კავშირით. ამ შემთხვევაში ირღვევა თიქსოტროპული ცვლილებების შექცევადობა (სილიციუმის მჟავას გელი).
ჟელე არის სისტემის არათანაბარი მდგომარეობა, ფაზის გამოყოფის ნელა მიმდინარე პროცესისა და სისტემის წონასწორობის მდგომარეობამდე მიახლოების გარკვეული ეტაპი.პროცესი მოდის ჟელე ჩარჩოს თანდათანობით შეკუმშვამდე უფრო მკვრივ კომპაქტურ მასად მეორე მოძრავი თხევადი ფაზის დაჭერით, რომელიც მექანიკურად ინახება ჩარჩოს სივრცულ ბადეში. შენახვისას ჟელეების ზედაპირზე პირველად ჩნდება სითხის ცალკეული წვეთები, დროთა განმავლობაში ისინი მატულობენ და ერწყმის თხევადი ფაზის უწყვეტ მასას. ჟელეს გამოყოფის ამ სპონტანურ პროცესს სინერეზი ეწოდება. მყიფე ჟელეებისთვის, სინერეზი არის ნაწილაკების შეუქცევადი აგრეგაცია, მთელი სტრუქტურის დატკეპნა. IUD ჟელესთვის, ტემპერატურის გაზრდამ შეიძლება შეაჩეროს სინერეზი და დააბრუნოს ჟელე პირვანდელ მდგომარეობაში. შედედებული სისხლის შედედების გამოყოფა, პურის გამკვრივება და საკონდიტრო ნაწარმის გაჟღენთვა სინერეზის მაგალითებია. ახალგაზრდების ქსოვილები ელასტიურია, შეიცავს მეტ წყალს, ასაკთან ერთად იკარგება ელასტიურობა, ნაკლები წყალი - ეს სინერეზია.
13.11. კითხვები და დავალებები თვით-ტესტისთვის
გაკვეთილებისა და გამოცდებისთვის მომზადება
1. მიეცით დისპერსიული სისტემების, დისპერსიული ფაზის და დისპერსიული გარემოს ცნება.
2. როგორ არის კლასიფიცირებული დისპერსიული სისტემები დისპერსიული ფაზის და დისპერსიული გარემოს აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით? მიეცით სამედიცინო და ბიოლოგიური პროფილების მაგალითები.
3. როგორ არის კლასიფიცირებული დისპერსიული სისტემები მათში მოლეკულური ურთიერთქმედების სიძლიერის მიხედვით? მიეცით სამედიცინო და ბიოლოგიური პროფილების მაგალითები.
4. ხელოვნური თირკმლის აპარატის ძირითადი ნაწილია დიალიზატორი. რა არის უმარტივესი დიალიზის პრინციპი? რა მინარევები შეიძლება ამოიღონ სისხლიდან დიალიზით? რა ფაქტორები განსაზღვრავენ დიალიზის სიჩქარეს?
5. რა ხერხებით შეგიძლიათ განასხვავოთ დაბალი მოლეკულური წონის ნივთიერების ხსნარი და კოლოიდური ხსნარი? რა თვისებებზეა დაფუძნებული ეს მეთოდები?
6. რა გზებით შეგიძლიათ განასხვავოთ სოლი უხეშად გაფანტული სისტემისგან? რა თვისებებზეა დაფუძნებული ეს მეთოდები?
7. რა მეთოდები არსებობს კოლოიდური დისპერსიული სისტემების წარმოებისთვის? რით განსხვავდებიან ისინი ერთმანეთისგან?
8.რა ახასიათებს კოლოიდური დისპერსიული სისტემების მოლეკულურ-კინეტიკური და ოპტიკური თვისებები? რა განასხვავებს მათ ჭეშმარიტი გადაწყვეტილებებისა და უხეში სისტემებისგან?
9. მიეცით დისპერსიული სისტემების აგრეგაციული, კინეტიკური და კონდენსაციის მდგრადობის ცნება. ფაქტორები, რომლებიც განსაზღვრავენ სისტემების სტაბილურობას.
10. კოლოიდური დისპერსიული სისტემების ელექტროკინეტიკური თვისებების კავშირის ჩვენება.
11. რა ელექტროკინეტიკური მოვლენები შეინიშნება დისპერსიული ფაზის ნაწილაკების მექანიკური შერევისას: ა) დისპერსიულ გარემოსთან მიმართებაში; ბ) დისპერსიული ფაზის ნაწილაკებთან შედარებით?
12. ახსენით ქვემოთ ჩამოთვლილთაგან რომელ პრეპარატს მიეკუთვნება კოლოიდური ხსნარები: ა) წყალში ბარიუმის სულფატის პრეპარატი, რომელიც გამოიყენება რენტგენის კვლევისთვის კონტრასტული საშუალებად ნაწილაკების ზომით 10 -7 მ; ბ) ვერცხლის პრეპარატი წყალში - საყელო, რომელიც გამოიყენება ჩირქოვანი ჭრილობების დასამუშავებლად ნაწილაკების ზომით 10 -9 მ.
13. სოლის კოაგულაციის ცნება. ლიოფილური სოლის კოაგულაცია. რა არის კოაგულაციის გარეგანი ნიშნები? მიუთითეთ სოლის კოაგულაციის შესაძლო პროდუქტები.
14. სოლების კოაგულაციის გამომწვევი ფაქტორები. ელექტროლიტებით ხსნარების შედედების წესები. კოაგულაციის კინეტიკა. კოაგულაციის ბარიერი.
15. კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში მიკრო (Ca 2+)- და მაკრო (C 2 O 4 2-)-ელემენტების და მჟავა-ტუტოვანი ჰომეოსტაზის დარღვევის შედეგად თირკმელებში ხდება რეაქცია:
რა უხდება სოლს? მითითებულ იონებს შორის რომელს ექნება კოაგულაციური ეფექტი ამ სოლის ნაწილაკებისთვის: K +, Mg 2+, SO 4 2-, NO 3 -, PO 4 3-, Al 3+?
წარმოიქმნება კალციუმის ოქსალატის სოლი. დავწეროთ სოლის მიცელის ფორმულა
(13.3.).
ხსნარის გრანულის მუხტი დადებითია, რაც ნიშნავს, რომ შემდეგ იონებს ექნებათ კოაგულაციური ეფექტი (k) ამ სოლის ნაწილაკებისთვის: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3-, ჰარდის წესის მიხედვით. რაც უფრო მაღალია შედედების იონის მუხტი, მით უფრო ძლიერია მისი კოაგულაციის ეფექტი (შულზეს წესი). შულცის წესით, ეს ანიონები შეიძლება განლაგდეს შემდეგ რიგში: C-დან P0 4 3- > C-დან SO 4-მდე 2- > C-დან NO 3-მდე - . რაც უფრო დაბალია იონის მუხტი, მით უფრო მაღალია კონცენტრაციის კოაგულაცია. კოაგულაციის ბარიერი (p) არის ხსნარის სტაბილურობის ფარდობითი მახასიათებელი მოცემულ ელექტროლიტთან მიმართებაში და არის ორმხრივი
13.12. ტესტის ამოცანები
1. აირჩიეთ არასწორი განცხადება:
ა) კოლოიდური ხსნარების წარმოქმნის კონდენსაციის მეთოდებს მიეკუთვნება ORR, ჰიდროლიზი და გამხსნელების ჩანაცვლება;
ბ) კოლოიდური ხსნარების წარმოების დისპერსიულ მეთოდებს მიეკუთვნება მექანიკური, ულტრაბგერითი, პეპტირება;
გ) კოლოიდური სისტემების ოპტიკური თვისებები მოიცავს ოპალესცენციას, დიფრაქციას და ტინდალის ეფექტს;
დ) კოლოიდური სისტემების მოლეკულური კინეტიკური თვისებები მოიცავს ბრაუნის მოძრაობას, სინათლის გაფანტვას და ხსნარის ფერის ცვლილებას.
2. აირჩიეთ არასწორი განცხადება:
ა) ელექტროფორეზი არის დისპერსიული ფაზის მოძრაობა ელექტრულ ველში სტაციონარული დისპერსიული გარემოს მიმართ;
ბ) ელექტროოსმოზი არის მოძრაობა დისპერსიული გარემოს ელექტრულ ველში სტაციონარული დისპერსიული ფაზის მიმართ;
გ) თერაპიული იონებისა და მოლეკულების შემცველი სითხეების შეღწევას ელექტრული ველის გავლენით კაპილარული სისტემის მეშვეობით ელექტროდიალიზი ეწოდება;
დ) ელექტროფორეზი გამოიყენება ცილების, ნუკლეინის მჟავების და სისხლის უჯრედების გამოსაყოფად.
3. კოლოიდური ხსნარი, რომელმაც დაკარგა სითხე, არის:
ა) ემულსია;
ბ) ლარი;
გ) სოლ;
დ) შეჩერება.
4. სისხლის პლაზმა არის:
ა) სოლ;
ბ) ლარი;
გ) ჭეშმარიტი ამოხსნა;
დ) ემულსია.
5. ჰეტეროგენულ სისტემას, რომელიც შედგება დისპერსიული ფაზის მიკროკრისტალისგან, რომელიც გარშემორტყმულია გამხსნელი სტაბილიზატორის იონებით, ეწოდება:
ა) გრანულა;
ბ) ბირთვი;
გ) ერთეული;
დ) მიცელი.
6. მიცელის ფორმირებისას პოტენციალის განმსაზღვრელი იონები ადსორბირდება წესის მიხედვით:
ა) შულც-ჰარდი;
ბ) რებინდერი;
გ)პანეტა-ფაჯანზა;
დ) შილოვა.
7. მიცელის გრანულა არის აგრეგატი:
ა) ადსორბციულ ფენასთან ერთად;
ბ) დიფუზიური შრე;
გ) ადსორბციული და დიფუზიური შრეები;
დ) პოტენციალის განმსაზღვრელი იონები.
8. ინტერფეისის პოტენციალი არის პოტენციალი შორის:
ა) მყარი და თხევადი ფაზები;
ბ) ადსორბციული და დიფუზური ფენები მოცურების საზღვარზე;
გ) ბირთვი და კონტრიონები;
დ) პოტენციალის განმსაზღვრელი იონები და კონტრიონები.
9. წვრილი ფოროვანი მემბრანების უნარს, შეინარჩუნონ დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები და თავისუფლად გაიარონ იონები და მოლეკულები, ეწოდება:
), რომლებიც მთლიანად ან პრაქტიკულად შეურევია და არ რეაგირებენ ქიმიურად ერთმანეთზე. ნივთიერებებიდან პირველი ( დისპერსიული ფაზა) წვრილად გადანაწილებულია მეორეში ( დისპერსიული საშუალო). თუ რამდენიმე ფაზაა, მათი ფიზიკურად გამოყოფა შეიძლება (ცენტრიფუგა, ცალკე და ა.შ.).
როგორც წესი, დისპერსიული სისტემებია კოლოიდური ხსნარები, სოლები. დისპერსიული სისტემები ასევე მოიცავს მყარი დისპერსიული საშუალების შემთხვევას, რომელშიც განლაგებულია დისპერსიული ფაზა.
სისტემებს, რომლებსაც აქვთ თანაბარი ზომის დისპერსიული ფაზის ნაწილაკები, ეწოდება მონოდისპერსული, ხოლო სისტემებს, რომლებსაც აქვთ არათანაბარი ზომის ნაწილაკები - პოლიდისპერსი. როგორც წესი, ჩვენს გარშემო არსებული რეალური სისტემები პოლიდისპერსიულია.
ნაწილაკების ზომის მიხედვით, თავისუფლად დისპერსიული სისტემები იყოფა:
ულტრამიკრობეროგენულ სისტემებს ასევე უწოდებენ კოლოიდურ ან სოლს. დისპერსიული საშუალების ბუნებიდან გამომდინარე, ხსნარები იყოფა მყარ ხსნად, აეროზოლებად (სოლიები აირისებური დისპერსიული გარემოთი) და ლიოსოლებად (სოლიები თხევადი დისპერსიული გარემოთი). მიკრორეტეროგენული სისტემები მოიცავს სუსპენზიებს, ემულსიებს, ქაფებს და ფხვნილებს. ყველაზე გავრცელებული უხეში სისტემებია მყარი აირის სისტემები, როგორიცაა ქვიშა.
M.M. Dubinin-ის კლასიფიკაციის მიხედვით, თანმიმდევრულად დისპერსიული სისტემები (ფოროვანი სხეულები) იყოფა:
ფონდი ვიკიმედია. 2010 წელი.
ნახეთ, რა არის „დისპერსიული სისტემა“ სხვა ლექსიკონებში:
დისპერსიული სისტემა- დისპერსიული სისტემა: სისტემა, რომელიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან (სხეულებისგან), მათ შორის მაღალგანვითარებული ინტერფეისით. [Gost R 51109 97, მუხლი 5.6] წყარო ... ნორმატიული და ტექნიკური დოკუმენტაციის ტერმინთა ლექსიკონი-საცნობარო წიგნი
დისპერსიული სისტემა- სისტემა, რომელიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან (სხეულებისგან), მათ შორის მაღალგანვითარებული ინტერფეისით. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] თემები: სამრეწველო სისუფთავე, პირადი დამცავი მოწყობილობა... ტექნიკური მთარგმნელის გზამკვლევი
დისპერსიული სისტემა- – ჰეტეროგენული სისტემა, რომელიც შედგება ორი ან მეტი ფაზისგან, ხასიათდება მათ შორის მაღალგანვითარებული ინტერფეისით. ზოგადი ქიმია: სახელმძღვანელო / A. V. Zholnin ... ქიმიური ტერმინები
დისპერსიული სისტემა- ▲ მექანიკური ნარევი თხელი დისპერსიული სისტემა ჰეტეროგენული სისტემა, რომელშიც ერთი ფაზის ნაწილაკები (დისპერსიული) ნაწილდება მეორე ერთგვაროვან ფაზაში (დისპერსიული გარემო). ქაფი (ქაფის ნაჭრები). ქაფი. ქაფი, სია. ქაფი. ქაფიანი. ქაფი ... ... რუსული ენის იდეოგრაფიული ლექსიკონი
დისპერსიული სისტემა- dispersinė sistema statusas T sritis chemija apibrėžtis Sistema, susidedanti is dispersinės fazės ir dispersinės terpės (aplinkos). ატიტიკმენის: ინგლ. განაწილება სისტემა; დისპერსიული რუსი. დისპერსია; დისპერსიული სისტემა ryšiai: sinonimas – dispersija… Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
დისპერსიული სისტემა- dispersinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: ინგლ. განაწყენებული სისტემა Vok. ავრცელებს სისტემას, n rus. disperse system, n pranc. დისპერსიული სისტემა, მ … ფიზიკურ ტერმინალში
დისპერსიული სისტემა- ორი ან მეტი ფაზის ჰეტეროგენული სისტემა მათ შორის მაღალგანვითარებული ინტერფეისით. დისპერსიულ სისტემაში ერთი ფაზა მაინც (მას დისპერსიულს უწოდებენ) მცირე ნაწილაკების სახით შედის მეორეში... ... მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი
ფიზიკური და მექანიკური სისტემა, რომელიც შედგება დისპერსიული ფაზისა და დისპერსიული საშუალებისგან. არსებობს უხეში და ძლიერ დისპერსიული (კოლოიდური) სისტემები.
