Química. Sistemas dispersos – o que é isso? Sistemas dispersos: definição, classificação Um sistema disperso é formado pela mistura

Heterogêneo ou heterogêneo, é considerado um sistema que consiste em duas ou mais fases. Cada fase possui sua própria interface, que pode ser separada mecanicamente.

Um sistema heterogêneo consiste em uma fase dispersa (interna) e um meio disperso (externo) envolvendo as partículas da fase dispersa.

Os sistemas nos quais os líquidos são a fase externa são chamados de sistemas líquidos não homogêneos, e os sistemas nos quais os gases são a fase externa são chamados de sistemas de gases não homogêneos. Sistemas heterogêneos são freqüentemente chamados de sistemas dispersos.

Distinguem-se os seguintes: tipos de sistemas heterogêneos: suspensões, emulsões, espumas, poeiras, fumos, névoas.

Suspensãoé um sistema constituído por uma fase líquida dispersa e uma fase sólida dispersa (por exemplo, molhos com farinha, amido de leite, melaço com cristais de açúcar). Dependendo do tamanho das partículas, as suspensões são divididas em grossas (tamanho de partícula superior a 100 µm), finas (0,1–100 µm) e coloidais (0,1 µm ou menos).

Emulsãoé um sistema constituído por um líquido e nele distribuídas gotas de outro líquido que não se misturam com o primeiro (por exemplo, leite, uma mistura de óleo vegetal e água). Sob a influência da gravidade, as emulsões se separam, mas com tamanhos de gotículas pequenos (menos de 0,4–0,5 μm) ou quando estabilizadores são adicionados, as emulsões tornam-se estáveis, incapazes de se separar por um longo período.

Um aumento na concentração da fase dispersa pode causar sua transição para a fase dispersa e vice-versa. Essa transição mútua é chamada de inversão de fase.Existem emulsões gasosas em que o meio de dispersão é líquido e a fase dispersa é gasosa.

Espumaé um sistema constituído por uma fase líquida dispersa e bolhas de gás nela distribuídas (fase gasosa dispersa) (por exemplo, cremes e outros produtos batidos). As espumas têm propriedades semelhantes às emulsões. Emulsões e espumas são caracterizadas pela inversão de fase.

Poeiras, vapores e névoas são aerossóis.

Aerossóis denominado sistema disperso com meio de dispersão gasoso e fase dispersa sólida ou líquida, que consiste em partículas de tamanhos quase moleculares a microscópicos que têm a propriedade de ficar suspensas por um tempo mais ou menos longo (por exemplo, pó de farinha formado durante peneiração, transporte de farinha; pó de açúcar gerado durante, etc.). A fumaça é formada quando o combustível sólido é queimado, a névoa é formada quando o vapor se condensa.

Nos aerossóis, o meio de dispersão é o gás ou o ar, e a fase dispersa na poeira e na fumaça é sólida e nos nevoeiros é líquida. O tamanho das partículas sólidas de poeira é de 3–70 mícrons, fumaça – 0,3–5 mícrons.

Névoaé um sistema constituído por um meio de dispersão gasoso e nele distribuídas gotículas líquidas (fase líquida dispersa). O tamanho das gotículas de líquido formadas como resultado da condensação na neblina é de 0,3–3 μm. Um indicador qualitativo que caracteriza a uniformidade de tamanho das partículas de aerossol é o grau de dispersão.

Um aerossol é denominado monodisperso quando suas partículas constituintes são do mesmo tamanho, e polidisperso quando contém partículas de tamanhos diferentes. Aerossóis monodispersos praticamente não existem na natureza. Apenas alguns aerossóis têm tamanho de partícula próximo dos sistemas monodispersos (hifas de fungos, névoas especialmente produzidas, etc.).

Sistemas dispersos ou heterogêneos, dependendo do número de fases dispersas, podem ser monocomponentes ou multicomponentes. Por exemplo, um sistema multicomponente é o leite (possui duas fases dispersas: gordura e proteína); molhos (as fases dispersas são farinha, gordura, etc.).

É muito difícil encontrar uma substância pura na natureza. Em diferentes estados podem formar misturas, sistemas e soluções homogêneas e heterogêneas - dispersas. Quais são essas conexões? Que tipos são eles? Vejamos essas questões com mais detalhes.

Terminologia

Primeiro você precisa entender o que são sistemas dispersos. Esta definição refere-se a estruturas heterogêneas, onde uma substância, como pequenas partículas, é distribuída uniformemente no volume de outra. O componente que está presente em menores quantidades é chamado de fase dispersa. Pode conter mais de uma substância. O componente presente em maior volume é denominado meio. Existe uma interface entre as partículas da fase e ela. A este respeito, os sistemas dispersos são chamados de heterogêneos - heterogêneos. Tanto o meio quanto a fase podem ser representados por substâncias em diversos estados de agregação: líquido, gasoso ou sólido.

Sistemas dispersos e sua classificação

De acordo com o tamanho das partículas incluídas na fase das substâncias, distinguem-se suspensões e estruturas coloidais. Os primeiros têm tamanhos de elemento superiores a 100 nm e os últimos - de 100 a 1 nm. Quando uma substância é fragmentada em íons ou moléculas cujo tamanho é inferior a 1 nm, forma-se uma solução - um sistema homogêneo. Difere dos demais pela homogeneidade e pela ausência de interface entre o meio e as partículas. Os sistemas dispersos coloidais são apresentados na forma de géis e sóis. Por sua vez, as suspensões são divididas em suspensões, emulsões e aerossóis. As soluções podem ser iônicas, moleculares-iônicas e moleculares.

Suspender

Estes sistemas dispersos incluem substâncias com tamanhos de partículas superiores a 100 nm. Estas estruturas são opacas: os seus componentes individuais podem ser vistos a olho nu. O meio e a fase são facilmente separados após a sedimentação. O que são suspensões? Eles podem ser líquidos ou gasosos. Os primeiros são divididos em suspensões e emulsões. Estas últimas são estruturas nas quais o meio e a fase são líquidos insolúveis um no outro. Estes incluem, por exemplo, linfa, leite, tinta à base de água e outros. Uma suspensão é uma estrutura onde o meio é um líquido e a fase é uma substância sólida e insolúvel. Tais sistemas dispersos são bem conhecidos por muitos. Estes incluem, em particular, “leite de cal”, sedimentos marinhos ou fluviais suspensos na água, organismos vivos microscópicos comuns no oceano (plâncton) e outros.

Aerossóis

Essas suspensões são distribuídas pequenas partículas de líquido ou sólido em um gás. Há neblina, fumaça, poeira. O primeiro tipo é a distribuição de pequenas gotículas de líquido em um gás. Poeiras e vapores são suspensões de componentes sólidos. Além disso, no primeiro caso as partículas são um pouco maiores. Os aerossóis naturais incluem nuvens de trovoada e o próprio nevoeiro. A poluição atmosférica, composta por componentes sólidos e líquidos distribuídos no gás, paira sobre as grandes cidades industriais. Deve-se notar que os aerossóis como sistemas dispersos são de grande importância prática e desempenham tarefas importantes nas atividades industriais e domésticas. Exemplos de resultados positivos de seu uso incluem tratamento do sistema respiratório (inalação), tratamento de campos com produtos químicos e pulverização de tinta com borrifador.

Estruturas coloidais

São sistemas dispersos em que a fase consiste em partículas que variam em tamanho de 100 a 1 nm. Tais componentes não são visíveis a olho nu. A fase e o meio nestas estruturas são separados com dificuldade por sedimentação. Sóis (soluções coloidais) são encontrados nas células vivas e no corpo como um todo. Esses fluidos incluem suco nuclear, citoplasma, linfa, sangue e outros. Esses sistemas dispersos formam amido, adesivos, alguns polímeros e proteínas. Essas estruturas podem ser obtidas por meio de reações químicas. Por exemplo, durante a interação de soluções de silicatos de sódio ou potássio com compostos ácidos, forma-se um composto de ácido silícico. Externamente, a estrutura coloidal é semelhante à verdadeira. Porém, os primeiros diferem dos últimos pela presença de um “caminho luminoso” - um cone quando um feixe de luz passa por eles. Os sóis contêm partículas de fase maiores do que as soluções verdadeiras. Sua superfície reflete luz - e o observador pode ver um cone luminoso na embarcação. Não existe tal fenômeno em uma solução verdadeira. Um efeito semelhante também pode ser observado em uma sala de cinema. Nesse caso, o feixe de luz não passa por um líquido, mas por um colóide aerossol - o ar do salão.

Precipitação de partículas

Em soluções coloidais, as partículas de fase muitas vezes não sedimentam mesmo durante o armazenamento de longo prazo, o que está associado a colisões contínuas com moléculas de solvente sob a influência do movimento térmico. Ao se aproximarem, eles não ficam grudados, pois em suas superfícies estão presentes cargas elétricas de mesmo nome. No entanto, sob certas circunstâncias, pode ocorrer um processo de coagulação. Representa o efeito de partículas coloidais unidas e precipitadas. Este processo é observado quando as cargas são neutralizadas na superfície dos elementos microscópicos quando um eletrólito é adicionado. Nesse caso, a solução se transforma em gel ou suspensão. Em alguns casos, o processo de coagulação é observado quando aquecido ou em caso de alteração do equilíbrio ácido-base.

Géis

Esses sistemas dispersos coloidais são sedimentos gelatinosos. Eles são formados durante a coagulação dos sóis. Essas estruturas incluem numerosos géis poliméricos, cosméticos, confeitaria e substâncias médicas (bolo de leite de pássaro, marmelada, geleia, carne gelatinosa, gelatina). Estes também incluem estruturas naturais: opala, corpos de água-viva, cabelos, tendões, tecido nervoso e muscular, cartilagem. O processo de desenvolvimento da vida no planeta Terra pode, de fato, ser considerado a história da evolução do sistema coloidal. Com o tempo, a estrutura do gel é perturbada e a água começa a ser liberada. Este fenômeno é chamado de sinérese.

Sistemas homogêneos

As soluções incluem duas ou mais substâncias. São sempre monofásicos, ou seja, são uma substância sólida, gasosa ou líquida. Mas em qualquer caso, a sua estrutura é homogênea. Esse efeito é explicado pelo fato de que em uma substância outra se distribui na forma de íons, átomos ou moléculas, cujo tamanho é inferior a 1 nm. No caso em que é necessário enfatizar a diferença entre uma solução e uma estrutura coloidal, isso é denominado verdadeiro. No processo de cristalização de uma liga líquida de ouro e prata, são obtidas estruturas sólidas de diferentes composições.

Classificação

As misturas iônicas são estruturas com eletrólitos fortes (ácidos, sais, álcalis - NaOH, HC104 e outros). Outro tipo são os sistemas dispersos de íons moleculares. Eles contêm um eletrólito forte (sulfeto de hidrogênio, ácido nitroso e outros). O último tipo são as soluções moleculares. Essas estruturas incluem não eletrólitos - substâncias orgânicas (sacarose, glicose, álcool e outras). Um solvente é um componente cujo estado de agregação não muda durante a formação de uma solução. Um tal elemento pode, por exemplo, ser água. Em uma solução de sal de cozinha, dióxido de carbono, açúcar, atua como solvente. No caso de mistura de gases, líquidos ou sólidos, o solvente será o componente que houver mais no composto.

Os sistemas de dispersão podem ser divididos de acordo com o tamanho das partículas da fase de dispersão. Se o tamanho das partículas for inferior a um nm, estes são sistemas iônicos moleculares, de um a cem nm são coloidais e mais de cem nm são grosseiros. O grupo de sistemas molecularmente dispersos é representado por soluções. São sistemas homogêneos que consistem em duas ou mais substâncias e são monofásicos. Estes incluem gases, sólidos ou soluções. Por sua vez, esses sistemas podem ser divididos em subgrupos:
- Molecular. Quando substâncias orgânicas como a glicose se combinam com não eletrólitos. Tais soluções foram chamadas de verdadeiras para que pudessem ser distinguidas das soluções coloidais. Estes incluem soluções de glicose, sacarose, álcool e outros.
- Molecular-iônico. Em caso de interação entre eletrólitos fracos. Este grupo inclui soluções ácidas, nitrogenadas, sulfeto de hidrogênio e outras.
- Iônico. Composto de eletrólitos fortes. Representantes proeminentes são soluções de álcalis, sais e alguns ácidos.

Sistemas coloidais

Os sistemas coloidais são sistemas microheterogêneos nos quais os tamanhos das partículas coloidais variam de 100 a 1 nm. Eles podem não precipitar por muito tempo devido à camada iônica de solvatação e à carga elétrica. Quando distribuídas em um meio, as soluções coloidais preenchem uniformemente todo o volume e são divididas em sóis e géis, que por sua vez são precipitados em forma de geleia. Estes incluem solução de albumina, gelatina e soluções de prata coloidal. Carnes gelatinosas, suflês e pudins são sistemas coloidais brilhantes encontrados na vida cotidiana.

Sistemas grosseiros

Sistemas opacos ou suspensões em que os ingredientes de partículas finas são visíveis a olho nu. Durante o processo de sedimentação, a fase dispersa é facilmente separada do meio disperso. Eles são divididos em suspensões, emulsões e aerossóis. Os sistemas nos quais um sólido com partículas maiores é colocado em um meio de dispersão líquido são chamados de suspensões. Estes incluem soluções aquosas de amido e argila. Ao contrário das suspensões, as emulsões são obtidas pela mistura de dois líquidos, em que um é distribuído em gotículas no outro. Um exemplo de emulsão é uma mistura de óleo e água, gotículas de gordura no leite. Se pequenas partículas sólidas ou líquidas estiverem distribuídas em um gás, são aerossóis. Essencialmente, um aerossol é uma suspensão gasosa. Um dos representantes de um aerossol de base líquida é o nevoeiro - trata-se de um grande número de pequenas gotículas de água suspensas no ar. Aerossol sólido - fumaça ou poeira - acúmulo múltiplo de pequenas partículas sólidas também suspensas no ar.

Química geral: livro didático / A. V. Zholnin; editado por V. A. Popkova, A. V. Zholnina. - 2012. - 400 pp.: il.

Capítulo 13. FÍSICO QUÍMICA DE SISTEMAS DISPERSOS

A vida é um sistema coloidal especial,... este é um reino especial de águas naturais.

DENTRO E. Vernadsky

13.1 SISTEMAS DISPERSOS, SUAS CLASSIFICAÇÕES, PROPRIEDADES

Soluções coloidais

A base material da civilização moderna e a própria existência do homem e de todo o mundo biológico estão associadas a sistemas dispersos. Uma pessoa vive e trabalha cercada por sistemas dispersos. O ar, especialmente o ar das salas de trabalho, é um sistema disperso. Muitos produtos alimentares, produtos intermédios e produtos processados são sistemas dispersos (leite, carne, pão, manteiga, margarina). Muitas substâncias medicinais são produzidas na forma de suspensões ou emulsões finas, pomadas, pastas ou cremes (protargol, colargol, gelatinol, etc.). Todos os sistemas vivos estão dispersos. Células musculares e nervosas, fibras, genes, vírus, protoplasma, sangue, linfa, líquido cefalorraquidiano - todas essas são formações altamente dispersas. Os processos que neles ocorrem são controlados por leis físicas e químicas, que são estudadas pela físico-química de sistemas dispersos.

Sistemas dispersos são aqueles em que a substância se encontra em estado de fragmentação mais ou menos elevada e se distribui uniformemente no meio ambiente. A ciência dos sistemas altamente dispersos é chamada de química coloidal. A matéria viva é baseada em compostos que estão em estado coloidal.

Um sistema disperso consiste em um meio de dispersão e uma fase dispersa. Existem várias classificações de sistemas dispersos com base em várias características de sistemas dispersos.

1. De acordo com o estado agregado meio de dispersão Todos os sistemas dispersos podem ser reduzidos a 3 tipos. Sistemas dispersos com gás

meio de dispersão - aerossóis(fumaça, ar do ambiente de trabalho, nuvens, etc.). Sistemas dispersos com meio de dispersão líquido - liossolos(espumas, emulsões - leite, suspensões, poeira presa no trato respiratório; sangue, linfa, urina são hidrossóis). Sistemas dispersos com meio de dispersão sólido - solidozóis(pedra-pomes, sílica gel, ligas).

2. A segunda classificação agrupa sistemas dispersos dependendo do tamanho de partícula da fase dispersa. A medida da fragmentação das partículas é o tamanho transversal da partícula - raio (r), ou

(raio) das partículas (r) é expresso em centímetros, então a dispersão D é o número de partículas que podem ser colocadas próximas ao comprimento de um centímetro. Finalmente, pode ser caracterizado pela área superficial específica (∑), as unidades de ∑ são m 2 /g ou m 2 /l. Sob superfície específica entender o relacionamento superficial (S) fase dispersa ao seu

coeficiente de dependência da área superficial específica do formato da partícula. A área superficial específica é diretamente proporcional à dispersão (D) e inversamente proporcional ao tamanho transversal da partícula (r). Com dispersão crescente, ou seja, à medida que o tamanho da partícula diminui, sua área superficial específica aumenta.

A segunda classificação agrupa sistemas dispersos dependendo do tamanho de partícula da fase dispersa nos seguintes grupos (Tabela 13.1): sistemas grosseiros; soluções coloidais; soluções verdadeiras.

Os sistemas coloidais podem ser gasosos, líquidos e sólidos. O líquido mais comum e estudado (lisossolos). As soluções coloidais são geralmente chamadas de sóis. Dependendo da natureza do solvente - meio de dispersão, ou seja, água, álcool ou éter, os liossolos são chamados de hidrossóis, alcóssóis ou eterossois, respectivamente. Com base na intensidade de interação entre as partículas da fase dispersa e o meio de dispersão, os sóis são divididos em 2 grupos: liófilo- interação intensiva, como resultado da formação de camadas de solvatação desenvolvidas, por exemplo, sol de protoplasma, sangue, linfa, amido, proteína, etc.; sóis liofóbicos- fraca interação de partículas da fase dispersa com partículas do meio de dispersão. Sóis de metais, hidróxidos, quase todos os sistemas coloidais clássicos. DIUs e soluções surfactantes são separados em grupos separados.

Tabela 13.1. Classificação de sistemas dispersos por tamanho de partícula e suas propriedades

Nossos cientistas nacionais I.G. deram uma grande contribuição à teoria das soluções coloidais. Borschov, P.P. Weimarn, N.P. Peskov, D.I. Mendeleev, B.V. Deryagin, P.A. Religador, etc.

Qualquer solução coloidal é um sistema microheterogêneo, multifásico, altamente e polidisperso com alto grau de dispersidade. A condição para a formação de uma solução coloidal é a insolubilidade da substância de uma fase na substância de outra, pois somente entre tais substâncias podem existir interfaces físicas. Com base na força de interação entre as partículas da fase dispersa, distinguem-se sistemas livremente dispersos e coerentemente dispersos. Um exemplo deste último são as membranas biológicas.

A preparação de soluções coloidais é realizada por dois métodos: dispersão de partículas grandes até um grau de dispersão coloidal e condensação - criando condições sob as quais átomos, moléculas ou íons são combinados em agregados de grau de dispersão coloidal.

Os hidrossóis podem ser formados por metais, sais pouco solúveis em água, óxidos e hidróxidos e muitas substâncias orgânicas apolares. Substâncias altamente solúveis em água, mas pouco solúveis em compostos apolares, não são capazes de formar hidrossóis, mas podem formar organossolos.

Como estabilizadores são utilizadas substâncias que evitam a agregação de partículas coloidais em partículas maiores e sua precipitação. Este efeito é conseguido por: um pequeno excesso de um dos reagentes a partir dos quais é obtida a substância da fase dispersa, surfactantes, incluindo proteínas e polissacarídeos.

Para atingir a dispersão necessária para sistemas coloidais (10 -7 -10 -9 m), é utilizado o seguinte:

Britagem mecânica utilizando moinhos de bolas e coloidais na presença de meio líquido disperso e estabilizador;

Efeito do ultrassom (por exemplo, hidrossol de enxofre, grafite, hidróxidos metálicos, etc.);

Método de peptização, adicionando uma pequena quantidade de eletrólito - peptizante;

Uma das variedades do método de condensação é o método de substituição de solvente, que resulta na diminuição da solubilidade da substância da fase dispersa. As moléculas de uma substância condensam-se em partículas de tamanhos coloidais como resultado da destruição das camadas de solvatação das moléculas em uma solução verdadeira e da formação de partículas maiores. A base da química

Os métodos de condensação química envolvem reações químicas (oxidação, redução, hidrólise, troca), levando à formação de substâncias pouco solúveis na presença de certos estabilizadores.

13.2. PROPRIEDADES MOLECULAR-CINÉTICAS DE SOLUÇÕES COLOIDAIS. OSMOSE.

PRESSÃO OSMÓTICA

movimento browniano é o movimento térmico de partículas em sistemas coloidais, que possui natureza cinética molecular. Foi estabelecido que o movimento das partículas coloidais é consequência de impactos aleatórios que lhes são causados por moléculas do meio de dispersão que estão em movimento térmico. Como resultado, a partícula coloidal muda frequentemente de direção e velocidade. Em 1 s, uma partícula coloidal pode mudar sua direção mais de 10 20 vezes.

Difusão é um processo que ocorre espontaneamente de equalização da concentração de partículas coloidais em uma solução sob a influência de seu movimento térmico caótico. O fenômeno da difusão é irreversível. O coeficiente de difusão é numericamente igual à quantidade de substância difundida através de uma unidade de área por unidade de tempo com um gradiente de concentração de 1 (ou seja, uma mudança na concentração de 1 mol/cm3 ao longo de uma distância de 1 cm). A. Einstein (1906) derivou uma equação relacionando o coeficiente de difusão à temperatura absoluta, viscosidade e tamanho de partícula da fase dispersa:

Onde T- temperatura, K; R- raio da partícula, m; η - viscosidade, N s/m 2; para B- Constante de Boltzmann, 1,38 10 -23; D- coeficiente de difusão, m 2 /s.

O coeficiente de difusão é diretamente proporcional à temperatura e inversamente proporcional à viscosidade do meio (η) e ao raio das partículas (r). A causa da difusão, assim como o movimento browniano, é o movimento cinético molecular das partículas do solvente e da substância. Sabe-se que quanto maior for o seu volume, menor será a energia cinética de uma molécula em movimento (Tabela 13.2).

Usando a equação de Einstein, você pode determinar facilmente a massa de 1 mol de uma substância se souber D, T,η e r. Da equação (13.1) podemos determinar R:

Onde R- constante universal dos gases, 8,3 (J/mol-K); N / D Constante de Avogrado.

Tabela 13.2. Coeficiente de difusão de algumas substâncias

Quando um sistema é separado de outras partes do sistema por uma partição que é permeável a um componente (por exemplo, água) e impermeável a outro (por exemplo, um soluto), a difusão torna-se unilateral (osmose). A força que causa osmose por unidade de área de superfície da membrana é chamada pressão osmótica. O papel das divisórias semipermeáveis (membranas) pode ser desempenhado por tecidos humanos, animais e vegetais (bexiga, paredes intestinais, membranas celulares, etc.). Para soluções coloidais, a pressão osmótica é menor do que em soluções verdadeiras. O processo de difusão é acompanhado pelo surgimento de uma diferença de potencial como resultado de diferentes mobilidades iônicas e pela formação de um gradiente de concentração (potencial de membrana).

Sedimentação. A distribuição das partículas é influenciada não apenas pela difusão, mas também pelo campo gravitacional. A estabilidade cinética de um sistema coloidal depende da ação de dois fatores direcionados em direções mutuamente opostas: a força da gravidade, sob a influência da qual as partículas se depositam, e a força sob a qual as partículas tendem a se dispersar por todo o volume e resistir ao assentamento.

Propriedades ópticas de soluções coloidais. Dispersão de luz. D. Equação de Rayleigh.É impossível distinguir entre soluções coloidais e verdadeiras à primeira vista. Um sol bem preparado é um líquido transparente quase puro. Sua microheterogeneidade pode ser detectada por meio de métodos especiais. Se um sol localizado em um local não iluminado for iluminado por um feixe estreito, então, quando visto de lado, pode-se ver um cone de luz, cujo ápice está localizado no ponto onde o feixe entra no espaço não homogêneo. Este é o chamado cone de Tyndall - uma espécie de brilho turvo de colóides, observado sob iluminação lateral, é chamado Efeito Faraday-Tyndall.

A razão para este fenômeno característico dos colóides é que o tamanho das partículas coloidais é inferior à metade do comprimento de onda da luz, e a difração da luz é observada; como resultado do espalhamento, as partículas brilham, transformando-se em uma fonte de luz independente, e o feixe se torna visível.

A teoria da dispersão da luz foi desenvolvida por Rayleigh em 1871, que derivou para partículas esféricas uma equação relacionando a intensidade da luz incidente (I 0) com a intensidade da luz espalhada por unidade de volume do sistema (I p).

Onde eu, eu 0- intensidade de luz espalhada e incidente, W/m2; kp - constante de Rayleigh, constante dependente dos índices de refração das substâncias da fase dispersa e do meio de dispersão, m -3; com v- concentração de partículas de sol, mol/l; λ - comprimento de onda da luz incidente, m; R- raio da partícula, m.

13.3. TEORIA MICELAR DA ESTRUTURA DAS PARTÍCULAS COLOIDAIS

As micelas formam a fase dispersa do sol, e o líquido intermicelar forma um meio de dispersão, que inclui um solvente, íons eletrolíticos e moléculas não eletrolíticas. Uma micela consiste em um agregado eletricamente neutro e uma partícula iônica. A massa da partícula coloidal está concentrada principalmente no agregado. O agregado pode ter uma estrutura amorfa e cristalina. De acordo com a regra de Paneth-Fajans, os íons que fazem parte da rede cristalina do agregado (ou são isomórficos a ela) são irreversivelmente adsorvidos no agregado com a formação de ligações fortes com os átomos do agregado. Um indicador disto é a insolubilidade destes compostos. Eles são chamados íons determinantes de potencial. O agregado adquire carga como resultado da adsorção seletiva de íons ou ionização de moléculas de superfície. Assim, os íons agregados e determinantes de potencial formam o núcleo da micela e agrupam íons de sinal oposto - contra-íons - ao redor do núcleo. O agregado, juntamente com a parte iônica da micela, forma uma dupla camada elétrica (camada de adsorção). O agregado junto com a camada de adsorção é chamado de grânulo. A carga do grânulo é igual à soma das cargas dos contra-íons e dos íons determinantes de potencial. Iônico

parte da micela consiste em duas camadas: adsorção e difusa. Isto completa a formação de uma micela eletricamente neutra, que é a base da solução coloidal. A micela é representada como fórmula química coloidal.

Consideremos a estrutura das micelas de hidrossol usando o exemplo da formação de uma solução coloidal de sulfato de bário sob condição de excesso de BaCl 2:

O sulfato de bário pouco solúvel forma um agregado cristalino que consiste em eu Moléculas de BaSO4. Adsorvido na superfície da unidade n Ba 2+ íons. Associado à superfície do núcleo está 2(n -x)íons cloreto C1 - . Os contra-íons restantes (2x) estão localizados na camada difusa:

A estrutura da micela sol de sulfato de bário obtida com excesso de sulfato de sódio é escrita como:

Dos dados acima segue-se, que o sinal da carga de uma partícula coloidal depende das condições de obtenção da solução coloidal.

13.4. POTENCIAL ELETROCINÉTICO

PARTÍCULAS COLOIDAIS

Zeta-(ζ )-potencial. A magnitude da carga do potencial ζ determina a carga do grânulo. É determinado pela diferença na soma das cargas dos íons determinantes de potencial e das cargas dos contra-íons localizados na camada de adsorção. Ele diminui à medida que o número de contra-íons na camada de adsorção aumenta e pode se tornar igual a zero se a carga dos contra-íons for igual à carga do núcleo. A partícula estará em um estado isoelétrico. Pelo valor do potencial ζ pode-se julgar a estabilidade do sistema disperso, sua estrutura e propriedades eletrocinéticas.

O potencial ζ de diferentes células do corpo varia. O protoplasma vivo tem carga negativa. Em pH 7,4, o valor do potencial ζ dos eritrócitos é de -7 a -22 mV, em humanos é de -16,3 mV. Nos monócitos é aproximadamente 2 vezes menor. O potencial eletrocinético é calculado determinando a velocidade de movimento das partículas da fase dispersa durante a eletroforese.

A mobilidade eletroforética das partículas depende de uma série de quantidades e é calculada usando a equação de Helmholtz-Smoluchowski:

Onde e ef- mobilidade eletroforética (velocidade de eletroforese), m/s; ε é a constante dielétrica relativa da solução; ε 0 - constante elétrica, 8,9 10 -12 A s/W m; Δφ - diferença de potencial de uma fonte de corrente externa, V; ζ - potencial eletrocinético, V; η - viscosidade do meio de dispersão, N s/m 2; eu- distância entre eletrodos, m; kf- coeficiente, cujo valor depende da forma da partícula coloidal.

13.5. FENÔMENOS ELETROCINÉTICOS.

ELETROFORESE. ELETROFORESE

NA PESQUISA MÉDICA E BIOLÓGICA

Os fenômenos eletrocinéticos refletem a relação que existe entre o movimento das fases de um sistema disperso entre si e as propriedades elétricas da interface entre essas fases. Existem quatro tipos de fenômenos eletrocinéticos - eletroforese, eletroosmose, potencial de fluxo (fluxo) e potencial de sedimentação. Os fenômenos eletrocinéticos foram descobertos por F.F. Reiss. Ele mergulhou dois tubos de vidro em um pedaço de argila úmida por alguma distância, despejou um pouco de areia de quartzo neles, despejou água até o mesmo nível e baixou os eletrodos (Fig. 13.1).

Ao passar uma corrente contínua, Reiss descobriu que no espaço anódico a água acima da camada de areia fica turva devido ao aparecimento de uma suspensão de partículas de argila, ao mesmo tempo que o nível da água no joelho diminui; no tubo catódico a água permanece límpida, mas seu nível aumenta. Com base nos resultados do experimento, podemos concluir: as partículas de argila que se movem em direção ao eletrodo positivo são carregadas negativamente, e a camada adjacente de água é carregada positivamente, à medida que se move em direção ao pólo negativo.

Arroz. 13.1. Fenômenos eletrocinéticos do movimento de partículas de fase dispersa

em um sistema disperso

O fenômeno do movimento de partículas carregadas da fase dispersa em relação às partículas do meio de dispersão sob a influência de um campo elétrico é denominado eletroforese. O fenômeno do movimento de um líquido em relação a uma fase sólida através de um sólido poroso (membrana) é denominado eletroosmose. Nas condições do experimento descrito, dois fenômenos eletrocinéticos foram observados simultaneamente - eletroforese e eletroosmose. O movimento de partículas coloidais em um campo elétrico é uma evidência clara de que as partículas coloidais carregam uma carga em sua superfície.

Uma partícula coloidal, uma micela, pode ser considerada um enorme íon complexo. Uma solução coloidal sofre eletrólise sob a influência de corrente contínua, as partículas coloidais são transferidas para o ânodo ou cátodo (dependendo da carga da partícula coloidal). Por isso, eletroforese é a eletrólise de um sistema altamente disperso.

Mais tarde, foram descobertos dois fenômenos opostos à eletroforese e à eletroosmose. Dorn descobriu que quando qualquer partícula se deposita em um líquido, por exemplo areia na água, ocorre uma fem entre 2 eletrodos inseridos em locais diferentes na coluna de líquido, chamados potencial de sedimentação (efeito Dorn).

Quando um líquido é forçado através de uma partição porosa, em ambos os lados da qual existem eletrodos, um EMF também aparece - potencial de fluxo (percolação).

Uma partícula coloidal se move com uma velocidade proporcional à magnitudeζ -potencial. Se o sistema contiver uma mistura complexa, então ela poderá ser estudada e separada pelo método de eletroforese, baseado na mobilidade eletroforética das partículas. Isto é amplamente utilizado em pesquisas biomédicas na forma de macro e micro eletroforese.

O campo elétrico criado provoca o movimento das partículas da fase dispersa com velocidade proporcional ao valor do potencial ζ, que pode ser observado movendo a interface entre a solução de teste e o buffer por meio de dispositivos ópticos. Como resultado, a mistura é dividida em várias frações. Ao registrar, obtém-se uma curva com vários picos, a altura do pico é um indicador quantitativo do conteúdo de cada fração. Este método permite isolar e estudar frações individuais de proteínas do plasma sanguíneo. Os eletroferogramas do plasma sanguíneo de todas as pessoas são normalmente iguais. Na patologia, apresentam aspecto característico de cada doença. Eles são usados para diagnosticar e tratar doenças. A eletroforese é usada para separar aminoácidos, antibióticos, enzimas, anticorpos, etc. A microeletroforese envolve a determinação da velocidade de movimento das partículas sob um microscópio; eletroforese - no papel. O fenômeno da eletroforese ocorre durante a migração de leucócitos para focos inflamatórios. Atualmente, como métodos de tratamento, estão sendo desenvolvidas e implementadas imunoeletroforese, eletroforese de disco, isotacoforese, etc.. Eles resolvem muitos problemas médicos e biológicos, tanto de natureza preparativa quanto analítica.

13.6. ESTABILIDADE DE SOLUÇÕES COLOIDAIS. ESTABILIDADE DE SEDIMENTAÇÃO, AGREGAÇÃO E CONDENSAÇÃO DE LIOSSÓIS. FATORES QUE AFETAM A SUSTENTABILIDADE

A questão da estabilidade dos sistemas coloidais é uma questão muito importante que diz respeito diretamente à sua própria existência. Estabilidade de sedimentação- resistência das partículas dispersas do sistema à sedimentação sob a influência da gravidade.

Peskov introduziu o conceito de estabilidade agregativa e cinética. Estabilidade cinética- a capacidade da fase dispersa de um sistema coloidal de estar em suspensão, de não sedimentar e de neutralizar as forças da gravidade. Sistemas altamente dispersos são cineticamente estáveis.

Sob estabilidade agregativa você precisa entender a capacidade de um sistema disperso de manter seu grau original de dispersão. Isso só é possível com um estabilizador. A consequência da violação da estabilidade agregativa é a instabilidade cinética,

porque os agregados formados a partir das partículas originais são liberados sob a influência da gravidade (assentar ou flutuar).

A estabilidade agregativa e cinética estão inter-relacionadas. Quanto maior for a estabilidade agregativa do sistema, maior será a sua estabilidade cinética. A estabilidade é determinada pelo resultado da luta entre a gravidade e o movimento browniano. Este é um exemplo da manifestação da lei da unidade e da luta dos opostos. Fatores que determinam a estabilidade dos sistemas: movimento browniano, dispersão das partículas da fase dispersa, viscosidade e composição iônica do meio de dispersão, etc.

Fatores de estabilidade de soluções coloidais: a presença de uma carga elétrica de partículas coloidais. As partículas carregam a mesma carga; portanto, quando se encontram, as partículas se repelem; capacidade de solvatação (hidratação) de íons da camada difusa. Quanto mais hidratados os íons na camada difusa, mais espessa será a camada de hidratação geral e mais estável será o sistema. As forças elásticas das camadas de solvatação têm um efeito de cunha nas partículas dispersas e evitam que se aproximem; propriedades estruturantes de adsorção de sistemas. O terceiro fator está relacionado às propriedades de adsorção dos sistemas dispersos. Na superfície desenvolvida da fase dispersa, moléculas de surfactantes (surfactantes) e compostos de alto peso molecular (HMCs) são facilmente absorvidas. Os grandes tamanhos das moléculas que carregam suas próprias camadas de solvatação criam camadas de adsorção-solvatação de considerável extensão e densidade na superfície das partículas. Tais sistemas têm estabilidade próxima dos sistemas liófilos. Todas essas camadas possuem uma determinada estrutura, criada de acordo com P.A. Rebinder é uma barreira estrutural-mecânica à convergência de partículas dispersas.

13.7. COAGULAÇÃO DE SÓIS. REGRAS DE COAGULAÇÃO. CINÉTICA DE COAGULAÇÃO

Sóis são sistemas termodinamicamente instáveis. As partículas da fase dispersa dos sóis tendem a reduzir a energia superficial livre devido à redução da superfície específica das partículas coloidais, que ocorre quando elas se combinam. O processo de partículas coloidais combinando-se em agregados maiores e, em última instância, precipitando-os, é chamado coagulação.

A coagulação é causada por vários fatores: ação mecânica, mudanças de temperatura (ebulição e congelamento), radiação

ção, substâncias estranhas, especialmente eletrólitos, tempo (envelhecimento), concentração da fase dispersa.

O processo mais estudado é a coagulação de sóis com eletrólitos. Existem as seguintes regras para coagulação de sóis com eletrólitos.

1. Todos os eletrólitos são capazes de causar coagulação de sóis liofóbicos. O efeito coagulante (P) é possuído por íons que possuem carga oposta à carga do grânulo (íons determinantes de potencial) e o mesmo sinal dos contra-íons (regra de Hardy). A coagulação de sóis carregados positivamente é causada por ânions.

2. A capacidade de coagulação dos íons (P) depende do valor de sua carga. Quanto maior a carga do íon, maior será o seu efeito coagulante (regra Schulze): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

Assim, para o limiar de coagulação podemos escrever:

aqueles. quanto menor a carga do íon, maior será a concentração de coagulação.

3. Para íons da mesma carga, a capacidade de coagulação depende do raio (r) do íon solvatado: quanto maior o raio, maior seu efeito coagulante:

4. Cada eletrólito é caracterizado pela concentração limite do processo de coagulação da solução coloidal (limiar de coagulação), ou seja, a menor concentração, expressa em milimoles, que deve ser adicionada a um litro de solução coloidal para provocar sua coagulação. O limiar de coagulação ou concentração limite é designado C. O limiar de coagulação é uma característica relativa da estabilidade de um sol em relação a um determinado eletrólito e é o recíproco da capacidade de coagulação:

5. O efeito coagulante dos íons orgânicos é maior que o dos íons inorgânicos; A coagulação de muitos sóis liofóbicos ocorre mais cedo,

É assim que seu estado isoelétrico é alcançado, no qual começa a coagulação óbvia. Esta ação é chamada crítico. Seu valor é +30 mV.

O processo de coagulação para cada sistema disperso ocorre a uma determinada velocidade. A dependência da taxa de coagulação na concentração do eletrólito-coagulador é mostrada na Fig. 13.2.

Arroz. 13.2. Dependência da taxa de coagulação da concentração de eletrólitos.

Explicações no texto

São identificadas 3 áreas e dois pontos característicos de A&B. A área limitada pela linha OA (ao longo do eixo de concentração) é chamada de área de coagulação latente. Aqui a taxa de coagulação é praticamente zero. Esta é a zona de estabilidade do sol. Entre os pontos A e B existe uma área de coagulação lenta, na qual a taxa de coagulação depende da concentração do eletrólito. O ponto A corresponde à concentração mais baixa de eletrólitos na qual começa a coagulação óbvia (limiar de coagulação) e tem um valor crítico. Esta fase pode ser avaliada por sinais externos: mudança de cor, aparecimento de turvação. O sistema coloidal é completamente destruído: a substância da fase dispersa é liberada em um precipitado denominado coagular. No ponto B inicia-se a coagulação rápida, ou seja, todas as colisões de partículas são efetivas e não dependem da concentração do eletrólito. No ponto B, o potencial ζ é 0. A quantidade de substância necessária para a coagulação de uma solução coloidal depende se o eletrólito é adicionado imediatamente ou gradualmente, em pequenas porções. Percebe-se que neste último caso é necessário adicionar mais substância para causar o mesmo fenômeno de coagulação. Este fenômeno é utilizado na dosagem de medicamentos.

Se você fundir duas soluções coloidais com cargas opostas, elas coagularão rapidamente. O processo é de natureza eletrostática. Isto é usado para tratamento de águas industriais e residuais. Nas estações de tratamento de água, sulfato de alumínio ou cloreto de ferro (III) são adicionados à água antes dos filtros de areia. Durante sua hidrólise, são formados sóis de hidróxidos metálicos carregados positivamente, que causam a coagulação de partículas carregadas negativamente de microflora, solo e impurezas orgânicas.

Nos sistemas biológicos, os fenómenos de coagulação desempenham um papel muito importante. O sangue total é uma emulsão. Os elementos figurados do sangue são a fase dispersa, o plasma é o meio de dispersão. O plasma é um sistema mais altamente disperso. Fase dispersa: proteínas, enzimas, hormônios. O sistema de coagulação sanguínea e o sistema anticoagulante operam no sangue. A primeira é fornecida pela trombina, que atua sobre o fibrinogênio e provoca a formação de filamentos de fibrina (coágulo sanguíneo). Os glóbulos vermelhos sedimentam a uma certa taxa (ESR). O processo de coagulação garante perda mínima de sangue e formação de coágulos sanguíneos no sistema circulatório. Na patologia, os glóbulos vermelhos adsorvem grandes moléculas de gamaglobulinas e fibrinogênios e a VHS aumenta. A principal capacidade anticoagulante do sangue é a heparina, um anticoagulante sanguíneo. As clínicas usam coagulogramas - um conjunto de testes para a capacidade de coagulação e anticoagulação do sangue (conteúdo de protrombina, tempo de recalcificação plasmática, tolerância à heparina, quantidade total de fibrinogênio, etc.), isso é importante para sangramento grave e formação de coágulos sanguíneos . A coagulação do sangue deve ser levada em consideração na hora de preservá-lo. Os íons Ca 2+ são removidos com nitrato de sódio para precipitar, o que aumenta a coagulabilidade. São utilizados anticoagulantes, heparina e dicoumarina. Os polímeros utilizados para endopróteses de elementos do sistema cardiovascular devem ter propriedades antitrombogênicas ou tromborresistentes.

13.8. ESTABILIZAÇÃO DE SISTEMAS COLOIDAIS (PROTEÇÃO DE SOLUÇÕES COLOIDAIS)

Estabilização de soluções coloidais em relação aos eletrólitos, criando camadas adicionais de adsorção na superfície de partículas coloidais com propriedades estruturais e mecânicas aumentadas, adicionando uma pequena quantidade de uma solução de alto

compostos comoleculares (gelatina, caseinato de sódio, albumina de ovo, etc.) são chamados proteção coloidal. Os sóis protegidos são muito resistentes aos eletrólitos. O sol protegido adquire todas as propriedades do polímero adsorvido. O sistema disperso torna-se liófilo e, portanto, estável. O efeito protetor de um DIU ou surfactante é caracterizado por um número protetor. O número de proteção deve ser entendido como a massa mínima do DIU (em miligramas) que deve ser adicionada a 10 ml do sol teste para protegê-lo da coagulação quando 1 ml de solução de cloreto de sódio a 10% for introduzido no sistema. O grau de efeito protetor das soluções de DIU depende: da natureza do DIU, da natureza do sol protegido, do grau de dispersão, do pH do meio e das impurezas.

O fenômeno da defesa coloidal no corpo desempenha um papel muito importante em vários processos fisiológicos. Várias proteínas, polissacarídeos e peptídeos têm efeito protetor no corpo. Eles adsorvem Ca em partículas coloidais de sistemas hidrofóbicos do corpo, como carbonatos e fosfatos de cálcio, transformando-os em um estado estável. Exemplos de sóis protegidos são sangue e urina. Se você evaporar 1 litro de urina, coletar o precipitado resultante e tentar dissolvê-lo em água, serão necessários 14 litros de solvente. Consequentemente, a urina é uma solução coloidal na qual as partículas dispersas são protegidas por albuminas, mucinas e outras proteínas. As proteínas séricas aumentam a solubilidade do carbonato de cálcio quase 5 vezes. O aumento do teor de fosfato de cálcio no leite se deve à proteção proteica, que é prejudicada com o envelhecimento.

No desenvolvimento da aterosclerose, o equilíbrio leucetina-colesterol desempenha um papel importante, quando é perturbado, a relação entre colesterol, fosfolipídios e proteínas se altera, levando à deposição de colesterol nas paredes dos vasos sanguíneos, resultando em aterocalcinose. Grandes componentes moleculares de gordura e proteína desempenham um grande papel na proteção. Por outro lado, a capacidade do sangue de reter altas concentrações de gases carbono e oxigênio em estado dissolvido também se deve ao efeito protetor das proteínas. Nesse caso, as proteínas envolvem as microbolhas de gás e as protegem de grudar.

Proteção de partículas coloidais utilizadas na fabricação de medicamentos. Muitas vezes é necessário introduzir substâncias medicinais no corpo em estado coloidal para que sejam distribuídas uniformemente no corpo e absorvidas. Assim, soluções coloidais de prata, mercúrio, enxofre, protegidas por substâncias proteicas, utilizadas

como medicamentos (protargol, colargol, lisorginona), eles não apenas se tornam insensíveis aos eletrólitos, mas também podem evaporar até secar. O resíduo seco após tratamento com água transforma-se novamente em sol.

13.9. PEPTIZAÇÃO

Peptização - o processo reverso de coagulação, o processo de transição do coagulado em sol. A peptização ocorre quando substâncias são adicionadas ao sedimento (coagulação) que promovem a transição do sedimento em sol. Eles são chamados Purê de Pepti. Normalmente, os peptizadores são íons determinantes de potencial. Por exemplo, um precipitado de hidróxido de ferro (III) é peptizado com sais de ferro (III). Mas o papel de peptizante também pode ser desempenhado por um solvente (H 2 O). O processo de peptização é causado por fenômenos de adsorção. O peptizador facilita a formação da estrutura elétrica de dupla camada e a formação do potencial zeta.

Consequentemente, o processo de peptização se deve principalmente à adsorção de íons determinantes de potencial e dessorção de contra-íons, o que resulta em aumento do potencial ζ das partículas dispersas e aumento do grau de solvatação (hidratação), formação de solvatação conchas ao redor das partículas que produzem um efeito de cunha (peptização de adsorção).

Além da adsorção, também existem peptização por dissolução. Este tipo abrange tudo quando o processo de peptização está associado a uma reação química das moléculas superficiais da fase dispersa. Consiste em duas fases: a formação de um peptizador através de uma reação química do eletrólito do peptizador introduzido com uma partícula dispersa; adsorção do agente de peptização resultante na superfície da fase dispersa, levando à formação de micelas e peptização do precipitado. Um exemplo típico de peptização por dissolução é a peptização de hidróxidos metálicos com ácidos.

A dispersão máxima dos sóis obtida pela peptização por adsorção é determinada pelo grau de dispersão das partículas primárias formando flocos de sedimentos. Durante a peptização por dissolução, o limite de fragmentação das partículas pode deixar a região colóide e atingir um grau molecular de dispersão. O processo de peptização é de grande importância nos organismos vivos, uma vez que coloides de células e fluidos biológicos estão constantemente expostos à ação de eletrólitos no organismo.

A ação de muitos detergentes, inclusive detergentes, baseia-se no fenômeno da peptização. O íon coloidal do sabão é um dipolo, é adsorvido pelas partículas de sujeira, dá-lhes carga e promove sua peptização. A sujeira na forma de sol é facilmente removida da superfície.

13.10. GÉIS E GELÉIS. TIXOTROPIA. SINERESE

Soluções de DIU e sóis de alguns colóides hidrofóbicos são capazes de sofrer alterações sob certas condições: ocorre perda de fluidez, gelificação, gelificação de soluções e formação de geleias e géis (do latim “congelado”).

Geleias (géis)- São sistemas estruturados sólidos, não fluidos, que surgem como resultado da ação de forças de adesão molecular entre partículas coloidais ou macromoléculas poliméricas. As forças de interação intermolecular levam à formação de uma estrutura de malha espacial; as células da malha espacial são preenchidas com uma solução líquida, como uma esponja embebida em líquido. A formação da geleia pode ser representada como a salga do DIU ou a fase inicial da coagulação, o surgimento da estruturação da coagulação.

Quando a mistura é aquecida a 45°C, uma solução aquosa de gelatina torna-se um meio líquido homogêneo. Ao resfriar à temperatura ambiente, a viscosidade da solução aumenta, o sistema perde fluidez, endurece, a consistência da massa semissólida mantém sua forma (pode ser cortada com faca).

Dependendo da natureza das substâncias que formam a geleia ou gel, distinguem-se: constituídas a partir de partículas duras - frágeis (irreversíveis); formado por macromoléculas flexíveis - elásticas (reversíveis). Os frágeis são formados por partículas coloidais (TiO 2, SiO 2). Seca é uma espuma dura com uma grande área superficial específica. A geleia seca não incha, a secagem causa alterações irreversíveis.

Os géis elásticos são formados por polímeros. Quando secos, são facilmente deformados e comprimidos, resultando em um polímero seco (pirogel) que mantém a elasticidade. É capaz de inchar em um solvente adequado, o processo é reversível e pode ser repetido várias vezes.

Ligações moleculares fracas em geleias podem ser destruídas mecanicamente (por agitação, vazamento, temperatura). A ruptura da ligação provoca a destruição da estrutura, as partículas adquirem a capacidade

ao movimento térmico, o sistema se liquefaz e se torna fluido. Depois de algum tempo, a estrutura se recupera espontaneamente. Isso pode ser repetido dezenas de vezes. Esta transformação reversível é chamada tixotropia. Esta transformação isotérmica pode ser representada pelo diagrama:

A tixotropia é observada em soluções fracas de gelatina, protoplasma celular. A reversibilidade da tixotropia indica que a estruturação nos sistemas correspondentes é devida a forças intermoleculares (van der Waals) - uma estrutura tixotrópica de coagulação.

Os géis do corpo são o cérebro, a pele e o globo ocular. O tipo de estrutura de condensação-cristalização é caracterizado por uma ligação mais forte de natureza química. Neste caso, a reversibilidade das alterações tixotrópicas é perturbada (gel de ácido silícico).

A geleia é um estado de desequilíbrio do sistema, um certo estágio do processo lento de separação de fases e a aproximação do sistema a um estado de equilíbrio. O processo se resume à compressão gradual da moldura gelatinosa em uma massa compacta mais densa com prensagem da segunda fase líquida móvel, que é retida mecanicamente na malha espacial da moldura. Durante o armazenamento, gotas individuais de líquido aparecem primeiro na superfície das geleias, com o tempo elas aumentam e se fundem em uma massa contínua da fase líquida. Este processo espontâneo de separação da geleia é denominado sinérese. Para geleias frágeis, a sinérese é a agregação irreversível de partículas, compactação de toda a estrutura. Para a gelatina do DIU, o aumento da temperatura pode interromper a sinérese e retornar a gelatina à sua posição original. A separação de coágulos de sangue coagulado, o endurecimento do pão e a imersão de produtos de confeitaria são exemplos de sinérese. Os tecidos dos jovens são elásticos, contêm mais água, com a idade perde-se a elasticidade, menos água - isso é sinérese.

13.11. PERGUNTAS E TAREFAS PARA AUTOTESTE

PREPARAÇÃO PARA AULAS E EXAMES

1. Dê o conceito de sistemas dispersos, fase dispersa e meio de dispersão.

2. Como os sistemas dispersos são classificados de acordo com o estado agregado da fase dispersa e do meio de dispersão? Dê exemplos de perfis médicos e biológicos.

3. Como os sistemas dispersos são classificados de acordo com a força da interação intermolecular neles? Dê exemplos de perfis médicos e biológicos.

4.A parte principal do aparelho renal artificial é o dialisador. Qual é o princípio do dialisador mais simples? Que impurezas podem ser removidas do sangue através da diálise? Que fatores determinam a velocidade da diálise?

5. De que forma é possível distinguir entre uma solução de uma substância de baixo peso molecular e uma solução coloidal? Em quais propriedades esses métodos se baseiam?

6. De que forma você pode distinguir um sol de um sistema grosseiramente disperso? Em quais propriedades esses métodos se baseiam?

7.Quais métodos existem para produzir sistemas dispersos coloidais? Como eles são diferentes um do outro?

8.Quais são as características das propriedades cinéticas moleculares e ópticas dos sistemas dispersos coloidais? O que os distingue das soluções verdadeiras e dos sistemas grosseiros?

9.Dar o conceito de estabilidade agregativa, cinética e de condensação de sistemas dispersos. Fatores que determinam a estabilidade dos sistemas.

10. Mostre a relação entre as propriedades eletrocinéticas de sistemas dispersos coloidais.

11.Quais fenômenos eletrocinéticos são observados durante a mistura mecânica de partículas da fase dispersa: a) em relação ao meio de dispersão; b) em relação às partículas da fase dispersa?

12. Explique qual das seguintes preparações pertence às soluções coloidais: a) uma preparação de sulfato de bário em água, utilizada como agente de contraste para estudos de raios X com tamanho de partícula de 10 -7 m; b) uma preparação de prata em água - colargol, utilizada no tratamento de feridas purulentas com granulometria de 10 -9 m.

13. O conceito de coagulação de sóis. Coagulação de sóis liófilos. Quais são os sinais externos de coagulação? Indique possíveis produtos de coagulação de sóis.

14. Fatores que causam coagulação de sóis. Regras para coagulação de sóis com eletrólitos. Cinética da coagulação. Limiar de coagulação.

15. Como resultado de uma violação dos micro (Ca 2+) - e macro (C 2 O 4 2-) elementos e da homeostase ácido-base no trato gastrointestinal, ocorre uma reação nos rins:

Qual é a carga do sol? Qual dos íons indicados terá efeito coagulante para partículas deste sol: K +, Mg 2+, SO 4 2-, NO 3 -, PO 4 3-, Al 3+?

Um sol de oxalato de cálcio é formado. Vamos escrever a fórmula de uma micela sol

(13.3.).

A carga do grânulo do sol é positiva, o que significa que os seguintes íons terão efeito coagulante (k) para as partículas deste sol: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3-, conforme regra de Hardy. Quanto maior a carga do íon coagulante, mais forte será seu efeito coagulante (regra de Schulze). De acordo com a regra de Schulze, esses ânions podem ser organizados na seguinte linha: C a P0 4 3- > C a SO 4 2- > C a NO 3 - . Quanto menor a carga do íon, maiores serão as concentrações em que ocorrerá a coagulação. O limiar de coagulação (p) é uma característica relativa da estabilidade do sol em relação a um determinado eletrólito e é o inverso de

13.12. TAREFAS DE TESTE

1. Escolha a afirmação incorreta:

a) os métodos de condensação para produzir soluções coloidais incluem ORR, hidrólise e substituição de solvente;

b) os métodos de dispersão para a produção de soluções coloidais incluem peptização mecânica, ultrassônica;

c) as propriedades ópticas dos sistemas coloidais incluem opalescência, difração e efeito Tyndall;

d) as propriedades cinéticas moleculares dos sistemas coloidais incluem movimento browniano, dispersão de luz e mudança na cor da solução.

2. Selecione a afirmação incorreta:

a) eletroforese é o movimento de uma fase dispersa em um campo elétrico em relação a um meio de dispersão estacionário;

b) eletroosmose é o movimento em um campo elétrico de um meio de dispersão em relação a uma fase estacionária dispersa;

c) a penetração de líquidos contendo íons e moléculas terapêuticas através de um sistema capilar sob a influência de um campo elétrico é chamada de eletrodiálise;

d) a eletroforese é usada para separar proteínas, ácidos nucléicos e células sanguíneas.

3. Uma solução coloidal que perdeu fluidez é:

a) emulsão;

b)gel;

c) sol;

e) suspensão.

4. O plasma sanguíneo é:

a) sol;

b)gel;

c) solução verdadeira;

d) emulsão.

5. Um sistema heterogêneo que consiste em um microcristal de fase dispersa rodeado por íons estabilizadores solvatados é chamado:

a) grânulo;

b) núcleo;

c) unidade;

d) micela.

6. Durante a formação de uma micela, os íons determinantes de potencial são adsorvidos de acordo com a regra:

a) Schulze-Hardy;

b) Religante;

c)Paneta-Fajanza;

e) Shilova.

7. Um grânulo micelar é um agregado:

a) juntamente com a camada de adsorção;

b) camada de difusão;

c) camadas de adsorção e difusão;

d) íons determinantes de potencial.

8. O potencial interfacial é o potencial entre:

a) fases sólida e líquida;

b) camadas adsortivas e difusas na fronteira deslizante;

c) núcleo e contraíons;

d) íons e contra-íons determinantes de potencial.

9. A capacidade das membranas de poros finos de reter partículas da fase dispersa e passar livremente íons e moléculas é chamada:

), que são completa ou praticamente imiscíveis e não reagem quimicamente entre si. A primeira das substâncias ( fase dispersa) finamente distribuído no segundo ( meio de dispersão). Se houver várias fases, elas podem ser separadas fisicamente (centrifugar, separar, etc.).

Sistemas tipicamente dispersos são soluções coloidais, sóis. Os sistemas dispersos também incluem o caso de um meio sólido disperso no qual a fase dispersa está localizada.

Sistemas com partículas de fase dispersa de tamanhos iguais são chamados de monodispersos, e sistemas com partículas de tamanhos desiguais são chamados de polidispersos. Via de regra, os sistemas reais que nos rodeiam são polidispersos.

Com base no tamanho das partículas, os sistemas livremente dispersos são divididos em:

Sistemas ultramicroheterogêneos também são chamados de coloidais ou sóis. Dependendo da natureza do meio de dispersão, os sóis são divididos em sóis sólidos, aerossóis (sóis com meio de dispersão gasoso) e liossolos (sóis com meio de dispersão líquido). Os sistemas microheterogêneos incluem suspensões, emulsões, espumas e pós. Os sistemas grosseiros mais comuns são os sistemas de gás sólido, como a areia.

De acordo com a classificação de M. M. Dubinin, os sistemas coerentemente dispersos (corpos porosos) são divididos em:

Fundação Wikimedia. 2010.

Veja o que é “Sistema disperso” em outros dicionários:

sistema disperso- sistema disperso: Sistema constituído por duas ou mais fases (corpos) com uma interface altamente desenvolvida entre elas. [GOST R 51109 97, artigo 5.6] Fonte... Livro de referência de dicionário de termos de documentação normativa e técnica

sistema disperso- Sistema constituído por duas ou mais fases (corpos) com uma interface altamente desenvolvida entre elas. [GOST R 51109 97] [GOST R 12.4.233 2007] Tópicos: limpeza industrial, equipamentos de proteção individual... Guia do Tradutor Técnico

sistema disperso- – um sistema heterogêneo composto por duas ou mais fases, caracterizado por uma interface altamente desenvolvida entre elas. Química geral: livro didático / A. V. Zholnin ... Termos químicos

sistema disperso- ▲ mistura mecânica sistema fino disperso sistema heterogêneo no qual partículas de uma fase (dispersas) são distribuídas em outra fase homogênea (meio de dispersão). espuma (pedaços de espuma). espuma. espuma, sim. espuma. espumoso. espumoso... ... Dicionário Ideográfico da Língua Russa

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

sistema disperso- dispersinė sistema statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. sistema disperso vok. dispersa Sistema, n rus. sistema disperso, n pranc. sistema disperso, m … Fizikos terminų žodynas

sistema disperso- um sistema heterogêneo de duas ou mais fases com uma interface altamente desenvolvida entre elas. Em um sistema disperso, pelo menos uma das fases (é chamada de dispersa) está incluída na forma de pequenas partículas em outra... ... Dicionário Enciclopédico de Metalurgia

Um sistema físico e mecânico que consiste em uma fase dispersa e um meio de dispersão. Existem sistemas grosseiros e altamente dispersos (coloidais).