Глава 2. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ
Коллоидными системами называют такие ультрамикродисперсные системы, в которых дисперсная фаза имеет частицы размером 10-9÷10-7м, равномерно распределенные в дисперсионной среде.
Коллоидные системы широко распространены в природе. Такие биологические жидкости, как: кровь, лимфа, плазма, спинномозговая жидкость представляют собой коллоидные системы, в которых в коллоидном состоянии находятся белки, гликоген, холестерин и другие вещества. Лекарственные средства, приготовленные в виде коллоидных систем, весьма эффективны (суспензии, эмульсии, коллоидные растворы, мази, кремы, пасты, аэрозоли). По-видимому, их коллоидное состояние обеспечивает слабое, но продолжительное действие малых доз вещества. Большое значение имеют коллоидные растворы и в промышленности: резиновой, текстильной, лакокрасочной, пищевой, бумажной, мыловаренной, в технологии пластмасс, строительстве, нефтехимии и др. Классификация коллоидных систем, как разновидности дисперсных, приведена в предыдущей лекции. Коллоидные растворы с жидкой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой называют золями (solutus (лат) - растворённый). В биологических системах они наиболее распространены. Термин «коллоиды» означает «клееподобные» (от греч. колла – клей и еидос – вид) введён в 1861 г. английским химиком Томасом Грэмом. Он разделял смеси веществ методом диализа – пропускания через полупроницаемые мембраны, и вещества, не проходящие при диализе через мембраны, назвал «коллоидами». В те времена полагали, что это особые вещества, которые невозможно получить в кристаллическом виде, в отличие от «кристаллоидов». В настоящее время доказано, что коллоидные системы отличаются от истинных растворов и от грубодисперсных систем только размерами частиц. Коллоидные частицы больше молекул, но всё же они очень малы. Поэтому они: – не оседают под действием силы тяжести; – не видны глазом и в обычный микроскоп. – проходят через обычные бумажные фильтры, но не проходят через мембраны. Характеристика коллоидных систем и условия их Образования. Поскольку коллоидные системы являются гетерогенными, а частицы имеют очень маленькие размеры, то суммарная поверхность всех частиц очень большая. И, следовательно, очень велика избыточная поверхностная энергия (согласно уравнению G = σ ∙ S). Поэтому лиофобные коллоидные системы (их свойства мы рассматриваем) термодинамически неустойчивы. По второму закону термодинамики в коллоидных системах происходят самопроизвольные процессы, идущие с уменьшением поверхностной энергии Гиббса. Чаще всего это процессы слипания частиц, при которых уменьшается суммарная площадь поверхности. Однако в природе лиофобные коллоидные системы могут существовать длительное время без изменений. Это возможно только благодаря наличию стабилизатора на поверхности коллоидных частиц, препятствующего слипанию. Стабилизатором могут быть: – ионы, которые сообщают частицам одинаковый заряд, благодаря чему частицы отталкиваются. – либо это особые вещества – «коллоидная защита», которые изменяют полярность поверхности частиц и увеличивают их сродство к дисперсионной среде. Любое вещество можно получить в коллоидном состоянии. Необходимо только соблюдать условия образования золей: 1. дисперсная фаза должна обладать плохой растворимостью в дисперсионной среде; 2. размеры частиц дисперсной фазы должны быть доведены до размеров коллоидных частиц, 10–9 – 10–7м; 3. растворы должны быть очень разбавлены; 4. необходим стабилизатор.
Способы получения Поскольку коллоиды занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами, размеры частиц вещества доводят до коллоидных размеров двумя методами: Методы Диспергационные – Конденсационные – дробление крупных частиц укрупнение мелких частиц а) Диспергационные методы: 1. Механическое измельчение в шаровых (а) и коллоидных (б) мельницах (рис.2.1)
а) б)
Рис.2.1. Схема механического измельчения
В мельницу помещают куски дисперсной фазы, дисперсионную среду и стабилизатор. Шаровая мельница похожа на бетономешалку. Внутри нее перекатываются тяжелые металлические или фарфоровые шары и истирают дисперсную фазу. Коллоидная мельница подобна кофемолке или блендеру, где куски измельчаются, попадая между вращающимся ротором и неподвижным корпусом. Так чаще всего готовят лекарственные формы. 2. Ультразвуковое измельчение под действием быстро сменяющихся сжатий и расширений системы, приводящее к разрушению образца. 3. Электрический метод состоит в создании электрической дуги при сближении находящихся в воде металлических электродов. Материал электродов испаряется, а затем конденсируется в частицы коллоидных размеров. Так получают золи благородных металлов: серебра, платины, золота, например, лекарственный препарат серебра – протаргол.
.
4. Метод пептизации. Многие практически нерастворимые в воде рыхлые осадки могут переходить в коллоидный раствор при действии на них некоторых веществ – пептизаторов. Метод впервые предложили биохимики, получавшие коллоидные растворы пептидов расщеплением белков на более мелкие фрагменты – пептиды, с помощью фермента пепсина. Пептизации в основном подвергаются свежеприготовленные рыхлые осадки гидроксидов металлов – Zn(OH)2, Fe(OH)3, добавлением пептизаторов – небольших количеств электролитов. В медицине этот метод используется для рассасывания атеросклеротических бляшек, свежих почечных и печеночных камней. б) Конденсационные методы - физические и химические: 1) Физические. – конденсация пара в газовой среде при резком охлаждении (например, образование тумана). – метод замены растворителя. Для этого надо подобрать два смешивающихся между собой растворителя, в одном из которых вещество растворяется, а в другом нет. Например, если истинный раствор поваренной соли в этиловом спирте по каплям добавлять в эфир, в котором NaСl не растворяется, то образуется золь поваренной соли в эфире; 2) Химические – с помощью химических реакций (окислительно-восстановительных, обмена, гидролиза и др.), идущих с образованием осадка. Реакцию нужно провести так, чтобы образовался коллоидный раствор. Например, золь сульфата бария получают по реакции BaCl2 + K2SO4 = BaSO4↓ + 2KCl при избытке любого из исходных веществ. В условиях организма преобладает конденсационный механизм образования коллоидных систем.
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1735)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |