Действие расклинивающего давления
От пластинки слюды отщепляют листок осторожно вдвигая лезвие.
В раскол вводят несколько капель воды. По углублению раскола D Е можно количественно определить расклинивающее давление тонкого слоя.
Для воды при 20°С Рmax= 2300 кг/см2
Величина расклинивающего давления зависит от:
ü заряда твердой фазы,
ü толщины диффузного слоя,
ü значения ζ-потенциала
Добавки растворов электролитов снижают расклинивающее давление и ζ-потенциал, поэтому эффективны при получении коллоидных систем механическим способом.
Схема коллоидной мельницы
Коагуляция
Коагуляция – потеря агрегативной устойчивости, приводящая к укрупнению частиц с последующей седиментацией.
Факторы, вызывающие коагуляцию:
ü Добавление электролита.
ü Температура (нагревание и охлаждение);
ü Механическое воздействие;
ü Длительный диализ;
ü Ультрафильтрация;
ü Пропускание электрического тока;
ü Увеличение концентрации золя;
ü Добавление противоположно заряженного золя;
Коагуляция при пропускании электрического тока G = σ∙S
Причины коагуляции:
ü Уменьшение заряда гранулы;
ü Снижение ζ-потенциала ниже критического (≈ 30 мВ).
Зависимость ζ-потенциала от толщины диффузного электрического слоя
Толщина диффузного слоя рассчитывается по формуле:
Порог коагуляции - минимальная концентрация электролита, при которой коагуляция, скрытая переходит в явную (заметную на глаз - помутнение раствора или изменение его окраски)
|
|
|
Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующим действием (γ):
Правило знака и валентности (Шульце-Гарди)
Знака:
Коагуляцию коллоидных растворов вызывают ионы, имеющие знак заряда, противоположный заряду гранулы.
Заряда:
Коагулирующее действие ионов пропорционально заряду иона-коагулянта в шестой степени:
или:
Пороги коагуляции обратно пропорциональны заряду иона-коагулянта в шестой степени:
Правило Шульце–Гарди носит приближенный характер.
Приготовить золь с абсолютно одинаковыми свойствами невозможно
Для катионов К+, Ва2+, А13+, отношение порогов коагуляции их хлоридов при действии на отрицательно заряженный золь As2S соответственно равно
или, принимая порог коагуляции иона алюминия за единицу,
ü По порогам коагуляции можно определить знак заряда золя!
Некоторые органические однозарядные основания, например катионы морфина, обладают более сильным коагулирующим действием, чем двухзарядные ионы, поскольку обладают более высокой адсорбцией.
|
|
|
Влияние лиотропных рядов
ü Поскольку ионы должны входить в адсорбционный слой,
то на коагуляцию действует обратный лиотропный ряд, но помним о величине заряда!!!
Зависимость ζ-потенциала и порогов коагуляции от концентрации однозарядных катионов в лиотропном ряду
Перезарядка золей
(неправильные ряды, чередование зон коагуляции)
Явление наблюдается при добавлении многозарядных ионов:
Коагуляция смесью электролитов
a1 – аддитивность (CaCl2 + NaCl)
а2 – антагонизм (KCl + NaCl)
а3 – синергизм (CaCl2 + LiCl)
Причины:
ü взаимодействие ионов электролитов с коллоидными частицами;
ü взаимодействие ионов между собой;
ü взаимодействие ионов с растворителем.
Аддитивность - это суммирование коагулирующего действия ионов, вызывающих коагуляцию. (коагулирующие ионы не взаимодействуют химически между собой)
Антагонизм - это ослабление коагулирующего действия одного электролита в присутствии другого.
(коагулирующие ионы связываются в в прочный комплекс либо выпадают в осадок)
Рb2+ + 2Сl– = РbСl2↓
Синергизм - это усиление коагулирующего действия одного электролита в присутствии другого. (между электролитами происходит химическое взаимодействие, в результате которого образуется многозарядный ион)
|
|
|
FeCl3 + 6KCNS → K3[Fe(CNS)6] + 3KCl
При введении различных лекарственных веществ в организм (в виде инъекций) следует предварительно убедиться в том, что эти вещества не являются синергистами, чтобы избежать возможной коагуляции.
При очистке промышленных вод следует учитывать антагонизм вводимых электролитов, препятствующий разрушению коллоидных загрязнений.
Взаимная коагуляция
При смешивании двух золей с противоположными зарядами частиц наблюдается взаимная коагуляция.
(Взаимная коагуляция положительного золя Fe(OH)3 и отрицательного золя As2S3.)
Строение мицеллы при полной и частичной коагуляции при смешивании разных по заряду золей хлорида серебра:
{(m AgCl) nAg+ (n-x)NO3- }+ x xNO3-
{(mAgCl) yСl- (y-z)K+ }- z zK+
1. Частичная - n > y
{(m1 + m2 + y) (AgCl) (n – y)Ag+ (n – y – q)NO3- }+ q qNO3-
2. Полная коагуляция – n=y
(m1 + m2 + n)AgCl↓
Привыкание золя
превышение порога коагуляции при добавлении электролита к золю небольшими порциями.
Причины:
ü образование пептизатора
адсорбция ионов, приводящая к повышению заряда частиц
При инъекциях электролита в мышечную ткань или кровь человека необходимо вводить его постепенно, медленно, чтобы не вызвать коагуляцию биологических коллоидных систем.
|
|
|
При медленном введении (капельница) электролит успевает уноситься с током крови и диффундировать в соседние ткани, поэтому пороговая концентрация не достигается, и коагуляция не наступает. Это явление в живых тканях объясняется "привыканием".
Защитное действие ВМС
Коллоидная защита - повышение устойчивости лиофобных золей к коагулирующему действию электролитов при добавлении некоторых веществ.
ü белковые вещества (желатин, альбумины, казеин)
ü полисахариды (крахмал, декстрин)
ü коллоидные ПАВ (мыла, сапонины).
Схема защитного действия
ü Ослабление защитных функций белков крови приводит к отложению холестерина на стенках сосудов, образованию камней в почках, печени.
ü Принцип коллоидной защиты используют при получении колларгола, золей серебра, золота. Частицы колларгола так хорошо защищены, что не коагулируют даже при высушивании.
Золотое число
масса (в мг) сухого ВМС, защищающего 10 мл золя красного золота от коагуляции при добавлении к нему 1 мл 10 % раствора NaCl.
«Золотое» число спинно-мозговой жидкости используют для диагностических целей, (его значения различны для нормальной спинномозговой жидкости и при различных патологиях - нейросифилис, менингит).
Сенсибилизация (флокуляция)
агрегирование частиц дисперсной фазы в лиофобных золях и суспензиях под действием небольших количеств ВМС.
Макромолекулы взаимодействуют одновременно с несколькими мицеллами коллоидного раствора образуя крупные флокулы (рыхлые хлопья), которые оседают или всплывают – в зависимости от их плотности.
Флокулянты- хорошо растворимые в дисперсионной среде ВМС, имеющие гибкие макромолекулы с большой молекулярной массой.
Кинетика коагуляции
Кривая скорости коагуляции в зависимости от концентрации электролита
Медленная коагуляция – скорость зависит от концентрации электролита, не все соударения эффективны
ζ < 30 мВ
Быстрая коагуляция – скорость коагуляции не зависит от концентрации электролита (гранула имеет нулевой заряд), все столкновения коллоидных частиц эффективны и заканчиваются их объединением (укрупнением)
ζ= 0
Значение коагуляции
1. Учет коагуляции при введении растворов солей в живые организмы (физиологический раствор 0,9 % NaCI нельзя заменить изотоническим раствором MgSO4)
2. Определение СОЭ - скорости оседания эритроцитов.
(норма - 10-12 мм/час)
3. Удаление ионов Са2+ при консервировании донорской крови.
- добавление цитрата натрия
- декальцинирование методом ионного обмена
Противосвертывающее действие основано на том, что цитрат натрия связывает участвующие в процессе свертывания ионы кальция в нерастворимый цитрат кальция.
4. Коагуляция фосфата кальция и холестерина в крови приводит к склеротическим изменениям сосудов.
Более совершенная система представляет собой проводник, на дистальном конце которого находится корзина, напоминающая по форме парашют.
5. Формирование структуры почв.
(Образование плодородных дельт в устьях рек)
Методы очистки коллоидных растворов
(от низкомолекулярных веществ - электролитов)
Обычная фильтрация
Фильтрация (от лат. filtrum – войлок) основана на способности коллоидных частиц проходить через поры обычных фильтров. При этом более крупные частицы задерживаются.
Фильтрацию используют для очистки коллоидных растворов
от примесей грубодисперсных частиц.
2. Ультрафильтрация
Ультрафильтрация может быть использована для целей
дисперсионного анализа и разделения дисперсных систем.
Применение мембраны с определенным диметром пор (целлофан, пергамент, асбест, керамические фильтры) позволяет разделить коллоидные частицы на фракции по размерам и ориентировочно определить эти размеры.
Кристаллизация
с помощью
колбы Бунзена и
воронки Бюхнера.
С помощью ультрафильтрации определены размеры ряда вирусов и бактериофагов.
Электрофорез
4. Диализ
(поры мембраны пропускают только низкомолекулярный электролит – гидратированные ионы)
5. Электродиализ
Диализ может быть ускорен, если через коллоидный раствор, пропустить постоянный электрический ток. Такой процесс носит название электродиализа и проводится в электродиализаторе, секции которого отделены полупроницаемыми мембранами.
Схема электродиализатора
Компенсационный диализ
Жидкость в диализаторе омывается не чистым растворителем, а растворами с различными концентрациями определяемого вещества.
Концентрация сахара в солевом растворе при диализе не меняется лишь в том случае, если она равна концентрации свободного сахара в сыворотке.
Электродиализом было установлено наличие глюкозы и мочевины в крови в свободном состоянии.
7. Вивидиализ (принцип аппарата «искусственная почка»)
Диализирующий раствор содержит одинаковые с кровью концентрации веществ, которые необходимо сохранить в крови.
Благодаря большой рабочей площади мембран (до 1.5 м2) из крови достаточно быстро (за 3-4 часа) удаляются «шлаки» - продукты обмена и распада тканей (мочевина, креатинин, ионы калия)
Показаниями к применению «искусственной почки» является острая почечная недостаточность при отравлениях сулемой, сульфаниламидными препаратами, при уремии после переливания крови, при тяжелых ожогах, токсикозе беременности.
Схема аппарата для вивидиффузии
8. Гель-фильтрация (метод молекулярных сит)
Вещества разделяются в зависимости от размера пор гранул и размера молекул.
Белок, молекулы которого превышают размер пор, свободно проходит между гранулами и выходит из хроматографической колонки первым.
Схема опыта по гельфильтрации
(показано более быстрое продвижение крупных молекул белка)
Гель-фильтрация (гель-хроматография) используется для определения молекулярного веса белков по калибровочным кривым, для обессоливания и концентрирования растворов белков, синтеза ионообменных материалов.
Зависимость расстояния, проходимого белком в тонком слое геля, от молекулярного веса
Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 31; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!