ФИЗИКОХИМИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ¡ Дисперсная система – гетерогенная

ФИЗИКОХИМИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ¡ Дисперсная система – гетерогенная система, в которой мелкие частицы (дисперсная фаза) равномерно распределены в объеме другой фазы (дисперсионная среда). ¡

ЛИОФОБНЫЕ КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ - золи. ¡ Получение золей ¡. А. Дисперсионный метод. ¡ а/ Механические методы - дроблением, ¡ измельчением, истиранием ¡ б/ Ультразвуковой метод - под действием сжатий ¡ и расширений системы в/ Метод пептизации –перевод свежеприготовленных осадков при добавлении электролита (пептизатора) в коллоидный раствор; лечение тромбофлебита гепарином ¡ г/ Распыление под водой в вольтовой дуге ¡ благородных металлов с последующей ¡ конденсацией паров металла при охлаждении ¡ [метод Бредига) l

¡ ¡ ¡ ¡ Б. Конденсационный метод. -на переводе веществ в нерастворимое состояние при помощи химических реакций а/ Метод окисления. 2 H 2 S + SO 2 3 S + 2 H 2 O б/ Метод восстановления. Ag 2 O + H 2 2 Ag + H 2 O [так образуется золь серебра] в/ Реакция двойного обмена с образованием труднорастворимого вещества: Ba. Cl 2 + K 2 SO 4 Ba. SO 4 + 2 KCl [золь сульфата бария] г / метод гидролиза. Fe. Cl 3 + 3 H 2 O Fe(OH)3 + 3 HCl д/ метод замены растворителя.

¡ ¡ ¡ Очистка коллоидных растворов Диализ. –метод очистки коллоидных растворов от ионов и молекул низкомолекулярных примесей в результате их диффузии в чистый растворитель через полупроницаемую мемрану. Электродиализ – диализ в условиях постоянного тока ( ускоренный диализ)

¡ ¡ ¡ ¡ Вивидиализ ( гемодиализ): биологическая жидкость омывается не чистым растворителем, а изотоническими растворами электролитов. Для повышения эффективности диализа при острых отравлениях используются гипертонические растворы (0, 35 -0, 85 осмоль/л. Ультрафильтрация — это отделение дисперсной фазы от дисперсионной среды путем фильтрования через мембраны под давлением или в вакууме. Аппарат «искусственная почка» - сочетание диализа и ультрафильтрации. Гельфильтрация. В поры декстринового гель низкомолекулярные соединения входят , а ВМС (белки) нет. При элюировании сначала появится фракция ВМС, а затем НМС

¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем 1. Броуновское движение для коллодных частиц замедленно и зависит: от температуры – скорость движения возрастает от вязкости дисперсионной среды, внутреннего трения. от коэффициента диффузии 2. Диффузия коллоидных систем замедленна, т. к. крупные частицы. 3. Росм коллоидных растворов значительно ниже Росм истинных растворов вследствие большого размера частиц и малых концентраций 4. Способность дисперсной системы сохранять по всему объёму распределение частиц называется седиментационной или кинетической устойчивостью. . Ультрацентрифугирование. Оседание коллоидов под действием центробежной силы. А. В. Думанский в 1913 г. , Сведберг (ультрацентрифуга)

¡ Оптические свойства ……. Рассеяние света. Дифракционное рассеивание света в результате огибания частиц световой волной(конус. Тиндаля ). Формула Рэлея [1871 г. ]: где I — интенсивность рассеяния света; I 0 — интенсивность падающего света; К — константа, зависящая от показателей преломления дисперсионной среды и дисперсной фазы частиц; n — число частиц; V — объём частиц; — длина волны падающего света.

n Окраска золей n связана с избирательным поглощением световых n n лучей. Если золь только рассеивает, а не поглощает световые лучи — он бесцветен. Опалесценция-изменение окраски бесцветного коллоидного раствора в проходящем (розовая) и отраженном (голубая) свете Дихроизм— наложение опалесценции на собственную окраску золя. Грубодисперсные имеют синюю окраску, высокодисперсные –красную.

n n n СТРОЕНИЕ МИЦЕЛЛ Мицелла - гетерогенная микросистема, Ядро мицеллы - микрокристалл малорастворимого вещества, на поверхности которого адсорбированы, потенциалопределяющие ионы, сообщающие заряд ядру мицеллы.

• Межфазным потенциалом – (электродинамическим)(фи) потенциал на границе раздела между твердой и жидкой фазами в мицелле (на схемах мицеллы граница АА). • Электрокинетическим потенциалом (дзета) называется потенциал на границе скольжения между адсорбционной и диффузионной частями мицеллы

• ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ • • Скорость движения частиц: ei V= ----, 6 пr. U • 1. Электрофорезом называется направленное движение заряженных частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды под действием электрического поля.

• Электроосмосом называется направленное движение дисперсионной среды (жидкости) в капиллярной системе под действием электрического тока.

• . 3. Потенциалом седиментации (Дорна) называется разность потенциалов, возникающая при оседании частиц дисперсной фазы в жидкой дисперсионной среде. • 4. Потенциалом течения (Квинке) называется разность потенциалов, возникающая при протекании через систему жидкой дисперсионной среды.

•

• Потенциалы течения и оседания механизмы возникновения биотоков при движении крови по сосудам. Зубец Q на электрокардиограмме обусловлен течением крови в коронарной системе.

• Устойчивость коллоидных растворов – способность дисперсной фазы сохранять состояние равномерного распределения частиц дисперсной фазы во всем объеме дисперсионной среды – седиментационное равновесие.

• Агрегативная устойчивость –способность дисперсной фазы противостоять их агрегации. Причина – наличие заряда и сольватной оболочки частиц. • Кинетическая – способность частиц оставаться во взвешанном состоянии. Причина – броуновское движение частиц. • Теория Дерягина-Ландау –теория расклинивающего действия воды – гидратные оболочки противоионов диффузного слоя обладают упругими свойствами. Гидратные оболочки препятствуют сближению частиц.

• Коагуляция – • процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов из-за потери коллоидным раствором агрегативной устойчивости • Коагуляцию можно вызвать воздействиями: • -добавлением электролита, • -концентрированием коллоидного раствора, • -изменением температуры, • -действием ультразвука, • -электромагнитного поля и др.

n n Коагуляция под действием электролитов. Для каждого электролита необходима своя минимальная концентрация, называемая порогом коагуляции (спк). Порогом коагуляции называется минимальное количество электролита, которое надо добавить к коллоидному раствору, чтобы вызвать явную коагуляцию где с. ПК — исходная концентрация раствора электролита; VЭЛ — объем раствора электролита, добавленного к коллоидному раствору; VКР объем коллоидного раствора.

n n n Коагулирующее действие электролитов подчиняется правилу Шульце — Гарди: 1. коагуляцию вызывают любые ионы, которые имеют знак заряда, противоположный заряду гранул. 2. Коагулирующее действие ионов (у) тем сильнее, чем выше заряд ионакоагулянта - прямо пропорционально заряду в шестой степени: у = f(z 6).

• ……. Примеры: ---коагуляция золя Agl с потенциалопределяющими ионами анионы I-); y(Na+) : у(Са 2+ ) : y. Аl 3+ ) = 1 : 64 : 729.

n n Механизм коагуляции. Роль электролитов при коагуляции заключается в уменьшении расклинивающего давления между сближающимися коллоидными частицами. Это может происходить двумя путями: -за счет уменьшения заряда поверхности ядра, т. е. за счет снижения межфазного потенциала - за счет уменьшения толщины (сжатия) ионных атмосфер мицелл

n Кинетика коагуляции

n n Взаимная коагуляция — слипание разноименно заряженных гранул коллоидных растворов. . Привыкание золя - при медленном добавлении электролита коагуляция может не наступить, а если этот же электролит добавлять быстро, то коагуляция наступит.

n n n Явление коагуляции имеет большую роль в живом организме, т. к. коллоидные растворы клеток в биологических жидкостях находятся при соприкосновении с электролитами. Поэтому при введении элетролитов в организм необходимо учитывать не только его концентрацию , но и заряд ионов. При введении внутривенно смеси электролитов для предотвращения коагуляции белков необходимо: медленно вводить растворы электролитов учитывать не только заряд ионов, но и их синергизм.

n n «Коллоидной защитой называется повышение агрегативной устойчивости гидрофобных золей при добавлении к ним ВМС. Механизм - вокруг мицелл коллоидного раствора образуются адсорбционные оболочки из гибких макромолекул ВМС. .

n n n Основными условиями защитного действия являются: — хорошая растворимость ВМС в дисперсионной среде коллоидного раствора; —хорошая адсорбируемость молекул ВМС на коллоидных частицах; минимальная концентрация ВМС, образующего мономолекулярный слой на поверхности мицеллы минимальное защитное число ВМС одинаковый заряд ВМС и золя

n n Золотое число — это количество мг сухого полимера [например, желатины], защищающего 10 мл красного гидрозоля золота от коагуляции 1 мл 10% раствора поваренной соли. Эту величину [0, 01 мг] Зигмонди назвал «золотым числом» желатины.

n n n Значение биологической защиты ВМС Кровь – дисперсная система: дисперсионная среда – плазма, дисперсная фаза – форменные элементы крови, плохо растворимые вещества: ураты, липиды, фосфаты. карбонаты и др. Белки крови защищают и препятствуют осаждению плохо растворимых соединений и образованию камней в почках и печени, развитию атеросклероза ( отложение холестерина на поверхности сосудов).

n n n В условиях in vivo кровь является агрегативно и седиментационно устойчивой дисперсной системой. Агрегативная устойчивость крови обеспечивается мощными гидратными оболочками на поверхности клеточных мембран, препятствующих слипанию. Изменение конформации белков при патологии приводит к уменьшению стуктурированной воды на поверхности клеток, а следовательно нарушается агрегативная устойчивость.

n Вторым фактором агрегативной устойчивостью является заряд поверхности клетки. Изменение конформации белков при патологии приводит к уменьшению стуктурированной воды на поверхности клеток, а следовательно нарушается агрегативная устойчивость.

n Седиментационная устойчивость крови связана с непрерывным движением крови. При отсутствии движения кровь теряет устойчивость и происходит оседание форменных элементов.

n n n Лекарственные препараты – дисперсные системы – препараты серебра: протаргол (7, 8 -8, 3%) и колларгол (70%) устойчивость приобретают благодаря защитному действию ВМС. Определение золотого защитного числа спинно-мозговой жидкости используется при диагностике менингита ( защитное число при этом снижается) Проба Ланге –измерение защитной способности белков. К нескольким разведениям спинно-мозговой жидкости добавляют одинаковый объем коллоидного раствора золота. При отрицательной реакции красно-вишневая окраска остается без изменений.

n n Следовательно белки плазмы обеспечивают стабильность золя золота. При патологических состояниях некоторые разведения теряют защитную способность и наступает коагуляция. Интенсивность коагуляции оценивается по изменению окраски: от краснофиолетового через фиолетовую и голубую до ее исчезновения. Патологический процесс определяется по кривым зависимости интенсивности коагуляции от разведения.

n n n Аэрозоли: дисперсные системы, в которых дисперсионная среда – газ, дисперсная фаза – твердые или жидкие частицы с размером 10 -7 -10 -4 м. Два вида устойчивости: седиментационная ( основная) за счет броуновского движения и агрегативная. Использование аэрозолей в медицине для ингаляций лекарственных препаратов: лекарственные аэрозоли с размером частиц 5. 10 -6 м осаждаются в носоглотке; с размером частиц 2. 10 -6 м –попадают в легкие и бронхи; 10 -6 м – проникают в альвеолы легких.

n n n n Болезни, вызываемые действием различных пылей на легкие: силикоз (кварцевая пыль); антракоз (угольная пыль); асбестоз (асбестовая пыль) аэрозоли металлов и их оксидов проникают сквозь клеточные мембраны и нарушают жизнедеятельность клеток; аэрозоли, содержащие цветочную пыльцу, вызывают аллергию; аэрозоли, содержащие вирусы, различные микроорганизмы вызывают соответствующие заболевания