Мікрогетерогенні дисперсні системи Біологічні рідини (кров, плазма, спинно-мозкова рідина, деякі лікарські препарати) є дисперсними системами. Колоїдна хімія – розділ хімії, що вивчає фізико-хімічні властивості гетерогенних високодисперсних і високомолекулярних сполук. З грецького kola- клей - Грем (1861 р. ) Дисперсні системи -в якій речовина знаходиться в стані більш-менш високої подрібненості (дисперсності) частинок, які рівномірно розподілені в дисперсному середовищі. • Дисперсні системи – два компоненти: • Дисперсна фаза –подрібнена речовина • Дисперсійне середовище- де розміщена фаза
Колоїдно-дисперсні системи є гетерогенними, термодинамічно нестійкими. Між частинками і середовищем є поверхня розділу, що володіє надлишком поверхневої енергії. Характерні самодовільні процеси, що знижують надлишок енергії шляхом зменшення ступеня дисперсності. Ступінь подрібненості, чи ступінь дисперсності, системи D = 1/d.
Класифікація за ступенем дисперсності: Тип системи Розмір частинок, м Дисперсність Приклади Грубодисперсна 10 -4 - I 0 -7 104 - I 07 Видимі в звичайний мікроскоп: піна, емульсії. Колоїднодисперсна 10 -7 - 10 -9 107 - 109 Видимі в ультрамікроскоп: сік рослин, золі. Молекулярні та йонні менші за 10 більші за 109 -9 розчини Істинні розчини.
Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом Позначення системи Дисперсійне середовище Дисперсна фаза Назва і приклади т/т р/т тверде тіло Тверде тіло рідина Тверді золі, мінерали Тверді емульсії, капілярні системи, грунти г/т т/р р/р г/р т/г р/г г/г тверде тіло рідина газ газ Тверде тіло рідина газ Пористі тіла, пінопласт Суспензії, ліозолі Емульсії Піни Пил, дим Туман, хмари Відсутні
Системи поділяються на ліофільні (гідрофільні) ліофобні (гідрофобні). Ліофільні - взаємодія частинок дисперсної фази із середовищем досить сильна. Ліофобні - взаємодія фази із середовищем слабка. Одержання колоїдних систем передбачає виконання двох операцій: а) довести розміри колоїдних частинокк до величини 1 - 100 нм; б) стабілізувати ці частинки в дисперсному середовищі. Дисперсійні методи • • • Механічні методи (колоїдні млини). Ультразвуковий метод. Метод пептизації. Метод розчинення (для полімерів). Метод заміни розчинника. Електричний метод.
Конденсаційні методи – хімічні реакції: 1. Метод окиснення. 2 H 2 S + SO 2 2 Н 2 О + 3 S↓ 2. Метод відновлення. [Ag(NH 3)2]2 O + CH 2 O 2 Ag↓ + H 2 O + CO 2 + 2 NH 3↑ 3. Метод гідролізу. Fe. Cl 3 + H 2 O HCl + Fe(OH)CI 2 + Н 2 О Fe(OH)2 CI + НСІ Fe(OH)2 CI = Fe(OH)3 + Н 2 О Fe(OH)2 CI = Fe. OCI + Н 2 О Fe. OCI = Fe. O+ + СІпри стабілізаторі колоїдних частинок. Fe. O+. {[(m. Fe(OH)3) n. Fe. О+]n+ (n-x)Cl-}x+ x. Cl-.
• • 4. Метод подвійного обміну : Ag. NO 3 + КJ → Ag. J↓ + KNO 3 Будова міцели Ag. J в надлишку нітрату срібла Ag. J m: - агрегат Ag. J m n Ag+ - ядро Ag. J m n Ag+ n-x NO 3 - x+ - гранула адсорбційний шар m Ag. J n Ag+ n-x NO 3 - x+ x. NO 3 - агрегат ядро гранула міцела
Частинка (гранула) Ядро Міцела Агрегат Адсорбційний шар NO 3 - - NO 3 - Дифузійний шар - NO 3 - Ag+ Ag+ NO 3 - Ag+ Ag. I Ag+ NO 3 - NO 3 - Потенціалвизначальні йони Протийони
Ag+ + NO 3 - + K+(надл) + I- (надл) = Ag. I↓ + K+ + NO 3{[(m. Аg. I)nІ-]n-(n-х)К+}х-х. К+ [(m. Аg. I)nІ (m. Аg. I) агрегат ядро дифузійний шар міцела гранула К+ міцела К+ частинка (гранула) ядро К+ К+ - І- - К+ І І К+ І- Ag. I І- К+ К+ І- І- І- + К К+ К+ + К К+ адсорбційний шар протийони агрегат потенціалвизначальні йони
Осмотичний тиск ультрамікрогетерогенних дисперсних систем можна визначити за рівнянням: (3. 14) де mд. ф. – маса дисперсної фази, m 0 – маса однієї частинки, V – об'єм системи, v – частинкова концентрація, кількість частинок в одиниці об’єму, k – константа Больцмана. Особливостями осмотичного тиску ліозолів порівняно з істинними розчинами є його мале значення і несталість. Мале значення зумовлене низькою частинковою концентрацією розчинів, а несталість пов'язана із спонтанною зміною розмірів частинок внаслідок їх агрегації або дезагрегації. Слід зазначити також, що осмотичний тиск ліозолів маскується або спотворюється присутніми електролітами. Повністю очистити ліозоль від електролітів неможливо без порушення його стійкості. Звідси випливає, що навіть невелика зміна дисперсності в системі викликає велику зміну осмотичного тиску.
Перелічені особливості розчинів ультрамікрогетерогенних дисперсних систем роблять неможливим застосування вимірювання осмотичного тиску (осмометрії) для визначення розмірів частинок дисперсної фази. аналіз полідисперсності одержав назву седиментаційного аналізу. високодисперсні (ультрамікрогетерогенні) системи принципово не відрізняються від молекулярних розчинів, їх властивості описуються загальними закономірностями, але виражені значно слабкіше, внаслідок малих величин концентрації частинок. Властивості ж низькодисперсних (мікрогетерогенних) систем значно відрізняються від властивостей молекулярних розчинів: частинки цих систем не здатні до хаотичного теплового руху, в них не відбуваються дифузія і осмос.
Теорія розсіяння світла була розроблена англійським фізиком Релеєм (1871 р. ), який для систем з непровідними частинками сферичної форми, радіус яких менший за довжину хвилі падаючого світла, вивів таке рівняння: (3. 33) де Ip – інтенсивність розсіяного світла, I 0 – інтенсивність падаючого світла, п 1 і п 0 – показники заломлення відповідно дисперсної фази і дисперсійного середовища, V – об'єм частинки, v – частинкова концентрація частинок, – довжина світлової хвилі. Рівняння Релея лежить в основі оптичних методів визначення розмірів частинок і концентрації дисперсної фази ультрамікрогетерогенних систем: ультрамікроскопії, нефелометрії і турбідиметрії.
Електрокінетичними називають явища, які ґрунтуються на взаємозв'язку між електричними та кінетичними властивостями дисперсних систем. Вони полягають у тому, що складові дисперсної системи (дисперсна фаза або дисперсійне середовище) рухаються в електричному полі, або, навпаки, виникає різниця потенціалів під час переміщення частинок або рідини. Усі електрокінетичні явища пов'язані з існуванням на межі поділу фаз подвійного електричного шару
Кінетична (седиментаційна) стійкість дисперсних систем виявляється у збереженні рівномірного розподілу частинок у всьому об'ємі системи, тобто у протидії силам тяжіння, які спричинюють осідання частинок (седиментацію). Основна умова кінетичної стійкості - це висока дисперсність і участь частинок дисперсної фази у броунівському русі. Агрегативна стійкість дисперсних систем – це здатність системи протидіяти злипанню (агрегації) частинок і цим утримувати певний ступінь дисперсності.
Коагуляція – це процес зменшення дисперсності системи за рахунок укрупнення частинок дисперсної фази. Спричинити коагуляцію гідрофобних золів може будь-який чинник, що порушує агрегативну стійкість системи: різка зміна температури (нагрівання або заморожування), інтенсивне струшування, перемішування, центрифугування, дія світла і різного типу випромінювань, електричних розрядів та особливо електролітів. Усі ці чинники або зменшують сили відштовхування, або збільшують сили притягання між колоїдними частинками. Найважливішим чинником коагуляції золів є дія електролітів. Останні дуже швидко і різко впливають на товщину подвійного електричного шару та на величину ζ-потенціалу, який є одним із головних чинників стійкості гідрофобних колоїдних систем.
Розглянемо основні закономірності коагуляції електролітами – правила коагуляції.
Дякую за увагу!
Скачать презентацию Мікрогетерогенні дисперсні системи Біологічні рідини кров плазма спинно-мозкова
Lek_5_stom.ppt