Коллоидные растворы. Характеристика коллоидных систем. Строение коллоидных частиц лиофобных золей

З А Н Я Т И Е   N   16

ТЕМА: Коллоидные растворы. Получение. Свойства

1. ЗНАЧИМОСТЬ ТЕМЫ: Микрогетерогенные дисперсные системы с частицами размером от 10ˉ⁷ до 10ˉ⁹ м (1-100 Нм) называются коллоидными растворами. Коллоидные растворы играют большую роль в процессах жизнедеятельности организмов.

Протоплазма живых организмов представляет собой коллоидную систему. В ней содержатся различные лиофильные вещества (белки, гликоген, фосфолипиды), молекулы которых прочно удерживают воду (связанная вода). Когда, под влиянием каких-либо причин, изменяется структура коллоида, возможно выделение части связанной воды. Это явление называется синерезисом. Примером синерезиса является выделение сыворотки при образовании сгустков крови.

Соли желчных кислот, находящиеся в пищеварительном тракте, стабилизируют водно-масляные эмульсии, в результате чего облегчается прохождение этих эмульсий через стенки кишечника.

Многие лекарственные препараты представляют собой коллоидные растворы. Для повышения устойчивости к ним добавляют стабилизаторы.

Белки – важнейшая составная часть всех живых клеток и организмов. Они составляют главную массу сухого вещества тканей человека и всех животных. Белки находятся в организме в коллоидном состоянии.

Ферменты – биологические катализаторы, образующиеся в живых клетках, представляют собой вещества белковой природы. Ферменты проявляют свою высокую каталитическую активность в коллоидном состоянии.

2. ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:

1. Дисперсные системы. Их классификация.

2. Характеристика коллоидных систем. Отличие их от суспензий и истинных растворов.

3. Методы получения и очистки коллоидных растворов.

4. Электроповерхностные явления. Строение двойного электрического слоя. Электрокинетические явления. Электрофорез, электроосмос. Применение электрофореза в биологических и медицинских исследованиях.

5. Строение коллоидных частиц лиофобных золей.

6. Устойчивость и коагуляция лиофобных золей. Основные закономерности коагуляции под действием электролитов. Кинетика коагуляции. Порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди.

3. ЗАДАЧИ: после изучения темы

а) студент должен знать:

·  понятие о дисперсных системах, их классификацию;

·  способы получения и очистки коллоидных растворов;

·  термодинамику образования лиофильных и лиофобных золей;

·  строение мицеллы лиофобных золей, стабилизированных электролитами;

·  молекулярно-кинетические и оптические свойства коллоидных систем;

·  электрокинетические явления в частности электрофорез, электроосмос и их применение и значение в биологии и медицине;

·  теоретические основы устойчивости и коагуляции лиофобных золей, закономерности коагуляции под действием электролитов;

·  теоретические основы кинетики коагуляции, понятие о пороге коагуляции, правило Шульце-Гарди.

б) студент должен уметь:

·  давать характеристику коллоидных систем по сравнению с грубодисперсными и истинными растворами;

·  составлять формулы мицеллы лиофобных золей, объяснять причину их устойчивости;

·  указывать направления движения коллоидной частицы при электрофорезе;

·  излагать теоретические основы устойчивости и коагуляции лиофобных золей;

·  определять, какой ион электролита-коагулятора будет оказывать коагулирующее действие на золь;

·  сопоставлять коагулирующую способность электролитов;

·  уметь рассчитывать порог коагуляции электролита в соответствии с правилом Шульце-Гарди.

в) приобрести практические навыки:

·  по приготовлению коллоидных растворов железа (III) гидроксида реакцией гидролиза и берлинской лазури реакцией обмена;

·  по проведению коагуляции полученных золей под действием электролитов.

КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ – это растворы, в которых растворенное вещество (дисперсная фаза) находится в растворе в виде крупных частиц (диаметром 10ˉ⁷ – 10ˉ⁹ м) или 1-100 Нм.

Резкой границы между истинными и коллоидными системами нет, т.к. одно и тоже вещество, в зависимости от природы растворителя, может давать как истинный, так и коллоидный раствор. Например, NaCl в Н₂О – истинный раствор, NaCl в спирте – коллоидный раствор.

Коллоидные растворы являются гетерогенными (неоднородными) системами, так как каждая частица дисперсной фазы отделена со всех сторон от дисперсной среды поверхностью раздела. Большая поверхность раздела создает избыток свободной поверхностной энергии, которая делает эти системы термодинамически неустойчивыми. Коллоидные растворы не образуются самопроизвольно.

Для получения устойчивой коллоидной системы необходимо наличие стабилизатора в виде небольшой добавки электролита, один из ионов которого адсорбируется на коллоидных частицах и сообщает им стабилизирующий их одноименный заряд.

Коллоидные системы с жидкой дисперсной средой называютсяЗОЛЯМИ.

Все коллоидные системы делятся на 2 вида: лиофобные и лиофильные или гидрофобные и гидрофильные, если дисперсионная среда – Н₂О.

Гидрофобные золи образуются в результате дробления более крупных частиц и являются термодинамически неустойчивыми.