Khimia_Bilety-2

ПНВ – растворенное вещество практически не изменяет поверхностного натяжения растворителя. Сахароза является поверхностно-неактивным веществом по отношению к воде. ПНВ не концентрируются.

64.Ионообменная адсорбция – процесс, при котором адсорбент и раствор обмениваются между собой в эквивалентных количествах одноименно заряженными ионами. Заключается в адсорбции ионов из растворов электролита на поверхности твердых веществ, кристаллическая решетка которых состоит из ионов или полярных молекул.

Гемосорбция - метод лечения, направленный на удаление из крови разных токсических продуктов и регуляцию гомеостаза путем контакта крови с сорбентом вне организма с использованием углеродных сорбентов, иммуносорбентов и т.д. При контакте крови с гемосорбентом происходит конкуренция за активные центры между веществами, подлежащими удалению, и веществами, наличие которых обеспечивает жизненно необходимые функции. Использование неспецефических сорбентов делает процесс гемосорбции практически неуправляемым, так как выводятся не только токсичные, ео и необходимее вещества. Упор в гемосорбции поэтому делается на создание и использование высокоспецифичных сорбентов.

Важной проблемой является создание веществ, совместимых с кровью. Поэтому часто для получения гемосовместимых сорбентов грнулы сорбента заключают в капсулы, изготовленные из альбуминов, нитроацетил-целлюлозы и т.д.

Сорбционная способность основана на физико-химических свойствах гранулированных сорбентов и определяется главным образом пористой структурой, размерами и формой гранул. Выделяют микропоры радиусом менее 1,5 нм, удерживающие мелкие молекулы газов; мезопоры радиусом 100-200 нм, где происходит фиксация большинства сорбируемых метаболитов и наиболее крупные - макропоры радиусом более 200 нм, обладающие малой сорбционной активностью и служат как транспортные каналы, по которым сорбируемое вещество проникает к микро- и мезопорам.

Фиксация химических соединений на сорбенте (адсорбция) достаточно сложный процесс, который обусловлен силами межмолекулярного диполь дипольного взаимодействия, а также водородными ионами при хелатных связях. Отсюда очень важное значение для степени адсорбции того или иного метаболита составляет его поляризуемость и геометрическая характеристика. Имея гидрофобную поверхность, активированный уголь обладает малым сродством к молекулам воды. Поэтому степень адсорбции гидрофобных молекул гораздо выше, чем гидрофильных. Активированные угли извлекают из растворов большое количество биологически активных веществ и метаболитов. По сравнению с гемодиализом, при помощи которого можно удалить из организма низкомолекулярные и водорастворимые соединения типа мочевины и креатинина, гемосорбция даёт возможность удалить из крови вещества, имеющие и среднемолекулярные размеры, обладающие высокой токсичностью, а также вещества микробной природы. По эффективности детоксикации 1 ч гемосорбции равен 6 ч проведения гемодиализа и 24 ч перитонеального диализа. В настоящее время гемосорбция нашла широкое применение в клинических условиях. Расширились показания для её применения. Этот метод успешно применяют при лечении больных с экзогенными отравлениями, почечной и печёночной недостаточностью, аутоиммунными и аллергическими заболеваниями, хирургических больных с тяжёлыми эндотоксикозами. Устройство для гемосорбции представляет собой заполненную сорбентом колонку, которую подсоединяют с помощью трубчатых магистралей к сосудам пациента. Кровь по системе трубчатых магистралей прокачивается с помощью насоса через колонку. Для предупреждения воздушной эмболии в трубчатых магистралях имеются расширения — пузырьковые камеры, в которых движение крови замедляется и происходит отделение пузырьков воздуха. В пузырьковые камеры встроены отводы для подключения манометров, измеряющих давление крови в трубчатых магистралях до и после прохождения колонки с сорбентом, что необходимо для выявления возможного свертывания крови в колонке. Все принадлежности для Г. выпускают стерильными, готовыми для немедленного использования.При гемосорбции возможны осложнения, в частности снижение АД, выраженный озноб (пирогенная реакция), кровоточивость, воздушная эмболия, эмболия сорбентом.

Метод основан на адсорбции (фиксация молекул вещества на поверхности поглотителя) и абсорбции(фиксация вещества в объеме поглотителя). Фиксация химических агентов происходит за счет образования ковалентных или ионных связей вещества с активными группами поглотителя.

65. Поверхностный слой, возникающий на границе различных фаз, представляет собой промежуточную фазу толщиной в несколько молекулярных диаметров. Поверхностный слой ж-г является подвижным. Особые свойства поверхностного слоя обусловлены избытком поверхностной энергии. Толщина слоя зависит от разности плотностей фаз, интенсивности и типа взаимодействия, температуры, давления.

Механизм возникновения – молекулы воды, находясь внутри жидкости, испытывают одинаковое воздействие со стороны окружающих молекул, так как равнодействующая сил межфазного взаимодействия равна нулю. Равнодействующая сил для частиц, находящихся в поверхностном слое, из0за разной плотности жидкой и газообразной фаз не равна нулю, а направляется внутрь жидкости. Молекулы поверхностного слоя обладают избыточной поверхностной энергией Гиббса и, как следствие, стремятся внутрь жидкой фазы, что приводит к изменению площади поверхности раздела фаз. Процесс перехода требует преодоления сил межмолекулярного взаимодействия.

Потенциальная энергия молекул на поверхности раздела выше, чем у молекул внутри фазы. Эти отличия в энергетическом состоянии всех молекул поверхностного слоя характеризуются свободной поверхностное энергией.

Свободная поверхностная энергия(СЭП или свободная энергия поверхности) – термодинамическая функция, характеризующая энергию межмолекулярного взаимодействия частиц на поверхности раздела фаз с частицами каждой из контактирующих фаз.

72. Растворы с малой скоростью к диффузии и отсутствием способности проходить через мембраны, после удаления растворителя образует клееподобные массы – коллоиды. Коллоиды образуют золи(коллоидные растворы).

В основе конденсационных методов получения золей лежат химические реакции(окисление, восстановление, гидролиза и прочие), в результате которых образуется малорастворимое вещество в виде микрокристаллов. В основе методов конденсации могут лежать и некоторые физические процессы(кристаллизация; конденсация; десублимация (переход из газовой фазы в твердую). Конденсационные методы заключают в себе процессы укрупнения мелких частиц в растворах.

Для получения коллоидных систем необходимо соблюдение следующих условий:

1)достижение коллоидной степени дисперсности

2)выбор дисперсионной среды, в которой практически нерастворимо вещество дисперсной фазы

3)подбор стабилизатора с необходимой степенью устойчивости(стабилизация белками или полисахаридами; небольшой избыток одного из реагентов).

Одной из разновидностей методов получения является метод замены растворителя. В начале готовят истинный раствор вещества в летучем растворителе и добавляют к жидкости, в которой вещество нерастворимо. Летучий растворитель удаляют нагреванием, в результате чего происходит резкое уменьшение растворимости. Молекулы конденсируются в частицы коллоидных размеров, образуется коллоидный раствор.

Весьма часто используют химические реакции. Эти реакции следует проводить таким образом, чтобы скорость возникновения частиц новой фазы превышала скорость их роста, поскольку от соотношения этих скоростей зависит степень дисперсности получаемой системы.

NaAuO2 + HCOH + Na2CO3 ––> Au + HCOONa + H2O (восстановление)

H2S + O2 ––> S + H2O (окисление)

SO3(г) + H2O(г) = H2SO4(ж) (гидролиз)

Конденсационный процесс включает в себя две стадии:

1) образование центров конденсации (зародышей);

2) рост зародышей.

Доказано, что самопроизвольное образование зародышей за счет удачного столкновения молекул маловероятно. Зародыши образуются на уже имеющихся поверхностях раздела (пылинки или другие чужеродные частицы). В тщательно очищенных системах образование новой фазы не происходит даже при очень высоких степенях пересыщения. Рост зародышей происходит в результате отложения их на поверхности вещества из пересыщенной системы.

73. Дисперсная система – гетерогенная система, в которой одна из фаз представлена мелкими частицами, равномерно распределенными в объеме другой однородной фазы. Дисперсную фазу составляют мелкораздробленные частицы, распределенные в дисперсной системе. Дисперсную среду составляет однородная непрерывная фаза, в которой распределены частицы дисперсной фазы.

Дисперсные системы в природе отличаются огромным разнообразием, поэтому невозможно составить для них единую классификацию.

В 1861 году Грэм установил, что одни вещества обладают большой скоростью диффузии и способностью проходить через мембраны, они легко кристаллизуются. Их назвали кристаллоидами, которые могут образовывать истинные растворы. А есть вещества с малой скоростью диффузии, неспособностью проходить через мембраны, образуют клееподобные массы. Их назвали коллоидами, которые способны образовывать золи.

Также одной из классификаций является классификация Зигмонди, то есть разделение дисперсных систем на три главных группы: системы с твердой дисперсионной средой – солидозоли, с жидкой – лиозоли, с газообразной – аэрозоли.

Фрейндлих предлагал классифицировать дисперсные системы по типу взаимодействия между их средами и фазами. Так системы со слабым взаимодействием между ними – лиофобные(необратимые, после удаления и последующего добавления среды первоначальная система не восстановится; это золи металлов, оксидов металлов. Системы с сильным взаимодействием между средой и фазой – лиофильные.

Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Условное обозначение	Примеры дисперсных систем
Жидкость	Газ	ж/г	Туман, облака, жидкие аэрозоли
Твердое тело	Газ	т/г	Дым, пыль, твердые аэрозоли
Газ	Жидкость	г/ж	Пены, газовые эмульсии
Жидкость	Жидкость	ж/ж	Эмульсии (молоко, латекс)
Твердое тело	Жидкость	т/ж	Суспензии, коллоидные растворы, гели, пасты
Газ	Твердое тело	г/т	Твердые пены, пористые тела (пенопласты, силикагель, пемза)
Жидкость	Твердое тело	ж/т	Жемчуг, опал
Твердое тело	Твердое тело	т/т	Цветные стекла, сплавы

74. Дисперсные системы в отличие от истинных растворов термодинамически неустойчивы. В общем случае под устойчивостью понимают способность сохранять во времени все параметры без обмена энергией и веществами с окружающей средой.

Различают седиментационную и агрегативную устойчивость.

Седиментационная – устойчивость частиц к оседанию под действием сил тяжести. Условием седиментационной устойчивости является малый размер частиц дисперсной фазы(чтобы действие сил тяжести не превышало энергии теплового движения и возрастания энтропии системы из-за броуновского движения. Седиментационно-устойчивые системы со временем расслаиваются. Грубодисперсные системы являются седиментационно неустойчивыми. Частицам дисперсной фазы таких систем не свойственно броуновское движение.

Агрегативная устойчивость – способность дисперсных систем сохранять размер частиц и индивидуальность. Энтропийный фактор способствует некоторым образом и этому виду устойчивости, так как тепловое движение делает термодинамичеки невыгодным укрупнение частиц. Коллоидно-дисперсные системы являются агрегативно неустойчивыми. Это связано с большой величиной удельной поверхности дисперсной фазы в таких системах и большим избытком энергии Гиббса на межфазных границах. При сближении коллоидных частиц на расстояние 10^-9 – 10^-6м в области перекрывания их ионных атмосфер, в тонких жидких пленках, разделяющих две твердые поверхности, возникает расклинивающее давление, складывающееся из электростатистического отталкивания одноименно заряженных частиц, расклинивание за счет упругих свойств гидратных оболочек, окружающих противоионы и расклинивание за счет осмотического всасывания молекул растворителя в область контакта ионных атмосфер.

75. Диализ – процесс очистки коллоидных растворов от ионов и молекул низкомолекулярных примесей в результате их диффузии в чистый растворитель сквозь полупроницаемую мембрану.

Очистка основывается на том, что относительно крупные частицы, в отличие от молекул или ионов, не проникают сквозь поры животных и растительных мембран. Простейший способ диализа заключается в помещении коллоидного раствора во внутренний сосуд, стенки или дно которого представляют собой мембрану с избирательной проницаемостью. В результате диффузии молекулы или ионы способны проникать сквозь поры мембраны, переходя в наружный сосуд, заполненный чистым растворителем.

Для ускорения очистки применяют электродиализ(помещают электроды во внешний сосуд, в результате чего анионы и катионы приобретают направленное движение).

В биологических жидкостях проводят компенсационный или вивидиализ. В этом случае биожидкость омывается не чистым растворителем, а растворами с различными концентрациями определяемого вещества. Так содержание сахара в крови определяют путем диализа сыворотки крови по сравнению с изотоническим раствором.

По принципу диализа работает аппарат «искусственная почка», подключающаяся к системе кровообращения больного, и кровь протекает через систему, снабженную мембранами с избирательной проницаемостью, которые снаружи омываются физиологическим раствором. При этом кровь очищается от вредных примесей, после чего поступает обратно в организм.

76. Мицелла образуется только по достижении определенной точки концентрации дифильных веществ в водном растворе.

Для получения коллоидных систем необходимо соблюдение следующих условий:

1)достижение коллоидной степени дисперсности

2)выбор дисперсионной среды, в которой практически нерастворимо вещество дисперсной фазы

3)подбор стабилизатора с необходимой степенью устойчивости(стабилизация белками или полисахаридами; небольшой избыток одного из реагентов)

4)рамзер частиц 10^-7 – 10^-9

При сливании разбавленных растворов электролитов в присутствии стабилизатора процесс образования AgI ограничивается возникновением незаметных на глаз микрокристаллов этого вещества, каждый из которых представляет собой агрегат, состоящий из некоторого числа молекул иодида серебра. Рост агрегата вследствие объединения микрокристаллов в присутствии стабилизатора не происходит, поскольку на поверхности кристаллика в соответствии с правилом Панета-Фаянса, избирательно буду адсорбироваться анионы I-. Они, адсорбируясь, сообщают агрегату некоторое количество отрицательных зарядов n, поэтому называются потенциалопределяющими ионами. Агрегат с этими ионами составляет ядро мицеллы. Вблизи заряженной поверхности ядра вследствие электростатистического притяжения группируются противоионы стабилизатора K+. Они компенсируют заряд поверхности твердой фазы и находятся в жидкой фазе мицеллы. Таким образом, у мицеллы имеется двойной электрический слой. Для полной компенсации отрицательных зарядов необхоимо такое же количество положительных зарядов. Остальные противоионы располагаются более рыхло вокруг гранулы. И они образуют диффузный слой мицеллы. Таким образом, мицелла имеет заряд, равный нулю и не имеет строго определенных размеров.

77. Коагуляция – процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов из-за потери коллоидным раствором агрегативной устойчивости.

Внешне коагуляция может проявляться только изменением цвета золя и изменением светорассеивания. Сам процесс можно разделить на две стадии – скрытую и явную.

Скрытая коагуляция – это стадия агрегации, при которой не наблюдается внешних изменений в золе. Об этой стадии судят по таким параметрам как осмотическое давление, скорость диффузии, интенсивность броуновского движения, скорость электрофореза и так далее.

Явная коагуляция – процесс агрегации, при котором уже явно наблюдается изменение цвета золя(его помутнение), выпадение осадка. Явная коагуляция может быть быстрой и медленной.

78. Также различают нейтрализационную и концентрационную коагуляцию. Нейтрализационная наступает под действием электролита, который взаимодействует с потенциалопределяющими ионами, связывая их в прочное соединение и уменьшая тем самым заряд поверхности ядра. (K2S+AgI = Ag2S+KI это приводит к разрушению мицеллы AgI). Концентрационная коагуляция наступает под действием электролита, который химически не взаимодействует с ионами стабилизатора и не изменяет заряд поверхности ядра мицеллы. Однако в этом случае коагулирующее действие проявляют те ионы добавленного электролита, которые являются противоионами для данных мицелл, они уплотняют ионную атмосферу мицеллы вокруг ядра (добавление нитратов к коллоидному раствору AgI, мицеллы которого содержат противоионы NO3-).

Коагуляцию может вызвать любой электролит, однако для каждого электролита необходима своя минимальная концентрация, называемая порогом коагуляции.

Порог коагуляции – минимальное количество электролита, которое надо добавить к коллоидному раствору, чтобы вызвать явную коагуляцию – помутнение расвтора или изменение его окраски. Порог коагуляции можно рассчитать: c= Сэл. *Vэл. /Vр-р. + Vэл.

Коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые ионы, которые имеют знак заряда, противоположный заряду гранул. Действие тем сильнее, чем выше заряд иона-коагулянта.

Роль электролитов при коагуляции заключается в уменьшении расклинивающего давления между сближающимися коллоидными частицами. Это может происходить за счет уменьшения заряда поверхности твердой фазы или за счет уменьшения толщины ионных атмосфер мицелл.

Также часто встречается коагуляция растворами электролитов, в связи с чем различают аддитивность(суммирование коагулирующего действия ионов, вызывающих коагуляцию), антагонизм(ослабление действия одного электролита в присутствии другого) и синергизм(усиление одного электролита в присутствии другого).

80. Коллоидно-дисперсные системы характеризуются медленным броуновским движением, диффузией, осмосом, низким осмотическим давлением в отличие от истинных растворов, что объясняется размерами частиц дисперсной фазы.

Оптические свойства: размеры коллоидных частиц соизмеримы с длинами волн видимого света, поэтому коллоидные растворы рассеивают свет вследствие явления дифракции. Рассеивание света можно наблюдать при боковом освещении раствора в случае точечного источника света в виде светящегося конуса(конус Тиндаля).

Диффузия прямо пропорциональна площади единицы поверхности.

Интенсивность броуновского жвижения зависит от размера частиц, температуры, вязкости жидкости.

Осмотическое давление для истинных и коллоидных растворов подчиняется закону Вант-Гоффа.

81. Устойчивость дисперсных систем характеризует способность дисперсной фазы сохранять равномерное распределение частиц во всем объеме дисперсионной среды.

Седиментационная устойчивость характеризует способность дисперсной фазы находиться во взвешенном состоянии и не оседать под действием сил тяжести.

Агрегативная устойчивость характеризует способность частиц дисперсной фазы противодействовать их слипанию между собой и тем самым сохранять неизменными свои размеры.

Кинетическая устойчивость – способность дисперсной фазы коллоидной системы находиться во взвешенном состоянии, не седиментировать и противодействовать силам тяжести.

Агрегативная и кинетическая устойчивость взаимосвязаны. Чем больше агрегативная устойчивость системы, тем больше ее кинетическая устойчивость.

Факторы устойчивости коллоидных растворов: наличие электрического заряда коллоидных частиц. Частицы несут одноименный заряд, поэтому при встрече частицы отталкиваются; способность к сольватации (гидратации) ионов диффузного слоя.

82. ВМС – высокомолекулярные соединения с молекулярной массой больше 10^-4.

Характерны:

1)набухание(самопроизвольный процесс поглощения растворителя, сопровождающийся увеличением объема и массы ВМС) a=V-Vo/Vo

Существует ограниченно и неограниченное набухание. В первом случае по достижении определенного объема полимер может образовать гель, а во втором – процесс набухания переходит в процесс растворения.

Набухание характеризуется уменьшением энергии Гиббса(1 стадия – сольватация полимера, вследствие чего выделяется теплота, энтальпия понижается; 2 стадия – разрыхление сетки ВМС, увеличение объема и энтропии; 3 стадия – образование гомогенного раствора в результате распределения молекул ВМС в растворителе).

На процесс набухания влияют такие показатели как температура(при ее понижении набухание усиливается), присутствие электролитов, давление(повышение давления влечет за собой увеличение набухания).

2)растворение(зависит от гибкости полимерной цепи; молекула несозревшего коллагена без установившихся поперечных ковалентных связей более подвижна, чем созревшая молекула) 3)аномальная вязкость

4)осмотическое давление(не поддается закону Вант-Гоффа и значительно превышает вычисления по нему; это связано с тем,что молекула ВМС в растворе ведет себя как несколько коротких молекул)

5) мембранное равновесие Доннана

6)коацервация, высаливание, денатурация

7)застудневание

Свойства общие с коллоидными растворами: размер частиц, отсутствие способности к жиализу, способность к свертыванию, мембранное равновесие Доннана.

Свойства общие с истинными растворами? Самопроизвольное образование, термодинамическая устойчивость, обратимость, гомогенность.

83. Снижение устойчивости говорит об уменьшении лиофильности системы. Характеризуется сохранением постоянства свойств во времени, распределении частиц в объеме фазы и межмолекулярного взаимодействия.

Высаливание – нарушение устойчивости раствора ВМС под действием дегидратирующих агентов. Такое действие оказывают многие неорганические соли. Высаливающий эффект достигается при довольно больших концентрациях, более выраженное действие оказывают анионы, в присутствии которых угнетается набухание.

Коацервация – расслоение системы на капельки структурированной студнеобразной жидкости в результате высаливания. Концентрация ВМС при этомв каплях увеличивается, а врастворе становится ниже исходной. Сопровождается ростом энтропии, так как увеличивается возможность микроброуновского движения. Коацерваты рассматриваюися как зародыши простейших форм жизни. Способствует введению электроитов, изменению рН, образованию нуклепротеидов, помогает разделению компонентов крови.

Застудневание – процесс перехода золя или раствора полимера в студень. На этот процесс влияют концентрация и природа вещества, температура, время, электролиты.

Гель – связнодисперсаня система, содержащая сплошную пространственную сетку из частиц дисперсной фазы.

Синерезис – уплотнение пространственной сетки за счет выдавливания части воды. При этом уменьшается объем геля, но сохраняется его форма(иначе старение геля).

Тиксотропия – способность геля разжижаться при механическом воздействии и самопроизвольно восстанавливать свои свойства. Иначе это способность сисетмы к обратимому изотермическому переходу золь <-> гель. Этим свойством обладают мышечные волокна, протоплазма. В организме гелями являются кожа, мозг, глазное яблоко.

84. Мембранное равновесие Доннана – устанавливающееся равновесие в системе растворов, разделенных мембраной, непроницаемой хотя бы для одного вида ионов, присутствующих в системе. Условием равновесия является равенство произведения концентраций подвижных ионов по обе стороны мембраны.

Внутренний и внешний растворы должны быть изотоничны, однако они не будут равновесными в отношении распределения подвижных ионов, способных к диффузии по обе стороны мембраны. Скозь мембрану будут проникать в первую очередь подвижные анионы, увлекая за собой соответствующее число подвижных катионов. Этот переход будет осуществляться до тех пор, пока произведение количества подвижных ионов по обе стороны мембраны не выравняется. Перераспределение подвижных ионов вследствие этого эффекта влечет за собой повышение осмотического давления. При этом внутриклеточный расвтор становится гипертоничным по отношению к внешнему, тем самым клетка поддерживается в состоянии тургора. Знак заряда внутренней поверхности мембраны будет совпадать со знаком заряда иона белка.