6. Дисперсные системы

Дисперсные системы широко распространены в природе и играют важную практическую роль. Природные воды, облака, дым, почва, глина – все это примеры дисперсных систем. Такие биологические жидкости, как кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость, слюна представляют собой также дисперсные системы, в которых ряд входящих в них веществ находится в коллоидном состоянии – в виде агрегатов с размерами 10^-9-10^-7 м. Например, в таком состояние находиться фосфаты, ураты, оксалаты, карбонаты и т.д. Поэтому знание физико-химических процессов, протекающих в дисперсных системах, и факторов, определяющих их устойчивость, позволяет объяснить такие патологические состояния организма человека, как отложение осадков (камней) на зубах, на стенках

86

кровеносных сосудов, в почках, в желчном пузыре, во внутрисуставной жидкости и т.д. Многие лекарственные препараты, пломбировочные материалы, изготавливаемые в виде паст, мазей, суспензий, эмульсий, аэрозолей, также являются дисперсными системами.

Цель изучения: приобрести знания о свойствах дисперсных систем и значении их для процессов жизнедеятельности; методах получения и очищения коллоидных растворов для использования их в медицинской практике.

Студент должен знать:

- классификацию и общие свойства дисперсных систем;

- природу и свойства коллоидных систем;

- методы получения и очищения коллоидных растворов;

- принципы устройства и применение приборов, основанных на свойствах коллоидных систем.

Студент должен уметь:

- получать коллоидные растворы;

- использовать метод диализа для очистки коллоидных растворов;

- оценивать результаты исследований с использованием ультрацентрифуги, ультрамикроскопа и нефелометра.

Дисперсной называют неоднородную систему, в которой одно или нескольких веществ в мелкораздробленном состоянии распределены в другом веществе. Частицы вещества, находящегося в раздробленном состоянии, называются дисперсной фазой (прерывная часть системы), а вещество, в котором рассеяны эти частицы, называются дисперсионной средой (непрерывная часть системы). Если размер частиц дисперсной фазы от 10^-9 до 10^-7 м, то такая смесь называется коллоидно-дисперсной.

6.1. Получение и очищение коллоидных растворов

В коллоидных системах частицы представляют агрегаты, скопления отдельных молекул вещества с размерами 10^-9-10^-7 м. Существует два способа получения таких агрегатов молекул: либо дробление крупных масс вещества (диспергирование), либо объединение его молекул в коллоидные частицы (конденсация).

87

Получение коллоидных частиц любыми способами возможно только лишь в присутствии вещества, препятствующего последующему самопроизвольному объединению частиц и выпадению их в осадок. Такие вещества называются стабилизаторами. Ими могут быть поверхностно-активные вещества, высокомолекулярные соединения, ионы электролитов. Их вводят специально или они образуются при приготовлении коллоидного раствора.

Методы диспергирования	Методы конденсации
1. Физическое диспергирование: а) механическое измельчение; б) дробление ультразвуком; в) электрическое диспергирование (метод Бредига); 2. Химическое диспергирование (пептизация).	1.Физическая конденсация: а) конденсация из паров; б) замена растворителя. 2. Химическая конденсация: а) в реакциях окисления; б) в реакциях восстановления; в) в реакциях двойного обмена; г) в реакциях гидролиза.

Большинство коллоидных растворов после приготовления надо очищать от избытка присутствующих в них низкомолекулярных веществ, которые могут понижать устойчивость коллоидных частиц. Для этого применяют диализ, электродиализ, ультрафильтрацию. Эти методы используют для очистки и разделения смеси белков, нуклеиновых кислот, ферментов и стерилизации растворов.

В медицинской практике используют аппарат «искусственная почка», предназначенный для временной замены функции почек при острой почечной недостаточности. Аппарат оперативным путем подключают к системе кровообращения больного; кровь под давлением, создаваемым пульсирующим насосом («искусственное сердце»), протекает в узком просвете между двумя мембранами, омываемыми снаружи физиологическим раствором. Благодаря большой рабочей площади мембран (15000 см²) из крови сравнительно быстро (3-4 ч) удаляются токсичные продукты жизнедеятельности – аммиак, мочевина, мочевая кислота, креатин, желчные кислоты и др.

88

Лабораторная работа: «Коллоидные системы»

Цель работы: Научиться получать коллоидные растворы методом конденсации и очищать их от низкомолекулярных примесей.