8. Коллоидные растворы

Материальная основа современной цивилизации и самого существования человека и всего биологического мира связана с дисперсными системами. Человек живет и работает в окружении дисперсных систем. Воздух, особенно воздух рабочих помещений, - это дисперсная система. Многие пищевые продукты, полупродукты и продукты их переработки представляют дисперсные системы (молоко, мясо, хлеб, масло, маргарин). Многие лекарственные вещества производятся в форме тонких суспензий или эмульсий, мазей, паст или кремов (протаргол, колларгол, желатиноль и др.)

Дисперсными являются все живые системы. Мышечные и нервные клетки, волокна, гены, вирусы, протоплазма, кровь, лимфа, спинномозговая жидкость - все это, высокодисперсные образования. Протекающие в них процессы управляются физико-химическими закономерностями, которые изучает физикохимия дисперсных систем.

Дисперсными называют системы, в которых вещество находится в состоянии более или менее высокой раздробленности и равномерно распределено в окружающей среде. Науку о высокодисперсных системах называют коллоидной химией. В основе живого вещества лежат соединения, находящиеся в коллоидном состоянии.

Дисперсная система состоит из дисперсионной среды и дисперсной фазы.

По своей физико-химической природе все жидкие лекарственные формы являются свободными всесторонне дисперсными системами, в которых лекарственные вещества (дисперсная фаза) равномерно распределены в жидкой дисперсионной среде.

В зависимости от степени измельчения дисперсной фазы и характера связи ее с дисперсионной средой (растворителем) различают такие физико-химические системы как:

- истинные растворы низко- и высокомолекулярных соединений;

- коллоидные растворы (золи);

- суспензии и эмульсии.

Существует несколько классификаций дисперсных систем, основанных на различных признаках дисперсных систем.

1.По агрегатному состоянию дисперсионной среды все дисперсные системы можно свести к 3 типам.

- дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой - аэрозоли (дым, воздух рабочих помещений, облака и т.д.).

- дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой - лиозоли (пены; эмульсии; суспензии; пыль, попавшая в дыхательные пути; кровь; лимфа; моча; молоко представляют собой гидрозоли).

- дисперсные системы с твердой дисперсионной средой - солидозоли (пемза, силикагель, сплавы).

2.Вторая классификация группирует дисперсные системы в зависимости от размера частиц дисперсной фазы.

Коллоидные системы могут быть газообразными, жидкими и твердыми. Наиболее распространены и изучены жидкие (лиозоли). Коллоидные растворы для краткости обычно называют золями. В зависимости от природы растворителя - дисперсионной среды, т.е. воды, спирта или эфира, лиозоли называют соответственно гидрозоли, алкозоли или этерозоли.

По интенсивности взаимодействия частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды золи делят на 2 группы:

- лиофильные - интенсивное взаимодействие, в результате которого образуются развитые сольватные слои, например, золь протоплазмы, крови, лимфы, крахмала, белка и т.д.;

- лиофобные золи - слабое взаимодействие частиц дисперсной фазы с частицами дисперсионной среды.

Золи металлов, гидроксидов, практически все классические коллоидные системы. ВМС и растворы ПАВ выделяют в отдельные группы.

Всякий коллоидный раствор является микрогетерогенной, многофазной, высоко- и полидисперсной системой с высокой степенью дисперсности.

Условием образования коллоидного раствора является нерастворимость вещества одной фазы в веществе другой, ибо только между такими веществами могут существовать физические поверхности раздела. По силе взаимодействия между частицами дисперсной фазы различают свободно-дисперсные и связнодисперсные системы. Примером последних являются биологические мембраны.

Классификация дисперсных систем:

1. По дисперсности

1. Грубодисперсные – частицы, размер которых составляет более 10-5 м. Частицы видны в обычный микроскоп, оседают под действием силы тяжести, не проходят через бумажные фильтры (пены, грунт, сахар, суспензии, эмульсии, взвеси)

2. Среднедисперсные (микрогетерогенные) – размер частиц от 10^-7 до 10^-5 м

3. Высокодисперсные (коллоидные) – размеры частиц 10^-7 – 10^-9 м (сок растений, космическая пыль). Частицы таких систем нельзя обнаружить микроскопом. Обладают особыми молекулярно-кинетическими и другими свойствами, что обуславливает верхнюю границу их размеров.

2. По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Таблица 5.