61. Коагуляция теориясы. Пептизация және каллоидты қорғаныш.

Коллоидтық ерітінділер – беттік қабатының бос энергиясы жоғары гетерогенді жүйелер, яғни термодинамикалық тұрақсыз. Кинетикалық және агрегатты тұрақтылық бар. Кинетикалық тұрақтылықтың себебі броуедық қозғалыс, ол ауырлық күші әсерінен бөлшектердің шөгуіне мүмкіндік бермейді. Агрегатты тұрақтылық себебі бөлшектерде бірдей таңбалы зарядтардың болуы және бөлшектердің жабысуына кедергі келтіретін сольватты қабықшаның түзілуі.

Коагуляция- коллоидты бөлшектердің бірігуі процесі, нәтижеде ірі агрегаттар түзіліп, агрегатты тұрақтылық жоғалады. Коагуляция бөлшектер арасындағы тартылу күштері бірдей зарядталған гранулалардың тебу күштерінен артқан кезде жүреді.

Коагуляция процесін әр түрлі факторлар тұрғызады: температура өзгерісі, концентрация өсімі, механикалық әсер, сәулелендіру, электролиттер қосу. Ең зертелгені және ең практикалық маңыздысы- коллоидтарды электролиттермен коагуляциялау. Электролитеер, бір жағынан зольдерді тұрақтырандырады, екінші жағынан, оларды артық мөлшерде қосу зольдердің коагуляциясын әкеледі.

Барлық күшті электролиттер коагуляция (ұю) шекараына жететін концентрациясында коллоидты ерітіндіні ұйытады.

Ұю шекарасы (Ɣ) – 1 л зольдің коагуляциясын туғызу үшін қажетті электролиттің нң аз мөшері. Ұю шекарасын мына теңдеумен есептейді:

Мұнда коагуляция шекарасы (моль/л), с- электролит концентрациясы (моль/л), ерііндісінің көлемі (л), золь көлемі (л).

Электролиттің коагуляциялық әсері Шульце-Гарди ережесімен беріледі: коагуляцияны (ұю) гранула заряды қарама-қарсы ион туғызады. Ұйытқыш ионның заряды артқан сайын оның коагуляциялау қабілеті де жоғары.

Сонымен, берілген золь үшін ең төмен ұю шекарасының көрсететін электролит ең жақсы ұйытқыш болып саналады.

Дерягин мен ландау теориялық есептеулер көмегімен көрсеткендей, әр түрлі зарядты ионлар үшін коагуляция үшін коагуляция шекарасы мына қатынастарда табылады:

Немее 1; 0,018; 0,013, яғни, иондардың әсері ион зарядының алтыншы дәрежесіне кері тәуелді

Шульце-Гарди ережесі жуық сипатқа не, себебі заряд шамасымен қатар ион табиғатының да маңызы бар: ион гидраттануы жоғарылаған сайын оның коагуляция қабілеті де төменірек. Иондарды гидратталу дәрежесінің кемуі бойынша мына қатарға орналастырылады (Гофмейстерің лиотроптық қатары).

>C CO >Cr> > >

  Li⁺>Na⁺ >К⁺>Rb⁺>Cs⁺>Mg²⁺>Ca²⁺> Sr²⁺>Ba²⁺ 

Электролиттерді ұйыту әсері, негізінен, диффузиялық қаббаттың сығылуынан коллоидты бөлшектерде таңдамалы және ион алмасу адсорбацияымен байланысты. Ұю, әдетте, дзета потенциал 25-3О мВ төмендегенде байқалады(шекті потециал) . Потенциал жоғары мәннен шекті мәнге төмендегенде зольде сыртқы өзгерістер байқалмайды. Сондықтан ұюдың бұл сатысы «жасырын» коагуляция деп; ал лайлану байқалатын саты «анық» коагуляция делінеді. Коагуляция жылдамдығы изоэлектрлік күйде ең жоғары мәнде жетеді .

Коагуляция зарядтары әртүрлі екі зольді араластырғанда да байқалады(өара ұю). Ұюдың мұндай түрі санитарлы гигиеналық практикада суды жүзінді бөлшектреден тазалағанда қолданылады. Суға алюминий тұздарын ( не үш валентті теМір)қосқанда, тұз гидролизденіп, гидроксидтердің оң заядталған коллоидтық бөлшектерін түзеді, олар судағы теріс зарядталған коллоидты бөлшектермен қосылады:

Электролиттердің ұйытқыш әсері оны зольге қосу тәсіліне байланысты. Егер электролитті аз мөлшрле қоса, онда ұю кеш байқалады.(теріс үйрену).

Көпзарядты иондар(мыалы, үш және төрт валентті металар, органикалық иондар), және , иондарын зольге қосқанда «бейдұрыс қатарлар» құбылысын ( тұрақтылық және ұю аймақтарын) туғызады.

Коагуляция құбылысы тірі ағзада елеулі оль атұарады, себебі жасушалар мен биологиялық сұйықтардың коллоидты ерітінділіері электролиттермен жанасаы. Сондықтан ағзаға қандай-да бір электролитті енгізгенде оның концентрациясын және ион зарядын еске алу керек. Мысалы, натрий хлоридінің физиологиялық ерітіндісін Mg изотонды ерітіндісімен ауыстыруға блмайды, себебі бұл тұзда ұйыту әсері жоғары екі зарядты магний ионы бар.

Тұздар қоспаын енгізгенде, алдымен бұл тұздар синергисттер емес екеніне еөз жеткізу керек, себебі ол ұюды туғызады.

Медицинада көптеген мәселелер қанның ұюымен байланысты. Хирургияда, операция кезінде, қанға ұюға қарсы дәрілер енгізеді, ал операцтядан соң ұюды арттыру үшін протаминсульфатын енгізеді.

Дзета-потенциалдың кемуінен эритроциттердің ұюы жүреді, онымен дәрігерлер клиникалық зертханада кездеседі.

Бұл құбылыс нәтижесінде, қан патологиясында кейбір ақсылдар мөлшері артады, эритроциттер бетіндегі электролит иондарының орнын иондар қоспасының зарядының төмен ақсылдар алады. Эрмтроциттер заряды кеміп, олар бірігіп, шөгеді.

Табиғатта коалигация поцесі топырақтың құрылмын қалыптастыруда маңызы жоғары. Өзен салалары арасында құнарлы аймақтың пайда блуы теңіз суы электролиттерінің өзен суындағы коллоидты бөлшектреді ұйытуына байланысты, ағынның тоқтауф коагуляцияланған агрегаттардың шөгуіне вқпал жасайды.

Пептизация әдісі, мұнда электролит- пептизатордың аз мөлшерін қосу арқылы жаңадан дайындалған борпылдақ тұнбалары жеке коллоидтық бөлшектерге ұнтақтайды. Бұл кезде дисперстілік дәрежесі өзгермейді, себебі бос тұнбаның бөлшектері алды-ылы коллоидты дәрежеде ақталады. Адсорбациялық және химиялық пептизация бар. Бірінші жағдайда пептизатор- электролит тұнба бөлшегінің бетіне сіңеді, оны зарядтайды, нәтижеде тұнбаның жүзгін күйіне өтуіне көмектеседі. Темір ІІІ гидроксидінің борпылдақ тұнбасына электролит-пептизатор ретінде темір ІІІ хлоридін қосқанда темір ІІІ гидроксидінің золі түзіледі. Екінші жағдайда пептизатор қосылған заттың тұнба бетіндегі бөлшектермен химиялық реакцияға түсуі арқылы түзіледі. Жаңадан дайындаған темір ІІІ гидроксидінің тұнбасына тұз қышқылының аз мөлшерін қосқанда темір ІІІ гидроксиді золі пайда болады. Пептизация биологиялық маңызға ие: бүйрек және бауыр татарының, атеросклероз майларының ыдырауы, тромбофлебитті антикоагулянттың әсері т.б.

Коллоидты қорғау. Зольдерге кейбір жоғары молекулалық заттарды қосқанда олар ұю(электролит әсеріне) қарсылығын арттырады, нәтижеде ұю шекарасы өседі.

Бұл құбылыс коллоидты қорғау деп аталады, қозғалған зольді қоюлатуға болады, құрғақ күйге дейін буландырғандақайтымды, яғни термодинамикалық тұрақиы, ол ЖМҚ ерітіндісі қасиетін алады. Қорғау әсерінің механизмі енгізілген заттың гидратты қабықшаларымен бірге гидрофобты зольдің бөлшектері бетінде адсорбациялық қабат түзуіне тәуелді. Сулы ерітіндіде қорғау қасиеті бар заттарға ақсылдар, көмірсулар, пектиндер( өсімдік полисахаридтерінің бір түрі) жатады.

Әртүрлі ЖМҚ зольдерді бірдей қорғамайды. ЖМҚ қорғау әсерінің өлшемі алтын санымен-яғни 10 мл қалыпты(қызыл) алтын золін 1 мл 10%-тік NaCl ерітіндісін енгізгенде ұюдан ұорғау үшін қажетті құрғақ ЖМҚ мг. Санымен беріледі.

Осылай күміс санын, пубин, темір санын т.сү келтіруге болады. Ең қарапайым және оңтайлы темір саны 10 мл темір гидроксиді золін 1 мл ,005моль/л ерітіндісін когуляциялық ісерінен қорғау үшін қажетті ЖМҚ мг санымен анықтайды.

Алтын және темір андарын кейбір биополимер үшін салыстыру былай:

Кейбір заттардың алтын және темір сандары

Зат	Алтын саны, мг	Темір саны, мг
желатин	0,008	5,0
гемоглобин	0,25	-
крахал	25,0	20,0

Қорғау құбылысы ағза тірлігінде үлкен роль атқарады. Мысалы, қан ақсылдары майды, холестиринді аз еритін кальций және нееп қышқылының тұздарын ұюдан, қан тамырлары қабырғасында бөлінуден сақтайды. Ақсылдардың қорғау қызметі көмегінде аурулар пайда болады. Атеросклерез, кальциноз, буын ауруы, бүйректе, бауырда тастың түзілуі, т.б.

Қанның еріген газдардан көп мөлшерде сақтауы ақсылдардың қорғау әерімен байланысты.

Медицинада жұлын сұйықтығының алтын санын өлшеу кейбір ауруларды (менингит) анықтағанда пайдаланады.

Фармация өндірісінде заттардың қорғау әсері алтын, күмі, сынаптың жіне олары радиоактивті изотоптардың зольдерін (мысалы, колларгол дәрісі күмістің каллоидты ерітіндісі ) алуда кеңінен пайдаланылады.