- •Физическая химия дисперсных систем Определение дисперсных систем
- •Классификация дисперсных систем и их общая характеристика
- •Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию вещества дисперсной фазы и дисперсионной среды
- •Классификация по взаимодействию между частицами дисперсной фазы или степени структурированности системы
- •Классификация по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой
- •Методы получения дисперсных систем
- •Диспергирование жидкостей
- •Диспергирование газов
- •Конденсационные методы
- •Методы физической конденсации
- •Методы химической конденсации
- •Очистка золей
- •Компенсационный диализ и вивидиализ
- •Молекулярно-кинетические свойства золей
- •Броуновское движение
- •Диффузия
- •Седиментация в золях
- •Осмотическое давление в золях
- •Оптические свойства золей
- •Рассеяние света (опалесценция)
- •Оптические методы исследования коллоидных систем Ультрамикроскоп
- •Механизм образования и строение коллоидной частицы – мицеллы
- •1. Получение золя берлинской лазури:
- •2. Получение с помощью гидролиза FeCl3 золя гидроксида железа (III).
- •3. Получение золя As2s3:
- •Электрокинетические свойства золей
- •Устойчивость гидрофобных коллоидных систем. Коагуляция золей Виды устойчивости золей
- •Теория коагуляции Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека
- •Влияние электролитов на устойчивость золей. Порог коагуляции. Правило Шульца-Гарди
- •Чередование зон коагуляции
- •Коагуляции золей смесями электролитов
- •Скорость коагуляции
- •Коллоидная защита
- •Роль процессов коагуляции в промышленности, медицине, биологии
- •Растворы высокомолекулярных соединений
- •1) Своеобразное тепловое движение частиц растворенного вещества, схожее с броуновским движением мицелл в золях;
- •Общая характеристика высокомолекулярных соединений
- •Классификация полимеров
- •Набухание и растворение вмс
- •Термодинамические аспекты процесса набухания
- •Давление набухания
- •Свойства растворов высокомолекулярных соединений
- •Осмотическое давление растворов вмс
- •Онкотическое давление крови
- •Вязкость растворов полимеров
- •Свободная и связанная вода в растворах
- •Полиэлектролиты
- •Факторы, влияющие на устойчивость растворов полимеров. Высаливание
Скорость коагуляции
Процесс коагуляции количественно характеризуется скоростью коагуляции. Скорость коагуляции, подобно скорости химической реакции, определяется изменением (уменьшением) числа коллоидных частиц в единице объема золя за единицу времени.
На рис. 71 показана зависимость скорости коагуляции от концентрации добавленного электролита. Условно график на рисунке можно разбить на три области. Область 1 называется областью скрытой коагуляции. Скорость ее на этом участке графика очень мала, никаких видимых изменений в золе не происходит, его можно считать практически устойчивым. Точка СПна оси абсцисс соответствует порогу коагуляции данного электролита. С этого момента коагуляция становится явной. Ей соответствуют области 2 и 3 на графике. В области 2 скорость коагуляции возрастает с повышением концентрации электролита. Это связано с тем, что в золе происходит уменьшение величины ζ-потенциала гранул и размеров их диффузного слоя. Все большее число частиц при этом переходит в разряд активных, что позволяет им сцепляться при соударении.
Рис. 71. Влияние электролита на скорость коагуляции
Область 2 на графике называют иначе областью медленной коагуляции.
При некоторой критической концентрации электролита в растворе СКзаряд гранулы становится равен нулю. В этом случае практически каждое соударение между коллоидными частицами приводит к их слипанию.
Скорость коагуляции будет определяться только интенсивностью броуновского движения и содержанием частиц в растворе. Она перестанет зависеть от концентрации электролита.
В связи с этим область 3 на графике называют областью быстрой коагуляции, т.к. в этом случае скорость данного процесса достигнет своего максимально возможного значения.
Коллоидная защита
Нередко наблюдают повышение устойчивости лиофобных золей к коагулирующему действию электролитов при добавлении некоторых веществ. Такие вещества называют защитными, а их стабилизирующее действие на дисперсные системы – коллоидной защитой.
Защитными веществами в водной среде могут служить природные высокомолекулярные соединения (биополимеры): белки (желатин, альбумин), полисахариды (крахмал, декстран, гепарин), а также некоторые поверхностно-активные вещества (ПАВ).
Коллоидную защиту объясняют адсорбцией гидрофильных защитных веществ на гранулы. При этом молекулы полимеров и ПАВ располагаются на поверхности коллоидных частиц таким образом, что их гидрофильные участки, покрытые гидратными оболочками, обращены к воде (рис. 72).
Рис. 72. Частицы лиофобного золя, защищенного ВМС
В результате мицеллы приобретают дополнительный фактор агрегативной устойчивости.
Защищенный таким образом золь поддается концентрированию и даже выпариванию досуха. Образовавшиеся осадки при добавлении воды снова способны растворяться с образованием коллоидно-дисперсной системы.
Различные биополимеры защищают золи неодинаково. Для количественной характеристики их действия используют так называемое «золотое», «рубиновое», «железное», «серебряное» и другие числа. Все они имеют лишь относительное значение и характеризуют защитную способность полимера по отношению к строго конкретному золю.
По предложению Р. Зигмонди защитное действие оценивают по минимальному числу миллиграммов сухого вещества биополимера, которое необходимо для того, чтобы предотвратить коагуляцию 10 мл золя при добавлении 1 мл 10% раствора NaCl.
В частности, «золотое число» показывает, сколько мг биополимера (например, желатина) нужно для защиты от коагуляции 10 мл золя золота. В зависимости от природы ВМС для одного и того же золя все эти числа могут изменяться в очень широких пределах – от 0,005 до 25 мг и более.
Явление защиты играет большую роль в жизнедеятельности человеческого организма. Так, белки крови защищают жир, холестерин, малорастворимые соли кальция и мочевой кислоты от коагуляции и выделения на стенках сосудов. При понижении защитной функции белков возникают заболевания: атеросклероз, кальциноз, подагра, образование камней в почках и печени.
В медицине использование спинномозговой жидкости при определении «золотого числа» используется для диагностики некоторых заболеваний, например, менингита.
В фармацевтической промышленности желатин используют для получения термодинамически устойчивых обратимых коллоидных растворов серебра, золота, ртути, которые применяются в качестве лекарственных препаратов (колларгол, проталгор и т.д.).