Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра общей и биоорганической химии

Обсуждено на заседании кафедры ___________________

Протокол №_____________________________________

Методическая разработка

для проведения занятия со студентами

I курса медико-диагностического факультета в I семестре

по общей и биоорганической химии

Тема № 15: Устойчивость коллоидно-дисперсных систем

Время: 2,5 часа

1. УЧЕБНЫЕ И ВОСПИТАТЕЛЬНЫЕ ЦЕЛИ:

Познакомить студентов-медиков с факторами, влияющими на кинетическую и агрегативную устойчивость коллоидно-дисперсных систем, обратив особое внимание на общие закономерности коагуляции золей электролитами.

МОТИВАЦИЯ ДЛЯ УСВОЕНИЯ ТЕМЫ:

Явление коагуляции играет существенную роль в живом организме, так как коллоидные растворы клеток находятся в соприкосновении с электролитами, содержащимися в биологических жидкостях. Решение многих проблем в медицине (например, протезирование кровеносных сосудов, клапанов сердца и т.д.) связано с проблемой свертывания крови. В хирургии во время операций в кровь вводят антикоагулянты (гепарин), а после операций – для повышения коагуляции – протамин сульфат. С явлением коагуляции эритроцитов врачи постоянно имеют дело в клинических лабораториях.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ:

а) понятие о дисперсных системах;

б) строение мицелл гидрофобных золей;

в) электрокинетические явления (электрофорез и электроосмос).

В результате проведения занятия студент должен:

1) знать:

• теоретические основы устойчивости лиофобных золей;

• факторы, влияющие на устойчивость лиофобных золей;

• основные закономерности коагуляции золей под действием электролитов;

• механизм действия электролитов на устойчивость золей;

• понятие о пороге коагуляции, правило Шульце-Гарди;

• коагуляцию золей смесью электролитов;

• взаимн коагуляция золей;

• теоретические основы кинетики коагуляции.

2) уметь:

• излагать теоретические основы устойчивости и коагуляции лиофобных золей;

• определять, какой ион электролита-коагулятора будет оказывать коагулирующее действие на золь;

• сопоставлять коагулирующую способность электролитов;

• уметь рассчитывать порог коагуляции электролита в соответствии с правилом Шульце-Гарди;

• уметь готовить коллоидные растворы железо (III) гидроксида реакцией гидролиза и берлинской лазури реакцией обмена;

• проводить коагуляцию полученных золей под действием электролитов.

2. СВЯЗЬ СО СМЕЖНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ:

Теоретические основы знаний о строении и свойствах дисперсных систем и коллоидной защиты потребуются студентам при изучении курсов медицинской физики и биологии, хирургических болезней, патологической анатомии с курсом судебной медицины.

3. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ:

3.1 Виды устойчивости коллоидно-дисперсных систем.

3.2 Основные закономерности коагуляции лиофобных золей под действием электролитов.

3.3. Порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди.

3.4 Скорость коагуляции. Кинетические кривые коагуляции.

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ЗАНЯТИЯ:

Лабораторная работа № 1

Получение коллоидных растворов железо (III) гидроксида

и берлинской лазури

1. Получение золя Fe(OH)₃ реакцией гидролиза

В конической колбе (250 мл) на электроплитке нагрейте до кипения 150 мл дистиллированной воды. Не снимая колбу, выключите плитку и небольшой струей влейте в воду при помощи аналитической пипетки 5 мл концентрированного раствора железо (III) хлорида. Происходит гидролиз FeCl₃, в результате чего образуется коллоидный раствор железо (III) гидроксида интенсивного красно-коричневого цвета.

Охладите полученный золь под струей водопроводной воды до комнатной температуры. Если необходимо, то отфильтруйте его через складчатый фильтр. Золь должен быть прозрачным в проходящем свете.

2. Получение золя берлинской лазури реакцией обмена

В коническую колбу (250 мл) налейте 25 мл дистиллированной воды и добавьте при помощи микропипеток (1 мл и 2 мл) 0,2 мл концентрированного раствора FeCl₃ и 2 мл насыщенного раствора желтой кровяной соли при перемешивании. В результате реакции обмена образуется нерастворимая в воде берлинская лазурь (железо (III) гексацианоферрат (II)) Fe₄[Fe(CN)₆]₃ в виде густого геля. К образовавшемуся гелю берлинской лазури добавьте 150 мл дистиллированной воды, встряхните раствор и отфильтруйте золь через складчатый фильтр, смоченный дистиллированной водой. Золь должен быть совершенно прозрачным в проходящем свете и иметь интенсивно синюю окраску.

В данном случае золь берлинской лазури, для которого стабилизатором является желтая кровяная соль, образуется в результате пептизации геля.

Лабораторная работа № 2

Определение порога коагуляции полученных золей Fe(OH)₃ и Fe₄[Fe(CN)₆]₃

Для определения порогов коагуляции золя железо (III) гидроксида приготовьте растворы электролитов с убывающей концентрацией. Для этого возьмите три ряда пробирок по 6 штук в каждом ряду. В пробирки каждого ряда налейте заданный объем дистиллированной воды и объемы растворов электролитов в соответствии с таблицей 1. Растворы электролитов отмеряют аналитической пипеткой.

Разведение раствора электролита в 3-х рядах одинаково, поэтому, чтобы рационально использовать время, рекомендуется заполнять пробирку так: взяв в руки одновременно вторые пробирки всех 3-х рядов, налейте в них по 1 мл дистиллированной воды; в третьи – по 2 мл дистиллированной воды и т.д. Затем в пробирки каждого ряда пипеткой добавьте объемы раствора заданного электролита в убывающем количестве 5, 4, 3, 2, 1 и 0,5 мл.

После разведения электролитов водой быстро добавьте во все пробирки по 5 мл золя. Содержимое пробирок перемешайте встряхиванием и запишите время начала опыта. Оставьте пробирки на 30 мин. для протекания явной коагуляции. Приготовьте контрольный раствор золя железо (III) гидроксида сливанием в пробирку 5 мл дистиллированной воды и 5 мл золя.

Методика для определения порогов коагуляции золя берлинской лазури точно такая же (таблица 2). Контрольный раствор готовят сливанием 5 мл дистиллированной воды и 5 мл исходного раствора берлинской лазури. Коагуляцию отмечают, сопоставляя контрольную и исследуемую пробирки.

В таблицах 1 и 2 отмечают коагуляцию знаком "+", а отсутствие коагуляции знаком "–".

Суммарный объем растворов в каждой пробирке составляет 10 мл, следовательно, концентрация золя во всех пробирках одинакова. Если См – молярная концентрация раствора электролита, а V – минимальное число мл этого электролита, достаточное для коагуляции 10 мл золя, то См∙V – это число миллимоль электролита, добавленного к 10 мл золя.

Для пересчета на 1 л золя произведение См∙V надо умножить на 100, тогда порог коагуляции будет равен:

γ = С_М∙V∙100 ммоль/л

Таблица 1