Коллоидные растворы и их применение сообщение
Обновлено: 02.07.2024
Коллоидные (от гр. kolla - клей и eidos - вид) растворы (золи) являются дисперсными системами, размер частиц которых находится в пределах 1-100 нм (ОД мкм). В отличие от истинных растворов золи являются гетерогенными, точнее ультрамикрогетерогенными системами, состоящими по крайней мере из двух фаз. В коллоидных системах каждая частица представляет собой агрегат атомов и молекул, называемый мицеллой (от лат. micella - частица, крупинка). Другая важнейшая особенность коллоидных растворов заключается в их агрегативной неустойчивости. Коллоидные растворы могут быть устойчивы только тогда, когда в них присутствует третий компонент - стабилизатор, который, адсорбируясь на поверхности раздела частица - среда, предотвращает их коагуляцию. Устойчивость коллоидных систем улучшается также и за счет возникновения вокруг частиц сольватных слоев из молекул растворителя.
Коллоидные растворы не обладают свойствами обратимости. Если водный коллоидный раствор выпарить и снова добавить воду, то вновь коллоидного раствора не получится. Частицы дисперсной фазы коллоидных растворов невидимы в обыкновенном микроскопе, но обнаруживаются в электронном микроскопе. Поскольку поперечине размеры частиц достаточно велики, то свет не может проходить через них и подвергается рассеиванию. В результате коллоидные растворы в отраженном свете всегда опалесцирующие или мутные (в проходящем свете они прозрачные).
Благодаря большим размерам частиц диффузионные процессы в коллоидных растворах выражены слабо. Поперечные размеры коллоидных частиц значительно меньше пор обычных фильтров (4-120 мкм). Поэтому коллоидные растворы можно фильтровать, если отсутствует опасность адсорбции частиц фильтрующими перегородками. Через полупроницаемую мембрану коллоидные частицы не проходят. Наконец, в результате большой поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой в коллоидных растворах активно протекают поверхностные явления. Таким образом, в коллоидных системах каждая мицелла является высокодисперсной частицей в виде полимолекулярного агрегата коллоидных размеров с определенными физико-химическими и технологическими свойствами (кинетической подвижностью, электрическим зарядом и т. д.), которые нужно учитывать при приготовлении лекарственных форм.
В аптечной практике коллоидные растворы имеют ограниченное применение, что в значительной степени связано с их высокой лабильностью. В них самопроизвольно может протекать коагуляция (слипание частиц), которая из скрытой стадии в результате продолжающейся агрегации частиц переходит в явную стадию с выпадением части или всего коллоидного вещества в осадок - коагулят. Коагуляция может произойти по самым разным причинам, которые порой трудно установить. Бесспорными факторами, вызывающими коагуляцию коллоидных растворов, являются электролиты (даже добавки незначительных количеств), изменение температуры, механические воздействия, свет, изменение состава дисперсионной среды, электрический ток. Практическое применение в фармации нашли пока только препараты так называемых защищенных коллоидов и некоторых полуколлоидов.
Растворы защищенных коллоидов
Коллоидная защита используется при получении коллоидных препаратов серебра - протаргола и колларгола. В этих препаратах серебро находится в неионизированном состоянии. Поэтому они не вызывают раздражения тканей, зависящего от химического взаимодействия ионов тяжелого металла с тканевыми белками. Эти препараты оказывают бактериостатическое (в большей степени) и некоторое бактерицидное действие. Типичным защищенным коллоидом природного происхождения является ихтиол, в котором сульфидная сера (производные тиофена) стабилизирована сопутствующими поверхностно-активными веществами. Поскольку размер частиц защищенных коллоидов не позволяет им проходить через физиологические мембраны, то они лишены способности всасываться, и их препараты проявляют только местное действие.
11.1. Rp.: Solutionis Protargoli 1% 100 ml
DS. Для промывания полости носа
Все растворы протаргола в воде изготавливают, используя способность его (благодаря примененным для защиты белкам) неограниченно набухать и затем самопроизвольно переходить в раствор, как это имеет место при получении растворов ВМС. Протаргол насыпают тонким слоем на поверхность воды и оставляют в покое. При этом происходит постепенное набухание частичек протаргола на границе раздела с водой, а затем переход в раствор. Последний, как более тяжелый, опускается на дно, открывая воде доступ к препарату. Раствор нельзя взбалтывать, так как при этом образуется пена и протаргол всплывает в виде комков. Растворы протаргола для наружного применения процеживают; фильтровать через бумагу можно только при условии, что она беззольна. В противном случае зольные элементы бумаги, особенно соли Fe, Са и Mg, вызовут коагуляцию протаргола и обусловят его потери на фильтре. Отпускают во флаконе темного стекла.
Растворы колларгола. Колларгол (Argentum colloidalе) содержит не менее 70% серебра и до 30% белковых веществ.
11.2. Rp.: Solutionis Collargoli 2% 200 ml
DS. Для спринцеваний
В связи с медленным набуханием растворы колларгола приготавливают путем растирания его с небольшим количеством воды и последующим разбавлением остатком растворителя. Растворы колларгола по той же причине, что и растворы протаргола, процеживают через вату. Они светочувствительны.
Растворы ихтиола. Ихтиол - смесь сульфидов, сульфатов и сульфонатов, получаемых из продуктов сухой перегонки битуминозных сланцев. Это сиропообразная жидкость, которая растворима в воде и частично в этаноле.
11.3. Rp.: Ichthyoli 3,0
Glycerini 10,0
Aquae destillatae 20 ml
MDS. Для тампонов
В подставку отмеривают воду, отвешивают глицерин и смешивают. В выпарительной чашке ихтиол размешивают пестиком с небольшим количеством смеси воды и глицерина, а затем частями добавляют остальное количество растворителя. Процеживают через вату во флакон для отпуска.
Растворы полуколлоидов
Полуколлоидные растворы представляют собой системы, в которых вещество находится одновременно как в истинно растворенном, так и в коллоидном состоянии. Это значит, что вещество дисперсной фазы одновременно состоит из молекул, ионов и разнообразных агрегатов в виде мицелл различной дисперсности. Мицеллы образуются в результате ассоциации молекул растворенного вещества, причем повышение концентрации растворенного вещества способствует увеличению коллоидной фракции. Повышение температуры является противоположным фактором: с повышением температуры ослабляются межмолекулярные связи, усиливается молекулярнокинетическое движение, что затрудняет мицеллообразование.
Большинство полуколлоидов - электролиты, способные при распаде давать простые и ассоциированные ионы. Благодаря резко выраженной поверхностной активности полуколлоиды легко адсорбируются на многих неполярных поверхностях и гидрофилизируют их. К числу полуколлоидов, применяемых в фармацевтической Практике, относятся мыла, синтетические детергенты, препараты дубильных веществ и др. Некоторые органические основания (этакридина лактат) в водных растворах ведут себя так же, как полуколлоиды.
Растворы дубильных веществ. Склонность к ассоциации молекул в растворах танинов и других дубильных веществ возникает по мере повышения их концентрации. Ассоциация часто усложняется образованием пространственной сетки, которое влечет за собой повышение вязкости растворов. Носителями заряда в дубильных веществах являются фенольные гидроксилы и карбоксильные группы.
11.4. Rp.: Tannini
Glycerini аа 4,0
Solutionis lodi spirituosae 10% 1 ml
Aquae destillatae ad 30 ml
MDS. Для смазывания зева
В теплой смеси глицерина (3 мл) и части воды, растворяют танин, процеживают в мерный цилиндр, доводят водой через ватный тампон объем до 29 мл, переливают в склянку для отпуска и отмеривают в нее 1 мл 10% раствора йода.
В рецептуре аптек могут встречаться жидкие лекарственные формы, представляющие сочетания растворов ВМС, коллоидных и полуколлоидных растворов. Обычно это имеет место, когда среди компонентов лекарственной формы имеются спиртовые настойки и экстракты, при разбавлении которых водой образуется микрогетерогенные системы (например в водных извлечениях, некоторых линиментах).
Коллоиды как основные компоненты биологических образований, их свойства, распространение в природе. Дисперсионные и конденсационные методы получения коллоидов, способы очистки. Применение коллоидных систем в медицине, косметологии, пищевой промышленности.
| Рубрика | Химия |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.04.2014 |
| Размер файла | 677,4 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Государственное бюджетное образовательное учреждение города
Свойства и применение коллоидных систем
Выполнила: Назарова Д.В.
ученица 9-1 класса
учитель Белоусова М.Н.
1. Виды коллоидных растворов
1.1 Способы получения
1.2 Основные свойства коллоидов
1.3 Способы очистки: а) диализ б) ультрафильтрация
2. Практическая часть
Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Коллоидные системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами. Они широко распространены в природе.
Глобальная роль коллоидов в естествознании заключается в том, что они являются основными компонентами таких биологических образований как живые организмы. Весь наш организм состоит из коллоидных систем. Существует целая наука - коллоидная химия. Передо мной сразу встал вопрос, почему природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию?
В связи с этим вытекают следующие цель и задачи:
Цель работы: выяснить, что такое коллоидные системы, какими свойствами они обладают.
Задачи: 1. Провести экспериментальные опыты по изучению свойств коллоидных растворов.
2. Ответить на вопрос: почему природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию.
1. Виды коллоидных растворов
Частицы коллоидных размеров могут иметь различную внутреннюю структуру. Выделяют несколько основных видов коллоидных систем:
1) дым -- устойчивая дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газах. Дым -- аэрозоль с размерами твёрдых частиц от 10?7 до 10?5 м. В отличие от пыли -- более грубодисперсной системы, частицы дыма практически не оседают под действием силы тяжести
2) аэрозоль -- дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде, обычно в воздухе, мелких частиц. Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях), либо о пыли (грубодисперсной аэрозоли).
3) эмульсия -- дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости. Самым распространенным представителем этого вида коллоидной системы является молоко.
4) пена -- дисперсные системы с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой.
5) гель -- системы, состоящие из высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ. Из-за наличия трёхмерного полимерного каркаса (сетки) гели обладают некоторыми механические свойства твёрдых тел (отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и способность к деформации (пластичность и упругость).
6) суспензия -- это грубодисперсная система с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.
Вот некоторые примеры коллоидных систем (рис.1-8).
1.1 Получение коллоидов
Коллоидные системы по степени дисперсности занимают промежуточное положение между молекулярными и грубодисперсными системами. Это определяет два возможных пути их получения:
1) Дисперсионные методы
2) Конденсационные методы.
Дисперсионные методы основаны на раздроблении твердых тел до частиц коллоидного размера и образовании таким образом коллоидных растворов. Процесс диспергирования осуществляется различными методами: механическим размалыванием вещества в т.н. коллоидных мельницах, электродуговым распылением металлов, дроблением вещества при помощи ультразвука.
Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в коллоидное состояние при замене одного растворителя другим - т.н. методом замены растворителя. В качестве примера можно привести получение золя канифоли, которая не растворяется в воде, но хорошо растворима в этаноле. При постепенном добавлении спиртового раствора канифоли к воде происходит резкое понижение растворимости канифоли, в результате чего образуется коллоидный раствор канифоли в воде. Аналогичным образом может быть получен гидрозоль серы.
1.2 Основные свойства коллоидов
- Главная особенность коллоидных частиц - их малый размер от 1 до 100 нм.
- Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.
- Частицы коллоидных систем не выпадают в осадок за счет Броуновского движения.
- В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча (эффект Тиндаля).
- Дисперсные частицы не выпадают в осадок
1.3 Способы очистки коллоидов
Существуют три основных способа очистки коллоидов.
1) Диализ. Простейшим прибором для диализа - диализатором - является мешочек с полунепроницаемой мембраной (коллодий), в который помещается диализируемая жидкость. Мешочек опускается в сосуд с растворителем (водой). Меняя растворитель, можно добиться практически полной очистки от нежелательных примесей. Скорость диализа обычно крайне низка. Ускоряют процесс диализа, увеличивая площадь мембраны и температуру, непрерывно меняя растворитель. Материал, прошедший через мембрану называется диализат.
2) Ультрафильтрация - фильтрование коллоидных растворов через полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы или макромолекулы. Для ускорения процесса ультрафильтрации ее проводят при перепаде давления по обе стороны мембраны: под вакуумом или повышенным давлением.
Ультрафильтрация есть не что иное, как диализ, проводимый под давлением.
1.4 Применение
Коллоидные системы широко распространены в природе: почва, глина, природные воды, многие минералы, драгоценные камни. Биологические жидкости: кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость, ядерный сок, цитоплазма. С химической точки зрения организм в целом - это совокупность многих коллоидных систем. В состав любого живого организма входят твердые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в сложном взаимоотношении с окружающей средой. Цитоплазма клеток обладает свойствами, характерными, как для жидких, так и студнеобразных веществ.
Большое значение имеют коллоидные системы не только для биологии, но и для медицины, косметологии, пищевой промышленности.
Свойства коллоидов необходимо учитывать при их использовании, например явление синерезиса (самопроизвольного уменьшения объема геля, сопровождающееся отделением жидкости) определяет сроки годности пищевых, медицинских и косметических веществ: гелей, мазей, мармелада, холодца, киселя. Для теплокровных животных очень важен биологический синерезис, который сопровождает свертывание крови. Под действием факторов растворимый белок крови фибриноген превращается в нерастворимый фибрин, сгусток которого и закупоривает рану. Если этот процесс затруднен, то говорят о возможности заболевания человека гемофилией.
Коллоидная химия играет большую роль в разработке эффективных методов охраны окружающей среды. Одна из главных проблем в этой области - очистка воды от различных загрязнений. Характерный пример - загрязнение водоёмов и рек белковыми веществами, содержащимися в сточных водах предприятий пищевой промышленности.
Особенно эффективная очистка достигается с помощью пен, обладающих определёнными коллоидно-химическими характеристиками. Другой пример - загрязнение поверхности воды нефтью при авариях танкеров. Нефтяное пятно может распространяться на очень большие расстояния от места аварии. Законы коллоидной химии и поверхностных явлений позволяют рекомендовать возможные приёмы блокирования растекания нефти и её сбора.
коллоидный биологический медицина косметология
2. Практическая часть
В ходе работы мною были проведены следующие опыты:
1. Получение коллоидных систем.
Б) AgNO3 + KI = AgI + KNO3
2. Описание работы
3. Эффект Тиндаля
В наших опытах использовались прозрачные емкости - стеклянные цилиндры, химические стаканы, и лампа, дающая направленный пучок света (карманный фонарик).
В результате изучения литературы и проведения практических опытов я могу предположить, природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию потому, что:
Вещество в коллоидном состоянии имеет большую поверхность раздела между фазами. А это способствует лучшему протеканию обмена веществ.
- Биологический синерезис (самопроизвольное уменьшение объема геля, сопровождающееся отделением жидкости) играет важную роль в процессе свертывания крови.
- Явление коагуляции (слипания коллоидных частиц) при изменении кислотно-щелочной среды лежит в основе пищеварения.
Вся природа - организмы животных и растений, гидросфера и атмосфера, земная кора и недра - представляет собой сложную совокупность множества разнообразных и разнотипных грубодисперсных и коллоидно-дисперсных систем. Дисперсное состояние вполне универсально и при соответствующих условиях в него может перейти любое тело.
В практической части проделали опыты, позволяющие познакомиться с эффектом Тиндаля
Из коллоидов, богатых белками соединительной ткани (аминокислоты пролин и глицин), состоят кожа, мышцы, ногти, волосы, кровеносные сосуды, легкие, весь желудочно-кишечный тракт и многое другое, без чего немыслима сама жизнь.
Применение коллоидов находит все большее применение в медицинской практике.
От использования простых коллоидных золей для местной заживляющей терапии и применения солей алюминия и магния для понижения кислотности желудка, до использования гидроокиси алюминия в качестве стабилизатора и носителя лекарственных веществ.
Знания коллоидной химии необходимы и востребованы в наше время, что находит подтверждение в моих словах.
1. Шаде Г., Физическая химия во внутренней медицине, Л.,1930
2. Пасынский А.Г., Коллоидная химия, 3 изд., М., 1968
3. Г.Е. Рудзитис. Химия 11 класс. М., Просвещение, 2009 г.
4. Л.М. Пустовалова, И.Е. Никанорова. Химия, Кнорус.
5. Физколлоидная химия. Учебник для высшей школы. М., Просвещение, 1988 г.
6. Сайт с формулами коллоидов
Примеры коллоидных систем
Рис. 1. Продукты питания
Рис. 3. Коллоидное серебро
Рис. 4. Гели для бритья
Рис. 6. Обработанный алмаз
Кровь является типичными примером ткани организма, где одни коллоиды находятся внутри других. В.А. Исаев дает определение крови как дисперсной системе, в которой форменные элементы - эритроциты, тромбоциты, лейкоциты являются фазой, а плазма - дисперсной средой.
Подобные документы
Коллоидная химия как наука, изучающая физико-химические свойства гетерогенных, высоко-дисперсных систем и высоко-молекулярных соединений. Производство и методы очищения коллоидных растворов. Применение гелей в пищевой промышленности, косметике и медицине.
презентация [6,3 M], добавлен 26.01.2015
Классификация дисперсных систем. Основные факторы устойчивости коллоидных растворов. Методы их получения (диспергирование, конденсация) и очистки (диализ, ультрафильтрация). Мицеллярная теория строения коллоидных частиц. Коагуляция смесями электролитов.
презентация [2,8 M], добавлен 28.11.2013
Сущность и определяющие признаки коллоидных систем. Основные свойства и строение растворов такого типа. Характеристика эффекта Тиндаля. Различия гидрозолей и органозолей. Способы образования коллоидных систем, специфические свойства, сфера применения.
презентация [2,2 M], добавлен 22.05.2014
Способы получения коллоидных систем; факторы, влияющие на скорость отдельных стадий процесса, правила коагуляциии. Астабилизирующее действие низкомолекулярных примесей в коллоидных растворах, методы их удаления: диализ, электродиализ и ультрафильтрация.
презентация [1,1 M], добавлен 17.09.2013
Понятие коллоидной системы. Коллоидная химия. Развитие представлений о коллоидных системах, их типы и свойства. Лиофобные золи. Лиофильные коллоиды и области приминения коллоидов. Коллоидно-химическая физиология человека, клеток и тканей организма.
Типы коллоидов, их источники и применение
I. Типы коллоидов:
а) Декстраны. В настоящее время широко применяют два раствора дек-страна: 6 % раствор со средней молекулярной массой 70 000 (декстран-70) и 10 % раствор со средней массой 40 000 (декстран-40, декстран с низкой молекулярной массой).
Величины молекулярной массы средние. Растворы декстрана содержат молекулы декстрана различных размеров. Коллоидное осмотическое давление 268 мм рт.ст. Патентованные названия — Rheomacrodex (декстран-40) и Macrodex (декстран-70). По сравнению с другими плазмозаменителями декстран отличается более низкой молекулярной массой и длительным действием.
б) Гидроксиэтиловый крахмал. Выпускаемые промышленностью растворы гидрокси-этил-крахмала (ГЭК, Гетастарч) представляют собой гетерогенный раствор молекул ГЭК со средней молекулярной массой 69 000, близкой к молекулярной массе альбумина. Размеры молекул варьируют от 1000 до 100 000. Гетастарч выпускается в США в виде 6 % раствора в 9 % хлориде натрия.
В Великобритании выпускается Пентостарч (средняя молекулярная масса 250 000) в виде 10 % раствора.
в) Альбумин. Альбумин для внутривенных вливаний выпускается в виде 5 % (50 мг/мл) и 25 % (250 мг/мл) растворов
г) Желатин. Желатин выпускается в Великобритании в виде 4 % раствора с электролитами. Две наиболее часто применяемые модификации желатиновых растворов — Haemaccel, в котором желатин перекрестно связан с мочевиной, и Gelofusin, в котором желатин перекрестно связан сукцинированием.
Первый содержит в 10 раз больше кальция и калия, чем второй. Повышенное содержание кальция может привести к свертыванию в обогревающих змеевиках при инфузии Haemaccel вместе с кровью.
II. Применение коллоидов. Плазмозаменители применяют для замещения плазмы, в качестве антитромбоцитного средства и для улучшения микроциркуляции крови. Изучалась также возможность использования декстранов в качестве эффективного средства при лечении миокардиальной и церебральной ишемии и заболеваний периферических кровеносных сосудов, а также для поддержания функционирования сосудистого трансплантата.
Перорально принимаемый декстран-сульфат (UADD1), декстран с низкой молекулярной массой (7000—8000), может проявлять антиретровирусную активность против вирусов иммунодефицита человека типа I.
III. Источник коллоидов:
а) Декстраны. Декстраны продуцируются специально полученным штаммом бактерии Leuconostoc mesenteroides. Этот штамм продуцирует очень крупные молекулы с молекулярной массой в несколько миллионов.
б) Гидроксиэтиловый крахмал. Крахмал — растительный полисахарид, сохраняющий энергию. Он функционально и структурно аналогичен гликогену, полисахариду животных, в котором аккумулируется энергия. Крахмал состоит из глюкозных полимеров двух типов: амилазы, линейной молекулы, и амилопектина, разветвленной молекулы, которая по своей структуре напоминает гликоген.
Амилопектин подвергается быстрому ферментативному гидролизу — при гидролизе амилазы период полужизни составляет всего около 20 мин. В 60-х годах молекула амилопектина была модифицирована таким образом, что ее устойчивость в плазме увеличилась. Это было осуществлено посредством введения гидроксиэтильных групп и получения гидроксиэтил-крахмала, однако его применение при тяжелых формах анемии оказалось неэффективным.
в) Желатин. Желатин готовят посредством гидролиза бычьего коллагена с последующим химическим модифицированием.
д) Гемоглобин, свободный от стромы. Растворы человеческого гемоглобина как субстраты крови, переносящие кислород, были предметом исследований в течение примерно 70 лет. Изучалось их токсическое действие на почки, обусловленное стромальными компонентами эритроцитов в ранее готовившихся препаратах гемоглобина, а не самим гемоглобином. Это привело к получению растворов гемоглобина, свободных от стромы, с удаленными фрагментами мембран эритроцитов.
е) Альбумин. В качестве плазмозамещающих растворов используют растворы человеческого альбумина. Их готовят из смешанной крови, плазмы, сыворотки или плаценты, которые получают от здоровых людей-доноров.
Терапевтическая доза:
• Декстран-40 (10 % раствор): первоначальные внутривенные дозы составляют 500—1000 мл (50—100 г), вводятся быстро в течение 30—60 мин или, в некоторых случаях, в течение 4—6 ч. Последующие дозы равны 500 мл, вводятся через день. Грудным детям можно вводить 5 мл на 1 кг массы тела и детям постарше — 10 мл/кг.
• Декстран-70 (6 % раствор): первоначальные дозы составляют 500—1000 мл (30—60 г). 32 % раствор декстрана-70 закапывают в полость матки (в дозах 50—100 мл) в качестве промывающей и расширяющей жидкости при проведении воздушной гистероскопии.
• Гегастарч (6 % раствор): 500-1000 мл (30-60 г).
• Желатин (4 % раствор): дозы до 2000 мл (80 г) для взрослых или 30 мл на 1 кг массы тела для детей.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Смеси разных веществ в различных агрегатных состояниях могут образовывать гетерогенные и гомогенные системы — дисперсные системы и растворы.
Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объеме другого.
То вещество, которое присутствует в меньшем количестве и распределено в объеме другого, называют дисперсной фазой . Она может состоять из нескольких веществ.
Вещество, присутствующее в большем количестве, в объеме которого распределена дисперсная фаза, называют дисперсионной средой . Между ней и частицами дисперсной фазы существует поверхность раздела, поэтому дисперсные системы называют гетерогенными (неоднородными).
И дисперсионную среду, и дисперсную фазу могут представлять вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном.
В зависимости от сочетания агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы можно выделить 9 видов таких систем.
По величине частиц веществ, составляющих дисперсную фазу, дисперсные системы делят на грубодисперсные (взвеси) с размерами частиц более 100 нм (1 нм = 10 -9 м) и тонкодисперсные (коллоидные растворы или коллоидные системы) с размерами частиц от 100 до 1 нм. Если же вещество раздроблено до молекул или ионов размером менее 1 нм, образуется гомогенная система — раствор. Она однородна (гомогенна), поверхности раздела между частицами и средой нет.
Уже беглое знакомство с дисперсными системами и растворами показывает, насколько они важны в повседневной жизни и в природе.
Судите сами: без нильского ила не состоялась бы великая цивилизация Древнего Египта; без воды, воздуха, горных пород и минералов вообще бы не существовала живая планета — наш общий дом — Земля; без клеток не было бы живых организмов и т. д.
Классификация дисперсных систем и растворов
Взвеси
Взвеси — это дисперсные системы, в которых размер частиц фазы более 100 нм. Это непрозрачные системы, отдельные частицы которых можно заметить невооруженным глазом. Дисперсная фаза и дисперсионная среда легко разделяются отстаиванием. Такие системы разделяют на:
1) эмульсии (и среда, и фаза — нерастворимые друг в друге жидкости). Это хорошо известные вам молоко, лимфа, водоэмульсионные краски и т. д.;
3) аэрозоли — взвеси в газе (например, в воздухе) мелких частиц жидкостей или твердых веществ. Различают пыли, дымы, туманы. Первые два вида аэрозолей представляют собой взвеси твердых частиц в газе (более крупные частицы в пылях), последний — взвесь мелких капелек жидкости в газе. Например, природные аэрозоли: туман, грозовые тучи — взвесь в воздухе капелек воды, дым — мелких твердых частиц. А смог, висящий над крупнейшими городами мира, также аэрозоль с твердой и жидкой дисперсной фазой. Жители населенных пунктов вблизи цементных заводов страдают от всегда висящей в воздухе тончайшей цементной пыли, образующейся при размоле цементного сырья и продукта его обжига — клинкера. Аналогичные вредные аэрозоли — пыли — имеются и в городах с металлургическими производствами. Дым заводских труб, смоги, мельчайшие капельки слюны, вылетающие изо рта больного гриппом, также вредные аэрозоли.
Аэрозоли играют важную роль в природе, быту и производственной деятельности человека. Скопления облаков, обработка полей химикатами, нанесение лакокрасочных покрытий при помощи пульверизатора, распыление топлив, выработка сухих молочных продуктов, лечение дыхательных путей (ингаляция) — примеры тех явлений и процессов, где аэрозоли приносят пользу. Аэрозоли — туманы над морским прибоем, вблизи водопадов и фонтанов, возникающая в них радуга доставляет человеку радость, эстетическое удовольствие.
Для химии наибольшее значение имеют дисперсные системы, в которых средой является вода и жидкие растворы.
Природная вода всегда содержит растворенные вещества. Природные водные растворы участвуют в процессах почвообразования и снабжают растения питательными веществами. Сложные процессы жизнедеятельности, происходящие в организмах человека и животных, также протекают в растворах. Многие технологические процессы в химической и других отраслях промышленности, например получение кислот, металлов, бумаги, соды, удобрений, протекают в растворах.
Коллоидные системы
Коллоидные системы — это такие дисперсные системы, в которых размер частиц фазы от 100 до 1 нм. Эти частицы не видны невооруженным глазом, и дисперсная фаза и дисперсионная среда в таких системах отстаиванием разделяются с трудом.
Их подразделяют на золи (коллоидные растворы) и гели (студни).
1. Коллоидные растворы, или золи. Это большинство жидкостей живой клетки (цитоплазма, ядерный сок — кариоплазма, содержимое органоидов и вакуолей) и живого организма в целом (кровь, лимфа, тканевая жидкость, пищеварительные соки, гуморальные жидкости и т. д.). Такие системы образуют клеи, крахмал, белки, некоторые полимеры.
Читайте также: