Головна

колоїдні розчини

  1. бурові розчини
  2. Буферні розчини. Розчини, рН яких відносно мало змінюється при додаванні невеликих кількостей кислоти або підстави, називаються буферними.
  3. Ваговій аналіз. Принципи та методи об'ємного аналізу. Розчини в об'ємному аналізі.
  4. Гомогенні і гетерогенні розчини.
  5. Дисперсні системи. Колоїдні розчини.
  6. Рідкі розчини. Закон Рауля. Закон Генрі.
  7. Колоїдні ПАР. Біологічно важливі колоїдні ПАР (мила, детергенти, жовчні кислоти). Міцелоутворення в розчинах ПАР. Ліпосоми.

теоретична підготовка

Дисперсні системи і їх класифікації. Ліофобні колоїдні розчини, їх властивості, будову міцели. Ліофільні колоїдні розчини, їх властивості, ліпосоми. Связнодісперсние системи і їх властивості. Грубодисперсні системи (суспензії, емульсії, аерозолі). Тканини організму - дисперсні системи.

дисперсної системою називається гетерогенна система, в якій одна з фаз представлена ??дрібними частинками (дисперсна фаза), рівномірно розподіленими в обсязі іншої однорідної фази (дисперсійнаСереда).

В основі існуючих класифікацій лежать різні властивості дисперсних систем: а) розмір часток дисперсної фази, б) агрегатний стан дисперсної фази і дисперсійного середовища, в) характер взаємодії дисперсної фази з середовищем, г) структурно-механічні та інші властивості:

· Розмір часток дисперсної фази в колоїдних розчинах (ультрамікрогетерогенние системи) 10-9 - 10-6 м;

· в ліофобних системах здійснюється слабку взаємодію між дисперсною фазою і дисперсійним середовищем, системи термодинамічно нестійкі, необхідний стабілізатор; в ліофільних системах сильна взаємодія між дисперсною фазою і дисперсійним середовищем, утворюються мимовільно, термодинамічно стійкі;

· в вільнодисперсні системах дисперсна фаза рухлива, так як представлена ??не пов'язаними між собою частинками (аерозолі, емульсії, золи); в связнодісперсних системах дисперсна фаза практично нерухома, так як утворює суцільну структуру (каркас), всередині якої міститься дисперсійнаСереда (гелі, холодці, піни).

Колоїдні розчини можна отримати двома шляхами: диспергационними (Подрібнення великих часток) і конденсаційним (Об'єднанням молекул або іонів в більші колоїдні частинки).

мІЦЕЛИ ліофобній системи називається електронейтральна гетерогенна мікросистема, яка складається з мікрокристалів дисперсної фази, оточеного подвійним електричним шаром. Розглянемо освіту міцели колоїдного розчину йодиду срібла при взаємодії розбавлених водних розчинів нітрату срібла і йодиду калію, взятого в надлишку, іони якого виконують роль стабілізатора. При зливанні розчинів утворюються непомітні для очей мікрокристали, які представляють собою агрегат mAgI, на якому вибірково адсорбуватися аніони I~, повідомляють йому негативний заряд. Тому nI~ називаються потенціалопределяющего іонами, А агрегат разом з потенціалопределяющего іонами становить ядро міцели mAgI · nI~. Поблизу зарядженої поверхні ядра внаслідок електростатичного притягання групуються протилежно заряджені іони стабілізатора, звані противоионами (До+). Частина противоионов щільно прилягає до поверхні ядра, частково компенсуючи його заряд, - це адсорбційний шар. Адсорбційний шар разом з ядром становить гранулу (Колоїдну частинку) {[mAgI · nI~]n-(N-x) K+}x-. Гранула має заряд, знак якого обумовлений знаком заряду потенциалопределяющих іонів. Решта протівоіони необхідні для компенсації заряду гранули, вони зі своїми гідратної оболонки завдяки дифузії розташовуються навколо гранули більш пухко, дифузно, і утворюють дифузний шар. Гранула разом з навколишнім її дифузним шаром становить міцелу. міцела електронейтральна і не має строго визначених розмірів на відміну від гранули {[mAgI · nI~]n-(N-x) K+}x-· xK+. Протівоіони адсорбційного шару є пов'язаними, а дифузного - вільними.

Основні властивості ліофобних колоїдних розчинів:

а) молекулярно-кінетичні, пов'язані з тепловим рухом частинок (дифузія, осмос);

б) оптичні - Специфічною властивістю колоїдних розчинів є їх здатність розсіювати світло, так як їх розміри порівнянні з довжинами хвиль видимого світла (? = (3,6-7,6) · 10-7м);

в) діаліз - Процес очищення колоїдних розчинів від іонів і молекул низькомолекулярних домішок в результаті їх дифузії в чистий розчинник крізь напівпроникну мембрану (при електродіалізі очищення від іонів прискорюється);

г) стійкість в дисперсних системах розрізняють седиментаційну, характеризує здатність частинок дисперсної фази перебувати в підвішеному стані і не осідати під дією сил тяжіння, і агрегатівную, Що характеризує здатність частинок дисперсної фази протидіяти їх злипання між собою;

д) коагуляція - Процес злипання колоїдних частинок з утворенням більш великих агрегатів через втрату колоїдним розчином агрегативной стійкості. порогом коагуляції називається мінімальна кількість електроліту, яке треба додати до колоїдного розчину, щоб викликати явну коагуляцію - помутніння розчину або зміна забарвлення. Коагуляцію колоїдних розчинів викликають будь-які іони, які мають знак заряду, протилежний заряду гранул. коагулююча дію іонів тим сильніше, чим вище заряд іона-коагулятора. пептизація - Процес, зворотний коагуляції, - перетворення осаду, що утворився в результаті коагуляції, в стійкий колоїдний розчин.

К ліофільним колоїдних розчинів відносяться розчини поверхнево-активних речовин (ПАР) і високомолекулярних сполук (ВМС). мицеллами ліофільних колоїдних розчинів називаються асоціати з молекул ПАР і ВМС, що виникають спонтанно при концентрації, рівною або більшою за критичну концентрацію міцелоутворення (ККМ), і утворюють в розчині нову фазу. При концентраціях ПАР <ККМ утворюється моношар з молекул ПАР, при концентраціях ПАР ? ККМ починають формуватися міцели з монослоев молекул ПАР, зі збільшенням концентрації ПАР будова міцел ускладнюється, при більш високих концентраціях утворюються біслойную структури. Серед ПАР, зустрічаються в живому організмі, до формування бислоя в водних системах найбільш здатні фосфо і сфінголіпіди, гідрофобний фрагмент яких складається з двох вуглеводневих радикалів ( «двохвостим» молекули). ліпосоми являють собою мікрокапсули діаметром 10-7 - 10-5 м, що містять всередині воду, оточену одним або декількома бислоями з молекул фосфоліпідів або сфинголипидов. За розмірами і структурою вони подібні клітинам живих тканин. Ліпосоми можуть адсорбуватися на поверхні клітинної мембрани, при цьому або зливатися з клітинної мембраною, або проникати всередину клітини. Ліофільні системи термодинамічно стійкі, Не мають схильності до мимовільного руйнування і не вимагають стабілізатора.

висолюванням називається руйнування ліофільних колоїдних розчинів в результаті практично повної десольватації мицелл, що супроводжується виділенням ПАР або ВМС у вигляді пластівців. Висаліваются дію усі іони, незалежно від знака їх заряду, воно визначається їх здатністю до сольватації. Крім електролітів висаліваются дію надають органічні речовини, здатні сильно пов'язувати воду (етанол, ацетон).

набухання - Мимовільний процес поглинання полімером розчинника, супроводжуваний збільшенням обсягу і маси взятого зразка ВМС.

гель - Связнодісперснимі система, що містить суцільну просторову сітку з частинок дисперсної фази, в осередках якої укладено розчинник. Більшість гелів проявляють еластичність, На яку великий вплив має характер контакту частинок у вузлах сітки. тиксотропія - Здатність гелю розріджувати при механічному впливі і мимовільно відновлювати свої властивості в стані спокою. синерезис - Незворотний процес старіння гелю, супроводжуваний упорядкуванням структури зі збереженням первісної форми, стисненням сітки і виділенням з неї розчинника. Наявність просторової сітки в гелях перешкоджає перемішуванню.

К Грубодисперсні системам відносяться суспензії, емульсії, піни, порошки, аерозолі. Розміри частинок дисперсної фази 10-6 - 10-4 м, це мікрогетерогенні системи.

Для дисперсних систем характерні електрокінетіческіе явища. електрофорез - Спрямований рух заряджених частинок дисперсної фази щодо дисперсійного середовища під дією електричного поля. електроосмос - Спрямований рух дисперсійного середовища в капілярної системі під дією електричного струму.

Всі біосистеми і тканини організму - складні за складом дисперсні системи, наприклад, кров, в якій дисперсійним середовищем є плазма, а дисперсною фазою - еритроцити, лейкоцити, тромбоцити, міцели ліпопротеїнів, білків, макромолекули розчинених білків. Агрегативна стійкість крові забезпечується потужними гідратної оболонки на поверхні клітинних мембран і подвійним електричним шаром на кордоні клітина-плазма. Седиментаційна стійкість крові пов'язана з безперервним рухом крові по кров'яному руслу за рахунок діяльності серця і стінок судин.

Лабораторна робота №3

Досвід №1. Отримання суспензії крейди у воді.

Налити в пробірку 2 мл води, внести в неї мікрошпатель розтертого в порошок крейди і сильно збовтати. Спостерігати поступове розшарування отриманої суспензії. Що є в цій суспензії дисперсною фазою і дисперсійним середовищем? Що можна сказати про стійкість суспензії?

Досвід №2. Отримання емульсії.

У дві пробірки налити по 3 мл води м в кожну внести 4 краплі бензолу (або масла). В одну з пробірок додати 5 крапель 1% -ного розчину мила. Обидві пробірки щільно закрити пробками і сильно струснути. Чи виходить стійка емульсія в присутності мила? Відзначити швидке розшарування емульсії в інший пробірці. Яку роль відіграє мило?

Досвід №3. Отримання колоїдних розчинів.

У пробірку налити 4 мл дистильованої води. Нагріти воду до кипіння. Потім в приготовлену воду поступово при струшуванні внести 5 крапель розчину хлориду тривалентного заліза. Отриманий розчин знову нагріти і кип'ятити протягом 1-2 хвилин. Відзначити колір утворився золю гідроксиду заліза. Зберегти розчин для наступного досвіду. Написати молекулярне та іонні рівняння гідролізу, формулу міцели гідроксиду заліза. Який знак заряду її гранули?

Досвід №4. Коагуляція колоїдних розчинів.

У пробірку з отриманим в попередньому досвіді колоїдним розчином додати насичений розчин хлориду натрію (або сульфату натрію) до появи каламуті. Пояснити появу каламуті. З огляду на знак заряду гранули, вказати іони, які викликали коагуляцію.

Досвід №5. Освіта гелю кремнієвої кислоти.

В пробірку внести 6 крапель 2н розчину соляної кислоти і додати, струшуючи пробірку, 15 крапель 10% -ного розчину силікату натрію. Відзначити освіту золю кремнієвої кислоти і спостерігати поступове утворення гелю. Чим пояснюється утворення гелів, і в яких випадках це явище має місце?

Контрольні питання і завдання

1. Якими способами можна відрізнити колоїдний розчин від істинного і від суспензії?

2. Чому емульсія масла у воді стає стійкою при додаванні лугу?

3. До 100 г 0,03% -ного розчину NaCl додали 250 мл 0,001 М розчину AgNO3. Напишіть формулу міцели золю. Який з перерахованих електролітів викличе коагуляцію цього золю з найменшим порогом коагуляції: KCl, Ba (NO3)2, K2CrO4, MgSO4, AlCl3?

4. Який процес називається коагуляцією, а який - седиментацією?

5. Якими способами можна викликати коагуляцію колоїдного розчину?

6. Скласти формулу міцели сульфіду кадмію, отриманого в надлишку H2S. Який знак заряду гранули? До катода або анода будуть рухатися протівоіони в електричному полі?

7. Чому морська вода, як правило, більш прозорими річкової води?

8. На які дві основні групи можна розділити всі методи отримання колоїдних систем?

9. Що таке кінетична і Агрегативна стійкість золів? Від яких факторів кожна з них залежить?

10. Яке явище називається висолюванням і чому?

 



Приготування РОЗЧИНІВ І їх властивості | ІОННІ РІВНОВАГИ В РОЗЧИНАХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ

АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНА ТЕОРІЯ | Стехіометрична РОЗРАХУНКИ | ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН І ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА елементів Д. І. Менделєєва | ХІМІЧНИЙ ЗВ'ЯЗОК | ЕЛЕМЕНТАРНІ ОСНОВИ ХІМІЧНОЇ термодинаміки | ШВИДКІСТЬ ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ І ХІМІЧНА РІВНОВАГА | Окислювально-ВІДНОВЛЮВАЛЬНІ ПРОЦЕСИ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати