Kolloidala bindningar. Kolloidala lösningar - ett nytt ord inom medicin

Partiklar av kolloidal storlek kan ha olika inre strukturer, vilket avsevärt påverkar både metoderna för framställning av kolloidala lösningar och deras egenskaper. Det finns följande tre typer av inre struktur hos primära partiklar av kolloidal storlek.

Typ I - suspensionoider (eller irreversibla kolloider, lyofoba kolloider). Detta är namnet på kolloidala lösningar av metaller, deras oxider, hydroxider, sulfider och andra salter. De primära partiklarna i den dispergerade fasen av kolloidala lösningar av dessa ämnen i deras inre struktur skiljer sig inte från strukturen hos motsvarande kompakta ämne och har ett molekylärt eller joniskt kristallgitter. Suspensoider är typiska heterogena starkt dispergerade system, vars egenskaper bestäms av en mycket högt utvecklad interfasyta. De skiljer sig från suspensioner i sin högre dispersion. De kallades suspensioner eftersom de, liksom suspensioner, inte kan existera under lång tid i frånvaro av en dispersionsstabilisator. De kallas irreversibla eftersom de fällningar som finns kvar under avdunstning av sådana kolloidala lösningar inte bildar en sol igen vid kontakt med dispersionsmediet. De kallades lyofoba (grekiska "lios" - flytande, "phobio" - hat) under antagandet att de speciella egenskaperna hos kolloidala lösningar av denna typ beror på den mycket svaga interaktionen mellan den dispergerade fasen och dispersionsmediet. Koncentrationen av lyofoba soler är låg, vanligtvis mindre än 0,1 %. Viskositeten hos sådana soler skiljer sig något från viskositeten hos dispersionsmediet.

Typ II - associativa, eller micellära, kolloider. De kallas också semikoloider. Kolloidala partiklar av denna typ uppstår med en tillräcklig koncentration av amfifila molekyler av lågmolekylära ämnen genom deras association till aggregat av molekyler - miceller - sfäriska eller lamellära till formen (Fig. 10.4).

Molecular, true solution - Micellär kolloidal lösning (sol).

Miceller är kluster av regelbundet arrangerade molekyler som hålls samman huvudsakligen av dispersionskrafter.

Bildandet av miceller är typiskt för vattenlösningar av tvättmedel (till exempel tvål - alkaliska salter av högre fettsyror) och vissa organiska färgämnen med stora molekyler. I andra medier, till exempel i etylalkohol, löses dessa ämnen och bildar molekylära lösningar.

Typ III - molekylära kolloider. De kallas också reversibla eller lyofila (från grekiskan "filio" - kärlek) kolloider. Dessa inkluderar naturliga och syntetiska högmolekylära ämnen med en molekylvikt från tiotusen till flera miljoner. Molekylerna av dessa ämnen har storleken på kolloidala partiklar, därför kallas sådana molekyler makromolekyler.

Utspädda lösningar av högmolekylära föreningar är sanna, homogena lösningar, som, när de späds till gränsen, följer de allmänna lagarna för utspädda lösningar. Lösningar av föreningar med hög molekylvikt kan också framställas med hög vikthalt - upp till tio procent eller mer. Den molära koncentrationen av sådana lösningar är emellertid låg på grund av den höga molekylvikten hos det lösta ämnet. Således är en 10% lösning av ett ämne med en molekylvikt på 100 000 endast cirka 0,0011 M lösning

Upplösningen av makromolekylära kolloider passerar genom svullnadsstadiet, vilket är en karakteristisk kvalitativ egenskap hos ämnen av denna typ. Vid svällning penetrerar lösningsmedelsmolekyler den fasta polymeren och trycker isär makromolekylerna. De senare, på grund av sin stora storlek, diffunderar långsamt in i lösningen, vilket externt manifesteras i en ökning av volymen av polymeren. Svällning kan vara obegränsad, när dess slutresultat är övergången av polymeren till lösning, och begränsad, om svallningen inte når upplösningen av polymeren. Polymerer med en speciell, ”tredimensionell” struktur, kännetecknad av att hela ämnets atomer är förbundna med valensbindningar, sväller vanligtvis i begränsad utsträckning. Kemisk modifiering av polymerer genom att "tvärbinda" deras makromolekyler för att minska svällningen av polymeren är ett viktigt steg i produktionen av många material (garvning av råskinn, vulkanisering av gummi när det omvandlas till gummi).

Termen "kolloider", som betyder "limliknande" (från grekiskan "colla" - lim, "eidos" - slag), uppstod 1861 Γ..; när T. Graham använde dialys för att separera substanser (Fig. 10.5).

Dialysmetoden är baserad på den ojämlika förmågan hos komponenterna i lösningar att spridas genom tunna filmer - membran (gjorda av cellofan, pergament, nitrocellulosa, cellulosaacetat). Denna metod används i stor utsträckning för rening av kolloidala lösningar och lösningar av högmolekylära föreningar. Ämnen som inte tränger igenom membran under dialys kallades kolloider. Vilken substans som helst under lämpliga förhållanden kan erhållas i kolloidalt tillstånd (P.P. Weymarn, 1906).

På 30-40-talet av 1900-talet klargjordes den kemiska naturen hos de primära partiklarna av reversibla (lyofila) kolloider, som visade sig vara makromolekyler. I samband med detta skiljdes en ny kemisk disciplin från kolloidal kemi – högmolekylära föreningars fysikaliska kemi. Men på grund av historiska skäl, de vanliga molekylära kinetiska egenskaperna hos lyofila och lyofoba kolloider, den frekventa bildningen av heterogena strukturer i molekylära kolloider, såväl som förekomsten av många sammansättningar av högmolekylära föreningar och högt dispergerade system.

Mottagande

Lyofoba soler, som dispergerade system i allmänhet, i enlighet med deras mellanliggande position mellan världen av molekyler och stora kroppar, kan erhållas på två sätt: genom metoder för dispergering, dvs. malning av stora kroppar, och genom metoder för kondensation av molekyler eller joniskt lösta ämnen. Slipning genom krossning, slipning och nötning ger relativt grova pulver (< 60 мкм). Более тонкого измельчения достигают с помо-щью специальных аппаратов, получивших название коллоидных мельниц, или применяя ультразвук.

Kondensationsmetoden består i att erhålla olösliga föreningar genom utbytesreaktioner, hydrolys, reduktion och oxidation. Genom att utföra dessa reaktioner i mycket utspädda lösningar och i närvaro av ett lätt överskott av en av komponenterna, erhålls inte utfällning, utan kolloidala lösningar. Kondensationsmetoder inkluderar även framställning av lyosoler genom att ersätta lösningsmedlet. Till exempel kan en kolloidal lösning av kolofonium erhållas genom att hälla dess alkohollösning i vatten, i vilket kolofonium är olösligt.

Såsom framkommit tidigare, ju högre dispersionen är, desto större ytspänningen är, desto större är tendensen att spontant minska dispersiteten. Därför, för att erhålla stabila, dvs långvariga, suspensioner; emulsioner och kolloidala lösningar, är det nödvändigt inte bara att uppnå en given dispersion, utan också att skapa förutsättningar för dess stabilisering. Med tanke på detta består stabila dispergeringssystem av minst tre komponenter: ett dispersionsmedium, en dispergerad fas och en tredje komponent - en stabilisator

sprida systemet.

Stabilisatorn kan vara av både jonisk och molekylär, ofta högmolekylär natur. Jonisk stabilisering av soler av lyofoba kolloider är associerad med närvaron av låga koncentrationer av elektrolyter, vilket skapar joniska gränsskikt mellan den dispergerade fasen och dispersionsmediet.

Högmolekylära föreningar (proteiner, polyvinylalkohol och andra) tillsatta för att stabilisera dispergerade system kallas skyddskolloider. Adsorberade vid fasgränsytan bildar de nät- och gelliknande strukturer i ytskiktet, vilket skapar en strukturell-mekanisk barriär som förhindrar föreningen av partiklar i den dispergerade fasen. Strukturell-mekanisk stabilisering är avgörande för stabiliseringen av suspensioner, pastor, skum och koncentrerade emulsioner.

För att få lösningar av molekylära kolloider räcker det att bringa den torra substansen i kontakt med ett lämpligt lösningsmedel. Icke-polära makromolekyler löses i kolväten (till exempel gummi - i bensen) och polära makromolekyler - i polära lösningsmedel (till exempel vissa proteiner - i vatten och vattenlösningar av salter). Ämnen av denna typ kallas reversibla kolloider eftersom den torra återstoden återgår till lösningen efter att ha avdunstat sina lösningar och tillsatt en ny del av lösningsmedlet. Namnet lyofila kolloider uppstod från antagandet (som det visade sig - felaktigt) att en stark interaktion med miljön bestämmer deras skillnad från lyofoba kolloider.

Lösningar av föreningar med hög molekylvikt har betydande viskositet, som ökar snabbt med ökande lösningskoncentration. En ökning av koncentrationen av makromolekylära lösningar, tillsatsen av ämnen som minskar polymerens löslighet och ofta en minskning av temperaturen leder till gelning, det vill säga omvandlingen av en mycket viskös men flytande lösning till en fast-liknande gelé som håller kvar dess form. Lösningar av polymerer med mycket långsträckta makromolekyler gelar vid låga lösningskoncentrationer. Således bildar gelatin och agar-agar geléer och geler i 0,2-0,1% lösningar. Torkade geléer kan svälla igen (en betydande skillnad från geler).

Gelébildning är ett viktigt steg i framställningen av fibrösa material från polymerlösningar. Egenskaperna hos lösningar av högmolekylära föreningar med ökande koncentrationer skiljer sig mer och mer från egenskaperna hos lösningar av lågmolekylära föreningar. Detta sker som ett resultat av interaktionen av enskilda makromolekyler med varandra, vilket leder till bildandet av supramolekylära strukturer som har stor inverkan på kvaliteten på produkter (fibrer, silkemassor) gjorda av polymerer.

Högmolekylära föreningar, liksom alla andra substanser, kan under lämpliga betingelser erhållas i ett höggradigt dispergerat kolloidalt tillstånd. Sådana dispersioner av polymerer i vätskor som inte löser upp dem, mestadels i vatten, kallas latex. Partiklar av den dispergerade fasen av latexar har nära K-sfäriska

form och storlek i storleksordningen 10-100 nm.

KOAGULERING

Den potentiella energin för interaktion (E mv) mellan kolloidala partiklar är den algebraiska summan av den potentiella energin för elektrostatisk repulsion (Eot) och den potentiella energin för dispersiv attraktion (E pr) mellan dem:

E mv = E pr + E från

Om E från > E pr (i absolut värde), så råder repulsion över attraktion och det dispergerade systemet är stabilt. Om E från< Е пр, то происхо-дит слипание сталкивающихся при броуновском движении коллоидных частиц в более крупные агрегаты и седиментация последних. Коллоидный раствор ко-агулируетп, т. е. разделяется на коагулят (осадок) и дисперсионную среду.

Detta är kärnan i teorin om elektrisk stabilisering och koagulering av dispergerade system av Deryagin, Landau, Verwey och Overbeck (DLVO-teorin).

Figur 1. Potentiell energi för interaktion mellan två lika laddade partiklar: 1- elektrisk avstötning (E från); 2 - dispersionsattraktion (EPp); 3 - resulterande interaktionsenergi (E mv); 4 - samma, men med en brantare nedgång i kurva 1; r - avstånd mellan partiklar; Emax är den potentiella barriären för interaktionen av dispergerade partiklar.

Ha fig. Figur 1 visar beroenden av värdena för E på och E pr på avståndet mellan kolloidala partiklar. Som kan ses leder den resulterande interaktionsenergin (kurva 3 i fig. 10.17) till κ-attraktion (E mv< 0) на очень малых и отталкиванию (Е мв >0) vid stora avstånd mellan partiklar. Av avgörande betydelse för stabiliteten hos spridda system är värdet på den potentiella repulsionsbarriären (E max), som i sin tur beror på kurvorna E från och E pr. Vid stora värden av denna barriär, det kolloidala systemet är stabilt. Vidhäftningen av kolloidala partiklar är möjlig endast när de är tillräckligt nära. Detta kräver att man övervinner den potentiella barriären av avstötning. Vid några små positiva värden på E max (kurva 3) kan endast ett fåtal kolloidala partiklar med tillräckligt hög kinetisk energi övervinna det. Detta motsvarar skedet av långsam koagulering, när endast en liten del av kollisionerna av kolloidala partiklar leder till deras vidhäftning. Med långsam koagulering sker över tiden en liten minskning av det totala antalet kolloidala partiklar som ett resultat av bildandet av aggregat av 2-3 primära partiklar, men koagulatet faller inte ut. Sådan koagulering, inte åtföljd av en synlig förändring i den kolloidala lösningen, kallas latent koagulation. Med en ytterligare minskning av potentialbarriären ökar koagulationshastigheten, kännetecknad av en förändring av antalet partiklar per tidsenhet. Slutligen, om den potentiella barriären flyttar sig från repulsionsområdet till attraktionsområdet (kurva 4 i fig. 1) sker snabb koagulering; kollisionen av kolloidala partiklar leder till deras vidhäftning; i den kolloidala lösningen bildas en fällning - ett koagulum uppstår uppenbar koagulering.

Den potentiella repulsionsbarriären (Emax) uppstår som ett resultat av summeringen av krafterna för repulsion och attraktion som verkar mellan kolloidala partiklar. Därför leder alla faktorer som påverkar förloppet av kurvorna 1 och 2 (fig. 1) till en förändring av både värdet av E max; där och positionen för maximum (d.v.s. avståndet motsvarande E max).

En signifikant minskning av Emax uppstår som ett resultat av en förändring i den potentiella energin för elektrostatisk repulsion (d.v.s. förloppet av kurva 1) orsakad av tillsatsen av elektrolyter till den kolloidala lösningen. Med en ökning av koncentrationen av någon elektrolyt sker en omstrukturering av det elektriska dubbelskiktet som omger de kolloidala partiklarna: en ökande del av motjonerna förskjuts från det diffusa in i adsorptionsdelen av det elektriska dubbelskiktet. Tjockleken på den diffusa delen av det elektriska dubbelskiktet (lager 4 i fig. 10.14), och därmed hela det elektriska dubbelskiktet (lager 2 i fig. 10.14) minskar. Därför minskar den potentiella energikurvan för elektrostatisk repulsion mer brant än den som visas i fig. 10.17 kurva 1. Som ett resultat av detta, den potentiella barriären för repulsion (E max) minskar och förskjuts mot ett mindre avstånd mellan kolloidala partiklar. När det elektriska dubbelskiktet komprimeras till tjockleken av adsorptionsskiktet (skikt 3 i fig. 10.14), så visas hela interaktionskurvan för dispergerade partiklar i attraktionsområdet (kurva 4 i fig. 10.17), och snabbt koagulering uppstår. Denna mätning av stabiliteten hos en kolloidal lösning sker när någon elektrolyt tillsätts.

Den koagulerande effekten av elektrolyter kännetecknas av koagulationströskel, dvs den lägsta koncentrationen av elektrolyt som orsakar koagulering. Beroende på typen av elektrolyten och den kolloidala lösningen varierar koagulationströskeln från 10-5 till 0,1 mol per liter sol. Den mest betydande inverkan på koagulationströskeln är laddning koagulerande jon elektrolyt, dvs en jon vars laddning är motsatt i tecken till laddningen av den kolloidala partikeln.

Geler

Dispergerade system kan vara fritt spridda(Fig. 10.2) och sammanhängande spridda(Fig. 10.3, a-e) beroende på frånvaron eller närvaron av interaktion mellan partiklar i den dispergerade fasen. Fritt dispergerade system inkluderar aerosoler, lyosoler, utspädda suspensioner och emulsioner. De är flytande. I dessa system har partiklar i den dispergerade fasen inga kontakter, deltar i slumpmässig termisk rörelse och rör sig fritt under påverkan av gravitationen. Kohesivt dispergerade system är fasta; de uppstår när partiklar från den dispergerade fasen kommer i kontakt, vilket leder till bildandet av en struktur i form av ett ramverk eller nätverk. Denna struktur begränsar fluiditeten hos det dispergerade systemet och ger det förmågan att behålla sin form. Sådana strukturerade kolloidala system kallas geler.Övergången av en sol till en gel, som sker som ett resultat av en minskning av solens stabilitet, kallas gelning(eller gelatinering). Den mycket långsträckta formen och filmbladformen hos dispergerade partiklar ökar sannolikheten för kontakter mellan dem och gynnar bildningen av geler vid låga koncentrationer av den dispergerade fasen. Pulver, koncentrerade emulsioner och suspensioner (pastor), skum är exempel på sammanhängande dispersionssystem. Jorden som bildas till följd av kontakt och packning av dispergerade partiklar av jordmineraler och humus (organiska) ämnen är också ett sammanhängande dispergerat system.

KOLLOIDER(grekiska: kolla lim + eidos view; syn. kolloidala system) - dispergerade system med relativt stora partiklar jämfört med molekyler av gaser och vanliga vätskor med en radie på 10 -9 - 10 -7 M, eller 0,001 - 0,1 mikron. K. kan vara kolloidala lösningar som kallas soler (se), eller gelatinösa (strukturerade) system - geler (se) och geléer. Lösningar av proteiner, polysackarider, nukleinsyror och andra biologiskt aktiva substanser är K., förenade under det allmänna namnet biokolloider. Kolloidala system utgör grunden utan vilken det är omöjligt att föreställa sig existensen av allt levande.

K. är utbredda i naturen - de utgör organismer hos växter, djur och människor, de finns i atmosfären, hav, jordar och vissa mineraler. Tillverkning av ett antal läkemedel, utvinning och bearbetning av många mineraler, tillverkning av livsmedel, kläder och skor, konstruktion och andra material är förknippade med skapandet och modifieringen av kolloidala system. Kunskap om kalciums egenskaper är viktigt för att förstå många biokemiska och biofysiska processer, inklusive de som sker i människokroppen. Många metoder som utvecklats för studiet av K. används i stor utsträckning för att lösa problem som medicinen står inför.

Så kallade dispersoider, eller micellära ämnen, vars partiklar är olösliga i sitt omgivande medium, som kallas ett dispersionsmedium, bildar en dispergerad fas. Micellära partiklar kallas också lyofoba, vilket betonar frånvaron av direkt interaktion mellan partiklarnas substans och dispersionsmediet som omger dem. Exempel på micellära föreningar inkluderar silversoler som används i honung. praktiseras som antiseptiska medel under namnen "collargol" och "protargol", där små partiklar av silver - miceller, bestående av flera hundra atomer vardera, suspenderas i en vattenhaltig miljö.

Så kallade molekylära (makromolekylära) kolloider är lösningar (eller geléer) av högmolekylära föreningar, säger de. vars vikt (massa) är mer än 10 000. Dessa är proteiner, nukleinsyror, polysackarider, såväl som ett flertal syntetiska polymerer. Utspädda lösningar av molekylär K. innehåller partiklar som är individuella stora (ibland rullade till bollar - kulor) molekyler - makromolekyler; lösningar av högre koncentration innehåller den sk. svärmar, eller associerade, som består av ett relativt litet antal makromolekyler. Molekylära molekyler är som regel enfasiga (homogena) system, och därför kan namnen "dispergerad fas" och "dispersionsmedium" endast tillämpas på dem villkorligt. Tidigare kallades molekylära föreningar lyofila, förutsatt att graden av deras solvatisering (se) är mycket hög (det vill säga solvatiseringsskalen är polymolekylära skikt av lösningsmedlet), dock visade mätningar av graden av solvatisering att högmolekylära föreningar är solvatiserade i samma utsträckning som föreningar med låg molekylvikt. Således kan termerna "lyofobisk" och "lyofil", som betonar närvaron av solvatisering av molekylära molekyler och dess frånvaro i micellära celler, anses misslyckade, eftersom interaktion med molekylerna i dispersionsmediet på ytan av micellära celler ibland förekommer även i större utsträckning än molekylär K.

Förutom de två beskrivna typerna av kolloider finns det system som kallas semikoloider eller semikoloider, där jämviktsövergångar kan observeras: sann lösning ⇄ sol ⇄ gel, dvs representerar sanna lösningar under vissa förhållanden, och soler i andra, strukturerade vätskor, geler. Dessa övergångar kan ske reversibelt med förändringar i temperatur, koncentration, pH, jonstyrka hos lösningen (d.v.s. när elektrolyter tillsätts). Exempel på semi-kolloider inkluderar lösningar av tvål och andra ytaktiva ämnen, tanniner (tanniner av vegetabiliskt ursprung) och vissa organiska färgämnen (bensopurpurin, geranin, etc.). De mest studerade är kolloidala ytaktiva ämnen (CSAS). De används som emulgeringsmedel av svårlösliga vätskor i vatten, till exempel vid tillverkning av kosmetika och läkemedel, som medel som underlättar bildandet av dispersioner av vissa fasta ämnen, till exempel i flotationskoncentrationen av malmer, för behandling av tyger inom textilindustrin, som skummedel vid brandsläckning och som flockningsmedel för vattenrening (se Flockning).

Det finns följande typer av ytaktiva ämnen: joniska (anjoniska, katjoniska, amfolytiska), nonjoniska.

Anjoniska ytaktiva ämnen är gallsyror (se) och deras salter - kolater, som fungerar som emulgeringsmedel vid absorption av fetter i tarmarna, salter (främst natrium) av högre fettsyror - stearin, palmitin, etc., som länge har använts som tvålar (se. ), natriumsalter av organiska sulfonsyror - alkyl- och alkylarylsulfonater, samt salter av sura estrar av svavelsyra och högre fettalkoholer, som är bland de ekonomiska och effektiva rengöringsmedlen (se).

Av de katjoniska ytaktiva medlen är de vanligast använda organiska kvartära ammoniumsalter, N-alkyl-substituerad pyridin och andra derivat som har bakteriedödande egenskaper; de används inom medicin såväl som inom teknik som hämmare av syrakorrosion av metaller.

Amfolytiska ytaktiva ämnen är polypeptider och i viss utsträckning proteiner (se).

Många icke-joniska icke-toxiska ytaktiva ämnen används inom livsmedelsindustrin (till exempel i bageri, konfektyr, glass, margarinproduktion) som flockningsmedel, skumningsmedel eller emulgeringsmedel.

Den viktigaste egenskapen hos semikolloidlösningar är den kritiska koncentrationen av micellbildning, d.v.s. den lägsta koncentrationen av den lösta substansen (mol/l, %), vid vilken den kolloidala fasen kan detekteras experimentellt. Bildandet av miceller i semikolloidlösningar kan observeras genom en ökning av intensiteten av spritt ljus; värdet av den kritiska koncentrationen bestäms genom att mäta förändringen i ytspänning, elektrisk ledningsförmåga och andra parametrar som är förknippade med förändringar i koncentrationen av semikoloiden.

Den stora storleken på miceller av ytaktiva ämnen och deras speciella struktur förklarar fenomenet solubilisering (se), hydrofob bindning eller kolloidal upplösning (vanligtvis i vatten om det finns ett ytaktivt ämne i det) av ämnen som är praktiskt taget olösliga i vatten utan dem.

Framställningen av lösningar av molekylära föreningar från högmolekylära föreningar ger vanligtvis inga svårigheter, därför gäller alla beredningsmetoder som övervägs endast för micellära föreningar.

Dispergerade system, inklusive kemikalier, erhålls på två motsatta sätt: 1) genom att krossa, eller dispergera, grova, relativt stora partiklar till mindre; dessa är metoder för dispersion (se) eller dispersion; 2) genom aggregering av molekyler till större partiklar (se Aggregation); Dessa är kondensationsmetoder, så namngivna i analogi med kondensationsprocesser som till exempel inträffar när dimdroppar bildas från ånga.

Dispersionsmetoder används vanligtvis för att erhålla grova system - dispersioner, dvs suspensioner, emulsioner och pulver. I praktiken är dessa metoder för mekanisk och ultraljudsmalning av utgångsämnen, och för aerosoler - deras sprutning. Produktionen av soler genom elektrisk sprutning i en voltaisk båge av metallelektroder placerade i ett dispersionsmedium kan endast villkorligt betraktas som dispersion, eftersom vid en hög bågtemperatur metallen i elektroderna först avdunstar och sedan kondenseras för att bilda kolloidala partiklar; samtidigt kan separationen av partiklar direkt ske från elektroderna och komma in i dispersionsmediet. Peptisering (se), d.v.s. bildandet av soler från geler eller lösa sediment under inverkan av vissa ämnen - peptiseringsmedel, som, adsorberade på ytan av kolloidala partiklar, ger dem en affinitet för dispersionsmediet, kan inte heller hänföras endast till dispersionsmetoder, eftersom Under peptisering sker ingen förändring i spridningsgraden av partiklarna som bildar gelen (eller sedimentet), utan endast separationen av befintliga partiklar.

Valet av typ av slipning av fasta material beror på deras egenskaper: spröda krossas av slag, viskösa - genom nötning. I kulkvarnar - homogenisatorer (se Homogenater) av en viss typ - kan man få partiklar i storleksordningen 2-3 mikron i diameter, speciellt om vibration används. Finare slipning uppnås i den sk. kolloidkvarnar, som gör det möjligt att erhålla suspensioner med en genomsnittlig partikelstorlek på 1 mikron (dvs. produktionen av kalcium med deras hjälp har ännu inte uppnåtts).

Ultraljudsspridning uppstår på grund av kavitation av ultraljudsvågor som förstör materialet. Graden av spridning ökar med ökande frekvens av ultraljudsvibrationer. Aerosoler kan erhållas med hjälp av ultraljud genom att spruta vätskor eller flytande lösningar. En metod som gör det möjligt att erhålla K. med hög koncentration av den dispergerade fasen används i honung. praxis för att erhålla aerosoler av vattenhaltiga lösningar av antibiotika.

Att spraya en lösning med tryckluft med hjälp av en sprayflaska har länge använts för att tillverka aerosoler, även inom medicin. Om sprayflaskan är ansluten till en elektrisk spänningspol, erhålls stabilare aerosoler i det elektriska fältet. Industrin tillverkar anordningar för att erhålla medicinska substanser i form av sådana aerosoler.

Bildandet av lösningar av molekylär K. betraktas också ibland som dispersion. I det här fallet kan dock obegränsad svullnad uppstå, som slutar i upplösning, en ny (dispergerad) fas uppstår inte, eller så bildas svullna geléer som är i jämvikt med en lösning som innehåller fraktioner med lägre molekylvikt av föreningar med hög molekylvikt. Det finns K.-lösningar där stora molekyler av högmolekylära föreningar, som är i ett "dåligt lösningsmedel", rullas till en tät boll - en kula, som har en tydlig gränsyta med sin omgivning; Sådana kulor finns i proteinlösningar. Mjölksaften från många växter (till exempel gummiväxter), såväl som syntetiska latexer, i vilka valsade partiklar (vanligtvis större än kolloidala) finns i en vattenhaltig miljö, liknar sådana system, och deras stabilitet bestäms av en speciell substans - en stabilisator.

Framställning av dispergerade system genom kondensering kan utföras genom själva kondensation, förångning av ämnet och sedan skapa lämpliga förhållanden för bildning av små partiklar; förändra miljön eller andra förhållanden för att erhålla ett kondenserbart ämne på ett sådant sätt att ämnet blir olösligt från lösligt, till exempel ändra lösningsmedlets sammansättning, införa en vätska i det som inte kan lösa det givna ämnet; utföra kemikalier reaktion åtföljd av bildning av svårlösliga ämnen.

Under naturliga förhållanden bildas dimma och moln, det vill säga aerosoler, genom kondensering av vattenånga i atmosfären. Enligt den metod för kondensering som är lämplig för framställning av lyofila soler (lyosoler), utvecklad i Sovjetunionen av S. Z. Roginsky och A. I. Shalnikov, förångas ämnena som bildar den dispergerade fasen i vakuum och ångorna kondenseras på en yta kyld av flytande luft .

Lösningsmedelsersättningsmetoden är lämplig för framställning av många lyosoler. För att få en sol löses ett ämne i ett lämpligt lösningsmedel och lösningen hälls i en stor volym av en annan vätska som inte löser upp ämnet, med vilken det första lösningsmedlet blandas i oändlighet. De mest använda metoderna är de där ett svårlösligt ämne bildas till följd av en kemisk reaktion. reaktion som sker i samma vätska, som senare fungerar som ett dispersionsmedium. Så framställs lyosoler av metaller som silver och guld.

Kolloidala lösningar av metaller i ett fast dispersionsmedium, till exempel i glas, kallas pyrosoler. De kan ha samma färg som lyosoler. För första gången gavs en korrekt förklaring av rubinglasögonens natur, som är kolloidala lösningar av guld i glas, av M. V. Lomonosov.

För att kondensation av ett givet ämne ska ske i ett system måste det vara övermättat med avseende på detta ämne, förutsättningar måste skapas i det för uppkomsten av kärnor av en ny fas, till exempel kristallisationskärnor; ämnet som bildar den dispergerade fasen måste vara lätt lösligt i den omgivande vätskan och slutligen måste förhållanden skapas som förhindrar aggregering av kolloidala partiklar med varandra. Eftersom bildningen av kärnor och deras tillväxt vanligtvis sker samtidigt, erhålls polydispersa soler, d.v.s. soler som innehåller partiklar av olika storlekar. Monodispersa soler som innehåller partiklar av nästan samma storlek erhålls med speciella metoder. Till exempel, för att få en monodispers sol av silver (eller guld), förbered först den så kallade. embryonal, d.v.s. en mycket starkt dispergerad sol, och sedan införs en viss mängd av sådan sol i lösningen av saltet av en given metall och dess reduktion utförs. Storleken på partiklarna i den resulterande monodispersa solen kommer att vara större, ju färre kärnor som infördes i lösningen innan dess reduktion.

För att rena soler från lågmolekylära föroreningar, koncentrera dem, fraktionera kolloidala partiklar efter storlek och slutligen för att separera den dispergerade fasen från dispersionsmediet, används ofta metoder för ultrafiltrering (se) och dialys (se). Vissa soler som är stabila vid förhöjda temperaturer kan koncentreras genom indunstning, andra genom partiellt avlägsnande av dispersionsmediet genom ultrafiltrering.

Många C. är färgglada och kan, precis som alla färgade system, absorbera ljus. Dessutom sprider kolloider ljuset som infaller på dem, och tack vare detta bildar en ljusstråle som passerar genom det kolloidala systemet vinkelrätt mot observatörens synaxel en lysande kon, kallad Faraday-Tyndall-konen.

Som J. Rayleigh visade, för sfäriska partiklar som inte leder elektrisk ström beror intensiteten hos det spridda ljuset på storleken på partiklarna i den dispergerade fasen, deras koncentration, skillnaden i brytningsindexen för den dispergerade fasen och dispersionen medium, och särskilt starkt på våglängden av det infallande ljuset, och Korta vågor sprids mest intensivt. Soler av ofärgade ämnen verkar alltså blåaktiga i reflekterat ljus och gulaktiga i genomsläppt ljus, eftersom blå strålar, som har en kortare våglängd, är starkare spridda av partiklar. Denna skillnad i färg när man undersöker K. i genomsläppt och reflekterat ljus, orsakad av ljusspridning, kallas opalescens (se). Molekylära makromolekyler sprider ljuset som passerar genom dem i mycket mindre utsträckning, av denna anledning kan makromolekyler inte observeras i form av enskilda partiklar i ett ultramikroskop. Ljusspridning i sådana lösningar uppstår av samma anledning som i gaser, vätskor och vanliga lösningar, där molekyler på grund av kaotiska rörelser bildar mikro- och ultramikroregioner (fluktuationer) med ökad koncentration av molekyler. Dessa fluktuationer existerar endast under mycket korta tidsperioder, som kontinuerligt uppstår och försvinner. Således förklarar spridningen av solljus i atmosfären på grund av fluktuationer av gasmolekyler himlens blå färg; Ljusspridning i havsvatten bestämmer havets färg. Mätningar av intensiteten av spritt ljus eller dess omvända värde - koefficient (t) - utförs med nefelometrar (se nefelometri) eller fotometrar (se fotometri) och används för att bestämma kolets molekylvikt (massa) och deras koncentration i soler .

Många föreningar har hög kinetisk och låg aggregativ stabilitet. När man observerar kolloidala lösningar genom ett ultramikroskop kan man se att kolloidala partiklar befinner sig i ett tillstånd av intensiv och slumpmässig rörelse, vilket kallas Brownsk rörelse. botanikern R. Brown, som först observerade denna typ av rörelse av mikroskopiska partiklar av pollen 1827. Orsaken till Brownsk rörelse är rörelsen av molekyler av dispersionsmediet som omger kolloidala partiklar.

Det elektriska dubbelskiktet är utbrett i olika biokemiska system, i synnerhet finns det på ytan av alla biologiska membran.

Tillståndet för en kolloidal lösning, där ξ-potentialen för kolloidala partiklar är lika med noll, kallas isoelektrisk. I detta tillstånd är kolloidala lösningar mindre stabila och genomgår som regel koagulering.

Kolloider ändrar vanligtvis sina egenskaper med tiden, och de processer som sker under denna process kombineras under det allmänna namnet kolloidalt åldrande, så i soler av ädelmetaller uttrycks åldrandet i att partiklarna förstoras genom deras aggregering eller omkristallisation, vilket kan leda till en förändring av ett antal egenskaper hos kolloidala lösningar: färg , ξ-potential, etc. I molekylära kolloider och semikoloider blir förändringar i viskositeten hos kolloidala lösningar (η) mest karakteristiska över tiden; Med åldrande ökar värdet av η oftast, vilket kan leda till bildandet av en gel eller gelé. Denna process kallas gelatinering eller gelning och förklaras av bildandet av mer eller mindre starka bindningar mellan kolloidala partiklar. En ökning av värdet på η under åldrandet inträffar. arr. på grund av den s.k strukturell viskositet (se Viskositet). Till exempel uppträder sådan viskositet i lösningar av stärkelse och gelatin, blodplasma, protoplasma, synovialvätskor och kiselsoler. Strukturell viskositet uppstår som ett resultat av interaktionen av kolloidala partiklar med varandra, vilket är särskilt märkbart i system med en relativt hög koncentration som innehåller anisodiametriska partiklar (styva eller flexibla stavar, trådar, plattor); enskilda områden på ytan av sådana partiklar kan skyddas från att klibba i varierande grad. Det är så aggregat av partiklar bildas, mellan vilka en stationär (immobiliserad) vätska kan inneslutas. Vid låga flödeshastigheter och svag vidhäftning av partiklar hinner deras aggregat återhämta sig och den viskositet som orsakas av partiklarnas vidhäftning bevaras. Vid höga flödeshastigheter bryts bindningarna mellan partiklarna som bildar strukturen, och volymen av den immobiliserade vätskan mellan dem och viskositeten minskar. Om antalet anslutningar mellan partiklar är stort, är flöde inte längre möjligt, och ett sådant strukturerat system beter sig som ett fast ämne - en gel eller gelé. Åldrandet kan fortsätta ytterligare och gelén, som gradvis blir tätare, minskar i volym, behåller vanligtvis sin ursprungliga form och släpper ut en del av vätskan (dispersionsmediet). Det beskrivna fenomenet kallas syneres. En liknande bild av åldrande kan observeras i hydrosoler av många vattenolösliga metallhydroxider - järn, aluminium, krom, etc., såväl som i kiselsoler och i vissa semi-kolloider, till exempel i lösningar och geléer av färgämnet geranin. Åldrande kan vara irreversibel om processen åtföljs av kemiska reaktioner. transformationer, reversibla eller, slutligen, delvis reversibla. Fenomen som åtföljer bildandet och åldrandet av K. , studerades med elektronmikroskopi av V. A. Kargin och Z. Ya. Berestneva, som fastställde att vid det första bildningsstadiet är kolloidala micellära partiklar amorfa aggregat och först efter en viss tid under åldringsprocessen förvandlas de till ett kristallint tillstånd.

Vissa geler eller geléer blir flytande under påverkan av mekanisk verkan (skakning, omrörning etc.), men efter en viss tid (i lugnt tillstånd) gelar vätskorna som erhålls från dem spontant. Detta fenomen kallas tixotropi (se).

Åldrande är irreversibel om bindningar mellan partiklar bildas på grund av deras kemiska egenskaper. interaktion eller sammansmältning av kristaller. Till exempel är strukturer som bildas under blodkoagulering eller under härdning av cement, när omkristallisering sker, irreversibla.

Åldrande är ofta en reversibel process för kroppar (till exempel bildade högmolekylära föreningar) som kan svälla (se), det vill säga absorption av vätska, ånga eller gas, ibland åtföljd av en betydande ökning av volymen K.

Kolloidala system är utbredda i naturen och har spelat en viktig roll i mänskligt liv sedan människans uppkomst.

Genom att studera egenskaperna hos blandningar av vatten - silverklorid, vatten - svavel, vatten - preussiskt blått, etc., slog den italienska vetenskapsmannen F. Selmi (1845) fast att de under vissa förhållanden bildar system som är homogena till utseendet, liknande lösningar. Dessa system, till skillnad från vattenlösningar av natriumklorid, kopparsulfat och andra ämnen som är lättlösliga i vatten, bildas emellertid inte spontant. F. Selmi föreslog att sådana system skulle kallas pseudolösningar.

T. Graham (1861), som studerade sådana system, fann att vissa ämnen (kaliumhydroxid, kaliumsulfat, magnesiumsulfat, sackaros, etc.) har en hög diffusionshastighet och förmåga att passera genom växt- och djurmembran, medan andra (proteiner) , dextrin,

gelatin, karamell, etc.) kännetecknas av en låg diffusionshastighet och bristande förmåga att passera genom membran.

Den första gruppen av ämnen kristalliserar ganska lätt, medan den andra, efter att lösningsmedlet avlägsnats, bildar limliknande massor. Den första T. Graham ringde kristalloider, och den andra - kolloider(från grekiskan "κολλά" - lim, "λεδεσ" - utsikt). Kristalloider bildar sanna lösningar, medan kolloider bildar soler (kolloidala lösningar).

1899 föreslog den ryska forskaren I.G. Borshchov att många ämnen som kan bilda kolloidala lösningar har en kristallin struktur, och därför bör vi inte prata om speciella kolloidala ämnen, utan om det kolloidala tillståndet.

I början av förra seklet, professor vid St. Petersburg Mining Institute P. P. Weimarn bevisade experimentellt att uppdelningen i kolloider och kristalloider är mycket godtycklig. Typiska kristalloider NaCl, KΙ, etc. kan bilda kolloidala lösningar i lämpliga lösningsmedel, till exempel en kolloidal lösning av NaCl i bensen.

Slutligen bevisades det att samma ämne i samma lösningsmedel, beroende på ett antal förhållanden, kan visa sig som både en kolloid och en kristalloid. Det föreslogs att kalla sådana ämnen semikoloider. Kolloidala lösningar (kolloidala system) är ett specialfall av dispergerade system.

Ett dispergerat system är ett system som består av en dispergerad fas - en samling krossade partiklar och ett kontinuerligt dispersionsmedium i vilket dessa partiklar är suspenderade.

För att karakterisera fragmenteringen av den dispergerade fasen, använd grad av spridning 8, som mäts genom den reciproka av medelpartikeldiametern c1

Lösningarna som diskuterats ovan är system där det lösta ämnet bryts ner till individuella molekyler och joner. Det finns ingen gräns (gränssnitt) mellan det lösta ämnet och lösningsmedlet, och lösningen är ett enfassystem, eftersom begreppet yta inte är tillämpligt på enskilda atomer, molekyler och joner. I ett flytande medium kan det finnas aggregat av ämnen som består av ett stort antal molekyler och joner. Partiklar med en diameter av storleksordningen 1 mikron (10-6 m) uppvisar de vanliga egenskaperna för en given substans. När det gäller ett fast ämne är dessa partiklar kristaller, och i fallet med en vätska är de små droppar. Partiklar av denna storlek innehåller miljontals strukturella enheter. När de bildas i lösning som ett resultat av kemiska reaktioner sätter de sig snabbt till botten av kärlet.

Ämnen får speciella egenskaper om partiklarna har en storlek på 10 -9 -10 -7 m (1 - 100 nm). System som består av partiklar av denna storlek

åtgärd kallas kolloidalt spridd. Den totala ytan av ett system som består av partiklar av denna storlek når ett ovanligt stort värde. Till exempel kommer 1 g av ett ämne med en partikelstorlek på K) -8 m att ha en yta i storleksordningen flera hundra kvadratmeter.

Baserat på graden av spridning särskiljs två grupper av system: grovt dispergerade och kolloidalt dispergerade.

System med partikelstorlekar mindre än 10 -9 m kallas ibland felaktigt för jonmolekylärt dispergerade system. Dessa system saknar det huvudsakliga kännetecknet för dispergerade system - heterogenitet. Därför är sådana system homogena och kallas sanna lösningar.

Beroende på aggregationstillståndet för den dispergerade fasen och dispersionsmediet urskiljs åtta typer av kolloidala system (tabell 23.2).

Det bör noteras att kolloidala system som bildas av gaser inte existerar under normala förhållanden av den anledningen att gaser blandas med varandra på obestämd tid.

Tabell 23.2

Klassificering av kolloidala system enligt tillståndet för aggregation av faser

Aggregat stat	Systemtyp	Aggregerat tillstånd för den dispergerade fasen	Villkorlig beteckning	namn
	Aerosol
		Flytande
		Fast
Flytande
		Flytande		Emulsoid
		Fast		Suspensoid
Fast	Solidozol			Fast skum
		Flytande
				emulsoid
		Fast		Ofrälse

Metoder för att erhålla och rena kolloidala system. För att erhålla kolloidala lösningar är det nödvändigt: ​​1) att uppnå en kolloidal spridningsgrad; 2) välj ett dispersionsmedium i vilket substansen i den dispergerade fasen är olöslig; 3) välj den tredje komponenten - en stabilisator, som ger stabilitet till det kolloidala systemet.

Metaller, svårlösliga oxider, hydroxider, syror och salter kan bilda kolloidala lösningar i vatten. Ämnen som förhindrar aggregering (kombination) av kolloidala partiklar till större och deras utfällning används som stabilisatorer.

Enligt metoden för att uppnå den kolloidala spridningsgraden särskiljs metoderna (Fig. 23.22):

• - dispersiv (av latinets "sPare^ge" - att mala) - erhålla dispergerade faspartiklar genom att krossa större partiklar;
• - kondensation (från latin - för att förstora) - erhållande av dispergerade faspartiklar genom att kombinera atomer, molekyler, joner.

Ris. 23.22.

Kolloidala lösningar erhållna med en av de övervägda metoderna innehåller föroreningar av lösta lågmolekylära ämnen och grova partiklar, vars närvaro kan negativt påverka solernas egenskaper, vilket minskar deras stabilitet. För att rena kolloidala lösningar från föroreningar används filtrering, dialys, elektrodialys och ultrafiltrering.

Filtrering baseras på kolloidala partiklars förmåga att passera genom porerna i konventionella filter. I detta fall hålls större partiklar kvar. Filtrering används för att rena kolloidala lösningar från föroreningar av grova partiklar.

Dialys är avlägsnandet av verkligt upplösta lågmolekylära föreningar från kolloidala lösningar med hjälp av membran. I detta fall används membranens egenskap att tillåta molekyler och joner av normal storlek att passera igenom. Alla dialysatorer är byggda enligt den allmänna principen: den dialyserade vätskan finns i ett inre kärl, i vilket den separeras från lösningsmedlet med ett membran (fig. 23.23). Dialyshastigheten ökar med en ökning av membranytan, dess porositet och porstorlek, med en ökning av temperatur, blandningsintensitet, förändringshastighet för extern vätska och med en minskning av membrantjocklek.

För att öka dialyshastigheten av elektrolyter med låg molekylvikt skapas ett konstant elektriskt fält i dialysatorn. Dialyshastigheten kan ökas om den dialyserade lösningen tvingas genom ett membran (ultrafilter). Denna metod för att rena system som innehåller partiklar av kolloidal storlek från lösningar av ämnen med låg molekylvikt kallas ultrafiltrering.

Ris. 23.23.

• 1 - dialyserad vätska: 2 - lösningsmedel; 3 - dialysmembran;
• 4 - mixer

KOLLOIDER, KOLLOIDKEMI. Kolloider (från grekiskan ko 11a-lim, gelatin), namnet som Graham gav till en grupp ämnen, vars typiska representanter är gelatin eller gummi arabicum.Kolloidkemi är den yngsta kemikalien. disciplin. Dess början kan övervägas 1861, när Grahams forskning publicerades. K. och kristalloider. Grunden för att dela upp alla ämnen i kristalloider och kristalloider var deras ojämlika beteende i löst tillstånd. Kristalloider (t.ex. Nad) bildar stabila lösningar och har en viss löslighet, d.v.s. i närvaro av ett överskott av kristalloid har lösningen vid en given temperatur en konstant koncentration, oberoende av framställningsmetoden. Från en mer koncentrerad, "övermättad" lösning fälls överskottssubstansen ut i form av kristaller, "som har en strikt definierad, karakteristisk form och struktur. Lösningar av K. kännetecknas av instabilitet och metstabilitet. Beroende på mindre skillnader i metoden för preparat innehålla de antingen mer eller mindre koncentration av det lösta ämnet, och denna koncentration kan under inverkan av ibland helt obetydliga mängder främmande föroreningar under inverkan av ibland helt obetydliga mängder främmande föroreningar utsättas för mycket skarpa förändringar, Ur lösning utfälls de i form av strukturlösa, amorfa kroppar, ofta i form av en gelatinliknande gelé som binder stora mängder vatten.Utgångspunkten för uppdelningen i kolloider och kristalloider fungerade för Graham att noggrant mäta diffusionshastigheten för lösta ämnen.Det visade sig vara mycket olika för olika ämnen. Men medan vissa ämnen diffunderade med en betydande hastighet, visade sig diffusionshastigheten för andra vara försumbar, praktiskt taget lika med noll. Den första gruppen innefattade många enkla mineralföreningar, såväl som andra ämnen som fälldes ut från lösning i kristallint tillstånd och därför kallades kristalloider. En typisk representant för den andra gruppen är lim (koPa), som gav upphov till namnet på alla K. En ännu viktigare egenskap för separationen av kolloider och kristalloider än fri diffusion var osmos genom kolloidala membran, naturliga eller konstgjorda. Grahams huvudsakliga erfarenhet var att han separerade lösningarna som studerades från rent vatten med ett pergamentmembran. Kristalloider diffunderade fritt genom pergamentmembranet, samtidigt som det var helt ogenomträngligt för kolloider. Detta fenomen har använts som en allmän metod för att separera kolloider från kristalloider (se dialys). Dessa skillnader verkade så betydande, gränsen mellan kolloider och kristalloider så skarp att Graham ansåg dem I som "två olika materiavärldar." Ytterligare forskning har jämnat ut denna linje i stor utsträckning. Studierna av Krafft och Paal spelade en viktig roll i detta avseende och visade att, beroende på lösningsmedlets beskaffenhet, samma substans kan uppvisa antingen kolloidala eller kristalloida egenskaper. Kraft fann att natriumstearat, som bildar en kolloidal lösning i vatten, har egenskaperna hos en kristalloid när den löses i alkohol. Tvärtom, en sådan typisk kristalloid som NaCl i en bensenlösning uppvisar, enligt Paal, alla egenskaper hos en kolloid. Den där. Det finns inga kolloidala ämnen, det finns bara ett kolloidalt tillstånd av materia. Namnet på en kolloid måste inkludera inte bara det kolloidala lösta ämnet utan även dess lösningsmedel; tillsammans bildar de ett kolloidalt system. Sådana kolloidala system finner en naturlig plats i ett antal andra spridda system(centimeter.). Å ena sidan gränsar de till mer grovt dispergerade system - suspensioner och emulsioner, vars partiklar har en mikroskopisk storlek, å andra sidan är de förbundna genom gradvisa övergångar med sanna lösningar av kristalloider, som med alla moderna forskningsmetoder , verkar vara helt homogena. Efterföljande studier jämnade ut ännu mer den skarpa linjen som skilde K., tillsammans med andra heterogena system, från kristalloider. Således har olika "semi-kolloider" blivit kända (till exempel nedbrytningsprodukter av verkliga kolloider, såsom dextriner och peptoner), som representerar successiva övergångar från typiska kolloider till sanna lösningar. Många K. erhölls också i kristallin form. skick. Således är kristaller av Hb, äggalbumin och växtalbumin från frön välkända. Å andra sidan har man nu utvecklat metoder som gör det möjligt att framställa kolloidala lösningar av typiska kristalloider. Graham själv, som talade om kristalloider och kristalloider som "två olika materiavärldar", medgav i andra fall att samma substans kan existera i både det kristalloida och kolloidala tillståndet och att en kolloidal partikel kan "byggas genom att kombinera många mindre kristalloida molekyler ." Klassificering K. - Kolloider kan vara i både flytande och fast tillstånd. I det första fallet bildar de kolloidala lösningar, eller soler, i det andra, geléer eller geler. Men medan kristalloider är mellan fast och flytande aggregationstillstånd(se) det finns en skarp linje, i K. kan de förbindas genom gradvisa och okänsliga övergångar (till exempel under den gradvisa härdningen av gelatingelé). I båda fallen bildar K. dispergerade system, i vilka dispersionsmediet är någon slags vätska. Beroende på sammansättningen av den senare får de olika beteckningar. De talar om hydrosoler och hydrogeler om vätskan är vatten; namnen alkosol, eterosol etc. indikerar att dispersionsmediet är alkohol, eter etc. Kolloider, vars dispersionsmedium är någon slags smält kropp, kallas pyrosoler, kolloider som bara finns vid låga temperaturer kallas kryosoler . En mycket betydelsefull egenskap hos K. är storleken på kolloidala partiklar. De kännetecknas av en submikroskopisk partikelstorlek - från cirka 1 till 100 t/l. Den där. när det gäller storleken på deras partiklar, intar klorider en mellanposition mellan verkliga lösningar (molekylära eller jondispergerade system) å ena sidan och suspensioner och emulsioner å andra sidan. Med hjälp av en analogi med suspensioner och emulsioner delade Ostwald och Geber (Wo. Ostwald, Hober), baserat på det aggregerade tillståndet för den dispergerade fasen, solerna i suspension och emulsion. Följaktligen inkluderade Weimarn dem i det allmänna systemet för dispersoider som suspensionoider och emulsoider. En mycket mer betydelsefull egenskap som påverkar många egenskaper hos kolloidala lösningar är mängden affinitet mellan kolloidala partiklar och vätskan som omger dem. Baserat på graden av affinitet mellan den dispergerade fasen av hydrosolen och vattnet, införde Perrin en uppdelning i hydrofobt och hydrofilt K. De förra är svagt bundna till lösningsmedlet och, lätt att separera från det under påverkan av ibland mycket små påverkan, bildar ett vattenfattigt sediment. Tvärtom, de senare kännetecknas av mycket större motstånd och, förvandlas till ett fast tillstånd, bildar geléer som fortsätter att behålla en stor mängd vatten. Freundlich utökade denna klassificering till kolloidala system som har ett annat dispersionsmedium istället för vatten. Baserat på frånvaron eller närvaron av affinitet mellan dem och deras lösningsmedel, delar han upp alla K. i lyofoba och lyofila. Det finns olika övergångar mellan dem, motsvarande olika grader av lyofilicitet. Utfällda lyofoba koagulanter kan vanligtvis inte återföras till lösningen genom att helt enkelt ta bort koaguleringsmedlet eller tillsätta ett lösningsmedel. Dessa är, med Zsigmondys terminologi, irreversibla K. De faller i sin tur in i två undergrupper. En innefattar t.ex. rena metallsoler. Den kolloidala substansen kan inte nå någon signifikant koncentration i dem och, när den väl separerats från lösningen (i form av ett pulverformigt sediment), kräver användning av konventionella dispersionsmetoder för att återgå till lösningen. Ett exempel på den andra undergruppen är kolloidala lösningar av olika oxider som ger ganska koncentrerade soler: kisel eller tenn, järnhydroxid etc. Inom kort tid kan deras nyisolerade gelatinösa fällningar återföras till lösningen. Långvarig torkning gör dock snart att fällningen blir lika irreversibel som i föregående fall: varken tvättning av koagulatorn eller tillsats av lösningsmedel kan då återställa den ursprungliga solen. Reversibla kristalloider beter sig helt annorlunda, även när de är helt torkade, när de kommer i kontakt med ett lösningsmedel, binder de det, sväller och slutligen går de, liksom lösliga kristalloider, spontant i lösning. Och här är det nödvändigt att skilja mellan sådana ämnen som agar-agar, gelatin, stärkelse, etc., som har begränsad svullnad. Bindningen av lösningsmedlet är begränsad till vissa gränser vid vanliga temperaturer och endast vid upphettning fortsätter det tills det förvandlas till en sol. Tvärtom, typiska reversibla kristalloider, såsom albumin, Hb, gummi arabicum, etc., i sin förmåga att spontant övergå till ett upplöst tillstånd, är ännu närmare verkliga lösningar av kristalloider, men skiljer sig från dem i frånvaro av konstanta löslighet. Klassificering av K. enligt dessa olika egenskaper ger i många fall samma resultat Hydrofoba eller lyofoba K. är samtidigt irreversibla; hydrofila eller lyofila är oftare reversibla. På grund av bindningen av en stor mängd vatten får hydrofila partiklar samtidigt en emulsionskaraktär, medan hydrofoba kan behålla egenskaperna hos ett fast ämne och ge en suspensionssol. K. har dock inte alltid hela uppsättningen egenskaper som är karakteristiska för typiska företrädare för en eller annan grupp. Speciellt kanske uppdelningen av kemikalier enligt den dispergerade fasens aggregerade tillstånd inte sammanfaller med klassificeringen enligt en mer signifikant egenskap för dem - affinitet för lösningsmedlet. Således är emulsoider kända som inte har egenskaperna hos lyofila kolloider. Den mest framgångsrika uppdelningen av kolloider i lyofila och lyofoba (eller hydrofila och hydrofoba), baserat på den viktigaste skillnaden mellan båda grupperna av kolloider, måste övervägas. Metoder för framställning av kolloidala lösningar. En mängd olika ämnen, både organiska och oorganiska, kan erhållas i kolloidalt tillstånd med hjälp av speciella tekniker. Den viktigaste uppgiften vid framställningen av kolloidala lösningar är att uppnå den erforderliga spridningsgraden och skapa partiklar av rätt storlek. Enligt deras mellanposition mellan verkliga lösningar och ungefär heterogena system kan partiklar av kolloidal storlek erhållas både från de förra genom att kondensera deras joner och molekyler till större aggregat, och genom att sprida de senare. Följaktligen delade Svedberg, som utvecklade och systematiserade metoderna för framställning av soler i detalj, in dem i kondensation och dispersion. I närvaro av ett överskott av deras lösningsmedel bryts kristalloider ner till individuella molekyler. De måste vara olösliga i dispersionsmediet för att bilda större aggregat. Därför är kondensationsmetoder baserade på kemi. reaktioner som omvandlar lösliga föreningar till olösliga. Oftast är dessa återhämtningsreaktioner. De används till exempel för att få hydrosoler av ädelmetaller. Många reduktionsmedel (som hydrazin, hydrokinon, pyrogallol) verkar i kyla, andra (etylalkohol, formaldehyd, tannin etc.) verkar vid upphettning. För att framställa en guldsol behandlas en extremt utspädd lösning av något guldsalt med till exempel ett reduktionsmedel. AIS1 3 eller NAiS1 4 (vid en koncentration av 0,1 G eller ännu mindre per 1 liter vatten). På liknande sätt framställs silverhydrosoler från AgN03 och från motsvarande salter och soler av andra metaller. Det var också möjligt att erhålla kolloidalt metalliskt silver genom att använda transmission som reduktionsmedel. skölj igenom lösningen med vätgas. Diverse andra kemikalier. reaktioner (oxidation, dubbelbytesnedbrytning) kan leda till samma resultat — produktion av olösliga ämnen i en kolloidal fördelning. Sålunda erhålls kolloidalt svavel genom sönderdelning av natriumsulfat (Na 2 S 2 0 3) med koncentrerad svavelsyra. Denna svavelsol studerades ingående av Sven Oden. Ändamålet för ett flertal studier har också varit kolloidal arseniktrisulfid (As 2 S 3), som erhålls genom inverkan av svavelväte på arsensyra (överskott av svavelväte förskjuts sedan genom att en väteström passerar genom lösningen): Som 2 0 3 +3H 2 S =As 2 S 3 + 3H 2 0. Hydrolysreaktionen används också ofta, där ett av ämnena som går in i metabolt sönderfall är vatten. Denna metod producerar järnhydroxid (FeCl3 + +3H20 = Fe(OH)3 +3HCl) och många andra soler. Oavsett hur olika de kemiska reaktionerna som används är, kokar de alla ner till bildning av ämnen som är olösliga i ett givet dispersionsmedium. Enligt Weymarn representerar kondensationsmekanismen ett specialfall av kristallisation från en övermättad lösning. Endast denna kristallisering måste börja samtidigt på ett mycket stort antal platser, och tillväxten av partiklar måste upphöra innan de når mikroskopisk storlek. storlekar. Eftersom om koncentrationen av kolloidala ämnen är för hög, faller de snabbt helt ut, används vanligtvis mycket svaga koncentrationer av de reagerande ämnena för att framställa soler. Slutligen bör man inte glömma det faktum att i alla de övervägda processerna för solbildning deltar elektrolyter som utgångsämnen eller reaktionsprodukter. Som kommer att klargöras nedan kan de inte betraktas som främmande, oavsiktliga föroreningar. Tvärtom tar elektrolyter en aktiv del i konstruktionen av kolloidala partiklar och i att bestämma deras kemiska egenskaper. och elektriska egenskaper, för att upprätthålla resistans K. Fullständigt avlägsnande av alla elektrolyter leder vanligtvis till att solen förstörs, till dess övergång till ett mer grovt dispergerat tillstånd. Elektrolyter spelar rollen som dispergeringsmedel och upprätthåller den erforderliga graden av spridning av kolloidala partiklar. En annan grupp består av spridningsmetoder. Problemet med mekanisk fragmentering av substanser - om än inte till särskilt höga spridningsgrader - löstes nyligen (1920) framgångsrikt med hjälp av den så kallade anordningen. "kolloidal kvarn". Den representerar en snabbt roterande axel med blad inuti vätskan, som när den roterar passerar nära fast förstärkta utsprång (utan att röra dem). Kroppen, omrörd i vätskan, krossas till kolloidala storlekar av knivarnas slag mot vattnet. Den elektriska metoden används oftast. Det användes först av Bredig för framställning av soler av ädla metaller. Genom att sänka ned elektroder av den sprutade metallen i vatten passerade han en voltaisk båge mellan dem. Samtidigt stiger moln av förstoftade partiklar av både kolloidal och större storlek från katoden. På grund av den starka uppvärmningen av lösningen måste den kylas. Tydligen, som Bredig själv trodde, spelas huvudrollen här av termiska processer: avdunstning av metallen i en voltaisk båge följt av kondensering av dess ånga i vatten. Den där. i sin mekanism närmar sig denna metod faktiskt kondensation. Svedberg förbättrade avsevärt metoden för elektrisk gnistförstoftning, kap. arr. genom att använda en oscillerande urladdning. Med hjälp av det lyckades han framställa ett stort antal olika soler, särskilt organosoler (till exempel eterosoler) av alkalimetaller, vars framställning var mycket svår. Dispersionsmetoder inkluderar även peptiseringsmetoden (se nedan). Biokolloider. De beskrivna metoderna gör det möjligt att framställa olika artificiella eller syntetiska föreningar. En omfattande och mycket viktig grupp av naturliga föreningar beter sig helt annorlunda. Denna grupp omfattar olika biokolloider — organiska ämnen av så komplex sammansättning att även deras enskilda molekyler eller joner har dimensioner som är karakteristiska för kolloidala partiklar och, som ett resultat, Detta är kolloidala egenskaper. Biokolloidsoler framställs därför på exakt samma sätt som konventionella kristalloidlösningar, genom att behandla dem med ett lämpligt lösningsmedel. Oftast är detta lösningsmedel vatten. Gummi, stärkelse, gummi arabicum, agar, tannin, gelatin, albumin löses i kallt eller varmt vatten och bildar hydrosoler. I andra fall är det nödvändigt att använda speciella lösningsmedel: en ammoniaklösning av kopparoxid ("Schweitzers reagens") för cellulosa, aceton, ättiksyra eller en blandning av alkohol och eter för nitrocellulosa, bensen eller koldisulfid för gummi, etc. Rengöringsmetoder K I de flesta fall är konventionella kemiska rengöringsmetoder inte tillämpliga på kemikalier. ämnen. Endast ett fåtal kolloider (nämligen vissa biokolloider) kan separeras från varandra och isoleras, på grund av deras ojämna löslighet i vissa lösningsmedel, genom fraktionerad utfällning eller kristallisation. Mycket oftare är det nödvändigt att använda speciella kolloidala metoder. De är baserade på oförmågan hos kolloidala partiklar att penetrera kolloidala membran som är genomträngliga för kristalloider. Om ett sådant membran, med en lösning som ska renas inuti, tvättas från utsidan med rent destillerat vatten, kommer kristalloiderna som finns i den kolloidala lösningen att diffundera in i den senare genom membranet. Genom att byta vatten flera gånger kan du dialys(se) avlägsna gradvis från den kolloidala lösningen nästan alla diffusionsförmåga föroreningar. En annan metod för rengöring av K. är ultrafiltrering. Lösningen filtreras under b. eller högt tryck genom ett kolloidalt membran som används som filter. Separationen av dispersionsmediet med föroreningar lösta i det från kolloidala partiklar kan också påskyndas avsevärt i detta fall genom att använda ett mekaniskt filter för att trycka vätskan genom ett ultrafilter istället för ett mekaniskt. tryck genom elektroosmos; Denna metod kallas elektroultrafiltrering. Optiska egenskaper. I genomsläppt ljus verkar kolloidala lösningar ofta helt transparenta och homogena, som äkta lösningar. Men deras heterogenitet avslöjas tydligt i reflekterat ljus: när de ses från sidan av ljuset som faller in på dem, verkar kolloidala lösningar grumliga och opaliserande. Den optiska heterogeniteten hos kolloidala lösningar blir ännu tydligare om du riktar en stark ljusstråle mot dem (en solstråle eller en elektrisk ljusbågslampstråle koncentrerad av en uppsamlingslins) och observerar vätskan från sidan: strålens hela väg i kolloidal lösning lyser med ett jämnt opaliserande ljus. Faraday använde först denna teknik för att upptäcka små partiklar i grumliga miljöer. Med namnet Tyndall, som studerade det beskrivna fenomenet i detalj, kallas denna lysande kon vanligtvis Tyndall-konen (se. Tyndall-fenomen). Alla kolloidala lösningar ger sådan opalescens, vilket är en av deras viktigaste skillnader, ett tecken på deras optiska heterogenitet. Färgen på kolloidala lösningar beror också i många fall på spridningen av ljus av deras partiklar. Det finns ett naturligt samband som studeras av kap. arr. Rayleigh, mellan storleken på dispergerade partiklar och färgen på ljuset som sprids av dem. Denna färg kan läggas över cellens egen färg, vilket beror på dess absorption av en viss del av spektrumet. Ett exempel på ett sådant fenomen är kolloidala lösningar av mastix, gult eller brunt i genomsläppt ljus, blåaktigt i reflekterat ljus. Denna typ av färgning, märkbar i vissa fall hos icke-ledare, manifesteras tydligast och når särskild intensitet i kolloidala metaller. Det beror på metallens optiska egenskaper, på storleken på dess partiklar och kap. arr. från deras kombination till större aggregat. Ett särskilt starkt inflytande utövas av spridningsgraden, med en förändring i vilken färgen ändras korrekt. Kolloidala lösningar av guld, t.ex. När storleken på dess partiklar ändras, passerar en hel rad olika färger. Zsigmondy kunde förbereda en särskilt komplett serie av sina lösningar med en spridningsgrad som varierade jämnt inom enorma gränser. Grovdispergerat guld ger lösningen en blå eller violett färg, medan starkt spridd guld ger den en ren och klarröd färg (detta är samma ursprung för färgen på guld "rubyglas"). Med en ytterligare minskning av partikelstorleken och närmar sig molekylär dispersion uppnås en brun eller gul färg, karakteristisk för sanna lösningar av guldsalter. Olika kolloidala lösningar av silver har inte mindre varierande färger (röd, brun, violett, grön, svart). För att ge en uppfattning om deras intensitet räcker det att påpeka att den bruna färgen på kolloidalt silver är tydligt synlig i ett lager 1 centimeter med en halt av 1 del silver per 5 miljoner delar vatten. Storleken på kolloidala partiklar. Ett ultramikroskop är baserat på spridning av ljus av små partiklar, där en stark koncentrerad ljusstråle lyser upp lösningen som studeras från sidan och passerar genom den utan att komma in i mikroskoplinsen. I mikroskopets synfält observeras så. Tyndalls kon. Vid brännpunkten där strålarna konvergerar gör den maximala belysningsintensiteten de minsta submikronerna synliga. I ett nedsänkningsultramikroskop visade det sig med denna metod vara möjligt att observera de minsta submikroskoppartiklarna, endast ett fåtal i storlek. köpcentrum Submikroner visas i ett ultramikroskop som lysande punkter som inte ger någon aning om deras form eller deras verkliga storlek. För att bestämma det senare, räknas antalet enskilda partiklar som finns i en viss, extremt liten volym vätska. Genom att känna till den totala mängden dispergerat ämne och dess specifika vikt är det lätt att hitta massan av en partikel och dess diameter (för enkelhetens skull antar man att den har en ungefärlig sfärisk form). Utöver denna optiska metod finns det mekaniska tekniker som gör det möjligt att bestämma storleken på kolloidala partiklar. För detta används den ovan nämnda ultrafiltreringsmetoden. Ultrafilter är inte alltid ogenomträngliga för alla kolloidala ämnen. Bechhold var först med att visa att genom att använda en serie ultrafilter med olika, successivt växlande porstorlekar, är det möjligt att utföra fraktionerad ultrafiltrering: att separera vissa celler från andra. Ultrafiltret, som håller kvar en given partikel, släpper inte igenom alla de som har större partiklar. Efter att ha kalibrerat en serie ultrafilter (till exempel med användning av kolloidala lösningar med kända partikelstorlekar), är det möjligt att bestämma storleken på partiklarna i den kolloidala lösningen som studeras baserat på den senares förmåga att passera genom vissa ultrafilter. Vidare kan storleken på partiklarna bedömas av hastigheten på deras fall. Enligt Stokes formel är hastigheten med vilken en sfärisk kropp (av ganska liten storlek) faller i en vätska proportionell mot kvadraten på dess diameter. Därför kan storleken på en partikel bestämmas av hastigheten för dess fall (förutsatt att den fallande kroppens och vätskans specifika vikt, såväl som viskositeten hos den senare, också är känd). Denna metod är inte direkt tillämpbar på partiklar av kolloidal storlek, eftersom deras sedimenteringshastighet är för försumbar. Använder dock istället för kraft cha- | tenn har en mycket betydande centrowhit. kraft, är det möjligt att påskynda sedimenteringen av K. och göra den tillgänglig för mätning. Denna metod kallas "ultracentrifugering". De angivna metoderna för att direkt räkna antalet kolloidala partiklar och deras mekaniska separation genom filtrering eller centrifugering skiljer sig inte väsentligt från liknande metoder som tillämpas på grövre mikroskop. suspensioner. Men tillsammans med detta används metoderna som används för att mäta molekylvikten i lösningar av kristalloider också för att mäta storleken på kolloidala partiklar. Ultramikroskopet gjorde partiklar av kolloidala lösningar ("submikroner") synliga och verkade därmed fördjupa skillnaden mellan dem och optiskt olösliga kristalloida lösningar. Men samtidigt gjorde han det möjligt att utvidga molekylära kinetiska koncept till kolloidala lösningar och till och med till grövre suspensioner och avslöjade en fullständig analogi mellan beteendet hos olika dispergerade partiklar och molekyler. Denna viktigaste generalisering var resultatet av studier Brownsk rörelse (centimeter.). Som studier av Einstein, Smoluchowski, Perrin och andra har visat (Einstein, Smoluchowski, Perrin), representerar det verklig molekylär rörelse, ju snabbare desto närmare diametern på partiklarna närmar sig molekylstorleken. En studie av kolloidala partiklars Brownska rörelse visade att deras kinetiska energi inte beror på deras storlek och är lika med den kinetiska energin hos molekyler i sanna lösningar (vid samma t°). Därför är det osmotiska trycket hos K. proportionellt mot koncentrationen av kolloidala partiklar. Genom att känna till den totala vikten av löst kol och dess densitet är det möjligt att bestämma deras storlek genom antalet partiklar. Att mäta K:s osmotiska tryck medför emellertid betydande svårigheter och kan inte alltid göras med tillräcklig noggrannhet. I motsats till kinetisk energi, minskar diffusionshastigheten när storleken på kolloidala partiklar ökar och representerar en ytterligare väg för att bestämma den senare. Form och struktur hos kolloidala partiklar. Vid beräkning av diametern på en kolloidal partikel tilldelades den vanligtvis en sfärisk form. Det accepterades att, i motsats till kristallina kroppar, är kristallina partiklar amorfa och, under påverkan av ytkrafter, antar de en sfärisk form som motsvarar den minsta fria ytan. För första gången uttryckte Nageli åsikten att en kolloidal partikel, eller mycelium, är den minsta ultramikroskopiska partikeln. kristall. Nägeli förklarade de kristallina egenskaperna, i synnerhet dubbelbrytning, som finns i många organiska ämnen och livsstrukturer med det faktum att dessa ämnen är uppbyggda av små partiklar som är osynliga i mikroskop (i modern terminologi, "submikroner"), kristallina myceler. Dessa miceller spelar samma roll i kolloidala system som molekyler gör i verkliga lösningar. I motsats till molekylära lösningar är kolloidala system, enligt Nägelis uttryck, "micellära lösningar". Genom att ansluta till varandra kan miceller bibehålla strikt, korrekt orientering och växa till riktiga kristaller eller till organiska fibrer som har vissa kristallina egenskaper. Med snabb koppling växer de ofta ihop till kaotiska, oregelbundna, ofta trädliknande grenkomplex, som t.ex. gelbas. Trots den primära kristallina strukturen visar de sig i detta fall vara externt amorfa. Nägelis åsikter, som till en början inte fick erkännande, återuppstod sedan av Weimarn, Ambronn, Scherrer. Den kristallina naturen hos många, men fortfarande inte alla, kolloidala submikroner har bevisats med en mängd olika metoder. Amorfism anses inte vara ett mer karakteristiskt kännetecken för det kolloidala tillståndet, och mycel representerar grundbegreppet i den moderna förståelsen av kolloidernas struktur Utan att här uppehålla sig mer i detalj vid mycelets kristallstruktur, bör det påpekas att i mycket många fall kan det faktiskt upptäckas. Den mest tillförlitliga metoden för att studera strukturen av kristaller är för närvarande röntgendiffraktion. Kristaller kännetecknas av ett regelbundet arrangemang av atomer eller joner, fast fixerade på lika avstånd från varandra. Den regelbundna geometriska formen av kristaller är det yttre uttrycket för detta rumsliga kristallgitter av atomer. Det orsakar diffraktion av röntgenstrålar som infaller på kristallen. strålar, precis som diffraktionsspektrumet för synligt ljus erhålls med grövre artificiell diffraktionsomtagning. I motsats till den gamla idén om kristallers amorfa natur, med hjälp av denna metod (utvecklad av chefsforskaren Scherrer), den kristallina strukturen av partiklar av väldigt många kristaller (till exempel kolloidalt guld, silver och många andra) fastställdes med säkerhet. Tillsammans med detta består en del K. faktiskt av amorfa partiklar. Kristallgittret måste åtföljas av en extern kristallin form. Det kan tydligt detekteras i de fall då det kraftigt avviker från det sfäriska: nämligen när en av kristallaxlarna är starkt utvecklad eller tvärtom mycket förkortad i jämförelse med de andra två. I det första fallet har den kolloidala partikeln en stavformad form, i det andra fallet har den en lamellform. Om de, under påverkan av någon yttre kraft, är placerade med sina längsgående axlar parallella med varandra, kan deras form bestämmas av fenomenet med polarisering av ljus som produceras av en sådan lösning. En liknande parallell orientering av kristallina partiklar erhålls till exempel. i en strömmande vätska på grund av friktionen som uppstår under rörelse Förändringar i graden av dispersitet som ofta uppstår i kolloidala lösningar leder till olika egenskaper hos kolloidala partiklars struktur. När en kristall växer förblir dess form oförändrad; på samma sätt, när emulsionsdroppar smälter samman, bildar de igen samma sfäriska droppar. Tvärtom, när spridningsgraden av en kolloidal lösning minskar, vilket sker genom att kombinera dess partiklar, kommer de senare i kontakt med endast ett fåtal av sina punkter och ger en lös, flockig förening. Därför, från primära kolloider av moderna partiklar, vars form och struktur diskuterades ovan, bör man särskilja sekundära partiklar som bildas av den flockiga kombinationen av två eller flera primära. För sekundära kolloidala partiklar föreslog Zsigmondy namnet polioner, för primära - monomoner eller protoner (det senare namnet kan inte behållas, eftersom det tjänar till att beteckna en enhet av positiv elektricitet - atomkärnan N; se Vätejoner). Kombinationen av primära partiklar till sekundära partiklar åtföljs ofta av en skarp färgförändring. Ett välkänt exempel på en sådan färgförändring tillhandahålls av guldhydrosol. Kolloida processer. Om det i strukturläran etablerades en alltmer fullständig analogi mellan kolloidala system och kristalloida lösningar, så kvarstod en djup skillnad i naturen hos de krafter som verkar i dem och de processer som förekommer i dem. Som bekant uppstår betydande attraktionskrafter mellan nära intilliggande molekyler, vilka snabbt minskar med avståndet. Ömsesidigt jämviktande i mitten av molekylära aggregat uppträder de på sin yta i form av ytspänning. Istället för osmotiskt tryck, som representerar den huvudsakliga typen av mekanisk energi i verkliga lösningar, med den kolloidala fördelningen av ett ämne blir denna ytenergi särskilt viktig, direkt beroende på storleken på gränsytorna och därför på graden av spridning av ämnet. kolloid, på storleken av dess partiklar. Inte mindre viktig är gränspotentialskillnaden, den elektriska laddningen på ytan av kolloidala partiklar. Energin i ett kolloidalt system (främst ytenergi) visar sig därför vara en funktion av graden av spridning av kolloiden. Som ett resultat har olika energiförändringar i kolloidala system (särskilt förändringar i elektrisk laddning) som omedelbart resultat snabba förändringar i deras dispersitet, kombinationen av små kolloidala partiklar till större aggregat eller tvärtom sönderdelningen av de senare (peptisering). ). I dessa karakteristiska kolloidala processer ligger lättheten att ändra spridningsgraden deras huvudsakliga skillnad från den stabila molekylära fördelningen av den så kallade. verkliga lösningar. Idén om det dominerande inflytandet av yt-, kapillär- (och elektrokapillära) krafter utvecklades i sin mest extrema form av Freundlich, som tolkade all kolloidal kemi som "kapillärkemi." Idén om deras beroende av kapillärkrafter och otillämpligheten av allmänna kemiska lagar på dem utvidgades till rent kemiska processer som förekommer i kolloidala system. Istället för att kombinera reaktanter i enkla ekvivalentförhållanden, ansågs adsorptionsföreningar, kvantitativt uttryckta av Freundlichs adsorptionsisoterm, vara karakteristiska för kolloider. Kolloidernas egenskaper påverkas särskilt starkt av influenser som förändrar deras hydrofilicitet och affiniteten mellan kolloiden och lösningsmedlet. Studiet av egenskaperna hos elektrolyternas kolloidala kemiska verkan är huvudsakligen associerad med namnet Hofmeister (se. Chamberlain ranger).-En helt motsatt ståndpunkt intog en annan grupp forskare, bland vilka Pauli bör nämnas först och främst. Enligt dessa forskare, när man eliminerar många felkällor, som i många fall döljer bilden, är allmän kemi ganska tillämplig på kolloidala system, i synnerhet på de praktiskt taget viktigaste av dem, proteinlösningar. lagar. När det gäller kemi finns det ingen grundläggande motsättning mellan dem och kristalloider, precis som det inte finns någon när det gäller andra egenskaper. Loeb var särskilt konsekvent med denna synvinkel. Den teoretiska grunden för en helt ny tolkning av kolloidala processer var Loebs Donnan-princip, som etablerar en speciell form av jämvikt av joner på båda sidor av ett membran som är ogenomträngligt för en av dem (se. Donnans jämvikt). Ett antal kolloidala egenskaper och kolloidala processer (osmotiskt tryck, svullnad, viskositet, deras beroende av elektrolyter etc.) kan härledas direkt från kolloidala joners oförmåga att penetrera kolloidala membran och geler. Kolloidala egenskaper hittas när det finns en barriär som håller kvar en given (kolloidal) jon, men som är permeabel för andra närvarande joner. Endast under sådana förhållanden beter lösningen som en kolloid. I denna mening talar Loeb inte ens om det "kolloidala tillståndet", utan om det "kolloidala beteendet" hos proteinlösningar. Elektrisk laddning. Tillämpningen av elektriska krafter på kolloidala lösningar visar att kolloidala partiklar bär positiva eller negativa laddningar och därför rör sig i ett elektriskt fält (se fig. Katafores). Elektrokinetiska fenomen gör det möjligt att studera egenskaperna hos denna laddning och bestämma dess storlek. Orsaken till åtalet kan inte anses slutgiltigt klarlagd; Tydligen är det inte samma sak i alla fall. Ofta beror laddningen på kemikalien. den kolloidala partikelns natur. Ämnen som är sura till sin natur, t.ex. tannin, mastix, flinta, förvärva en negativ laddning i rent vatten; basämnen som metallhydroxider (järn, aluminium etc.) är positiva. Uppenbarligen, trots den till synes fullständiga olösligheten av dessa ämnen, går en liten mängd väte eller hydroxyljoner i lösning, vilket lämnar en laddning med motsatt tecken på den kolloidala partikeln. I de flesta fall är det som är viktigast adsorption(se) elektrolyter som finns i lösning på ytan av en kolloidal partikel: den starkare adsorberade jonen ger den sitt laddningstecken. Den största aktiviteten i detta avseende visas å ena sidan av multivalenta katjoner av tungmetaller och å andra sidan av vissa multivalenta anjoner. Slutligen bör vi nämna Coehns regel, enligt vilken om ett kolloidalt system består av två icke-ledare, så får ett ämne med en stor dielektricitetskonstant en positiv laddning (se fig. Dielektrikum). Eftersom vatten har en mycket hög dielektrisk konstant, större än de flesta av dem, får de senare (i avsaknad av de två första orsakerna till laddning) en negativ laddning i rent vatten. På grund av den elektriska neutraliteten hos lösningen som helhet balanseras laddningen av den kolloidala partikeln av den motsatta laddningen av det intilliggande vätskeskiktet, och båda motsatta laddningarna bildar en elektrisk dubbelt lager(centimeter.). Kemisk sammansättning av en kolloidal partikel. Den elektriska laddningen, som bestämmer många av en cells egenskaper, beror i sin tur på kemikalien. sammansättningen av både det kolloidala mycelet i sig och den omgivande (”intermicellära”) vätskan. Den vanliga beteckningen av K. ger dock ännu inte en tillräcklig uppfattning om dess kemi. sammansättning. T.ex. när man talar om arseniksulfidaska eller järnhydroxid, då utgöra dessa ämnen verkligen den huvudsakliga, kvantitativt övervägande delen av myceliet. Den sistnämnda innehåller emellertid tillsammans med dem en liten blandning av elektrolyter, vars sammansättning och koncentration beror på metoden för framställning (eller vidarebearbetning) av kolloiden. Dessa elektrolyter, ofta adsorberade i små mängder på ytan av kolloiden. kolloidal partikel, representerar dess aktiva del, vilket bestämmer ett antal av dess viktigaste egenskaper. Zsigmondy föreslog, när han betecknade K., att med en fyrkantig ram omringa formeln för huvuddelen av det kolloidala ämnet (fastställt genom den vanliga kemiska analysen av dess sediment), att placera den aktiva, joniska delen av myceliet utanför denna ram. Sålunda, med metoderna beskrivna ovan för framställning av arseniksulfidsol, är den aktiva delen en blandning av vätesulfid, vars partiella dissociation (till HS" och H") ger en negativ laddning till K. Utan att fastställa det kvantitativa förhållandet mellan As 2 S 3 och H 2 S (vilket kan variera inom mycket vida gränser), för motsvarande K. erhålls formeln: |As 2 S:i | HS" + H". På liknande sätt har järnhydroxidmycela sammansättningen jFe(OH) 3 1 Fe""" + ZSG. Som ovanstående formler visar, förstås en micell inte bara som huvuddelen av en kolloidal partikel tillsammans med de joner som adsorberas av den, utan även joner med motsatt tecken som bildar det yttre fodret av dubbelskiktet . För endast en laddad kolloidal partikel utan motsatta intilliggande laddade joner använder de franska författarna namnet "granulat". Granulen representeras som en 0ts gigantisk kolloidal jon. Pauli föreslog att de motsatta kristalloida joner i lösning skulle kalla "counterions" (Gegenionen) Kristalloida föroreningar bundna av kolloidala partiklar bör vara i adsorptionsjämvikt med koncentrationen av samma ämnen i den omgivande vätskan. Därför, oavsett hur liten denna koncentration i noggrant dialyserade soler, kan den fortfarande inte vara lika med noll. Således kan den intermicellära vätska innehåller, åtminstone i mycket låg koncentration, samma elektrolyter som utgör den aktiva delen av mycelet, det är aldrig rent VATTEN Stabilitetsfaktorer K. Mikroskop. suspensioner, till exempel en suspension av röda blodkroppar i blodet sätter sig i en betydande hastighet. Men när storleken på partiklarna minskar, minskar hastigheten på deras fall snabbt. För partiklar av kolloidal storlek är den försumbar, och lösningen kan behålla b. eller m. enhetlig fördelning. Detta underlättas också av Brownsk rörelse, som blandar submikroskopiska partiklar på samma sätt som molekylär rörelse blandar molekylerna i en sann lösning. Ett antal påverkan kan emellertid orsaka extremt snabb, nästan omedelbar förlust av kalcium från lösning. Deras effekt kokar ner till det faktum att de orsakar agglutination av kolloidala partiklar, och kombinerar dem till större aggregat. Det oundvikliga resultatet av en sådan förstoring av suspenderade partiklar är deras snabba sedimentering. Därför bibehåller alla faktorer som förhindrar kombinationen av kolloidala partiklar stabiliteten hos den kolloidala lösningen. En sådan stabiliserande faktor är i första hand en elektrisk laddning. Elektrostatiska repulsionskrafter förhindrar lika laddade partiklar från att förenas. Ett antal studier har visat att gränspotentialen för kolloidala partiklar bör falla under en känd gräns. n. kritisk potential för att möjliggöra koagulering K. När laddningen sjunker under detta kritiska värde kan partiklar i Brownsk rörelse kombineras med varandra vid kollision. Men till en början leder uppenbarligen bara en liten andel av kollisioner (de mest kraftfulla eller centrala effekterna) till anslutning. Med en ytterligare minskning av gränspotentialen ökar denna procentsats (och därmed koagulationshastigheten) snabbt och närmar sig en konstant gräns. Det senare uppnås när varje kollision av kolloidala partiklar slutar i deras anslutning. På grund av denna stabiliserande inverkan av den elektriska laddningen har förändringar i dess tecken eller storlek ett avgörande inflytande på många kolloidala processer. Som nämnts ovan representerar elektrolyten som adsorberas av den kolloidala partikeln den aktiva delen av micellen, vilket ger den elektrisk energi. laddning och hållbarheten som avgör den. Om K. genom långvarig dialys befrias från den stabiliserande elektrolyten, blir den extremt instabil och koagulerar ofta spontant. Det är ännu lättare att orsaka koagulering genom att tillsätta en elektrolyt, från vilken K. adsorberar en motsatt laddad jon och neutraliserar sin egen elektriska energi. avgift. Fällningen som har bildats kan återföras till lösning om den utsätts för en elektrolyt, vars ena joner är starkt adsorberad och åter laddar de kolloidala partiklarna. En liknande effekt kan ofta produceras även av samma elektrolyt som orsakade utfällningen. De första delarna av den neutraliserar laddningen av den kolloidala partikeln och har därför en koagulerande effekt; efterföljande orsakar uppkomsten av en ny laddning (av motsatt tecken) och som ett resultat upplöses. Denna upplösning av den kolloidala fällningen genom att behandla den med en stabiliserande elektrolyt kallas "peptisering". Peptisering är en av de viktigaste dispersionsmetoderna för framställning av kolloidala lösningar - Medan för stabilisering av hydrofob (eller lyofob) K. är den elektriska laddningen av avgörande betydelse, för hydrofil K. tillkommer en annan, inte mindre viktig faktor till påverkan av åtalet. Denna faktor är själva hydrofiliciteten hos lösningen, affiniteten mellan lösningen och lösningsmedlet, dvs samma faktor som bestämmer stabiliteten hos verkliga lösningar. För att fälla ut hydrofila kolloider, till vilka de flesta biokolloider hör, är det nödvändigt att eliminera båda stabilitetsfaktorerna - hydrofilicitet och laddning. Hydrofiliciteten hos proteinlösningar kan elimineras både genom reversibelt avlägsnande av vatten (till exempel genom inverkan av alkohol) och som ett resultat av irreversibla kemiska reaktioner. ändringar (se denaturering). I båda fallen utförs då avsättning med elektrolyter på samma sätt som vid hydrofoba föreningar.Jonernas inverkan på föreningars hydrofilicitet är särskilt uttalad i den s.k. Chamberlains led(centimeter.). För den stabiliserande effekten av vissa kolloider på lösningar av andra kolloider, se Skyddsåtgärd. Biologisk betydelse av eK Det måste sägas att även om de grundläggande principerna för studiet av strukturen hos kolloidala system nu är fast etablerade, är mekanismen för de viktigaste kolloidala processerna fortfarande mycket kontroversiell. Förhållandet mellan kolloidal kemi och allmän kemi, rollen av adsorption och kemi, betydelsen av kapillärkrafter och Donne-principen - alla dessa frågor fortsätter att vara föremål för inte bara experimentell forskning, utan också hård teoretisk debatt. Den snabba utvecklingen av den kolloidala kemin, som på kort tid förvandlades till en självständig omfattande vetenskaplig disciplin, förklaras i kap. bild. det intresse det representerar för biol. Sci. En levande organism består av kolloidala ämnen, och studiet av livets kolloidala substrat utgör en nödvändig grund för att förstå livsfenomen. Research Physiol. handlingar joner(se), liksom de flesta andra fiziol. medel, visar att det helt sammanfaller med påverkan av samma influenser på biokolloider. Detta avgör det enorma intresse som kemin får för att förstå de processer som sker i en levande organism. Många komplexa biol. problem kan studeras med enkla kolloidala modeller, och det är inte förvånande att ett antal biologer inte bara använde resultaten från kolloidal kemi i sitt arbete, utan tog en aktiv del i utvecklingen av denna vetenskap. Belyst.: Alexander D., Colloid Chemistry, Leningrad, 1926; Andreev II., Introduktion till kolloidal kemi, Moskva, 1924; B e i l och V., Kolloidalt tillstånd i medicin och fysiologi, M.-L., 1925; Handovsky H., Grundläggande begrepp i kolloidal kemi, Berlin, 1925; G a t h e k E., Introduktion till kolloidernas fysik och kemi, M.-L., 1927; Duclos J., Colloids, M., 1924; Joël E. (.Toyo1E.), Klinisk kolloidal kemi, Berlin, 1923; Kurbatov V., Kemi av kolloider och geléer, L., 1925; Mikh ae-l och med L., Verkstad om fysikalisk kemi, L., 1925; Naumov V., Colloid Chemistry, Leningrad, 1926; Ostwald V., En kort praktisk guide till kolloidkemi, L., 1925; Pauli V., Proteins and colloids, M.-L., 1928; Peskov N., Kolloider, Ivanovo-Voznesensk, 1925; P e sh l V., Introduktion till kolloidal kemi, Odessa, 1912; Przheborov-s k and y Ya., Introduktion till fysikalisk och kolloidkemi, M.-L., 1928; Svedberg T., Bildning av kolloider, Leningrad, 1927; S h a d e G., Fysikalisk kemi i internmedicin, Leningrad, 193 0 (tyskt förlag-Dresden-Lpz., 1923); Alexander J., Kolloidkemi, v. I-teori a. metoder, v. II-Biologi a. medicin, N.Y., 1926-28; Bechhold H., Die Colloid in Biologie und Medizin, Dresden-Lpz., 1929; Freundlich H., Kapillarchemie, Dresden, 1923; aka, Kolloidchemie u. Biologie, Dresden-Lpz., 1924 (ryska förlaget - Leningrad, 1925); om n e, Grundzuge der Kolloidlehre, Lpz., 1924; aka, Fortschritte der Kolloidchemie, Dresden-Lpz., 1927; H e i 1 b r u n n L., The colloid chemistry of protoplasm, Berlin, 1928; Kolloidforschungen i Einzeldarstellungen, hrsg. v. R. Zsigmondy, Lpz., sedan 1926; Lepeschkin W., Kolloidchemie des Protoplasmas, V., 1924; L i e s e-gang R., Biologische Kolloidchemie, Dresden-Lpz., 1928; Loeb J., Protein and the theory of colloidal behavior, N. Y., 1922; Ostwald Wo., Grundriss der Kolloidchemie, Dresden-Lpz., 1909; Pauli W.u. V a 1 k 6 E., Elektrochemie der Kolloide, V., 1929; Svedberg Th., Methoden zurHerstellungkolloider LOsungen, Dresden, 1909; Zsigmondy R., Kolloidchemie, T. 1-2, Lpz., 1925-27 (lit.). Periodisk publikation. - Kolloid-Zeitschrift, Dresden-Lpz., från 1906 (till 1913 - under namnet Zeitschrift f. Chemie u. Industrie der Kolloide; från 1910 ger den tillägget - Kolloidchemische Beihefte). D. Rubinstein.

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Postat på http://www.allbest.ru/

Stadens statliga budgetutbildningsinstitution

Gymnastiksal nr 1518

Egenskaper och tillämpningar av kolloidala system

Kompletterad av: Nazarova D.V.

Elev i årskurs 9-1

Vetenskaplig rådgivare:

lärare Belousova M.N.

Moskva - 2014

Introduktion

1. Typer av kolloidala lösningar

1.1 Metoder för att erhålla

1.2 Grundläggande egenskaper hos kolloider

1.3 Reningsmetoder: a) dialys b) ultrafiltrering

1.4 Tillämpning

2. Praktisk del

Slutsats

Litteratur

Ansökningar

Introduktion

Rena ämnen är mycket sällsynta i naturen. Kolloidala system intar en mellanposition mellan grova system och verkliga lösningar. De är utbredda i naturen.

Kolloidernas globala roll i naturvetenskapen ligger i det faktum att de är huvudkomponenterna i sådana biologiska formationer som levande organismer. Hela vår kropp består av kolloidala system. Det finns en hel vetenskap - kolloidal kemi. Frågan dök upp omedelbart framför mig: varför föredrar naturen det kolloidala tillståndet?

I detta avseende uppstår följande mål och mål:

Syfte med arbetet: att ta reda på vad kolloidala system är och vilka egenskaper de har.

Mål: 1. Genomföra experimentella experiment för att studera egenskaperna hos kolloidala lösningar.

2. Svara på frågan: varför föredrar naturen det kolloidala tillståndet.

1. Typerkolloidala lösningar

Termen "kolloid" introducerades 1861 av den engelske kemisten Thomas Graham. I sina experiment märkte han att lösningar av gelatin, stärkelse och andra limliknande ämnen skilde sig mycket i ett antal egenskaper från lösningar av oorganiska salter och syror. Namnet kommer från det grekiska prefixet "kolo" - lim. Det är korrekt att inte tala om kolloidala ämnen, utan om kolloidala system. Denna term introducerades av den ryska forskaren P.P. Weimarn 1908. En mängd olika kolloidala system kan ses på bilderna.

Partiklar av kolloidal storlek kan ha olika inre strukturer. Det finns flera huvudtyper av kolloidala system:

1) rök är ett stabilt dispergerat system som består av små fasta partiklar suspenderade i gaser. Rök är en aerosol med fasta partiklar som sträcker sig från 10?7 till 10?5 m. Till skillnad från damm, ett mer grovt dispergerat system, lägger sig rökpartiklar praktiskt taget inte under påverkan av gravitationen

2) aerosol - ett dispergerat system som består av små partiklar suspenderade i en gasformig miljö, vanligtvis i luften. Aerosoler, vars dispergerade fas består av vätskedroppar, kallas dimmor, och när det gäller fasta partiklar, om de inte fälls ut, talar de om ångor (fritt spridda aerosoler) eller damm (grovt spridda aerosoler).

3) emulsion - ett dispergerat system som består av mikroskopiska droppar av vätska (dispergerad fas) fördelade i en annan vätska. Den vanligaste representanten för denna typ av kolloidala system är mjölk.

4) skum - dispergerade system med en gasdispergerad fas och ett flytande eller fast dispersionsmedium.

5) gel - system som består av högmolekylära och lågmolekylära ämnen. På grund av närvaron av ett tredimensionellt polymerramverk (mesh) har geler några av de mekaniska egenskaperna hos fasta ämnen (brist på fluiditet, förmåga att behålla form, styrka och förmåga att deformeras (plasticitet och elasticitet).

6) suspension är ett grovt dispergerat system med en fast dispergerad fas och ett flytande dispersionsmedium.

Här är några exempel på kolloidala system (Fig. 1-8).

1. 1 Mottagandekolloider

När det gäller graden av spridning intar kolloidala system en mellanposition mellan molekylära och grovt dispergerade system. Detta bestämmer två möjliga sätt att få dem:

1) Dispersionsmetoder

2) Kondensationsmetoder.

Spridningsmetoder:

Dispersionsmetoder är baserade på krossning av fasta ämnen till partiklar av kolloidal storlek och därmed bildandet av kolloidala lösningar. Dispergeringsprocessen utförs med hjälp av olika metoder: mekanisk malning av ämnet i den så kallade. kolloidkvarnar, ljusbågssprutning av metaller, krossning av ämnen med hjälp av ultraljud.

Kondensationsmetoder:

Ett ämne som är i ett molekylärt dispergerat tillstånd kan omvandlas till ett kolloidalt tillstånd genom att ersätta ett lösningsmedel med ett annat - det sk. lösningsmedelsersättningsmetod. Ett exempel är framställningen av kolofoniumsol, som är olöslig i vatten, men mycket löslig i etanol. När en alkoholhaltig lösning av kolofonium gradvis tillsätts vatten, minskar lösligheten av kolofonium kraftigt, vilket resulterar i bildandet av en kolloidal lösning av kolofonium i vatten. Svavelhydrosol kan framställas på liknande sätt.

1. 2 Grundläggande egenskaperTillalloider

Huvuddragen hos kolloidala partiklar är deras lilla storlek från 1 till 100 nm.

Kolloidala partiklar stör inte ljusets passage.

Partiklar av kolloidala system fälls inte ut på grund av Brownsk rörelse.

I transparenta kolloider observeras spridning av en ljusstråle (Tyndall-effekt).

Dispergerade partiklar fälls inte ut

1. 3 Metoderkolloidrening

Det finns tre huvudsakliga metoder för att rena kolloider.

1) Dialys. Den enklaste anordningen för dialys - en dialysator - är en påse med ett semipermeabelt membran (kollodion) i vilken den dialyserade vätskan placeras. Påsen sänks ner i ett kärl med ett lösningsmedel (vatten). Genom att byta lösningsmedel kan du uppnå nästan fullständig rening från oönskade föroreningar. Dialysfrekvensen är vanligtvis extremt låg. De påskyndar dialysprocessen genom att öka membranytan och temperaturen, och kontinuerligt byta lösningsmedlet. Materialet som passerar genom membranet kallas dialysat.

2) Ultrafiltrering - filtrering av kolloidala lösningar genom ett semipermeabelt membran som låter ett dispersionsmedium med föroreningar passera och håller kvar partiklar från den dispergerade fasen eller makromolekylerna. För att påskynda ultrafiltreringsprocessen utförs den med en tryckskillnad på båda sidor av membranet: under vakuum eller högt tryck.

Ultrafiltrering är inget annat än dialys som utförs under tryck.

1. 4 Ansökan

Kolloidala system är utbredda i naturen: jord, lera, naturliga vatten, många mineraler, ädelstenar. Biologiska vätskor: blod, plasma, lymfa, cerebrospinalvätska, kärnjuice, cytoplasma. Ur kemisk synvinkel är kroppen som helhet en samling av många kolloidala system. Sammansättningen av alla levande organismer inkluderar fasta, flytande och gasformiga ämnen som står i ett komplext förhållande till miljön. Cellernas cytoplasma har egenskaper som är karakteristiska för både flytande och gelatinösa ämnen.

Kolloidala system är av stor betydelse inte bara för biologi, utan också för medicin, kosmetologi och livsmedelsindustrin.

Kolloidernas egenskaper måste beaktas när du använder dem, till exempel fenomenet syneres (spontan minskning av gelens volym, åtföljd av separation av vätska) bestämmer hållbarheten för livsmedel, medicinska och kosmetiska ämnen: geler , salvor, marmelad, gelékött, gelé. För varmblodiga djur är biologisk syneres, som åtföljer blodkoagulering, mycket viktig. Under påverkan av faktorer förvandlas lösligt blodproteinfibrinogen till olösligt fibrin, vars koagel täpper till såret. Om denna process är svår, pratar de om möjligheten att en person blir sjuk med hemofili.

Metoder för att rena kolloider används också av människor, till exempel principen om kompensatorisk dialys (principen för metoden är att i dialysatorn, istället för ett rent lösningsmedel, används lösningar av bestämda lågmolekylära ämnen av olika koncentrationer.) användes för att skapa en anordning som kallas "konstgjord njure". Med dess hjälp kan du rena patientens blod från olika metaboliska produkter, tillfälligt ersätta funktionen hos en sjuk njure vid sådana indikationer som akut njursvikt, till exempel som ett resultat av förgiftning.

Kolloidkemi spelar en stor roll i utvecklingen av effektiva metoder för miljöskydd. Ett av huvudproblemen inom detta område är vattenrening från olika föroreningar. Ett typiskt exempel är förorening av reservoarer och floder med proteinämnen som finns i avloppsvatten från livsmedelsindustriföretag.

Särskilt effektiv rengöring uppnås med skum som har vissa kolloidala kemiska egenskaper. Ett annat exempel är föroreningen av vattenytan med olja vid tankfartygsolyckor. En oljeflaska kan spridas över mycket långa avstånd från olycksplatsen. Lagarna för kolloidal kemi och ytfenomen tillåter oss att rekommendera möjliga metoder för att blockera spridningen av olja och dess insamling.

kolloidal biologisk medicin kosmetologi

2. Praktisk del

Under mitt arbete utförde jag följande experiment:

1. Förberedelse av kolloidala system.

A) KMnO2+Na2S2O3=

B) AgN03 + KI = AgI + KNO3

2. Beskrivning av arbetet

3. Tyndall-effekt

I våra experiment använde vi genomskinliga behållare - glascylindrar, bägare och en lampa som producerar en riktad ljusstråle (ficklampa).

Slutsats

Som ett resultat av att studera litteraturen och genomföra praktiska experiment kan jag anta att naturen ger företräde åt det kolloidala tillståndet eftersom:

Ett ämne i kolloidalt tillstånd har en stor gränsyta mellan faserna. Och detta främjar bättre ämnesomsättning.

Biologisk syneres (spontan minskning av gelvolymen åtföljd av vätskeseparation) spelar en viktig roll i processen för blodkoagulering.

Fenomenet koagulering (klibbar ihop av kolloidala partiklar) när syra-basmiljön förändras är grunden för matsmältningen.

Hela naturen - djur- och växtorganismer, hydrosfären och atmosfären, jordskorpan och underjorden - är en komplex samling av många olika och olika typer av grova och kolloidalt spridda system. Det spridda tillståndet är ganska universellt och under lämpliga förhållanden kan vilken kropp som helst gå in i det.

I den praktiska delen genomförde vi experiment för att bekanta oss med Tyndall-effekten

Kolloider rika på bindvävsproteiner (aminosyror prolin och glycin) utgör hud, muskler, naglar, hår, blodkärl, lungor, hela mag-tarmkanalen och mycket mer, utan vilket livet i sig är otänkbart.

Användningen av kolloider används alltmer i medicinsk praxis.

Från användningen av enkla kolloidala soler för lokal läkande terapi och användningen av aluminium- och magnesiumsalter för att minska surheten i magen, till användningen av aluminiumhydroxid som stabilisator och bärare av medicinska substanser.

Kunskap om kolloidal kemi är nödvändig och efterfrågad i vår tid, vilket bekräftas i mina ord.

Litteratur

1. Sade G., Fysikalisk kemi i internmedicin, L., 1930

2. Pasynsky A.G., Colloid chemistry, 3:e upplagan, M., 1968

3. G.E. Rudzitis. Kemi årskurs 11. M., utbildning, 2009

4. L.M. Pustovalova, I.E. Nikanorova. Kemi, Knorus.

5. Fysisk kolloidkemi. Lärobok för högre skola. M., utbildning, 1988

6. Webbplats med kolloidformler

Ansökan

Exempelkolloidalsystem

Ris. 1. Mat

Ris. 2. Olja

Ris. 3. Kolloidalt silver

Ris. 4. Rakgeler

Ris. 5. Dimma

Ris. 6. Slipa diamant

Ris. 7. Blod

Blod är ett typiskt exempel på kroppsvävnad, där vissa kolloider finns inuti andra. V.A. Isaev definierar blod som ett dispergerat system där de bildade elementen - erytrocyter, blodplättar, leukocyter är fasen och plasma är det dispergerade mediet.

Postat på Allbest.ru

...

Liknande dokument

Kolloidal kemi som en vetenskap som studerar de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos heterogena, starkt dispergerade system och högmolekylära föreningar. Produktion och metoder för rening av kolloidala lösningar. Applicering av geler inom livsmedelsindustrin, kosmetika och medicin.

presentation, tillagd 2015-01-26


Klassificering av spridningssystem. Huvudfaktorer för stabilitet hos kolloidala lösningar. Metoder för deras framställning (dispergering, kondensation) och rening (dialys, ultrafiltrering). Micellär teori om strukturen hos kolloidala partiklar. Koagulering med elektrolytblandningar.

presentation, tillagd 2013-11-28


Kärnan och definierande egenskaper hos kolloidala system. Grundläggande egenskaper och struktur för lösningar av denna typ. Tyndall-effektens egenskaper. Skillnader mellan hydrosoler och organosoler. Metoder för bildande av kolloidala system, specifika egenskaper, tillämpningsområde.

presentation, tillagd 2014-05-22


Metoder för framställning av kolloidala system; faktorer som påverkar hastigheten i enskilda steg i processen, koaguleringsregler. Den astabiliserande effekten av föroreningar med låg molekylvikt i kolloidala lösningar, metoder för att avlägsna dem: dialys, elektrodialys och ultrafiltrering.

presentation, tillagd 2013-09-17


Konceptet med ett kolloidalt system. Kolloidal kemi. Utveckling av idéer om kolloidala system, deras typer och egenskaper. Lyofobiska sols. Lyofila kolloider och användningsområden för kolloider. Kolloid-kemisk fysiologi hos människor, celler och vävnader i kroppen.

abstrakt, tillagt 2008-06-28


Chitosan: struktur, fysikalisk-kemiska egenskaper, malning, lagring och produktion. Tillämpning inom medicin, analytisk kemi, pappers- och livsmedelsindustri, kosmetologi. Egenskaper för den kemiska sammansättningen av skalet, organoleptiska egenskaper.

praktiskt arbete, tillagt 2009-02-17


Den första praktiska informationen om kolloider. Egenskaper hos heterogena blandningar. Förhållandet mellan ytan av en kolloidal partikel och volymen av en kolloidal partikel. Det speciella med dispergera system. Funktioner hos kolloidala lösningar. Klassificering av spridningssystem.

presentation, tillagd 2015-08-17


Funktioner för att erhålla kolloidala system. Teoretisk analys av processerna för bildning av kvartsglas med sol-gel-metoden. Framställning av sol-kolloidala system med "hybrid"-metoden. Egenskaper för egenskaperna hos kvantglas aktiverade av europiumjoner.

kursarbete, tillagd 2010-02-14


Konceptet och kemiska sammansättningen av agar-agar, metoder och metoder för dess framställning, deras jämförande egenskaper, huvudstadier, bedömning av fördelar och nackdelar. Egenskaper och anvisningar för användning av agar-agar och agaros inom områdena industri och medicin.

abstrakt, tillagt 2014-06-10


Bensoesyra C6H5COOH är den enklaste monobasiska karboxylsyran i den aromatiska serien: historia; fysikaliska egenskaper och produktionsmetoder; laboratoriesyntes; tillämpning inom kalorimetri, livsmedelsindustri, medicin; påverka hälsan.