Диализ — самый важный из них. В два сосуда разделённых полупроницаемой мембраной коллодий, целлофан, пергамент, полихлорвинил, полиэтилен помещают очищаемый коллоидный раствор и чистый растворитель. За счет диффузии все ионы из коллоидного раствора, способные пройти через отверстия мембраны, будут переходить в растворитель, а более крупные коллоидные частицы останутся в растворе. Скорость можно увеличить за счёт температуры, но очень незначительно. Но скорость можно увеличить за счёт направленного движения ионов в электрическом поле. Диализатор оборудован дополнительной камерой с электродами постоянное напряжение. Время диализа составит несколько часов или даже минут. Электродиализ широко применяется в биохимии, фармации, медицине, при очистке воды и производстве продуктов питания. Часто используют и еще одну разновидность диализа — компенсационный. Сущность метода компенсационного диализа состоит в том, что дисперсная система омывается не чистым растворителем, а растворами с различной концентрацией определенного вещества или веществ. На этом виде диализа основана работа искусственной почки гемодиализ. Искусственную почку используют для освобождения крови от продуктов обмена, коррекции электролитно-водного и кислотно-щелочного балансов при острой и хронической почечной недостаточности, а также для выведения токсических веществ при отравлениях и избытка воды при отёках. Одной из самых перспективных областей применения диализа является пролонгация действия лекарственных препаратов. Срок действия контролируемого выделения находится в интервале от 2-х дней до нескольких лет, обеспечивая равномерное поступление препарата. Обычный способ применения лекарств — инъекции или в виде таблеток — резко увеличивает их концентрацию в организме, что может вызвать нежелательные побочные эффекты. Поэтому применяют лекарства, покрытые мембранным слоем. Через короткое время после приема скорость поступления лекарства в организм становится постоянной и может быть задана толщиной мембраны, которая покрывает таблетку. Этот метод называют иногда сухим диализом, в том смысле, что с другой стороны мембраны нет растворителя. Размер отверстий у таких мембран лежит в пределах 10 -9 — 19 В промышленности ультрафильтрацией чистят сточные воды, отделяют продукты микробиологического синтеза, концентрируют биологически активные вещества. В последнее время ультрафильтрацию применяют для очистки крови от токсинов и выведения избытка жидкости из организма. Ультрацентрифугирование - метод разделения и исследования частиц размером менее нм в поле центробежных сил, то есть при быстром движении по окружности. Он позволяет разделять смеси частиц на фракции или индивидуальные компоненты, находить их молекулярную массу и др. Осуществляется с помощью ультрацентрифуг. Различают так называемое аналитическое центрифугирование применяется при анализе растворов , исследуемые объемы - от 0,01 до 2 мл при массе частиц от нескольких мкг до мг; и препаративное центрифугирование используют для выделения компонентов из сложных смесей , объем жидкости и масса исследуемого образца м. Центробежные ускорения в ультрацентрифугах достигают g. Первая аналитическая ультрацентрифуга была создана Т. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем принципиально не отличаются от свойств истинных растворов. Для них тоже свойственны диффузия, осмос и т. Диффузия — так как коллоидные частицы по размерам и массе значительно больше молекул и ионов, то скорость их теплового движения меньше, следовательно, скорость диффузии тоже во много раз меньше. На 1 см коллоидная частица продвигается за сутки, иногда - недели; в истинных растворах — за часы. Но концентрация частиц в коллоидных растворах маленькая даже при высокой массовой доле растворенного вещества, поэтому осмотическое давление в коллоидных растворах низкое. Не удивительно, что такое осмотическое давление трудно обнаружить. На осмотическое давление биополимеров существенно влияет температура и рН раствора. Влияние рН связано с изменением соотношения между положительно и отрицательно заряженными группами. В изоэлектрической точке ИЭТ осмотическое давление будет минимальным, при смещении рН в кислую или щелочную сторону от ИЭТ оно будет увеличиваться. Даже в случаях, когда в кровь поступает значительное количество воды или соли, осмотическое давление не претерпевает существенных изменений. Если же в крови повышается концентрация солей, то в сосудистое русло переходит вода из тканевой жидкости, а почки начинают усиленно выводить соли. Продукты переваривания белков, жиров и углеводов, всасывающиеся в кровь и лимфу, а также низкомолекулярные продукты клеточного метаболизма могут изменять осмотическое давление в небольших пределах. Хотя концентрация белков в плазме довольно велика, общее количество молекул из-за их большой молекулярной массы относительно мало. Онкотическое давление играет важную роль в регуляции водного обмена. Белки хорошо гидратируются и удерживают воду в кровяном русле. Чем больше величина онкотического давления, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани и наоборот. Онкотическое давление влияет на образование тканевой жидкости, лимфы, мочи и всасывание воды в кишечнике. Поэтому кровезамещающие растворы должны содержать в своем составе биополимеры, способные удерживать воду. При снижении концентрации белка в плазме развиваются отеки, так как вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани. Седиментация — так как на маленькие частицы действует не только диффузия, но и гравитационное поле, под действием силы тяжести частицы с достаточной массой могут оседать седиментировать. Скорость оседания частиц зависит от их массы при прочих равных условиях. Кровь представляет собой суспензию, или взвесь, так как форменные элементы ее находятся в плазме во взвешенном состоянии. При этом эритроциты, склеиваясь друг с другом, образуют так называемые монетные столбики. Если кровь поместить в пробирку, предварительно добавив в нее вещества, препятствующие свертыванию, то через некоторое время можно увидеть, что кровь разделилась на два слоя: Особые свойства коллоидных систем. Для коллоидных систем характерным оптическим свойством является рассеивание света и этим они существенно отличаются от свойств истинных растворов. Явление рассеивания света опалесценции обнаружено Фарадеем и Тиндалем Они наблюдали образование светящегося конуса при пропускании луча света через коллоидный раствор при боковом освещении. Согласно теории светорассеяния Релея, при прохождении световой волны через коллоидные системы электромагнитное поле вызывает поляризацию дисперсных частиц. Возникающие диполи являются источниками нового излучения. I o —интенсивность падающего света, V- объем частиц, K- отношение показателей преломления дисперсной фазы и дисперсной среды, - концентрация дисперсной фазы - длина волны. Поэтому для систем с неокрашенным веществом дисперсной фазы при боковом освещении характерна голубая опалесценция. Этим объясняется голубой цвет горящего газа, табачного дыма, неба, снятого молока. Наоборот, в проходящем свете мы наблюдаем красные оттенки, связанные с потерей синей части спектра. Именно потому красный цвет выбран как сигнал опасности — он не рассеивается и поэтому далеко виден. Коллоидные растворы также могут поглощать определенную часть спектра. Например, высокодисперсные золи золота поглощают зеленую часть спектра и окрашены в красный цвет. С увеличением размера частиц окраска раствора смещается в холодную область. С явлениями поглощения и рассеяния света связана окраска ряда минералов, драгоценных камней и самоцветов аметист, сапфир, рубин. Нефелометрия — метод анализа коллоидных растворов основанный на явлении светорассеяния. Приборы, предназначенные для определения концентрации и размера частиц по уравнению Релея , называются нефелометры. Обычно в этих приборах сравнивают интенсивность света, проходящего через стандартный и исследуемый растворы. Ультрамикроскопия — метод анализа коллоидных систем с помощью ультрамикроскопа. В обычном микроскопе коллоидные частицы невидимы. Но если осветить коллоидные системы боковым светом на темном фоне, то можно увидеть светящиеся точки, так как каждая частица становиться источником рассеянного света. Прибор, позволяющий видеть коллоидные частицы на темном фоне при боковом освещении, называется ультрамикроскоп. Видны частицы размером до нескольких нм. Такой микроскоп был сконструирован в г Зидентопфом и Зигмонди. Именно с его помощью подтвердили теорию броуновского движения и определили число Авогадро. Но надо понимать, что мы видим не сами частицы, а отсветы от них на экране. Поэтому можно определить концентрацию частиц, но нельзя определить их размеры или форму. Электрокинетические явления в коллоидных системах — это группа свойств, которые отражают связь, существующую между движением частиц дисперсной системы относительно друг друга и электрическими свойствами границы раздела двух фаз. Различают четыре вида электрокинетических явлений: Электроосмос — это перемещение жидкой фазы относительно неподвижной твердой фазы под действием электрического тока г, МГУ, Рейсе. При пропускании постоянного тока через U-образную трубку, заполненную кварцевым песком и водой, в колене с отрицательным электродом катодом вода поднималась выше, а в другом опускалась. Электрофорез — перемещение твердой фазы относительно неподвижной жидкой фазы под действием электрического тока. При пропускании постоянного тока В через прибор, состоящий из двух наполненных водой стеклянных трубок, погруженных в мокрую глину, Рейсе обнаружил, что частицы глины, отрываются от поверхности глины и двигаются вверх против силы тяжести! Потенциал течения — явление обратное электроосмосу. Квинке в г обнаружил, что при фильтрации воды через пористую мембрану возникает разность потенциалов между двумя ее сторонами. Квинке предположил, что поверхность твердого тела заряжается одним знаком, а прилегающий слой жидкости - другим. В дальнейшем эта идея привела к открытию удивительного явления на поверхности раздела фаз - двойного электрического слоя. Потенциал оседания — явление обратное электрофорезу. В высокий цилиндр с водой сыпали кварцевый песок. При оседании частиц кварца в воде регистрировалась разность потенциалов между электродами, расположенными на разной высоте. Согласно современным представлениям, на поверхности любого тела в результате протекания ОРВ, процессов диссоциации, избирательной ионной адсорбции и т. ДЭС состоит из двух частей: Плотный слой составляют потенциалопределяющие ионы, прочно связанные с твердой поверхностью и часть противоионов, притянутая благодаря электростатическому притяжению и силам специфической адсорбции. Этот внутренняя часть ДЭС называется адсорбционным слоем. Сумма зарядов потенциалопределяющих ионов и протиоионов в адсорбционном слое не равна нулю, противоионов обычно меньше. Некоторое количество противоионов, недостающее для компенсации зарядов потенциалопределяющих ионов, располагается во внешнем, диффузном слое. Диффузный слой образован противоионами, которые притянулись к поверхности из раствора, благодаря электростатическому взаимодействию, но с поверхность связаны очень слабо. При движении частиц происходит разрыв между адсорбционным слоем прочно закрепленным на поверхности частицы и диффузным слоем ионами находящимися в слое раствора. У нас появляется направленное движение заряженных частиц — электрический ток. И наоборот,в электрическом поле гранулы твердая фаза двигаются в одну сторону, а противоионы диффузного слоя жидкая фаза — в другую, то есть происходит движение фаз коллоидных систем. Если к раствору иодида калия то есть он в избытке добавлять по каплям раствор нитрата серебра, то осадок иодида серебра не выпадает; в растворе мало ионов серебра, нужных для роста кристалла. И соединяться маленькие кристаллы тоже не будут, потому что на них есть одинаковый заряд. Заряд гранулы определяет величину и заряд дзета - потенциала электро-кинетического потенциала на поверхности коллоидной частицы. В биосистемах ДЭС может возникать тоже за счет избирательной адсорбции или ионизации поверхностных функциональных групп. Адсорбция происходит в основном на полисахаридах, липидах, холестерине, а на белках ДЭС возникает обычно вследствие диссоциации карбоксильной и амминогруппы. Известно, что аминокислоты в зависимости от рН среды существуют в растворах в виде нейтральных би-ионов, катионной либо анионной формы белка. Это может произойти при повышенииконцентрации противоионов в растворе. Чем больше - потенциал, тем более устойчивой является КС, так как наличие заряда препятствует слипанию частиц. Величину - потенциала нельзя измерить, его можно рассчитать по уравнению Гельгольца- Смолуховского:. Через семьдесят лет, после того как Рейсе открыл электрокинетические явления еще в 19 веке , электроосмос был применен на практике для сушки торфа, а затем и для сушки древесины. С х годов 20 века электроосмос используют для сушки и укрепления грунтов при постройке зданий, для борьбы с оползнями при строительстве плотин, для понижения уровня грунтовых вод, для ремонта железнодорожного полотна и осушки зданий после наводнений. В земной коре через грунты и горные породы текут подземные воды, а им сопутствуют так называемые потенциалы течения, которыми пользуются геофизики для поиска полезных ископаемых, картографии подземных вод и отыскания путей просачивания воды через плотины. Потенциалы течения возникают при транспортировке жидкого топлива, при заполнении резервуаров, цистерн, нефтеналивных судов, бензобаков самолетов. Когда по трубам течет топливо, на концах трубопроводов возникают достаточно высокие разности потенциалов, из-за которых на нефтеналивных судах случались грандиозные пожары. Есть еще потенциалы оседания это тоже течение, то есть движение капелек воды в облаках - причина грозовых разрядов в атмосфере. Широко пользуются Электрокинетическими свойствами коллоидных систем медицина. Когда кровь течет через капилляры кровеносной системы, возникают потенциалы течения, являющиеся одним из источников биопотенциалов. Установлено, к примеру, что один из пиков электрокардиограммы обусловлен возникновением потенциалов течения крови в коронарных сосудах сердца. Эти потенциалы измеряют в кардиологических клиниках и лабораториях. Электрофорез используют как метод определения и разделения белков и др. Скорость движения коллоидных частиц в электрическом поле зависит от их заряда и массы, поэтому они постепенно разделяются, отходя к различным полюсам электрода. С помощью электрофореза можно получать лекарственные препараты и БАВ высокой степени чистоты. Электрофорез можно использовать и для анализа состава коллоидных систем. Электрофорез, как и хроматографию, можно выполнять на бумаге. Электрофореграммы белков плазмы крови для всех здоровых людей почти одинаковы. При патологии они приобретают характерный, причем специфический для каждого заболевания вид. Электрофорез широко используется для исследований химического состава тканей организма. Например, для анализа различных белков и липопротеинов в сыворотке крови, анализа состава белков в моче и т. Электрофорез очень часто используют и для терапевтических целей. Большее распространение в клинике терапевтической стоматологии получил электрофорез как один из методов обезболивания. Проблема устойчивости КС — одна из основных в коллоидной химии. Растворы ВМС и некоторые лиофильные коллоиды глины, мыла являются термодинамически устойчивыми, они образуются самопроизвольно. Но, тем не менее, такие системы могут существовать достаточно длительное время. Различают кинетическую и агрегативную устойчивость коллоидных систем. Под кинетической устойчивостью понимают способность дисперсной фазы находиться во взвешенном состоянии и не выпадать в осадок. Кинетически более устойчивы высокодисперсные системы, то есть чем меньше частица, тем быстрее она двигается, и тем меньше на нее действует сила тяжести. Поэтому гидрозоли кинетически более устойчивы, чем классические эмульсии и суспензии. На кинетическую устойчивость влияет также плотность и вязкость среды. В вязких жидкостях оседание даже крупных частиц происходит медленно. В газообразной среде плотность и вязкость очень малы, поэтому в газовых средах могут существовать системы только с очень маленькими частицами — аэрозоли. Агрегативная устойчивость — это способность системы сохранять определенную степень дисперсности, то есть способность не объединять маленькие частицы в более крупные. Агрегативная неустойчивость — это естественное свойство всех гетерогенных дисперсных систем, связанное с избытком поверхностной энергии и стремлением системы ее уменьшить за счет слияния частиц. Что способствует агрегативной устойчивости КС? Что может препятствовать слипанию частиц? Заряд появляется на частицах в результате избирательной ионной адсорбции. Это происходит обычно в водных растворах электролитов. Этот процесс приводит к уменьшению поверхностного натяжения и уменьшая общую энергию системы, делает ее более стабильной. Но это тоже происходит в основном в растворах. Это явление наблюдается в водных растворах, и только у лиофильных коллоидов, например, в растворах белков. II Методы теоретического уровня научного познания II. ЦЕЛИ ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ И ПРЕДМЕТ II. Цели, задачи, методы и предмет деятельности организации III. Методы экономической социологии IV. Концепция риска и методы его оценки V2: Государственный финансовый контроль, виды, формы и методы его реализации. А методы качественной оценки рисков А. Астрономия Биология География Другие языки Интернет Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Механика Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Транспорт Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника.
Приготовленный каким-либо способом коллоидный раствор может содержать, помимо электролитов, и другие вещества, например стабилизаторы, ВМВ и др. Внесение электролита при использовании пептизации осадков электролитами. Внесение ПАВ при пептизации ими. Образование побочных продуктов при получении коллоидных систем с помощью химических реакций. Диализ является простейшим методом очистки коллоидных систем. Периодически или постоянно меняя растворитель в диализаторе можно практически полностью удалить из коллоидного раствора примеси электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов. Недостатком метода является большая длительность процесса очистки недели, месяцы. Интенсификация процесса достигается увеличением поверхности, через которую идет диализ, непрерывной заменой растворителя и нагреванием, ускоряющем процесс. Процесс диализа обусловлен процессами осмоса и диффузии, что объясняет методы интенсификации процесса диализа. Электродиализ применяют для очистки коллоидных растворов, загрязненных электролитами. В случае необходимости очистки коллоидных растворов от низкомолекулярных неэлектролитов, процесс электродиализа малоэффективен. Преимуществом электродиализа перед обычным диализом является малое количество времени, необходимое для очистки минуты, часы. То есть, ультрафильтрация есть ничто иное, как диализ, проводимый под давлением. При ультрафильтрации достигают высокой степени очистки золя, периодически разбавляя последний водой. При разбавлении водой золь будет содержать меньше низкомолекулярных примесей, но одновременно и стабилизаторов. Предложено много приборов для проведения ультрафильтрации. Например, ультрафильтры Бехгольда получают путем нанесения на стенки пористого фарфорового сосуда разбавленного коллодия и последующего его высушивания. Компенсационный диализ и вивидиализ, значение методов очистки коллоидных систем в медицине. Компенсационный диализ и вивидиализ - методы, разработанные для исследования биологических жидкостей, представляющих собой коллоидные системы. Этот метод позволил выявить присутствие в крови глюкозы и мочевины в свободном состоянии. Таким методом было обнаружено, что в крови помимо глюкозы находятся свободные аминокислоты. О термодинамически равновесных двухфазных дисперсионных системах. Физическая и коллоидная химия - М:
https://gist.github.com/c1ac26b4d515fd55751b225eab504a52
https://gist.github.com/dced981d4cc095530ab6c4ecde6cb84c
https://gist.github.com/4a93480479e9858092165973d95f55a8