Теоретическое введение. Кафедра химии, физики и биологии

Кафедра химии, физики и биологии

Занятие № 15 по Химии.

Руководство для студентов.

Коллоидные системы

Значение темы: По заражению одного из основателей медицинской коллоидной химии. «Человек - это ходячий коллоид», т.к. система приобретает коллоидные свойства, когда хотя бы одно из 3-х измерений находится в области дисперсности 10-12-10-7 см. В организме это клеточные мембраны, нервные и мышечные волокна, гены, вирусы. Сложнейшей коллоидной системой является кровь, в которую входят золи фосфата кальция, холестерина, билирубина, уратов, жиров, фосфолипидов; газовые эмульсии O₂, N₂,CO₂; суспензии форменных элементов крови - эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов и др. Будущему врачу необходимо знать свойства коллоидных систем при освоении клинических дисциплин.

Цель занятия: Сформулировать знания о структуре и свойствах коллоидных систем. Приобрести практические навыки получения долей, составления формулы мицелл.

Задание для домашней подготовки к занятию:

I. Теоретические вопросы:

1. Что такое дисперсные системы? Какова их классификация?

2. Приведите определение понятия коллоидных растворов.

3. Перечислите методы получения и способы очистки коллоидных растворов.

4. Какими свойствами обладают коллоидные растворы? Как отличить коллоидный раствор от истинного?

5. Приведите схему строения коллоидных частиц.

6. Что такое кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем? От каких факторов зависит каждая из них?

7. Что такое коагуляция? Чем она отличается от седиментации? Какими способами можно вызвать коагуляцию»?

8. Каковы видимые признаки коагуляции и её продукт?

9. Что называется порогом коагуляции? Какова зависимость порога коагуляции от заряда коагулирующего иона?

10. От чего зависит коагулирующая способность электролита? Сформулируйте правило Шульце-Гарди.

11. В чем проявляется особенность коагуляции золей под действием смеси электролитов? Какое практическое значение имеет антагонизм ионов? Взаимная коагуляция?

12. Дайте понятие о явлениях пептизации и факторах её вызывающих. Что Вы знаете о защитных коллоидах?

13. Каковы электрокинетические явления в золях? Как эти явления используют в медицине? Что такое электрофорез и электроосмос?

II. Решите задачи:

1. К какому методу - дисперсионному или конденсационному – следует отнести образование тумана в природе? Какие факторы способствуют его возникновению?

2. Золь серы был получен путем добавления 5 мл раствора серы в спирте к 10 мл дист. Н₂О. Каким методом получен данный золь? Чем объясняется, что в проходящем свете золь обладает красновато-оранжевым оттенком, а в отраженном - голубым?

3. Золь кремниевой кислоты был получен при действии на силикат натрия соляной кислоты, причем соль была взята в избытке. Напишите формулу мицеллы золя.

4. Золь сульфата бария получен смешением равных объемов растворов нитрата бария и серной кислоты. Напишите формулу мицеллы золя и ответьте на вопрос: одинаковы ли исходные концентрации электролитов, если в электрическом поле гранула перемещается к аноду?

5. Пороги коагуляции электролитов (ммоль/л) для данного золя оказались равны:

для NaCl 51,0

для MgCl₂ 0,717

для AlCl₃ 0,093

Определите знак заряда золя?

6. Для очистки водопроводной воды от взвешенных частиц глины и песка добавляют небольшое количество золя гидроксида алюминия. Почему в этом случае наблюдается более быстрое оседание взвешенных частиц? Дайте обоснованный ответ.

7. Золи каких веществ: гидроксида железа (III), кремниевой кислоты, бромида серебра (положительный золь), йодида серебра (отрицательный золь) следует смешать, чтобы произошла взаимная коагуляция?

Литература.

1. Конспект лекций.

2. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа - 1975 - с.132-152, 175-187.

3. Захарченко В.Н. Коллоидная химия. М.: Высшая школа - 1974 - с.7-25, 111-128.

Лабораторная работа № 10 «Экспериментальная проверка правила Щульце-Гарди»

Цель работы

Проверить экспериментально, выполняется ли правило Шульце-Гарди для данного набора электролитов с заданной их концентрацией.

Теоретическое введение

Коллоидные растворы (золи) – это гетерогенные системы, обладающие большой свободной энергией поверхности, т.е. они термодинамически неустойчивы. Различают кинетическую и агрегативную устойчивость золей. Кинетическая устойчивость золей обеспечивается броуновским движением частиц дисперсной фазы, которое противодействует оседанию частиц под действием силы тяжести. Причиной агрегативной устойчивости золей является наличие у частиц одноименных зарядов и сольватных оболочек, которые препятствуют слипанию частиц.

Коагуляция золей – процесс объединения коллоидных частиц в более крупные агрегаты вследствие потери агрегативной устойчивости. Процесс коагуляции могут вызвать различные факторы: изменение температуры, механическое воздействие, облучение, добавление растворов электролитов. Наиболее изучена и имеет практическое наибольшее практическое значение коагуляция золей электролитами.

Сильные электролиты вызывают коагуляцию золей, при достижении (электролитов) концентрации их в растворе некоторого значения, называемого порогом коагуляции.

Порог коагуляции (С_к) – минимальное количество электролита (в молях), которое надо добавить к 1 л золя, чтобы вызвать начало коагуляции за определенный промежуток времени. Порог коагуляции рассчитывается по формуле:

Ск = [моль]

Коагулирующее действие электролитов подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагуляцию вызывают ионы с зарядом, противоположном заряду гранулы, а коагулирующая способность тем выше, чем выше заряд коагулирующего иона.

Таким образом, лучшим коагулятором является тот электролит, который имеет наименьший порог коагуляции для данного золя.

Дерягин и Ландау с помощью теоретических расчетов показали, что значения порогов коагуляции для коагулирующих ионов различного заряда относятся как:

С_к⁽⁺¹⁾ : С_к⁽⁺²⁾ : С_к⁽⁺³⁾ ~ : :

Коагулирующее действие ионов растет пропорционально обратному значению шестой степени величины заряда иона.

Практическая часть.

Записать формулы золя Fe(OH)₃⁽⁺⁾ полученного в результате реакции гидролиза FeСl₃ и золя KFe[Fe(CN)₆], полученного в результате реакции хлорида железа (III) с гексацианоферратом (II) калия. Заполнить теоретическую таблицу 1.

Таблица 1

На основе эксперимента требуется установить, который из данных растворов будет вызывать коагуляцию при добавлении в золь, как изменяется коагулирующая способность электролитов в зависимости от их природы и концентрации.

Для этого в каждую из двух групп пробирок (по 4 пробирки в каждой группе), содержащих по 5 мл раствора с коагулирующими ионами (пробирки соответственно пронумерованы), приливают по 5 мл золя Fe (OH)₃ (оранжевое окрашивание) – первая группа пробирок и по 5 мл золя КFe[Fe(CN)₆] (синее окрашивание) – вторая группа пробирок. Хорошо перемешивают и наблюдают, в какой пробирке произойдет коагуляция золей электролитами. По результатам наблюдений составляют таблицу 2, в которой знаком «+» обозначают ионы, вызывающие коагуляцию, знаком «-» - нет.

Поиск по сайту: