Nachdem Sie das Thema der Lektion studiert haben, lernen Sie:

• Was sind dispergierte Systeme?
• Was sind dispergierte Systeme?
• Welche Eigenschaften haben dispergierte Systeme?
• die Bedeutung verteilter Systeme.

Reinstoffe sind in der Natur sehr selten. Kristalle aus reinen Stoffen - Zucker oder Speisesalz zum Beispiel - können in verschiedenen Größen - groß und klein - gewonnen werden. Unabhängig von der Größe der Kristalle haben sie alle die gleiche innere Struktur für eine bestimmte Substanz - ein molekulares oder ionisches Kristallgitter.

In der Natur kommen am häufigsten Mischungen verschiedener Stoffe vor. Gemische verschiedener Stoffe in unterschiedlichen Aggregatzuständen können heterogene und homogene Systeme bilden. Wir werden solche Systeme dispergiert nennen.

Ein disperses System ist ein System, das aus zwei oder mehr Stoffen besteht, von denen der eine in Form von sehr kleinen Teilchen gleichmäßig im Volumen des anderen verteilt ist.

Der Stoff zerfällt in Ionen, Moleküle, Atome, das heißt, er „spaltet“ sich in kleinste Teilchen auf. „Crushing“ > Dispersion, d.h. Substanzen werden in verschiedene Partikelgrößen dispergiert, sichtbar und unsichtbar.

Ein Stoff, der in geringerer Menge vorhanden ist, dispergiert und im Volumen eines anderen verteilt wird, heißt dispergierte Phase. Es kann aus mehreren Stoffen bestehen.

Eine Substanz, die in größerer Menge vorhanden ist, in deren Volumen die dispergierte Phase verteilt ist, wird als bezeichnet dispergiertes Medium. Zwischen ihm und den Partikeln der dispergierten Phase gibt es eine Grenzfläche, daher werden disperse Systeme als heterogen (uneinheitlich) bezeichnet.

Sowohl das dispergierte Medium als auch die dispergierte Phase können Substanzen darstellen, die sich in verschiedenen Aggregatzuständen befinden – fest, flüssig und gasförmig.

Je nach Kombination des Aggregatzustandes des dispergierten Mediums und der dispergierten Phase lassen sich 9 Typen solcher Systeme unterscheiden.

Tisch
Beispiele für dispergierte Systeme

Dispersionsmedium	Dispergierte Phase	Beispiele einiger natürlicher und heimischer disperser Systeme
Gas	Gas	Immer homogenes Gemisch (Luft, Erdgas)
	Flüssigkeit	Nebel, Begleitgas mit Öltröpfchen, Vergasergemisch in Automotoren (Benzintröpfchen in der Luft), Aerosole
	Fest	Staub in der Luft, Rauch, Smog, Simums (Staub- und Sandstürme), Aerosole
Flüssigkeit	Gas	Brausegetränke, Schaum
	Flüssigkeit	Emulsionen. Körperflüssigkeiten (Blutplasma, Lymphe, Verdauungssäfte), flüssige Zellinhaltsstoffe (Zytoplasma, Karyoplasma)
	Fest	Sole, Gele, Pasten (Gelees, Gelees, Klebstoffe). Im Wasser schwebender Fluss- und Meeresschlick; Mörser
Fest	Gas	Schneekruste mit darin enthaltenen Luftblasen, Erde, Textilgewebe, Ziegel und Keramik, Schaumgummi, Schaumschokolade, Pulver
	Flüssigkeit	Nasser Schmutz, medizinische und kosmetische Produkte (Salben, Mascara, Lippenstift etc.)
	Fest	Steine, farbige Gläser, einige Legierungen

Dispergierte Systeme werden nach der Partikelgröße der Substanzen, aus denen die disperse Phase besteht, eingeteilt grob (Suspensionen) mit Partikelgrößen über 100 nm u fein verteilt (kolloidale Lösungen oder kolloidale Systeme) mit Partikelgrößen von 100 bis 1 nm. Wird die Substanz in Moleküle oder Ionen kleiner als 1 nm zerlegt, entsteht ein homogenes System - Lösung. Es ist homogen, es gibt keine Grenzfläche zwischen den Partikeln und dem Medium.

Verteilte Systeme und Lösungen sind im Alltag und in der Natur sehr wichtig. Überzeugen Sie sich selbst: Ohne den Nilschlick hätte es die große Hochkultur des alten Ägypten nicht gegeben; ohne Wasser, Luft, Gestein und Mineralien gäbe es überhaupt keinen lebenden Planeten – unser gemeinsames Zuhause – die Erde; ohne Zellen gäbe es keine lebenden Organismen und so weiter.

AUSSETZUNGEN

Suspensionen sind disperse Systeme, bei denen die Teilchengröße der Phase mehr als 100 nm beträgt. Dies sind opake Systeme, deren einzelne Partikel mit bloßem Auge erkennbar sind. Die dispergierte Phase und das dispergierte Medium lassen sich leicht durch Absetzen und Filtrieren trennen. Solche Systeme sind unterteilt in:

1. Emulsionen ( sowohl das Medium als auch die Phase sind ineinander unlösliche Flüssigkeiten). Aus Wasser und Öl können Sie eine Emulsion herstellen, indem Sie die Mischung lange schütteln. Das sind Ihnen wohlbekannte Milch-, Lymph-, Wasserfarben etc.
2. Aussetzungen(Das Medium ist eine Flüssigkeit, die Phase ein darin unlöslicher Feststoff.) Um eine Suspension herzustellen, muss die Substanz zu einem feinen Pulver gemahlen, in eine Flüssigkeit gegossen und gut geschüttelt werden. Mit der Zeit fällt das Partikel auf den Boden des Gefäßes. Offensichtlich hält die Suspension umso länger, je kleiner die Teilchen sind. Dies sind Baulösungen, im Wasser suspendierter Fluss- und Meeresschlick, eine lebende Suspension mikroskopisch kleiner lebender Organismen im Meerwasser - Plankton, das sich von Riesen ernährt - Wale usw.
3. Aerosole Suspensionen in einem Gas (z. B. in Luft) von kleinen Flüssigkeits- oder Feststoffpartikeln. Staub, Rauch, Nebel unterscheiden sich. Die ersten beiden Arten von Aerosolen sind Suspensionen von festen Partikeln in einem Gas (größere Partikel in Stäuben), die letzte ist eine Suspension von Flüssigkeitströpfchen in einem Gas. Zum Beispiel: Nebel, Gewitterwolken - eine Suspension von Wassertröpfchen in der Luft, Rauch - kleine feste Partikel. Und auch der Smog, der über den größten Städten der Welt hängt, ist ein Aerosol mit einer festen und einer flüssigen dispergierten Phase. Anwohner von Siedlungen in der Nähe von Zementwerken leiden unter dem ständig in der Luft schwebenden feinsten Zementstaub, der beim Mahlen von Zementrohstoffen und dem Brennprodukt Klinker entsteht. Auch der Rauch von Fabrikrohren, Smog, kleinste Speicheltröpfchen, die einem Grippepatienten aus dem Mund fliegen, sind gesundheitsschädliche Aerosole. Aerosole spielen eine wichtige Rolle in der Natur, im Alltag und in der menschlichen Produktion. Wolkenbildung, Feldbehandlung mit Chemikalien, Farbspritzen, Atemwegsbehandlung (Inhalation) sind Beispiele für Phänomene und Prozesse, bei denen Aerosole von Vorteil sind. Aerosole - Nebel über der Meeresbrandung, in der Nähe von Wasserfällen und Springbrunnen, der Regenbogen, der in ihnen entsteht, bereitet einem Menschen Freude und ästhetisches Vergnügen.

Für die Chemie sind die wichtigsten disperse Systeme, in denen das Medium Wasser und flüssige Lösungen sind.

Natürliches Wasser enthält immer gelöste Stoffe. Natürliche wässrige Lösungen sind an Prozessen der Bodenbildung beteiligt und versorgen Pflanzen mit Nährstoffen. Die komplexen Lebensvorgänge, die in menschlichen und tierischen Organismen ablaufen, laufen auch in Lösungen ab. Viele technologische Prozesse in der chemischen und anderen Industrien, wie die Herstellung von Säuren, Metallen, Papier, Soda, Düngemitteln, laufen in Lösungen ab.

Kolloidsysteme

Kolloidsysteme – dies sind disperse Systeme, bei denen die Teilchengröße der Phase 100 bis 1 nm beträgt. Diese Teilchen sind mit bloßem Auge nicht sichtbar, und die dispergierte Phase und das dispergierte Medium in solchen Systemen werden nur schwer durch Absetzen getrennt.

Sie wissen aus Ihrem allgemeinen Biologiestudium, dass sich Partikel dieser Größe mit einem Ultramikroskop nachweisen lassen, das nach dem Prinzip der Lichtstreuung arbeitet. Aus diesem Grund erscheint das darin enthaltene kolloidale Teilchen als heller Punkt auf dunklem Hintergrund.

Sie werden in Sole (kolloidale Lösungen) und Gele (Gelee) unterteilt.

1. Kolloidale Lösungen oder Sole. Dies ist die Mehrheit der Flüssigkeiten einer lebenden Zelle (Zytoplasma, Kernsaft - Karyoplasma, Inhalt von Organellen und Vakuolen). Und der lebende Organismus als Ganzes (Blut, Lymphe, Gewebeflüssigkeit, Verdauungssäfte usw.) Solche Systeme bilden Klebstoffe, Stärke, Proteine ​​und einige Polymere.

Kolloidale Lösungen können durch chemische Reaktionen erhalten werden; Wenn beispielsweise Lösungen von Kalium- oder Natriumsilikaten („lösliches Glas“) mit sauren Lösungen in Wechselwirkung treten, entsteht eine kolloidale Lösung von Kieselsäure. Das Sol entsteht auch bei der Hydrolyse von Eisen(III)chlorid in heißem Wasser.

Eine charakteristische Eigenschaft kolloidaler Lösungen ist ihre Transparenz. Kolloidale Lösungen sind echten Lösungen äußerlich ähnlich. Sie unterscheiden sich von letzterem durch den resultierenden „Leuchtpfad“ - einen Kegel, wenn ein Lichtstrahl durch sie hindurchgeht. Dieses Phänomen wird als Tyndall-Effekt bezeichnet. Größer als in einer echten Lösung reflektieren die Teilchen der dispergierten Phase des Sols Licht von ihrer Oberfläche, und der Betrachter sieht einen leuchtenden Kegel in einem Gefäß mit einer kolloidalen Lösung. Es bildet sich nicht in echter Lösung. Ein ähnlicher Effekt, jedoch nur für ein Aerosol und nicht für ein flüssiges Kolloid, kann im Wald und in Kinos beobachtet werden, wenn ein Lichtstrahl einer Filmkamera die Luft des Kinosaals durchdringt.

Durchleiten eines Lichtstrahls durch Lösungen;

a - eine echte Lösung von Natriumchlorid;
b – kolloidale Lösung von Eisen(III)-hydroxid.

Partikel der dispergierten Phase kolloidaler Lösungen setzen sich oft nicht einmal während einer Langzeitlagerung ab, da sie aufgrund von thermischer Bewegung ständig mit Lösungsmittelmolekülen kollidieren. Sie haften nicht aneinander, wenn sie sich annähern, da auf ihrer Oberfläche ähnliche elektrische Ladungen vorhanden sind. Dies erklärt sich dadurch, dass Stoffe in kolloidalem, also fein verteiltem Zustand, eine große Oberfläche haben. Auf dieser Oberfläche werden entweder positiv oder negativ geladene Ionen adsorbiert. Beispielsweise adsorbiert Kieselsäure negative Ionen SiO 3 2-, die aufgrund der Dissoziation von Natriumsilikat in Lösung reichlich vorhanden sind:

Teilchen mit gleicher Ladung stoßen sich ab und haften daher nicht aneinander.

Unter bestimmten Bedingungen kann es jedoch zu Gerinnungsprozessen kommen. Beim Kochen einiger kolloidaler Lösungen kommt es zur Desorption geladener Ionen, d.h. Kolloidale Teilchen verlieren ihre Ladung. Sie beginnen zu verdicken und sich zu beruhigen. Dasselbe wird beobachtet, wenn irgendein Elektrolyt hinzugefügt wird. In diesem Fall zieht das kolloidale Teilchen ein entgegengesetzt geladenes Ion an und seine Ladung wird neutralisiert.

Koagulation - das Phänomen des Zusammenklebens kolloidaler Partikel und ihrer Ausfällung - wird beobachtet, wenn die Ladungen dieser Partikel neutralisiert werden, wenn der kolloidalen Lösung ein Elektrolyt zugesetzt wird. In diesem Fall verwandelt sich die Lösung in eine Suspension oder ein Gel. Einige organische Kolloide koagulieren beim Erhitzen (Leim, Eiweiß) oder wenn sich das Säure-Base-Milieu der Lösung ändert.

2. Gele oder Gallerten sind gallertartige Niederschläge, die bei der Koagulation von Solen entstehen. Dazu gehören eine große Anzahl von Ihnen so bekannten Polymergelen, Süßwaren, kosmetischen und medizinischen Gelen (Gelatine, Gelee, Marmelade, Vogelmilchkuchen) und natürlich unendlich viele natürliche Gele: Mineralien (Opal), Quallenkörper , Knorpel, Sehnen , Haare, Muskel- und Nervengewebe usw. Die Entwicklungsgeschichte auf der Erde kann gleichzeitig als Entwicklungsgeschichte des kolloidalen Aggregatzustandes betrachtet werden. Im Laufe der Zeit wird die Struktur der Gele aufgebrochen (abgelöst) - Wasser wird aus ihnen freigesetzt. Dieses Phänomen heißt Synärese.

Führen Sie Laborexperimente zum Thema durch (Gruppenarbeit, in einer Gruppe von 4 Personen).

Sie haben eine Probe des dispersen Systems erhalten. Ihre Aufgabe ist es, festzustellen, welches disperse System Ihnen gegeben wurde.

Ausgegeben an die Studierenden: Zuckerlösung, Eisen(III)chloridlösung, Mischung aus Wasser und Flusssand, Gelatine, Aluminiumchloridlösung, Kochsalzlösung, Mischung aus Wasser und Pflanzenöl.

Anleitung zur Durchführung eines Laborexperiments

1. Betrachten Sie sorgfältig das Ihnen übergebene Muster (externe Beschreibung). Füllen Sie Spalte Nr. 1 der Tabelle aus.
2. Rühren Sie das Dispersionssystem. Achten Sie auf die Fähigkeit, sich zu beruhigen.

Sedimentiert oder blättert innerhalb weniger Minuten oder nur schwer über einen langen Zeitraum ab oder setzt sich nicht ab. Füllen Sie Spalte Nr. 2 der Tabelle aus.

Wenn Sie kein Absetzen von Partikeln beobachten, untersuchen Sie es auf Koagulation. Gießen Sie ein wenig Lösung in zwei Reagenzgläser und geben Sie in das eine 2-3 Tropfen gelbes Blutsalz und in das andere 3-5 Tropfen Alkali, was beobachten Sie?

1. Führen Sie das dispergierte System durch den Filter. Was guckst du? Füllen Sie Spalte Nr. 3 der Tabelle aus. (Einige davon in ein Reagenzglas filtern).
2. Führen Sie einen Lichtstrahl von einer Taschenlampe durch die Lösung vor einem Hintergrund aus dunklem Papier. Was guckst du? (Sie können den Tyndall-Effekt sehen)
3. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung: Was ist dieses verteilte System? Was ist ein dispergiertes Medium? Was ist die dispergierte Phase? Welche Partikelgrößen sind darin enthalten? (Spalte Nr. 5).

cinquain("Cinquain" - von fr. Wort mit der Bedeutung "fünf") ist ein Gedicht von 5 Zeilen zu einem bestimmten Thema. Zur Komposition cinquain 5 Minuten sind gegeben, danach können die geschriebenen Gedichte zu zweit, in Gruppen oder für das ganze Publikum gesprochen und diskutiert werden.

Regeln schreiben cinquain:

1. Die erste Zeile enthält ein einzelnes Wort (normalerweise ein Substantiv) für das Thema.
2. Die zweite Zeile ist eine Beschreibung dieses Themas mit zwei Adjektiven.
3. Die dritte Zeile besteht aus drei Verben (oder Verbformen), die die charakteristischsten Handlungen des Subjekts benennen.
4. Die vierte Zeile ist ein aus vier Wörtern bestehender Satz, der eine persönliche Beziehung zum Thema zeigt.
5. Die letzte Zeile ist ein Synonym für das Thema und betont dessen Essenz.

Sommer 2008 Wien. Schönbrunn.

Sommer 2008 Region Nischni Nowgorod.

Wolken und ihre Rolle im menschlichen Leben Die ganze Natur um uns herum - die Organismen von Tieren und Pflanzen, die Hydrosphäre und Atmosphäre, die Erdkruste und die Eingeweide sind ein komplexes Set aus vielen verschiedenen und vielfältigen groben und kolloidalen Systemen. Die Entwicklung der Kolloidchemie ist mit aktuellen Problemen in verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaft und Technik verbunden. Das dargestellte Bild zeigt Wolken - eine der Arten von Aerosolen kolloidaler disperser Systeme. Bei der Untersuchung atmosphärischer Niederschläge stützt sich die Meteorologie auf die Theorie aerodisperser Systeme. Die Wolken unseres Planeten sind die gleichen Lebewesen wie die gesamte Natur, die uns umgibt. Sie sind für die Erde von großer Bedeutung, da sie Informationskanäle sind. Schließlich bestehen Wolken aus der Kapillarsubstanz von Wasser, und Wasser ist bekanntlich ein sehr guter Informationsspeicher. Der Wasserkreislauf in der Natur führt dazu, dass sich Informationen über den Zustand des Planeten und die Stimmung der Menschen in der Atmosphäre ansammeln und sich zusammen mit den Wolken durch den Raum der Erde bewegen. Wolken sind eine erstaunliche Schöpfung der Natur, die einem Menschen Freude und ästhetisches Vergnügen bereitet. Krasnova Maria, 11. "B"-Klasse

P.S.
Vielen Dank an Pershina O.G., Chemielehrerin am Dmitrov-Gymnasium, im Unterricht haben wir mit der gefundenen Präsentation gearbeitet, und sie wurde durch unsere Beispiele ergänzt.

Dispergierte Systeme sind Systeme, die aus vielen kleinen Teilchen bestehen, die in einem flüssigen, festen oder gasförmigen Medium verteilt sind.

Der Begriff „verstreut“ kommt von lat. dispersus - fragmentiert, verstreut.

Alle dispergierten Systeme sind durch zwei Hauptmerkmale gekennzeichnet: hohe Fragmentierung (Dispersion) und Heterogenität.

Die Heterogenität dispergierter Systeme zeigt sich darin, dass diese Systeme aus zwei (oder mehr) Phasen bestehen: einer dispergierten Phase und einem Dispersionsmedium. Die dispergierte Phase ist eine fragmentierte Phase. Es besteht aus Partikeln einer unlöslichen fein verteilten Substanz, die über das gesamte Volumen des Dispersionsmediums verteilt sind.

Eine hohe Dispersion verleiht Substanzen neue qualitative Eigenschaften: erhöhte Reaktivität und Löslichkeit, Farbintensität, Lichtstreuung usw. Eine große Grenzfläche erzeugt in diesen Systemen ein großes Angebot an Oberflächenenergie, was sie thermodynamisch instabil und extrem reaktiv macht. In ihnen treten leicht spontane Prozesse auf, die zu einer Abnahme der Oberflächenenergie führen: Adsorption, Koagulation (Adhäsion dispergierter Partikel), Bildung von Makrostrukturen usw. und das Verhalten dieser Systeme.

Die Klassifizierung dispergierter Systeme erfolgt auf der Grundlage verschiedener Merkmale, nämlich: nach Partikelgröße, nach dem Aggregatzustand der dispergierten Phase und des Dispersionsmediums, nach der Art der Wechselwirkung der Partikel der dispergierten Phase miteinander und mit dem Medium.

2.2. Klassifizierung disperser Systeme

Klassifizierung nach Partikelgröße (Dispersität)

Streuung D ist das Hauptmerkmal eines dispergierten Systems und ein Maß für die Fragmentierung eines Stoffes. Mathematisch ist die Dispersion definiert als der Kehrwert der Partikelgröße:

D = 1/a,

wo a– Partikelgröße (Rippendurchmesser oder -länge), m –1 .

Andererseits wird der Zerkleinerungsgrad durch den Wert der spezifischen Oberfläche charakterisiert S Oud. Die spezifische Oberfläche ergibt sich als Verhältnis der Oberfläche S Teilchen zu seinem Volumen v oder Masse t:S Oud = S/ v oder S Oud = S/ m. Wenn die spezifische Oberfläche in Bezug auf die Masse eines Partikels einer zerkleinerten Substanz bestimmt wird, dann ist seine Abmessung m 2 /kg, wenn in Bezug auf das Volumen, dann stimmt die Abmessung mit der Dispersionsabmessung (m –1 ) überein.

Die physikalische Bedeutung des Begriffs "spezifische Oberfläche" ist, dass es sich um die Gesamtoberfläche aller Teilchen handelt, deren Gesamtvolumen 1 m 3 oder deren Gesamtmasse 1 kg beträgt.

Durch Dispersion werden die Systeme in Typen unterteilt:

1) grob dispergiert (grobe Suspensionen, Suspensionen, Emulsionen, Pulver) mit einem Teilchenradius von 10 -4 - 10 -7 m;

2) kolloidal dispergiert (Sole) mit einer Teilchengröße von 10 –7–10 –9 m;

3) molekulare und ionische Lösungen mit einer Teilchengröße von weniger als 10 -9 m.

In kolloidalen Systemen wird der höchste Fragmentierungsgrad eines Stoffes erreicht, bei dem die Begriffe „Phase“ und „Heterogenität“ noch erhalten sind. Die Verringerung der Partikelgröße um eine weitere Größenordnung überführt die Systeme in homogene molekulare oder ionische Lösungen.

Die Dispersität beeinflusst alle Haupteigenschaften disperser Systeme: kinetisch, optisch, katalytisch usw.

Die Eigenschaften von dispergierten Systemen sind in Tabelle verglichen. 1.2.

T a b l e 1.2 Eigenschaften disperser Systeme verschiedener Typen

Grob	Kolloidal dispergiert	Molekulare und ionische (echte) Lösungen
Undurchsichtig - Licht reflektieren	Transparent opaleszent - streut Licht, ergibt einen Tyndall-Kegel	Durchsichtiger, nicht opaleszenter Tyndall-Kegel wird nicht beobachtet
Partikel passieren den Filter nicht	Partikel passieren den Papierfilter	Partikel passieren den Papierfilter
	Partikel werden durch Ultrafilter zurückgehalten	Partikel passieren Ultrafilter
Heterogen	Heterogen	homogen
Kinetisch und thermodynamisch instabil	Kinetisch relativ stabil	Widerstandsfähiger Wurf. und thermodynamisch
mit der Zeit alt werden	mit der Zeit alt werden	Werde nicht alt
Partikel sind in einem optischen Mikroskop sichtbar	Die Teilchen sind im Elektron sichtbar. Mikroskop und Ultramikroskop	Partikel sind in modernen Mikroskopen nicht sichtbar

Neben der Partikelgröße ist die geometrische Form der Partikel von großer Bedeutung für die Eigenschaften disperser Systeme. Abhängig von den Zerkleinerungsbedingungen des Stoffes kann die Form der Partikel der dispergierten Phase sehr unterschiedlich sein. Ein m 3 der Ausgangssubstanz lässt sich grundsätzlich zu Würfeln mit einer Kantenlänge zerkleinern l= 10 -8 m, zu einem Faden mit einem Querschnitt von 10 -8 x 10 -8 m gestreckt oder zu einer Platte (Folie) mit einer Dicke von 10 -8 m abgeflacht In jedem dieser Fälle wird das System mit allen dispergiert inhärente Merkmale.

Die spezifische Oberfläche kubischer Partikel steigt vom Ausgangswert von 6 m 2 auf den durch die Formel bestimmten Wert an

S Oud = S/ v = 6l 2 / l 3 = 6 . 10 8 m -1

Für Fäden S Oud= 4–10 8 m –1 ; für Filme S Oud = 2 . 10 8 m -1 .

Teilchen mit kubischer, kugelförmiger oder nahezu unregelmäßiger Form sind charakteristisch für viele kolloidale Lösungen - Sole und gröber dispergierte Systeme - Emulsionen.

Klassifizierung nach dem Aggregatzustand der Phasen

Die gebräuchlichste Klassifizierung dispergierter Systeme basiert auf dem Aggregatzustand von dispergierter Phase und Dispersionsmedium. Jede dieser Phasen kann in drei Aggregatzuständen vorliegen: gasförmig, flüssig und fest. Daher ist die Existenz von acht Typen kolloidaler Systeme möglich (Tab. 1.3). Das System "Gas in Gas" ist in dieser Zahl nicht enthalten, da es sich um ein homogenes molekulares System handelt, in dem es keine Grenzflächen gibt. Hochdisperse kolloidale Lösungen, die zum Typ der t / l-Systeme gehören, werden Sole genannt (von lat. solutio - Lösung). Sole, bei denen Wasser das Dispersionsmedium ist, werden als Hydrosole bezeichnet. Wenn das Dispersionsmedium eine organische Flüssigkeit ist, wird die kolloidale Lösung als Organosol bezeichnet. Diese wiederum werden in Alkohole, Benzole, Etherosole usw. unterteilt, wobei das Dispersionsmedium jeweils Alkohol, Benzol, Ether usw. ist. Je nach Aggregatzustand des Dispersionsmediums werden Lyosole unterschieden - Sole mit einem flüssigen Dispersionsmedium (aus dem Griechischen lios - flüssig), Aerosole - Sole mit einem gasförmigen Dispersionsmedium, feste Sole - Systeme vom t / t-Typ. Grobdisperse Systeme vom s/l-Typ nennt man Suspensionen, die vom s/l-Typ Emulsionen.

Tabelle 2..2. Haupttypen von dispergierten Systemen

Disp-Phase	Umgebung anzeigen
			Nicht Kreaturen.
Flüssigkeit			Nebel, Wolken, Aerosole mit flüssigen Medikamenten
Festkörper			Rauch, Staub, Pulver, Aerosole fester Drogen
	Flüssigkeit		Schäume, Gasemulsionen
Flüssigkeit			Emulsionen (Milch, medizinische Emulsionen)
Festkörper			Suspensionen, kolloidale Lösungen
	Festkörper		Hartschäume, Brot, Bimsstein, Kieselgel, Aktivkohle
Flüssigkeit			Perlen, Kapillarsysteme, Zementstein, Gele
Festkörper			Farbige Gläser, Mineralien, Legierungen

Klassifizierung nach dem Fehlen oder Vorhandensein einer Wechselwirkung zwischen den Partikeln der dispergierten Phase

Gemäß den kinetischen Eigenschaften der dispersen Phase können alle dispersen Systeme in zwei Klassen eingeteilt werden: frei dispergiert, bei denen die Partikel der dispersen Phase nicht miteinander verbunden sind und sich frei bewegen können (Lyosole, Aerosole, Suspensionen, Emulsionen) und gebunden-dispergiert, bei dem eine der Phasen strukturell fixiert ist und sich nicht frei bewegen kann. Diese Klasse umfasst Gele und Gelees, Schäume, kapillarporöse Körper (Diaphragmen), feste Lösungen usw.

Klassifizierung nach dem Grad der Wechselwirkung der dispergierten Phase mit dem Dispersionsmedium

Zur Charakterisierung der Wechselwirkung zwischen der Substanz der dispergierten Phase und dem flüssigen Dispersionsmedium werden die Begriffe "Lyophilie" und "Lyophobie" verwendet. Unter der Wechselwirkung der Phasen disperser Systeme versteht man Solvatations-(Hydratations-)Prozesse, d. h. die Bildung von Solvat-(Hydrat-)Hüllen aus den Molekülen des Dispersionsmediums um die Partikel der dispersen Phase. Als Systeme werden Systeme bezeichnet, bei denen die Wechselwirkung von Partikeln der dispersen Phase mit dem Lösungsmittel stark ausgeprägt ist gefriergetrocknet(in Bezug auf Wasser - hydrophil). Wenn die Partikel der dispergierten Phase aus einer Substanz bestehen, die schwach mit dem Medium wechselwirkt, sind die Systeme lyophob(in Bezug auf Wasser - hydrophob). Der Begriff „lyophil“ stammt aus dem Griechischen. 1uo - ich löse mich auf und philia - liebe; "Lyophobie" von Luo - ich löse mich auf und Phobie - Hass, was "nicht liebende Auflösung" bedeutet. Durch spontane Dispersion entstehen gut solvatisierende lyophile disperse Systeme. Solche Systeme sind thermodynamisch stabil. Beispiele für solche Systeme sind Dispersionen einiger Tone und oberflächenaktiver Substanzen (Tenside), Lösungen makromolekularer Substanzen (HMW).

In hydrophoben Solen bestehen die Partikel aus schwerlöslichen Verbindungen, die Affinität der dispersen Phase zum Lösungsmittel ist nicht vorhanden oder nur schwach ausgeprägt. Solche Teilchen sind schlecht solvatisiert. Hydrophobe Sole sind die Hauptklasse kolloidaler Lösungen mit ausgeprägter Heterogenität und hoher spezifischer Oberfläche.

Allgemeine Chemie: Lehrbuch / A. V. Zholnin; ed. V. A. Popkova, A. V. Zholnina. - 2012. - 400 S.: mit Abb.

Kapitel 13. PHYSIKALISCHE CHEMIE DISPERSIVE SYSTEME

Kapitel 13. PHYSIKALISCHE CHEMIE DISPERSIVE SYSTEME

Das Leben ist ein besonderes kolloidales System... es ist ein besonderes Reich natürlicher Gewässer.

IN UND. Wernadski

13.1 DISPERSIVE SYSTEME, IHRE KLASSIFIZIERUNGEN, EIGENSCHAFTEN

Kolloidale Lösungen

Die materielle Grundlage der modernen Zivilisation und die Existenz des Menschen und der gesamten biologischen Welt ist mit verstreuten Systemen verbunden. Ein Mensch lebt und arbeitet in einer Umgebung verteilter Systeme. Luft, insbesondere die Luft von Arbeitsräumen, ist ein dispergiertes System. Viele Lebensmittel, Halbfertigprodukte und Produkte ihrer Verarbeitung sind disperse Systeme (Milch, Fleisch, Brot, Butter, Margarine). Viele Arzneistoffe werden in Form von dünnen Suspensionen oder Emulsionen, Salben, Pasten oder Cremes hergestellt (Protargol, Collargol, Gelatinol etc.). Alle lebenden Systeme sind zerstreut. Muskel- und Nervenzellen, Fasern, Gene, Viren, Protoplasma, Blut, Lymphe, Liquor – all das sind hochdisperse Gebilde. Die in ihnen ablaufenden Prozesse werden von physikalischen und chemischen Gesetzmäßigkeiten gesteuert, die von der Physikochemie disperser Systeme untersucht werden.

Dispergierte Systeme sind Systeme, in denen sich der Stoff in einem mehr oder weniger hohen Fragmentierungszustand befindet und gleichmäßig in der Umgebung verteilt ist. Die Wissenschaft von hochdispersen Systemen nennt man Kolloidchemie. Lebende Materie basiert auf Verbindungen, die sich in einem kolloidalen Zustand befinden.

Das dispergierte System besteht aus einem Dispersionsmedium und einer dispergierten Phase. Es gibt mehrere Klassifikationen dispergierter Systeme basierend auf verschiedenen Merkmalen dispergierter Systeme.

1. Nach dem Aggregatzustand Dispersionsmedium Alle dispersen Systeme lassen sich auf 3 Typen reduzieren. Dispergierte Systeme mit gasförmigen

Dispersionsmedium - Aerosole(Rauch, Raumluft, Wolken etc.). Disperse Systeme mit flüssigem Dispergiermedium - Lyosole(Schäume, Emulsionen - Milch, Suspensionen, Staub, der in die Atemwege gelangt ist; Blut, Lymphe, Urin sind Hydrolate). Dispergierte Systeme mit festem Dispersionsmedium - Solidozoli(Bimsstein, Kieselgel, Legierungen).

2. Die zweite Klassifizierung gruppiert dispergierte Systeme in Abhängigkeit von der Partikelgröße der dispergierten Phase. Das Maß für die Fragmentierung von Partikeln ist entweder die transversale Partikelgröße - der Radius (r) oder

(Radius) der Partikel (r) in Zentimetern ausgedrückt, dann ist die Streuung D die Anzahl der Partikel, die entlang der Länge von einem Zentimeter dicht gepackt werden können. Schließlich ist es möglich, die spezifische Oberfläche (∑) zu charakterisieren, die Einheiten von ∑ sind m 2 /g oder m 2 /l. Unter spezifische Oberfläche verstehen die Beziehung der Oberfläche (S) der dispergierten Phase zu seiner

Abhängigkeitskoeffizient der spezifischen Oberfläche von der Form der Partikel. Die spezifische Oberfläche ist direkt proportional zur Dispersion (D) und umgekehrt proportional zur transversalen Teilchengröße (r). Mit zunehmender Streuung, d.h. mit abnehmender Partikelgröße nimmt seine spezifische Oberfläche zu.

Die zweite Einteilung gruppiert disperse Systeme je nach Partikelgröße der dispersen Phase in folgende Gruppen (Tab. 13.1): grobe Systeme; kolloidale Lösungen; wahre Lösungen.

Kolloidale Systeme können gasförmig, flüssig und fest sein. Die häufigste und untersuchte Flüssigkeit (Lyosole). Kolloidale Lösungen werden üblicherweise kurz als Sole bezeichnet. Abhängig von der Art des Lösungsmittels - Dispergiermediums, d.h. B. Wasser, Alkohol oder Ether, werden Lyosole bzw. Hydrosole, Alkosole oder Etherosole genannt. Je nach Intensität der Wechselwirkung zwischen den Partikeln der dispergierten Phase und dem Dispersionsmedium werden die Sole in 2 Gruppen eingeteilt: lyophil- intensive Wechselwirkung, wodurch entwickelte Solvatschichten gebildet werden, z. B. ein Sol aus Protoplasma, Blut, Lymphe, Stärke, Protein usw.; lyophobe Sole- schwache Wechselwirkung der Partikel der dispergierten Phase mit den Partikeln des Dispersionsmediums. Sole von Metallen, Hydroxiden, praktisch allen klassischen kolloidalen Systemen. IUPs und Tensidlösungen werden in getrennte Gruppen eingeteilt.

Tabelle 13.1. Einteilung disperser Systeme nach Partikelgröße und deren Eigenschaften

Einen großen Beitrag zur Theorie kolloidaler Lösungen leisteten unsere einheimischen Wissenschaftler I.G. Borshchov, P.P. Weimarn, N. P. Peskov, D.I. Mendeleev, B.V. Deryagin, P.A. Nachbinder usw.

Jede kolloidale Lösung ist ein mikroheterogenes, mehrphasiges, hoch- und polydisperses System mit einem hohen Dispersionsgrad. Voraussetzung für die Bildung einer kolloidalen Lösung ist die Unlöslichkeit des Stoffes der einen Phase im Stoff der anderen, denn nur zwischen solchen Stoffen können physikalische Grenzflächen bestehen. Je nach Stärke der Wechselwirkung zwischen den Partikeln der dispergierten Phase unterscheidet man frei dispergierte und gebunden dispergierte Systeme. Ein Beispiel für letzteres sind biologische Membranen.

Die Herstellung kolloidaler Lösungen erfolgt nach zwei Methoden: Dispersion großer Partikel bis zu einem kolloidalen Dispersionsgrad und Kondensation - die Schaffung von Bedingungen, unter denen Atome, Moleküle oder Ionen zu Aggregaten mit kolloidalem Dispersionsgrad kombiniert werden.

Metalle, schwerlösliche Salze in Wasser, Oxide und Hydroxide und viele unpolare organische Substanzen können Hydrosole bilden. Stoffe, die sich gut in Wasser, aber schlecht in unpolaren Verbindungen lösen, sind nicht in der Lage, Hydrosole zu bilden, können aber Organosole bilden.

Als Stabilisatoren Es werden Substanzen verwendet, die die Aggregation kolloidaler Partikel zu größeren und deren Ausfällung verhindern. Diese Wirkung wird besessen von: einem kleinen Überschuss eines der Reagenzien, aus denen die Substanz der dispergierten Phase erhalten wird, Tensiden, einschließlich Proteinen und Polysacchariden.

Um die für kolloidale Systeme erforderliche Dispersion (10 -7 -10 -9 m) zu erreichen, gilt:

Mechanische Zerkleinerung mit Kugel- und Kolloidmühlen in Gegenwart eines flüssigen Dispersionsmediums und eines Stabilisators;

Einwirkung von Ultraschall (z. B. Schwefelhydrolat, Graphit, Metallhydroxide etc.);

Peptisierungsmethode, Zugabe einer kleinen Menge Elektrolyt - Peptisierungsmittel;

Eine der Varianten des Kondensationsverfahrens ist das Lösungsmittelersatzverfahren, das zu einer Verringerung der Löslichkeit der Substanz der dispergierten Phase führt. Moleküle einer Substanz kondensieren zu Partikeln kolloidaler Größe als Ergebnis der Zerstörung der Solvatschichten von Molekülen in einer echten Lösung und der Bildung größerer Partikel. Im Herzen der Chemie

Thermische Kondensationsverfahren sind chemische Reaktionen (Oxidation, Reduktion, Hydrolyse, Austausch), die in Gegenwart bestimmter Stabilisatoren zur Bildung schwerlöslicher Substanzen führen.

13.2. Molekularkinetische Eigenschaften von Kolloidlösungen. OSMOSE.

OSMOTISCHER DRUCK

Brownsche Bewegung - Dies ist die thermische Bewegung von Teilchen in kolloidalen Systemen, die molekularkinetischer Natur ist. Es wurde festgestellt, dass die Bewegung kolloidaler Partikel eine Folge zufälliger Stöße ist, die ihnen von Molekülen eines Dispersionsmediums, die sich in thermischer Bewegung befinden, zugefügt werden. Infolgedessen ändert das kolloidale Teilchen häufig seine Richtung und Geschwindigkeit. Für 1 s kann ein kolloidales Teilchen seine Richtung mehr als 10 20 Mal ändern.

durch Diffusion wird ein spontan ablaufender Prozess des Nivellierens der Konzentration kolloidaler Teilchen in einer Lösung unter dem Einfluss ihrer thermisch chaotischen Bewegung genannt. Das Phänomen der Diffusion ist irreversibel. Der Diffusionskoeffizient ist numerisch gleich der Stoffmenge, die pro Zeiteinheit bei einem Konzentrationsgradienten von 1 (d. h. einer Konzentrationsänderung von 1 mol/cm 3 in einem Abstand von 1 cm) durch eine Flächeneinheit diffundiert. A. Einstein (1906) leitete eine Gleichung ab, die den Diffusionskoeffizienten mit der absoluten Temperatur, Viskosität und Partikelgröße der dispergierten Phase in Beziehung setzt:

wo T- Temperatur, K; r- Partikelradius, m; η - Viskosität, N s / m 2; zu B- Boltzmann-Konstante, 1,38 10 -23; D- Diffusionskoeffizient, m 2 / s.

Der Diffusionskoeffizient ist direkt proportional zur Temperatur und umgekehrt proportional zur Viskosität des Mediums (η) und Partikelradius (r). Ursache der Diffusion, wie auch der Brownschen Molekularbewegung, ist die molekularkinetische Bewegung der Teilchen des Lösungsmittels und der Substanz. Es ist bekannt, dass die kinetische Energie eines bewegten Moleküls um so kleiner ist, je größer sein Volumen ist (Tab. 13.2).

Mit der Einstein-Gleichung kannst du die Masse von 1 Mol einer Substanz leicht bestimmen, wenn du es weißt D, Tη und r. Aus Gleichung (13.1) kann man bestimmen r:

wo R- universelle Gaskonstante, 8,3 (J / mol-K); N / A Avogadro-Konstante.

Tabelle 13.2. Diffusionskoeffizient einiger Substanzen

Wenn das System von anderen Teilen des Systems durch eine Trennwand getrennt ist, die für eine Komponente (z. B. Wasser) durchlässig und für eine andere (z. B. einen gelösten Stoff) undurchlässig ist, wird die Diffusion in eine Richtung (Osmose). Die Kraft, die die Osmose pro Einheit Membranfläche verursacht, wird genannt osmotischer Druck. Die Rolle halbdurchlässiger Trennwände (Membranen) kann von Geweben von Menschen, Tieren und Pflanzen (Harnblase, Darmwände, Zellmembranen usw.) übernommen werden. Bei kolloidalen Lösungen ist der osmotische Druck geringer als bei echten Lösungen. Begleitet wird der Diffusionsvorgang durch das Auftreten einer Potentialdifferenz durch unterschiedliche Ionenbeweglichkeit und die Ausbildung eines Konzentrationsgradienten (Membranpotential).

Sedimentation. Die Verteilung der Teilchen wird nicht nur durch Diffusion, sondern auch durch das Gravitationsfeld beeinflusst. Die kinetische Stabilität eines kolloidalen Systems hängt von der Wirkung zweier entgegengesetzt gerichteter Faktoren ab: der Schwerkraft, unter der sich die Partikel absetzen, und der Kraft, bei der die Partikel dazu neigen, sich im gesamten Volumen zu verteilen und dem Absetzen entgegenzuwirken.

Optische Eigenschaften kolloidaler Lösungen. Lichtstreuung. D. Rayleigh-Gleichung. Es ist auf den ersten Blick unmöglich, zwischen kolloidalen und echten Lösungen zu unterscheiden. Ein gut zubereitetes Sol ist eine fast reine transparente Flüssigkeit. Seine Mikroheterogenität kann durch spezielle Methoden nachgewiesen werden. Beleuchtet man ein an einem unbeleuchteten Ort befindliches Sol mit einem schmalen Strahl, so sieht man bei seitlicher Betrachtung einen hellen Kegel, dessen Spitze sich dort befindet, wo der Strahl in den inhomogenen Raum eintritt. Dies ist der sogenannte Tyndall-Kegel - eine Art trübes Leuchten von Kolloiden, beobachtet unter Seitenbeleuchtung, genannt der Faraday-Tyndall-Effekt.

Der Grund für dieses für Kolloide charakteristische Phänomen ist, dass die Größe kolloidaler Partikel weniger als die Hälfte der Lichtwellenlänge beträgt, während eine Lichtbeugung beobachtet wird, als Ergebnis der Streuung leuchten die Partikel und verwandeln sich in eine unabhängige Lichtquelle Balken wird sichtbar.

Die Theorie der Lichtstreuung wurde 1871 von Rayleigh entwickelt, der eine Gleichung für kugelförmige Teilchen herleitete, die die Intensität des einfallenden Lichts (I 0) mit der Intensität des Lichts in Beziehung setzt, das von einem Einheitsvolumen des Systems (I p) gestreut wird.

wo Ich, ich0- Intensität des gestreuten und einfallenden Lichts, W/m 2 ; k p die Rayleigh-Konstante ist, eine Konstante, die von den Brechungsindizes der Substanzen der dispergierten Phase und des Dispersionsmediums m –3 abhängt; mit V- Konzentration von Solpartikeln, mol/l; λ ist die Wellenlänge des einfallenden Lichts, m; r- Partikelradius, m.

13.3. MICELLARE THEORIE DER STRUKTUR VON KOLLOIDTEILCHEN

Micellen bilden die dispergierte Phase des Sols, und die intermicellare Flüssigkeit bildet ein Dispersionsmedium, das ein Lösungsmittel, Elektrolytionen und Nichtelektrolytmoleküle enthält. Eine Mizelle besteht aus einem elektrisch neutralen Aggregat und einem ionischen Teilchen. Die Masse eines kolloidalen Partikels ist hauptsächlich im Aggregat konzentriert. Das Aggregat kann sowohl eine amorphe als auch eine kristalline Struktur haben. Gemäß der Panet-Fajans-Regel werden Ionen irreversibel am Aggregat adsorbiert, wobei starke Bindungen mit den Atomen des Aggregats gebildet werden, die Teil des Kristallgitters des Aggregats (oder isomorph mit ihm) sind. Ein Indikator dafür ist die Unlöslichkeit dieser Verbindungen. Sie werden gerufen potenzialbestimmende Ionen. Durch selektive Adsorption von Ionen oder Ionisierung von Oberflächenmolekülen erhält das Aggregat eine Ladung. Somit bilden die Aggregat- und potentialbestimmenden Ionen den Kern einer Mizelle und gruppieren sich um die Kernionen der entgegengesetzten Vorzeichen - Gegenionen. Das Aggregat bildet zusammen mit dem ionogenen Teil der Micellen eine elektrische Doppelschicht (Adsorptionsschicht). Das Aggregat zusammen mit der Adsorptionsschicht wird als Granulat bezeichnet. Die Ladung des Körnchens ist gleich der Summe der Ladungen von Gegenionen und potentialbestimmenden Ionen. ionogen

Ein Teil der Mizelle besteht aus zwei Schichten: Adsorption und Diffusion. Dies vervollständigt die Bildung einer elektrisch neutralen Mizelle, die die Grundlage einer kolloidalen Lösung ist. Eine Mizelle ist als dargestellt Kolloidchemische Formel.

Betrachten wir die Struktur einer Hydrosolmicelle am Beispiel der Bildung einer kolloidalen Lösung von Bariumsulfat unter der Bedingung eines BaCl 2 -Überschusses:

Schwerlösliches Bariumsulfat bildet ein kristallines Aggregat bestehend aus m BaSO 4 -Moleküle. Adsorbiert auf der Oberfläche des Aggregats n Ba 2+ -Ionen. Es gibt 2 (n - x) Chloridion C1 – . Die restlichen Gegenionen (2x) befinden sich in der diffusen Schicht:

Die Struktur einer Mizelle eines mit einem Überschuss an Natriumsulfat erhaltenen Bariumsulfatsols wird wie folgt geschrieben:

Aus den obigen Daten, dass das Vorzeichen der Ladung eines kolloidalen Teilchens von den Bedingungen für den Erhalt einer kolloidalen Lösung abhängt.

13.4. ELEKTROKINETISCHES POTENZIAL

Kolloidpartikel

Zeta-(ζ )-Potenzial. Der Wert der Ladung des ζ-Potentials wird durch die Ladung des Körnchens bestimmt. Sie wird bestimmt durch die Differenz der Summe der Ladungen der potentialbestimmenden Ionen und der Ladungen der in der Adsorptionsschicht befindlichen Gegenionen. Sie nimmt mit zunehmender Zahl der Gegenionen in der Adsorptionsschicht ab und kann gleich Null werden, wenn die Ladung der Gegenionen gleich der Ladung des Kerns ist. Das Teilchen befindet sich in einem isoelektrischen Zustand. Die Größe des ζ-Potentials kann verwendet werden, um die Stabilität eines dispersen Systems, seine Struktur und seine elektrokinetischen Eigenschaften zu beurteilen.

Das ζ-Potential verschiedener Körperzellen ist unterschiedlich. Lebendes Protoplasma ist negativ geladen. Bei pH 7,4 liegt der Wert des ζ-Potentials der Erythrozyten zwischen -7 und -22 mV, beim Menschen bei -16,3 mV. Monozyten sind etwa 2 mal niedriger. Das elektrokinetische Potential wird berechnet, indem die Geschwindigkeit der Teilchen der dispergierten Phase während der Elektrophorese bestimmt wird.

Die elektrophoretische Beweglichkeit von Partikeln hängt von mehreren Größen ab und wird mit der Helmholtz-Smoluchowski-Gleichung berechnet:

wo und ef- elektrophoretische Mobilität (Elektrophoresegeschwindigkeit), m/s; ε ist die relative Dielektrizitätskonstante der Lösung; ε 0 - elektrische Konstante, 8,9 10 -12 A s / W m; Δφ - Potentialdifferenz von einer externen Stromquelle, V; ζ - elektrokinetisches Potential, V; η ist die Viskosität des Dispersionsmediums, N s/m 2 ; l- Abstand zwischen den Elektroden, m; zu f- Koeffizient, dessen Wert von der Form des kolloidalen Teilchens abhängt.

13.5. ELEKTROKINETISCHE PHÄNOMENE.

ELEKTROPHORESE. ELEKTROPHORESE

IN DER MEDIZINISCHEN UND BIOLOGISCHEN FORSCHUNG

Elektrokinetische Phänomene spiegeln die Beziehung wider, die zwischen der Bewegung der Phasen eines dispergierten Systems relativ zueinander und den elektrischen Eigenschaften der Grenzfläche zwischen diesen Phasen besteht. Es gibt vier Arten von elektrokinetischen Phänomenen - Elektrophorese, Elektroosmose, Fließpotential (Strömung) und Senkungspotential (Sedimentation). Elektrokinetische Phänomene wurden von F.F. Reiß. In ein Stück nassen Ton tauchte er zwei Glasröhren ein Stück weit ein, in die er etwas Quarzsand goss, Wasser auf die gleiche Höhe goss und die Elektroden absenkte (Abb. 13.1).

Durch Durchleiten eines Gleichstroms stellte Reiss fest, dass im Anodenraum das Wasser über der Sandschicht durch das Auftreten einer Suspension von Tonpartikeln trübe wird, gleichzeitig sinkt der Wasserspiegel im Knie; in der Kathodenröhre bleibt das Wasser klar, aber sein Pegel steigt. Basierend auf den Ergebnissen des Experiments können wir schließen, dass Tonpartikel, die sich zur positiven Elektrode bewegen, negativ geladen sind und die angrenzende Wasserschicht positiv geladen ist, wenn sie sich zum negativen Pol bewegt.

Reis. 13.1. Elektrokinetische Bewegungsphänomene von Teilchen der dispergierten Phase

in einem dispergierten System

Das Phänomen der Bewegung geladener Teilchen der dispergierten Phase relativ zu den Teilchen des Dispersionsmediums unter Einwirkung eines elektrischen Feldes wird als Elektrophorese bezeichnet. Das Phänomen der Bewegung einer Flüssigkeit relativ zur festen Phase durch einen porösen Festkörper (Membran) wird genannt Elektroosmose. Unter den Bedingungen des beschriebenen Experiments wurden zwei elektrokinetische Phänomene gleichzeitig beobachtet - Elektrophorese und Elektroosmose. Die Bewegung kolloidaler Partikel in einem elektrischen Feld ist ein klarer Beweis dafür, dass kolloidale Partikel eine Ladung auf ihrer Oberfläche tragen.

Ein kolloidales Teilchen - eine Mizelle kann als komplexes Ion von enormer Größe betrachtet werden. Eine kolloidale Lösung wird unter dem Einfluss von Gleichstrom elektrolysiert, kolloidale Partikel werden auf die Anode oder Kathode übertragen (abhängig von der Ladung des kolloidalen Partikels). Auf diese Weise, Elektrophorese ist die Elektrolyse eines hochdispersen Systems.

Später wurden 2 Phänomene entdeckt, die der Elektrophorese und der Elektroosmose entgegengesetzt sind. Dorn entdeckte, dass, wenn sich Partikel in einer Flüssigkeit wie Sand in Wasser absetzen, eine EMF zwischen 2 Elektroden auftritt, die an verschiedenen Stellen in der Flüssigkeitssäule eingesetzt sind, genannt Sedimentationspotential (Dorn-Effekt).

Wenn eine Flüssigkeit durch eine poröse Trennwand gedrückt wird, auf deren beiden Seiten sich Elektroden befinden, erscheint auch eine EMF - Fluss (Fluss) Potenzial.

Das kolloidale Teilchen bewegt sich mit einer zum Wert proportionalen Geschwindigkeitζ -Potenzial. Wenn das System ein komplexes Gemisch aufweist, ist es möglich, es unter Verwendung des Elektrophoreseverfahrens zu untersuchen und zu trennen, das auf der elektrophoretischen Mobilität von Partikeln basiert. Diese findet in der biomedizinischen Forschung in Form von Makro- und Mikroelektrophorese breite Anwendung.

Das erzeugte elektrische Feld bewirkt, dass sich die Partikel der dispergierten Phase mit einer Geschwindigkeit bewegen, die proportional zum Wert des ζ-Potentials ist, was beobachtet werden kann, indem die Grenzfläche zwischen der Testlösung und dem Puffer mit optischen Geräten bewegt wird. Dadurch wird das Gemisch in mehrere Fraktionen aufgeteilt. Bei der Registrierung wird eine Kurve mit mehreren Spitzen erhalten, die Höhe der Spitze ist ein quantitativer Indikator für den Gehalt jeder Fraktion. Diese Methode ermöglicht es, einzelne Fraktionen von Blutplasmaproteinen zu isolieren und zu untersuchen. Die Elektropherogramme des Blutplasmas aller Menschen sind normalerweise gleich. In der Pathologie haben sie für jede Krankheit ein charakteristisches Aussehen. Sie dienen der Diagnose und Behandlung von Krankheiten. Elektrophorese wird verwendet, um Aminosäuren, Antibiotika, Enzyme, Antikörper usw. Die Mikroelektrophorese besteht darin, die Bewegungsgeschwindigkeit von Partikeln unter einem Mikroskop zu bestimmen, Elektrophorese - auf Papier. Das Phänomen der Elektrophorese tritt während der Migration von Leukozyten in Entzündungsherde auf. Immunelektrophorese, Scheibenelektrophorese, Isotachophorese usw. werden heute als Behandlungsmethoden entwickelt und eingesetzt und lösen viele medizinische und biologische Probleme, sowohl präparativ als auch analytisch.

13.6. STABILITÄT VON KOLLOIDEN LÖSUNGEN. SEDIMENTATION, AGGREGATION UND KONDENSATIONSSTABILITÄT VON LYOSOLEN. FAKTOREN, DIE DIE NACHHALTIGKEIT BEEINFLUSSEN

Die Frage nach der Stabilität kolloidaler Systeme ist eine sehr wichtige Frage, die sich direkt auf ihre Existenz bezieht. Sedimentationsstabilität- Widerstand der Partikel des dispergierten Systems gegen Absetzen unter Einwirkung der Schwerkraft.

Peskov führte das Konzept der Aggregations- und kinetischen Stabilität ein. Kinetische Stabilität- die Fähigkeit der dispergierten Phase des kolloidalen Systems, sich in einem suspendierten Zustand zu befinden, nicht zu sedimentieren und den Schwerkraftkräften entgegenzuwirken. Hochdisperse Systeme sind kinetisch stabil.

Unter aggregierte Stabilität Es ist notwendig, die Fähigkeit eines dispersen Systems zu verstehen, den anfänglichen Dispersionsgrad aufrechtzuerhalten. Dies ist nur mit einem Stabilisator möglich. Die Folge der Verletzung der Aggregatstabilität ist kinetische Instabilität,

denn die unter Einwirkung der Schwerkraft aus den Ausgangsteilchen gebildeten Aggregate heben sich ab (sich absetzen oder aufschwimmen).

Aggregations- und kinetische Stabilität sind miteinander verbunden. Je größer die Aggregationsstabilität des Systems ist, desto größer ist seine kinetische Stabilität. Die Stabilität wird durch das Ergebnis des Kampfes zwischen der Schwerkraft und der Brownschen Bewegung bestimmt. Dies ist ein Beispiel für die Manifestation des Gesetzes der Einheit und den Kampf der Gegensätze. Faktoren, die die Stabilität von Systemen bestimmen: Brownsche Bewegung, Dispersion von Partikeln der dispergierten Phase, Viskosität und ionische Zusammensetzung des Dispersionsmediums usw.

Stabilitätsfaktoren kolloidaler Lösungen: das Vorhandensein einer elektrischen Ladung kolloidaler Partikel. Teilchen tragen die gleiche Ladung, wenn sie sich also treffen, stoßen sich die Teilchen gegenseitig ab; die Fähigkeit, die Ionen der diffusen Schicht zu solvatisieren (hydratisieren). Je stärker die Ionen in der diffusen Schicht hydratisiert sind, je dicker die gesamte Hydrathülle ist, desto stabiler ist das System. Die elastischen Kräfte der Solvatschichten wirken keilförmig auf dispergierte Partikel und verhindern deren Annäherung; Adsorptionsstrukturierende Eigenschaften von Systemen. Der dritte Faktor bezieht sich auf die Adsorptionseigenschaften dispergierter Systeme. An der entwickelten Oberfläche der dispergierten Phase werden Moleküle von oberflächenaktiven Substanzen (Tensiden) und makromolekularen Verbindungen (HMCs) leicht absorbiert. Große Molekülgrößen, die ihre eigenen Solvatationsschichten tragen, erzeugen Adsorptions-Solvatationsschichten von beträchtlicher Länge und Dichte auf der Teilchenoberfläche. Solche Systeme haben eine ähnliche Stabilität wie lyophile Systeme. Alle diese Schichten haben eine bestimmte Struktur, sie werden nach P.A. Rebinder strukturmechanische Barriere auf dem Weg der Konvergenz dispergierter Partikel.

13.7. ALLEINIGE GERINNUNG. GERINNUNGSREGELN. KINETIK DER GERINNUNG

Sole sind thermodynamisch instabile Systeme. Die Teilchen der dispergierten Phase der Sole neigen dazu, die freie Oberflächenenergie zu verringern, indem sie die spezifische Oberfläche der kolloidalen Teilchen verringern, was auftritt, wenn sie kombiniert werden. Der Vorgang, bei dem kolloidale Partikel zu größeren Aggregaten kombiniert und schließlich ausgefällt werden, wird als Gerinnung.

Die Koagulation wird durch verschiedene Faktoren verursacht: mechanische Einwirkung, Temperaturänderung (Kochen und Gefrieren), Strahlung

Ion, Fremdstoffe, insbesondere Elektrolyte, Zeit (Alterung), Konzentration der dispergierten Phase.

Der am besten untersuchte Prozess ist die Koagulation von Solen durch Elektrolyte. Für die Koagulation von Solen mit Elektrolyten gelten folgende Regeln.

1. Alle Elektrolyte sind in der Lage, eine Koagulation von lyophoben Solen zu bewirken. Die koagulierende Wirkung (P) besitzen Ionen mit entgegengesetzter Ladung zur Ladung des Granulats (potentialbestimmende Ionen) und gleichem Vorzeichen wie Gegenionen (Hurdys Regel). Die Koagulation positiv geladener Sole wird durch Anionen verursacht.

2. Die Koagulationsfähigkeit von Ionen (P) hängt von der Größe ihrer Ladung ab. Je höher die Ladung des Ions ist, desto höher ist seine koagulierende Wirkung. (Schulzesche Regel): PA1 3+ > PCa 2+ > PK + .

Dementsprechend können wir für die Gerinnungsschwelle schreiben:

diese. Je niedriger die Ionenladung ist, desto höher wird die Konzentration koagulieren.

3. Bei Ionen gleicher Ladung hängt die Koagulationsfähigkeit vom Radius (r) des solvatisierten Ions ab: je größer der Radius, desto größer die Koagulationswirkung:

4. Jeder Elektrolyt ist durch eine Schwellenkonzentration des Koagulationsprozesses der kolloidalen Lösung (Koagulationsschwelle) gekennzeichnet, d.h. die kleinste Konzentration, ausgedrückt in Millimol, die einem Liter einer kolloidalen Lösung zugesetzt werden muss, damit sie gerinnt. Die Gerinnungsschwelle oder Schwellenkonzentration wird mit C k bezeichnet Die Gerinnungsschwelle ist ein relatives Merkmal der Stabilität des Sols gegenüber einem gegebenen Elektrolyten und ist der Kehrwert der Gerinnungsfähigkeit:

5. Die koagulierende Wirkung von organischen Ionen ist größer als die von anorganischen; Koagulation vieler lyophober Sole tritt früher auf,

als ihr isoelektrischer Zustand erreicht ist, bei dem eine explizite Gerinnung einsetzt. Diese Aktion wird aufgerufen kritisch. Sein Wert beträgt +30 mV.

Der Koagulationsprozess für jedes dispergierte System schreitet mit einer bestimmten Rate fort. Die Abhängigkeit der Koagulationsrate von der Konzentration des Koagulationselektrolyten ist in Abb. 1 dargestellt. 13.2.

Reis. 13.2. Abhängigkeit der Gerinnungsgeschwindigkeit von der Elektrolytkonzentration.

Erläuterungen im Text

Drei Regionen und zwei charakteristische Punkte von A und B werden identifiziert. Der von der OA-Linie begrenzte Bereich (entlang der Konzentrationsachse) wird als Bereich der latenten Gerinnung bezeichnet. Hier ist die Gerinnungsrate nahezu Null. Dies ist die Sol-Stabilitätszone. Zwischen den Punkten A und B befindet sich ein Bereich langsamer Gerinnung, in dem die Gerinnungsgeschwindigkeit von der Elektrolytkonzentration abhängt. Punkt A entspricht der niedrigsten Elektrolytkonzentration, bei der eine explizite Gerinnung einsetzt (Gerinnungsschwelle), und hat einen kritischen Wert. Dieses Stadium kann anhand äußerer Anzeichen beurteilt werden: Farbänderung, Auftreten von Trübung. Es gibt eine vollständige Zerstörung des kolloidalen Systems: die Freisetzung der Substanz der dispergierten Phase in einen Niederschlag, der als bezeichnet wird koagulieren. Am Punkt B beginnt die schnelle Koagulation, d.h. alle Teilchenkollisionen sind wirksam und hängen nicht von der Elektrolytkonzentration ab. Am Punkt B ist das ζ-Potential gleich 0. Die zur Koagulation einer kolloidalen Lösung erforderliche Stoffmenge hängt davon ab, ob der Elektrolyt sofort oder allmählich in kleinen Portionen zugegeben wird. Es wurde beobachtet, dass im letzteren Fall mehr Substanz hinzugefügt werden muss, um das gleiche Gerinnungsphänomen hervorzurufen. Dieses Phänomen wird bei der Medikamentendosierung genutzt.

Wenn Sie zwei kolloidale Lösungen mit entgegengesetzten Ladungen zusammenführen, koagulieren sie schnell. Der Prozess ist von Natur aus elektrostatisch. Es wird für die Industrie- und Abwasserbehandlung verwendet. In Wasserwerken wird dem Wasser vor Sandfiltern Aluminiumsulfat oder Eisen(III)chlorid zugesetzt. Während ihrer Hydrolyse werden positiv geladene Sole von Metallhydroxiden gebildet, die eine Koagulation von negativ geladenen Partikeln von Mikroflora, Boden und organischen Verunreinigungen verursachen.

Gerinnungsphänomene spielen in biologischen Systemen eine sehr wichtige Rolle. Vollblut ist eine Emulsion. Gebildete Elemente von Blut - eine dispergierte Phase, Plasma - ein Dispersionsmedium. Plasma ist ein höher dispergiertes System. Dispergierte Phase: Proteine, Enzyme, Hormone. Das Blutgerinnungssystem und das Antikoagulationssystem funktionieren. Die erste wird durch Thrombin bereitgestellt, das auf Fibrinogen einwirkt und die Bildung von Fibrinfilamenten (Blutgerinnsel) verursacht. Erythrozyten sedimentieren mit einer bestimmten Rate (ESR). Der Gerinnungsprozess sorgt für einen minimalen Blutverlust und die Bildung von Blutgerinnseln im Kreislaufsystem. In der Pathologie adsorbieren Erythrozyten große Moleküle von Gammaglobulinen und Fibrinogenen und die BSG nimmt zu. Die wichtigste gerinnungshemmende Wirkung des Blutes ist das Blutgerinnungshemmer Heparin. In Kliniken werden Koagulogramme verwendet - eine Reihe von Tests zur Blutgerinnung und Antikoagulation (Prothrombingehalt, Plasmarekalzifikationszeit, Heparintoleranz, Gesamtfibrinogen usw.), dies ist wichtig bei schweren Blutungen mit der Bildung von Blutgerinnseln. Bei der Konservierung muss die Blutgerinnung berücksichtigt werden. Ca 2+ -Ionen werden mit Natriumnitrat entfernt, um auszufällen, was die Gerinnung erhöht. Tragen Sie Antikoagulans, Heparin, Dicumarin auf. Polymere, die für den Endoprothesenersatz von Elementen des kardiovaskulären Systems verwendet werden, müssen antithrombogene oder thromboresistente Eigenschaften aufweisen.

13.8. STABILISIERUNG VON KOLLOIDEN SYSTEMEN (SCHUTZ VON KOLLOIDEN LÖSUNGEN)

Stabilisierung von kolloidalen Lösungen gegenüber Elektrolyten durch Schaffung zusätzlicher Adsorptionsschichten auf der Oberfläche von kolloidalen Partikeln mit verbesserten strukturellen und mechanischen Eigenschaften, Zugabe einer kleinen Menge einer Lösung von hoher

commolekulare Verbindungen (Gelatine, Natriumkaseinat, Eialbumin usw.) genannt Kolloidschutz. Geschützte Sole sind gegenüber Elektrolyten sehr beständig. Das geschützte Sol erhält alle Eigenschaften des adsorbierten Polymers. Das dispergierte System wird lyophil und damit stabil. Die Schutzwirkung des IUP oder Surfactants wird durch eine Schutzzahl gekennzeichnet. Die Schutzzahl ist als die Mindestmasse an IUP (in Milligramm) zu verstehen, die 10 ml der Testlösung zugesetzt werden muss, um sie vor Gerinnung zu schützen, wenn 1 ml einer 10 %igen Kochsalzlösung in die Systeme eingebracht wird. Der Grad der Schutzwirkung von HMS-Lösungen hängt ab von: der Art des HMS, der Art des geschützten Sols, dem Dispersionsgrad, dem pH-Wert des Mediums und Verunreinigungen.

Das Phänomen des kolloidalen Schutzes im Körper spielt eine sehr wichtige Rolle bei einer Reihe von physiologischen Prozessen. Verschiedene Proteine, Polysaccharide, Peptide haben eine schützende Wirkung im Körper. Sie adsorbieren Ca auf kolloidalen Partikeln solcher hydrophober Körpersysteme wie Carbonate, Calciumphosphate und übersetzen sie in einen stabilen Zustand. Beispiele für geschützte Sole sind Blut und Urin. Verdunstet man 1 Liter Urin, sammelt den entstandenen Niederschlag und versucht ihn dann in Wasser aufzulösen, dann benötigt man dafür 14 Liter Lösungsmittel. Daher ist Urin eine kolloidale Lösung, in der dispergierte Partikel durch Albumine, Mucine und andere Proteine ​​geschützt sind. Serumproteine ​​erhöhen die Löslichkeit von Calciumcarbonat um fast das 5-fache. Der erhöhte Gehalt an Calciumphosphat in der Milch ist auf den Proteinschutz zurückzuführen, der während der Alterung verletzt wird.

Bei der Entwicklung von Atherosklerose spielt das Leucetin-Cholesterin-Gleichgewicht eine wichtige Rolle, bei dessen Verletzung sich das Verhältnis zwischen Cholesterin, Phospholipiden und Proteinen ändert, was zur Ablagerung von Cholesterin an den Wänden der Blutgefäße führt, was zu Atherokalzinose führt. Eine große Rolle beim Schutz spielen großmolekulare Fett-Eiweiß-Komponenten. Andererseits ist die Fähigkeit des Blutes, sich in hohen Konzentrationen von Kohlenstoff- und Sauerstoffgasen in gelöstem Zustand zu halten, auch auf die schützende Wirkung von Proteinen zurückzuführen. Dabei umhüllen Proteine ​​Mikrogasbläschen und schützen sie vor dem Zusammenkleben.

Schutz von kolloidalen Partikeln, die bei der Herstellung von Arzneimitteln verwendet werden. Im Körper ist es oft notwendig, Arzneistoffe in kolloidalem Zustand einzubringen, damit sie sich gleichmäßig im Körper verteilen und aufgenommen werden. Also, kolloidale Lösungen von Silber, Quecksilber, Schwefel, geschützt durch Eiweißstoffe, verwendet

B. Medikamente (Protargol, Collargol, Lysorginon), werden nicht nur elektrolytunempfindlich, sondern können auch bis zur Trockene eingedampft werden. Der trockene Rückstand wird nach Behandlung mit Wasser wieder zu einem Sol.

13.9. PEPTISIERUNG

Peptisierung - Prozess, die Umkehrung der Koagulation, der Prozess des Übergangs des Koagulats zum Sol. Peptisierung tritt auf, wenn dem Niederschlag (Koagulat) Substanzen zugesetzt werden, die den Übergang des Niederschlags in ein Sol erleichtern. Sie heißen Pepti-Verstopfung. Typischerweise sind Peptisatoren potentialbestimmende Ionen. Beispielsweise wird ein Niederschlag von Eisen(III)hydroxid mit Eisen(III)salzen peptisiert. Das Lösungsmittel (H 2 O) kann aber auch die Rolle eines Peptisierungsmittels spielen. Der Peptisierungsprozess beruht auf Adsorptionsphänomenen. Das Peptisierungsmittel erleichtert die Bildung einer elektrischen Doppelschichtstruktur und die Bildung eines Zeta-Potentials.

Daher kommt es beim Peptisierungsprozess hauptsächlich durch die Adsorption von potentialbestimmenden Ionen und die Desorption von Gegenionen, die zu einer Erhöhung des ζ-Potentials der dispergierten Partikel und einer Erhöhung des Solvatationsgrades (Hydratation) führen, zur Bildung von Solvathüllen um die Partikel, die einen Keileffekt erzeugen (Adsorptionspeptisierung).

Neben der Adsorption gibt es auch Auflösungs-Peptisierung. Dieser Typ umfasst alles, wenn der Peptisierungsprozess mit einer chemischen Reaktion von Oberflächenmolekülen der dispergierten Phase verbunden ist. Es besteht aus zwei Phasen: der Bildung eines Peptisationsmittels durch chemische Reaktion des eingebrachten Elektrolyten des Peptisationsmittels mit einem dispergierten Partikel; Adsorption des resultierenden Peptisierungsmittels an der Oberfläche der dispergierten Phase, was zur Bildung von Micellen und Peptisierung des Niederschlags führt. Ein typisches Beispiel für Auflösungspeptisierung ist die Peptisierung von Metallhydroxiden mit Säuren.

Die maximale Feinheit der durch Adsorptionspeptisation gewonnenen Sole wird durch den Feinheitsgrad der Primärpartikel bestimmt, die die Fällflocken bilden. Bei der Lösungspeptisierung kann die Fragmentierungsgrenze von Partikeln den Bereich der Kolloide verlassen und den molekularen Dispersionsgrad erreichen. Der Prozess der Peptisierung ist in lebenden Organismen von großer Bedeutung, da die Kolloide von Zellen und biologischen Flüssigkeiten ständig der Einwirkung von Elektrolyten im Körper ausgesetzt sind.

Die Wirkung vieler Waschmittel, auch Waschmittel, beruht auf dem Phänomen der Peptisierung. Das kolloidale Ion der Seife ist ein Dipol, es wird von Schmutzpartikeln adsorbiert, lädt sie auf und fördert ihre Peptisierung. Schmutz in Form eines Sols wird leicht von der Oberfläche entfernt.

13.10. Gele und Gallerten. THIXOTROPIE. SYNERESE

Lösungen von IUPs und Sole einiger hydrophober Kolloide können sich unter bestimmten Bedingungen verändern: Verlust der Flüssigkeit, Gelierung, Gelierung von Lösungen treten auf und Gelees und Gele (vom lateinischen „gefroren“) werden gebildet.

Gelees (Gele)- Dies sind feste, nicht flüssige, strukturierte Systeme, die aus der Wirkung molekularer Kohäsionskräfte zwischen kolloidalen Partikeln oder Makromolekülen von Polymeren resultieren. Die Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung führen zur Bildung eines räumlichen Netzrahmens, die Zellen räumlicher Netze sind mit einer flüssigen Lösung gefüllt, wie ein in Flüssigkeit getränkter Schwamm. Die Bildung von Gelee kann als Aussalzen des IUP oder im Anfangsstadium der Gerinnung, dem Auftreten einer Gerinnungsstrukturierung, dargestellt werden.

Eine wässrige Gelatinelösung wird, wenn die Mischung auf 45 ° C erhitzt wird, zu einem homogenen flüssigen Medium. Beim Abkühlen auf Raumtemperatur nimmt die Viskosität der Lösung zu, das System verliert an Fließfähigkeit, geliert, die Konsistenz der halbfesten Masse behält ihre Form (sie kann mit einem Messer geschnitten werden).

Abhängig von der Art der Substanzen, die das Gelee oder Gel bilden, gibt es: aus harten Partikeln aufgebaut - zerbrechlich (irreversibel); gebildet durch flexible Makromoleküle - elastisch (reversibel). Spröde werden durch kolloidale Partikel (TiO 2, SiO 2) gebildet. Getrocknet wird ein harter Schaum mit großer spezifischer Oberfläche. Getrocknetes Gelee quillt nicht, das Trocknen verursacht irreversible Veränderungen.

Elastische Gele werden durch Polymere gebildet. Wenn sie getrocknet sind, lassen sie sich leicht verformen, komprimieren, es wird ein trockenes Polymer (Pyrogel) erhalten, das seine Elastizität behält. Es ist in einem geeigneten Lösungsmittel quellfähig, der Vorgang ist reversibel und kann viele Male wiederholt werden.

Schwache Molekülbindungen in Gelees können mechanisch zerstört werden (durch Schütteln, Gießen, Temperatur). Das Aufbrechen der Bindung bewirkt die Zerstörung der Struktur, die Partikel erwerben die Fähigkeit

Bei thermischer Bewegung verflüssigt sich das System und wird flüssig. Nach einiger Zeit erholt sich die Struktur spontan. Dies kann dutzende Male wiederholt werden. Diese umkehrbare Transformation heißt Thixotropie. Diese isotherme Transformation kann durch das Schema dargestellt werden:

Thixotropie wird in schwachen Lösungen von Gelatine, Zellprotoplasma beobachtet. Die Reversibilität der Thixotropie weist darauf hin, dass die Strukturierung in den entsprechenden Systemen auf intermolekularen (van der Waals) Kräften beruht – eine koagulationsthixotrope Struktur.

Gele im Körper sind Gehirn, Haut, Augapfel. Der Kondensations-Kristallisations-Strukturtyp ist durch eine stärkere chemische Bindung gekennzeichnet. Dabei wird die Reversibilität von Thixotropieänderungen verletzt (Kieselsäuregel).

Die Gallerte ist ein Nichtgleichgewichtszustand des Systems, ein bestimmtes Stadium des langsam ablaufenden Prozesses der Phasentrennung und der Annäherung des Systems an den Gleichgewichtszustand. Der Prozess reduziert sich auf die allmähliche Verdichtung des Geleerahmens zu einer dichteren kompakten Masse unter Verdichtung der zweiten beweglichen flüssigen Phase, die mechanisch im räumlichen Gitter des Rahmens gehalten wird. Auf der Oberfläche des Gelees erscheinen während der Lagerung zunächst einzelne Flüssigkeitstropfen, die mit der Zeit zunehmen und zu einer kontinuierlichen Masse der flüssigen Phase verschmelzen. Dieser spontane Prozess der Geleeablösung wird als Synärese bezeichnet. Bei zerbrechlichen Gelees ist Synärese eine irreversible Aggregation von Partikeln, eine Verdichtung der gesamten Struktur. Bei IUP-Gelee kann eine Erhöhung der Temperatur die Synärese stoppen und das Gelee in seine ursprüngliche Position zurückbringen. Die Trennung von geronnenen Blutgerinnseln, das Härten von Brot, das Einweichen von Süßwaren sind Beispiele für Synärese. Das Gewebe junger Menschen ist elastisch, enthält mehr Wasser, die Elastizität geht mit dem Alter verloren, weniger Wasser wird syneresiert.

13.11. FRAGEN UND AUFGABEN ZUR SELBSTPRÜFUNG

AUF UNTERRICHT UND PRÜFUNGEN VORBEREITET

1. Nennen Sie das Konzept von dispergierten Systemen, dispergierter Phase und Dispersionsmedium.

2. Wie werden disperse Systeme nach dem Aggregatzustand von disperser Phase und Dispersionsmedium eingeteilt? Nennen Sie Beispiele für biomedizinische Profile.

3. Wie werden disperse Systeme nach der Stärke der intermolekularen Wechselwirkung in ihnen klassifiziert? Nennen Sie Beispiele für biomedizinische Profile.

4. Der Hauptteil des Apparats der "künstlichen Niere" ist der Dialysator. Was ist das Prinzip des Geräts des einfachsten Dialysators? Welche Verunreinigungen können durch Dialyse aus dem Blut entfernt werden? Welche Faktoren beeinflussen die Dialyserate?

5. Wie kann man eine Lösung einer niedermolekularen Substanz und eine kolloidale Lösung unterscheiden? Auf welchen Eigenschaften basieren diese Methoden?

6. Wie kann ein Sol von einem groben System unterschieden werden? Auf welchen Eigenschaften basieren diese Methoden?

7. Welche Methoden gibt es, um kolloidal dispergierte Systeme zu erhalten? Wie unterscheiden sie sich voneinander?

8. Welche Merkmale haben die molekularkinetischen und optischen Eigenschaften kolloidal-disperser Systeme? Was unterscheidet sie von echten Lösungen und groben Systemen?

9. Geben Sie das Konzept der Aggregations-, Kinetik- und Kondensationsstabilität disperser Systeme an. Faktoren, die die Stabilität von Systemen bestimmen.

10. Zeigen Sie den Zusammenhang zwischen den elektrokinetischen Eigenschaften kolloidal dispergierter Systeme.

11. Welche elektrokinetischen Phänomene werden beim mechanischen Mischen der Teilchen der dispergierten Phase beobachtet: a) relativ zum Dispersionsmedium; b) relativ zu den Partikeln der dispergierten Phase?

12. Erklären Sie, welche der folgenden Zubereitungen kolloidale Lösungen sind: a) eine Zubereitung aus Bariumsulfat in Wasser, die als Kontrastmittel in Röntgenuntersuchungen verwendet wird, mit einer Partikelgröße von 10 -7 m; b) eine Zubereitung aus Silber in Wasser – Collargol, zur Behandlung von eitrigen Wunden mit einer Partikelgröße von 10 –9 m.

13. Das Konzept der Koagulation von Solen. Koagulation lyophiler Sole. Was sind die äußeren Anzeichen einer Gerinnung? Geben Sie die möglichen Gerinnungsprodukte von Solen an.

14. Faktoren, die die Gerinnung von Solen verursachen. Regeln für die Koagulation von Solen durch Elektrolyte. Kinetik der Gerinnung. Gerinnungsschwelle.

15. Als Folge der Verletzung des Mikro- (Ca 2+) - und Makro- (C 2 O 4 2-) -Elements und der Säure-Basen-Homöostase im Magen-Darm-Trakt tritt in den Nieren folgende Reaktion auf:

Welche Ladung hat das Sol? Welche der angegebenen Ionen wirken koagulierend auf die Partikel dieses Sols: K + , Mg 2+ , SO 4 2– , NO 3 – , PO 4 3– , Al 3+ ?

Es entsteht ein Calciumoxalat-Sol. Schreiben wir die Formel der Mizelle des Sols auf

(13.3.).

Die Ladung der Körner des Sols ist positiv, was bedeutet, dass die Ionen eine koagulierende Wirkung (k) für die Partikel dieses Sols haben werden: SO 4 2-, PO 4 3-, NO 3 -, gemäß der Hardy-Regel. Je höher die Ladung des koagulierenden Ions ist, desto stärker ist seine koagulierende Wirkung (Schulzesche Regel). Nach der Schulze-Regel lassen sich diese Anionen in folgender Reihe anordnen: C bis P0 4 3 -> C bis SO 4 2 -> C bis NO 3 -. Je niedriger die Ionenladung, desto höhere Konzentrationen verursachen eine Koagulation. Die Gerinnungsschwelle (p) ist ein relatives Merkmal der Stabilität des Sols in Bezug auf einen gegebenen Elektrolyten und ist der Kehrwert von

13.12. TESTS

1. Wähle die falsche Aussage:

a) Kondensationsverfahren zum Erhalt kolloidaler Lösungen umfassen OVR, Hydrolyse, Lösungsmittelersatz;

b) Dispergierverfahren zum Erhalten kolloidaler Lösungen umfassen mechanisch, Ultraschall, Peptisierung;

c) optische Eigenschaften kolloidaler Systeme umfassen Opaleszenz, Beugung, Tyndall-Effekt;

d) Zu den molekularkinetischen Eigenschaften kolloidaler Systeme gehören Brownsche Molekularbewegung, Lichtstreuung und Farbänderung der Lösung.

2. Wählen Sie die falsche Aussage:

a) Elektrophorese ist die Bewegung einer dispergierten Phase in einem elektrischen Feld relativ zu einem stationären Dispersionsmedium;

b) Elektroosmose ist die Bewegung im elektrischen Feld des Dispersionsmediums relativ zur stationären dispergierten Phase;

c) das Eindringen von Flüssigkeiten, die therapeutische Ionen und Moleküle enthalten, durch das Kapillarsystem unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes wird als Elektrodialyse bezeichnet;

d) Elektrophorese wird verwendet, um Proteine, Nukleinsäuren und Blutzellen zu trennen.

3. Eine kolloidale Lösung, die an Fließfähigkeit verloren hat, ist:

a) Emulsion;

b) Gel;

c) sol;

d) Suspendierung.

4. Blutplasma ist:

a) sol;

b) Gel;

c) wahre Lösung;

d) Emulsion.

5. Ein heterogenes System, das aus einem Mikrokristall einer dispergierten Phase besteht, der von solvatisierten Stabilisatorionen umgeben ist, heißt:

a) ein Granulat;

b) der Kern;

c) die Einheit;

d) Mizelle.

6. Bei der Bildung einer Mizelle werden potentialbestimmende Ionen nach der Regel adsorbiert:

a) Schulze-Hardy;

b) Binder;

c) Panet-Fayence;

d) Shilova.

7. Ein Mizellengranulat ist ein Aggregat:

a) zusammen mit der Adsorptionsschicht;

b) Diffusionsschicht;

c) Adsorptions- und Diffusionsschichten;

d) potentialbestimmende Ionen.

8. Das Grenzflächenpotential ist das Potential zwischen:

a) feste und flüssige Phasen;

b) Adsorptions- und Diffusionsschichten an der Gleitgrenze;

c) Kern und Gegenionen;

d) potentialbestimmende Ionen und Gegenionen.

9. Die Fähigkeit feinporöser Membranen, Partikel der dispergierten Phase zurückzuhalten und Ionen und Moleküle frei passieren zu lassen, wird bezeichnet als:

Nr. 6. Zur Klassifizierung dispergierter Systeme siehe Tabelle. 3.

KLASSIFIZIERUNG DER DISPERSIVE SYSTEME Tabelle NACH GESAMTSTATUS
Dispersionsmedium	verteilt	Beispiele einiger natürlicher und heimischer disperser Systeme
	Flüssigkeit	Nebel, Begleitgas mit Öltröpfchen, Vergasergemisch in Automotoren (Benzintröpfchen in der Luft), Aerosole
	Fest	Staub in der Luft, Dämpfe, Smog, Simums (Staub- und Sandstürme), feste Aerosole
Flüssigkeit		Brausegetränke, Schaum
	Flüssigkeit	Emulsionen. Körperflüssigkeiten (Blutplasma, Lymphe, Verdauungssäfte), flüssige Zellinhaltsstoffe (Zytoplasma, Karyoplasma)
	Fest	Sole, Gele, Pasten (Gelees, Gelees, Klebstoffe). Im Wasser schwebender Fluss- und Meeresschlick; Mörser
fest,		Schneekruste mit darin enthaltenen Luftblasen, Erde, Textilgewebe, Ziegel und Keramik, Schaumgummi, Schaumschokolade, Pulver
	Flüssigkeit	Nasser Schmutz, medizinische und kosmetische Produkte (Salben, Mascara, Lippenstift etc.)
	Fest	Steine, farbige Gläser, einige Legierungen

Chemieunterricht Klasse 11: „Verteilte Systeme und Lösungen“

Ziel ist es, dem Begriff der verteilten Systeme ihre Klassifikation zu geben. Die Bedeutung kolloidaler Systeme im Leben von Natur und Gesellschaft aufzuzeigen. Zeigen Sie die Relativität der Aufteilung von Lösungen in echte und kolloidale Lösungen.

Ausrüstung und Materialien:

Technologische Karten: Diagrammtabelle, Laborarbeiten, Anweisungen.

Ausrüstung für Laborarbeiten:

Reagenzien: Zuckerlösung, Eisen(III)chloridlösung, Mischung aus Wasser und Flusssand, Gelatine, Paste, Öl, Aluminiumchloridlösung, Kochsalzlösung, Mischung aus Wasser und Pflanzenöl.

Chemische Becher

Papierfilter.

Schwarzes Papier.

Taschenlampen

Der Ablauf des Chemieunterrichts in der 11. Klasse:

Unterrichtsphase	Bühnenfunktionen	Lehreraktionen	Studentische Aktionen
Organisatorisch (2 Min.)	Vorbereitung auf den Unterricht	Begrüßt Studenten.	Bereiten Sie sich auf den Unterricht vor. Grüße den Lehrer.
Einführung (5 Min.)	Einführung in ein neues Thema.	Führt zum Unterrichtsthema, Aufgaben und „Fragen an sich selbst“ Führt in das Thema der Lektion ein. Zeigt die Aufgaben der heutigen Lektion an.	Beteiligen Sie sich an der Diskussion zum Thema. Machen Sie sich mit dem Thema der Lektion und den Aufgaben vertraut (ANHANG Nr. 1) Schreiben Sie drei Fragen zum Thema auf, die Sie beantwortet haben möchten.
Theoretischer Teil (15 Minuten.)	Erläuterung des neuen Themas.	Gibt Aufgaben für die Arbeit in Gruppen, um nach neuem Material zu suchen (ANHANG Nr. 3,4)	Nachdem sie sich in Gruppen zusammengeschlossen haben, führen sie Aufgaben gemäß der vom Programm bereitgestellten technologischen Karte (ANHANG Nr. 4) und den Anforderungen des Lehrers aus.
Zusammenfassung des theoretischen Teils (8 Min.)	Schlussfolgerungen basierend auf dem erlangten theoretischen Wissen.	Vorab hängt er leere Diagramme (A3-Format) zum visuellen Ausfüllen durch die Schüler an die Tafel. (ANHANG №4) Formuliert gemeinsam mit den Studierenden die wichtigsten theoretischen Schlussfolgerungen.	Die Bewerter füllen die Schemata aus, die dem Schema entsprechen, an dem sie gearbeitet haben, und berichten in Gruppen über die geleistete Arbeit Schreiben Sie die wichtigsten Schlussfolgerungen in technologischen Karten auf.
Praktischer Teil (10 Min.)	Durchführung von Laborarbeiten, Festigung der gewonnenen Erfahrungen.	Angebote zur Durchführung von Laborarbeiten zum Thema "Dispersed Systems" (ANHANG Nr. 2)	Führen Sie Laborarbeiten durch (ANHANG Nr. 2), füllen Sie die Formulare gemäß den Anweisungen für Laborarbeiten und den Anforderungen des Lehrers aus.
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen (5 Min.)	Zusammenfassung der Lektion. Hausaufgaben.	Gemeinsam mit den Schülern wird ein Fazit zum Thema gezogen. Schlägt vor, die Fragen, die zu Beginn der Lektion geschrieben wurden, mit den am Ende der Lektion erhaltenen Fragen in Beziehung zu setzen.	Zusammenfassen, Hausaufgaben aufschreiben.

Formen und Methoden der Kontrolle:

Technologische Schemata zum Füllen (ANHANG Nr. 4).

Laborarbeit (ANHANG Nr. 2)

Die Kontrolle erfolgt frontal in mündlicher und schriftlicher Form. Basierend auf den Ergebnissen der Laborarbeiten werden die Karten mit Laborarbeiten dem Lehrer zur Überprüfung übergeben.

1. Einleitung:

Was ist der Unterschied zwischen Marmor und Granit? Was ist mit Mineralwasser und destilliertem Wasser?

(Antwort: Marmor ist ein Reinstoff, Granit ist ein Stoffgemisch, destilliertes Wasser ist ein Reinstoff, Mineralwasser ist ein Stoffgemisch).

Gut. Was ist mit Milch? Ist es ein Reinstoff oder ein Gemisch? Und die Luft?

Der Zustand jeder reinen Substanz wird sehr einfach beschrieben - fest, flüssig, gasförmig.

Aber absolut reine Substanzen gibt es in der Natur nicht. Bereits eine geringe Menge an Verunreinigungen kann die Eigenschaften von Substanzen erheblich beeinflussen: Siedepunkt, elektrische und thermische Leitfähigkeit, Reaktivität usw.

Die Gewinnung absolut reiner Substanzen ist eine der wichtigsten Aufgaben der modernen Chemie, denn die Reinheit einer Substanz bestimmt die Möglichkeit der Manifestation ihrer individuellen Mittel (Demonstration markierter Reagenzien).

Folglich gibt es in der Natur und im praktischen Leben des Menschen nicht einzelne Substanzen, sondern ihre Systeme.

Gemische verschiedener Stoffe in unterschiedlichen Aggregatzuständen können heterogene und homogene Systeme bilden. Homogene Systeme sind die Lösungen, die wir in der letzten Lektion kennengelernt haben.

Heute lernen wir heterogene Systeme kennen.

2. Das Thema der heutigen Lektion ist DISPERSIVE SYSTEME.

Nachdem Sie das Thema der Lektion studiert haben, lernen Sie:

die Bedeutung verteilter Systeme.

Dies ist, wie Sie verstehen, unsere Hauptaufgabe. Sie sind in eure technologischen Landkarten geschrieben. Aber um unsere Arbeit produktiver und motivierter zu gestalten, schlage ich vor, dass Sie mindestens drei Fragen neben die Hauptaufgaben schreiben, auf die Sie in dieser Lektion eine Antwort finden möchten.

3. Theoretischer Teil.

Dispergierte Systeme – was ist das?

Lassen Sie uns gemeinsam versuchen, eine Definition basierend auf der Konstruktion von Wörtern abzuleiten.

1) System (von einem anderen griechischen „System“ - ein Ganzes, das aus Teilen besteht; Verbindung) - eine Reihe von Elementen, die in Beziehungen und Verbindungen miteinander stehen, was eine gewisse Integrität, Einheit bildet.

2) Dispersion - (von lat. dispersio - Dispersion) Streuung von etwas, Zerkleinerung.

Disperse Systeme sind heterogene (heterogene) Systeme, in denen ein Stoff in Form sehr kleiner Teilchen gleichmäßig im Volumen eines anderen verteilt ist.

Wenn wir auf die Wiederholung und die vorherige Lektion zurückkommen, können wir uns daran erinnern: Lösungen bestehen aus zwei Komponenten: einem gelösten Stoff und einem Lösungsmittel.

Dispergierte Systeme als Stoffgemische sind ähnlich aufgebaut: Sie bestehen aus kleinen Partikeln, die gleichmäßig im Volumen eines anderen Stoffes verteilt sind.

Werfen Sie einen Blick auf Ihre technologischen Landkarten und versuchen Sie, zwei ähnliche Schemata aus unterschiedlichen Teilen zu erstellen: für eine Lösung und für ein verteiltes System.

Überprüfen Sie die Ergebnisse, indem Sie sie mit dem Bild auf dem Bildschirm vergleichen.

Das Dispersionsmedium im dispersen System spielt also die Rolle eines Lösungsmittels und ist das sogenannte. kontinuierliche Phase und die dispergierte Phase - die Rolle des gelösten Stoffes.

Da das Dispersionssystem ein heterogenes Gemisch ist, gibt es eine Grenzfläche zwischen dem Dispersionsmedium und der Dispersionsphase.

Klassifizierung disperser Systeme.

Sie können jedes disperse System separat untersuchen, aber es ist besser, sie zu klassifizieren, das Gemeinsame, Typische hervorzuheben und sich daran zu erinnern. Um dies zu tun, müssen Sie bestimmen, aus welchen Gründen Sie dies tun sollen. Sie werden in Gruppen zusammengeschlossen, von denen jede eine Aufgabe und ein daran angehängtes Flussdiagramm erhält.

Geleitet von der Ihnen angebotenen Literatur, finden Sie im Text das Klassifikationszeichen, das Ihnen zum Studium vorgeschlagen wird, studieren Sie es.

Erstellen Sie einen Cluster (Blockdiagramm), der die Zeichen und Eigenschaften von dispersen Systemen angibt, geben Sie Beispiele dazu. Um Ihnen dabei zu helfen, haben Sie bereits ein leeres Flussdiagramm erhalten, das Sie ausfüllen können.

4. Fazit zur theoretischen Aufgabe.

Fassen wir zusammen.

Aus jedem Team bitte ich eine Person, herauszukommen und die an der Tafel angebrachten Diagramme auszufüllen.

(Die Schüler kommen und füllen jedes der Schemata mit einem Marker aus, wonach sie über die geleistete Arbeit berichten.)

Gut gemacht, jetzt reparieren wir:

Was ist die Grundlage für die Klassifizierung disperser Systeme?

Welche Arten von dispersen Systemen gibt es?

Welche Eigenschaften kolloidaler Lösungen kennen Sie?

Was ist ein anderer Name für Gele? Welchen Wert haben sie? Was ist ihre Eigenschaft?

5. Praktischer Teil.

Nachdem Sie nun mit den Besonderheiten disperser Systeme und deren Einteilung vertraut sind und auch festgestellt haben, nach welchem ​​Prinzip disperse Systeme eingeteilt werden, schlage ich Ihnen vor, dieses Wissen in der Praxis zu festigen, indem Sie die entsprechenden Laborarbeiten absolvieren, die Ihnen auf einem gesonderten Formular angeboten werden.

Ihr seid in Gruppen von 2 Personen. Für jede Gruppe haben Sie ein entsprechendes Formular mit Laborarbeiten sowie einen bestimmten Satz von Reagenzien, die Sie studieren müssen.

Sie haben eine Probe des dispersen Systems erhalten.

Ihre Aufgabe: Bestimmen Sie anhand der Anleitung, welches Dispersionssystem Sie erhalten haben, füllen Sie die Tabelle aus und ziehen Sie ein Fazit über die Eigenschaften des Dispersionssystems.

6. Verallgemeinerung und Schlussfolgerungen.

In dieser Lektion haben wir uns also eingehender mit der Klassifizierung verstreuter Systeme und ihrer Bedeutung für die Natur und das menschliche Leben befasst.

Es sollte jedoch beachtet werden, dass es keine scharfe Grenze zwischen den Arten von dispersen Systemen gibt. Die Einteilung ist relativ zu betrachten.

Und nun zurück zu den Aufgaben für die heutige Lektion:

Was sind dispergierte Systeme?

Was sind dispergierte Systeme?

Welche Eigenschaften haben dispergierte Systeme?

die Bedeutung verteilter Systeme.

Achte auf die Fragen, die du dir selbst aufgeschrieben hast. Markieren Sie im Reflexionsfeld die Nützlichkeit dieser Lektion.

7. Hausaufgaben.

In der Natur und im Alltag sind wir ständig mit zerstreuten Systemen konfrontiert, auch in unserem Körper gibt es zerstreute Systeme. Um das Wissen über die Bedeutung disperser Systeme zu vertiefen, sind Sie eingeladen, Ihre Hausarbeit in Form eines Essays /

Wähle ein disperses System, dem du ständig in deinem Leben begegnest. Schreiben Sie einen Aufsatz auf 1-2 Seiten: „Welche Bedeutung hat dieses zerstreute System im menschlichen Leben? Welche ähnlichen dispersen Systeme mit ähnlichen Funktionen sind noch bekannt?

Danke für die Lektion.