Дисперсные системы

1. Дисперсные системы

13.02.2018

2.

Дисперсной называют систему (ДС),
состоящую из дисперсной фазы –
совокупности раздробленных частиц
и непрерывной дисперсионной
среды, в которой во взвешенном
состоянии находятся эти частицы.
Условие получение ДС – взаимная
нерастворимость диспергируемого
вещества и дисперсной фазы
13.02.2018

3.

Количественная характеристика
дисперсности – степень раздробленности
D = 1/l, где l – размер дисперсных частиц.
по степени дисперсности:
• грубодисперсные (микрогетерогенные)
системы – размер частиц дисперсной
фазы > 10-7м,
• коллоидно-дисперсные
(ультрамикрогетерогенные) системы –
размер частиц 10-7-10-9м.
13.02.2018

4.

Классификация по агрегатному
состоянию
13.02.2018

5.

ДС
газ
жидкость
тип
системы
аэрозоль
лиозоль
ДФ
УО
газ
Г-Г
отсутствует
жид.
Ж-Г
туман
тв. тело Т-Г
дым, пыль
газ
пена
жид.
Г-Ж
Ж1Ж2
тв. тело Т-Ж
13.02.2018
пример
эмульсоид
суспензоид

6.

ДС
тип
ДФ
системы
твердое солидозоль газ
тело
жид.
УО
Г-Т
Ж-Т
пример
твердая
пена
(пемза)
твердый
эмульсоид
тв. тело Т1-Т2 без
названия
13.02.2018

7.

Дисперсные системы
Со слабым
взаимодействием
между ДС и ДФ
С сильным
взаимодействием
между ДС и ДФ
Лиофобные
(гидрофобные)
- необратимые
Лиофильные
(гидрофильные)
- обратимые
13.02.2018

8.

Дисперсные системы
Со связью
между частицами
ДФ
Связнодисперсные
(гели)
13.02.2018
Без связи
между частицами
ДФ
Свободнодисперсные
(коллоидные растворы)

9.

Методы получения лиофобных
коллоидов:
1. диспергационные
• механическое дробление
• измельчение с помощью ультразвука
• электрическое диспергирование
• химическое диспергирование
(пептизация)
13.02.2018

10.

2. конденсационные
• физическая конденсация (замена
растворителя)
• химическая конденсация (реакции
гидролиза, окисления, восстановления,
конденсации)
13.02.2018

11.

Метод получения лиофильных
коллоидов:
Увеличение концентрации ПАВ до
критической концентрации
мицелообразования.
13.02.2018

12.

от крупных
частиц
от низкомолекулярных
веществ
13.02.2018
методы очистки
• фильтрация (фильтр)
• диализ
(растворитель+мембрана)
• электродиализ
(растворитель+мембрана +ток)
• компенсационный диализ
(раствор+мембрана+ток)
• ультрафильтрация (диализ под
давлением)

13.

Строение мицелл в лиофобных
коллоидных растворах.
Мицеллой лиофобной системы
называется гетерогенная
микросистема, которая состоит из
микрокристалла ДФ, окруженного
сольватированными ионами
стабилизатора.
13.02.2018

14.

Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2 + 2KNO3
избыток
противоионы
2x+
mPbI2 nPb2+ 2(n-x)NO3- 2x NO3агрегат
ПОИ адсорбционный слой
ядро
гранула (частица)
мицелла
13.02.2018
диффузный
слой

15.

Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2 + 2KNO3
избыток
противоионы
x-
mPbI2 nI-
(n-x)K+
агрегат ПОИ адсорбционный слой
ядро
гранула (частица)
мицелла
13.02.2018
x K+
диффузный
слой

16.

Строение мицелл в лиофильных
коллоидных растворах.
Мицеллами лиофильных коллоидных
растворов называются ассоциаты из
молекул ПАВ и высокомолекулярных
соединений (ВМС), возникающие
самопроизвольно при повышении
концентрации и образующие в
растворе новую фазу.
13.02.2018

17.

Коллоидные ПАВ – вещества, которые с
одним и тем же растворителем в
зависимости от условий образуют
истинный и коллоидный раствор
(лиофильные коллоидные растворы).
Структура мицелл зависит от свойств ДС
13.02.2018

18.

В полярной ДС (воде):
В неполярной
ДС (масле):
13.02.2018

19.

Способностью к мицеллообразованию
обладают не все ПАВ. В водных
растворах к мицеллообразующим
соединениям относятся соли жирных
и желчных кислот, синтетические
моющие средства, фосфолипиды,
белки, гликолипиды и другие
вещества.
13.02.2018

20.

Молекулы фосфолипидов образуют в
липосомах бислойную мембрану:
13.02.2018

21.

Липосомы используют для направленной
доставки лекарственных веществ
(противоопухолевых препаратов,
инсулина) к определенным органам или
зонам повреждения. Липосомальные
мембраны используют в
иммунологических исследованиях при
изучении взаимодействия между
антителами и антигенами.
13.02.2018

22.

Важнейшее свойство растворов
коллоидных ПАВ – солюбилизация.
Солюбилизация – самопроизвольный
переход нерастворимых или
малорастворимых низкомолекулярных
соединений в водную фазу в
присутствии коллоидных ПАВ (за счет
растворения неполярных веществ в
гидрофобном ядре мицелл).
13.02.2018

23.

Молекулярно-кинетические свойства
коллоидных систем:
1. Броуновское движение (беспрерывние
хаотическое, медленнее частиц
истинного раствора)
13.02.2018

24.

2. Диффузия (медленнее, чем в истинных
растворах)
13.02.2018

25.

3. Осмотическое давление (подчиняется
з-ну Вант-Гоффа, меньше π истинных
р-ров той же % концентрации (частицы!))
13.02.2018

26.

4. Седиментационное равновесие - сила
тяжести уравновешена силой трения
(частицы коллоидной степени
дисперсности под действием Fтяжести
практически не оседают: частицы
кварца d=10-8 м на 1 см оседают за год)
Fтрения
Fтяжести
13.02.2018

27.

Оптические свойства коллоидных
систем:
рассеяние света
• опалесценция (окраска в рассеянном
и проходящем свете разная, наиболее
интенсивно рассеиваются лучи с
наименьшей длиной волны, т.е. лучи
голубой части света – голубой оттенок
коллоидных растворов)
• конус Тиндаля
13.02.2018

28.

13.02.2018

29.

свет
истинный раствор
свет
коллоидный раствор
желтоватый свет
голубоватый свет
13.02.2018

30.

Электрические свойства коллоидных
систем:
перемещение частиц одной фазы
относительно частиц другой фазы под
действием электрического поля
13.02.2018

31.

катод (-)
- -
- -
- - + + +
+ + ++ + +
гранула
гранула
гранула
- - + + +
+ + ++ + +
+ + +
- -
-
анод (+)
-
- -
- -
-
-
диффузный
диффузный
диффузный
слой
слой
слой
граница скольжения,
ξ-потенциал
13.02.2018

32.

Биологические жидкости организма
(кровь, плазма, моча и т. п.) коллоидные системы. О состоянии
организма можно судить по их
устойчивости.
Устойчивость дисперсных систем это
способность их сохранять свое состояние
и свойства неизменными с течением
времени.
13.02.2018

33.

• Седиментационная (кинетическая)
устойчивость способность частиц ДФ
находится во взвешенном состоянии и
не оседать под действием сил тяжести.
• Агрегативная устойчивость способность частиц ДФ
противодействовать их слипанию
между собой (сохранять свои размеры).
13.02.2018

34.

• Конденсационная устойчивость способность дисперсных систем
сохранять неизменной с течением
времени удельную поверхность.
13.02.2018

35.

Коагуляция процесс слипания
коллоидных частиц с образованием
более крупных агрегатов из-за потери
коллоидным раствором агрегативной
устойчивости.
Может быть вызвана прибавлением
электролитов, изменением температуры,
механическим воздействием…
13.02.2018

36.

+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
золь
13.02.2018
+
+
+ электролит
+
+
+
+
+
+
+
золь
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
осадок
+

37.

Правило Шульце-Гарди: коагулирующая
способность электролита возрастает с
увеличением заряда коагулирующего
иона, а коагулирующим действием
обладает противоион – тот ион, который
заряжен противоположено грануле.
Для золя { [mPbI2] nPb2+ (n-x)NO3- }2x+ 2xNO3коагулирующими ионами могут быть анионы:
Cl-, SO42-, PO43-.
Коагулирующая способность возрастает
13.02.2018

38.

Для биологических систем
наибольшее значение имеет
коагуляция при добавлении
электролита (коллоидные растворы
биологических жидкостей находятся
в соприкосновении с электролитами).
13.02.2018

39.

Пептизация – процесс перехода
свежеполученного при коагуляции
осадка в золь под действием веществпептизаторов (процесс обратный
коагуляции).
Повышение агрегативной устойчивости
лиофобных золей при добавлении к ним
ВМС называется коллоидной защитой.
13.02.2018

40.

Значение коллоидной защиты:
недостаток защитного действия –
образование в организме почечных и
желчных камней, отложение солей.
Для количественной характеристики
защитного действия используют «золотое»,
«рубиновое», «железное» и др. числа. Все
эти числа характеризуют защитную
способность веществ по отношению к
данному стандартному золю, используют
для диагностических целей.
13.02.2018

41.

Эмульсии - микрогетерогенные
системы, у которых ДФ и ДС несмешивающиеся жидкости.
эмульсии
прямые
(непол. Ж в пол. Ж,
масло в воде)
13.02.2018
обратные
(пол. Ж в непол. Ж,
вода в масле)

42.

Суспензии – микрогетергенные
системы с жидкой ДС и твердыми
частицами ДФ.
Аэрозоли – дисперсные системы с
газообразной дисперсионной средой.
13.02.2018

43.

Значение для медицины:
положительное
1) Эмульсии лекарственных веществ
прямые – для внутреннего
применения, обратные – для
наружного.
Растительные и животные жиры
лучше усваиваются организмом в
эмульгированном виде (молоко),
эмульгаторы - производные холевой
и дезоксихолевой кислоты.
13.02.2018

44.

2) Многие лекарственные вещества
используют в виде суспензий и паст
(конц. суспензии)
3) аэрозоли используют для дезинфекции
помещений, ингаляций лекарственных
средств, аэрозольной вакцинации,
обработки ран, ожогов, эрозий, мелких
травм.
отрицательное:
аэрозоли могут вызывать легочные и
аллергические заболевания.
13.02.2018