Коллоидные растворы Лабораторная работа 1. Получение золей.
Коллоиды, коллоидные растворы – дисперсные системы с предельно низкой дисперсностью при условии сохранения гетерогенности, т.е. поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсной средой. Термин «коллоиды», введенный Томасом Греемом в 1891 году, устарел, но в силу краткости и в силу исторического развития используется вместо правильного современного определения «предельно высокодисперсные гетерогенные системы».
Золь – коллоидная дисперсия твердого вещества в жидкости. Гель – коллоидная дисперсия, имеющая развитую структуру, но не позволяющую ей быть подвижной.
Раствор желатина в воде при высокой температуре представляет собой золь, а при низкой температуре – гель. Гидрозолем называют дисперсию в воде, аэрозолем – дисперсию в воздухе. Эмульсия – коллоидная дисперсия одной жидкости в другой.
Свойства коллоидных растворов представляют значительный интерес для медиков, так как большинство тканей человеческого организма: плазма, спинно-мозговая жидкость, мышцы, кожа, печень и др. включают в себя системы, находящиеся в коллоидном состоянии. Некоторые лекарственные препараты применяют в виде коллоидных растворов и грубодисперсных систем – эмульсий, суспензий, аэрозолей. Например, проторгол, колларгол, желатиноль, различные пасты, мази, линименты. На многих флаконах с лекарствами надпись – «перед употреблением взбалтывать», в них находятся эмульсии с ограниченной устойчивостью, которые при стоянии разрушаются (деэмульгируют), а при встряхивании вновь образуются.
Примеров коллоидных систем вокруг нас много: планета Земля. В основном она образована минералами, многие из которых представляют собой дисперсии твердых, а иногда и жидких и газообразных частиц в твердой дисперсионной среде. Эти системы образовались при застывании магмы, или в процессе осаждения в океане. Такие типичные коллоидные растворы образуются и сейчас – реки несут минеральные частицы. Более грубые дисперсные частицы осаждаются быстро, а тонкие системы и золи остаются устойчивыми до впадения рек в моря, где, под действием электролитов, содержащихся в морской воде, коагулируют и, осаждаясь, накапливаются в дельтах рек.
Почва является сплошной дисперсной системой минеральных частиц и органических веществ. Атмосфера, окружающая Землю, также не лишена коллоидов. Это различные виды облаков, туманы-аэрозоли. Если мы проникнем за пределы атмосферы, то увидим гигантские облака газов и пыли, состоящие из частиц коллоидных размеров и занимающие огромные пространства в космосе. Именно частицы образуют кометы, звезды, планеты.
Цементные смеси, лаки, краски – все это коллоидные системы. Большинство продуктов питания – коллоиды: мясо. творог, сыры, хлеб – конфитюры-гели, а молоко, майонез, сметана – сложные эмульсии.
Процессы очистки коллоидных систем широко используются в биохимических исследованиях и в медицинской практике. Так, для получения чистых белков – ферментов – используются процессы диализа, гель-фильтрация, ультрафильтрация. Работа искусственной почки основана на процессе диализа.
Цель занятия: научиться получать коллоидные растворы и писать формулы, отражающие строение коллоидных частиц, определять порог коагуляции.
Исходный уровень знаний: для достижения цели обучения необходимо знание студентами следующих вопросов:
1. Второе начало термодинамики.
2. Окислительно-восстановительные процессы.
3. Броуновское движение, диффузия, осмос.
4. Строение двойного электрического слоя. Адсорбция ионов.
Учебно-целевые вопросы:
Классификация и сравнительная характеристика дисперсных систем.
Методы получения коллоидных систем.
Методы очистки коллоидных систем.
Строение коллоидных частиц.
Молекулярно-кинетические и оптические свойства коллоидных растворов.
Распространение в природе, значение и биологическая роль коллоидных растворов.