2.6. Защитное действие молекулярных адсорбирующих слоев

В лиофобных золях поверхность коллоидных частиц является резкой границей раздела двух фаз и обладает свободной поверх­ностной энергией, определяющей возникновение адсорбционных слоев на поверхности! Эти слои могут быть образованы молеку­лами поверхностно-активных веществ на поверхности коллоид­ных частиц; Но при этом большое значение имеет характер ориентации поверхностно-активных молекул в адсорбционном слое. Адсорбционные слои могут покрывать не всю поверхность частиц. Часто стабилизация достигается при покрытии моно­слоем всего 40...60% поверхности коллоидных частиц, когда защитный слой имеет прерывный (в форме островков) характер.

Однако максимальная устойчивость коллоидных систем до­стигается именно при образовании полного мономолекулярного слоя. Например, при добавлении желатины и некоторых других белков к золям или суспензиям кварца устойчивость системы обеспечивалась при толщине адсорбционного слоя около 1 нм, что соответствует сплошному мономолекулярному слою. В таком состоянии молекулы желатины образуются двухмерные гелеобразные структуры с большим числом гидратированных полярных групп. Подобные адсорбционные слои способны наиболее эффек­тивно защищать коллоидные частицы от возможности слипания.

На рис. 134 схематически изображен процесс осаждения золя золота под действием электролита и защитное коллоидное дейст­вие желатины на золь. Частица золя золота в результате адсорб­ции анионов приобретает заряд. В отсутствие защитного коллои­да эта частица не обладает защитной оболочкой из молекул растворителя и поэтому при добавлении в раствор хлорида нат­рия легко осаждается. Ионы натрия нейтрализуют заряд золя, частицы золя уже не отталкивают друг друга и агрегируют.

Если к золю добавить желатину, белок прикрепляется к частицам золя и образует вокруг них защитную пленку. Ионная поверхность желатины сообщает частицам дополнительный за­ряд, как положительный, так и отрицательный.

_{Частица золя Агрегатная форма}

пленка

Частица не осаждается

Рис. 134. Защитное действие желатины на золь золота

Поверхность белка адсорбирует молекулы воды, что обеспечивает частицам золя золота добавочную защиту. Добавление хлорида натрия уменьшает заряд золя, но не столь эффективно, как это наблю­далось в отсутствие защитного коллоида. В результате частица не осаждается.

Р. Зигмонди предложил количественное определение защит­ного действия того или иного защитного коллоида — так назы­ваемое з о л о т о е ч и с л о. Известно, что коллоидное золото, весьма чувствительное к прибавкам электролитов, в высокодис­персном состоянии имеет красный цвет. При уменьшении степени дисперсности золь золота приобретает голубой цвет.

Золотое число выражается количеством миллиграммов защитного коллоида, которое достаточно, чтобы предотвратить изменение цвета 10 мл красного золя золота в голубой при прибавлении 1 мл 10%-ного раствора хлорида натрия.

Чем меньше золотое число, тем больше защитное действие коллоиде Различные защитные коллоиды обладают отличаю­щимся защитным действием и, следовательно, характеризуются различным золотым числом.

Было определено также защитное действие в отношении золей серебра (серебряное число), конго рубинового (рубиновое число), серы и т.д.

(табл. 49).

Явление защиты играет важную роль в ряде физиологических процессов. Так, например, защитные вещества белкового характера удерживают в мелко­дисперсном состоянии находящиеся в крови труднорастворимые фосфат и кар­бонат кальция. При некоторых заболеваниях содержание защитных веществ в крови понижается, что приводит к выпадению указанных солей в осадок (обра­зование камней в почках, в печени, отложение солей в суставах). Многие лекар­ственные вещества являются защитными золями (калларгон, протаргол и др.). В фотографии используют светочувствительные коллоидные препараты бромида серебра, защищенные желатиной. Широко применяется желатина как защитный коллоид в пищевой промышленности. В почвах содержатся высокомолекулярные органические соединения, называемые гумусовыми веществами (гумус). Как полагают, гумус, находящийся в растворенном состоянии, оказывает защитное действие по отношению к поч­венным коллоидам. Такие содержащиеся в почве коллоиды, как гидроксид железа (III), гидроксид алюминия и др., не будучи защищены гумусом, коагу­лируют в присутствии даже небольшого содержания электролитов. В почвах, содержащих высокодисперсный (так называемый кислый) гумус, коллоиды, защищенные гумусом, не коагулируют и, находясь в состоянии золей, вымыва­ются из почвы, что лишает ее наиболее ценной составной части.

Таблица 49. Защитное действие различных коллоидов

Защитный коллоид	Число
	золотое	серебряное	рубиновое	серное
Желатина	0,01	0,035	2,5	0,00012
Казеинат натрия	0,01	_	0,4	_
Гемоглобин	0,03...0,07	—	0,8	_
Яичный альбумин	2,5	1,5	2,0	0,025
Гуммиарабик	0,5	1,25	—	0,024
Декстрин	20	100	—	0,125
Картофельный крахмал	20	—	20	_
Сапонин	115	35	—	0,015

МИКРОГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ