Теоретическая часть. Дисперсные системы.В природе и технике часто встречаются дисперсные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого

Дисперсные системы. В природе и технике часто встречаются дисперсные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества.

В дисперсных системах различают дисперсную фазу — мелкораздробленное вещество и дисперсионную среду — однородное вещество, в котором распределена дисперсная фаза. Т. к. газы свободно смешиваются между собой и не могут образовать две обособленные газообразные фазы, то остается восемь возможных сочетаний, примеры которых представлены в следующей таблице.

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

По степени дисперсности (раздробленности) дисперсные системы делят на грубодисперсные (размер частиц от 10 ^-5 до 10 ^-7 м ) и коллоидно-дисперсные (размер частиц от 10 ^-7 до 10 ^-9 м). Системы с размером частиц менее 1 нм представляют собой — истинные растворы, состоящие из молекул или ионов растворенного вещества. Их следует рассматривать как однофазную систему.

По интенсивности межмолекулярного взаимодействия между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды можно выделить два типа систем: лиофобные (слабое взаимодействие) и лиофильные (сильное взаимодействие).

По строению агрегата коллоидные растворы делят на два типа. Агрегаты коллоидов первого типа представляют собой агломерацию множества молекул или ионов. Агрегаты коллоидов второго типа образованы одной крупной молекулой, например, молекулой белка.

Коллоидные растворыполучают дисперсионными и конденсационными методами. Диспергирование чаще всего производят при помощи особых “коллоидных мельниц”. Также можно использовать ультразвуковое, электрическое и химическое диспергирование. При конденсационном методе коллоидные частицы образуютсяза счет объединения атомов или молекул в агрегаты. Так, если возбудить в воде дуговой электрический разряд между двумя проволоками из серебра, то пары металла конденсируются в коллоидные частицы. При протекании многих химических реакций также происходит конденсация и образуются высокодисперсные системы (выпадение осадков, протекание гидролиза, окислительно-восстановительные реакции и т.д.).

Примеси в коллоидных растворах могут снижать их устойчивость, поэтому после получения раствор подвергают очистке.

Фильтрование используют для очистки коллоидов от грубодисперсных частиц.

Диализ – удаление низкомолекулярных соединений из коллоидных растворов. Для проведения диализа коллоидный раствор с примесями отделяют от растворителя полупроницаемой мембраной. Мембрана пропускает ионы и низкомолекулярные вещества из дисперсной системы в растворитель по градиенту концентрации.

Ультрафильтрацию можно рассматривать как диализ под давлением. Для ультрафильтрации нужно либо повысить давление во внутреннем сосуде, содержащем коллоидный раствор, либо снизить во внешнем, содержащем растворитель. Скорость диализа возрастает. Таким методом очищают растворы белков, нуклеиновых кислот, выделяют бактерии или вирусные частицы.

Диализ используется для детоксикации организма при заболеваниях почек и острых отравлениях (гемодиализ). Кровь пациента пропускают через аппарат «искусственная почка», где мочевина и токсичные вещества переходят во внешний раствор через синтетическую полисульфоновую мембрану. Отрицательным последствием частого гемодиализа является то, что во внешний раствор могут переходить аминокислоты и ионы кальция. Это приводит к снижению иммунитета и остеопорозам (переломам костей).