лек.5 интер.мбф

ЛЕКЦИЯ № 5
М Е ТО Д Ы П О Л У Ч Е Н И Я И О Ч И С ТК И
К О Л Л О И Д Н О - Д И С П Е Р С Н Ы Х С И С ТЕ М
Практически любое вещество может быть получено в
коллоидном состоянии при соблюдении следующих условий:
1. частицы дисперсных систем доводятся до коллоидных
размеров либо раздроблением вещества (дисперсионные
методы), либо за счет объединения структурных элементов
вещества: молекул, атомов или ионов (конденсационные
методы);
2. в системе, в которой образуются частицы коллоидных
размеров, должны присутствовать вещества-стабилизаторы:
ионы электролитов, ПАВ или ВМС;
3. образующиеся коллоидные частицы должны обладать
плохой растворимостью в дисперсионной среде.
В этих условиях коллоидные частицы приобретают
двойные электрические слои, гидратные оболочки, пленки из
ПАВ или молекул ВМС, стабилизирующие образующиеся
системы.
Дис пе рс ио нные ме то д ы по л уч е ния зо л е й
механические –– раздробление и растирание в шаровых
(5·10 – 6·10–5см) или коллоидных мельницах (10–6 – 10–7см);
–5
ультразвуковой –– измельчение под действием быстро
сменяющихся сжатий и растяжений;
● электрическое распыление в вольтовой дуге;
● химическое диспергирование (пептизация):
1
Пептизация — переход осадка в золь под влиянием
диспергирующих
веществ — пептизаторов:
электролитов,
ПАВ, ВМС.
Адсорбционная пептизация. К осадку Fe(OH)3 добавляют
раствор FeCl3. Ионы Fe 3+ адсорбируются на кристаллах
Fe(OH)3, достраивают кристаллическую решетку и образуют
слой потенциалопределяющих ионов, ионы Cl– являются
противоионами. Частицы приобретают заряд и переходят в
золь. Схема мицеллы:
{[(m Fe(OH)3) nFe 3+ (3n–x)Cl–] xCl–}
Диссолюционная
пептизация –– обработка
осадка
электролитом, частично растворяющим его. В осадок Fe(OH)3
добавляется небольшое количество HCl. При этом произойдет
реакция:
Fe(OH)3 + HCl → FeOCl + 2H2O
Образующаяся соль — оксихлорид железа (III) FeOCl
диссоциирует на ионы FeO+ и Cl–.
Ионы этой соли служат пептизатором. Схема мицеллы:
{[(m Fe(OH)3) nFeO+ (n–x)Cl–] xCl–}
Ко нд е нс ационные ме то д ы по л уч е ния зо л е й
Ими получают золи из гомогенных растворов. Новая фаза
появляется при пересыщении среды, что вызвается
физическим процессом или химической реакции.
Физический
метод
конденсации –– метод
замены
растворителя, основан на добавлении раствора вещества к
жидкости, которая хорошо смешивается с растворителем, но в
которой это вещество малорастворимо и выделяется в виде
высокодисперсной фазы. Например, при вливании спиртовых
2
растворов канифоли или холестерина в воду образуются их
золи.
Химические методы конденсации основаны на реакциях
гидролиза, окисления, восстановления, обмена.
Реакции гидролиза:
FeCl3 + 3 H2O → Fe(OH)3↓ + 3 HCl
Окислительно-восстановительные реакции:
2 H2S + O2 → 2 S↓ + 2 H2O
2 AgNO3 + H2O2 → 2 Ag↓ + 2HNO3 + O2
2 H[AuCl4] + 3 H2O2 → 2 Au↓ + 8 HCl + 3 O2
Реакции обмена: смешивание разбавленных растворов
неодинаковых количеств исходных электролитов.
Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2 NaCl
{[(m BaSO4) nBa2+ (2n–x)Cl–] xCl–} — избыток BaCl2
{[(m BaSO4) nSO42– (2n–x)Na+] xNa+} — избыток Na2SO4
Ме то д ы о ч ис тки ко л л о д но -д ис пе рс ных с ис те м
Диализ — очистка золей от примесей с помощью
полупроницаемых
мембран,
омываемых
чистым
растворителем. Низкомолекулярные примеси проходят через
мембрану в растворитель (диализат).Частицы дисперсной
фазы не могут проникнуть через поры мембраны из-за своих
размеров. Очистка идет до тех пор, пока концентрации
примесей в золе и диализате не станут почти одинаковыми
Схема диализатора
3
Недостаток –– длительность очистки (недели, месяцы).
Электродиализ — диализ,
ускоренный
за
счет
электрического
поля.
Электродиализатор –– сосуд,
разделенный двумя мембранами на три камеры. В среднюю
камеру (Б) наливают очищаемый золь. В боковые камеры (А)
помещают электроды от источника постоянного тока, создают
электрическое поле с падением потенциала от 20 до 250 В/см и
обеспечивают подвод и отвод растворителя (воды).
Схема электродиализатора
Золь очищается от примесей за короткое время
(минуты,часы).
Ультрафильтрация — очистка
путем
продавливания
дисперсионной
среды
вместе
с
низкомолекулярными
примесями через полупроницаемую мембрану (ультрафильтр).
Дисперсионная среда и примеси проходят через поры
мембраны, а коллоидные частицы остаются на ней.
Коллоидные частицы промывают водой, получая чистую
дисперсную систему.
А — золь; В — воронка; М — мембрана; П — пластина с
отверстиями; У — ультрафильтрат
Схема прибора для ультрафильтрации
Медицинское значение диализа
Диализ
крови
(гемодиализ) –– метод
внепочечного
очищения крови от веществ с малой и средней молекулярной
массой (электролитов,
мочевины,
мочевой
кислоты,
креатинина и др.) путем диффузии и ультрафильтрации через
синтетические полупроницаемые мембраны. Используется для
4
детоксикации организма при острой и хронической почечной
недостаточности, отравлениях диализируемыми ядами, а
также в случаеях тяжелых нарушений электролитного состава
крови с помощью аппарата «искусственная почка».
5