Основные свойства Коллоидов

Главная особенность коллоидных частиц - их малый размер d:1 нм < d < 10мкм

1.4. Способы очистки коллоидов.

Существуют три основных способа очистки коллоидов.

1) Диализ. Простейшим прибором для диализа - диализатором - является мешочек из полупроницаемого материала (коллодия), в который помещается диализируемая жидкость. Мешочек опускается в сосуд с растворителем (водой). Периодически или постоянно меняя растворитель в диализаторе можно практически полностью удалить из коллоидного раствора примеси электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов.

2) Электродиализ - процесс диализа, ускоряемый действием электрического тока. Электродиализ применяют для очистки коллоидных растворов, загрязненных электролитами. Если необходима очистки коллоидных растворов от низкомолекулярных неэлектролитов, процесс электродиализа малоэффективен. Процесс электродиализа мало отличается от обычного диализа.

3) Ультрафильтрация - фильтрование коллоидных растворов через полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с

низкомолекулярными примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы или макромолекулы. Для ускорения процесса ультрафильтрации ее проводят при перепаде давления по обе стороны мембраны: под вакуумом или повышенным давлением.

Ультрафильтрация есть не что иное, как диализ, проводимый под давлением.

Применение

Коллоидные системышироко распространены в природе: почва, глина, природные воды, многие минералы, драгоценные камни. Биологические жидкости: кровь, плазма, лимфа, спинномозговая жидкость, ядерный сок, цитоплазма. С химической точки зрения организм в целом - это сложнейшая совокупность многих коллоидных систем. В состав любого живого организма входят твердые, жидкие и газообразные вещества, находящиеся в сложном взаимоотношении с окружающей средой. Цитоплазма клеток обладает свойствами, характерными, как для жидких, так и студнеобразных веществ.

Большое значение имеют коллоидные системы не только для биологии, но и для медицины, косметологии, пищевой промышленности.

Свойства коллоидов необходимо учитывать при их использовании, например явление синерезиса (самопроизвольного уменьшения объема геля, сопровождающееся отделением жидкости) определяет сроки годности пищевых, медицинских и косметических веществ: гелей, мазей, суфле, желе, мармелада, холодца, киселя. Для теплокровных животных очень важен биологический синерезис, который сопровождает свертывание крови. Под действием факторов растворимый белок крови фибриноген превращается в нерастворимый фибрин, сгусток которого и закупоривает ранку. Если этот процесс затруднен, то говорят о возможности заболевания человека гемофилией.

Используются человеком и способы очистки коллоидов, так например, принцип компенсационного диализа был использован при создании аппарата, названного «искусственной почкой». С помощью него можно очищать кровь больного от различных низкомолекулярных веществ - продуктов обмена, замещая временно функцию больной почки при таких показаниях, как острая почечная недостаточность в результате отравлений, при тяжелых ожогах.

Практическая часть.

В ходе работымною были проведены следующие опыты:

1. Получение коллоидных систем. А) AgNO₃ + KI = AgI + KNO₃

Б) раствор белка в воде

2. Диализ коллоидных систем. Для проведения диализа коллоидных систем был избран оригинальный диализатор – природный образец (куриная скорлупа). Для проведения эксперимента использовала следующие системы:

Система 1: раствор белка – сульфат аммония,

Система 2: раствор белка – сульфат натрия,

Система 3: раствор белка – хлорид натрия.

Наполовину разбавленный раствор белка вносили в яичную скорлупу, приливали раствор соли и помещали подготовленные системы (1, 2, 3) в стакан с дистиллированной водой. Через определенные промежутки времени (30 мин,1час, 1,5часа) брали пробу из стаканов и приливали растворы BaCl₂ к системам (1, 2) и AgNO₃ к системе (3). Выпадали осадки сульфата бария и хлорида серебра. Осадки выпадали не сразу, с начало было только легкое помутнение раствора, что свидетельствует о том, что диализ процесс длительный, и чем больше время диализа, тем сильнее осадок, то есть лучше очистка.

(NH₄)₂ SO₄ + BaCl₂ = 2 NH₄ Cl + BaSO₄

Na₂ SO₄ + BaCl₂ = 2NaCl + BaSO₄

AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃

Эксперимент показал, что естественный продукт яичная скорлупа может быть использована для проведения диализа коллоидных систем.

3. Эффект Тиндаля

В наших опытах использовались прозрачные емкости - стеклянные цилиндры, химические стаканы, и лампа, дающая направленный пучок света (фонарь).

В химические стаканы налила коллоидный раствор, приготовленный смешиванием:

№1 раствор яичного белка с водой №2 раствор силикатного клея

Освещала емкости с коллоидными растворами фонарём сбоку наблюдали рассеяние света. Опыт проводили в темноте. (приложение №2)

4. Коагуляция (свертывание) белка.

К раствору белка добавили азотную кислоту, наблюдали появление желтого осадка, это лежит в основе пищеварения.

5. Синерезис

Сварили крахмальный клейстер оставили 12 ч, наблюдали расслаивается. Это нужно учитывать при варке киселя. Его нужно готовить непосредственно перед употреблением.

Заключение

В результате изучения литературы и проведения практических опытов я, как мне кажется, сумела найти ответ на поставленный вопрос.

Природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию потому, что:

1. Вещество в коллоидном состоянии имеет большую поверхность раздела между фазами. А это способствует лучшему протеканию обмена веществ.
2. Биологический синерезис (самопроизвольное уменьшение объема геля, сопровождающееся отделением жидкости) играет важную роль в процессе свертывания крови.
3. Явление коагуляции при изменении кислотно-щелочной среды лежит в основе пищеварения.
4. В практической части проделали опыты, позволяющие познакомится с эффектом Тиндаля

Из коллоидов, богатых белками соединительной ткани (аминокислоты пролин и глицин), состоят кожа, мышцы, ногти, волосы, кровеносные сосуды, легкие, весь желудочно-кишечный тракт и многое другое, без чего немыслима сама жизнь.

Можно сказать только одно, что без коллоидной химии нельзя представить повседневную жизнь человека в общем. Сам человек это и есть коллоидная система. Множество процессов и реакций происходят за счет коллоидной химии.

Коллоидная химия играет большую роль в разработке эффективных методов охраны окружающей среды. Одна из главных проблем в этой области - очистка воды от различных загрязнений. Характерный пример - загрязнение водоёмов и рек белковыми веществами, содержащимися в сточных водах предприятий пищевой промышленности.

Особенно эффективная очистка достигается с помощью пен, обладающих определёнными коллоидно-химическими характеристиками. Другой пример - загрязнение поверхности воды нефтью при авариях танкеров. Нефтяное пятно может распространяться на очень большие расстояния от места аварии.

Законы коллоидной химии и поверхностных явлений позволяют рекомендовать возможные приёмы блокирования растекания нефти и её сбора.

Я думаю, люди должны знать все о коллоидных системах и уметь применять эти знания, так как от этого зависит жизнь будущих поколений.

Литература

1. Ахметов Аналитическая химия. М., Высшая школа, 1998 г.
2. Габриелян О.С. Химия 11 класс. Учебник. М., Дрофа, 2005 г.
3. Глинка Общая химия. М., Наука, 1986 г.
4. Заицев О.С. Неорганическая химия. Учебник для профильных школ. М., Дрофа, 2006 г.
5. Физколлоидная химия. Учебник для высшей школы. М., Просвещение, 1988 г.

Приложение

Приложение №1

Классы коллоидов

По агрегатному состоянию дисперсных частиц и среды

Приложение №2

Эффект Тиндаля

В 1968 году было открыто явление опалесценции- рассеяния света коллоидными растворами при боковом освещении. Этот эффект позволяет четко отличить коллоидные растворы от молекулярных и ионных. Тиндаль наполнил стеклянную ванну коричневым раствором золя гидроокиси железа. Раствор был совершенно прозрачным и не отличался по цвету от раствора дихромата калия. Плотным экраном Тиндаль прикрыл лампу. Только тонкий пучок лучей пробивался через небольшое отверстие в центре экрана. Профессор направил эти лучи на ванну с коллоидным раствором. Вместо ожидаемого четко ограниченного пятна на экране появился размытый, неясно очерченный светлый круг. Тиндаль был поражен. Прошло несколько минут, а он все не мог оторваться от этой красоты, как будто в ванну было погружено какое-то тело, излучающее свет. Лучи входили в раствор, образуя круг небольшого диаметра, который постепенно увеличивался к противоположной стене ванны, образуя светящийся конус.