Lektsia_9_Elektrokineticheskie_svoystva

Август 7, 2022

Главная
Химия
Lektsia_9_Elektrokineticheskie_svoystva

Содержание

2. Граф логической структуры темы
3. Двойной электрический слой Наличие у частиц дисперсных систем электрического заряда было открыто ещё в 1808 году
4. Двойной электрический слой Двойным электрическим слоем (ДЭС) – называется упорядоченное распределение противоположно заряженных частиц на межфазной
6. 2.Электростатическое взаимодействие между адсорбированными ионами и ионами противоположного знака- противоионами. Эти ионы близко подходят к поверхности
7. Двойной электрический слой 3.Диффузия. За счёт диффузии часть противоионов переходит из адсорбционного слоя в раствор вблизи
8. избыток
9. Строение коллоидных частиц При электрофорезе золь перемещается к аноду (+) Золи имеют мицеллярное строение
11. При электрофорезе золь перемещается к катоду (-)
12. избыток a d a-адсорбционный слой,d- диффузный слой r
13. 1. Электродинамический (электростатический) потенциал φ - потенциал, соответствующий заряду потенциалопределяющих ионов. (определяет знак заряда гранулы!!!!) 2.
14. Формула мицеллы золя золота 1) Реакции восстановления
15. 2. Реакции восстановления мицелла MnO2 (при электрофорезе движется к аноду)
16. 3.Реакции двойного обмена избыток избыток движется к аноду движется к катоду
17. Способы определения знака заряда коллоидных частиц 1. Электрофорез - перемещение заряженных частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной
18. 2. Электроосмос - движение дисперсионной среды относительно дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля. Схема установки
19. (Правило знака и валентности - Шульце-Гарди) Коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые ионы, которые имеют знак заряда,
20. Состоит из спаянных медной и цинковой пластинок. При погружении в коллоидный раствор пластинка меди заряжается отрицательно,
21. а) Фильтровальная бумага - клетчатка, погруженная в воду, заряжается отрицательно. Отрицательный золь вместе с водой будет
22. б) Каплю золя помещаем на бумажный фильтр. По фиксации или размыву окрашенного золя делаем вывод о
23. Электрокинетические явления Прямые электрофорез электроосмос (перемещение одной фазы относительно другой под действием внешнего электрического поля) Обратные
24. При действии электрического поля гранула движется к одному полюсу (электрофорез) ионы диффузного слоя, увлекая за собой
25. Электрофорез - движение заряженных частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионой среды под действием внешнего электрического поля.
26. Скорость электрофореза определяется формулой:
27. Электроосмос - движение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля. Рейсс также
28. Скорость электроосмоса определяется формулой: -удельная электропроводность
29. Потенциал протекания (эффект Квинке - 1859 г.) - разность потенциалов, возникающая при движении дисперсионной среды относительно
30. Е - потенциал протекания Р - давление -удельная электропроводность
31. Потенциал оседания (Эффект Дорна или потенциал седиментации - 1878г.) - разность потенциалов, возникающая при движении частиц
33. 1. Разделение и анализ смесей макромолекул (белков сыворотки крови, спинномозговой жидкости, мочи ) 2. Определение изоэлектрической
34. 5. Диагноз и контроль за ходом болезней а) при сердечно-сосудистых заболеваниях (зубец q – связан c
35. б ) при различных патологических состояниях ( в электрофореграммах белков сыворотки крови наблюдаются резкие изменения)
36. 6. Электрофоретическое введение лекарственных веществ (при ожоговых ранах, атеросклерозе, ревматизме, нервно-психических заболеваниях). Лекарственное вещество вводится с
37. Повышается фармакологическая активность лекарственного вещества: Лекарственное вещество в количествах, в 8-10 раз меньших нормы, дает такой
38. Медиаторы аллергии воздействуют на сосуды и нервные стволы, вызывают нарушения их работы. Происходит расширение сосудов, увеличение
39. Использование в промышленности и народном хозяйстве: для борьбы с топочными дымами при изготовлении посуды, резиновых изделий
40. Для понижения уровня грунтовых вод (электроосмос) Схема установки для обезвоживания грунтов методом электроосмоса: 1 – глубинный
41. NB!!! При транспортировке жидкого топлива потенциалы протекания и седиментации могут быть причиной пожаров и взрывов.
42. Устойчивость и коагуляция коллоидных растворов Устойчивость дисперсных систем - способность сохранять свое состояние и свойства неизмененными
43. Агрегативная устойчивость – способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации (слипанию, укрупнению) Кинетическая устойчивость - способность
44. Теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДФЛО (Б.В. Дерягин, Л.Д.Ландау, Э Фервей, Я. Овербек) Согласно этой теории,
45. Теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДФЛО Энергия притяжения обусловлена силами это Ван-дер-Ваальса и изменяется обратно пропорционально
46. Член-корреспондент АН СССР (с 1946). Окончил Московский университет (1922). С 1935 работает в Институте физической химии
47. При сближении коллоидных частиц на расстояние 10–9–10–6 м в тонких жидких пленках, разделяющих две твёрдые поверхности
48. ζ 30 ζ > 50 мВ устойчивы
49. Величина расклинивающего давления зависит от: заряда твердой фазы, толщины диффузного слоя, значения ζ-потенциала Добавки растворов электролитов
50. Коагуляция
51. Граф логической структуры темы
52. Факторы, вызывающие коагуляцию: Добавление электролита. Температура (нагревание и охлаждение); Механическое воздействие; Длительный диализ; Ультрафильтрация; Пропускание электрического
53. Уменьшение заряда гранулы; Снижение ζ-потенциала ниже критического (≈ 30 мВ). Причины коагуляции: Коагуляция под действием электролитов
54. Зависимость ζ-потенциала от толщины диффузного электрического слоя При добавлении индифферентного электролита уменьшается толщина диффузного слоя, следовательно
55. Толщина диффузного слоя рассчитывается по формуле: или
56. ζ 30 ζ > 50 мВ устойчивы
57. Кинетика коагуляции Кривая скорости коагуляции в зависимости от концентрации электролита Коагуляция под действием электролитов
58. Скрытая коагуляция –фиксируется только с помощью приборов, визуально раствор остается прозрачным ζ > 30 мВ Медленная
59. Порог коагуляции –количественная оценка коагуляции Порог коагуляции - минимальная концентрация электролита, при которой коагуляция скрытая переходит
60. Правило знака и валентности (Шульце-Гарди) Заряда: Коагулирующее действие ионов пропорционально заряду иона-коагулянта в шестой степени: Знака:
61. Правило Шульце–Гарди носит приближенный характер. Приготовить золь с абсолютно одинаковыми свойствами невозможно Для катионов К+, Ва2+,
62. Задача Пороги коагуляции при добавлении различных электролитов к золю берлинской лазури составили соответственно: Определить знак заряда
63. Решение 1. Предположим, что золь заряжен отрицательно. Коагулирующее действие должны оказывать катионы (ионы Na+), т.е. пороги
64. Видим, что во втором случае наблюдается достаточно близкое совпадение с правилом Шульце–Гарди. Следовательно, хлорид железа был
65. Сu(-) Zn(+) Если же взять избыток гексацианоферрата (II) калия, золь зарядится отрицательно!!!
66. Влияние лиотропных рядов Поскольку ионы должны входить в адсорбционный слой, то на коагуляцию действует обратный лиотропный
67. Особые случаи коагуляции
68. ( неправильные ряды, чередование зон коагуляции ) Явление наблюдается при добавлении многозарядных ионов: Перезярядка золей
69. Коагуляция смесью электролитов a1 – аддитивность (CaCl2 + NaCl) а2 – антагонизм (KCl + NaCl) а3
70. Аддитивность - это суммирование коагулирующего действия ионов, вызывающих коагуляцию. (коагулирующие ионы не взаимодействуют химически между собой)
71. При введении различных лекарственных веществ в организм (в виде инъекций) следует предварительно убедиться в том, что
72. При очистке промышленных вод следует учитывать антагонизм вводимых электролитов, препятствующий разрушению коллоидных загрязнений.
73. При смешивании двух золей с противоположными зарядами частиц наблюдается взаимная коагуляция. Взаимная коагуляция положительного золя Fe(OH)3
74. Строение мицеллы при полной и частичной коагуляции при смешивании разных по заряду золей хлорида серебра {(m
75. Привыкание золя - превышение порога коагуляции при добавлении электролита к золю небольшими порциями. Причины: образование пептизатора
76. При инъекциях электролита в мышечную ткань или кровь человека необходимо вводить его постепенно, медленно, чтобы не
77. Защитное действие ВМС Коллоидная защита - повышение устойчивости лиофобных золей к коагулирующему действию электролитов при добавлении
78. Схема защитного действия
79. Схема защитного действия
80. Ослабление защитных функций белков крови приводит к отложению холестерина на стенках сосудов, образованию камней в почках,
81. Золотое число - масса (в мг) сухого ВМС, защищающего 10 мл золя красного золота от коагуляции
82. «Золотое» число спинно-мозговой жидкости используют для диагностических целей, ( его значения различны для нормальной спинно-мозговой жидкости
83. Сенсибилизация (флокуляция) - агрегирование частиц дисперсной фазы в лиофобных золях и суспензиях под действием небольших количеств
84. 1. Учет коагуляции при введении растворов солей в живые организмы (физиологический раствор 0,9 % NaCI нельзя
85. Противосвертывающее действие основано на том, что цитрат натрия связывает участвующие в процессе свертывания ионы кальция в
86. 4. Коагуляция фосфата кальция и холестерина в крови приводит к склеротическим изменениям сосудов.
87. 5. Формирование структуры почв. Образование плодородных дельт в устьях рек Образование плодородной дельты при их слиянии
89. Скачать презентацию

Слайд 2

Граф логической структуры темы

Слайд 3

Двойной электрический слой
Наличие у частиц дисперсных систем электрического заряда было открыто

ещё в 1808 году профессором Московского университета Ф.Ф. Рейссом при изучении
явлений, которые получили названия электрофорез и электроосмос.
Очевидно, что причина этих электрокинетических явлений ( которые мы подробно рассмотрим) заключена в противоположности знаков заряда твёрдой фазы и жидкости.
С современной точки зрения заряд на коллоидных частицах лиозолей, проявляющийся при электрофорезе, обусловлен наличием двойного электрического слоя.

Слайд 4

Двойной электрический слой
Двойным электрическим слоем (ДЭС) – называется упорядоченное распределение противоположно

заряженных частиц на межфазной границе.
Рассмотрим возникновение ДЭС при образовании золя AgI.
Сливаем два раствора AgNO3 и KI, причём один обязательно
в избытке:

Явления, приводящие к образованию ДЭС на поверхности частицы дисперсной фазы:
1. Избирательная адсорбция (по правилу Панета –Фаянса). Адсорбируется I-, находящийся в растворе в избытке и входящий в состав кристаллической решётки AgI (агрегат). В результате его адсорбции на поверхности образуется отрицательный заряд и возникает φ –потенциал (электродинамический). Ионы I- называются потенциалопределяющими. Образуется ядро.

Слайд 5

Слайд 6

2.Электростатическое взаимодействие между адсорбированными ионами и ионами противоположного знака- противоионами.
Эти

ионы близко подходят к поверхности кристалла и прочно удерживаются не только за счёт электрического взаимодействия, но и за счёт адсорбции.

Образуется адсорбционный слой, который представляет собой неподвижную плёнку жидкости на поверхности кристалла.

Слайд 7

Двойной электрический слой
3.Диффузия. За счёт диффузии часть противоионов переходит из адсорбционного

слоя в раствор вблизи межфазной поверхности, образуя подвижную часть двойного электрического слоя, называемую диффузным слоем.

На границе адсорбционного и диффузного слоя возникает потенциал, являющийся частью электродинамического потенциала - электрокинетический или ζ-потенциал.

Слайд 8

избыток

Слайд 9

Строение коллоидных частиц
При электрофорезе золь перемещается к аноду (+)
Золи имеют мицеллярное

строение

Слайд 10

Слайд 11

При электрофорезе золь перемещается к катоду (-)

Слайд 12

избыток
a
d
a-адсорбционный слой,d- диффузный слой
r

Слайд 13

1. Электродинамический (электростатический) потенциал φ - потенциал, соответствующий заряду потенциалопределяющих ионов.
(определяет

знак заряда гранулы!!!!)
2. Электрокинетический или ζ-потенциал - разность потенциалов между подвижной (диффузной) и неподвижной (адсорбционной) частью двойного электрического слоя.
Определяет величину заряда гранулы!!!!
Может быть обнаружен и измерен только при движении дисперсной фазы относительно дисперсионной среды
Дзета-потенциал предохраняет гранулы от слипания, то есть от коагуляции

Слайд 14

Формула мицеллы золя золота
1) Реакции восстановления

Слайд 15

2. Реакции восстановления
мицелла MnO2
(при электрофорезе движется к аноду)

Слайд 16

3.Реакции двойного обмена
избыток
избыток
движется
к аноду
движется
к катоду

Слайд 17

Способы определения знака заряда коллоидных частиц
1. Электрофорез - перемещение заряженных

частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля.

Опыт Рейсса

Слайд 18

2. Электроосмос - движение дисперсионной среды относительно дисперсной фазы под

действием внешнего электрического поля.

Схема установки для проведения электроосмоса: 1 – U-образная трубка; 2 – кварцевый песок; 3 – вода

Слайд 19

(Правило знака и валентности - Шульце-Гарди)
Коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые

ионы, которые имеют знак заряда, противоположный заряду гранул. Коагулирующее действие ионов (γ) тем сильнее, чем выше заряд иона-коагулянта и пропорционально заряду в шестой степени:

3. По порогам коагуляции

Слайд 20

Состоит из спаянных медной и цинковой пластинок.
При погружении в

коллоидный раствор пластинка меди заряжается отрицательно, цинка - положительно.
Частицы положительно заряженных золей будут осаждаться на медной пластинке, а возле цинкового электрода появится тонкая светлая полоска

4. Электрофоретический зонд

Сu(-)

Zn(+)

У отрицательно заряженного коллоида будет наблюдаться обратное явление: светлая полоска растворителя появится у медного электрода.

У цинковой пластинки появляется интенсивно синяя окраска

Отрицательно заряженный золь берлинской лазури образует у медной пластинки прозрачный слой

Слайд 21

а) Фильтровальная бумага - клетчатка, погруженная в воду, заряжается отрицательно.

Отрицательный золь вместе с водой будет подниматься вверх по полоске вследствие действия капиллярных сил.
Частицы положительного золя притянутся отрицательно заряженной бумагой и подниматься не будут.

5. Метод капилляризации

Слайд 22

б) Каплю золя помещаем на бумажный фильтр.
По фиксации или размыву

окрашенного золя делаем вывод о заряде коллоидных частиц.

( + )

( - )

Слайд 23

Электрокинетические явления
Прямые
электрофорез
электроосмос
(перемещение одной фазы относительно другой

под действием внешнего электрического поля)
Обратные
потенциал протекания
потенциал оседания
(возникновение электрического потенциала при механическом перемещении одной фазы относительно другой)

Слайд 24

При действии электрического поля
гранула движется к одному полюсу (электрофорез)
ионы

диффузного слоя, увлекая за собой гидратные оболочки, движутся к другому полюсу (электроосмос)

гидратированные ионы диффузного слоя

гранула

Слайд 25

Электрофорез
- движение заряженных частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионой среды

под действием внешнего электрического поля.

1809 г. Ф.Ф. Рейсс изучал электрофорез на глине. Он показал, что при наложении разности электрического потенциала на электроды, опущенные в заполненные водой стеклянные трубки, воткнутые в кусок сырой глины, жидкость в трубке с положительным полюсом мутнела, а в трубке с отрицательным полюсом вода оставалась прозрачной.

Слайд 26

Скорость электрофореза определяется формулой:

Слайд 27

Электроосмос
- движение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под

действием внешнего электрического поля.

Рейсс также проводил опыты по электроосмосу: тонкий порошок кварца в средней части U-образной трубки образует род пористой диафрагмы, если трубку заполнить водой, при наложении электрического тока к электродам в коленах трубки, уровень воды в колене с отрицательным электродом будет повышаться до определённой высоты

Слайд 28

Скорость электроосмоса определяется формулой:
-удельная электропроводность

Слайд 29

Потенциал протекания (эффект Квинке - 1859 г.)
- разность потенциалов, возникающая при

движении дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы.

Схема прибора Квинке:
1 – текущая дисперсионная среда; 2 – неподвижная дисперсная фаза; 3 – измерительные электроды

Явление, обратное электроосмосу

Слайд 30

Е - потенциал протекания
Р - давление
-удельная электропроводность

Слайд 31

Потенциал оседания
(Эффект Дорна или потенциал седиментации - 1878г.)
- разность

потенциалов, возникающая при движении частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды

Схема прибора Дорна: 1 – неподвижная дисперсионная среда; 2 – подвижная дисперсная фаза; 3 – измерительные электроды

Явление, обратное электрофорезу

Слайд 32

Слайд 33

1. Разделение и анализ смесей макромолекул
(белков сыворотки крови, спинномозговой жидкости,

мочи )
2. Определение изоэлектрической точки белков
3. Очистка лечебных сывороток
4. Определение заряда поверхности костной
ткани (электроосмос)

Значение электрофоретических явлений

Слайд 34

5. Диагноз и контроль за ходом болезней
а) при сердечно-сосудистых заболеваниях
(зубец

q – связан c возникновением потенциала протекания)

кардиограмма

Слайд 35

б ) при различных патологических состояниях
( в электрофореграммах белков сыворотки крови

наблюдаются резкие изменения)

Слайд 36

6. Электрофоретическое введение лекарственных веществ
(при ожоговых ранах, атеросклерозе, ревматизме, нервно-психических

заболеваниях).
Лекарственное вещество вводится с того полюса, полярность которого соответствует заряду вещества.

Растворы, содержащие несколько лекарственных веществ с одноименными зарядами, усиливают действие друг друга.

Слайд 37

Повышается фармакологическая активность лекарственного вещества:
Лекарственное вещество в количествах, в 8-10

раз меньших нормы, дает такой же терапевтический эффект;
Снижается или исключается побочное действие лекарств;
Лекарственное вещество вводится непосредственно в ткани очага поражения;
Фармакологическая активность сохраняется несколько суток (за счет создания депо лекарства).

При электрофорезе следует применять те вещества, которые хорошо диссоциируют, при этом:

Слайд 38

Медиаторы аллергии воздействуют на сосуды и нервные стволы, вызывают нарушения их

работы. Происходит расширение сосудов, увеличение их проницаемости. Как следствие, плазма проникает в межклеточное пространство и развивается локальный отек.

7. Отек Квинке – выход внеклеточной жидкости в ткани
при аллергических реакциях.

Слайд 39

Использование в промышленности и народном хозяйстве:
для борьбы с топочными

дымами
при изготовлении посуды, резиновых изделий
нанесении металлических покрытий на изделия сложных профилей
для интенсификации добычи нефти
для осушки торфа
пропитки пористых материалов - древесины
при разведке полезных ископаемых (по потенциалам протекания)

Слайд 40

Для понижения уровня грунтовых вод (электроосмос)
Схема установки для обезвоживания

грунтов методом электроосмоса:
1 – глубинный насос;
2 – скважина со вставленным в нее металлическим фильтром;
3 – генератор постоянного тока; 4 – металлический стержень

Слайд 41

NB!!!
При транспортировке жидкого топлива потенциалы протекания и седиментации могут

быть причиной пожаров и взрывов.

Слайд 42

Устойчивость и коагуляция коллоидных растворов
Устойчивость дисперсных систем - способность сохранять

свое состояние и свойства неизмененными с течением времени.

Основные научные работы относятся к коллоидной химии:
механизм стабилизации лиофобных золей под действием коагулянтов;
дифференциальное уравнение скорости растворения коллоидных частиц (диссолюции);
хемотаксис (явление движения низших организмов и подвижных клеток высших животных к определенным хим. раздражителям или от них - 1928);
вынужденный синерезис в студнях (1924);
структурная вязкость золей желатины и агар-агара.
явления и факторы кинетической и агрегативной устойчивости лиофобных золей;

Песков Николай Петрович
(18.01.1880-15.06.1940)

Слайд 43

Агрегативная устойчивость – способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации (слипанию,

укрупнению)

Кинетическая устойчивость - способность частиц дисперсной фазы оставаться во взвешенном состоянии.

Фактор –
броуновское движение

Фактор – заряд гранулы
и соответствующий ζ-потенциал

Слайд 44

Теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДФЛО (Б.В. Дерягин, Л.Д.Ландау, Э Фервей,

Я. Овербек)

Согласно этой теории, между любыми частицами при их сближении возникает расклинивающее давление разделяющей жидкой прослойки в результате действия сил притяжения и отталкивания.
Состояние системы зависит от баланса энергии притяжения и энергии отталкивания.
Преобладание энергии отталкивания приводит к устойчивости системы, а преобладание сил притяжения – к нарушению агрегативной устойчивости, к коагуляции

Слайд 45

Теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДФЛО
Энергия притяжения обусловлена силами это Ван-дер-Ваальса

и изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между частицами ( действуют на близких расстояниях).
А силы отталкивания носят электростатический характер и возникают, когда перекрываются диффузные слои при сближении частиц.
Суммарное расклинивающее давление зависит от преобладания какого-либо из взаимодействий.

Слайд 46

Член-корреспондент АН СССР
(с 1946). Окончил Московский
университет (1922). С 1935

работает в Институте физической химии АН СССР
ввел понятие расклинивающего давления тонких прослоек
теоретически обосновал влияние перекрытия ионных атмосфер на расклинивающее давление жидких прослоек

Дерягин
Борис Владимирович
( 09.08.1902-16.05.1994)

Расклинивающее давление

Слайд 47

При сближении коллоидных частиц на расстояние 10–9–10–6 м в тонких

жидких пленках, разделяющих две твёрдые поверхности возникает так называемое расклинивающее давление стремясь их раздвинуть, оттолкнуть друг от друга.
У тонкого слоя жидкости (воды) толщиной h<0,15 мк, появляется упругость формы, присущая твердому телу.

Схема перекрытия ионных атмосфер двух сферических частиц

Слайд 48

ζ< 30 мВ неустойчивы
30 < ζ < 50 мВ относительно устойчивы
ζ > 50

мВ
устойчивы

Слайд 49

Величина расклинивающего давления зависит от:
заряда твердой фазы,
толщины диффузного

слоя,
значения ζ-потенциала
Добавки растворов электролитов снижают расклинивающее давление и ζ-потенциал, поэтому эффективны при получении коллоидных систем механическим способом.

Схема коллоидной мельницы

Слайд 50

Коагуляция

Слайд 51

Граф логической структуры темы

Слайд 52

Факторы, вызывающие коагуляцию:
Добавление электролита.
Температура (нагревание и охлаждение);
Механическое воздействие;
Длительный диализ;
Ультрафильтрация;
Пропускание

электрического тока;
Увеличение концентрации золя;
Добавление противоположно заряженного золя;

Коагуляция
- потеря агрегативной устойчивости, приводящая к укрупнению частиц с последующей седиментацией.

Слайд 53

Уменьшение заряда гранулы;
Снижение ζ-потенциала ниже
критического (≈ 30 мВ).
Причины коагуляции:
Коагуляция

под действием электролитов

Слайд 54

Зависимость ζ-потенциала от толщины диффузного электрического слоя
При добавлении индифферентного электролита уменьшается

толщина диффузного слоя, следовательно ,уменьшается заряд гранулы и ζ-потенциал .Система теряет агрегативную устойчивость. Начинается коагуляция.

Коагуляция под действием электролитов

Слайд 55

Толщина диффузного слоя рассчитывается по формуле:
или

Слайд 56

ζ< 30 мВ неустойчивы
30 < ζ < 50 мВ относительно устойчивы
ζ > 50

мВ
устойчивы

Слайд 57

Кинетика коагуляции
Кривая скорости коагуляции в зависимости от концентрации электролита
Коагуляция под

действием электролитов

Слайд 58

Скрытая коагуляция –фиксируется только с помощью приборов, визуально раствор остается прозрачным
ζ

> 30 мВ
Медленная коагуляция – скорость зависит от концентрации электролита, не все соударения эффективны
ζ < 30 мВ
Явная коагуляция – визуально наблюдается помутнение раствора
ζ < 30 мВ
Быстрая коагуляция – скорость коагуляции не зависит от концентрации электролита (гранула имеет нулевой заряд), все столкновения коллоидных частиц эффективны и заканчиваются их объединением (укрупнением)
ζ= 0

Слайд 59

Порог коагуляции –количественная оценка коагуляции
Порог коагуляции - минимальная концентрация электролита,

при которой коагуляция скрытая переходит в явную (заметную на глаз - помутнение раствора или изменение его окраски)

Величина, обратная порогу коагуляции,
называется коагулирующим действием (γ):

Слайд 60

Правило знака и валентности (Шульце-Гарди)
Заряда:
Коагулирующее действие ионов пропорционально заряду

иона-коагулянта в шестой степени:

Знака:
Коагуляцию коллоидных растворов вызывают ионы, имеющие знак заряда, противоположный заряду гранулы.

или:
Пороги коагуляции обратно пропорциональны заряду иона-коагулянта в шестой степени:

Слайд 61

Правило Шульце–Гарди носит приближенный характер.
Приготовить золь с абсолютно одинаковыми

свойствами невозможно
Для катионов К+, Ва2+, А13+, отношение порогов коагуляции их хлоридов при действии на отрицательно заряженный золь As2S соответственно равно
или, принимая порог коагуляции иона алюминия за единицу,

По порогам коагуляции можно определить знак заряда золя!
Некоторые органические однозарядные основания, например катионы морфина, обладают более сильным коагулирующим действием, чем двухзарядные ионы, поскольку обладают более высокой адсорбцией.

Слайд 62

Задача
Пороги коагуляции при добавлении различных электролитов к золю берлинской

лазури составили соответственно:

Определить знак заряда золя. Нарисовать схему мицеллы.

Слайд 63

Решение
1. Предположим, что золь заряжен отрицательно. Коагулирующее действие должны оказывать

катионы (ионы Na+), т.е. пороги коагуляции должны отличаться в 2 и в 3 раза.

2. Предположим, что золь заряжен положительно. Коагулирующее действие должны оказывать анионы (ионы CI-, SO42- и PO43- ), т.е. пороги коагуляции должны отличаться в ~730, ~ 64 и ~ 11 раз.

Слайд 64

Видим, что во втором случае наблюдается достаточно близкое совпадение с

правилом Шульце–Гарди. Следовательно, хлорид железа был взят в избытке!!!

Слайд 65

Сu(-)
Zn(+)
Если же взять избыток гексацианоферрата (II) калия, золь
зарядится отрицательно!!!

Слайд 66

Влияние лиотропных рядов
Поскольку ионы должны входить в адсорбционный слой, то

на коагуляцию действует обратный лиотропный ряд но помним о величине заряда!!!

Слайд 67

Особые случаи коагуляции

Слайд 68

( неправильные ряды, чередование зон коагуляции )
Явление наблюдается при добавлении

многозарядных ионов:

Перезярядка золей

Слайд 69

Коагуляция смесью электролитов
a1 – аддитивность (CaCl2 + NaCl)
а2 – антагонизм (KCl

+ NaCl)
а3 – синергизм (CaCl2 + LiCl)

Причины:
взаимодействие ионов электролитов с коллоидными частицами;
взаимодействие ионов между собой;
взаимодействие ионов с растворителем.

Слайд 70

Аддитивность - это суммирование коагулирующего действия ионов, вызывающих коагуляцию.
(коагулирующие

ионы не взаимодействуют химически между собой)
Антагонизм - это ослабление коагулирующего действия одного электролита в присутствии другого.
(коагулирующие ионы связываются в в прочный комплекс либо выпадают в осадок)
Рb2+ + 2Сl– = РbСl2↓
Синергизм - это усиление коагулирующего действия одного электролита в присутствии другого.
(между электролитами происходит химическое взаимодействие, в результате которого образуется многозарядный ион)
FeCl3 + 6KCNS → K3[Fe(CNS)6] + 3KCl

Слайд 71

При введении различных лекарственных веществ в организм (в виде инъекций)

следует предварительно убедиться в том, что эти вещества не являются синергистами, чтобы избежать возможной коагуляции.

Слайд 72

При очистке промышленных вод следует учитывать антагонизм вводимых электролитов, препятствующий

разрушению коллоидных загрязнений.

Слайд 73

При смешивании двух золей с противоположными зарядами частиц наблюдается взаимная

коагуляция.
Взаимная коагуляция положительного золя Fe(OH)3 и отрицательного золя As2S3.

Взаимная коагуляция

Слайд 74

Строение мицеллы при полной и частичной коагуляции при смешивании разных по

заряду золей хлорида серебра
{(m AgCl) nAg+ (n-x)NO3- }+ x xNO3-
{(mAgCl) yСl- (y-z)K+ }- z zK+

1. Частичная - n > y
{(m1 + m2 + y) (AgCl) (n – y)Ag+ (n – y – q)NO3- }+ q qNO3-

2. Полная коагуляция – n=y
(m1 + m2 + n)AgCl↓

Слайд 75

Привыкание золя
- превышение порога коагуляции при добавлении электролита к золю

небольшими порциями.
Причины:
образование пептизатора
адсорбция ионов, приводящая к повышению заряда частиц

Слайд 76

При инъекциях электролита в мышечную ткань или кровь человека необходимо

вводить его постепенно, медленно, чтобы не вызвать коагуляцию биологических коллоидных систем.
При медленном введении (капельница) электролит успевает уноситься с током крови и диффундировать в соседние ткани, поэтому пороговая концентрация не достигается и коагуляция не наступает.
Это явление в живых тканях объясняется "привыканием".

Слайд 77

Защитное действие ВМС
Коллоидная
защита
- повышение устойчивости лиофобных золей

к коагулирующему действию электролитов при добавлении некоторых веществ.
белковые вещества (желатин, альбумины, казеин)
полисахариды (крахмал, декстрин)
коллоидные ПАВ (мыла, сапонины).

Слайд 78

Схема защитного действия

Слайд 79

Схема защитного действия

Слайд 80

Ослабление защитных функций белков крови приводит к отложению холестерина на стенках

сосудов, образованию камней в почках, печени.

Принцип коллоидной защиты используют при получении колларгола, золей серебра, золота. Частицы колларгола так хорошо защищены, что не коагулируют даже при высушивании.

Слайд 81

Золотое число
- масса (в мг) сухого ВМС, защищающего 10 мл золя

красного золота от коагуляции при добавлении к нему 1 мл 10 % раствора NaCl.

Слайд 82

«Золотое» число спинно-мозговой жидкости используют для диагностических целей,
( его

значения различны для нормальной спинно-мозговой жидкости и при различных патологиях - нейросифилис, менингит).

Слайд 83

Сенсибилизация (флокуляция)
- агрегирование частиц дисперсной фазы в лиофобных золях и суспензиях

под действием небольших количеств ВМС.
Макромолекулы взаимодействуют одновременно с несколькими мицеллами коллоидного раствора образуя крупные флокулы (рыхлые хлопья), которые оседают или всплывают – в зависимости от их плотности.
Флокулянты - хорошо растворимые в дисперсионной среде ВМС, имеющие гибкие макромолекулы с большой молекулярной массой.

Слайд 84

1. Учет коагуляции при введении растворов солей в живые организмы (физиологический

раствор 0,9 % NaCI нельзя заменить изотоническим раствором MgSO4)

Значение коагуляции

2. Определение СОЭ - скорости оседания эритроцитов.
(норма - 10-12 мм/час)

Слайд 85

Противосвертывающее действие основано на том, что цитрат натрия связывает участвующие

в процессе свертывания ионы кальция в нерастворимый цитрат кальция.
Но!!!!! Применять его в организме нельзя!!!!
Резко нарушается возбудимость нервно-мышечного аппарата, для нормальной деятельности которого нужны ноны кальция.

3. Удаление ионов Са2+ при консервировании донорской крови.
- добавление цитрата натрия
- декальцинирование методом ионного обмена

Слайд 86

4. Коагуляция фосфата кальция и холестерина в крови приводит к склеротическим

изменениям сосудов.

Слайд 87

5. Формирование структуры почв.
Образование плодородных дельт в устьях рек
Образование плодородной

дельты при их слиянии

Большой Нил

Голубой Нил

Lektsia_9_Elektrokineticheskie_svoystva

Содержание

Граф логической структуры темы

Двойной электрический слойНаличие у частиц дисперсных систем электрического заряда было открыто

Двойной электрический слойДвойным электрическим слоем (ДЭС) – называется упорядоченное распределение противоположно

2.Электростатическое взаимодействие между адсорбированными ионами и ионами противоположного знака- противоионами. Эти

Двойной электрический слой3.Диффузия. За счёт диффузии часть противоионов переходит из адсорбционного

избыток

Строение коллоидных частицПри электрофорезе золь перемещается к аноду (+)Золи имеют мицеллярное

При электрофорезе золь перемещается к катоду (-)

избытокada-адсорбционный слой,d- диффузный слойr

1. Электродинамический (электростатический) потенциал φ - потенциал, соответствующий заряду потенциалопределяющих ионов.(определяет

Формула мицеллы золя золота1) Реакции восстановления

2. Реакции восстановления мицелла MnO2 (при электрофорезе движется к аноду)

3.Реакции двойного обмена избыток избыток движется к анодудвижется к катоду

Способы определения знака заряда коллоидных частиц 1. Электрофорез - перемещение заряженных

2. Электроосмос - движение дисперсионной среды относительно дисперсной фазы под

(Правило знака и валентности - Шульце-Гарди) Коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые

Состоит из спаянных медной и цинковой пластинок. При погружении в

а) Фильтровальная бумага - клетчатка, погруженная в воду, заряжается отрицательно.

б) Каплю золя помещаем на бумажный фильтр. По фиксации или размыву

Электрокинетические явленияПрямые электрофорез электроосмос (перемещение одной фазы относительно другой

При действии электрического поля гранула движется к одному полюсу (электрофорез) ионы

Электрофорез- движение заряженных частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионой среды

Скорость электрофореза определяется формулой:

Электроосмос - движение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под

Скорость электроосмоса определяется формулой:-удельная электропроводность

Потенциал протекания (эффект Квинке - 1859 г.)- разность потенциалов, возникающая при

Е - потенциал протеканияР - давление-удельная электропроводность

Потенциал оседания (Эффект Дорна или потенциал седиментации - 1878г.)- разность

1. Разделение и анализ смесей макромолекул (белков сыворотки крови, спинномозговой жидкости,

5. Диагноз и контроль за ходом болезней а) при сердечно-сосудистых заболеваниях(зубец

б ) при различных патологических состояниях( в электрофореграммах белков сыворотки крови

6. Электрофоретическое введение лекарственных веществ (при ожоговых ранах, атеросклерозе, ревматизме, нервно-психических

Повышается фармакологическая активность лекарственного вещества:Лекарственное вещество в количествах, в 8-10

Медиаторы аллергии воздействуют на сосуды и нервные стволы, вызывают нарушения их

Использование в промышленности и народном хозяйстве: для борьбы с топочными

Для понижения уровня грунтовых вод (электроосмос) Схема установки для обезвоживания

NB!!! При транспортировке жидкого топлива потенциалы протекания и седиментации могут

Устойчивость и коагуляция коллоидных растворов Устойчивость дисперсных систем - способность сохранять

Агрегативная устойчивость – способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации (слипанию,

Теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДФЛО (Б.В. Дерягин, Л.Д.Ландау, Э Фервей,

Теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДФЛОЭнергия притяжения обусловлена силами это Ван-дер-Ваальса

Член-корреспондент АН СССР (с 1946). Окончил Московский университет (1922). С 1935

При сближении коллоидных частиц на расстояние 10–9–10–6 м в тонких

ζ< 30 мВ неустойчивы30 < ζ < 50 мВ относительно устойчивыζ > 50

Величина расклинивающего давления зависит от: заряда твердой фазы, толщины диффузного

Коагуляция

Граф логической структуры темы

Уменьшение заряда гранулы;Снижение ζ-потенциала ниже критического (≈ 30 мВ).Причины коагуляции:Коагуляция

Зависимость ζ-потенциала от толщины диффузного электрического слояПри добавлении индифферентного электролита уменьшается

Толщина диффузного слоя рассчитывается по формуле:или

ζ< 30 мВ неустойчивы30 < ζ < 50 мВ относительно устойчивыζ > 50

Кинетика коагуляцииКривая скорости коагуляции в зависимости от концентрации электролита Коагуляция под

Скрытая коагуляция –фиксируется только с помощью приборов, визуально раствор остается прозрачнымζ

Порог коагуляции –количественная оценка коагуляции Порог коагуляции - минимальная концентрация электролита,

Правило знака и валентности (Шульце-Гарди) Заряда: Коагулирующее действие ионов пропорционально заряду

Правило Шульце–Гарди носит приближенный характер. Приготовить золь с абсолютно одинаковыми

Задача Пороги коагуляции при добавлении различных электролитов к золю берлинской

Решение1. Предположим, что золь заряжен отрицательно. Коагулирующее действие должны оказывать

Видим, что во втором случае наблюдается достаточно близкое совпадение с

Сu(-)Zn(+) Если же взять избыток гексацианоферрата (II) калия, золь зарядится отрицательно!!!

Влияние лиотропных рядов Поскольку ионы должны входить в адсорбционный слой, то

Особые случаи коагуляции

( неправильные ряды, чередование зон коагуляции ) Явление наблюдается при добавлении

Коагуляция смесью электролитовa1 – аддитивность (CaCl2 + NaCl)а2 – антагонизм (KCl

Аддитивность - это суммирование коагулирующего действия ионов, вызывающих коагуляцию. (коагулирующие

При введении различных лекарственных веществ в организм (в виде инъекций)

При очистке промышленных вод следует учитывать антагонизм вводимых электролитов, препятствующий

При смешивании двух золей с противоположными зарядами частиц наблюдается взаимная

Строение мицеллы при полной и частичной коагуляции при смешивании разных по

Привыкание золя - превышение порога коагуляции при добавлении электролита к золю

Двойной электрический слой
Наличие у частиц дисперсных систем электрического заряда было открыто

Двойной электрический слой
Двойным электрическим слоем (ДЭС) – называется упорядоченное распределение противоположно

2.Электростатическое взаимодействие между адсорбированными ионами и ионами противоположного знака- противоионами.
Эти

Двойной электрический слой
3.Диффузия. За счёт диффузии часть противоионов переходит из адсорбционного

Строение коллоидных частиц
При электрофорезе золь перемещается к аноду (+)
Золи имеют мицеллярное

избыток
a
d
a-адсорбционный слой,d- диффузный слой
r

1. Электродинамический (электростатический) потенциал φ - потенциал, соответствующий заряду потенциалопределяющих ионов.
(определяет

Формула мицеллы золя золота
1) Реакции восстановления

2. Реакции восстановления
мицелла MnO2
(при электрофорезе движется к аноду)

3.Реакции двойного обмена
избыток
избыток
движется
к аноду
движется
к катоду

Способы определения знака заряда коллоидных частиц
1. Электрофорез - перемещение заряженных

(Правило знака и валентности - Шульце-Гарди)
Коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые

Состоит из спаянных медной и цинковой пластинок.
При погружении в

б) Каплю золя помещаем на бумажный фильтр.
По фиксации или размыву

Электрокинетические явления
Прямые
электрофорез
электроосмос
(перемещение одной фазы относительно другой

При действии электрического поля
гранула движется к одному полюсу (электрофорез)
ионы

Электрофорез
- движение заряженных частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионой среды

Электроосмос
- движение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под

Скорость электроосмоса определяется формулой:
-удельная электропроводность

Потенциал протекания (эффект Квинке - 1859 г.)
- разность потенциалов, возникающая при

Е - потенциал протекания
Р - давление
-удельная электропроводность

Потенциал оседания
(Эффект Дорна или потенциал седиментации - 1878г.)
- разность

1. Разделение и анализ смесей макромолекул
(белков сыворотки крови, спинномозговой жидкости,

5. Диагноз и контроль за ходом болезней
а) при сердечно-сосудистых заболеваниях
(зубец

б ) при различных патологических состояниях
( в электрофореграммах белков сыворотки крови

6. Электрофоретическое введение лекарственных веществ
(при ожоговых ранах, атеросклерозе, ревматизме, нервно-психических

Повышается фармакологическая активность лекарственного вещества:
Лекарственное вещество в количествах, в 8-10

Использование в промышленности и народном хозяйстве:
для борьбы с топочными

Для понижения уровня грунтовых вод (электроосмос)
Схема установки для обезвоживания

NB!!!
При транспортировке жидкого топлива потенциалы протекания и седиментации могут

Устойчивость и коагуляция коллоидных растворов
Устойчивость дисперсных систем - способность сохранять

Теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДФЛО
Энергия притяжения обусловлена силами это Ван-дер-Ваальса

Член-корреспондент АН СССР
(с 1946). Окончил Московский
университет (1922). С 1935

ζ< 30 мВ неустойчивы
30 < ζ < 50 мВ относительно устойчивы
ζ > 50

Величина расклинивающего давления зависит от:
заряда твердой фазы,
толщины диффузного

Уменьшение заряда гранулы;
Снижение ζ-потенциала ниже
критического (≈ 30 мВ).
Причины коагуляции:
Коагуляция

Зависимость ζ-потенциала от толщины диффузного электрического слоя
При добавлении индифферентного электролита уменьшается

Толщина диффузного слоя рассчитывается по формуле:
или

ζ< 30 мВ неустойчивы
30 < ζ < 50 мВ относительно устойчивы
ζ > 50

Кинетика коагуляции
Кривая скорости коагуляции в зависимости от концентрации электролита
Коагуляция под

Скрытая коагуляция –фиксируется только с помощью приборов, визуально раствор остается прозрачным
ζ

Порог коагуляции –количественная оценка коагуляции
Порог коагуляции - минимальная концентрация электролита,

Правило знака и валентности (Шульце-Гарди)
Заряда:
Коагулирующее действие ионов пропорционально заряду

Правило Шульце–Гарди носит приближенный характер.
Приготовить золь с абсолютно одинаковыми

Задача
Пороги коагуляции при добавлении различных электролитов к золю берлинской

Решение
1. Предположим, что золь заряжен отрицательно. Коагулирующее действие должны оказывать

Сu(-)
Zn(+)
Если же взять избыток гексацианоферрата (II) калия, золь
зарядится отрицательно!!!

Влияние лиотропных рядов
Поскольку ионы должны входить в адсорбционный слой, то

( неправильные ряды, чередование зон коагуляции )
Явление наблюдается при добавлении

Коагуляция смесью электролитов
a1 – аддитивность (CaCl2 + NaCl)
а2 – антагонизм (KCl

Аддитивность - это суммирование коагулирующего действия ионов, вызывающих коагуляцию.
(коагулирующие

Привыкание золя
- превышение порога коагуляции при добавлении электролита к золю