24.Устойчивость коллоидных систем: кинетическая и агрегативная. Коагуляция и факторы ее вызывающие. Правило Шульце-Гарди. Коллоидная защита.

Виды устойчивости коллоидных систем: агрегативная и кинетическая устойчивость.

Агрегативная устойчивость – это способность коллоидных частиц сохранять какое-то время постоянный размер частиц.

Кинетическая устойчивость – это способность коллоидных частиц сохранять какое-то время равномерное распределение частиц в растворе (не оседать и не всплывать).

Процесс слипания частиц называется коагуляцией. Коагуляция коллоидных растворов (золей) может быть вызвана различными факторами: прибавлением электролитов, нагреванием или замораживанием, механическим воздействием. Чаще всего для коагуляции коллоидного раствора используют электролиты.

Закономерности электролитной коагуляции золей:

1. Любой золь вызывает коагуляцию любого электролита.

2. Коагуляцию вызывает тот ион электролита, заряд которого противоположен заряду гранулы золя.

3. Коагулирующая способность электролита растет с увеличением заряда коагулирующего иона.(Правило Шульце-Гарди).

Пример. Золь и AgIимеет отрицательный заряд гранулы (-х).

{[AgI]_m · nI^– · (n-x)K⁺}^x– · x K⁺

Значит, коагуляцию этого золя вызывают положительные ионы: например K⁺,Ca²⁺,Fe³⁺. В этом ряду заряд ионов увеличивается, а, значит растет коагулирующая способность.

Устойчивость золей можно повысить введением защитных веществ, например высокомолекулярных веществ (ВМС).

25. Коллигативные свойства растворов:

а) давление насыщенного пара;

б) температура кипения;

в) температура замерзания;

г) осмос, осмотическое давление.

Гипотонические, гипертонические и изотонические растворы. Поведение клеток в этих растворах.

а) Давление насыщенного парарастворителя над раствором зависит от концентрации раствора. Эта зависимость определяется законом Рауля.

Закон Рауля:

Давление насыщенного пара растворителя над раствором прямо пропорционально мольной доле растворителя в растворе.

,

где - давление пара над чистым растворителем,

- давление пара надраствором,

- мольная доля растворителя в растворе, - число молей растворителя,

- число молей растворенного вещества.

Как следует из закона Рауля, давление пара над растворителем выше, чем над раствором.

Закон Рауля выполняется только для разбавленных растворов неэлектролитов.

б) температура кипения;

Температура кипения - это та температура, при которой давление насыщенного пара растворителя над раствором становится равным внешнему давлению.

При давлении равном 1 атм вода кипит при 100 °C. Температура кипения растворов всегда выше, чем чистого растворителя, и возрастает с увеличением концентрации раствора. Повышение температуры кипения (ΔТ_кип), равное разности температур кипения раствора и растворителя, прямо пропорционально моляльной концентрации раствора:

,

где С_m - моляльная концентрация, моль/кг; Т_кип, Т°_кип – температуры кипения раствора и растворителя соответственно; Е - эбулиоскопическая постоянная, К×кг/моль.

Эбулиосопическая постоянная зависит от природы растворителя, для воды она равна 0,51 К × кг/моль.

График зависимости давления насыщенного пара растворителя от температуры

При изучении температуры кипения растворов электролитов было замечено, что ΔТ_киппревышает значения, рассчитанные по формулам для растворов неэлектролитов той же концентрации. В связи с этим в формулу, определяющую ΔТ_кипрастворов электролитов, был введен поправочный коэффициент-изотонический коэффициент(i):

Для растворов электролитов

Величина изотонического коэффициента показывает, во сколько раз число частиц в растворе электролита в результате диссоциации больше числа частиц в растворе неэлектролита. Ее рассчитывают по формуле

где a-степень диссоциации,n-число ионов, на которые диссоциирует электролит.

в) температура замерзания;

Температура замерзания -это температура, при которой давление насыщенного пара растворителя над раствором становится равным давлению насыщенного пара над твердым растворителем.

Если чистая вода при давлении 1 атм замерзает при 0 °C, то растворы, содержащие нелетучие растворимые неэлектролиты, будут замерзать при более низкой температуре. Понижение температуры замерзания (ΔТ_зам), равное разности температур замерзания растворителя и раствора, прямо пропорционально моляльной концентрации раствора:

где С_m-моляльная концентрация, моль/кг;Т_зам,Т°_зам– температуры замерзания раствора и растворителя соответственно;K-криоскопическая постоянная, K×кг/моль.

Криоскопическая постоянная также зависит от природы растворителя и для воды она равна 1,86 К×кг/моль.

Величина K характеризует то понижение температуры замерзания, которое наблюдалось бы для раствора с концентрацией равной 1 моль/кг.

Свойство растворов замерзать при более низкой, чем чистый растворитель, температуре используется на практике для приготовления охлаждающих смесей, в том числе антифризов, в борьбе с гололедицей, для определения молярной массы растворенного вещества (криометрический метод).

При изучении температуры замерзания растворов электролитов было замечено, что ΔТ_зампревышает значения, рассчитанные по формулам для растворов неэлектролитов той же концентрации. В связи с этим в формулу, определяющую ΔТ_замрастворов электролитов, был введен поправочный коэффициент-изотонический коэффициент(i):

Для растворов электролитов

Величина изотонического коэффициента показывает, во сколько раз число частиц в растворе электролита в результате диссоциации больше числа частиц в растворе неэлектролита. Ее рассчитывают по формуле

где a-степень диссоциации,n-число ионов, на которые диссоциирует электролит.

г) осмос, осмотическое давление.

Гипотонические, гипертонические и изотонические растворы. Поведение клеток в этих растворах.

Осмос представляет собой самопроизвольное движение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.

Осмотические свойства раствора количественно характеризуются величиной осмотического давления. Давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы остановить осмос, есть осмотическое давление π. Осмотическое давление растворов зависит от температуры и молярной концентрации раствора С и может быть рассчитано по уравнению:

С - молярная концентрации раствора , моль/м³, T - абсолютная температура, K.

Растворы, обладающие при одинаковых условиях равным осмотическим давлением, называются изотоническими. Такими по отношению к крови являются 0,9 % (0,15 М) раствор NaCl (физиологический раствор) и 5 % раствор глюкозы.

Если давление внешнего раствора больше, чем внутри клетки, такой раствор называется гипертоническим. В нем наблюдается перемещение воды из клетки во внешний раствор, клетка при этом сморщивается (явление плазмолиза клетки).

Если давление внешнего раствора меньше, чем в клетке, раствор называется гипотоническим. Вода из этого раствора перемещается внутрь клетки, которая при этом набухает (явление тургора для растительных клеток и гемолиза - для клеток крови).

Осмотическое давление в биологических жидкостях (плазма, лимфа, моча, слюна и др.) определяется суммарной концентрацией молекул, ионов, коллоидных частиц, присутствующих в данной жидкости. Эта концентрация получила название осмотической концентрации.

В растворах электролитов величина осмотического давления больше в iраз.i - изотонический коэффициент.

Величина изотонического коэффициента показывает, во сколько раз число частиц в растворе электролита в результате диссоциации больше числа частиц в растворе неэлектролита. Ее рассчитывают по формуле

где a-степень диссоциации,n-число ионов, на которые диссоциирует электролит.

22