Дисперсные системы и их свойства

Дисперсные системы- это система, состоящая и раздробленного в-ва дисперсной фазой, распределенной в дисперсной среде. Агрегатное состояние частиц и среды может быть твердым, жидким, газообразным. За счет разного сочетания существует огромное множество Д.С.(растворы, золи, гели, эмульсии, суспензии)

ВидыДС:

1) По отношению частиц и среды

А) гидрофильные (растворяются в воде, дают высокие концентрации, имеют высокую устойчивость в среде, хорошо сохраняют агрегатное состоянин)

Б) гидрофобные (имеют низкую концентрацию, т.к. плохо растворимы в воде, устойчивость к среде мала, необходимы стабилизаторы (наличие зарядов за счет электролитов))

2) По степени дисперсности

А) истинные растворы (dчастиц<1нм – это ионы, растворы электролитов и молекулярные растворы, не способны к направленному движению в эл.поле – электрофорез, молекулы заряда не имеют)

Б) золи коллоидов/мицеллы (d=1-100нм AgI(OH)_3, имеет ядро и двойной эл.слой, поэтому несет на себе заряд и способна к движению в эл.поле, заряд препятствует агрегации мицелл (объединению), у гидрофильных золей мицеллы кроме заряда имеют гидрарную оболочку, что еще больше препятствует агрегации)

В) золи ВМС (d>100нм р-ры белков, крахмала, нуклеиновых кислот)

Г) грубые дисперсные системы (d>300нм, частицы видны визуально)

Фазы, переход, старение:

При определенных условиях мицеллы структурируются в каркас, в ячейках которого заключена вода. Такой переход из жидкого состояние в нежидкое называется желатинированием, а продукт гелем. Скорость перехода зависит от температуры, рН среды, присутствие химических свойств и природы самой мицеллы, Для многих золей переход обратим.

Старение характерно коллоидам и некоторым ВМС. Старение золя выражается в желатинирование и превращением в гель. Старение геля выражается в постепенном уплотнение и вытеснение капель жидкого золя на пов-ть – синерезис.

Макромолекулы ВМС, важнейшими представителями которых являются золи, белков, также способны к фазовому переходу. Золь клетки (цитоплазма) – биологическая жидкость, пример золей ВМС, а мембрана клетки и сгусток крови………………….. за счет перехода работает биомембрана клетки, обеспечивается проницаемость. При старение мембрана уплотняется, проницаемость ухудшается и клетка отмирает. Старение таких продуктов, как желе, суфле, заливное, мармелад, конфеты, выражается в их уплотнение и появление на пов-ти капелек жидкого золя.

Структура геля может повреждаться при механическом воздействие, если в нем есть неустойчивые связи между частицами – тиксотропия.

Свойства ДС определяется размерами частиц, фазы, их свойствами и среды.

Общие св-ва ДС:

1) Оптические св-ва (истинные растворы прозрачны и оптически неактивны, визуально и в микроскопы их частицы не наблюдаются; золи также прозрачны, но оптически активны, мицеллы отражают лучи света – светорассеивание, и при этом меняют цвет – опалесцируют, сами частицы золя визуально и в микроскоп не видны, но за ними можно наблюдать в ультрамикроскопы. Метод «колориметрия цветных растворов» основан на интенсивности окраски и концентрации растворенного вещества, прибор – фотоэлектроколлориметр)

2) Устойчивость ДС

А) агрегативная устойчивость (это способность сохранять свою дисперстность эта устойчивость поддерживается наличием заряда и гидрофильной оболочки. При их потере происходит агрегация частиц путем слипания в более крупные. Данное явление называется коагуляцией. Крупные агрегаты постепенно оседают на дно под действием силы тяжести – седиментация. Коагулят, оседая на дно, постепенно уплотняется, молодой коагулят может вернуться в среду путем пептизации.)

Б) кинетическая способность. (это способность частиц удерживаться во взвешенном состояние. Они сидементируют в соответствие со своим весом. Тяжелые частицы оседают в нижние слои среды, а легкие в верхние. Такое состояние характеризуется, как сегментационное положение. Это равновесие может быть нарушено при ультрацентрифугирование. Первыми оседают самые тяжелые фракции, последними легкие.

3) Кинетические свойства (это способность частиц к движению в среде, скорость частиц зависит от размера частиц и плотности среды)

А) броумановское движение (тепловое хаотичное движение мелких частиц в среде, скорость зависит от размера и температуры частиц)

Б) диффузия (это направленное движение частиц в среде в область меньшей концентрации до выравнивания ее во всем объеме. Скорость зависит от размера, температуры и градиента концентрации. С уменьшением градиента скорость уменьшается. Диффузия присутствует во многих явлениях природы, она сопутствует распространению веществ в водоеме, в организме.

В) осмос (это направленное движение частиц через полупроницаемую мембрану, роль которой может выполнять пищевая пленка, мембрана клетки. Частичным случаем является движение через ППМ молекул растворителя (воды), идущего из области меньшей концентрации в область большей, что приводит к выравниванию по обеим сторонам мембраны. ППМ – это мембрана проницаемая для одних молекули непроницаемая для других. Давление на ППМ называется осмотическим. ОД имеет огромное значение в жизни клетки. Гипертонические растворы вызывают гибель эритроцита. Вкровеносно системе допустим только изотонический раствор.