Занятие № 9 Тема: «Коллоидные растворы: получение, очистка и свойства. Коагуляция коллоидных растворов. Коллоидная защита».

 

1. Вопросы для обсуждения:

1. Классификация дисперсных систем.

2. Методы получения и очистки коллоидных растворов. Гемодиализ, применение в медицине.

3. Строение мицеллы гидрофобного коллоидного раствора. Виды потенциалов: термодинамический (j) и электрокинетический (z).

4. Свойства коллоидных растворов:

а) оптические свойства (светорассеяние, поглощение света). Эффект Тиндаля;

б) молекулярно-кинетические свойства (броуновское движение, диффузия, осмос, седиментация);

в) электрокинетические свойства (электрофорез, электроосмос, потенциалы течения и оседания).

5. Виды устойчивости и факторы устойчивости коллоидных растворов. Коагуляция. Правило Шульце-Гарди.

6. Применение коллоидных растворов в медицине. Коллоидная защита.

7. Высокомолекулярные соединения. Биополимеры. Классификация и особенности строения и свойств ВМС.

8. Грубо- и коллоиднодисперсные системы. Эмульсии. Полуколлоиды. Мыла. Порошки. Суспензии. Гели, их структура, свойства.

 

2. Ситуационные задачи:

1. К 250 мл 0,001 М раствора BaCl₂ добавили 50 мл 0,1 М Na₂SO₄ раствора.

а) Написать мицеллярную формулу;

б) Определить, какой из перечисленных электролитов вызовет коагуляцию этого золя с наименьшим порогом коагуляции: KCl, NаBr, LiNO₃?

Решение:

а) BaCl₂ + Na₂SO₄ → BaSO₄¯ + 2NaCl

Определяем, какой из растворов находится в избытке:

n (BaCl₂) = C´V_р-ра = 0,001´0,25 = 2,5´10^-4 моль

n (Na₂SO₄) = C´V_р-ра = 0,1´0,05 = 5´10^-3 моль Þ В избытке Na₂SO_4.

Мицеллярная формула гидрофобного золя:

BaCl₂ + Na₂SO₄ ( _изб.) → BaSO₄¯ + 2NaCl

мицелла

| |

потенциалопределяющие

ионы

| |

{[BaSO₄] m ∙ n SO₄^2-∙2(n - x) Na⁺}^2x- 2 x Na⁺

| | | | | |

агрегат адсорбционный диффузионный слой

| | слойпротивоионов противоионов

ядро

| |

гранула

 

б) Т.к. гранула имеет отрицательный заряд, то по правилу Шульце-Гарди коагуляцию этого золя будут вызывать катионы сильных электролитов. Поэтому наибольшим коагулирующим действием обладает KCl, т.к. при одинаковом заряде +1, имеет наибольший радиус в ряду Li – Na – K.

2. Пороги коагуляции некоторого золя электролитами KNO₃, MgCl₂, NaBr равны соответственно 50,0; 0,8; 49,0 ммоль/л. Рассчитать коагулирующую способность электролитов. Как относятся между собой величины коагулирующих способностей этих веществ? Указать коагулирующие ионы. Определить заряд коллоидной частицы?

Решение: Коагулирующее действие (g) - величина, обратная порогу коагуляции.

MgCl₂ обладает наибольшим коагулирующим действием. Согласно правилу Шульце-Гарди: коагуляцию коллоидных растворов вызывают ионы, знак заряда которых противоположен знаку заряда гранулы. Коагулирующее действие тем сильнее, чем выше заряд иона-коагулянта (g = f(z⁶) – коагулирующее действие иона-коагулянта пропорционально его заряду в шестой степени):

g (Na⁺) ׃ g (Na⁺) ׃ g (Mg²⁺) = 0,0204 ׃ 0,02 ׃ 1,25 = 1 ׃ 1 ׃ 62,5

Так как анионы во всех данных электролитах однозарядны, то ионами-коагулян­тами являются катионы, а следовательно, заряд коллоидной частицы – отрицатель­ный.

3. К 4 л золя гидроксида железа (III) добавили 0,92 мл 10%-ного раствора сульфата магния (плотность 1,1 г/мл), при этом произошло помутнение раствора. Рассчитать порог коагуляции золя сульфат ионами.

Решение: Определяем массу MgSO₄, вызвавшего коагуляцию, и его количество:

ν (SO₄^2-) = ν (MgSO₄) = 8,3´10^-4 моль.

Определяем порог коагуляции по формуле:

 

3. Выполнить тестовые задания (письменно):

		Золь серы получен при смешивании спиртового раствора серы с избытком воды. Какой метод получения коллоидного раствора был использован?
	А	Химическая конденсация
	Б	Пептизация
	В	Метод замены растворителя
	Г	Механическое диспергирование
		Согласно правила Панетта-Фаянса, на поверхности кристаллического твердого адсорбента из раствора адсорбируется тот ион, который:
	А	Входит в состав кристаллической решетки адсорбента
	Б	Не входит в состав кристаллической решетки адсорбента
	В	Образует с одним из ионов решетки труднорастворимое соединение
	Г	Образует с одним из ионов решетки хорошо растворимое соединение
		Указать ион, формирующий потенциалопределяющий слой мицеллы гидрофобного золя: CuCl2 + K2S (избыток) →
	А	S2-
	Б	K+
	В	Cu2+
	Г	Cl-
		Указать ядро мицеллы гидрофобного золя: CaCl2(избыток) + Na2CO3 →
	А	[(CaCO3)m, nCl-]
	Б	[(Na2CO3)m, nCl-]
	В	[(CaCO3)m, nCa2+]
	Г	[(CaCl2)m, nCa2+]
		Указать наиболее эффективный метод очистки водного коллоидного раствора крахмала от примесей BaSO4.
	А	Диализ
	Б	Электродиализ
	В	Ультрафильтрация
	Г	Фильтрация
		Указать наиболее эффективный метод очистки коллоидного раствора белка от примесей глюкозы.
	А	Диализ
	Б	Электродиализ
	В	Ультрафильтрация
	Г	Фильтрация
		Указать наиболее эффективный метод очистки коллоидного раствора белка от примеси (NH4)2SO4.
	А	Диализ;
	Б	Электродиализ;
	В	Ультрафильтрация
	Г	Фильтрация
		Метод очистки крови от токсичных низкомолекулярных веществ:
	А	Фильтрация
	Б	Центрифугирование
	В	Гемодиализ
	Г	Электродиализ
		Образование светящегося конуса при прохождении света через коллоидный раствор (эффект Тиндаля) является результатом
	А	Поглощения света коллоидными частицами
	Б	Рассеяния света молекулами дисперсионной среды
	В	Рассеяния света коллоидными частицами
	Г	Поглощения света молекулами дисперсионной среды
		Какое из свойств коллоидных растворов не относится к молекулярно-кинетическим:
	А	Броуновское движение
	Б	Коагуляция
	В	Осмотическое давление
	Г	Седиментация
		Электрокинетический потенциал – это потенциал возникающий на:
	А	Границе мицеллы и воды
	Б	Границе между диффузным и адсорбционным слоем
	В	Границе между ядром и потенциалопределяющими ионами
	Г	Поверхности электродов, опущенных в раствор коллоида
		Электрофорез – это:
	А	Движение гранул через полупроницаемую мембрану
	Б	Движение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы
	В	Движение частиц дисперсной фазы в электрическом поле
	Г	Движение мицелл под действием электрического тока
		Электроосмос – это:
	А	Движение частиц дисперсной фазы в электрическом поле
	Б	Движение мицелл под действием электрического тока
	В	Движение гранул через полупроницаемую мембрану
	Г	Движение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы
		Седиментационная устойчивость коллоидных растворов – это
	А	Способность коллоидных частиц сохранять дисперсность
	Б	Свойство коллоидных частиц не оседать под действием силы тяжести
	В	Устойчивость коллоидных растворов при добавлении ВМС
	Г	Необратимая агрегация дисперсной фазы
		Агрегативная устойчивость коллоидных растворов – это
	А	Необратимая агрегация дисперсной фазы
	Б	Способность коллоидных частиц сохранять дисперсность
	В	Устойчивость коллоидных растворов при добавлении ВМС
	Г	Свойство коллоидных частиц не оседать под действием силы тяжести
		Коагуляция коллоидных частиц - это
	А	Свойство коллоидных частиц не оседать под действием силы тяжести
	Б	Механическое диспергирование дисперсной фазы
	В	Необратимая агрегация дисперсной фазы
	Г	Способность коллоидных частиц сохранять дисперсность
		Минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция, называется:
	А	Коагулирующей способностью
	Б	Потенциалом течения
	В	Коллоидной защитой
	Г	Порогом коагуляции
		Какой ион обладает большим коагулирующим действием на коллоидный раствор с отрицательно заряженной гранулой:
	А	Вa2+
	Б	SO42-
	В	PO43-
	Г	Ca2+
		Какой ион обладает большим коагулирующим действием на коллоидный раствор с положительно заряженной гранулой:
	А	Na+
	Б	SO42-
	В	PO43-
	Г	Ca2+
		Коллоидной защитой называется повышение агрегативной устойчивости золя:
	А	При введении неиндифферентного электролита
	Б	Увеличением степени дисперсности коллоидных частиц
	В	При введении индифферентного электролита
	Г	При введении высокомолекулярного соединения (ВМС)

4. Задания для самостоятельного решения (выполнить письменно):

1. Построить мицеллу гидрофобного золя, записать мицелярную формулу согласно уравнения и обозначить составные структурные компоненты мицеллы:

CuSO₄ + Na₂S →

Избыток

 

 

2. К 100 мл 0,03%-ного раствора NaCl (плотность 1 г/мл) добавили 250 мл 0,001 М раствора AgNO₃. Построить мицеллу и написать мицеллярную формулу. Какой из перечисленных электролитов вызовет коагуляцию этого золя с наименьшим порогом коагуляции: KCl, Ba(NO₃)₂, K₂CrO₄, MgSO₄, AlCl₃?

 

 

3. К 1,5 л золя сульфида золота добавили 570 мл раствора хлорида натрия с концентрацией 0,2 моль/л, при этом произошло помутнение раствора. Рассчитать порог коагуляции золя ионами натрия.

 

5. Тематика рефератов по учебно-исследовательской работе студентов (УИРС).

1.	Использование грубо- и коллоидно-дисперсных систем в качестве лекарственных препаратов (эмульсии, суспензии, порошки, пасты).
2.	Электрофорез. Его применение в медицине.
3.	Коллоидная защита: ее биологическая роль и применение в медицине.
4.	Процессы коагуляции при очистке питьевой воды и сточных вод.