Строение коллоидных частиц

Считают, что коллоидный раствор состоит из мицелл, которые образуются заряженными коллоидными частицами. Заряд возникает вследствие избирательной адсорбции ионов на поверхности частиц, или за счет ионизации поверхностных функциональных групп твердой фазы. В мицелле различают три составных части: ядро, адсорбционный слой ионов и диффузионный слой ионов. Ядро составляет основную массу мицеллы и является совокупностью нейтральных атомов или молекул, общим числом сотни и миллионы единиц. На ядре адсорбируются ионы (избирательная адсорбция) которые придают ему определенный заряд,поэтому их называют потенциалообразующими. Потенциал, возникающий на ядре, получилеще название электротермодинамического и он обуславливает дальнейшее присоединение кпотенциал-образующим ионам некоторого количества других ионов с противоположнымзнаком заряда. Такой двойной электрический слой, потенциало-образующих ионов, вместе с противоионами (ионами з противоположным знаком) составляет адсорбционный слой ионов.
Часть противоионов слабо связана с потенциало-образующими ионами и свободно перемещается в растворителе, формируя диффузионный слой. Ядро вместе с адсорбционным и диф-фузионным слоями ионов и составляет мицеллу, которая в целом является электронейтраль-ной (тогда как сама коллоидная частица несет определенный заряд).

Электрокинетический потенциал и его зависимость от различных факторов. Устойчивость дисперсных систем. Устойчивость коллоидных систем. Коагуляция. Порог коагуляции и его определение. Коллоидная защита и пептизация. Коагуляция в биологических системах.

Явление, обратное осмосу, называется потенциал протекания (возникновение разности потенциалов при продавливании жидкости через пористую перегородку)

При оседании частиц в жидкости возникает разность потенциалов между разными по высоте слоями жидкости – потенциал седиментации.

Перемещение дисперсной фазы или среды под действием внешнего электрического поля или возникновение разности потенциалов при перемещении дисперсной фазы и среды относительно друг друга называют электрокинетическими явлениями. Их причина – образование двойного слоя на границе раздела дисперсной фазы и среды и как следствие – наличие заряда. Электрический заряд на границе раздела фаз может возникать или в результате избирательной адсорбции на поверхности одного из ионов растворенного электролита, или вследствие диссоциации поверхностных молекул вещества дисперсной фазы. В результате этого возникает двойной электрический слой (ДЭС).

ДЭС состоит изпрочно связанных потенциалопределяющих ионов и эквивалентного числа противоположно заряженных ионов – противоионов. Расположение противоионов определяется тепловым движением (стремиться равномерно распределить ионы по всему объему жидкой фазы), силой электростатического притяжения (стремиться удержать их вблизи поверхности раздела фаз). В результате устанавливается диффузное распределение противоионов. Потенциалопределяющие ионы создают на поверхности дисперсной фазы электрический заряд. Противоположный по знаку заряд сосредоточен в дисперсной среде. Разность потенциалов между фазой и средой – электротермодинамический потенциал (определяется свойствами данной дисперсной системы)

Поверхность, по которой происходит перемещение фазы и среды, называется поверхностью скольжения. Скачок потенциала на поверхности скольжения тесно связан с электрокинетическими явлениями и называется электрокинетическим потенциалом. Электрокинетический потенциал – часть электродинамического. Его значение определяется толщиной диффузного слоя.

Электрокинетический потенциал зависит от температуры. С повышением температуры толщина слоя возрастает, но адсорбция уменьшается, что приводит к уменьшению электродинамического потенциала, а, значит, и электрокинетического.

Дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми. Под устойчивостью понимается ее способность сохранять во времени все параметры без обмена энергией и веществом с окружающей средой. Для коллоидно-дисперсных систем характерна термодинамическая неравновесность из-за наличия избытка свободной поверхностной энергии, связанного с сильно развитой поверхностью раздела фаз и большим значением межфазного натяжения на поверхности раздела фаз. Устойчивость дисперсных систем зависит от состава фазы и среды, от степени дисперсности и концентрации дисперсной фазы.

Различают седиментационную и агрегативную устойчивость.

Седиментационная – устойчивость частиц к оседания под действием силы тяжести. Условие – малый размер частиц дисперсной фазы, такой, чтобы сила тяжести не превышало энергию теплового движения и возрастания энтропии системы из-за броуновского движения. Основной фактор – энтропийный. Седиментационно неустойчивые системы расслаиваются.

Агрегативная устойчивость – способность дисперсных систем сохранять размер частиц и их индивидуальность. Фактор – энтропийный, т.к. тепловое движение делает невыгодным укрупнение частиц. В агрегативно неустойчивых системах происходит укрупнение частиц (коллоидно-дисперсные системы).

Коагуляция – потеря коллоидными системами агрегативной устойчивости.

Процесс коагуляции зависит от: формы частиц, полидисперсности, концентрации частиц дисперсной фазы, температуры, концентрации электролита-коагулята.

Коагуляция может быть вызвана: концентрированием дисперсной фазы, диализом, механическим воздействием, изменением температуры, различными видами излучений, добавлением электролитов.

Минимальная концентрация электролита, по достижению которой начинается коагуляция, называется порогом коагуляции c_пор. Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующей способностью КС=1/с_пор

Процесс коагуляции можно разделить на 2 стадии: скрытую и явную. Скрытая коагуляция – стадия агрегации, при которой не наблюдается внешних изменений. (изменение осматического давления, скорости диффузии, интенсивности броуновского движения, светорассеивания, скорости электрофореза)

Явная – обнаруживается зрительно. (изменение цвета, помутнение, осадок)

Пептизация – процесс перехода свежеполученного при коагуляции осадка в золь под действием веществ, называемых пептизаторами. Механизм пептизации заключается в увеличении сил отталкивания частиц за счет расширения диффузного слоя и увеличения Электрокинетического потенциала, что приводит к дезагрегации. Химическая пептизация состоит в том, что при добавлении электролита он взаимодействует с частью осадка, в результате чего образуется пептизатор, который придает оставшимся частицам осадка заряд.

В основе свертывания крови с рассасывания тромбов лежат процессы коагуляции и пептизации.